Cấu tạo, nguyên lý làm việc của lò đốt chất thải nguy hại

Lò đốt chất thải nguy hại nói chung và các loại lò đốt rác thải công nghiệp, sinh hoạt, y tế nói riêng… dù có chức năng xử lý khác nhau nhưng chúng đều giúp mang tới một môi trường xanh – sạch – đẹp hơn.
Tình trạng chung của nước ta hiện nay, con người đang bức xúc về vấn đề ô nhiễm môi trường.Chúng ta đã biết rác thải là 1 vấn nạn gây ô nhiễm môi trường nó ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống con người và môi trường xung quanh.Việc xử lý rác thải nguy hại là công việc hết sức quan trọng.

Xem thêm:Ô nhiễm môi trường hiện nay

Cấu tạo lò đốt chất thải nguy hại:

Thành lò được xây bằng gạch samot A dày 230 mm, chịu được 1650oC, tiếp theo được lót lớp bê tông cách nhiệt chất lượng cao dày 70-100 mm, nên nhiệt không truyền ra ngoài vỏ lò, không bị tổn thất nhiệt, đảm bảo an toàn lao động. Vỏ ngoài làm bằng thép ( thép CT3, thép không rỉ tùy vào sự chọn của khách hàng), độ dày của vỏ thép tùy thuộc vào công suất lò.
Vòi đốt hai cấp của hãng Riello-hãng chế tạo vòi đốt hàng đầu thế giới.
Buồng đốt sơ cấp có tác dụng để hóa khí các chất nguy hại, sử dụng công nghệ hóa khí chất thải, được duy trì ở nhiệt độ 650-850o C. Lò sử dụng công nghệ tự cháy nên chí cần mồi ban đầu, sau đó rác tự cháy.
Buồng đốt thứ cấp có tác dụng đốt cháy khói thải đi từ buồng sơ cấp sang. Buồng đốt thứ cấp đựơc duy trì nhiệt độ từ 1050-1250oC. Sử dụng vòi đốt hai cấp. Khi nhiệt độ dưới 10500C hai bép đốt hoạt động. Khi nhiệt độ trên 12500C, một bép đốt tự tắt, bép đốt còn lại duy trì nhiệt độ. Khi nhiệt độ xuống dưới 10500C, bép đốt tự khởi động lại để duy trì nhiệt độ trong khoảng quy định. Quá trình đóng tắt được điều khiển tự động.
Sử dụng dầu DO làm nhiên liệu.
Buồng lưu nhiệt có đường kính trong khác nhau tuỳ thuộc vào công suất, chiều dài hiệu dụng 3.0 m, được lót lớp bê tông chịu nhiệt dày 120 mm. Khí thải đi từ buồng đốt thứ cấp được đi vào buồng lưu nhiệt và do được bảo ôn nên khí thải tiếp tục được đốt cháy, kéo dài thời gian lưu cháy. Sau khi ra khỏi buồng lưu nhiệt, khí thải đi vào buồng làm mát.
Buồng làm mát khí có các phần tiếp xúc với khí thải làm bằng thép không rỉ SUS 304. Tại đây thực hiện quá trình trao đổi nhiệt giữa khói và nước/ không khí để hạ nhiệt độ khói thải xuống 4000C trước khi đi vào tháp hấp thụ và xử lý khói. Khi sử dụng nước làm mát sẽ sinh ra nước nóng do quá trình trao đổi nhiệt sẽ được giải nhiệt
và sử dụng tuần hoàn hoặc sử dụng cho các mục đích khác nhau trong nhà máy/cơ sở.

Hệ thống xử lý khói bao gồm các bộ phận chính như sau:

1. Buồng hấp thụ: Dung dịch nước vôi trong được bơm cao áp bơm vào tháp qua các vòi phun dạng zicler làm bằng thép không rỉ SUS 316, tạo sương mù trong tháp, làm tăng khả năng tiếp xúc giữa pha khí và pha nước. Vì vậy bụi và các khí axit, kim loại nặng được loại bỏ hoàn toàn. Tháp làm bằng thép không rỉ SUS 316. Khói thải sau khi xử lý đi lên ống khói phóng ra môi trường.
2. Hệ thống tách ẩm: Khí sau khi hấp thụ bằng dung dịch vôi trong. Được đi qua bộ phận tách ẩm trước khi đi vào buồng hấp phụ bằng than hoạt tính.
3. Buồng hấp phụ: Sử dụng các lớp than hoạt tính có tác dụng hấp phụ khí Hidrocarbon hữu cơ kể cả Dioxins/Furans chưa xử lý hết các công đoạn trước. Khí thải sau khi xử lý đi lên ống khói cao 20m trước khi thải vào môi trường.
4. Bể lắng, giải nhiệt và trung hòa: Nước sau khi xử lý được chảy vào hệ thống giải nhiệt, sau đó đi bể lắng để lắng bụi, được kiềm hóa bằng nước vôi trong đến pH>10 và tiếp tục được bơm tuần hoàn trở lại.

Hệ thống điều khiển điều khiển hoạt động của lò và các đồng hồ báo nhiệt độ lò sơ cấp, nhiệt độ lò thứ cấp, nhiệt độ ống khói được lắp đặt trong tử điều khiển đặt ngay trước lò tạo điều kiện thao tác dễ dàng cho công nhân vận hành . Tủ điều khiển còn có chức năng báo động, bảo vệ tự ngắt khi sốc nhiệt hoặc bị mất pha.

ƯU NHƯỢC ĐIỂM LÒ ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI.

ƯU ĐIỂM LÒ ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI

• Có thể tận dụng nhiệt từ lò hơi, lò sưởi, lò công nghiệp và phát điện
• Xử lý được chất thải rắn một cách nhanh chóng
• Không mất diện tích cũng như công sức làm bãi rác như các phương pháp khác
• Sử dụng lò đốt chất thải rắn có thể xử lý triệt để chất thải ô nhiễm, giảm thể tích chất thải tối đa
• Chất thải chuyển hóa thành chất trung gian có giá trị có thể được tận dụng để làm vật liệu tái chế và thu hồi năng lượng thuận tiện.

NHƯỢC ĐIỂM LÒ ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI

• Sử dụng phương pháp xử lý này tốn nhiều chi phí hơn khi xây dựng cũng như bảo trì
• Yêu cầu nhiệt trị cao
• Khí thải phát sinh có thể tiếp tục gây ảnh hưởng tới môi trường
• Mất thêm thời gian để xử lý tro sau khi đốt
• Nếu có sự thay đổi về thành phần chất thải thì có thể gây ảnh hưởng đến sự an toàn của lò, ảnh hưởng tới độ bền của lò cũng như tác động xấu tới môi trường.

Mô tả quy trình công nghệ hệ thống lò đốt:

Nguyên tắc của cả  lò đốt CTNH là đốt hai cấp gồm hai buồng đốt sơ cấp và thứ cấp. Cấu tạo lò đốt và quy trình hoạt động của lò đốt được trình bày như sau:

Nguyên lý chung

Lò đốt chất thải công nghiệp là loại lò đốt kiểu đáy tĩnh, được sử dụng khá phổ biến và đốt ở chế độ thiếu khí. Lò có hai buồng đốt: buồng sơ cấp để đốt rác và buồng thứ cấp để đốt khói. Ở buồng sơ cấp không khí được cấp khoảng 50 ¸ 80 % theo tính toán lý thuyết. Quá trình cháy thiếu khí này làm cho những chất hữu cơ bị phân huỷ nhiệt. Khói và các sản phẩm phân huỷ nhiệt là các hyđrocacbon và oxit cacbon sẽ được chuyển sang buồng đốt thứ cấp. Tại đây, không khí được cấp bổ sung để đảm bảo quá trình cháy hoàn toàn. Các phản ứng cháy và vận tốc rối trong buồng sơ cấp được duy trì ở mức thấp để giảm thiểu việc mang tro bụi sang buồng thứ cấp. Sau đó khí thải được đi qua tháp hấp thụ, buồng hấp phụ để xử lý hết các khí độc hại trước khi thải ra môi trường qua ống khói. Khí thải sau khi xử lý đạt quy chuẩn QCVN 30:2012/BTNMT.

Mô tả lò đốt rác thải

a). Phần lò đốt           
Buồng đốt sơ cấp: Buồng này đốt bằng dầu DO, chất thải được sấy khô và đốt cháy trong môi trường thiếu khí ở nhiệt độ 650 ¸ 800⁰C. ở nhiệt độ này, các chất hữu cơ sẽ bị khí hoá và khí sinh ra bị dồn lên buồng thứ cấp.
Buồng đốt thứ cấp: Sử dụng dầu DO để đốt các chất khí từ buồng sơ cấp. Để phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong khí thải, giảm thiểu phát sinh dioxin/furan, buồng thứ cấp được duy trì ở nhiệt độ 1050¸ 1200⁰C, thời gian lưu khí 2 ¸ 3 giây.
b). Hệ thống xử lý khí
Khí thải từ buồng đốt thứ cấp có nhiệt độ cao (khoảng 1.100⁰C) được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt trực tiếp bằng nước. Thiết bị này có tác dụng giải nhiệt trong khí thải từ nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp hơn để giảm thiểu khả năng phá hủy thiết bị và quá trình xử lý phía sau, hiệu quả giải nhiệt của thiết bị này khoảng 60%, nhiệt độ khí khải sau khi qua thiết bị giải nhiệt bằng nước khoảng 440⁰C trước khi vào tháp hấp thụ.
Khí thải vào tháp hấp thụ bằng dung dịch NaOH hoặc sữa vôi, dòng khí thải đi vào tháp từ dưới lên, tiếp xúc với dung dịch hấp thụ đi từ trên xuống qua lớp đệm, quá trình tiếp xúc giữa dòng khí và dung dịch sẽ xảy ra các phản ứng giữa chất ô nhiễm với dung dịch hấp thụ tạo thành các muối tách ra khỏi dòng khí. Khí thải sau khi qua tháp hấp thụ được rửa lại một lần nữa. Để đảm bảo nồng độ bụi trong khí thải đạt tiêu chuẩn môi trường. Sau đó qua tháp hấp phụ bằng than hoạt tính vá tách ẩm. Tiếp theo được quạt hút đưa ra ống khói cao 21m để phát tán ra môi trường. Quạt hút có tác dụng khắc phục trở lực của dòng khí thải trên đường ống dẫn từ lò đến ống khói, tạo ra áp suất âm ở buồng đốt sơ cấp và thứ cấp tránh tình trạng khói thoát ra khỏi lò trong quá trình thiêu đốt.
Dung dịch sau khi tiếp xúc với khí thải có nhiệt độ cao và chứa các chất ô nhiễm, thu gom về bể chứa dung dịch hấp thụ, tại đây thực hiện quá trình lắng tách cặn và bổ sung them nước và dung dịch hấp thụ để bơm tuần hoàn để tái sử dụng lại nhờ bơm tuần hoàn. Việc cấp dung dịch hấp thụ được thực hiện hoàn toàn tự động thông qua bộ dò độ PH của dung dịch trong bể và điều khiển bom định lượng cấp dung dịch hấp thụ.
Hấp phụ là kỹ thuật làm sạch khí. Bằng cách tập trung các khí và hơi độc lên bề mặt của vật thể rắn. Chất hấp phụ là than hoạt tính có bề mặt tiếp xúc lớn. Phương pháp này lợi dụng tính chất vật lý của một số vật liệu rắn nhiều lỗ rỗng với các cấu trúc siêu hiển vi, cấu trúc đó có thể có tác dụng chắt lọc khí độc hại trong hỗn hợp khí thải và giữ lại trên bề mặt của chất hấp phụ.
Nước thải từ quá trình hấp thụ được đưa về hệ thống xử lý nước thải của Dự án để xử lý. Bùn cặn tách ra từ bể chứa nước giải nhiệt và bể chứa dung dịch hấp thụ được thu gom và mang đi đóng rắn, sau đó chôn lấp an toàn.
c). Trong quá trình hoạt động bình thường, các thông số kỹ thuật cơ bản của lò đốt chất thải công nghiệp phải đáp ứng theo các thông số quy định tại QCVN 30/2012/BTNMT.

Quy trình vận hành an toàn hệ thống lò đốt CTNH.

1. Mục đích

Thực hiện an toàn và tiêu hủy hiệu quả trong quá trình đốt CTNH bằng lò đốt nhiệt phân.

2. Phạm vi áp dụng

Trong quá trình tiêu hủy CTNH tại khu vực lò đốt

3. Nội dung thực hiện

(1). Chuẩn bị vận hành:

• Vệ sinh buồng đốt, nạo vét tro cặn của mẻ đốt trước khi cho vào thùng phuy miệng rộng tạm lưu chứa để xử lý sau.
• Kiểm trang hệ thống bơm, pH hồ chứa dung dịch xử lý khí thải, dầu cung cấp cho béc đốt.
• Kiểm tra tủ điện hệ thống điều khiển.
• Kiểm tra hệ thống quạt gió, hút khí thải, hệ thống xử lý khí thải.
• Chuẩn bị CTNH sau khi phân loại lên kế hoạch tiêu hủy.

(2). Xác định nguy cơ/rủi ro:
Xác định các nguy cơ như bỏng, đổ tràn, tiếp xúc hóa chất, quạt hút khí không hoạt động, mất điện lưới quốc gia.
(3). Trang bị bảo hộ lao động:
Công nhân trang bị dụng cụ bảo hộ lao động đầy đủ trước khi  tiến hành quá trình tiêu hủy gồm có trang phục, khẩu trang, găng tay, giày, kính che mắt.
(4). Dụng cụ, thiết bị cần thiết :
Mặt nạ phòng chống hơi khí độc, máy bơm dự phòng, máy phát điện dự phòng.
(5). Quy trình, thao tác vận hành chuẩn:

• Bật công tắc cho đầu đốt hoạt động. Lò hoạt động nâng nhiệt độ của buồng đốt sơ cấp lên khoảng 800⁰C, buồng đốt thứ cấp lên khoảng 1100⁰C trong thời gian 30 phút, sau đó bắt đầu thực hiện cấp chất thải 50kg/lần theo tỷ lệ 70% chất dễ cháy và 30% chất khó cháy với tần suất 20 phút/lần.
• Đóng cửa lò, khởi động béc đốt theo dõi quá trình biến đổi nhiệt để có điều chỉnh phù hợp bằng cách điều chỉnh các van cấp khí và các béc đốt; Khi nhiệt độ buồng sơ cấp hơn  800⁰C, béc tự tắt để quá trình nhiệt phân tự xảy ra vì quá trình này là quá trình tỏa nhiệt.
• Nếu nhiệt độ buồng sơ cấp ³800⁰C, phun nước để giảm nhiệt độ buồng sơ cấp bảo đảm quá trình cháy CTNH xảy ra được hoàn toàn.
• Chạy bơm cấp nước cho khu xử lý khói thải.
• Chạy bơm cấp nước chứa dung dịch hoá chất và điều chỉnh lượng nước hoá chất vào các thiết bị xử lý khói thải.
• Mở van khói.
• Chạy quạt hút khói.
• Thực hiện đốt chất thải.
• Bật công tắc chạy bơm dầu thuỷ lực.
• Đóng cửa buồng đốt.
• Gạt chất thải vào giữa buồng đốt.
• Mở các van cấp gió vào buồng đốt sơ cấp.
• Các mẻ chất thải tiếp theo thực hiện tương tự.
• Khi đốt chất thải phải theo dõi hoạt động của các thiết bị xử lý khói thải và quan sát màu khói thải để điều chỉnh chế độ cấp gió, cấp chất thải, cấp nước và dung dịch hoá chất ở khu xử lý khói thải.
• Giữ nhiệt độ buồng đốt sơ cấp ổn định từ 650⁰C đến 800⁰
• Giữ nhiệt độ buồng đốt thứ cấp ổn định từ 1.050⁰C đến 1.200⁰
• Trong quá trình tiêu hủy thường xuyên theo dõi bảng báo diễn biến nhiệt độ của lò, kiểm tra pH của dung dịch xử lý khí thải, tình trạng hoạt động của các béc đốt, nhiên liệu cung cấp cho béc đốt.

 Kết thúc vận hành
Sau khi tiêu hủy hết chất thải chứa trong buồng sơ cấp tắt lò, tiếp tục cho hệ thống xử lý khí thải hoạt động theo 30 phút để hạn chế tình trạng khói bụi còn sót lại thoát ra môi trường. Kiểm tra tắt hệ thống điện, đóng cửa khu vực lò đốt.
Quy trình và tần suất bảo trì
Vệ sinh buồng đốt mỗi ngày, vệ sinh kiểm tra toàn bộ hệ thống điện, béc đốt mỗi tuần một lần.
 Bản hướng dẫn dạng rút gọn và sơ đồ

Xem thêm: Tiêu chuẩn trộn 1 bao xi măng bao nhiêu cát, sỏi, đá