Lò đốt chất thải không dùng nhiên liệu Ecotech-SH 4 buồng đốt

Ý tưởng thiết kế công nghệ tạo nên khác biệt

Thị trường chế tạo thiết bị xử lý, chế biến rác trong nước "nổi" dần theo "sức nóng" ngày một tăng của nhu cầu xử lý rác thải sinh hoạt và phản ứng ngày một mạnh mẽ từ phía người dân trước ô nhiễm môi trường do chôn lấp gây ra. Đã từng có những thiết bị xử lý, chế biến nhập khẩu từ những nước công nghiệp phát triển hay chế tạo trong nước hơn 10 năm qua, nhưng có thể nói chưa có công nghệ, thiết bị nào đáp ứng được kỳ vọng.
Qua nhiều năm nghiên cứu đánh giá những công nghệ sẵn có tốt nhất (BAT), những thực tiễn môi trường tốt nhất (BEP) về xử lý, tái chế chất thải với sự hỗ trợ của Vụ Khoa học Công nghệ Bộ Công Thương và đối chiếu với hoạt động quản lý chất thải, phế liệu chính quy và phi chính quy, cũng như đặc thù của rác thải sinh hoạt ở Việt Nam, đã sáng tỏ được nhiều vấn đề về đòi hỏi khác biệt, đặc thù của công nghệ, thiết bị xử lý rác thải ở thị trường trong nước:
(1) Đốt không dùng nhiên liệu là giải pháp tốt nhất, phù hợp nhất thay thế chôn lấp cả về mặt môi trường, kinh tế, lẫn chấp nhận xã hội ở một nước còn "nghèo" tài chính cho phát triển công nghiệp và thanh toán dịch vụ môi trường;
(2) Đốt nguyên khối rác thải, nghĩa là không cần phân loại trước (tại nguồn và / hoặc trong cơ sở xử lý) là giải pháp tốt nhất, phù hợp nhất với hoàn cảnh không thể (về mặt thói quen) và không nên (về kinh tế, tiện nghi) phân loại rác từ nguồn ở những đất nước tồn tại mảng kinh doanh "đồng nát / ve chai" tự phát rộng khắp đến tận người thu gom, vận chuyển rác chính quy (họ sẽ là người hưởng khống free rider thành quả của nỗ lực phân loại rác từ nguồn, không phải xã hội được hưởng); với yêu cầu tiêu hủy (không phải là sản xuất compost) rác thải sinh hoạt có tỷ lệ thành phần vật liệu tái chế được ở đầu vào quá thấp, không tương xứng với chi phí đầu tư, vận hành và xử lý ô nhiễm trong phân loại rác;
(3) Tự chứa và tự sấy, nghĩa là rác về đến đâu vào lò đến đấy và tự sấy ở đó thay cho chứa rác chờ đốt trên sàn, trong hố ngoài lò và sấy bằng hệ thống riêng, là giải pháp tốt nhất, phù hợp nhất với môi trường khí hậu nhiệt đới, tận thu nhiệt của lò để đáp ứng đòi hỏi đốt được rác thải sinh hoạt với mọi độ ẩm;
(4) Thu hồi năng lượng, nhiên vật liệu sinh ra từ đốt theo ý muốn bằng chế độ chạy lò - giải pháp "mềm", là giải pháp tốt nhất, phù hợp nhất cho nhu cầu sử dụng đa dạng trước mắt và lâu dài cho đa dạng chất thải;
(5) Xây lắp lò đốt bằng vật liệu và lao động kỹ thuật trong nước và dễ sửa chữa, bảo dưỡng là giải pháp tốt nhất, phù hợp nhất để đạt chỉ tiêu giá thành lò thấp hơn 1/2 giá lò nhập khẩu công suất tương tự;
Đó chính là 5 ý tưởng thiết kế công nghệ tạo nên khác biệt cho lò đốt chất thải Ecotech-SH.
Thực hiện ý tưởng thiết kế công nghệ vào lò đốt chất thải Ecotech-SH
Thiết kế công nghệ với 3 ý tưởng (1), (2) và (3) nêu trên trong 1 lò đốt là chưa từng có trên thực tế thế giới cũng như trong nước, nhưng có từng phần trong một số kiểu lò có công dụng khác nhau gần nhất với những ý tưởng thiết kế công nghệ này, như lò đốt nguyên khối rác thải sinh hoạt trên ghi tĩnh hoặc một vài kiểu ghi động không dùng nhiên liệu rất thành công ở châu Âu và đã chuyển giao công nghệ cho Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc (có 1, 2; không có 3); lò đốt tầng sôi kiểu đứng rất thành công ở Nhật Bản và đã chuyển giao công nghệ cho Ấn Độ (có 1, 3; không có 2); hay lò đốt sinh khối đẩy liệu trên sàn nghiêng (có 1; không có 2, 3)...vv.
Những công nghệ này có những cơ cấu không phù hợp với ý tưởng thiết kế công nghệ nêu trên hoặc đã bộc lộ rõ không hiệu quả trong điều kiện vận hành với rác thải Việt Nam, hoặc đắt tiền, khó chế tạo trong điều kiện vật tư và cơ sở vật chất kỹ thuật hiện có ở Việt Nam, như: Cơ cấu đốt trên mặt bộ ghi động cấu tạo rất phức tạp, chế tạo bằng kim loại chịu nhiệt đắt tiền, phải làm nguội bằng gió hoặc bằng nước, hành trình dầy đặc với nhiều dạng chuyển động làm cho nó hao mòn nhanh, tốn năng lượng v.v.; hay cơ cấu sàn lật để đảo rác chế tạo phức tạp, tốn năng lượng trong các lò đốt sàn cứng, hoặc cơ cấu đốt trên sàn nghiêng tự trượt trong các lò đốt sinh khối nông lâm; cơ cấu đốt tầng sôi bằng thổi gió qua đệm cát phức tạp trong các lò đốt kiểu đứng; v.v.
Do những cơ cấu hiện đại này của nước ngoài chiếm tỷ trọng lớn trong giá thành lò, nên thay thế được nó để giảm tối đa các cơ cấu chuyển động trong lò sẽ đưa lò về mặt bằng giá chấp nhận được trong điều kiện Việt Nam, giảm được chi phí vận hành, nâng cao tuổi thọ của lò và các bộ phận chủ chốt trong nó. Ecotech Việt Nam đã chọn lọc ưu điểm thiết kế của các kiểu lò đốt đã từng thành công và loại bỏ hoặc thay thế những cơ cấu không thích hợp nêu trên bằng những cơ cấu "Việt Nam hóa". Công nghệ lò đốt Ecotech - SH có thể minh họa qua các hình dưới đây.

Nhờ những chọn lọc và thay thế như vậy, lò đốt Ecotech-SH có những đặc điểm công nghệ nổi trội như sau:
1)Đốt nguyên khối chất thải rắn sinh hoạt nhiệt trị thấp hay sinh khối, chất thải rắn công nghiệp không nguy hại với độ ẩm không hạn chế (khi nhiệt độ buồng đốt sơ cấp đã đạt 600oC - 800oC) theo nguyên lý tự cháy không dùng nhiên liệu trên hành trình đầy đủ từ chứa & sấy rác, nhiệt phân, khí hóa đến cháy kiệt trên sàn đốt bậc thang trong buồng đốt sơ cấp thứ nhất và cháy tro trong buồng đốt sơ cấp thứ hai kiểu giếng đứng ghi cố định; kết hợp các cơ cấu thổi lửa (đốt tầng sôi) độc đáo, rất đơn giản trong đun bếp rơm rạ cổ truyền của người Việt, cơ cấu làm rác tự rơi, tự nhào lộn để phá vỡ kết hình tro rác cản trở cháy và trộn không khí vào trong khối rác để cháy từ trong ra, với sử dụng dòng khí cưỡng bức, đối lưu tự nhiên, bức xạ nhiệt trong các buồng đốt sơ cấp thường dùng;
2)Kết cấu đặc biệt của hai buồng đốt thứ cấp nối tiếp đảm bảo thời gian lưu cháy > 2 giây, nhiệt độ cháy > 1.000oC và lượng oxy dư
> 6% cho phá hủy triệt để CO, NOx và bẫy thu bụi, tro bay, muội hắc ín (tar) ngay từ hai buồng đốt thứ cấp giúp cho khâu xử lý khí thải sau đó đơn giản, hiệu quả hơn;
Sản phẩm cung cấp cho thị trường
3)Ống khói tích hợp hệ thống làm sạch khí thải liên hoàn từ dập lạnh và rửa khí trong một xyclon ướt bố trí ở phần thân dưới ống khói để đồng thời làm lạnh nhanh khí thải xuống 180oC, trung hòa khí axit, hấp thụ SOx, H2S, rửa sạch bụi và muội hắc ín nên đảm bảo giảm đến tối thiểu thành phần độc hại thoát ra không trung (mà nhiều lò đốt hiện nay không đảm bảo) và ngăn ngừa tối đa tái hợp dioxin và furan trong khí thải. Giải pháp này tiết kiệm diện tích đất rất nhiều so với các kiểu hầm xử lý khí thải hiện dùng phổ biến trong nước;
4) Thu hơi nước từ sấy khô tách riêng để không ảnh hưởng đến quá trình cháy và tái sử dụng sau này để tách thành hydro và oxy làm giàu cho khí lò, khi sử dụng nó để phát điện;
5) Có thể điều khiển lò hoạt động theo chế độ tùy chọn: sấy khô, khí hóa nhanh (cháy ở nhiệt độ cao), khí hóa chậm (cháy ở nhiệt độ thấp) và nhiệt phân than hóa (torrefaction) - mà các kiểu lò hiện nay không làm được, tùy theo yêu cầu xử lý và thu hồi sản phẩm là nhiệt, khí gas tổng hợp (syngas) hay than sinh học (biochar).
Sáng chế lò đốt 4 buồng đốt không dùng nhiên liệu của Ecotech Việt Nam đã được Cục Sở hữu trí tuệ Việt Nam chấp nhận đơn đăng ký sáng chế độc quyền và bảo hộ các đối tượng nêu trên (số 52387/ QĐ-SHTT ngày 27/8/2015).
Ecotech Việt Nam dự định đưa ra thị trường loạt lò đốt chất thải sinh hoạt 4 buồng đốt không dùng nhiên liệu Ecotech-SH với các model sau đây:
SH-9: 9 tấn/giờ ~ 200 tấn/ngày SH-15: 15 tấn/giờ ~ 300 tấn/ngày
SH-5: 5 tấn/giờ ~ 100 tấn/ngày SH-7: 7 tấn/giờ ~ 150 tấn/ngày
SH-1: 2.5 tấn/giờ ~ 50 tấn/ngày SH-3: 3 tấn/giờ ~ 70 tấn/ngày
SH-0.75: 0,75 tấn/giờ ~ 15 tấn/ngày SH-1.5: 1,5 tấn/giờ ~ 30 tấn/ngày
các công suất khác theo yêu cầu của khách hàng
Hiện nay, Ecotech Việt Nam đã xây dựng và đưa vào hoạt động lò đốt SH-7 (150 tấn/ngày), lò đốt SH-9 (300 tấn/ngày) tại Khu xử lý chất thải Ô Môn, thành phố Cần Thơ và đang chuẩn bị cung cấp loạt lò đốt SH-1.5 (30 tấn/ngày) và SH-0.75 (15 tấn/ngày) cho các dự án cấp thị trấn, liên huyện ở tỉnh An Giang.

Lò đốt Ecotech-SH có những đặc điểm chế tạo và vận hành nổi trội sau:
1. Sử dụng vận thăng để đưa rác lên cơ cấu nạp rác kín và tự động hoạt động theo lập trình thay cho hệ thống băng tải cồng kềnh, tốn diện tích và cản trở lưu thông bên dưới.
2. Sử dụng hệ thống bàn đẩy liệu dẫn động bằng thủy lực tự động hoạt động theo lập trình.
3. Vật liệu chế tạo được lựa chọn kỹ lưỡng từ các nguồn cung cấp trong nước cho phép lò làm việc bền bỉ trong mọi điều kiện thời gian, thời tiết bình thường.
4. Toàn bộ quy trình đốt rác được lập trình sẵn theo các chế độ vận hành trong hệ thống điều khiển PLC can thiệp được bằng tay. Hệ thống điều khiển lò được kết nối với hệ thống SCADA đa cổng truy nhập của nhà máy. Nhờ đó vận hành lò đơn giản và linh hoạt; giảm thiểu lao động thủ công, hạn chế tối đa tiếp xúc của công nhân với rác với khói bụi; dễ bảo dưỡng, sửa chữa và cung cấp phụ tùng thay thế do vật tư hầu hết có sẵn trong nước.
5. Lò đốt không sử dụng đến nhiên liệu bên ngoài như dầu, điện, gas, củi, …(trừ khi đốt nhóm lò).
6. Đốt trực tiếp rác thải sinh hoạt với mọi độ ẩm, có thể lẫn nhiều rác thải công nghiệp và không cần phân loại trước từ nguồn mà vẫn tuân thủ QCVN 30:2012/BTNMT.
7. Rác thải sinh hoạt chuyển đến sau khi sơ chế (chỉ là loại bỏ vật cồng kềnh, vật liệu nổ, chất thải nguy hại) được nạp hết ngay vào lò, không phải lưu ở sàn tiếp nhận, nên giảm được tối đa mùi, nước rỉ rác và ruồi nhặng trong khu vực xử lý và diện tích đất, nhân lực cho tiếp nhận, phơi và phân loại rác.
8. Lò hoạt động ở áp suất âm, nên tổn thất nhiệt ít và lửa, khói, khí nóng không gây nguy hiểm cho công nhân khi vận hành, sửa chữa nóng.
9. Đảo trộn, hạ nhiệt độ và xả tro bán tự động bằng vít tải nên không gây nguy hiểm cho công nhân khi vận hành. Tro xỉ cháy kiệt có thể dùng làm chất cải tạo đất, phụ gia cho sản xuất gạch không nung, rải đường hoặc san lấp mặt bằng.
Ecotech Việt Nam hiện đang tiếp tục hoàn thiện, chuẩn hóa các modun chế tạo và lập trình cho các chế độ vận hành khác nhau. Những phát triển tiếp theo là tích hợp với lò đốt các hệ thống sau: (1) Hệ thống nấu chảy tro bay để giảm đến tối thiểu dioxin trong tro bay, khối lượng tro bay dạng chảy và tái sử dụng hết nó; (2) Hệ thống phát điện từ khí lò nghèo methane.