đề tài xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt

ƯƠNG P
TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC & CNTP
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Đề tài
NHÓM : 11
GVHD : Lê Thị Bích Ngọc
I. Tổng quan
II. Khái niệm xử lý CTR bằng nhiệt
III. Phân loại hệ thống xử lý CTR bằng nhiệt
IV. Ưu và nhược điểm của quá trình
V. Các nguyên tắc của quá trình đốt
VI. Các hệ thống lò đốt
VII. Công nghệ nhiệt phân
VIII. Công nghệ khí hóa.
I. Hệ thống kiểm soát ô nhiễm môi trường
NỘI DUNG CHÍNH

Lý thuyết cháy
Quá trình cháy là một tổ hợp các quá trình vật lý và hóa học,
trong đó có thể chia làm hai loại là:
•
Cháy động học: quá trình cháy bị giới hạn bởi vận tốc phản
ứng hóa học
•
Cháy khuếch tán: quá trình vật lý đảm bảo sự tiếp xúc của
các thành phần nhiên liệu và oxy.
I. Tổng quan
I. Tổng quan

Hai phương pháp đốt nhiên liệu khác nhau về nguyên

lý:
•
Đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu – không khí pha trộn trước
(cháy động học)
•
Đốt cháy trong quá trình hỗn hợp nhiên liệu không khí
(cháy khuếch tán)
I. Tổng quan

Bản chất của sự cháy
•
Sự cháy là quá trình lý hóa phức tạp mà cơ sở là phản
ứng oxy hóa xảy ra nhanh chóng kèm theo tỏa nhiệt và
phát ra tia sáng.
•
Trong điều kiện thường, sự cháy xuất hiện và tiếp diễn
trong tổ hợp gồm: chất cháy, không khí và lửa.

Chất cháy và không khí tiếp xúc với lửa tạo thành hệ
thống cháy.

nguồn gây lửa là xung lượng gây ra hệ thống phản ứng
cháy.
I. Tổng quan

Bản chất của sự cháy
•
Hệ thống chỉ cháy được với tỷ lệ nhất định giữa chất
cháy và không khí.
•

Quá trình hóa học của sự cháy kèm theo quá trình biến
đổi lý học như: chất rắn cháy thành chất lỏng, chất lỏng
cháy bị bay hơi.

Diễn biến quá trình cháy:
•
Quá trình cháy của vật rắn, lỏng, khí đều gồm các giai
đoạn sau: Oxy hóa, tự bốc cháy, cháy

Điều kiện để phát sinh cháy: Chất cháy, oxy, nhiệt độ
cần thiết.

II. Khái niệm xử lý CTR bằng nhiệt

Định nghĩa xử lý CTR bằng phương pháp nhiệt:
Xử lý CTR bằng phương pháp nhiệt là quá trình
sử dụng nhiệt để chuyển hóa chất thải từ dạng rắn
sang dạng khí, lỏng và tro đồng thời giải phóng
năng lượng dưới dạng nhiệt.
Chất thải rắn được đưa vào lò đốt
- Sản phẩm cuối cùng của quá trình đốt bao
gồm: bụi, NO
x
, CO, CO
2
, SO
x
, THC, HCl, HF,
Dioxin / Furan, hơi nước và tro.
II. Khái niệm xử lý CTR bằng nhiệt

III. Phân loại hệ thống xử lý CTR bằng nhiệt

Các hệ thống xử lý CTR bằng nhiệt được phân loại dựa
trên nhu cầu sử dụng không khí bao gồm:
Quá trình đốt hoá học.
1
Quá trình đốt dư khí.
2
Quá trình khí hoá.
3
Quá trình nhiệt phân.
4
IV. Ưu và nhược điểm
Ưu điểm Nhược điểm
Là một phương pháp an toàn cho môi
trường nếu có hệ thống xử lý khí thải.
Không phải tất cả các CTR đều đốt được
thuận lợi (chất thải có lượng ẩm cao, khó
cháy).
Hiệu suất xử lý tiêu độc cao > 99%. Vốn đầu tư ban đầu cao: Chi phí xây dựng,
vận hành và xử lý khí thải lớn.
Có khả năng giảm 90 – 95% trọng lượng
chất thải trong thời gian ngắn
Việc thiết kế, vận hành lò đốt phức tạp, đòi
hỏi kỹ thuật và tay nghề cao, tập huấn tốt.
Có khả năng xử lý tại chỗ không cần vận
chuyển đi xa, tránh được các rủi ro khi
vận chuyển
Yêu cầu nhiên liệu đốt bổ sung nhằm duy
trì nhiệt độ trong buồng đốt.

Cặn bã tro sau khi xử lý chiếm tỷ lệ rất
nhỏ (0,01% ).
Khả năng tác động đến con người và môi
trường có thể xảy ra, nếu kiểm soát quá
trình đốt, xử lý khí thải không đảm bảo.
Thời gian xử lý nhanh, diện tích công
trình nhỏ
Lò hoạt động sau một thời gian phải bảo
dưỡng, làm gián đoạn quá trình .
V. Các nguyên tắc của quá trình đốt.

Để đạt hiệu quả cao, quá trình cháy tuân theo
nguyên tắc 3T:
Thời
Thời
gian
gian


lưu
lưu


cháy
cháy
(Time)
(Time)
V. Các ngun tắc của q trình đốt.

Nhiệt độ: phải đảm bảo đủ cao để phản ứng xảy

ra nhanh và hoàn toàn, không tạo dioxin, đạt hiệu
quả xử lý tối đa
+ Nhiệt độ đốt đối với CTNH là > 1100
0
C
+ CTR sinh hoạt > 900
0
C

Thời gian: thời gian lưu cháy đủ lâu để phản ứng
cháy xảy ra hoàn toàn

Độ xáo trộn: Để tăng cường hiệu quả tiếp
xúc giữa CTR cần đốt và chất oxy hoá, ta đặt
các tấm chắn trong buồng đốt hoặc tạo góc
nghiêng thích hợp giữa dòng khí với b phun ể
để tăng khả năng xáo trộn.
V. Các ngun tắc của q trình đốt.
Hố chứa
Tro đưa đi
chôn lấp
Nồi hơi
Rửa
khí
Lọc b iụ Quạt
Ống khói
Trạm cân
Cần trục
Nhà máy điện

Buồng đốt
Hệ thống lò đốt chất thải rắn

Lò đốt một cấp:
•
Buồng đốt được chia
thành 2 ngăn nhờ ghi lò:

Ngăn trên chứa CTR
cần tiêu hủy.

Ngăn dưới chứa vật liệu
cháy
VI. Các hệ thống lò đốt
Ưu điểm Nhược điểm
Thiết kế và xây dựng lò khá đơn giản, Không giải quyết vấn đề ô nhiễm môi
trường do khí thải
Chi phí xây dựng lò thấp. Hiệu quả, năng suất thấp.
Tốn ít diện tích đất và thời gian Phụ thuộc nhiều vào thời tiết
Lò vận hành không liên tục, thời gian
nghỉ giữa hai mẻ đốt lớn.
Cần nhiều công nhân vận hành, điều
kiện làm việc nặng nhọc, độc hại,
VI. Các hệ thống lò đốt

Lò đốt nhiều cấp:
•
Đốt chất thải dạng bùn đặc
từ các nhà máy xử lý nước
thải

•
Nhiệt độ tối thiểu: 760
0
F và
thời gian lưu ít nhất là 0,5 s
để có thể phân huỷ phần lớn
các hợp chất hữu cơ.

VI. Các hệ thống lò đốt
VI. Các hệ thống lò đốt
Nhược điểm
- Chỉ áp dụng được đối với các chất lỏng
có thể nguyên tử hoá.
-
Cần cung cấp khí, nhiên liệu phụ như
gas/dầu để quá trình cháy triệt để hơn,
tránh ngọn lửa tác động lên gạch chòu lửa.
-
D ễ bò nghẹt bể phun khi chất thải lỏng
có cặn.
VI. Các hệ thống lò đốt
VI. Các hệ thống lò đốt
Ưu điểm Nhược điểm
Áp dụng cho cả chất thải rắn và lỏng, có thể
vận hành ở nhiệt độ trên 1400
0
C
Lôi cuốn các hạt, phân tử vào trong dòng khí
gas, thành phần tro trong khí thải cao.
Có thể nạp chất thải trực tiếp, không cần xử

lý sơ bộ gia nhiệt chất thải.
Yêu cầu lượng khí dư lớn do thất thoát qua
các khớp nối.
Lấy tro liên tục mà không ảnh hưởng đến quá
trình cháy, kiểm soát được thời gian lưu
trong thiết bị.
Tổn thất nhiệt đáng kể trong tro thải.
Linh động trong cơ cấu nạp liệu. Cung cấp
khả năng xáo trộn chất thải và không khí cao.
Chất thải vô cơ có thể kết xỉ gây khó khăn
cho công tác bảo trì, bảo dưỡng thùng quay.
Có thể đốt riêng chất lỏng và chất rắn hoặc
đốt kết hợp. Không bị nghẹt gi lò (vỉ lò) do
quá trình nấu chảy.
Gia công lò khó, chi phí đầu tư cao, vận hành
phức tạp

Khái niệm nhiệt phân: Là quá trình phân hủy hay biến
đổi CTR ở nhiệt độ cao trong điều kiện thiếu oxy.
-
Phản ứng quan trọng của qt nhiệt phân là cracking,
không xúc tác.
-
Sản phẩm: cặn rắn (cacbon cố định và tro), khí gas
(C
x
H
y
, H
2

, CO
x
, NO
x
, SO
x
và hơi nước), chất lỏng ( các
HC lỏng) .
VII. Công nghệ nhiệt phân

Phản ứng nhiệt phân CTR:
Chất thải rắn → Các chất bay hơi và khí gas+cặn rắn.
-
Quá trình nhiệt phân là quá trình thu nhiệt.
-
Để phản ứng xảy ra thì phải được cấp nhiệt từ bên
ngoài.
-
Tốc độ nhiệt phân phụ thuộc vào nhiệt độ, thành
phần, cấu trúc chất thải và chế độ cấp khí.
VII. Công nghệ nhiệt phân

Nguyên lý vận hành quá trình nhiệt phân gồm 2 giai
đoạn:
+ Giai đoạn 1: Quá trình khí hóa, CTR được gia nhiệt để
tách các phần dễ bay hơi như khí cháy, hơi nước… ra khỏi
phần cháy không hóa hơi và tro.
+ Giai đoạn 2: Là quá trình đốt các thành phần bay hơi ở
điều kiện phù hợp để tiêu hủy hết các cấu tử nguy hại.
VII. Công nghệ nhiệt phân

Sơ đồ lò nhiệt phân