Phương pháp nhiệt trong xử lý chất thải rắn

ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

XỬ LÝ CTR BẰNG PP NHIỆT

Môn học: QL CHẤT THẢI RẮN
Giảng viên: Đỗ Thành Cao.
Thực hiện:Lớp LĐH2KM4/ Nhóm 2


Sinh viên thực hiện

Lê Anh Tuấn

Lê Đại Thắng

Thái Thị Thu

Lý Ngọc Thủy

Đặng Minh Ngọc

Hoàng Thị Thắm

Nguyễn Thị Oanh

Hoàng Thị Tươi

Đăng Phương Nhung


NHỮNG NỘI DUNG CHÍNH

I. KHÁI NIỆM QUÁ TRÌNH ĐỐT

II. HỆ THỐNG NHIỆT PHÂN

III. HỆ THỐNG KHÍ HÓA

IV. HỆ THỐNG THU HỒI NĂNG LƯỢNG

V. HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM

TÀI LIỆU THAM KHẢO


I. KHÁI NIỆM QUÁ TRÌNH ĐỐT

•

1.Khái niệm

 

-Quá trình đốt Chất Thải Rắn là quá trình oxy hoá chất thải
rắn bằng oxy không khí ở nhiệt độ cao. Lượng oxy sử dụng
theo lý thuyết được xác định theo pt cháy:

CTR + O2Sản phẩm cháy+ Q
Hay:

•

CxHyOzNtSu + O2 CO2 + H2O + NO + SO2 + Q


•

Sản phẩm cuối cùng của quá trình đốt cháy bao gồm: bụi, NOx, CO, CO2, SOx,
THC, HCl, HF, Dioxin / Furan, hơi nước và tro.


2. Các nguyên tắc của quá trình đốt:

•

Nhiệt độ: phải đảm bảo nhiệt độ đủ cao để phản ứng xảy ra nhanh hơn và hoàn toàn, không tạo dioxin,hiệu quả xử
lý tối đa (nhiệt độ đối với CTNH >1100°C, CTR sinh hoạt >900°C)

•

Độ xáo trộn: để tăng cường hiệu quả tiếp xúc giữa CTR cần đốt và chất oxy hóa, có thể đặt các tấm chắn trong
buồng đốt hoặc tạo góc nghiêng thích hợp giữa dòng khí với béc phun để tăng khả năng xáo trộn. Độ xáo trộn có
thể đánh giá thông qua yếu tố xáo trộn.

•

Thời gian : thời gian lưu cháy đủ lâu để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Thời gian lưu cần thiết bảo đảm đốt cháy hoàn
toàn của mỗi chất phụ thuộc vào bản chất của chất bị đốt và nhiệt độ đốt.


3. Một số hệ thống lò đốt

•

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


- Lò đốt nhiều cấp: đốt chất thải dạng bùn
đặc từ các nhà máy xử lý nước thải


II. HỆ THỐNG NHIỆT PHÂN

•

Nhiệt phân là quá trình phân hủy hay biến đổi hóa học CTR ở
nhiệt độ cao trong điều kiện thiếu oxy.

•

Phản ứng quan trọng nhất trong quá trình nhiệt phân là bẻ gãy
mạch liên kết C-C, không có xúc tác, chúng tạo thành những gốc
tự do và có đặc tính chuỗi, nhiệt độ càng tăng thì sự cắt mạch
càng sâu.

•

Sản phẩm cuối cùng của QT nhiệt phân biến đổi CTR là các chất

rắn,lỏng, và khí bao gồm H2, CO,khí Axit,tro...


Các giai đoạn cơ bản của quá trình đốt chất thải trong lò nhiệt phân:

•

Giai đoạn 1: là quá trình khí hóa ,CTR được gia nhiệt để tách các thành phần dễ bay hơi như khí cháy, hơi
nước...ra khỏi thành 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.


a. Tại buồng sơ cấp:
•

Đốt thiếu oxy(lượng khí cấp khoảng 70-80% so với nhu cầu lý thuyết), các
quá trình xảy ra gồm:

•

Sấy khô (bốc hơi nước): Chất thải được đưa vào buồng đốt, thu nhiệt từ
không khí nóng của buồng đốt, nhiệt độ của chất thải đạt trên 100°C, quá
trình thoát hơi ẩm xảy ra mãnh liệt, khi nhiệt độ tiếp tục tăng sẽ xảy ra quá
trình nhiệt phân chất thải và tạo ra khí gas.

•

Quá trình phân hủy nhiệt tạo khí gas và cặn cacbon: Quá trình nhiệt
phân CTR bắt đầu từ 250°C-650°C. Khi quá trình nhiệt phân kết thúc, hình
thành Tro và cặn cacon, vì vậy người ta gọi giai đoạn này là cacbon hóa.


b.Tại buồng thứ cấp:

•

Quá trình đốt được cấp dư khí oxy(lượng khí cấp khoảng
110-200% so với nhu cầu ý thuyết để đảm bảo cháy hoàn
toàn, nhiệt độ khoảng trên 1000oC), khí gas sinh ra từ buồng
sơ cấp, được đưa lên buồng thứ cấp để đốt triệt để.

•

Tốc độ cháy phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ chất cháy
trong hỗn hợp khí gas. Khi đã cháy hết 80-90% khí gas thì
tốc độ phản ứng giảm dần.


c.Quá trình tạo tro xỉ:

•

Giai đoạn cuối mẻ đốt, nhiệt độ buồng đốt năng tới
950oC để đốt cháy cặn cacbon,phần rắn không cháy sẽ
tạo thành tro xỉ.

•

Các giai đoạn của quá trình cháy thực tế không phải tiến
hành tuần tự,tách biệt mà tiến hành gối đầu và xen kẽ
nhau.


Ưu nhược điểm của hệ thống nhiệt phân
Ưu điểm:

•
•
•
•
•

Quá trinh nhiệt phân xảy ra ở nhiệt độ thấp-tăng tuổi thọ vật liệu,giảm chi phí bảo trì
Kiểm soát được chế độ nhiệt phân,tiết kiệm nhiên liệu
Không đòi hỏi sự xáo trộn..giảm được bụi
Thu được nhiệt
Các chất hữu cơ và chất độc hại cháy hoàn toàn

Nhược điểm:

•
•
•

Một số thành phần trong chất thải lúc nạp liệu để đốt có thể bị giữ lại bởi bã thải
Chất thải có phản ứng thu nhiệt không nên đốt trog ò nhiệt phân
Thời gian đốt lâu hơn so với công nghệ đốt lò quay.

III.HỆ THỐNG KHÍ HÓA

•

Quá trình khí hóa là quá trình đốt các loại vật liệu trong điều kiện thiếu oxy.Gồm có các quá trình khí hóa trực tiếp
và khí hóa gián tiếp:

•

Quá trình khí hóa trực tiếp xảy ra khi chất xúc tác oxy hóa được sử dụng làm oxy hóa từng phần các chất tham gia.
Phản ứng oxy hóa cung cấp năng lượng để giữ cho nhiệt độ của quá trình tăng lên.

•

Quá trình khí hóa gián tiếp cần phải có nguồn năng lượng bên ngoài.Hơi nước được sử dụng phổ biến nhất vì nó
tăng hàm lượng hydro của khí gây cháy.

•

Quá trình khí hóa gồm 5 phản ứng:
C + O2

 CO2

C + H2O  CO + H2
C + 2H2

 CH4

CO + H2O  CO2 + H2


Hệ thống khí hóa

•

Một hệ thống khí hóa tiêu biểu được tạo bởi 3 yếu tố:

-Lò khí hóa: dùng cho tạo ra khí đốt
-Hệ thống làm sạch khí gas: dùng để loại bỏ những thành phần hỗn hợp từ khí gas bị
đốt cháy
-Hệ thống thu hồi năng lượng.


HỆ THỐNG KHÍ HÓA

- Là một kỹ thuật có hiệu quả về mặt năng lượng, được áp dụng với mục đích giảm
thể tích chất thải và thu hồi năng lượng.
- Phân loại: lò đứng, lò ngang, lò tầng sôi, lò đốt nhiều buồng và đốt thùng quay.


LÒ ĐỨNG

-

Sản phẩm cuối cùng là hỗn hợp khí cháy có nhiệt trị
thấp và tro

-

Ưu điểm: chi phí thấp, dòng khí thải ra ít, thiết bị
kiểm soát đơn giản, không gây ô nhiễm.

-

Nhược điểm: hệ thống chất thải phải mang tính
đồng nhất.


LÒ NGANG

-

Gồm buồng đốt sơ cấp và buồng đốt thứ cấp.

-

Ưu điểm: sản phẩm sinh ra từ buồng đốt thứ cấp có
thể tận dụng để thu hồi nhiệt lượng cung cấp cho lò
hơi.

-

Nhược điểm: gồm nhiều thiết bị.


IV. HỆ THỐNG THU HỒI NĂNG LƯỢNG

-

Được thu hồi bằng 2 phương pháp:

+ Tường nước: tường thành của buồng đốt được nối với các ống của nồi hơi, các ống này hàn lại với nhau,
nước lưu thông trong ống hấp thu năng lượng nhiệt sinh ra từ lò hơi tạo thành hơi nóng.
+ Lò hơi: khí thải ra có nhiệt độ cao được hướng vào tường nước riêng lẻ lắp bên ngoài buồng đốt.


Sơ đồ quy trình thu hồi năng lượng


Lợi ích mang lại

-

Giảm chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành, chi phí đầu tư xử lý khí thải

-

Nước nóng được sử dụng trong ngành công nghiệp cần nhiệt thấp hay các thiết bị sưởi ấm gia đình.

-

Hơi nóng được sử dụng để cấp nhiệt.

-

Lượng khí sử dụng dư giảm từ 100 - 200% xuống

50 - 100%


V. HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM

•

Khí thải sinh ra từ lò đốt có thể chứa : Bụi, Nox, SO2, CO2, HCL, các DIOXIn và Furan

-NOX :
+ Đốt thiếu khí có tuần hoàn ở buồng sơ cấp.
+ Xử lý NOX trong khí thải bằng xúc tác hoặc amoniac
+ Sử dụng hỗn hợp than hoạt tính
+ Trộn NaHCO3
-Xử lí SO2 vào các khí axit: phân loại tại nguồn,xử lý bằng tháp rửa khí hoặc hấp phụ, xúc tác.
-Với Dioxin và furan chủ yếu kiểm soát quá trình đốt: t° trong buồng đốt phải tối thiểu là 880°C và khí thải phải được
lưu ở t° này tối thiểu là 1s sau khi ra khỏi buồng đốt.


•

Các chất ô nhiễm thông thường được xử lý bằng:

+Các thiết bị lọc bụi(túi vải, lọc tĩnh điện)
+Bộ hấp thụ khí và các dung dịch hóa chất.
Hệ thống kiểm soát CTR còn lại

•

Quản lý CTR còn lại là một phần tất yếu trong quy trình kiểm soát CTR. Các chất cần kiểm soát bao gồm:

- Tro đáy lò: kim loại, thủy tinh
- Tro bay: thu hồi 99% trong thiết bị ESP hoặc lọc vải
- Cặn từ thiết bị rửa khí trơ.


TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Lâm Minh Triết-Giáo trình Quản lý CTNH,NXB Xây Dựng, ĐH quốc gia TP
HCM,2006
2.Võ Đình Long-Tập bài giảng Quản lý CTR và CTNH,2008
3.Nguyễn Tất Tiến,Giáo Trình Quản lý CTNH,NXB Giáo dục,2003
Www.Tailieu.com