Đề tài Thiết kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kgh

Header Page
1 tài:
of 113.
Tên đề
Thiết kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
MỞ ĐẦU
Thế giới đang ngày càng phát triển không ngừng, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại
hóa diễn ra mạnh mẽ. Cùng với sự tăng thêm các cơ sở sản xuất với quy mô ngày càng lớn,
các khu tập trung dân cư càng ngày nhiều, nhu cầu tiêu dùng các sản phẩm vật chất cũng ngày
càng lớn. Tất cả những điều đó tạo điều kiện kích thích các ngành sản xuất, kinh doanh và
dịch vụ được mở rộng và phát triển nhanh chóng, đóng góp tích cực cho sự phát triển kinh tế
của đất nước, nâng cao mức sống chung của xã hội; mặt khác cũng tạo ra một số lượng lớn
chất thải bao gồm: Chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, chất thải y tế, chất thải nông
nghiệp, chất thải xây dựng, v.v… Trong đó, rác thải sinh hoạt hiện nay là một vấn đề đáng lo
ngại của toàn thế giới. Dân số ngày càng tăng, lượng rác thải cũng theo tỉ lệ mà tăng theo, nó
là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe
loài người.
Tuy vậy, rác cũng là một phần của cuộc sống. Ngày nay, cùng với sự phát triển của
khoa học công nghệ và sự quan tâm của toàn thế giới, rác không chỉ đi ra từ cuộc sống mà nó
còn quay lại cuộc sống, phục vụ đời sống con người, cùng con người xây dựng cuộc sống
mới. Không chỉ các nước hiện đại mà tất cả các nước trên toàn thế giới đang cố gắng xử lý rác
thải một cách hợp lý nhất để xây dựng một thế giới mới - thế giới không rác thải.
Cho đến nay, chôn lấp vẫn là biện pháp xử lý chất thải rắn phổ biến nhất đối với nhiều
nước trên thế giới trong đó có Việt Nam. Ưu điểm chính của công nghệ chôn lấp ít tốn kém và
có thể xử lý nhiều loại chất thải rắn khác nhau so với công nghệ khác. Tuy nhiên hình thức
chôn lấp lại gây ra những hình thức ô nhiễm khác như ô nhiễm nước, mùi hôi, ruồi nhặng, côn
trùng…Hơn nữa, công nghệ chôn lấp không thể áp dụng để xử lý triệt để các loại chất thải y
tế, độc hại. Ngoài ra trong quá trình đô thị hoá như hiên nay, quỹ đất ngày càng thu hẹp, dẫn
đến khó khăn trong việc lựa chọn vị trí làm bãi chôn lấp rác.
Vì vậy, áp dụng một số biện pháp xử lý rác khác song song với chôn lấp là một nhu
cầu rất thiết thực. Công nghệ đốt chất thải rắn, một trong những công nghệ thay thế, ngày

càng trở nên phổ biến và được ứng dụng rộng rãi đặc biệt với loại hình chất thải rắn y tế và
độc hại. Công nghệ đốt chất thải rắn sẽ ít tốn kém hơn nếu đi kèm với biện pháp khai thác tận
dụng năng lượng phát sinh trong quá trình đốt.

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
1 ofLê113.
SVTH:
Thành Lâm

Trang 1


Header Page
2 tài:
of 113.
Tên đề
Thiết kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ
1.1 Khái niệm chất thải rắn sinh hoạt.
Chất thải rắn ( còn gọi là rác) là các chất rắn bị loại ra trong quá trình sống, sinh hoạt,
sản xuất của con người và động vật. Rác phát sinh từ các gia đình, khu công cộng, khu
thương mại, khu xây dựng, bệnh viện, khu xử lý chất thải…Trong đó, rác thải sinh hoạt
chiếm tỉ lệ cao nhất. Số lượng, thành phần, chất lượng rác thải ở từng khu vực, từng
quốc gia là rất khác nhau, phụ thuộc vào trình độ phát triển khoa học, kĩ thuật.
Bất kì hoạt động sống của con người, tại nhà, công sở, trên đường đi, tại nơi công
cộng…đều sinh ra một lượng rác đáng kể. Thành phần chủ yếu của chúng là các chất
hữu cơ và rất dễ gây ô nhiễm trở lại môi trường sống. Cho nên rác thải sinh hoạt có thể

định nghĩa là các thành phần tàn tích hữu cơ phục vụ cho hoạt động sống của con người,
chúng không còn được sử dụng và vứt trả lại môi trường sống.
1.2 Thành phần của rác thải sinh hoạt
- Rau, thực phẩm thừa, chất hữu cơ dễ phân hủy chiếm khoảng 64.7 % về khối

lượng.

- Cây gỗ chiếm khoảng 6.6 % về khối lượng.
- Giấy, bao bì giấy chiếm khoảng 2.1 % về khối lượng.
- Plastic khó tái chế chiếm khoảng 9.1% về khối lượng.
- Cao su, đế giày dép chiếm khoảng 6.3 % về khối lượng.
- Vải sợi, vật liệu sợi chiếm khoảng 4.2 % về khối lượng.
- Đất đá, bê tông chiếm khoảng 1.6 % về khối lượng.
- Thành phần khác chiếm khoảng 5.4 % về khối lượng.
1.3. Tác động của rác thải đến môi trường và con người
1.3.1. Ô nhiễm do rác
Rác thải sinh hoạt gây ô nhiễm toàn diện đến môi trường sống: không khí, đất, nước.
Gây hại sức khỏe:
 Những nơi vứt rác bừa bãi sinh ra muỗi, ruồi nhặng là những sinh vật truyền nhiễm sẽ
gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người (sốt rét, sốt xuất huyết, bệnh viêm não,…)
 Rác làm thức ăn cho chuột, từ chuột dễ lây lan cho người các bệnh như: dịch hạch, sốt
có thể dẫn đến tử vong.
 Rác gây mùi hôi thối khó chịu cho xung quanh.


Ô nhiễm nước: Rác sinh hoạt không được thu gom thải vào kênh rạch, sông hồ…gây ô
nhiễm môi trường nước bởi chính bản thân chúng. Rác nặng lắng làm nghẽn đường
lưu thông, rác nhẹ làm đục nước, nylon làm giảm diện tích tiếp xúc với không khí,
giảm do trong nước, làm mất mỹ quan gây tác động cảm quan xấu đối với người sử
dụng nguồn nước. Chất hữu cơ phân hủy gây mùi hôi thối, gây phú dưỡng hóa nguồn

nước. Nước rò rỉ trong bãi rác đi vào nguồn nước ngầm, gây ô nhiễm nguồn nước

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
2 ofLê113.
SVTH:
Thành Lâm

Trang 2


Header Page
3 tài:
of 113.
Tên đề
Thiết kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
ngầm như ô nhiễm kim loại nặng, nồng độ nitrogen, photpho cao chảy vào sông hồ
gây ô nhiễm nguồn nước mặt.


Ô nhiễm không khí: Bụi trong quá trình vận chuyển lưu trữ rác gây ô nhiễm không
khí.
Rác hữu cơ dễ phân hủy sinh học. Trong môi trường hiếu khí, kị khí có độ ẩm cao, rác
phân hủy sinh ra CO2, SO2, CO, H2S, NH3…ngay từ khâu thu gom đến chôn lấp.
CH4 là chất thải thứ cấp gây cháy nổ.



Ô nhiễm đất:

Nước rò rỉ trong các bãi rác gây ô nhiễm đất.



Những nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm do rác thải sinh hoạt:

 Trình độ hiểu biết của nguời dân còn thấp (không thấy rõ tác hại của việc vứt rác thải
bừa bãi và tầm quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, không biết tận dụng phế
phẩm thừa làm phân bón).
 Ý thức, trách nhiệm còn kém (không bỏ rác đúng nơi quy định, bảo thủ không muốn
thực hiện theo những chủ trương về bảo vệ môi trường đã đề ra vì sợ tốn tiền).
 Các cấp chính quyền địa phương còn lơ là đối với việc quản lý môi trường.
 Ở khu vực đô thị, quá trình đô thị hóa hiện nay kéo theo một số lượng người dân ở
nông thôn ra thành phố sống đã gây nên những xáo trộn lớn lao trong sinh hoạt ở các
vùng dân cư và vấn đề rác thải đang có nguy cơ ngày càng tăng, đặc biệt là trong các
đô thị mới, khu kinh tế tập trung như nhà mới mọc nhiều gây khó khăn cho thu gom,
nhà quá nghèo hoặc nhà giàu không muốn hòa nhập cộng đồng dẫn đến tình trạng
không giữ vệ sinh chung (nhà trên có thể vứt rác xuống sân gây ô nhiễm), các khu đô
thị hóa dọc trục giao thông, các trung tâm công nghiệp tập trung không được quản lý
chặt chẽ.
1.3.2. Hiện trạng rác thải sinh hoạt ở Việt Nam
- Ở Việt Nam mỗi năm phát sinh đến hơn 15 triệu tấn chất thải rắn, trong đó chất thải sinh
hoạt từ các hộ gia đình, nhà hàng, các khu chợ và kinh doanh chiếm tới 80% tổng lượng chất
thải phát sinh trong cả nước. Lượng còn lại phát sinh từ các cơ sở công nghiệp. Chất thải nguy
hại công nghiệp và các nguồn chất thải y tế nguy hại tuy phát sinh với khối lượng ít hơn nhiều
nhưng cũng được coi là nguồn thải đáng lưu ý do chúng có nguy cơ gây hại cho sức khoẻ và
môi trường rất cao nếu như không được xử lý theo cách thích hợp.
- Theo số liệu thống kê, hiện nay tổng lượng rác thải rắn sinh hoạt phát sinh trong toàn quốc
ước tính khoảng 1,28tr tấn/năm.Trong đó khu vực đô thị là (từ loại 4 trở lên) là 6,9tr tấn/năm
(chiếm 54%),lượng chất thải còn lại tập trung ở các xã, thị trấn thuọc huyện.Ước tính mỗi

người dân đô thị ở Việt Nam trung bình phát thải khoảng trên 2/3 kg chất thải mỗi ngày, gấp
đôi lượng thải bình quân đầu người ở vùng nông thôn. Chất thải phát sinh từ các hộ gia đình
và các khu kinh doanh ở vùng nông thôn và đô thị có thành phần khác nhau. Chất thải sinh
hoạt từ các hộ gia đình, các khu chợ và khu kinh doanh ở nông thôn chứa một tỷ lệ lớn các
chất hữu cơ dễ phân huỷ (chiếm 60-75%). Ở các vùng đô thị, chất thải có thành phần các chất
hữu cơ dễ phân huỷ thấp hơn (chỉ chiếm cỡ 50% tổng lượng chất thải sinh hoạt). Sự thay đổi
GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
3 ofLê113.
SVTH:
Thành Lâm

Trang 3


Header Page
4 tài:
of 113.
Tên đề
Thiết kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
về mô hình tiêu thụ và sản phẩm là nguyên nhân dẫn đến làm tăng tỷ lệ phát sinh chất thải
nguy hại và chất thải không phân huỷ được như nhựa, kim loại và thuỷ tinh.
- Dự báo tổng lượng rác thải rắn sinh hoạt đô thị từ 2014 là vào khoảng hơn 12tr tấn/năm và
đến 2020 khoảng 22tr tấn/năm.
Như vậy với lượng gia tăng lượng chất thải rắn như trên thì nguy cơ ô nhiễm môi trường và
tác động tới sức khỏe cộng đồng do chất thải rắn gây ra đang trở thành một trong những vấn
đề cấp bách của công tác bảo vệ môi trường ở nước ta.
1.4 Mục đích xử lý chất thải rắn bằng lò đốt
• Tái sử dụng và tái sinh chất thải.

• Không làm phát tán các chất gây nguy hại vào môi trường.
• Chuyển từ các chất độc hại thành các chất ít độc hại hơn hay vô hại.
• Giảm thể tích chất thải trước khi chôn lấp.
1.5 Xử lý chất thải rắn
• Việc lựa chọn phương pháp, công nghệ xử lý dựa trên một số tiêu chí:
 Khối lượng, thành phần, đặc tính của chất thải rắn.
 Điều kiện kinh tế, hạ tầng của địa phương.
 Hiệu quả của công nghệ xử lý (đầu tư, bảo hành, bảo dưỡng, sản phẩm).
 Đặc điểm của nguồn tiếp nhận.
 Tiêu chuẩn môi trường.

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
4 ofLê113.
SVTH:
Thành Lâm

Trang 4


Header Page
5 tài:
of 113.
Tên đề
Thiết kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Chương 2
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH
THIẾT KẾ

2.1 Các phương pháp chính xử lý chất thải rắn

Hình 2.1: Sơ đồ phương pháp chính xử lý chất thải rắn
2.2 Công nghệ thiêu đốt chất thải rắn sinh hoạt
Công nghệ thiêu đốt là đốt chất thải một cách có kiểm soát trong một vùng kín, mang
nhiều hiệu quả. Quá trình đốt được thực hiện hoàn toàn, phá hủy hoàn toàn chất thải độc hại
bằng cách phá vỡ các liên kết hóa học, giảm thiểu hay loại bỏ hoàn toàn độc tính. Hạn chế tập
trung chất thải cần loại bỏ vào môi trường bằng cách biến đổi chất rắn, lỏng thành tro.
Việc quản lý kim loại, tro và các sản phẩm của quá trình đốt là khâu quan trọng. Tro là
một dạng vật liệu rắn, trơ gồm C, muối, kim loại. Trong quá trình đốt, tro tập trung ở buồng
đốt (tro đáy), lớp tro này xem như chất thải nguy hại. Các hạt tro có kích thước nhỏ có thể bị
cuốn lên cao (tro bay). Tàn tro cần chôn lấp an toàn vì thành phần nguy hại sẽ trực tiếp gây
hại. Lượng kim loại nặng được xác định qua việc kiểm tra khói thải và tro dư của lò đốt.
Thành phần khí thải chủ yếu là CO2, hơi nước, NOx, hydrigen cloride và các khí
khác. Các khí vẫn tiềm ẩn khả năng gây hại cho con người và môi trường, vì vậy cần có
GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
5 ofLê113.
SVTH:
Thành Lâm

Trang 5


Header Page
6 tài:
of 113.
Tên đề
Thiết kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h

hệ thống xử lý khói thải từ lò đốt.
 Lò đốt thường được chia làm 2 buồng
 Buồng đốt chính: gồm 2 giai đoạn
+ Giai đoạn 1: chất thải được sấy khô.
+ Giai đoạn 2: cháy và khí hóa.
 Buồng đốt sau: gồm 3 giai đoạn
+ Giai đoạn 3: phối trộn.
+ Giai đoạn 4: cháy ở dạng khí.
+ Giai đoạn 5: ôxi hoá hoàn toàn.
Các yếu tố quyết định sự hiệu quả của lò đốt: sự cân bằng năng lượng, hệ thống kiểm
soát chế độ đốt, nhiệt độ nóng chảy trong buồng đốt, độ ẩm của chất thải.
Phương pháp đốt là phương pháp hiệu quả và kinh tế nhất để xử lý triệt để chất thải y
tế nguy hại
 Các kiểu lò cơ bản
Có 2 kiểu lò cơ bản:
Lò quay (chuyển động quay): có cấu tạo hình trụ, nằm ngang. Chuyển động quay
quanh trục của lò làm chất thải được đảo trộn đều, nâng cao hiệu quả cháy. Lò được chế tạo
với công suất lớn, chi phí đầu tư và vận hành rất cao.
Lò tĩnh (không chuyển động): có cấu tạo đơn giản, hiệu quả cao. Công suất thiết kế
của lò tĩnh thường là nhỏ hoặc trung bình. Có các loại lò: lò đốt thiết kế đơn giản, lò đốt 1
khoang, lò đốt 2 khoang.

So sánh một số đặc điểm các loại lò đốt:
Bảng 2.1: Đặc điểm một số lò đốt.
Đặc điểm

Lò 1 khoang

Lò 2 khoang

Lò quay

Công suất (kg/ngày)

100 – 200

200 – 1000

500 – 3000

Nhiệt độ (oC)

300 – 400

800 – 1000

1200 – 1600

Bộ phận làmsạch khí

Khó lắp đặt

Lắp với lò lớn

Có sẵn

Nhân lực

Cần đào tạo

Có chuyên môn

Trình độ cao

Tương đối thấp

Chi phí cao

Khá đắt

Chi phí

Phương pháp thiêu đốt phụ thuộc hiệu quả sử dụng của từng loại lò:
 Lò đốt thùng quay (Rotary – Kiln Incineration)
GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
6 ofLê113.
SVTH:
Thành Lâm

Trang 6


Header Page
7 tài:
of 113.
Tên đề
Thiết kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Cấu tạo lò đốt thùng quay được thể hiện trong hình 2

Hình 2.2: Lò đốt thùng quay.
Đây là loại lò đốt được sử dụng khá phổ biến ở các nước tiên tiến hiện nay, lò đốt có
nhiều ưu điểm bởi quá trình xáo trộn rác tốt, đạt hiệu quả cao. Lò đốt thùng quay được sử
dụng để xử lý các loại chất thải nguy hại dạng rắn, cặn, bùn và cũng có thể ở dạng lỏng. Ở Mỹ
lò đốt thùng quay chiếm tới 75% số lò đốt chất thải nguy hại, lò đốt tầng sôi chiếm 10%, còn
lại 15% các loại lò khác. Cấu tạo của lò đốt bao gồm:
a.) Buồng sơ cấp
Là một tang quay với tốc độ điều chỉnh được, có nhiệm vụ đảo trộn chất thải rắn trong
quá trình cháy. Lò đốt được đặt hơi dốc với độ nghiêng từ (1 – 5)/100, nhằm tăng thời gian
cháy của chất thải và vận chuyển tự động tro ra khỏi lò đốt. Phần đầu của lò đốt có lắp một
béc phun dầu hoặc gas kèm quạt cung cấp cho quá trình đốt nhiên liệu nhằm đốt nóng cho hệ
thống lò đốt. Khi nhiệt độ lò đạt trên 8000C thì chất thải rắn mới được đưa vào để đốt. Giai
đoạn để đốt sơ cấp, nhiệt độ lò quay khống chế từ 800 – 9000C, nếu chất thải cháy tạo đủ
năng lượng giữ được nhiệt độ này thì bộ điều chỉnh bec-phun dầu/gas tự động ngắt. Khi nhiệt
độ hạ thấp hơn 8000C thì bộ đốt tự động làm việc trở lại.
b.) Buồng đốt thứ cấp
Đây là buồng đốt tĩnh, nhằm để đốt các sản phẩm bay hơi, chưa cháy hết bay lên từ lò
sơ cấp. Nhiệt độ ở đây thường từ 950 – 11000C. Thời gian lưu của khí thải qua buồng thứ cấp
từ 1,5 – 2s. Hàm lượng ôxy dư tối thiểu cho quá trình cháy là 6%. Có các tấm hướng để khí
thải vừa được thổi qua vùng lửa cháy của bộ phận đốt phun dầu vừa xáo trộn mãnh liệt để
cháy triệt để. Khí thải sau đó được làm nguội rồi qua hệ thống xử lý khí trước khi qua ống
khói thải ra môi trường.
 Ưu điểm:


Có khả năng đốt nhiều loại rác thải và các trạng thái khác nhau của chất thải.



Kiểm soát được thời gian lưu chất thải trong lò.

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
7 ofLê113.
SVTH:
Thành Lâm

Trang 7


Header Page
8 tài:
of 113.
Tên đề
Thiết kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h


Xáo trộn cao và tiếp xúc hiệu quả với không khí trong thùng quay.



Giảm tối thiểu lượng rác thải.



Thải bỏ trực tiếp chất thải trong thùng kim loại.

 Khuyết điểm:



Lôi cuốn các hạt, phân tử vào trong dòng khí gas.



Gia công lò khó.



Tổn thất nhiệt đáng kể trong tro thải.



Cách vận hành trong phương thức kết xỉ quá trình chất thải vô cơ hay thùng kim
loại làm tăng điều kiện duy trì bảo quản thùng quay .

 Lò đốt thủ công đơn giản: giảm đáng kể trọng lượng và thể tích chất thải, chi phí đầu
tư và vận hành rất thấp, không tiêu hủy được nhiều hóa chất, dược chất, thải khói đen,
bụi tro và khí độc ra môi trường.
 Lò đốt 1 buồng: hiệu quả khử khuẩn cao, giảm đáng kể trọng lượng và thể tích chất
thải, cặn tro có thể chôn lấp, chi phí đầu tư, vận hành thấp, không cần nhân viên vận
hành trình độ cao. Nhược điểm: thải ra một lượng đáng kể khí gây ô nhiễm, phải lấy tro
và bồ hóng định kỳ, không hiệu quả khi tiêu huỷ chất thải hoá học và dược học.
 Lò đốt 2 buồng: hiệu quả khử khuẩn cao, xử lý được chất thải nhiễm khuẩn, hầu hết
chất thải hoá học và dược học nhưng không tiêu hủy hoàn toàn thuốc gây độc tế bào.
Lò đốt tầng sôi (tháp đốt tầng sôi / Fluid – Bed Furnace)
Lò đốt tầng sôi là một tháp hình trụ đứng, bên trong chứa một lớp cát dày 40 – 50cm
nhằm: nhận nhiệt và giữ nhiệt cho lò đốt, bổ sung nhiệt cho rác ướt. Lò đốt làm việc ở chế độ
tĩnh. Lớp cát được gió thổi xáo động làm chất thải rắn bị tơi ra, xáo động nên theo cháy dễ

dàng. Chất thải lỏng khi bơm vào lò sẽ bám dính lên bề mặt các hạt cát nóng đang xáo động,
nhờ vậy sẽ bị đốt cháy còn thành phần nước sẽ bay hơi hết.

Hình 2.3: lò đốt tầng sôi
GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
8 ofLê113.
SVTH:
Thành Lâm

Trang 8


Header Page
9 tài:
of 113.
Tên đề
Thiết kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Sấy lò

Nạp rác

GĐI

GĐII

Làm nguội

Tro

Đem
chôn

Bộ phận
giải nhiệt

Buồng
phản ứng

Hệ thống bơm
hoá chất

Bộ phận
lọc

Chôn

Hóa chất sau
phản ứng

Hình 2.4: Sơ đồ vận hành lò đốt
Nguyên lý vận hành: lò sử dụng nhiệt để thiêu hủy rác qua 2 buồng đốt, buồng sơ cấp
(giai đoạn I) rác được đốt ở 700 oC, buồng thứ cấp gia tăng nhiệt đến 1000 oC, đảm bảo đốt
cháy hoàn toàn khí từ buồng sơ cấp. Bicabonate Natri và than hoạt tính tạo phản ứng trung
hoà nhằm giảm lượng acid, kim loại nặng, lọc bụi trước khi thải ra ngoài.
2.3

Tình hình áp dụng công nghệ lò đốt chất thải rắn sinh hoạt
 Tình hình áp dụng công nghệ lò đốt chất thải rắn

Nhờ tính ưu việt của công nghệ đốt mà ở hầu hết các nước trên Thế giới ưu tiên áp
dụng phương pháp đốt để phân hủy rác thải. Ở các nước Tây âu có khoảng 23% tổng lượng
chất thải rắn được đốt có tới 80% là đốt có thu hồi năng lượng, ở Mỹ 28 bang có lò đốt thu
hồi năng lượng, ở Đức lượng rác đem đốt chiếm 36%;Canada 80%; Pháp và Bỉ 54%; Đan
Mạch 48%; Anh 90%; Ý 75%; Nhật 75%... Để xử lý hơn 400 triệu tấn rác thải nguy hại hàng
năm, ở Nhật Bản đã có khoảng 3.000 lò đốt rác.
Ở Ba Lan, tại cảng Gdansk đả lắp đặt 1 lò quay đốt chất thải có công suất đốt 2,5
tấn/giờ, chất thải được đốt từ các ngành công nghiệp dầu khí, thực phẩm, dược phẩm, hóa
chất... Lò đốt hoạt động 290 ngày/năm, đốt liên tuc, 75 ngày bảo trì và sửa chữa lò. Lò đốt tối
đa là 20.000 tấn chất thải/năm. Nhiệt độ sau buồng đốt thứ cấp tối thiểu phải đạt từ 850 – 900
0C. Để giảm NOx trong khí thải, ở đây người ta dùng dung dịch Urê 40% trong nước để xử
lý. Khí thải được xử lý đạt tiêu chuẩn quy định của Ba Lan trước khi thải ra môi trường.
Ở Mỹ, Anh, Hà Lan, Phần Lan, Thụy Điển, Canada đã triển khai nhiều lò đốt chất thải
nguy hại trong đó thu hồi nhiệt để cấp cho nồi hơi phát điện. Ở Mỹ, Canada chủ yếu đốt chất
thải theo công nghệ lò quay (khoảng 70%), trong khi đó ở các nước Châu Âu lại chủ yếu là
đốt trên lò nhiệt phân tĩnh.
 Tình hình áp dụng công nghệ lò đốt chất thải rắn sinh hoạt ở Việt Nam
Ở Việt Nam, rác thải nguy hại với độc tính đã và đang tác động tiêu cực một cách trầm
trọng đến sức khỏe con người và môi trường sống. Trước đây do chưa được quan tâm đúng
mức, hầu hết các loại rác nguy hại trên được thugom và đưa đi xử lý chung với rác sinh hoạt.

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
9 ofLê113.
SVTH:
Thành Lâm

Trang 9

Header Page
10tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
Theo thống kê của Bộ Khoa Học, Công Nghệ và Môi Trường, mỗi ngày các hoạt động
sản xuất kinh doanh, dịch vụ trong cả nước thải ra môi trường khoảng 50.000 tấn chất thải
rắn, trong đó gồm 26.877 tấn chất thải công nghiệp, 21.828 tấn chất thải sinh hoạt và 240 tấn
chất thải y tế (toàn ngành y tế có 826 Bệnh viện), trong số đó 12 – 25 % là chất thải y tế nguy
hại cần xử lý đặc biệt bằng phương pháp thiêu đốt.
Những năm gần đây, đã có nhiều đơn vị trong nước tham gia vào việc nghiên cứu chế
tạo lò đốt rác với nhiều chủng loại và công suất khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết
bảo vệ môi trường hiện nay như: lò đốt chất thải rắn sinh hoạt BD-Anpha do Công ty
TNHHMTV Đức Minh sản xuất với tính năng nổi trội là khả năng xử lý mỗi giờ là 500kg rác,
lò đốt cỡ nhỏ NFI - 120 công nghệ Nhật, có công suất 150 - 500 kg/giờ tại thị trấn Lim, huyện
Tiên Du , tỉnh Bắc Ninh,....
2.4

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt chất thải rắn sinh hoạt
 Nhiệt độ: ở buồng sơ cấp nhiệt độ phải phù hợp với loại chất thải đem đốt để đạt được
chế độ nhiệt phân tối ưu, ở buồng thứ cấp nhiệt độ đủ cao để phản ứng cháy xảy ra
nhanh và hoàn toàn.
 Sự xáo trộn: ở buồng sơ cấp ít xáo trộn để giảm phát sinh bụi; ở buồng thứ cấp cần sự
xáo trộn tốt để tăng hiệu quả tiếp xúc giữa chất cháy và chất ô xy hoá.
 Thời gian: thời gian lưu cháy ở buồng thứ cấp phải đủ lâu để phản ứng cháy xảy ra
hoàn toàn.
 Thành phần và tính chất của chất thải: Thành phần cơ bản của chất thải: C + H + O +
N + S + A + W = 100%.


C, H là những thành phần cháy chính tạo nên nhiệt trị của chất thải. Lưu
huỳnh cũng là thành phần cháy nhưng toả nhiệt ít và nó được coi là thành
phần có hại vì tạo ra khí SOx.



Oxy và nitơ là chất vô ích. Nó làm giảm thành phần cháy của chất thải



Độ tro (A) và độ ẩm (W) là những yếu tố tiêu cực, chúng làm giảm thành
phần chất cháy. Ngoài ra các muối vô cơ, muối alkalin cũng làm khó khăn
cho quá trình đốt.

 Nhiệt trị: Nhiệt trị có liên quan tới quá trình sinh nhiệt trong khi cháy. Một chất thải có
nhiệt trị không đáng kể thì đốt không phải là giải pháp xử lý thiết thực. Nói chung một
chất thải có nhiệt trị thấp hơn 1000 Btu/lg (556 kcal/kg) thì không có khả năng đốt.
 Ảnh hưởng của hệ số dư không khí: Hệ số cấp khí (α) là tỷ số giữa lượng không khí
thực tế và lượng không khí lý thuyết. Giá trị α có liên quan tới sự tăng hay giảm nhiệt
độ của lò đốt.

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
10 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 10


Header Page
11tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
Chương 3
ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
3.1 Thông số thiết kế
3.1.1 Thông số đầu vào : Công suất 100kg/h
Bảng 3.1: Thành phần lý hóa của chất thải rắn sinh hoạt
Hợp phần

% trọng lượng

Độ ẩm (%)

Trọng lượng riêng
(kg/m3)

Khoảng

Trung

Khoảng

Trung

Khoảng

Trung

giá trị

bình

giá trị

bình

giá trị

bình

6 - 25

15

50 – 80

70

12 - 80

28

Giấy

24 - 45

40

4 - 10

6

32 - 128

81,6

Catton

3 - 15

4

4-8

5

38 - 80

49,6

Chất dẻo

2-8

3

1-4

2

32 - 128

64

Vải vụn

0-4

2

6 - 15

10

32 - 96

64

Cao su

0-2

0,5

1-4

2

96 - 192

128

Da vụn

0-2

0,5

8 - 12

10

96 - 256

160

Rác vườn

0 - 20

12

30 - 80

60

84 - 224

104

Gỗ

1-4

2

15 - 40

20

128 - 1120

240

Giấy

4 - 16

8

1- 4

2

160 - 480

193,6

Thủy tinh

2-8

6

2-4

3

48 - 160

88

Can hộp

0-1

1

2-4

2

64 - 240

160

Kim loại

1-4

2

2-6

3

128 - 1120

320

Bụi, tro, gạch

0 - 10

4

6 - 12

8

320 – 960

480

100

15 - 40

20

180 – 420

300

Chất thải thực
phẩm

Tổng hợp

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
11 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 11


Header Page
12tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h

Tên đề
Bảng 3.2: Bảng Thành phần hóa học của các hợp phần cháy được của chất thải rắn
Hợp phần

% trọng lượng theo trạng thái khô
C

H

O

N

S

Tro

Chất thải
thực phẩm
Giấy

48

6,4

37,6

2,6

0,4

5

3,5

6

44

0,3

0,2

6

Catton

4,4

5,9

44,6

0,3

0,2

5

Chất dẻo

60

7,2

22,8

-

-

10

Vải, hàng
dệt
Cao su

55

6,6

31,2

4,6

0,15

2,45

78

10

-

2

-

10

Da

60

8

11,6

10

0,4

10

Lá cây, cỏ

47,8

6

38

3,4

0,3

4,5

Gỗ

49,5

6

42,7

0,2

0,1

1,5

0,5

0,2

68

Bụi, gạch

26,3
3
2
vụn, tro
3.1.2 Thông số đầu ra :Công suất 100kg/h

Bảng 3.3: Bảng số liệu trung bình về các phần trơ còn lại và nhiệt năng của chất thải rắn
sau khi đốt của các thành phần chất thải rắn sinh hoạt
Hợp phần

Phần trơ còn lại (%)

Nhiệt trị KJ/Kg

Khoảng giá

Khoảng giá

Trung bình

trị

Trung bình

trị

Chất thải thực
phẩm
Giấy

2-8

5

3.489 - 6.978

4.652

4-8

6

11.630 - 1.608

16.747,2

Catton

3-6

5

13.956 - 17.445

16.282

Chất dẻo

6 - 20

10

27.912 - 37.216

32.564

Vải vụn

2-4

2,5

15.119 - 18.608

17.445

Cao su

8 - 20

10

20.934 - 27.912

23.260

Da vụn

8 - 20

1

15.119 - 19.771

17.445

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
12 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 12


Header Page
13tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
Rác vườn

2-6

4,5

2.326 - 18.608

6.512,8

Gỗ

0,6 - 2

1,5

17.445 - 19.771

18.608

Thủy tinh

96 - 99+

98

116,3 - 22,6

18.608

Can hộp

96 - 99+

98

232,6 - 1.163

697,8

Phi kim loại

90 - 99

96

-

-

Kim loại

94 - 99+

96

232,6 - 1.163

697,8

Bụi, tro, gạch

60-80

70

2.326 - 11.630

6.978

9.304 - 12.793

10.467

Tổng hợp

Bảng 3.4 : Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong khí thải
Thông số ô nhiễm

TT

Đơn vị

Giá trị tối đa
cho phép
A

B

1

Bụi tổng

mg/Nm3

150

100

2

Axít clohydric, HCI

mg/Nm3

50

50

3

Cacbon monoxyt, CO

mg/Nm3

300

250

4

Lưu huỳnh dioxyt, SO2

mg/Nm3

300

250

5

Nitơ oxyt, NOx (tính theo NO2)

mg/Nm3

500

500

6

Thủy ngân và hợp chất tính theo thủy ngân,
Hg

mg/Nm3

0,5

0,2

7

Cadmi và hợp chất tính theo Cadmi, Cd

mg/Nm3

0,2

0,16

8

Chì và hợp chất tính theo chì, Pb

mg/Nm3

1,5

1,2

9

Tổng các kim loại nặng khác (As, Sb, Ni, Co,
Cu, Cr, Sn, Mn, TI, Zn) và hợp chất tương
ứng

mg/Nm3

1,8

1,2

10

Tổng hydrocacbon, HC

mg/Nm3

100

50

ngTEQ/Nm3

2,3

1,2

1,2

0,6

Tổng đioxin/furan, PCDD/PCDF
11

Lò đốt có công suất dưới 300 kg/h
Lò đốt có công suất từ 300 kg/h trở lên

(theo QCVN 30:2012/BTNMT)
Trong đó:
- Cột A áp dụng đối với tất cả các lò đốt CTCN cho đến ngày 31 tháng 12 nàm 2014;
GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
13 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 13


Header Page
14tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
- Cột B áp dụng đối với tất cả các lò đốt CTCN kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2015.
3.2 Cơ sở lựa chọn công nghệ lò đốt xử lý chất thải rắn sinh hoạt
Xử lý chất thải bằng công nghệ lò đốt – Phân tích ưu và nhược điểm.


Phương pháp đốt là phương pháp oxy hoá nhiệt độ cao với sự có mặt của oxy trong
không khí, trong đó rác sẽ được chuyển hoá thành khí và các chất trơ không cháy. Đây
là phương pháp phổ biến, nhiều nơi áp dụng; là quá trình ôxi hóa rác ở nhiệt độ cao, tạo
CO2, H2O…Phương trình tổng quát:
CxHyOz + (x+y/4+z/2) O2 = xCO2 + yH2O



Từ rất lâu, con người đã biết sử dụng nhiệt để tiêu hủy chất thải phát sinh do sinh hoạt
và hoạt động sản xuất của mình gây ra. Đầu tiên chỉ là đổ đống rồi châm lửa đốt, sau đó
kiểu lò đốt một cấp đơn giản được hình thành với bộ phận cấp khí từ phía dưới và
khói được thải qua ống khói. Ngày nay, nhiều công nghệ đốt hiện đại có hiệu quả xử
lý rất cao đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của công tác bảo vệ môi trường và đáp
ứng được quy mô từng dự án. Lò đốt phải đạt được các tiêu chuẩn kỹ thuật nhất
định mới được phép vận hành.

 Ưu điểm:
 Có khả năng giảm 90 – 95% trọng lượng thành phần hữu cơ trong chất thải trong thời
gian ngắn.
 Các chất gây ô nhiễm trong khí thải có thể xử lý tới mức cần thiết để hạn chế tối đa
tác động tiêu cực tới môi trường. Phù hợp đối với những nơi không có quỹ đất để chôn
lấp
 Trong nhiều trường hợp có thể xử lý tại chỗ mà không cần vận chuyển đi xa nên
tránh được nguy cơ tràn đổ, thất thoát khi vận chuyển.
 Hiệu quả xử lý cao đối với các chất thải hữu cơ chứa vi trùng lây nhiễm như chất thải
y tế cũng như các chất nguy hại như thuốc bảo vệ thực vật, dung môi hữu cơ
 Thông qua kỹ thuật thu hồi nhiệt có thể bù đắp cho chi phí vận hành lò đốt chất thải.
 Nhược điểm:
 Đối với các chất thải chứa nhiều nước thì cần rất nhiều nhiệt trị để đốt
 Hơn nữa khi chế độ đốt không đảm bảo và hệ thống xử lý khí hoạt động không hiệu
quả thì dẫn đến nguy cơ gây ô nhiễn thứ cấp (ô nhiễm khí thải).
 Chi phí xử lý cao, chủ yếu là chi phí nhiên liệu, hóa chất sử lý khí thải và khấu hao
thiết bị.
Ở đây với việc lựa chọn đốt rác thải sinh hoạt mang lại ưu điểm là vận chuyển, lắp đặt nhanh
gọn, thuận tiện hơn so với các loại lò đốt công nghiệp. Ngoài ra, lò có kích thước nhỏ gọn,
hiệu suất sử dụng cao, đốt và xử lý các loại rác thải nhanh không bị dồn, đọng rác. Mặt bằng
đặt lò nhỏ và toàn bộ mặt bằng cho một lò đốt rác khép kín khoảng 100m2 nên tiết kiệm được
các chi phí và thời gian xây dựng.
GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
14 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 14


Header Page
15tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
Không những vậy, lò đốt có khả năng xử lý rác thải nhanh trong vòng 24h, rất thuận tiện với
cộng đồng sinh hoạt từng vùng, từng khu vực công nghiệp, nhà máy hoặc cộng đồng dân cư
khoảng 20.000 người. Lò đốt thiết kế có thể đốt rác thải sinh hoạt tại gia đình, tại các khu chợ,
rác thải công nghiệp ít độc hại và nhiều loại rác thải khác. Lò đốt cũng giúp xử lý triệt để các
vấn đề rác thải của cộng đồng, bảo vệ môi trường sống, thay thế các cách xử lý rác thải thông
thường là chôn vùi vốn là cách tốn kém và ảnh hưởng nhiều đến môi trường xung quanh.

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
15 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 15


Header Page
16tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h

Tên đề
3.3 Đề xuất và thuyết minh quy trình công nghệ
3.3.1 Đề xuất
Chất Thải

chôn
lấp

đóng
rắn

nhiên liệu
(dầu DO )

tro
Buồng đốt 1

không khí

Khói
nhiên liệu
(dầu DO )
Buồng đốt 2

Không
khí

không khí

Trao đổi nhiệt

Hệ xiclon, hấp thụ với
dung dịch kiềm
NaOH

Ống khói

Khí sạch

Hình 3.1: Công nghệ thiêu đốt chất thải rắn sinh hoạt

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
16 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 16


Header Page
17tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
3.3.2 thuyết minh quy trình công nghệ
 Nạp liệu:
Chất thải được nạp vào buồng đốt sơ cấp theo cửa trước của buồng đốt bằng phương pháp thủ

công.
 Buồng đốt sơ cấp
 Buồng đốt này đốt bằng dầu DO, chất thải sinh hoạt được sấy khô và đốt cháy trong
môi trường khí dư ở nhiệt từ 300 độ C trở lên. Ở nhiệt độ này, các chất thải độc hại sẽ
bị khí hoá. Khí sinh ra bị dồn lên buồng đốt thứ cấp.
 Nhiệt độ buồng đốt được duy trì do 2 bộ đốt dầu DO. Bộ đốt này có mức tự động hoá
cao, các bộ đốt tự động đốt khi nhiệt độ trong buồng đốt thấp hơn nhiệt độ định mức
(700 oC và tự động tắt khi nhiệt độ lên cao hơn nhiệt độ cài đặt định mức 900 oC).
 Việc điều chỉnh lượng dầu đốt vào các vòi đốt được thực hiện bằng cách đặt chế độ
làm việc cho bơm dầu và được chỉ báo bằng đồng hồ báo áp lực dầu ở ngay tại bơm
dầu gắn trên bộ đốt.
 Tro xỉ sau khi đốt được lấy ra ngoài qua xe tháo tro và chuyển đến bãi tập kết tro thải
và được ổn định bằng phương pháp bê tông hóa.
 Buồng đốt thứ cấp:
Buồng đốt thứ cấp có nhiệm vụ đốt cháy triệt để lượng khí sinh ra từ buồng sơ cấp. Buồng đốt
được duy trì nhiệt độ trong khoảng 650 – 1000 độ C nhờ bộ phun dầu DO, thời gian lưu khí
tại buồng này là 2-4 giây. Bộ đốt lắp đặt ở đây cũng cùng chủng loại với bộ đốt được lắp đặt
tại buồng đốt sơ cấp. Khí thải từ buồng thứ cấp được đưa tới hệ thống giải nhiệt bằng nước.

Chương 4
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ LÒ ĐỐT RÁC THẢI SINH HOẠTCÔNG SUẤT
100KG/H
4.1 Tính toán sự cháy dầu DO
Theo Tính Tóan Kỹ Thuật Nhiệt Lò Công Nghiệp Tập I, thành phần sử dụng của
dầu DO:
Cd = 86,3%

Hd = 10,5%

Od = 0,3%

Sd = 0,5%

Wd = 1,8%

Ad = 0,3%

Nd = 0,3%

 Nhiệt trị thấp của dầu được xác định theo công thức của D.I.Mendeleev:

Qtd = 339Cd + 1256Hd – 108,8(Od – Sd) – 25,1(Wd + 9Hd) (KJ/Kg)
 Nhiệt trị thấp của dầu DO:

Qtd = 339  86,3  1256  10,5  108,8  (0,3  0,5)  25,1  (1,8  9  10,5)
Qtd  40048,33( KJ / Kg )

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
17 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 17


Header Page
18tài:

ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
4.1.1 Hệ số tiêu hao không khí và lượng không khí cần thiết
4.1.1.1 Hệ số tiêu hao không khí (  )
Hệ số tiêu hao không khí (  ) là tỷ số giữa lượng không khí thực tế (L) và lượng
không khí lý thuyết (L0) khi đốt cùng một lượng nhiên liệu:



L
L0

Theo Tính Toán Kỹ Thuật Nhiệt Lò Công Nghiệp Tập I, giá trị (  ) khi đốt dầu DO
được cho ở bảng sau 5.1
Bảng 4.1: Hệ số tiêu hao không khí
( )

Dạng nhiên liệu và kiểu thiết bị đốt
Đốt củi trong buồng đốt cứng.

1,25 – 1,35

Đốt than đá, than nâu trong buồng đốt thủ công.

1,50 – 1,80

Đốt than đá, than nâu trong buồng đốt cơ khí.

1,20 – 1,40

Đốt than bụi.

1,20 – 1,30

Đốt dầu DO.

1,10 – 1,20

Đốt khí bằng mỏ đốt không có phần hỗn hợp.

1,10 – 1,15

Đốt khí bằng mỏ đốt có phần hỗn hợp.

1,05

(Nguồn: Hoàng Kim Cơ. Nguyễn Công Cần. Đỗ Ngân Thanh – Tính Toán Kỹ Thuật Lò Nhiệt Lò Công
Nghiệp .T1)

Chọn  = 1,2.
4.1.1.2 Tính lượng không khí cần thiết để đốt 100 kg dầu DO
Giả thiết: thành phần không khí chỉ có O2 và N2, các thành phần khác không đáng kể.
 Khi tính sự cháy của nhiên liệu quy ước:
 Khối lượng nguyên tử của các khí lấy theo số nguyên gần đúng.
 Mỗi Kmol phân tử khí bất kỳ đều có thể tích 22,4 m3.
 Không tính sự phân hóa nhiệt của tro.
 Thể tích của không khí và sản phẩm cháy qui về ĐK chuẩn: 0oC, 760 mmHg.

Bảng 4.2: Thành phần nhiên liệu dầu DO theo lượng mol.

Hàm lượng

Phân tử lượng

Lượng mol

(Kg/100 Kg nhiên liệu)

(g)

(Kmol)

C

86,3

12

7,192

H

10,5

2

5,25

O

0,3

32

0,00938

Thành phần nhiên liệu

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
18 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 18


Header Page
19tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
N

0,3

28

0,0107

S

0,5

32

0,0156

A

0,3

-

-

W

1,8

18

0,1

Tổng

100

(Nguồn: Trung Tâm Công Nghệ Môi Trường CEFINEA – Viện Môi Trường Và Tài Nguyên tháng 05 –
2005 )

 Các phản ứng cháy xảy ra khi đốt dầu DO:

C + O2 = CO2

H + 1/2O2 = H2O

N2 = N2

S + O2 = SO2

H2O = H2O

Theo thành phần sử dụng và các phản ứng cháy, được kết quả sau:
Bảng 4.3: Lượng không khí cần thiết để đốt 100 kg dầu DO.
Nhiên liệu

Không khí
Tổng

Lượng
mol

Hàm
lượn
g%

Khối

lượng
(kg)

Phân
tử
lượng

(Kmol)

C

86,3

86,3

12

7,192

7,192

H

10,5

10,5

2

5,25

2,625

S

0,5

0,5

32

0,0156

0,0156

O

0,3

0,3

32

0,00938

-

N

0,3

0,3

28

0,0107

0,00938

W

1,8

1,8

18

0,1

-

A

0,3

0,3

-

-

-

Tổng

100

100

N2

(Kmol)

(Kmol)

46,867 x 22,4

9,842

n.m3

9,842 + 37,02

Kmol

9,842 x 3,762

Thành
phần

O2

37,02

46,86
2

1049,71

 Lượng không khí thực tế cần thiết:

Với  = 1,2 L0 = 1049,71 (m3)
 Lượng không khí thực tế xác định theo công thức :

L =  x L0 = 1,2 x 1049,71 = 1259,652 (m3)
Trong đó  = 1,2 : hệ số tiêu hao không khí.
4.1.2 Xác định lượng và thành phần của sản phẩm cháy
4.1.2.1 Thành phần và lượng sản phẩm cháy
Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg dầu DO cho ở bảng sau:
GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
19 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 19

Header Page
20tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
Bảng 4.4: Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg dầu DO.
Thành
phần

Từ
không
khí

Sảnphẩm
cháy

Tổng cộng
Kmol

n.m3

%

CO2

-

7,192

7,192

161,1

12,225

H2O

-

5,25

5,25

117,6

8,924

SO2

-

0,0156

0,0156

0,35

0,026

O2

11,802

-

1,96

43,904

3,332

N2

44,399

0,0107

44,41

994,784

75,492

12,47

58,83

1317,74

100

Tổng

4.1.2.2 Xác định khối lượng riêng của sản phẩm cháy
 Khối lượng riêng của sản phẩm cháy được xác định ở điều kiện chuẩn:

0 


44  CO2  18  H 2 O  64  SO2 '  32  O2  28  N 2
1317,74

, Kg / m 3

44  7,192  18  5,25  64  0,0156  32  1,96  28  44,41
 1,304( Kg / m 3 )
1317,74

CO2, H2O, SO2, O2, N2 là số mol các khí trong thành phần của sản phẩm cháy.
4.2 Tính toán sự cháy của rác
4.2.1 Xác định nhiệt trị của rác
 Nhiệt trị của rác tính theo Medeleev:

Qtr = 339C + 1256H – 108,8(O- S) – 25,1(W + 9H) (5 – 4)
= 339 x 50,85 + 1256 x 6,71 – 108,8x( 19,15 – 2,71) – 25,1x(1,5 + 9x6,71)
= 22323,8 (KJ/Kg).
4.2.2 Hệ số tiêu hao không khí (  R ) và lượng không khí cần thiết
4.2.2.1 Chọn hệ số tiêu hao không khí
Hệ số tiêu hao không khí là tỉ số giữa lượng không khí thực tế L  và lượng không
khí lý thuyết L0 khi đốt cùng một lượng nhiên liệu.

Theo kinh nghiệm thực tế đối với trường hợp đốt rác thải y tế thì nên chọn hệ số
tiêu hao không khí  R =1,20.
4.2.2.2 Xác định lượng không khí cần thiết khi đốt cháy 100 kg rác sinh hoạt
Giả thiết thành phần không khí chỉ có oxi và nitơ, các thành phần khác không đáng
kể.
Khi tính sự cháy của rác quy ước:
 Khối lượng nguyên tử của các khí lấy theo số nguyên gần đúng.
GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
20 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 20


Header Page
21tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
 Mỗi Kmol phân tử khí bất kỳ đều có thể tích 22,4 m3.
 Không tính sự phân hóa nhiệt của tro.
 Thể tích của không khí và sản phẩm cháy qui về đk chuẩn: 0oC, 760 mmHg.

Bảng 4.5 : Thành phần rác y tế chuyển thành lượng mol.
Thành
phần

% khối lượng

Khối lượng
(kg)

Khối lượng phân
tử (g)

Lượng mol
(kmol)

C

50,85

50,85

12

4,2375

H

6,71

6,71

2

3,355

O

19,15

19,15

32

0,598

N

2,75

2,75

28

0,0982

Ca

0,1

0,1

40

0,0025

P

0,08

0,08

15

0,0053

S

2,71

2,71

32

0,0847

Cl

15,1

15,1

71

0,2127

A

1,05

1,05

-

-

W

1,5

1,5

18

0,0833

Tổng

100

100

-

-

(Nguồn: Trung Tâm Công Nghệ Môi Trường CEFINEA – Viện Môi Trường Và Tài Nguyên tháng 05 –
2005 )

 Các phản ứng đốt cháy:

C + O2 = CO2

H2 + ½ O2 = H2O

S + O2 = SO2
H2 + Cl2 = 2HCl

Ca + ½ O2 = CaO
N2 = N2

2P + 5/2 O2 = P2O5
H2O = H2O

Theo các phản ứng, tính được lượng không khí cần để đốt 100 kg rác trong bảng 5.6
Bảng 4.6 : lượng không khí cần thiết để đốt 100 kg rác
Không khí
Lượng
mol

O2

N2

(Kmol)

(Kmol)

(Kmol)

Kmol

n.m3

C

50,85

50,85

12

4,2375

4,2375

H

6,71

6,71

2

3,355

1,6775

5,41 +
20,352

O

19,15

19,15

32

0,598

- 0,598

25,762 x
22,4

Tổng cộng

Hàm Khối Phân tử
lượng lượng lượng
%
(g)
(Kg)

5,41 x 3
,762

Rác
Thàn
h
phần

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
21 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 21


Header Page
22tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
N

2,75

2,75

28

0,0982

-

Ca

0,1

0,1

40

0,0025

0,00125

P

0,08

0,08

15

0,0053

0,0066

S

2,71

2,71

32

0,0847

0,0847

Cl

15,1

15,1

71

0,2127

-

A

1,05

1,05

-

-

-

W

1,5

1,5

18

0,0833

-

Tổng

100

100

-

-

5,41

20,352

25,76
2

577,0
7

 Lượng không khí theo lý thuyết: L0 = 577,07 (m3).
 Lượng không khí thực tế:

L =  x L0 = 577,07 x 1,2 = 692,5 (m3)

 = 1,2 : hệ số tiêu hao không khí khi đốt rác.
4.2.3 Xác định lượng và thành phần sản phẩm cháy
4.2.3.1 Thành phần và lượng sản phẩm cháy
Bảng 4.7: Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg rác.
Tổng cộng

Thành
phần

Từ không
khí (Kmol)

Sản phẩm
cháy (Kmol)

Kmol

n.m3

% thể tích

CO2

-

4,2375

4,2375

94,92

12,731

H2O

0,0833

3,355

3.438

77,0112

10,329

SO2

-

0,0847

0,0847

1,8973

0,254

HCl

-

0,4252

0,4252

9,5244

1,277

N2

23,9353

24,0335

24,0335

538,3504

72,207

CaO

-

0,0025

0,0025

0,0056

0,008

P2O5

-

0,00265

0,00265

0,05936

0,008

O2

6,34 – 5,302

-

1,0604

23,753

3,186

Tổng

25,6013

32,141

33,2841

745,57

100

4.2.3.2 Xác định khối lượng riêng của sản phẩm cháy
 Khối lượng riêng của sản phẩm cháy được xác định ở điều kiện tiêu chuẩn:

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
22 Lê
of Thành

113. Lâm
SVTH:

Trang 22


Header Page
23tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
0 

4.3

44  4,2375  18  3,438  64  0,0847  36,5  0,4252  28  24,0335
745,57
56  0,0025  110  0,00265  32  1,0604

 1,31( Kg / m3 )
745,57

Xác định nhiệt độ thực tế và tính cân bằng nhiệt của lò
4.3.1 Xác định nhiệt độ cháy lý thuyết của dầu DO
Khi không nung trước nhiên liệu và không khí, hệ số tiêu hao không khí

 = 1,2; hàm nhiệt tổng được xác định theo công thức:
Qtd
i 
V

Trong đó:

Qtd: nhiệt trị thấp của dầu DO, Qtd = 40048,33 kJ/kg
V : thể tích sản phẩm cháy khi đốt 1 kg dầu DO, V = 13,1774 nm3.
i 

40048,33
 3039,168(kJ / nm 3 )
13,1774

Theo phụ lục II Tính Toán Kỹ Thuật Nhiệt Lò Công Nghiệp T1 và bảng 4.3
(thành phần sản phẩm cháy của dầu DO). Xác định được i1, i2 ứng với giá trị t1, t2 :
Giả thiết nhiệt độ cháy lý thuyết của lò: t1 = 1800oC < tlt < t2 = 1900oC
 Ứng với t1 = 1800oC:
iCO2  CO2  4360,67  0,12225  4360,67  533,092
i H 2O  H 2 O  3429,9  0,08924  3429,9  306,084
iO2  O2  2800,48  0,03332  2800,48  93,312
i N 2  N 2  2646,74  0,75492  2646,74  1998,077
i SO2  SO2  4049,9  0,00027  4049,9  1,093
i1800  2931,658(kJ / m 3 )

 Ứng với t2 = 1900oC:
iCO2  CO2  4634,76  0,12225  4634,76  566,6
i H 2O  H 2 O  3657,65  0,08924  3657,65  326,41
iO2  O2  2971,3  0,03332  2971,3  99
i N 2  N 2  2808,22  0,75492  2808,22  2119,98
i SO2  SO2  4049,9  0,00027  4049,9  1,093
i1900  3113,083(kJ / m 3 )

CO2, H2O, O2, N2, SO2 lần lượt là % trọng lượng sản phẩm cháy khi đốt dầu
DO.Theo kết quả: i1800< i  < i1900, giả thiết về nhiệt độ cháy lý thuyết phù hợp và nhiệt độ
lý thuyết được xác định theo công thức:

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
23 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 23


Header Page
24tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
tlt  t1 

i  i1800
 100
i1900  i1800

 1800 

3039,168  2931,658
 100  1859,3o C

3113,083  2931,658

Vậy nhiệt độ cháy lý thuyết của lò: tlt = 1859,3oC ≈ 1860oC
4.3.2 Xác định nhiệt độ thực tế của lò
 Nhiệt độ thực tế của lò được xác định theo công thức:

ttt = çtt x tlt
Trong đó:
çtt : hệ số tổn thất hàm nhiệt của sản phẩm cháy, theo bảng 1 – 9 sách Tính Toán
Kỹ Thuật Nhiệt Lò Công Nghiệp T1, çtt = 0,6 – 0,83; chọn çtt = 0,6.
 Nhiệt độ thực tế của lò: ttt = 0,6 x 1860 = 1116 oC.

4.3.3 Tính cân bằng nhiệt và lượng nhiên liệu tiêu hao
4.3.3.1 Mục đích tính cân bằng nhiệt
Đánh giá chất lượng làm việc của thiết bị qua việc xác định các tham số.
Xác định lượng nhiên liệu tiêu hao.
4.3.3.2 Tính cân bằng nhiệt
a) Nhiệt thu:
 Nhiệt do cháy dầu DO:

Q1 = Bd x Qtd (W)
Trong đó:
Bd : lượng nhiên liệu tiêu hao (kg/s).
Qtd = 40048,33 (kJ/kg) = 40048,33.103 (J/kg): nhiệt trị thấp của dầu DO.
Do đó :

Q1 = 40048,33.103 x Bd (W).

 Nhiệt do cháy rác:

Q2 = Br x Qtr = 0,02777x 22323,8 = 619.932 (kJ/s)
Br = 100 (kg/h) = 0,02777 (kg/s): lượng rác đốt trong lò.
Qtr = 22323.8 (kJ/kg): nhiệt trị thấp của rác.
b) Nhiệt chi:
 Nhiệt lượng để đốt cháy rác:

Do thành phần của rác sinh hoạt khá phức tạp nên nhiệt lượng cung cấp để cháy
rác được xác định bằng thực nghiệm và chấp nhận rác cháy ở 800oC.
Theo Hazadous Wastc incineration thì nhiệt lượng cần để đốt cháy 1 kg rác :
Qcr = 22,44.106 J/kg.
 Nhiệt lượng cần thiết để đốt rác ở 800oC:

Q3 = Br x Qcr = 0,02777 x 22,44.106 = 623158.8 (W)
GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
24 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 24


Header Page
25tài:
ofThiết
113.kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kg/h
Tên đề
 Nhiệt lượng mất do sản phẩm cháy khi đốt 1 kg dầu DO:

Tại buồng sơ cấp, rác cháy ở 800oC:
Q4 = v x Bd x Ck x tk0 (W)
v = 13,1774 (n.m3): lượng sản phẩm cháy khi đốt 1 kg dầu DO.
Bd: lượng dầu Do tiêu hao (kg/s).
ik = Ck.tk: hàm nhiệt trung bình của sản phẩm cháy ở nhiệt độ ra khỏi buồng sơ cấp.
iCOi 2 '  CO2  1718,95  0,12225  1718,95  210,14
i H i 2O  H 2 O  1328,11  0,08924  1328,11  118,52
iOi 2  O2  1162,32  0,03332  1162,32  38,73
i N i 2  N 2  1094,65  0,75492  1094,65  826,37
i SO2  SO2  1745,1  0,00027  1745,1  0,471
 i  1194,231(kJ / m 3 )  i k

Q4 = 13,1774 x 1194,231.103 x Bd= 15736859,58 Bd (W)


Nhiệt lượng mất do dẫn nhiệt qua nóc, tường, đáy lò, khe hở…

Nhiệt lượng mất phụ thuộc vào thể tích, vật liệu xây lò…Thường chiếm 10% nhiên
liệu tiêu hao lò.
Q5 = 10%(619932 + 40048330.Bd)
 Nhiệt lượng mất do cháy không hoàn toàn:

Khi đốt cháy rác ở 800oC thì lượng sản phẩm cháy ra khỏi lò chứa khoảng 2% CO
và 0,5%H2 chưa kịp cháy. Nhiệt trị của hỗn hợp là 12,14 kJ/n.m3 .
Gọi P là phần sản phẩm chưa cháy ( P = 0,005 – 0,03), chọn P = 0,03.
Q6 = P x Br x vr x 12,14.103 (5 – 16)
= 0,03 x 0,02777 x 7,4557 x 12140 x 103
= 75405.71 (W)
vr = 7,4557 (m3) : lượng sản phẩm cháy khi đốt 1 kg rác.

4.3.3.3 Xác định lượng nhiên liệu tiêu hao
Lượng nhiên liệu tiêu hao xác định dựa vào cân bằng nhiệt thu và nhiệt chi:
Qthu = Qchi.
Q1 + Q2 = Q3 + Q4 + Q5 +Q6
→ 40048,33.103Bd + 619932 = 623158.8 + 15736859,58Bd
+ 0,1(619932 + 40048330.Bd) + 75405.71
→ Bd = 0,006 ( kg/s) =21.6 (kg/h)


Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích:
Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích được xác định theo công thức:

GVHD: Ths.Phạm Ngọc Hoà

Footer Page
25 Lê
of Thành
113. Lâm
SVTH:

Trang 25