Đánh giá hiệu quả của việc cải tạo môi trường bằng việc sử dụng phế phụ phẩm của nông nghiệp và cây công nghiệp làm nhiên liệu thay thế than đ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.5 MB, 34 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỌC NÔNG LÂM TPHCM
TIỂU LUẬN MÔN HỌC: PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
Thầy hướng dẫn: TS. TRẦN ĐẮC DÂN
Họ và tên: Nguyễn Tiến Hồng
Lớp CHKT 2014
ĐT: 0918679398
Mail:
Phần I: CĂN CỨ VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA VIỆC LỰA CHỌN ĐỀ TÀI
- Thực hiện Quyết định số 1419/QĐ-TTg ngày 07/9/2009 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt
chiến lược về tiết kiệm năng lượng và sản xuất sạch hơn trong công nghiệp đến năm 2020 trong
các ngành công nghiệp đặc biệt là công nghiệp xi măng. Theo đó việc tận dụng các nhiên liệu tái
sinh để làm nhiên liệu thay thế, tận dụng các chất thải bỏ từ sản xuất nông nghiệp.v.v... thay cho
nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt được đặc biệt quan tâm. Xét thấy đây là cơ hội cũng
như trách nhiệm xã hội khi NM đặt tại xã Tân Hòa, huyện Tân Châu, tỉnh Tây Ninh, nhóm cán bộ
và các phòng ban liên quan của Công ty cổ phần xi măng FiCO Tây Ninh được chỉ đạo của Công
ty đã triển khai nghiên cứu đốt thử nghiệm các loại NLTT để thay thế một phần than đá trong dây
chuyền sản xuất clinker tại NM trên cơ sở thiết bị, hạ tầng hiện có cùng với việc đầu tư bổ sung
một hệ thống phụ trợ đồng bộ với tổng chi phí khoảng 14 tỷ.
- Với NLTT gồm các chất thải thường có kết cấu cellulose ở thể xốp và lưu huỳnh, oxit kim loại
(tro xỉ), khi cháy có nhiệt trị cao nên rất hiệu quả khi dùng để đốt trong các lò đốt công nghiệp.
Tuy nhiên NLTT có loại khó tiêu hủy, khi đốt khói thoát ra do quá trình đốt sẽ tác động tiêu cực
đến môi trường nếu không có công nghệ xử lý phù hợp.
- Xuất phát từ nhu cầu sử dụng nhiên liệu thay thế để tiết kiệm nguồn than đá, tiết giảm chi phí
sản xuất.
- Dựa vào thực tiễn ngành xi măng và các Công ty xi măng lân cận đã triển khai và ứng áp dụng
thành công.
- Xã Tân Hòa, huyện Tân Châu, tỉnh Tây Ninh cũng như ở khu vực Tây Nguyên và miền đông
Nam bộ, trong đó đặc biệt tập trung là khu vực Bình Phước, Tây Ninh và Đồng Nai, Đăk Nông
chiếm một nửa về diện tích và sản lượng điều cả nước. Nhưng hầu hết vẫn là những tỉnh mà các
Trang 1
nông hộ vẫn còn nhiều khó khăn, còn nghèo. Trong những năm gần đây, số lượng cây CN và
nông nghiệp phát triển ngày càng mạnh; ví dụ chỉ tính riêng cho cây tiêu, cây điều đã trở thành
một trong những cây công nghiệp quan trọng ở Việt Nam, mang lại giá trị xuất khẩu lớn. Cả nước
hiện nay có trên 400.000 ha trồng cây điều với sản lượng điều thô lên đến 600.000 tấn mỗi năm.
Trong đó nhiều loại cây phần lớn về trọng lượng thậm chí là toàn bộ sau thời gian sử dụng, khai
thác hoặc chế biến sẽ là chất thải bỏ, là nơi gây ô nhiễm, là nơi gây ảnh hưởng lớn đễn môi trường
sinh thái, ít được tận dụng ví dụ với hạt điều thì vỏ điều chiếm tỷ trọng trên 60% khối lượng của
hạt, do đó lượng vỏ hạt điều thải ra môi trường tại các cơ sở chế biến là rất lớn, tính trên khu vực
Tây Ninh, Bình Phước, Đồng Nai, lượng vỏ hạt điều phát thải hàng năm khoảng từ 150.000 đến
200.000 tấn. Chính từ thực tế đó đã tạo ra ngày càng lớn lượng chất thải và đó chính là nguồn
cung lớn, ổn định cho lượng NLTT.
+ Do vậy việc nghiên cứu công nghệ, lắp đặt hệ thống dùng NLTT làm chất đốt thay thế than
đá trong dây chuyền sản xuất clinker tại NM không chỉ góp phần tiết giảm chi phí sản xuất,
góp phần bảo vệ môi trường trong hoàn cảnh chất thải ngày càng tăng, vấn đề môi trường
ngày càng được quan tâm mà còn tạo thêm nguồn thu, tăng hiệu quả kinh tế cho ngành trồng
cây công nghiệp cũng như nông dân tại địa bàn nơi nhà máy và các tỉnh lân cận.
Phần II: TÊN ĐỀ TÀI
Đánh giá hiệu quả của việc cải tạo môi trường bằng việc sử dụng phế phụ phẩm của nông
nghiệp và cây công nghiệp làm nhiên liệu thay thế Than đốt lò nung Clinker nhằm giảm thiểu ô
nhiễm môi trường, góp phần phát triển kinh tế và đời sống nông hộ tại xã Tân Hòa huyện Tân
Châu tỉnh Tây Ninh
Phần III: MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
1. Tận dụng phế phụ phẩm của nông nghiệp và cây công nghiệp làm nhiên liệu thay thế Than
đốt lò nung Clinker
2. Giảm thiểu ô nhiễm môi trường,
3. Góp phần phát triển kinh tế và đời sống nông hộ tại xã Tân Hòa, huyện Tân Châu tỉnh Tây
Ninh cũng như các tỉnh lân cận
Phần IV: MỘT SỐ HÌNH ẢNH, DỮ LIỆU VỀ RÁC THẢI
1. Một số hình ảnh và dữ liệu tham khảo về rác thải
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Trang 10
Trang 11
2. Quá trình triển khai:
2.1. Giai đoạn trước mắt:
Nghiên cứu sử dụng Trấu xay, vỏ hạt điều cành lá và thân cây cao su, cây cây công nhiệp và
nông nghiệp các loại. Phế thải từ : nhà máy sản xuất đường, các nhà máy chế biến sản phẩm
nông nghiệp.v.v… được sơ chế (được băm chém thành kích thước dưới 200mm, được phơi
sấy tự nhiên hoặc sơ chế đến độ ẩm ≤ 10 %.) (sau đây gọi tắt là NLTT) làm chất đốt thay thế
một phần than đá cho lò nung Clinker Nhà máy xi măng Tây Ninh (sau đây gọi tắt là NM)thuộc Công Ty CP xi măng Tây Ninh (TAFICO) tại xã Tân Hòa, huyện Tân Châu, tỉnh Tây
Ninh đảm bảo dây chuyền hoạt động bình thường, chất lượng sản phẩm đạt theo TCVN.để
tiết kiệm Than, nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường. (Giai đoạn tiếp theo không
đề cập chi tiết trongvới nội dung- sau khi giai đoạn thứ nhất thành công sẽ phát triển giai
đoạn tiếp để xư lý các loại viên RDF (được tái chế từ rác thải như rẻ lau, bông vải sợi dầy da
phế thải. v.v…), các loại dầu, mỡ thải, rác thải y tế, các loại rác thải độc hại khác để vừa làm
chất đốt thay thế một phần than đá cho lò nung Clinker Nhà máy xi măng Tây Ninh, vừa làm
dịch vụ xử lý chất thải độc hại).
- Mục tiêu ngay giai đoạn trước mắt đã xử lý, tiêu hủy khoảng 90.000 đến 100.000 tấn
NLTT mỗi năm, góp phần cải thiện môi trường.
Trang 12
2.1.1. Xử lý lượng lớn chất thải đóng góp làm giảm ô nhiễm, thiết thực cải tạo môi trường
sinh thái
2.1.2. Tạo thêm nguồn thu, tăng hiệu quả kinh tế cho ngành trồng cây công nghiệp và hộ nông
dân Góp phần phát triển kinh tế và đời sống và hộ nông dân tại xã Tân Hòa, huyện Tân Châu, tỉnh
Tây Ninh
2.1.3. Đa dạng hóa nguồn nhiên liệu cung cấp ch hệ thống lò nung clinker NM.d. Tiết giảm
khoảng 50.000 tấn than mỗi năm, qua đó tiết giảm chi phí sản xuất tương đương khoảng 45 tỷ
đồng/năm.
- Sau khi giai đoạn đầu thành công sẽ là cơ sở để triển khai mở rộng xử lý giai đoạn tiếp theo
đối với chất thải nguy tại NM.
3. Tiến độ thực hiện
5
tháng, bắt đầu từ tháng 10/2014 đến tháng 2/2015.
4. Nội dung thực hiện:
-
Nghiên cứu hoàn thiện Xây dựng phương án công nghệ kỹ thuật và quy trình công nghệ, sử
dụng NLTT để thay thế một phần Than trong lò nung nhưng đảm bảo chất lượng Clinker;
-
Khảo sát, đánh giá NLTT thiết lập các quy định, tiêu chuẩn, quy trình thực hiện
Thiết lập tiêu chuẩn, quy trình tổ chức thực hiện cho toàn bộ chuỗi cung ứng đảm bảo nguồn cung
ổn định, đủ về lượng, đạt về chất
- Tổng hợp, phân tích thành phần khí thải khi đốt NLTT sơ với điều kiện hoạt động bình thường
và so với nội dung ĐTM được duyệt.
-
Chạy thử nghiệm, tổng kết, đánh giá và triển khai chính thức tại NM từ tháng 3/2015
Phần V: QUÁ TRÌNH TRIỂN KHAI
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ TRIỂN KHAI
1.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.1.1
Đối tượng nghiên cứu
Trang 13
-
Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật, công nghệ để sử dụng NLTT làm chất đốt thay thế một
phần than đá trong dây chuyền sản xuất clinker.
1.1.2
-
Phạm vi nghiên cứu
Áp dụng trong dây chuyền sản xuất clinker tại NM.
1.2 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
1.2.1
Cách tiếp cận
-
Nghiên cứu các yêu cầu về chất đốt sử dụng trong lò nung clinker.
-
Nghiên cứu các giải pháp xử lý chất thải nguy hại.
- Khảo sát thực tế các Nhà máy xi măng đang sử dụng rác thải và NLTT làm chất đốt
thay thế một phần than đá trong lò nung clinker như Nhà máy xi măng Hòn Chông của
Holcim, Nhà máy xi măng Bình Phước của Vicem Hà Tiên...
- Xây dựng mô hình và giải pháp phù hợp với dây chuyền hiện hữu của NM, có tính đến
phương án cải tiến, đầu tư mới thiết bị nếu cần thiết.
1.2.2
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tài liệu về tiêu chuẩn chất đốt trong lò nung clinker; ĐTM
của NM; Phương pháp xử lý chất thải nguy hại và các tài liệu tham khảo liên quan khác.
- Phương pháp điều tra: Điều tra thông tin từ các tài liệu tham khảo, trên internet, từ các Nhà
máy đã triển khai đốt NLTT trong dây chuyền sản xuất clinker.
- Phương pháp thống kê và tổng kết kinh nghiệm: Dựa trên số liệu thống kê và kết quả thực
nghiệm của các đơn vị đi trước.
- Phương pháp phân tích tổng hợp và tư duy logic để đưa ra giải pháp và mô hình phù hợp cho
dây chuyền sản xuất clinker của NM.
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
2.1 Giới thiệu sơ bộ về công đoạn lò nung Cliker vận dụng để xử lý NLTT
- Clinker Portland được sản xuất bởi hệ thống lò nung luyện clinker từ các nguyên liệu tự nhiên
như: đá vôi, đất sét, đá đỏ, cát… Các nguyên liệu này được định lượng pha trộn theo tỉ lệ thích
hợp, sau đó nghiền mịn hỗn hợp đến độ mịn yêu cầu. Bột liệu mịn được tồn trữ trong silo bột liệu
rồi cấp vào tháp sấy sơ bộ (preheater) của hệ thống lò nung.
Trang 14
- Tại tháp sấy sơ bộ, bột liệu được đốt nóng nâng nhiệt độ đến 900 oC và phân hủy cacbonat đến
hơn 90% trước khi vào lò nung.
- Trong lò nung bột liệu được tiếp tục đốt nóng để nâng nhiệt độ đến khoảng trong quá trình
nâng nhiệt này sẽ xảy ra các phản ứng pha rắn tạo thành các chất chảy, rồi tạo pha lỏng và tạo
khoáng clinker tại cuối lò có nhiệt độ 1450 oC,. Tiếp đó clinker được làm nguội từ 1450 oC xuống
còn khoảng 100 oC rồi đổ vào silo ủ và trữ.
- Quá trình nung luyện clinker cần nhiệt lượng cao, thông thường nhiệt lượng cung cấp cho quá
trình này là than đá. Than đá được nghiền mịn để dễ cháy và đảm bảo cháy hết, sau đó định lượng
cung cấp cho lò nung (7-8T/h) và preheater (tháp sấy 13-14T/h).
- Than đá có thành phần chính là các hydrocacbon, tro xỉ, một ít lưu huỳnh. Hydrocacbon khi
cháy tạo thành các oxit cơ bản CO2, H2O theo phản ứng sau:
CxHy + (x+ ¼ y)O2 = xCO2 + ½ yH2O + Q
- Lưu huỳnh trong quá trình cháy cũng tác dụng với oxy tạo thành:
S + ½ x O2 = SOx
- Tro xỉ sẽ bị phân hủy thành các oxit CaO, Al 2O3, SiO2, MgO, Fe2O3 hoạt tính đi vào pha rắn
clinker.
- Lượng O2 cung cấp cho quá trình cháy được cấp vào hệ thống bằng các quạt hút không khí.
Trong lò nung clinker khí O2 luôn được kiểm soát ở mức 3÷5% bởi máy phân tích khí đầu ra để
đảm bảo cháy triệt để, đồng thời khống chế được hàm lượng CO trong khí thải từ 0,01%÷0,02%.
2.2 Các yêu cầu và nguyên lý của việc sử dụng NLTT làm nhiên liệu trong lò nung clinker
2.2.1.
Các yêu cầu NLTT khi sử dụng cấp vào lò nung clinker thay cho một phần than
-
Nhiệt trị: không nhỏ hơn 12.700 kJ/kg chất thải.
-
Độ ẩm: càng nhỏ càng tốt.
-
Tổng lượng kiềm tính theo tổng K2O và Na2O: ≤ 4 %.
-
Tổng lượng Cl: ≤500 ppm.
-
Hàm lượng kim loại bay hơi có nhiệt độ nóng chảy thấp: ≤1.000 ppm, tuy nhiên riêng Hg, Cr,
As và Cd: ≤150 ppm.
Trang 15
-
Nếu chất thải ở dạng rắn thì yêu cầu kích thước càng nhỏ càng tốt. Khi chất thải có kích
thước to hơn như thân và cành cây cần lắp thêm thiết bị tiền chế để chế biến đạt kích thước
cấp vào lò.
2.2.2Nguyên lý về thành phần vật chất
-
Chất thải-NLTT sau quá trình đốt tro và xi còn lại có thành phần vật chất phù hợp với
thành phần xi măng như: CaO, SiO 2, Al2O3, Fe2O3…
2.2.3 Nguyên lý xử lý ô nhiễm môi trường
-
Để thiêu huỷ chất thải an toàn và hợp lý, phải thiêu đốt ở nhiệt độ cao. Quá trình thiêu đốt
nhiệt độ cao thực chất là phân huỷ bằng nhiệt các phân tử hữu cơ và biến chúng thành CO 2 và
nước. Để đạt được tình trạng phân huỷ hoàn toàn cần có nhiệt độ đủ cao, cung cấp đủ ôxy, thời
gian lưu cháy và điều kiện trộn tốt. Các lò chuyên dụng và lò nung clinker đều có thể đáp ứng
được các yêu cầu này. Tuy nhiên, thông thường lò nung clinker đạt được thời gian lưu cháy lâu
hơn (6-10 giây) và nhiệt độ cao hơn (>1.400 0C) so với các lò đốt chất thải chuyên dụng. Mặt
khác, ở lò nung clinker tính kiềm của xi măng sẽ trung hoà axít clohydric và các axit dạng khí
khác sinh ra trong quá trình đốt cháy chất thải. Do vậy, lò nung clinker là một loại lò đạt hiệu
suất phân huỷ rất cao cũng như hiệu quả làm sạch khí thải ưu việt. Đó cũng là lý do vì sao lò
nung Clinker là hệ thống lý tưởng đối với việc thiêu đốt chất thải.
2.2.4 Các phương pháp xử lý chất thải nguy hại
2.2.4.1 Phương pháp hóa học và hóa lý
-
Kỹ thuật này sử dụng để tái sinh, cô đặc và xử lý chất thải nguy hại đồng thời cũng được dùng
để xử lý nước ngầm hay đất bị ô nhiễm bởi chất thải nguy hại.
2.2.4.2 Phương pháp sinh học
-
Phương pháp này sử dụng vi sinh vật để phân hủy và biến đổi chất hữu cơ trong chất thải
nhằm giảm các nguy cơ của nó đối với môi trường. Trong quản lý chất thải nguy hại, việc xử lý
chất hữu cơ nguy hại có thể thực hiện được nếu sử dụng đúng loài vi sinh vật và kiểm soát quá
trình hợp lý.
+ Dùng để xử lý: Bùn lơ lửng, hiếu khí, kỵ khí; nước ngầm và đất ô nhiễm; bùn với hàm lượng
cặn từ 5-50%; bùn và chất rắn có độ ẩm thấp.
2.2.4.3 Phương pháp ổn định hóa rắn
Trang 16
-
Ổn định và hóa rắn là quá trình làm tăng các tính chất vật lý của chất thải, giảm khả năng phát
tán vào môi trường hay làm giảm tính độc hại của chất ô nhiễm. Phương pháp này được sử dụng
rộng rãi trong quản lý chất thải nguy hại. Phương pháp này thường được áp dụng trong các trường
hợp sau:
+ Xử lý chất thải nguy hại; chất thải từ quá trình khác (ví dụ tro của quá trình nhiệt); đất bị ô
nhiễm khi hàm lượng chất ô nhiễm cao trong đất cao.
2.2.4.4 Phương pháp nhiệt
-
Đây là kỹ thuật xử lý chất thải nguy hại có nhiều ưu điểm hơn các kỹ thuật xử lý khác được sử
dụng để xử lý chất thải nguy hại không thể chôn lấp mà có khả năng cháy.
-
Phương pháp này được áp dụng cho tất cả các dạng chất thải rắn, lỏng, khí. Trong phương
pháp này, nhờ sự oxy hóa và phân hủy nhiệt, các chất hữu cơ sẽ được khử độc tính và phá vỡ cấu
trúc. Tùy theo thành phần của chất thải mà khí sinh ra từ quá trình đốt có thành phần khác nhau.
Nhìn chung, thành phần khí thải cũng có các thành phần như sản phẩm cháy thông thường (bụi,
CO2, CO, SOX, NOX). Tuy nhiên trong thành phần khí thải còn có các thành phần khác như HCl,
HF, P2O5, Cl2…Bên cạnh các ưu điểm là phân hủy gần như hoàn toàn chất hữu cơ (hiệu quả đến
99,99%), thời gian xử lý nhanh, diện tích công trình nhỏ gọn, xử lý chất thải nguy hại bằng
phương pháp nhiệt cũng có một nhược điểm là có thể sinh ra khí độc hại (dioxin và furan) khi đốt
chất hữu cơ chứa clo trong điều kiện sử dụng lò đốt không đảm bảo về mặt kỹ thuật hay chế độ
vận hành không được kiểm soát chặt chẽ. Để giảm khả năng hình thành dioxin (hay furan), người
ta thường kiểm soát nhiệt độ của khí sau đốt một cách chặt chẽ. Thông thường, để hạn chế sự hình
thành dioxin (furan), người ta khống chế nhiệt độ trong lò đốt hai cấp. Nhiệt độ trong buồng thứ
cấp được duy trì trên 1200 oC, sau đó khí thải lò đốt (sản phẩm cháy) sẽ được giảm nhiệt độ ngay
lập tức xuống dưới 200 oC trước khi đưa qua hệ thống xử lý khí thải. Hiện nay các thiết bị lò đốt
sau thường được sử dụng (dưới đây là hình ảnh lò đốt thủ công quy mô nhỏ-dưới 200t/ngày)
Trang 17
+ Lò đốt chất lỏng.
+ Lò đốt thùng quay.
+ Lò đốt ghi cố định.
+ Lò đốt tầng sôi.
Trang 18
+ Lò nung clinker.
+ Lò hơi.
Trong các phương pháp nhiệt thì phương pháp xử lý nhiệt bằng lò nung clinker có ưu điểm
cao hơn cả. Ngoài chức năng xử lý chất thải rắn, bùn, khí và chất lỏng thì chất thải còn được
sử dụng như là thành phần độn hoạt tính cho quá trình nung clinker và tận dụng được nhiệt
lượng phát sinh do quá trình đốt chất thải.
2.3
Khả năng sử dụng NLTT để thay thế than đá trong lò nung clinker
2.3.1 Thành phần NLTT
-
NLTT cơ bản là cellulose ở thể xốp và lưu huỳnh, oxit kim loại (tro xỉ).
-
Thành phần chính của NLTT là alkyl phenol tự nhiên, thành phần hóa học là: Cardanol (R-
C6H5OH), Cardol (R-C6H4O2H2), 2-Metyl Cardol (2CH3-R-C6H4O2H2) và các polymer của chúng.
-
Cellulose có thành phần hóa học: [C6H7O2(OH)3]n, n nằm trong khoảng 5000÷14000.
-
Thành phần lưu huỳnh chiếm 1,25% khối lượng (TCVN 175-1995); tro chiếm 1,69% khối
lượng.
-
Thành phần hóa NLTT:
Bảng 2.1: Kết quả phân tích NLTT trong phòng thí nghiệm
Các chỉ tiêu kiểm tra
1. Thành phần hóa tro
Phương pháp
thử
Yêu cầu kỹ
thuật (Than
cám 6B-HG)
Kết quả
thử
nghiệm
TCVN 141:2008
•
Hàm lượng SiO2
--
24,29
•
Hàm lượng Al2O3
--
4,14
• Hàm lượng CaO
--
4,32
• Hàm lượng MgO
--
15,95
8-12
10
2. Độ ẩm (%)
HD-NMXMTN
(11.5)-(03)
3. Độ tro (%)
TCVN 173:2007
40,01-45
1,69
4. Chất bốc (%)
TCVN 174:2007
Không quy định
79,2
Trang 19
Phương pháp
thử
Yêu cầu kỹ
thuật (Than
cám 6B-HG)
Kết quả
TCVN 200:2007
Min 4400
4708
6. Hàm lượng lưu huỳnh (%) TCVN 175:1995
Max 0,7
1,25
Các chỉ tiêu kiểm tra
5. Nhiệt trị (kCal/kg)
thử
nghiệm
(Nguồn: Bộ phận Quản lý chất lượng – sản xuất, Công ty cổ phần xi măng FiCO Tây
Ninh)
2.3.2 Cơ sở lý luận chọn NLTT làm chất đốt trong lò nung clinker
Quá trình thực nghiệm được tiến hành trên kỹ thuật thiết bị đốt tầng sôi của Viện Kỹ thuật Năng
lượng và Môi trường (Trường Đại học Tổng hợp Rostock – CHLB Đức) đốt có phụ gia silicate,
thì thành phần khí thải có hàm lượng SO x, NOx thỏa mãn tiêu chuẩn về môi trường của Đức (Tạp
chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng-Số 6(29).2008).
2.4 Kết luận chương 2
Những phân tích trên đây cho thấy :
+
Lò nung clinker là một loại lò đạt hiệu suất phân huỷ rất cao cũng như hiệu quả làm sạch khí
thải ưu việt. Ngoài chức năng xử lý chất thải rắn, bùn, khí và chất lỏng thì chất thải còn được sử
dụng như là nguyên liệu cho quá trình nung clinker và tận dụng được nhiệt lượng phát sinh do quá
trình đốt chất thải.
+
Xem xét nguyên lý công nghệ lò nung sản xuất clinker cho thấy khả năng đốt NLTT trong lò
nung clinker là hoàn toàn khả thi, vừa đảm bảo xử lý triệt để chất thải vào không khí, vừa đảm
bảo chất lượng sản phẩm clinker.
+
Những đặc điểm lý hóa của NLTT và chi phí NLTT cũng cho thấy khả năng tiết kiệm lớn chi
phí sản xuất clinker nếu chúng ta đốt NLTT thay thế một phần nhiên liệu than đá vốn đang có giá
thành cao và ngày càng cạn kiệt.
CHƯƠNG 3: THỰC TRẠNG HIỆN NAY TRONG VIỆC SỬ DỤNG NLTT
3.1 Kinh nghiệm từ một số nước trên thế giới
-
Ở các nước có ngành xi măng phát triển như Trung Quốc, Thái Lan đa phần các lò nung
clinker đều có sử dụng chất thải có nhiệt trị cao để thay thế cho một phần nhiên liệu than,
trong đó NLTT là một trong những nguồn thay thế đang được sử dụng rộng rãi và mang lại lợi
ích cao do nhiệt trị cao, khả năng cấp đốt ổn định.
Trang 20
-
Tại Công ty Siam Cement public company limited (SCCC) – Thái Lan hiện đang tiếp nhận
và xử lý khoảng 25.000 tấn rác/ngày làm nhiên liệu đốt thay thế trong công nghệ sản xuất xi
măng, bao gồm: cao su, RDF, vụn vải, mùn cưa, bã hạt điều....
-
Tại Công ty TNHH Group Conch Anhui – Trung Quốc rác thải được khí hóa, khí đốt được
dùng làm nhiên liệu đốt cho calciner, tro được dùng làm phụ gia cho xi măng với công suất xử lý
300 tấn rác/ngày/dây chuyền 5.000 tấn clinker/ngày...
3.2 Thực tế Tại Việt Nam
3.2.1 Nguồn cung NLTT.
-
Từ chỗ NLTT trước đây hầu như bị đem đi đốt hay vứt bỏ, gây ô nhiễm môi trường thì nay đã
trở thành một nguồn nguyên liệu quý.
-
Chỉ riêng với cây điều, cả nước hiện nay có trên 400.000 ha sản lượng điều thô lên đến
600.000 tấn mỗi năm, tập trung chủ yếu ở Tây Nguyên và miền đông Nam bộ, trong đó khu vực
Bình Phước, Tây Ninh và Đồng Nai chiếm một nửa về diện tích và sản lượng điều cả nước. Tính
trên khu vực Tây Ninh, Bình Phước, Đồng Nai, lượng phát thải hàng năm khoảng từ 150.000 đến
200.000 tấn. Về cơ bản, đặc tính của như sau:
+
Nhiệt trị: 4.400+/-200 kCal/Kg
+
Độ ẩm: < 10%
+
Tạp chất khó phân hủy: < 5%
-
Qua quá trình khảo sát và kiểm tra thực tế, TAFiCO nhận thấy có rất nhiều đối tác đảm bảo
nguồn cung dồi dào NLTT với giá thành 900.000÷1.000.000 đồng/tấn như:
+
Công ty TNHH SX TM Nguyên Thanh Hương
•
Địa chỉ: 24 Giang Cư Vọng, P.Trung Mỹ Tây, Q.12, TP.HCM
•
Khả năng cung cấp: >15.000 tấn/tháng.
+
Công ty TNHH MTV TM DV & SX Hồng Hà
•
Địa chỉ: 97, Thôn 8, Long Hà, Bù Gia Mập, Bình Phước
•
Khả năng cung cấp: >10.000 tấn/tháng.
+
Công ty CP dầu điều Cát Lợi.
Trang 21
•
Địa chỉ: Số 9A/3, KP 5, P. An Bình, Biên Hòa, Đồng Nai.
•
Khả năng cung cấp: >5.000 tấn/tháng.
+
Công ty TNHH Thu Tùng.
•
Địa chỉ: Ấp Việt Kiều, Xã Suối Cát, Xuân Lộc, Đồng Nai.
•
Khả năng cung cấp: >1.000 tấn/tháng.
3.2.2 Tình hình sử dụng NLTT thay thế than trong ngành sản xuất xi măng
-
Hiện nay, một số Nhà máy tại Việt Nam như Nhà máy xi măng Hòn Chông của Holcim đã
sử dụng rác thải để thay thế khoảng 25%-30% nhiệt năng nung luyện clinker , Nhà máy xi
măng Bình Phước của Vicem Hà Tiên cũng đã đốt NLTT thay thế 18-20% than.
-
Trong tương lai, các Nhà máy này sẽ tiếp tục nghiên cứu, tối ưu chế độ vận hành để nâng tỷ
lệ năng lượng thay thế bằng NLTT và các nhiên liệu sinh khối khác lên đạt mức 40% góp phần
tiết kiệm tài nguyên và góp phần bảo vệ môi trường.
-
Sau thời gian nghiên cứu, thử nghiệm thành công, NM đã đưa vào đốt NLTT từ 3/2015. Kết
quả cho thấy thành phần hóa, hàm lượng tro và nhiệt trị của NLTT phù hợp với tiêu chuẩn chất
đốt cho lò nung clinker (Xem bảng 2.1).
3.3 Kết luận chương 3
-
Chất thải nguy hại nói chung, NLTT nói riêng đã được ứng dụng rộng rãi và thành công làm
nhiên liệu thay thế than trong công nghệ nung luyện clinker.
-
Những nghiên cứu và điều tra thực tế cho thấy nguồn cung NLTT khá phong phú và đủ đáp
ứng cho nhu cầu sử dụng cho việc đốt thay thế than.
-
Hiện nay đã có một số công ty thực hiện áp dụng đốt NLTT thay thế than rất hiệu quả, vừa
đảm bảo giữ trong sạch môi trường vừa tiết kiệm trong chi phí sản xuất mà không làm ảnh hưởng
đến chất lượng sản phẩm.
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NLTT TẠI NM
4.1 Yêu cầu kỹ thuật và công nghệ
4.1.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ và các thiết bị chính
-
Căn cứ mục tiêu thay thế tối đa lượng than đá cấp cho hệ thống lò nung, giảm chi phí giá
thành sản xuất, đảm bảo hệ thống lò nung hoạt động hiệu quả và ổn định, không ảnh hưởng tới
Trang 22
hoạt động của dây chuyền sản xuất hiện tại, đảm bảo an toàn, vệ sinh công nghiệp và bảo vệ môi
trường, cũng như tận dụng tối đa cơ sở hạ tầng đã đầu tư và năng suất của các thiết bị hiện có.
-
Công nghệ và thiết bị cho Hệ thống cấp NLTT thay thế than đá cho lò nung clinker tại Nhà
máy xi măng Tây Ninh được lựa chọn dựa trên các yêu cầu chung sau:
+
Công nghệ và thiết bị công nghệ lựa chọn đạt trình độ tiên tiến, phù hợp với đặc điểm và điều
kiện vận hành của hệ thống lò nung hiện tại.
+
Giải pháp công nghệ phải đảm bảo cho vận hành, bảo dưỡng dễ dàng thuận tiện, nhằm nâng
cao thời gian hoạt động hữu ích của thiết bị.
+
Lựa chọn công nghệ phù hợp với điều kiện mặt bằng hiện tại, nghiên cứu để kết hợp và tận
dụng tối đa năng lực các hạng mục công trình hiện có nhằm giảm chi phí đầu tư và chi phí sản
xuất.
+
Lựa chọn công nghệ và bố trí thiết bị phải đảm bảo các yêu cầu bảo vệ môi trường về các chỉ
tiêu như nồng độ bụi, tiếng ồn, chất thải... và phải nằm trong giới hạn cho phép của các tiêu
chuẩn hiện hành.
+
Mặt bằng bố trí thiết bị thích hợp với đặc điểm địa hình, cơ sở hạ tầng kỹ thuật và các công
trình sẵn có.
4.1.2 Tính toán lựa chọn công nghệ
-
Với đặc thù ưu tiên sử dụng các thiết bị hiện có (chủ yếu là công đoạn nung clinker), kết hợp
với đầu tư nâng cấp các thiết bị liên quan nếu cần thiết nên việc đánh giá khả năng thực tế của các
thiết bị liên quan nhằm có cơ sở chọn giải pháp công nghệ phù hợp và phạm vi đầu tư hợp lý cho
Hệ thống cấp NLTT thay thế than đá cho lò nung clinker tại NM là yếu tố cần thiết.
4.1.3 Hiện trạng công đoạn lò nung clinker – NM
-
Hệ thống Calciner( tiền nung) tại tháp trao đổi nhiệt Kiểu : TSD, 2 nhánh, 5 tầng
-
31,7mHx6,8mDx1.388 m3 x900 oC (tại họng nạp NLTT)
Hệ thống lò nung
-
Kích thước : 4,6Dx68mL
-
Công suất thiết kế: 4.000 tấn clinker/ngày, thực tế trung bình 4.200 tấn clinker/ngày.
-
Nhiệt độ lò nung cao nhất tại điểm cuối cùng của lò là 1.450 oC
Trang 23
Hệ thống kho chứa và thiết bị phụ trợ bổ sung để sử dụng cho việc cấp NLTT vào tháp
tiền nung thay Than
4.2 Hệ thống xử lý, kiểm soát khí thải đảm bảo yêu cầu về môi trường:
+ Khống chế ô nhiễm bụi từ lò nung : Bụi từ lò nung clinker được thu gom và xử lý bằng hệ thống
lọc bụi tĩnh điện. Nồng độ bụi trong khí thải từ lò nung sau khi qua hệ thống lọc bụi thấp hơn 50
mg/m3. Khí thải lò nung được phát tán vào môi trường qua ống khói cao 40m nhằm đảm bảo nồng
độ bụi tại mặt đất đạt tiêu chuẩn về môi trường hiện hành.
-
+ Xử lý khí SO2, NOx, CO từ lò nung : khống chế hàm lượng CO trong khí thải từ
0,01%÷0,02%.
+
Khí thải từ lò nung clinker được dẫn qua tháp điều nhiệt để giảm nhiệt độ và hấp thụ các chất
ô nhiễm. Nước được phun vào tháp làm lạnh dưới dạng sương để hấp thụ các chất ô nhiễm trong
khí thải.
+
Khí thải chuyển động ngược chiều với dòng nước phun từ trên xuống, khoảng 40-50% lượng
khí SO2, NOx, CO và các khí độc hại khác sẽ được hấp thụ.
+
Với hiệu suất này đảm bảo nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải từ lò nung đáp ứng các
tiêu chuẩn về môi trường hiện hành (Hệ thống này đã được chứng minh trong báo cáo ĐTM Dự
án NM, tháng 6/2004).
+ Hệ thống lò nung clinker có nhiệt độ cao (900÷1450 oC), chiều dài vận chuyển liệu và thời gian
lưu trữ liệu tương đối dài, phù hợp để đốt cháy phần lớn NLTT, đảm bảo được các yêu cầu về khí
thải, môi trường cũng như không làm ô nhiễm, ảnh hưởng đến môi trường.
-
+ Hệ thống xử lý khí thải đáp ứng các yêu cầu về xử lý khói bụi và các chất ô nhiễm độc hại
theo các tiêu chuẩn về môi trường hiện hành. Về cơ bản thành phần hóa, hàm lượng tro và nhiệt
trị của NLTT phù hợp với tiêu chuẩn chất đốt cho lò nung clinker, chỉ riêng hàm lượng lưu huỳnh
cao hơn tiêu chuẩn.
-
Nhiệt độ bên trong lò nung clinker rất cao, vùng có nhiệt độ cao nhất lên đến 1.450 oC, nhiệt
độ tại điểm cấp NLTT vào lò có nhiệt độ đến 900 oC.
o
Thành phần chính của NLTT là các hợp chất hữu cơ, do đó khi cháy ở nhiệt độ trên 1.000
C các chất hữu cơ sẽ phân hủy hoàn toàn và tạo thành các ô xít cơ bản như CO 2, H2O, NO2,
tuy trong NLTT còn lại 1 phần phenol sau khi đã ép dầu, là thành phần độc hại có thể gây
bỏng đường hô hấp, ung thư phổi nếu hít phải nhưng khi đốt bã vỏ điều trong lò nung clinker
Trang 24
với nhiệt độ ~ 1000 oC và thời gian lưu 6 ÷ 10 giây thì phenol và phenolic hay các dẫn xuất
khác của phenol sẽ bị phân hủy hoàn toàn thành các oxit cơ bản CO 2, H2O, N2...không độc hại.
-
Thành phần lưu huỳnh trong NLTT khi cháy sẽ tạo ra SO x, với điều kiện như đốt trong lò
nung clinker, nồng độ cao của các oxit Na 2O, K2O, CaO như là 1 loại phụ gia silicate sẽ hấp thụ
khí SOx tạo thành các muối như Na2SO3, Na2SO4, K2SO3, K2SO4, CaSO3, CaSO4 đi vào pha rắn
clinker. Do vậy quá trình đốt NLTT trong lò nung clinker không làm phát sinh thêm khí SO x.
-
Để xử lý rác thải công nghiệp, sinh hoạt, người ta thiết kế các lò thiêu đốt rác với nhiệt độ vận
hành 850÷900 oC, ở nhiệt độ này các hợp chất hữu cơ sẽ bị phân hủy thành các oxit cơ bản không
độc hại mà không làm phát sinh các chất độc như Dioxin, H 2S. Ở đây, chúng ta đốt NLTT trong lò
nung clinker có nhiệt độ 900÷1450 oC và thời gian lưu cháy lớn hơn lò đốt rác. Do vậy đảm bảo
được các yêu cầu về khí thải, môi trường cũng như không làm ô nhiễm, ảnh hưởng đến môi
trường.
4.3 Lựa chọn giải pháp công nghệ
4.3.1 Cơ sở lựa chọn
-
Giải pháp công nghệ cho Hệ thống cấp NLTT thay thế than đá cho hệ thống lò nung clinker
tại NM được lựa chọn trên các cơ sở sau :
+
Chủng loại NLTT như nêu trên có.
+
Nhiệt trị: ≥3.000 kcal/kg.
+
Độ ẩm càng nhỏ càng tốt, tối đa: ≤10%.
+
Mục tiêu : Giai đoạn trước mắt thay thế đến 30% tổng lượng than sử dụng (Lựa chọn mục
tiêu thay thế trên cơ sở đánh giá tỷ lệ thay thế thực tế của các đơn vị sản xuất xi măng trong và
ngoài nước).
4.3.2 Lựa chọn giải pháp
-
Căn cứ vào năng lực thực tế cũng như khả năng tận dụng hệ thống thiết bị hiện có của Nhà
máy, giải pháp công nghệ cho Hệ thống cấp NLTT thay thế than đá cho lò nung clinker tại NM,
gồm kho chứa liệu, hệ thống định lượng trung chuyển, thiết bị cấp liệu vào buồng đốt, với công
suất đồng bộ, ổn định cho cho toàn bộ hệ thống với mức cấp NLTT đạt 18 tấn/h.
4.3.3 Tính toán khả năng đáp ứng công suất của hệ thống hiện hữu
Thông số đầu vào :
Trang 25
