Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
H ×NH 1 .5 : L ß T ÇNG S¤ I

H ×NH 1 .5 : L ß T ÇNG S¤ I

Tải bản đầy đủ - 0trang

1.3.2. Các nghiên cứu về lò đốt trong và ngồi nước

Trong những năm gần đây một số lò đốt chất thải nguy hại đã được đưa

vào Việt nam, các loại lò này dù của các hãng khác nhau nhưng đều là loại lò đốt

đứng hai buồng có điều chỉnh khơng khí. Đây là loại lò đốt mà cơng nghệ phổ biến

được sử dụng nhiều ở Việt Nam.

Bảng 1.4: Một số lò đốt chất thải rắn tại Việt Nam (22,23,24,25)

T

T



Tên lò đốt



Công

suất



Nơi sản xuất



Nhiệt độ

buồng đốt

o

sơ cấp C



Nhiệt độ

buồng đốt Xử lý khói thải

o

thứ cấp C



1



Lò đốt CTR Cơng ty CP đầu

không tiêu tư và phát triển

hao dầu

CN NUCETECH



1000

kg/h



>650



>850



Tách bụi, làm

lạnh khí



2



FSI-1000



1000

kg/h



700



1300



Tách bụi, hấp

thụ bằng dd

NaOH



3



CEETIA

CN 150



– Khu Liên hiệp xử

lý chất thải Nam

Sơn, Hà Nội.



125-150

kg/h



650



1050



Phương

pháp ướt,

hấp thụ



4



Lò đốt ST



Cơng ty KHCN

và bảo vệ MT



50-1000

kg/h



650-850



10501200



Tách bụi,

phương

pháp ướt



5



CEETIA



20-30



800-850



1050-



Tách bụi,



1200



phương



YT30



Công ty TNHH

môi trường CN

xanh



- Công ty CP đầu

tư và phát triển

CN NUCETECH



kg/h



pháp ướt

6



VHI-18B



Viện



CNMT



Viện KHCN VN







5-20

kg/h



500-800



1050-



Làm lạnh nhanh



1200



Như vậy chủng loại lò đốt chất thải rắn nguy hại đang hoạt động ở nước ta

khá đa dạng, nhưng đều có nguyên lý cấu tạo và cơng nghệ đốt khá giống nhau

đó là Các lò đốt này đều sử dụng quy trình cơng nghệ dạng buồng đốt tĩnh theo

mẻ và thiêu đốt hai cấp. Ưu điểm của cơng nghệ lò đốt tĩnh hai cấp là cơng nghệ

đơn giản, sẵn có (nhập khẩu hoặc chế tạo trong nước), chi phí đầu tư hợp lý, dễ

vận hành phù hợp điều kiện Việt Nam. Lò đốt thường dùng phổ biến trong các cơ

sở xử lý CTNH do đốt được nhiều loại CTNH (bao gồm cả chất thải y tế). Cơng suất

của các lò đốt dao động từ 50-1000 kg/h, giá thành từ vài trăm triệu đến khoảng

chục tỷ đồng tuỳ theo công suất và cấu trúc công nghệ. Đặc biệt loại lò đốt này

được sử dụng ưu việt hơn cả so với các loại lò đốt khác. [16]. Cụ thể:



26



Lò đốt thùng quay: cơng nghệ tương tự như lò tĩnh, chỉ khác là buồng đốt

sơ cấp có dạng trục quay (như lò xi măng) nhưng cơng nghệ này chi phí đầu tư lớn,

đòi hỏi tiêu chuẩn cơ khí cao, lò quay phát sinh nhiều bụi.

Lò plasma: Đây là cơng nghệ rất hiện đại, sử dụng nhiệt độ rất cao để phá hủy

hồn tồn chất hữu cơ, chuyển hóa thành các khí tổng hợp và tạo ra xỉ ít nhất so

với các cơng nghệ đốt khác. Nhiều hãng nước ngồi đang chào hàng cơng nghệ

Plasma có kết hợp phát điện, cơng suất 2.000 tấn rác/ngày nhưng giá thành 400

triệu USD.

Lò đốt tầng sơi: Đây là cơng nghệ đốt có hiệu suất tiết kiệm năng lượng cao

hoặc tái sử dụng năng lượng do chất thải tạo thành. Tuy nhiên lò tầng sơi có tốc

độ mài mòn bề mặt đốt và truyền nhiệt rất cao, do đó tính kinh tế kém hơn so với

lò đốt thơng thường

Với cơng nghệ đốt chất thải y tế thì hiện tại Việt nam mới chỉ biết đến công

nghệ đốt 2 buồng nhập khẩu từ các nước phát triển như Áo, Thụy Sĩ còn lại là lò

đốt dạng 2 buồng do trong nước chế tạo.[10, 19]

Lò đốt trong nước thường cấu tạo 2 buồng đốt gồm: buồng đốt sơ cấp để

o



đốt cháy các chất thải cần tiêu hủy hoặc hóa hơi chất độc ở nhiệt độ 400-800 C;

buồng đốt thứ cấp để tiếp tục đốt cháy hơi khí độc phát sinh từ buồng đốt sơ cấp

o



ở nhiệt độ trên 1100 C. Một số lò có bổ sung thêm buồng đốt bổ sung sau buồng

đốt thứ cấp để tăng cường hiệu quả đốt các khí độc. Đa số các lò khơng có biện

pháp lấy tro trong q trình đốt. Các lò đốt đều trang bị hệ thống xử lý khí thải

bao gồm trao đổi nhiệt (hạ nhiệt bằng khơng khí hoặc nước); hấp thụ (phun sương

hoặc sục dung dịch kiềm) và có thể có hấp phụ (than hoạt tính).

Tuy nhiên, việc đốt theo mẻ dẫn đến cơng suất không cao do mất thời gian

khi khởi động và dừng lò, và thời gian lấy tro giữa q trình đốt. Quy trình kiểm

sốt, vận hành còn thủ cơng hoặc chưa tự động hố cao nên khó có thể đốt các

CTNH đặc biệt độc hại như các chất có chứa halogen (ví dụ PCB, thuốc bảo vệ thực

vật cơ clo). Bên cạnh đó, lò đốt tĩnh thường khơng đốt được hoặc đốt khơng hiệu

quả đối với các loại chất thải khó cháy và có độ kết dính cao như bùn thải. Nhiều lò

đốt, đặc biệt các lò kém chất lượng thường hay bị trục trặc hệ thống béc đốt

hoặc hệ thống xử lý khí thải (như bị thủng ống khói do hơi axit). Để khắc phục,

các lò đốt cần được nghiên cứu nâng cấp, khắc phục một số đặc điểm như bổ

sung biện pháp lấy tro trong quá trình đốt để kéo dài thời gian vận hành, lắp hệ

thống quan trắc tự động liên tục, tăng cường tự động hoá hệ thống nạp CTNH và

điều khiển.

Hiện nay để đốt chất thải nguy hại, rất nhiều cơ sở đang sử dụng lò đốt

tĩnh loại hai buồng đốt có cơng suất nhỏ do trong nước tự chế tạo, các lò đốt này

27



cũng đã có những nghiên cứu về chế độ đốt, cơng nghệ đốt với mục đích thiêu

hủy hồn tồn chất thất nguy hại, chế độ nhiệt ở hai buồng đốt mang lại hiệu quả

đốt cao, các



28



lò đốt cũng đã có trang bị thiết bị hệ thống xử lý khí thải phát sinh tuy nhiên

hệ thống chưa đồng bộ và cũng chưa có những nghiên cứu kỹ ngoại trừ việc có

thể đo nồng độ khí lò nên chưa có những đánh giá kết luận rõ ràng về q trình

xử lý khí phát sinh từ các lò đốt này.

1.4. CƠNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI

Hiện nay có rất nhiều phương pháp xử lý khí thải, tuy nhiên tuỳ theo thành

phần và khối lượng khí thải mà người ta lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp

đảm bảo kỹ thuật xử lý và tính kinh tế của phương pháp đó. Khi lựa chọn thiết

bị làm sạch khí thải cần phải tính đến hiệu quả làm sạch, những chi phí đầu tư

ban đầu, những chi phí trong quá trình vận hành, tuổi thọ của hệ thống xử lý, đơn

giản trong vận hành, dễ kiểm tra sửa chữa, diện tích chiếm chỗ, chi phí điện năng

ít.

Trên thế giới hiện nay, có rất nhiều các phương pháp làm sạch khí thải, chúng

khác nhau về cấu tạo thiết bị cũng như về công nghệ làm sạch. Để đạt được mức

độ làm sạch khơng khí cao cần phải sử dụng phối hợp đồng thời nhiều phương

pháp và thiết bị xử lý khác nhau. Những chất thải khí dưới dạng hơi hay là hỗn

hợp khí sẽ được xử lý sạch qua các thiết bị rửa khí hay qua các thiết bị làm sạch

bằng khí nén và đốt khí. Phương pháp nhiệt hay phương pháp đốt xúc tác cũng sẽ

được áp dụng trong trường hợp khơng cho phép hoặc khơng có khả năng tuần

hồn khí để tái sử dụng.

Các phương pháp làm sạch khí kiểu hút bám (hấp phụ) hay phương pháp

hấp thụ (hoà tan) thường được sử dụng rộng rãi nhất. Trong trường hợp khơng

có khả năng thu hồi hay đốt các khí độc hại thì phải dùng biện pháp trung hồ hay

chuyển tải chúng đi xa để pha lỗng nồng độ trong khơng khí.

Phương pháp xử lý khí độc hại phụ thuộc vào tính chất vật lý, hố học và nồng

độ của hơi khí độc hại có trong khí thải. Các phương pháp đó dựa trên ba nguyên lý

cơ bản : Thiêu huỷ; hấp thụ (hoà tan); và hấp phụ (hút bám). Ngồi ra còn có các

phương pháp khác như phương pháp ngưng tụ và phương pháp sinh hoá - vi

sinh, hay lọc để loại các chất độc hại.[32, 67]

1.4.1. Phương pháp thiêu huỷ khí thải

Phương pháp này được sử dụng trong các trường hợp khi mà khí thải của

các q trình cơng nghệ khơng thể thu hồi hoặc tái sinh được. phương pháp này

được phân chia làm hai loại: có xúc tác và khơng có xúc tác

Thiêu huỷ khơng có chất xúc tác được thực hiện khi dốt trực tiếp khí thải ở

0



nhiệt độ cao: 800 đến 1100 C. Phương pháp này áp dụng đối với khí thải có nồng

độ độc hại cao (vượt quá giới hạn bốc cháy) và có hàm lượng oxi đủ lớn. Có thể

thiêu cháy khí thải ở trong các lò đốt khi cần tận dụng lượng nhiệt khá lớn toả ra.

28



Thiêu huỷ có chất xúc tác cần diện tích bề mặt tiếp xúc lớn và nhiệt độ thiêu

0



đốt khoảng 250 đến 300 C. Trong phương pháp này thường sử dụng các bề mặt

kim loại như các dải băng bạch kim, đồng, crôm, ni ken…làm chất xúc tác. Làm

sạch khí thải bằng phương pháp này có giá thành rẻ hơn so với phương pháp

thiêu đốt khơng có xúc tác. Phương pháp có chất xúc tác thường thích hợp cho

các khí độc hại có nồng độ thấp gần với giới hạn bắt lửa.[58,68]

1.4.2. Phương pháp hấp thụ

Hấp thụ là một phương pháp tách chất, trong đó một hay nhiều chất ở pha

hơi hay pha khí bị tiếp nhận bởi một chất lỏng. Quá trình hấp thụ có thể là hấp

thụ vật lý hoặc hấp thụ hố học. So sánh các đặc trưng của hấp thụ vật lý và hấp

thụ hoá học cho ở bảng 1.5.

1.4.1.1. Cơ sở vật lý của q trình hấp thụ :

Để tính tốn các q trình hấp thụ làm sạch khí thải cần phải biết các dữ kiện

về cân bằng của hệ cân bằng pha, đặc biệt độ hoà tan của các khí trong chất lỏng

theo nhiệt độ, áp suất và thành phần cấu tử. [39]

Bảng 1.5. So sánh đặc trưng của hấp thụ vật lý và hấp thụ hoá học [38]

Hấp thụ vật lý



Hấp thụ hố

học yếu



Hấp thụ hố

học mạnh



Q trình

hấp thụ



Thuần t chỉ là sự

hồ tan của khí

trong chất lỏng

(Định luật Henry -



Q trình hồ tan có đi kèm phản ứng

hố học giữa khí và chất lỏng



Liên kết tạo

thành



Lỏng lẻo



Mức độ sạch



Vừa phải



Lỏng lẻo đến mạnh mạnh

đến rất

có tạo cân bằng

mạnh, phản ứng

phản ứng

hoàn toàn cho đến

SP

Vừa phải tới tốt

Tốt đến rất tốt



Khả năng tái

sinh dung

môi



Tái sinh dễ dàng qua

các biện pháp tăng

nhiệt, giảm áp..



nói chung có thể

tái sinh qua các

yếu tố ảnh hưởng

đến cân bằng



Nói chung khơng thể

tái sinh



Tính kinh tế



Có khả năng thu hồi

chất lỏng rửa



Kém khả năng thu

hồi chất lỏng



Rất khó có khả năng

thu hồi chất lỏng



29



Trong q trình hồ tan của khí trong lỏng thì áp suất riêng phần pi của khí i tỷ

lệ thuận với hệ số hoạt độ i, với áp suất bão hoà poi của nó và với nồng độ phần

mol xi tức :

Pi= i.xi.poi



; to = const.



(1.1)



Trong trường hợp dung dịch lý tưởng ta có i= 1.Đối với trường hợp nhiệt

độ khí lớn hơn nhiệt độ tới hạn thì áp suất riêng phần được tính theo định luật

Henry cho dung dịch lỗng (Hoặc lý tưởng) là :

Pi= Hi.xi ; to= const.



(1.2)



Hệ số tỷ lệ Hi là hằng số henry, phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và các cấu tử có

mặt.

Tại pha khí, trường hợp cân bằng ta có định luật Dalton :

Pi= ycb.p



(1.3)



ta có quan hệ cân bằng hấp thụ:

H

ycb  i .x k .

x

i



i



(1.4)

i



p

Hằng số cân bằng ki phù hợp cho các hỗn hợp Hydrocacbon. Ngoài đại lượng



ki , để đánh giá cân bằng hấp thụ người ta còn dùng hệ số hấp thụ Bunzen (aBu,i) :



aBu ,i 



3

VN ,i (

)

3

V .p m .bar

dm



(1.5)



i



Hoặc hệ số hấp thụ kỹ thuật i :



V



i 



N,i



(



m



3



)



(1.6)



mdm .pi

tân.bar



Trong đó :

3



VN,i (m ) : thể tích khí i hồ tan qui về điều kiện tiêu chuẩn.

3



Vdm (m ) : Thể tích dung mơi

mdm (tấn) : Khối lượng dung môi [38, 61]

1.4.1.2. Lựa chọn dung môi cho quá trình hấp thụ :

Hiệu quả của phương pháp hấp thụ dao động trên một phạm vi rộng và

phụ thuộc vào loại khí độc cần hấp thụ và dung mơi. Loại dung mơi hấp thụ

khơng có phản ứng thường chỉ hồ tan khí độc hại, loại dung mơi hấp thụ có phản

30



ứng, tức là tách chất độc hại bằng phản ứng hố học tạo ra một sản phẩm trung

hồ mới. Bảng

1.6 cho phép lựa chọn các loại dung môi thích hợp đối với việc xử lý từng loại khí

[54,55, 79]



31



Bảng 1.6 Khí ơ nhiễm và một số loại dung mơi thường dùng để hấp thụ

Tên khí

SO2



Dung mơi hấp thụ

- Nước

-( NH4)2SO3, NH4HSO3

- Na2CO3, NaOH

- Ca(OH)2, CaCO3



H2S



CO

CO2



Cl2

HCl

HF

SiF4

NH3



- MgO huyền phù

- Hỗn hợp FeSO4,MnO2

- Dung dịch Al2(SO4)3

- Dung môi C6H3(CH3)NH2

- NaOH, Na2CO3, K2CO3

- C6H5ONa

- Fe(OH)3 trong kiềm

- (NH4)2.S2O6

- Rượu amin MEA, DEA..

- HNO3 loãng

- M2CO3



Chất tạo thành



Ghi chú



( NH4)2SO3

Na2CO3 hay NaHCO3

Ca(HCO3)2

hay Có nước tưới

CaSO3

MgSO3.6H2O

Tái sinh

Al2(SO4)3

C6H3(CH3)NH2.SO2

MHS + MHSO3

Tái sinh H2S

NaHS

FeS và S

Tái sinh Fe(OH)3

Tương tự CO2

Dùng nđộ cao

MNO3, MNO2



KMnO4, NaClOx

Cu(NH3)2

- Nước

- Na2CO3,K2CO3

- NaOH, NH4OH,KOH

- A min MEA(RNH2)

- CH3OH



KNO3, MnO2



- NaOH, Na2CO3

- Ca(OH)2

- Dung dịch hữu cơ

- Nước

- NaOH, Na2CO3

- CaO

- Nước

- Nước

Nước, H2SO4



Ca(ClO)2, Ca(ClO3)2

CaCl2, CaCO3



MHCO3

NH4HCO3, NaHCO3

(RNH2)2CO3



M: Kim

kiềm



loại



Môi trường nhiệt

độ cao



NaCl, N

CaCl



Thiết bị hấp thụ khí độc bằng phương pháp rửa khí thường dùng các dạng

tháp rửa khí. Trong các tháp rửa khí, chất lỏng được phun thành các hạt nhỏ theo

hướng cắt ngang hoặc đi ngược lại hướng chuyển động của dòng khí thải. Các

hạt nước nhỏ tiếp xúc với khí thải và hấp thụ khí độc hại dễ hồ tan trong dung

môi hay dễ phản ứng với các tác nhân hấp thụ chứa trong dung môi như SO2, HF,

HCl.



31



Tác dụng của thiết bị rửa là phải tạo nên sự tiếp xúc giữa các hạt phân tán

trong dòng khí với chất lỏng để liên kết chúng trong chất lỏng và tách khỏi

dòng khí. Thiết bị rửa rất thích hợp cho việc tách bụi dễ dính kết hoặc bụi dễ

cháy, ngồi ra còn có thể có tác dụng hấp thụ khí độc hại và làm nguội khí, song

giá thành vận hành cao nên thiết bị rửa ướt chủ yếu dùng làm sạch các dòng thể

tích khí nhỏ.

Nhược điểm của thiết bị rửa ướt là nguy cơ ăn mòn thiết bị cao và chi phí xử lý

nước thải phát sinh.

Để có thể tiến hành q trình rửa có hiệu quả phải tạo ra bề mặt tiếp xúc

pha càng lớn càng tốt giữa khí và dòng chất lỏng. Vì vậy cần các cách phân bố dòng

như sau:

Theo cơ chế “Sục qua lớp lỏng ”, Tạo thành các bọt khí nhỏ. Sự phân phối khí

được thực hiện thơng qua các đĩa lỗ hoặc đĩa chóp.

Theo cơ chế “ Màng chất lỏng”sự tách này xảy ra nhờ việc tưới chất lỏng trên

bề mặt đệm.

Sự tách nhờ quá trình “Thay đổi chiều dòng chất lỏng” . Q trình tiếp xúc tác

nhân rửa xảy ra nhờ sự thay đổi hướng của dòng khí và làm phân tán thành các

hạt mù lỏng.

Sự tách theo phương pháp "các giọt lỏng phân tán trong khí" là nhờ sự

phun chất lỏng thành giọt nhỏ vào trong dòng khí

Tất cả các phương pháp trên đều được thực hiện trong thực tế, các quá

trình tách theo phương pháp rửa ướt được tiến hành theo các bước sau :

- Chuyển động của dòng khí vào bề mặt chất lỏng.

- Liên kết của đối tượng cần tách với chất lỏng.

- Các giọt chất lỏng có cuốn theo đối tượng cần tách ra khỏi dòng khí.

Các loại thiết bị rửa khí: Thiết bị rửa ướt dựa theo các đặc điểm kỹ thuật

của dòng khí đuợc phân thành 5 loại :

- Tháp rửa: tháp rửa là thiết bị lâu đời nhất, trường hợp đơn giản nó gồm

một tháp rỗng, khí đưa qua tháp với tốc độ nhỏ khoảng 1 m/s, chất lỏng được

phun tại nhiều điểm dọc theo chiều cao tháp. Với loại tháp này hiệu suất tách

thấp, vì tốc độ nhỏ nên thể tích tháp rất lớn.

- Thiết bị phun: Chất lỏng rửa được dẫn chảy liên tục theo hướng của dòng

khí, chất lỏng được phun với tốc độ 25 - 35 m/s. dạng thiết bị này được áp dụng

trong trường hợp dòng khí dẫn vào khơng ổn định

- Thiết bị rửa xoáy: Trong thiết bị rửa xoáy dòng khí mang tác nhân cần tách

đập vào bề mặt nước sinh ra hiện tượng uốn dòng khí và gây ra dòng xốy kéo

32



theo các giọt chất lỏng. Tốc độ khí trong vùng xốy khoảng 10 - 15 m/s. Trong

thiết bị



33



rửa xốy có khuynh hướng tạo bọt mạnh, ưu điểm của dạng thiết bị này là khơng

có sự tuần hồn của nước rửa.

- Thiết bị rửa quay: Quá trình tiến hành tại các vùng khác nhau của tháp, khí

cần tách được dẫn vào theo hướng tiếp tuyến với thân trụ tại vùng thứ nhất qua

bộ phận phun quay nhanh sẽ tạo ra màng dày đặc các giọt, các phần tử cần tách sẽ

bám vào các giọt và chảy theo thành thiết bị xuống phía dưới. Các giọt nhỏ cuốn

theo dòng khí sẽ được tách ở phía trên thiết bị nhờ bộ phận tách giọt.

- Thiết bị rửa venturi: Thiết bị rửa venturi là loại thiết bị có hiệu suất tách cao

và hay được sử dụng nhất, đặc trưng của thiết bị này là ống venturi, người ta

cho dòng chất lỏng rửa dưới áp lực nhỏ qua một ống phun theo đường trục của

ống vào chỗ thiết diện hẹp nhất của ống venturi. Vì tác dụng cắt cao của dùng khí,

cụ thể tốc độ dòng khí ở chỗ hẹp này cỡ 50 - 150 m/s nên chất lỏng bị xé ra thành

các hạt cực nhỏ.[59,72, 73]

1.4.3. Phương pháp hấp phụ

Hấp phụ là phương pháp hút khí và lỏng bằng chất rắn xốp có tính hoạt động

bề mặt, tuỳ theo lực liên kết của các phân tử trên bề mặt chất rắn mà người ta

chia ra loại hấp phụ hoá học và hấp phụ vật lý. Ở hấp phụ vật lý có tồn tại lực

Vandecvan giữa bề mặt chất rắn và các phân tử bị hấp phụ trên đó, ở hấp phụ

hố học thì lực liên kết mạnh hơn.

Trong nhiều quá trình hấp phụ có tồn tại cả hai loại hấp phụ trên. Hấp phụ

hố học là q trình vật lý có kèm phản ứng hoá học. Phương pháp hấp phụ

chủ yếu được dùng để tách các cấu tử trong pha khí hoặc hơi khi nồng độ của nó

3



thấp cỡ vài g/m .

Cơ sở hố lý :

Để tính tốn các thiết bị hấp phụ, cần phải biết các quá trình xảy ra trong

tháp hấp phụ, biết về cân bằng vật chất và động học của q trình. Cân bằng

hấp phụ được mơ tả qua các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt dạng :

Xi =f(pi) ; to = const. Trong

đó :

Xi : Tải trọng hấp phụ (kg chất bị hấp phụ/kg chất hấp phụ)

pi : áp suất riêng phần của cấu tử i bị hấp phụ.

Chất hấp phụ thường là các chất xốp, có cấu trúc mao quản, diện tích bề

mặt riêng lớn:

Than hoạt tính: Là chất hấp phụ phổ biến nhất. Than hoạt tính có bề mặt

2



riêng rất lớn (500 - 1000 m /g), đường kính lỗ 1 - 2m nên có thể giữ lại các phần

tử khí hoặc hơi nhờ lực bám dính. Ngồi ra, loại than này còn có khả năng ngưng

tụ mao quản những chất khí ơ nhiễm làm tăng khả năng hấp phụ và làm sạch khí

33



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

H ×NH 1 .5 : L ß T ÇNG S¤ I

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×