ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN TP.HCM
O0O
TIỂU LUẬN MÔN:
QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN VÀ CHẤT THẢI NGUY HẠI
ĐỀ TÀI
GIỚI THIỆU QCVN VỀ LÒ ĐỐT CHẤT
THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ CHẤT THẢI Y
TẾ
GVHD: PGS.TS LÊ THANH HẢI
HVTH: LÊ HOÀNG OANH
DƯƠNG THỊ PHƯỢNG QUYÊN
LÊ HOÀNG BẢO TRÂN
NGUYỄN QUỐC THÁI
LỚP : QLMT2011
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
MỤC LỤC
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 2 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
:
GIỚI THIỆU VỀ QUY CHUẨN
Hai Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường:
1. QCVN 02:2012/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải rắn
y tế.
2. QCVN 30:2012/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải
công nghiệp
Được ban hành theo thông tư 27/2012/TT-BTNMT ngày 28 tháng 12 năm 2012 và bắt
đầu có hiệu lực ngày 01 tháng 3 năm 2013.
Theo thông tư này, QCVN 02:2008/BTNMT về khí thải lò đốt chất thải rắn y tế và
QCVN 30:2010/BTNMT về khí thải lò đốt chất thải công nghiệp hết hiệu lực thi hành kể
từ ngày Thông tư này có hiệu lực thi hành.
Nhận xét:
So với QCVN 30:2010/BTNMT về khí thải lò đốt chất thải công nghiệp, QCVN
30:2012/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải công nghiệp có 1 số
thay đổi, chủ yếu tập trung vào các thông số kỹ thuật của lò đốt và các giá trị tố đa cho
phép của khí thải lò đốt chất thải rắn công nghiệp.
So với QCVN 02:2008/BTNMT về khí thải lò đốt chất thải rắn y tế, QCVN
02:2012/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải rắn y tế quy định
thêm về các thông số kỹ thuật của lò đốt chất thải rắn y tế; Quy định về vận hành, ứng
phó sự cố và giám sát.
• Cấu trúc cơ bản của hai QCVN như sau:
Phần 1: Quy định chung: đề cập đến phạm vi điều chỉnh, đối tượng áp dụng và giải thích
từ ngữ có liên quan sử dụng trong QCVN.
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 3 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
Phần 2: Quy định kỹ thuật: quy định yêu cầu kỹ thuật cơ bản và Ggá trị tối đa cho phép
của các thông số ô nhiễm trong khí thải lò đốt chất thải công nghiệp/ chất thải rắn y tế.
Phần 3: Quy định về vận hành, ứng phó sự cố và giám sát: quy định về vận hành lò đốt
chất thải công nghiệp/ chất thải rắn y tế; Quản lý chất thải phát sinh từ lò đốt chất thải
công nghiệp/ chất thải rắn y tế; Phòng ngừa và ứng phó sự cố và giám sát lò đốt chất thải
công nghiệp.
Phần 4: Phương pháp xác định: việ dẫn các TCVN có liên quan đến phương pháp xác
định các thông số ô nhiễm trong khí thải lò đốt chất thải công nghiệp/ chất thải rắn y tế.
Phần 5: Tổ chức thực hiện
Phụ lục 1: Cách tính một số thông số kỹ thuật của lò đốt chất thải công nghiệp
Phụ lục 2: Yêu cầu đối với chất thải trước khi nạp vào lò đốt
Nội dung cụ thể của hai QCVN như phụ lục đính kèm.
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 4 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
CHƯƠNG 2:
TỔNG QUAN VỀ LÒ ĐỐT
2.1. Tổng quan về các công nghệ đốt chất thải
Thiêu đốt (tiêu hủy một loại chất thải bằng nhiệt) là một trong những biện pháp xử lý
hiệu quả nhất đối với nhiều loại chất thải, làm giảm mức độ nguy hại của chúng và
thường biến đổi chúng thành dạng năng lượng khác. So sánh phương pháp thiêu đốt với
các phương pháp xử lý khác ví dụ như chôn lấp thì lợi thế của phương pháp thiêu đốt là:
1. Thể tích và khối lượng chất thải giảm tới một mức rất nhỏ so với ban đầu.
2. Sự thu nhỏ chất thải xảy ra trong một khoảng thời gian rất ngắn, có thể nói là ngay
lập tức nếu so sánh với phương pháp chôn lấp đòi hỏi phải có một quá trình và
thời gian lâu dài.
3. Chất thải có thể được đốt tại chỗ mà không cần phải vận chuyển đi xa.
4. Khí thải có thể được kiểm soát hiệu quả để ảnh hưởng ít nhất tới môi trường
không khí.
5. Tro cặn còn lại chủ yếu là thành phần vô cơ, trơ về mặt hóa học.
6. Kỹ thuật này phù hợp để phá hủy với ngay cả những chất thải nguy hại một cách
hoàn toàn và hiệu quả.
7. Phương pháp đốt chỉ cần một diện tích đất tương đối nhỏ trong khi phương pháp
chôn lấp cần phải có diện tích rất lớn.
8. Nhiệt của quá trình đốt có thể dược tận dụng vào nhiều mục đích như chạy máy
phát điện, sản xuất nước nóng,…
Tuy nhiên, phương pháp đốt không giải quyết được tất cả các vấn đề của chất thải.
Phương pháp này có một vài bất lợi sau đây:
1. Không phải tất cả các chất thải đều có thể đốt được thuận lợi, ví dụ như những
chất thải chứa nhiều nước hoặc chất thải khó bắt cháy.
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 5 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
2. Việc kiểm soát các vấn đề ô nhiễm do kim loại nặng từ quá trình đốt có thể rất khó
khăn đối với các chất thải có chứa kim loại như Pb, Cr, Cd, Hg, Ni, As, …
3. Vốn đầu tư lớn.
4. Yêu cầu người vận hành lò đốt phải có tay nghề cao.
5. Yêu cầu nhiên liệu để đốt bổ sung nhằm duy trì nhiệt độ trong buồng đốt.
2.2. Các loại lò đốt chất thải
Lò đốt chất thải bao gồm các công nghệ sau:
1. Lò đốt hở (Open Burning)
2. Lò đốt một buồng đốt đơn (Single-Chamber Incinerators)
3. Lò đốt kiểu hố đốt hở (Open-Pit Incinerators)
4. Lò đốt nhiều buồng đốt (Multiple-Chamber Incinerators)
5. Hệ thống đốt chất thải tập trung (Central-Station Disposal)
6. Lò đốt thùng quay (Rotary kiln Incinerators)
7. Lò đốt tầng sôi (Fuid-Bed Incinerators)
8. Lò đốt nhiều tầng (Multiple-Hearth Incinerators)
9. Lò đốt nhiệt phân có kiểm soát không khí (Pyrolysis and Controlled Air
Incinerators)
2.2.1. Đốt hở thủ công (Open Burning)
Kỹ thuật này thường được sử dụng trước 1955.Chất thải đổ thành đống trên mặt đất đốt
không có các thiết bị hỗ trợ. Phương pháp này có hạn chế là đốt không triệt để, khói thải
nhiều thành phần nguy hại như CO, SO
x
, HCl, C
x
H
y
, bụi,…
Ngày nay, phương pháp này vẫn được áp dụng trong những tình huống bất khả kháng
như những vụ thiêu đốt hàng triệu gia súc ở nước Anh năm 2001; đốt rác sinh hoạt ở một
số địa phương chưa có bãi rác hợp vệ sinh; đốt các chất cháy nổ.
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 6 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
2.2.2. Lò đốt một buồng đốt (Single-Chamber Incinerators)
Kiểu lò này được trình bày trên hình 2.1 và được ứng dụng trước những năm 1955.
Chất thải
Buồng đốt
Gạch chịu lửa
Ghi lò
Hộc chứa tro
Cửa tháo tro
Cấp khí dưởi ghi
Cấp khí trên ghi
Nhiên liệu bổ trợ
Ống khói
Hình 2.1. Lò đốt một buồng đốt [18]
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 7 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
Chất thải được đốt trong một buồng đốt xây bằng gạch có ghi lò và ống khói để thoát khí
thải.Trong buồng đốt, chất thải được đốt trên ghi lò có hoặc không có bộ phận đốt hỗ trợ,
không khí được cấp tự nhiên vào từ cửa để hở phía dưới ghi lò. Đốt theo phương pháp
này, khí thải có nhiều khói đen thoát qua ống khói. Thành phần khí thải có nhiều chất độc
hại như CO, SO
x
, HCl, C
x
H
y
, bụi,…
2.2.3. Lò đốt kiểu hố đốt hở (Open-Pit Incinerators)
Lò đốt kiểu hố đốt hở được sử dụng để thiêu hủy những chất thải dễ xảy ra cháy nổ.Đó là
những chất dễ tạo nên một vụ nổ hoặc giải phóng một lượng nhiệt lớn. Đối với chất thải
có nhiệt trị tới 2780 kcal/kg cần phải được xem xét các thông số đặc trưng sau đây để
thiết kế lò đốt kiểu hố đốt hở:
- Giải phóng nhiệt tới 6.197*10
3
kcal /h trên một mét chiều dài lò.
- Cung cấp 100 ÷ 300 % không khí dư.
- Không khí cấp phía trên ngọn lửa tới 80 m
3
/ph trên một mét chiều dài lò, cột áp
280 mmH
2
O.
2,4 - 4,8m
30
o
2,4 m
Vòi phun khí
Tường bảo vệ
Cổng thoát khí làm nguội
Cung cấp khí làm nguội
Khoảng trống không khí
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 8 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
GHI CHÚ:
Công suất danh nghĩa
6.197*10
3
kcal/h trên 1m chiều dài lò
Ống phun khí
Quạt gió
Động cơ quạt
Bệ nạp liệu
Beä naïp lieäu
Sơ đồ lò trình bày trên hình 2.2.
Hình 2.2. Lò đốt kiểu hố đốt hở [18]
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 9 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
Phần trên của lò để hở có gắn miệng thổi không khí đường kính 50-70mm để thổi khí vào
với một góc nghiêng 25
o
-35
o
so với mặt nằm ngang và có tốc độ cao tạo nên sự xáo trộn
mãnh liệt trong buồng lò.Nhiệt độ trong buồng lò đạt tới 2000
o
F (1100
o
C).Khác với các
loại lò đốt khác, lò đốt kiểu này kiểm soát sự cháy bằng cách kiểm soát không khí trên
ngọn lửa.
Lò đốt có thể được xây dựng trên mặt đất hoặc chìm dưới lòng đất bằng gạch chịu lửa
hoặc chỉ đơn giản là những cái hầm bằng đất. Kích thước chuẩn của buồng lò là: bề rộng
2,4 m; sâu 3 m; dài 2,4 ÷ 4,8 m. Cơ cấu nạp liệu từ phía trên ở góc đối diện với các miệng
thổi không khí. Một vài lò được lắp lưới để chặn bụi có kích thước lớn.
Kiểu lò đốt này mặc dù rất hiệu quả trong việc tiêu hủy một vài loại chất thải nhưng
thường phát thải nhiều bụi và không có một kỹ thuật nào có thể kiểm soát, xử lý được khí
thải.Chính vì vậy, việc áp dụng loại lò đốt này phải được sự chấp thuận của các cơ quan
quản lý bảo vệ môi trường của địa phương.
2.2.4. Lò đốt nhiều buồng đốt (Multiple-Chamber Incinerators)
Hình 2.3 là sơ đồ lò đốt có 2 buồng đốt.
1
2
3
4
5
6
7
8
10
11
11
12
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 10 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
12
12
9
1. Cấp khí dưới ghi; 7. Béc đốt hỗ trợ
2. Cửa nạp rác; 8. Buồng đốt thứ cấp
3. Cấp khí trên ghi; 9. Van khói
4. Ghi lò; 10. Ống khói
5. Buồng đốt sơ cấp; 11.Cửa tháo tro
6. Bấp khí thứ cấp; 12. Cửa vệ sinh
Hình 2.3. Lò đốt nhiều buồng đốt [18]
Lò đốt kiểu này được cải tiến từ kiểu lò đốt hở một cấp, được sử dụng đầu những năm
1960.Buồng đốt thứ nhất (buồng sơ cấp) là nguyên bản của lò đốt hở một cấp, buồng thứ
hai gọi là buồng đốt thứ cấp.Buồng đốt thứ cấp được lắp đặt thêm béc đốt để đốt hỗ trợ.
Tuy nhiên do bản chất của quá trình cháy ở buồng thứ nhất là đốt hở tự nhiên nên phát
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 11 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
sinh nhiều khói bụi và các khí ô nhiễm mà những buồng đốt phía sau dù có đốt hỗ trợ
cũng không khắc phục được.
2.2.5. Hệ thống xử lý (đốt) chất thải tập trung (Central-station Disposal)
1. Xe chở rác; 7. Tiết kiệm nhiệt; 13. Cần trục cẩu tro
2. Hố rác; 8. Lọc bụi tĩnh điện; 14. Máy ép tro
3. Buồng điều khiển cầu trục rác; 9. Quạt út khói thải; 15. Quạt cấp khí lò
4. Cầu trục nâng rác; 10. Tháp xử lý khí (ướt); 16. Bình ngưng hơi cao áp
5. Buồng đốt; 11. Ong khói; 17. Tuốc bin máy phát điên
6. Nồi hơi; 12. Hố chứa tro; 18. Bình ngung hơi thấp áp
Trên hình 2.4 là sơ đồ một hệ thống đốt chất thải tập trung với kết cấu ghi xích.
16
2
1
3
15
14
12
5
4
13
7
6
8
9
10
11
17
18
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 12 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
Hình 2.4. Hệ thống đốt chất thải tập trung [12], [18]
Hệ thống đốt xử lý chất thải tập trung có một hoặc nhiều lò đốt tĩnh công suất lớn (mỗi lò
năng suất tới trên 35 tấn/h), vận hành liên tục.Đây là loại lò có kết cấu ghi di động. Có
nhiều kiểu ghi di động như hệ thống ghi quay gồm những ống lắp ghép từ nhiều mảnh
gang đúc chịu nhiệt; hệ thống ghi xích được truyền động bởi 02 tang quay; ngoài ra còn
có kết cấu ghi lật; hệ thống ghi chuyển động qua lại,…Mục đích của ghi di động là vận
chuyển và xáo trộn rác trong buồng lò và vận chuyển tro ra ngoài.Những hệ thống lò này
hoạt động liên tục, mỗi năm người ta chỉ ngừng lò khoảng 20 ÷ 30 ngày để bảo dưỡng.
Hệ thống đốt này có công suất lớn và vận hành liên tục vì vậy nhiệt sinh ra do đốt rác
thường được tận dụng để sản xuất điện hoặc cung cấp hơi nước cho các mục đích khác
nhau để bù đắp một phần kinh phí xử lý chất thải.
2.2.6. Lò đốt tầng sôi (Fuid-Bed Incinerators)
Lò đốt tầng sôi chủ yếu dùng để đốt bùn thải, ngoài ra còn được sử dụng để đốt chất thải
lỏng và chất thải rắn.
Ichất thải rắn
Béc đốt thứ cấp
Chất thải lỏng hoặc bùn
Không khí tầng sôi
Béc đốt gia
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 13 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
nhiệt
Làm nguọi
Cyclon
Tro
Venturi
Ngăn tách ẩm
Quạt
Scruber
Khí thải ra khỏi lò
Đầu dò nhiệt độ
Lớp cát tầng sôi
Đầu phun khí
Sơ đồ công nghệ lò đốt tầng sôi trên hình 2.5.
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 14 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
Hình 2.5. Sơ đồ lò hệ thống lò đốt tầng sôi [12], [18], [21]
Lò đốt tầng sôi là một tháp hình trụ đứng, bên trong chứa một lớp cát dày 40 – 50 cm
nhằm nhận nhiệt và giữ nhiệt cho lò đốt (từ béc đốt) bổ sung nhiệt cho chất thải ướt; lớp
cát được gió thổi xáo trộn mạnh như đang sôi, nhờ sự xáo trộn của cát làm cho bùn thải
bơm vào trong lớp cát bị tơi ra nên quá trình cháy xảy ra dễ dàng. Đối với chất thải lỏng
khi bơm vào lò sẽ bám dính lên bề mặt các hạt cát nóng đang bị xáo trộn, nhờ vậy sẽ bị
đốt cháy.Phần chưa cháy hết được đốt lần hai ở buồng đốt phía trên nhờ một béc đốt thứ
cấp để đốt cháy hoàn toàn các chất hữu cơ trong khí thải.
2.2.7. Lò đốt nhiều tầng (Multiple-Hearth Incinerators)
Sơ đồ lò đốt nhiều tầng được trình bày trên hình 2.6.
Ống thoát khí thải
Vùng sấy
Vùng đốt
Vùng làm nguội
Thải tro
Quạt làm mát
Hồi lưu
khí nóng
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 15 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
Bộ phận truyền động
Cánh khuấy
ở mỗi tầng
Cửa nạp chất thải
Van điều chỉnh khí
Ống thoát khí làm nguội
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 16 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
Hình 2.6. Sơ đồ lò đốt nhiều tầng [12], [18], [21]
Lò đốt nhiều tầng chỉ sử dụng để đốt bùn thải.Lò có dạng tháp hình trụ bên trong có
nhiều tầng và trên mỗi tầng có cánh khuấy. Bùn cho vào tầng trên cùng và được các cánh
khuấy gạt từ tầng trên cùng xuống các tầng dưới ngược chiều với dòng khí thải do đốt
cháy bùn cặn ở ngăn đốt đặt phía dưới. Trong quá trình đi xuống ngăn đốt, bùn hấp thu
nhiệt từ khói và được sấy khô. Ở ngăn đốt bùn được đốt nhờ béc đốt.Sau khi đốt, tro
được gạt xuống ngăn cuối cùng và tháo ra ngoài qua cửa tháo tro.
2.2.8. Lò đốt thùng quay (Rotary Kiln Incinerators)
Sơ đồ lò trình bày trên hình 2.7.
1
2
3
4
5
6
8
7
KHÍ THẢI
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 17 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
1. Cầu trục nâng rác; 3. Buồng đốt thùng quay; 5.Béc đốt thứ cấp; 7. Băng tải tro
2. Phễu nhận rác; 4. Buồng đốt thứ cấp; 6.Nồi hơi; 8. Thùng tro
Hình 2.7. Sơ đồ lò đốt thùng quay [12], [18]
Lò đốt thùng quay có 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 dốc với độ dốc
khoảng 1/100 nhằm vận chuyển tự động rác từ khi vào cho đến khi thành tro ra khỏi
buồng đốt. Các quá trình sấy, hóa hơi (nhiệt phân), đốt cháy cacbon và tháo tro diễn ra
trong tang quay này theo trình tự từ khi nạp rác vào buồng đốt đến khi thành tro. Sản
phẩm khí từ buồng sơ cấp tiếp tục được đốt trong buồng thứ cấp có bổ sung nhiệt lượng
để đốt cháy hoàn toàn các chất hữu cơ trong khí thải.
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 18 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
Các quá trình sấy, nhiệt phân và đốt cháy cặn các bon xảy ra độc lập trên mỗi đoạn chiều
dài của tang quay và nhờ có sự xáo trộn tốt nên tốc độ khí hóa của lò đốt thùng quay cao
hơn lò đốt tĩnh 2-3 lần (trong lò đốt tĩnh các quá trình sấy, nhiệt phân và đốt cháy cặn cac
bon xảy ra tại một vị trí và xảy ra đồng thời).
Trong hệ thống lò đốt rác thùng quay, buồng đốt thứ cấp là một buồng đốt tĩnh, nhằm để
đốt các sản phẩm bay hơi do quá trình nhiệt phân từ buồng sơ cấp. Nhiệt độ ở đây thường
từ 950 – 1100
0
C. Thời gian lưu của khí thải qua buồng thứ cấp từ 1,5 ÷ 2 giây. Hàm
lượng oxy dư tối thiểu cho quá trình cháy là 6%. Buồng đốt thứ cấp thường gắn liền với
hệ thống tái sử dụng năng lượng như nồi hơi.Nồi hơi sản xuất hơi cao áp chạy máy phát
điện hoặc sản xuất nước nóng.
2.2.9. Lò đốt nhiệt phân có kiểm soát không khí (Pyrolysis and Controlled Air
Incinerators)
Vào đầu những năm 1960s kiểu lò đốt ứng dụng công nghệ nhiệt phân đã bắt đầu được
ứng dụng vào lĩnh vực xử lý chất thải. Trước đó công nghệ nhiệt phân cũng đã được
nghiên cứu nhưng chỉ triển khai để thu hồi các thành phần có giá trị. Lò đốt ứng dụng
công nghệ nhiệt phân còn gọi là lò đốt thiếu khí hay lò đốt có kiểm soát không khí.
Không khí cấp vào các buồng đốt được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo hiệu quả làm việc
theo chức năng của mỗi bộ phận.
Hệ thống đốt thiếu khí gồm 2 bộ phận chủ yếu như đã trình bày trên hình 2.8, đó là một
buồng đốt sơ cấp và một buồng đốt thứ cấp.Chất thải được nạp vào buồng đốt sơ cấp, tại
đây không khí thổi vào cung cấp ô-xy cho quá trình nhiệt phân được kiểm soát một cách
chặt chẽ.Trong buồng sơ cấp không khí chỉ được đưa vào 20÷70% lượng ô xy cần thiết
cho phản ứng cháy, vì vậy đó là phản ứng cháy thiếu khí.
Khí thải phát sinh bởi phản ứng cháy thiếu khí từ buồng đốt sơ cấp là những khí có khả
năng cháy như CO, H
2
, CH
4
,… và khí gas này được đốt trong buồng đốt thứ cấp. Thể tích
của buồng đốt thứ cấp đủ thời gian để tiêu hủy hoàn toàn các chất hữu cơ trong khí thải.
Cũng như buồng đốt sơ cấp, buồng đốt thứ cấp cũng được kiểm soát chặt chẽ nhưng
trong trường hợp này không khí cấp vào buồng đốt thứ cấp dư 140÷200% so với nhu cầu
phản ứng hóa học của khí thải nhằm duy trì hiệu quả đốt hoàn toàn. Khí thải của lò đốt
sau buồng thứ cấp thường rất thấp và đạt tiêu chuẩn thải, vì vậy không cần sử dụng các
thiết bị làm sạch khí như thiết bị rửa khí ướt hoặc thiết bị lọc bụi tĩnh điện.
Béc đốt thứ cấp
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 19 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
Béc đốt sơ cấp
Cấp liệu
Buồng đốt sơ cấp
Buồng đốt
thứ cấp
1050-1200
o
C
Cấp khí thứ cấp
Cấp khí sơ cấp
400-700
o
C
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 20 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
Hình 2.8. Cấu hình cơ bản của lò nhiệt phân 2 cấp [18]
Kiểu lò này không có hệ thống tháo tro liên tục nên sau một khoảng thời gian phải ngưng
hoạt động, làm nguội lò để tháo tro.Chu kỳ mỗi đợt đốt và làm nguội lò không quá 24
giờ, trong đó thời gian đốt không quá 16 giờ. Công suất tối đa của lò đốt nhiệt phân là 2
tấn/h phù hợp với quy mô đốt chất thải vừa và nhỏ và thường được sử dụng để đốt chất
thải nguy hại ngay tại nguồn phát sinh hoặc cho một cụm phát thải như khu công nghiệp,
hoặc chuyên sử dụng để đốt một loại chất thải nào đó (như rác y tế),…
2.3. Các giai đoạn của quá trình đốt chất thải trong lò nhiệt phân
• Tại buồng sơ cấp:
Các quá trình xảy ra trong buồng sơ cấp gồm:
- Sấy khô (bốc hơi nước) chất thải: chất thải được đưa vào buồng đốt sẽ thu nhiệt từ
không khí nóng của buồng đốt, khi nhiệt độ của chất thải đạt trên 100
0
C thì 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: chất thải bị phân hủy nhiệt sinh ra
khí gas, tức là từ các hợp chất hữu cơ phức tạp tạo thành các chất đơn giản như: CH
4
,
CO, H
2
…. Thực tế, với sự có mặt của ôxy và khí gas trong buồng nhiệt phân ở nhiệt độ
cao đã xảy ra quá trình cháy, nhiệt sinh ra lại tiếp tục cấp cho quá trình nhiệt phân, như
vậy đã sinh ra quá trình “tự nhiệt phân và tự đốt sinh năng lượng” mà không đòi hỏi phải
bổ sung năng lượng từ bên ngoài vào (không cần tiến hành cấp nhiệt qua béc đốt), do vậy
đã tiết kiệm năng lượng. Thông qua quá trình kiểm soát chế độ cấp khí và diễn biến nhiệt
độ buồng đốt sơ cấp sẽ đánh giá được giai đoạn: sấy, khí hóa và đốt cặn trong buồng
nhiệt phân.
Quá trình nhiệt phân của chất thải rắn thường bắt đầu từ 250
0
C đến 650
0
C, thực tế để
nhiệt phân chất thải người ta thường tiến hành ở nhiệt độ từ 400 – 760
0
C [31].Khi quá
trình nhiệt phân kết thúc, sẽ hình thành tro và cặn cacbon, do vậy người ta còn gọi giai
đoạn này là cacbon hóa [28].
• Tại buồng thứ cấp:
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 21 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
Quá trình đốt được cấp dư ôxy: 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% chất cháy (khí gas), thì tốc độ phản ứng giảm dần.
• Quá trình tạo tro xỉ:
Giai đoạn cuối mẻ đốt, nhiệt độ buồng đốt nâng tới 950
0
C để đốt cháy cặn cacbon, phần
rắn không cháy được 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.
Lò nhiệt phân được coi như có hai buồng phản ứng nối tiếp nhau với hai nhiệm vụ:
buồng sơ cấp làm nhiệm vụ sản xuất khí gas, cung cấp cho buồng thứ cấp để đốt triệt để
các chất hữu cơ. Chất lượng khí gas tạo ra phụ thuộc vào bản chất của chất thải được
nhiệt phân cũng như điều kiện nhiệt phân ở buồng sơ cấp. Kiểm soát được mối quan hệ
giữa buồng sơ cấp và buồng thứ cấp đồng nghĩa với việc kiểm soát được chế độ vận hành
lò đốt đạt hiệu quả như mong muốn.
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 22 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
CHƯƠNG 3:
NHỮNG QUY ĐỊNH KỸ THUẬT ĐỐI VỚI LÒ ĐỐT
3.1. Quy định kỹ thuật đối với lò đốt chất thải công nghiệp
3.1.1. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với lò đốt chất thải công nghiệp
Lò đốt CTCN phải có quy trình hoạt động theo nguyên lý thiêu đốt nhiều cấp, tối thiểu
phải có hai vùng đốt (sơ cấp và thứ cấp). Thể tích các vùng đốt được tính toán căn cứ vào
công suất và thời gian lưu cháy của lò đốt CTCN theo quy định như sau:
(1) Cách tính thể tích của vùng đốt sơ cấp
Thể tích của vùng đốt sơ cấp được tính theo các công thức sau:
q
CQ
V
tk
sc
.
=
Hoặc:
0,04 . C
tk
≥ V
sc
≥0,014 . C
tk
Trong đó:
- V
sc
: Thể tích của vùng đốt sơ cấp (m
3
);
- C
tk
: Công suất thiết kế của lò đốt (kg/h);
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 23 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
- Q: Nhiệt trị (thấp) của chất thải (mặc định trong khoảng 2.800 - 4.000 kcal/kg);
- q: Mật độ nhiệt thể tích vùng đốt (mặc định trong khoảng 100.000 - 200.000 kcal/m
3
h).
Ví dụ: Trường hợp lò đốt có công suất thiết kế 100 kg/h thì thể tích tương ứng của vùng
đốt sơ cấp được lựa chọn trong khoảng 1,4 - 4 m
3
tùy theo nhà sản xuất.
(2) Cách tính thể tích của vùng đốt thứ cấp
Thể tích của vùng đốt thứ cấp được tính theo công thức sau:
V
tc
= t
tk
. L
Trong đó:
- V
tc
: Thể tích của vùng đốt thứ cấp (m
3
);
- t
tk
: Thời gian lưu cháy thiết kế (≥ 2 s);
- L: Lưu lượng của dòng khí chuyển động trong vùng đốt thứ cấp (m
3
/s).
(3) Cách tính công suất thực tế của lò đốt
Công suất thực tế của một lò đốt CTCN có thể khác với công suất thiết kế và thay đổi tùy
theo tính chất của loại chất thải được nạp vào lò đốt. Công suất thực tế được tính theo các
cách sau:
- Công thức tính toán khi biết nhiệt trị của chất thải
Q
qV
C
sc
.
=
Trong đó:
- C: Công suất thực tế của lò đốt (kg/h);
- V
sc
: Thể tích của vùng đốt sơ cấp (m
3
);
- q: Mật độ nhiệt thể tích vùng đốt (kcal/m
3
h);
- Q: Nhiệt trị (thấp) của từng loại chất thải trên thực tế (kcal/kg).
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 24 Nhóm 2
Giới thiệu QCVN về lò đốt chất thải công nghiệp và chất thải y tế Lớp QLMT 2012
- Cách tính căn cứ vào thực tế hoạt động của lò đốt
Giám sát và điều chỉnh tải lượng nạp chất thải vào lò đốt cho đến khi lò đốt vận hành ổn
định, tuân thủ các thông số quy định tại Bảng 1, Bảng 2 của Quy chuẩn này và chất thải
được thiêu đốt hoàn toàn trong lò đốt trong một thời gian nhất định đủ để đảm bảo kết
quả tin cậy (ví dụ 24 giờ).
(4) Cách tính thời gian lưu cháy thực tế
Trường hợp không có phương pháp đo chính xác như đo thời gian di chuyển của vật liệu
(hạt) chỉ thị trong vùng đốt thứ cấp, thời gian lưu cháy thực tế của lò đốt được tính theo
công thức sau:
t = V
tc
/ L
Trong đó:
- t: Thời gian lưu cháy thực tế (s).
- V
tc
: Thể tích của vùng đốt thứ cấp đo trên thực tế (m
3
).
- L: Lưu lượng của dòng khí chuyển động trong vùng đốt thứ cấp (m
3
/s). Lưu
lượng L có thể được tính toán ngoại suy dựa trên lưu lượng của dòng khí thải đo tại điểm
lấy mẫu trên ống khói hoặc căn cứ vào lưu lượng của quạt hút sau vùng đốt thứ cấp.
Trong lò đốt CTCN phải có áp suất nhỏ hơn áp suất bên ngoài (còn gọi là áp suất âm) để
hạn chế khói thoát ra ngoài môi trường qua cửa nạp chất thải.
• Ống khói của lò đốt CTCN phải đảm bảo như sau:
- Chiều cao ống khói phải được tính toán phù hợp, đảm bảo yêu cầu về chất lượng không
khí xung quanh khi phát tán vào môi trường không khí, nhưng không được thấp hơn 20
(hai mươi) m tính từ mặt đất. Trường hợp trong phạm vi 40 (bốn mươi) m tính từ chân
ống khói có vật cản lớn (như nhà, rặng cây, đồi ) thì ống khói phải cao hơn tối thiểu 03
(ba) m so với điểm cao nhất của vật cản;
- Ống khói phải có điểm (cửa) lấy mẫu khí thải với đường kính hoặc độ rộng mỗi chiều
tối thiểu 10 (mười) cm, có nắp đậy để điều chỉnh độ mở rộng, kèm theo sàn thao tác đảm
bảo an toàn, thuận lợi khi tiếp cận và lấy mẫu. Điểm lấy mẫu phải nằm trong khoảng giữa
hai vị trí sau:
GVHD: PGS.TS Lê Thanh Hải 25 Nhóm 2