Đề tài Công nghệ nhiệt trong xử lý chất thải rắn

R: CTR chưa phân loại và CTR đã phân loại (phần còn lại sau khi đã tách phần có khả năng tái sinh được đem đi đốt). Hệ thống lò đốt CTR chưa phân loại Trong hệ thống này, CTR phải được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào phễu lò đốt. Trước khi chuyển CTR vào phễu lò đốt, người điều khiển cần trục phải loại bỏ bằng phương pháp thủ công - những vật không thích hợp với lò đốt. Tuy nhiên, giả định rằng toàn bộ CTR đều có thể cho vào hệ thống bao gồm chất không cháy có kích thước lớn (như tủ lạnh...) và thậm chí là những chất nguy hại tiềm tàng. Do đó, hệ thống lò đốt phải được thiết kế sao cho có thể vận hành với những chất thải như thế mà không làm hỏng thiết bị hay làm bị thương người vận hành. Giá trị nhiệt trị tạo ra bởi CTR chưa phân loại này thay đổi rất lớn, phụ thuộc nhiều vào thời tiết, mùa trong năm, và nguồn gốc phát sinh. Mặc dù còn nhiều điểm hạn chế, hệ thống này vẫn được ưu tiên sử dụng và phổ biến. Một trong những thành phần quan trọng nhất của hệ thống lò đốt này là hệ thống ghi lò. Nó gồm nhiều chức năng: vận chuyển CTR trong lò, trộn đều CTR, phân phối không khí vào lò. Có nhiều loại ghi lò khác nhau phụ thuộc vào kiểu chuyển động, kiểu rung và quay. Hệ thống lò đốt CTR đã phân loại (RDF) Hệ thống lò đốt đã phân loại tại nguồn là cải tiến của hệ thống lò đốt chưa phân loại tại nguồn. Trong lò đốt, RDF được đốt trên một ghi lò di động. Hệ thống lò đốt phải được thiết kế đặc biệt cho RDF, đôi khi lò hơi sử dụng than đá cũng có trang bị thêm bộ phận đốt RDF hay phối trộn than đá và RDF, hiệu quả cao. Đặc điểm củahệ thống lò đốt RDF có hiệu quả cao về năng lượng, độ ẩm và tro. RDF có thể ở dạng sợi nhỏ, viên tròn hay hình khối. Chi phí lò cao nhưng thuận lợi trong việc vận chuyển và lưu trữ. Các dạng RDF đều có thể đốt cháy riêng hay trộn với than đá. So với CTR chưa phân loại tại nguồn, RDF có nhiệt trị cao, hệ thống lò đốt RDF nhỏ gọn và hiệu quả hơn nhiều lần do bởi tính đồng nhất của RDF nên hệ thống được kiểm soát tốt hơn và thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí cũng hoạt động hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, hệ thống ngoại vi được thiết kế thích hợp nên có thể xử lý tốt kim loại, nhựa và những thành phần tạo khí nguy hại khác. b.Đốt hở thủ công Đây là kỹ thuật đốt chất thải đã có từ rất lâu. CTR được đổ hoặc vun thành đống trên mặt đất rồi đốt, không có thiết bị hỗ trợ. Với phương pháp này, quá trình đốt không triệt để, không có hệ thống kiểm soát khí thải nên gây ô nhiễm môi trường không khí và vì cháy hở nên dễ gây sự cố nguy hiểm.Phương pháp đốt hở thủ công tiện lợi để đốt các chất nổ như thuốc nổ TNT, Dynamite. Để đốt các loại chất thải có khả năng cháy nổ cao người ta đốt trong các lò hở, nhưng lò được xây hoặc đào sâu xuống đất, hoặc lò có thêm các thiết bị phụ trợ để quá trình đốt được an toàn. c. Đốt bằng các thiết bị chuyên dụng Với các tác hại nghiêm trọng về mặt môi trường khi đốt hở thủ công, các hệ thống đốt CTR đã ra đời với rất nhiều mẫu thiết kế khác nhau và ngày càng được cải tiến nhằm làm tăng tính hiệu quả cho quá trình đốt. Cấu tạo của các thiết bị đốt chuyên dụng đốt chất thải thường có những thành phần sau: Bộ phận nhận chất thải và bảo quản chất thải. Bộ phận nghiền và phối trộn chất thải. Bộ phận cấp chất thải Buồng đốt sơ cấp. Buồng đốt thứ cấp. Thiết bị làm nguội khí hay nồi hơi chạy bằng nhiệt dư để giảm nhiệt độ. Hệ thống rửa khí. Quạt hút để hút không khí vào lò khi duy trì áp suất âm. Ống khói Tuy nhiên, một trong những thành phần quan trọng nhất của hệ thống lò đốt là hệ thống ghi lò. Nó gồm nhiều chức năng: vận chuyển CTR trong lò, trộn đều CTR, bơm không khí vào lò. Có nhiều loại ghi lò khác nhau phụ thuộc vào kiểu chuyển động, kiểu rung và quay. Những lò đốt khác nhau thì chủ yếu khác nhau về buồng đốt sơ cấp. Dưới đây là một số hệ thống đốt CTR với các ưu nhược điểm riêng thích hợp cho từng loại chất thải cũng như thành phần chất thải và điều kiện kinh tế của đơn vị đầu tư. Lò đốt một cấp Là một trong những kỹ thuật đốt ra đời sớm, sử dụng trước những năm 1960, chưa đạt tiêu chuẩn qui định đối với khí thải sinh ra do đốt. Cấu tạo của lò tương đối đơn giản, chủ yếu gồm buồng đốt để đốt hỗn hợp CTR và vật liệu cháy. Buồng đốt được chia làm 2 ngăn nhờ ghi lò: ngăn trên chứa CTR cần thiêu huỷ, ngăn dưới để đốt vật liệu nhằm cung cấp nhiệt và duy trì nhiệt độ đốt. Trong buồng đốt, CTR được đốt trên ghi lò (không có béc đốt hoặc có bộ phận đốt hỗ trợ với béc đốt). Vật liệu lò thường là gạch đất nung nên tuổi thọ không cao. Nguồn nguyên liệu cung cấp nhiệt cho lò chủ yếu là củi gỗ, mùn cưa ... Mặc dù lò một cấp cũng là một thiết bị đốt chuyên dụng nhưng nếu xét toàn bộ quá trình thì cũng có thể xem đây là quy trình thủ công hở bởi nhiệt độ, bụi, khí thải không được kiểm soát mà đưa trực tiếp vào không khí. Các công việc như đưa CTR vào lò, cung cấp nguyên liệu cháy, điều khiển quá trình cháy, thu hồi tro thải đều do công nhân lò đốt thực hiện theo phương thức thủ công. Sơ đồ cấu tạo của lò một cấp Một số ưu điểm và nhược điểm của lò đốt một cấp là: Nhược điểm Không giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải Năng suất thấp. Phụ thuộc nhiều vào thời tiết Cần nhiều công nhân cho một ca làm việc, điều kiện làm việc của công nhân rất nặng nhọc, độc hại, dễ bị các bệnh nghề nghiệp. Lò vận hành không liên tục, thời gian nghỉ giữa hai mẻ đốt lớn. Hiệu quả đốt của lò thấp. Ưu điểm: Thiết kế và xây dựng lò khá đơn giản, Chi phí xây dựng lò thấp. Sử dụng lò đốt thủ công để xử lý CTR không cần diện tích đất và thời gian nhiều như các phương pháp phân huỷ CTR nhờ chôn lấp. Lò đốt nhiều cấp Là loại lò đốt chất thải dạng bùn đặc từ các nhà máy xử lý nước thải, có thể đốt triệt để chất thải, khí thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn quy định. Cấu tạo của lò đốt nhiều cấp được thể hiện như sau: Lò đốt nhiều cấp được thiết kế gồm những đơn nguyên liên tiếp vòng quanh, cái này ở trên cái kia. Thường có từ 5 - 9 đơn nguyên cho một kiểu lò điển hình. Với một trục thẳng đứng ở trung tâm của hệ thống, mỗi đơn nguyên có một cánh khuấy được gắn vào trục trung tâm, tạo ra các khoang rỗng hình vanh khuyênh ở bên trong lò đốt. CTR sau khi đưa vào lò sẽ được lưu trữ lại các khoang rỗng này. Răng của các cánh khuấy sẽ cào bùn vào trong các lỗ hình vành khuyên và hướng về phía tâm của buồng lò, nơi bùn sẽ rơi xuống các cạnh của lớp chịu nhiệt và đi xuống đơn nguyên tiếp theo. Hệ thống cấp khí được thiết kế ở phía dưới của hệ thống. Nhiệt độ tối thiểu của lò 7600F và thời gian lưu ít nhất là 0,5 s để có thể phân huỷ phần lớn các hợp chất hữu cơ. Lò đốt chất lỏng Lò đốt chất lỏng gồm một thùng sắt chịu nhiệt hình trụ, một lớp vật liệu nền như cát sillic, đá vôi và các vật liệu gốm…, một đĩa đỡ dạng lưới sắt và một miệng cấp khí. Lớp vật liệu nền sẽ được "lỏng hoá" nhờ khí nén ở áp suất cao. CTR đô thị, than,… được đưa vào lò đốt ở vị trí trên mặt hoặc dưới đáy lớp vật liệu nền đã được lỏng hoá ở nhiệt độ cao. Chất thải nguy hại lỏng được đốt trực tiếp trong lò đốt bằng cách phun vào vùng ngọn lửa hay vùng cháy của lò phụ thuộc vào nhiệt trị của CTR. Chất lỏng sôi trong lò có nhiệm vụ xáo trộn đều và truyền nhiệt cho CTR, có thể bổ sung thêm gas hoặc dầu nhằm tăng nhiệt độ của chất lỏng trong lò. Lò được duy trì ở nhiệt độ khoảng 10000C. Thời gian lưu của chất thải lỏng trong lò từ vài phần giây đến 2,5 giây. Sau khi nhiệt độ đã tăng đến nhiệt độ yêu cầu thì không cần bổ sung thêm gas / dầu vì lớp chất lỏng có khả năng duy trì nhiệt độ đến 24 giờ. Loại, hình dáng, kích cỡ của lò đốt chất lỏng phụ thuộc vào tính chất của CTR, thiết kế béc phun, tường lò và điều kiện cấp khí. Lò đốt chất lỏng được ứng dụng để xử lý nhiều loại chất thải khác nhau như: CTR đô thị, bùn, than và nhiều loại hoá chất khác, kể cả hoá chất nguy hại. Khi sử dụng lò đốt chất lỏng với vật liệu nền là đá vôi cho phép xử lý CTR có hàm lượng lưu huỳnh cao với sự phát sinh khí SO2 là ít nhất. Ưu điểm Đốt được chất thải lỏng nguy hại. Không yêu cầu lấy tro thường xuyên. Thay đổi nhiệt độ nhanh chóng theo tốc độ nhập liệu. Chi phí bảo trì thấp. Nhược điểm Chỉ áp dụng được đối với các chất lỏng có thể nguyên tử hoá. Cần cung cấp khí, nhiên liệu phụ như gas/dầu để quá trình cháy triệt để hơn, tránh ngọn lửa tác động lên gạch chịu lửa. Dễ bị nghẹt béc phun khi chất thải lỏng có cặn. Lò đốt thùng quay Đây là loại lò đốt chất thải có nhiều ưu điểm bởi quá trình xáo trộn CTR tốt, đạt hiệu quả cao và hiện nay, được sử dụng khá phổ biến ở các nước tiên tiến. Lò đốt thùng quay được sử dụng để xử lý các loại chất thải nguy hại dạng rắn, bùn, cặn và cả dạng lỏng. Ở Mỹ, lò đốt thùng quay chiếm tới 75% số lò đốt chất thải nguy hại, lò đốt tầng sôi chiếm 10%, còn lại 15% là các loại lò khác. Thùng quay hoạt động ở nhiệt độ khoảng 11000C, sử dụng chất thải nguy hại làm nguyên liệu. Đây là phương pháp tiêu hủy chất thải bằng cách đốt cùng với nhiên liệu thông thường khác để tận dụng nhiệt cho các thiết bị tiêu thụ nhiệt như: nồi hơi, lò nung, lò luyện kim, lò nấu thủy tinh, lò nung xi măng... Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt có thể chiếm 12 - 25% tổng lượng nhiên liệu. Mô hình lò đốt thùng quay Lò đốt thùng quay là lò đốt hai cấp gồm: buồng sơ cấp và buồng thứ cấp Lò sơ cấp: Lò sơ cấp là một trống quay hình trụ chịu nhiệt, quay với tốc độ điều chỉnh được (0,5 - 1 vòng/phút), có nhiệm vụ đảo trộn CTR trong quá trình cháy. Lò đốt được đặt hơi dốc với độ nghiêng 1 - 5 %, nhằm tăng thời gian cháy của chất thải và vận chuyển tự động tro ra khỏi lò đốt. CTR được nạp vào từ phía trên của lò dưới dạng nén hay thuỷ lực tuỳ thuộc vào tính chất lý học của chất thải. Khi đốt CTR, lò sơ cấp quay giúp cho cho quá trình xử lý được triệt để. Thời gian lưu của CTR trong lò là 0,5 - 1,5 giờ, lượng chất thải nạp vào chiếm 20% thể tích lò. Phần đầu của lò đốt có lắp một bec phun dầu hoặc gas kèm quạt cung cấp cho quá trình đốt nhiên liệu nhằm đốt nóng hệ thống lò đốt. Tốc độ phun gas vào lò khoảng 3,1 m/s nhằm hạn chế tối đa sự thất thoát. Khi nhiệt độ lò đạt 8000C thì CTR mới được đưa vào để đốt. Trong buồng đốt sơ cấp, nhiệt độ lò quay được khống chế từ 800 - 9000C, nếu chất thải cháy tạo đủ năng lượng giữ được nhiệt độ này thì bộ đốt phun dầu/gas tự động ngắt. Khi nhiệt độ hạ thấp hơn 8000C thì bộ đốt tự động làm việc trở lại. Sản phẩm khí sinh ra trong quá trình đốt ở lò sơ cấp được đốt tiếp tục ở buồng thứ cấp. Buồng đốt thứ cấp (buồng đốt phụ) Đây là buồng đốt tĩnh, nhằm để đốt các sản phẩm bay hơi, chưa cháy hết bay lên từ buồng sơ cấp. Nhiệt độ ở đây thường từ 950 – 11000C. Thời gian lưu của khí cháy ở buồng thứ cấp từ 1,5 - 2 giây. Hàm lượng oxy dư tối thiểu cho quá trình cháy là 6%. Buồng thứ cấp có các tấm hướng dòng để khí thải vừa được thổi qua vùng lửa cháy của bộ phận đốt dầu phun vừa được xáo trộn mãnh liệt để cháy triệt để. Khí thải sau đó được làm nguội và qua hệ thống xử lý trước khi qua ống khỏi thải ra môi trường. Kích thước cơ bản: Đường kính:1,5-3,6m, chiều dài: 3-9m Sao cho: đường kính/chiều dài = 4/1 Ưu điểm Áp dụng cho cả chất thải rắn và lỏng Có thể đốt riêng chất lỏng và chất rắn hoặc đốt kết hợp. Không bị nghẹt gi lò (vỉ lò) do quá trình nấu chảy. Có thể nạp chất thải ở dạng thùng hoặc khối. Linh động trong cơ cấu nạp liệu. Cung cấp khả năng xáo trộn chất thải và không khí cao. Lấy tro liên tục mà không ảnh hưởng đến quá trình cháy. Kiểm soát được thời gian lưu của chất thải lỏng trong thiết bị. Có thể nạp chất thải trực tiếp mà không cần phải xử lý sơ bộ gia nhiệt chất thải. Có thể vận hành ở nhiệt độ trên 14000C. Nhược điểm Lôi cuốn các hạt, phân tử vào trong dòng khí gas, thành phần tro trong khí thải cao. Gia công lò khó. Chi phí đầu tư cao. Vận hành phức tạp. Yêu cầu lượng khí dư lớn do thất thoát qua các khớp nối. Tổn thất nhiệt đáng kể trong tro thải. Chất thải vô cơ có thể kết xỉ gây khó khăn cho công tác bảo trì, bảo dưỡng thùng quay. Lò đốt tầng sôi Quy trình hệ thống đốt tầng sôi Thuộc loại lò đốt tĩnh, có lót một lớp gạch chịu lửa bên trong để làm việc với nhiệt độ cao. Đặc điểm của lò là luôn chứa một lớp cát dày 40 – 50 cm với vai trò nhận nhiệt và giữ nhiệt cho lò đốt, bổ sung nhiệt cho CTR ướt. Lớp cát được gió thổi xáo động làm CTR bị tơi ra, xáo trộn theo nên cháy dễ dàng. Chất thải lỏng khi bơm vào lò sẽ bám dính lên bề mặt các hạt cát nóng đang xáo động, nhờ vậy sẽ bị đốt cháy còn thành phần nước sẽ bay hơi hoàn toàn. Gió thổi mạnh vào dưới lớp vỉ đỡ có lỗ nên gió sẽ phân bố đều dưới đáy lò làm lớp đệm cát cùng các phế liệu rắn, nhão đều được thổi tơi, tạo điều kiện cháy triệt để. Khoang phía dưới lò (trên lớp vỉ phân bố gió), là khu vực cháy sơ cấp có nhiệt độ buồng đốt từ 850 – 9200C, còn khoang phía trên phình to hơn là khu vực cháy thứ cấp có nhiệt độ cháy cao hơn (990 – 11000C) để đốt cháy hoàn toàn CTR. Trong lò đốt tầng sôi cần duy trì một lượng cát nhất định nhằm tạo một lớp đệm giữ nhiệt ổn định và hỗ trợ cho quá trình sôi của lớp chất thải đưa vào lò đốt. Khí thải sau đó được làm nguội và qua hệ thống xử lý trước khi qua ống khói thải ra môi trường. Không khí cấp vào lò với lượng dư 25 – 150% so với lý thuyết. Ưu điểm Có thể xử lý cả ba dạng chất thải rắn, lỏng và khí. Thiết kế đơn giản và hiệu quả nhiệt cao. Nhiệt độ khí thải thấp và lượng khí dư yêu cầu nhỏ. Hiệu quả đốt cao do bề mặt tiếp xúc lớn. Lượng nhập liệu không cần cố định. Nhược điểm Khó tách phần không cháy được. Lớp dịch chuyển phải được tu sửa và bảo trì. Lớp đệm có khả năng bị phá vỡ. Cần khống chế nhiệt độ đốt vì nếu cao hơn 8500C có khả năng phá vỡ lớp đệm. Chưa được sử dụng nhiều trong xử lý chất thải nguy hại. 3.2. CÔNG NGHỆ PLASMA: Công nghệ Plasma (PGM) là gì? Công nghệ Plasma PGM là công nghệ hoạt động theo mô hình khép kín. Chất thải được đưa vào buồng phản ứng trục đứng, sau đó qua ba giai đoạn xử lý: Ngọn lửa plasma phun vào chất thải (nhiệt độ plasma 70.000 0C có thể nung chảy chất vô cơ của rác thải ở đáy lò phản ứng). Giai đoạn khí hoá (chủ yếu sinh ra khí CO và H2, các dòng khí nóng sẽ bốc lên theo hướng ngược chiều với khối chất thải) và giai đoạn nhiệt phân, nơi chất hữu cơ bị phân hủy chuyển đổi và kết hợp cùng các khí hóa khác tạo thành khí tổng hợp (như khí nhiên liệu - fuel gas), gọi tắt là syngas. Dòng khí này được dẫn ra khỏi lò phản ứng và trở thành nguyên liệu trong các công đoạn tạo thành năng lượng. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG PLASMA PGM Ưu điểm của Plasma PGM Không cần xử lý hoặc phân loại rác trước như các phương pháp, công nghệ khác. Phạm vi xử lý rộng và sử dụng nhiệt độ rất cao giúp công nghệ này có thể xử lý tất cả các loại chất thải y tế và chất thải nguy hại (kể cả các loại bệnh phẩm và chất thải dạng lỏng…). Đây cũng là cơ sở có thể mang lại sự tiết kiệm dài hạn. Có khả năng sản sinh ra năng lượng sạch, hoặc các nguyên tố…mà có thể sử dụng hoặc tái sử dụng ở những nơi khác. Công nghệ này cũng có thể giúp chúng ta giảm đi sự phụ thuộc của con người vào nguồn nhiên liệu tự nhiên, giảm lượng khí thải gây ô nhiễm và thu nhỏ diện tích của bãi rác. Ngoài ra Plasma PGM - công nghệ thân thiện môi trường. Vì sản phẩm sau khi xử lý bằng phương pháp Plasma PGM có tính trơ (xỉ thải chứa từ 2- 4% thủy tinh hóa lành tính), thỏa mãn hầu hết các yêu cầu của tiêu chuẩn môi trường thế giới. Sau khi đốt một tấn rác thải, chúng ta sẽ thu được khoảng 1.200 m3 syngas trong khi lượng khí thải rất thấp, chỉ khoảng 120m3 CO2 so với 6000m3 khi đốt bằng lò thường. Các loại nhiên liệu khí tổng hợp này có thể tạo ra năng lượng dùng cho nhà máy hoặc các nhu cầu công nghiệp khác. Đặc biệt, công nghệ Plasma PGM không gây ảnh hưởng xấu đến nước ngầm, nước mặt hoặc đất đai. Bên cạnh đó, ở mức độ triển khai quy mô lớn, công nghệ Plasma PGM cho phép ba quá trình riêng biệt được thực hiện đồng thời trong một lò phản ứng. Chi phí đầu tư cho một lò đốt công nghệ Plasma PGM ngang bằng một lò đốt thông thường, nhưng công nghệ này đã bao gồm công đoạn thủy tinh hóa dư lượng chất rắn, tiết kiệm khâu xử lý tro. 3.3. CÔNG NGHỆ KHÍ HOÁ 3.3.1.Khí hoá là gì? Khí hóa có thể được định nghĩa phổ biến như là sự chuyển đổi nhiệt hóa của cacbon rắn hoặc lỏng trong sản phẩm khí dễ cháy bằng việc cung cấp một tác nhân khí hóa (sự kết hợp các khí khác). Quá trình khí hóa là quá trình đốt các loại vật liệu trong điều kiện thiếu oxy. Gồm có quá trình khí hóa trực tiếp và khí hóa gián tiếp. Quá trình khí hóa trực tiếp xảy ra khi chất xúc tác oxi hóa được sử dụng làm oxihóa từng phần các chất tham gia. Phản ứng oxi hóa cung cấp năng lượng để giữ cho nhiệt độ của quá trình tăng lên. Nếu quá trình không xảy ra với chất oxi hóa, nó được gọi là quá trình khí hóa gián tiếp và cần phải có nguồn năng lượng bên ngoài. Hơi nước được sử dụng phổ biến nhất như là tác nhân của quá trình khí hóa gián tiếp bởi vì nó dễ dàng được tạo ra và gia tăng hàm lượng hydro của khí gay cháy. Sự nhiệt phân là một quá trình khí hóa gián tiếp với khí gas trơ giống như chất xúc tác. Kết quả từ quá trình khí hóa và thay đổi với nhiệt độ tại tiến trình được thực thi, ba phần lớn đầu ra là: Khí dễ cháy Phần chất rắn (hắc ín và dầu) Cacbon nguyên chất và những vật liệu trơ ban đầu. 3.3.2. Hệ thống khí hóa Một hệ thống khí hóa tiêu biểu được tạo bởi ba yếu tố chính: Lò khí hóa dùng cho tạo ra khí đốt, hệ thống làm sạch khí gas được dùng để loại bỏ những những thành phần hỗn hợp từ khí gas bị đốt cháy, và hệ thống phục hồi năng lượng. Hệ thống kết hợp với hệ thống con phù hợp để điều khiển những tác động của môi trường (ô nhiễm không khí, những sản phẩm rác thải cứng, ô nhiễm nước…). a. Lò khí hoá: Một lò khí hoá gồm có 3 phần sau: Lò khí hóa là một lò phản ứng trong đó quá trình chuyển đổi của một quá trình khí hóa trực tiếp với oxi nguyên chất có những thuận lợi giống như quá trình khí hóa gián tiếp. Tuy nhiên, giá thành của oxi được ước lượng là lớn hơn 20% tổng toàn bộ giá thành về điện. Buồng cố định (Fixed bed) Buồng cố định của lò phản ứng đứng được dùng nhiều nhất trong quá trình khí hóa của máy khí hóa và được chia ra làm 2 phần: phần khí hóa trên và phần khí hóa dưới. Dòng khí hóa trên là phần khí hóa dòng ngược, ở đây phế thải được đưa vào từ đỉnh trong khi không khí được đưa vào từ đáy của lò phản ứng. Bên trong lò phản ứng, các phế thải rắn chuyển thành khí có thể cháy trong suốt quá trình di chuyển xuống dưới lò. Phế thải được xử lý từ bắt đầu từ lúc phế thải ở đỉnh lò gồm: Làm khô, nhiệt phân, nén và đốt. Ở vùng đốt, nhiệt độ cao nhất của lò phản ứng cao hơn 12000 C. Cũng như cấu hình của phần khí hóa trên, hắc ín lấy từ vùng nhiệt phân được mang ra theo chiều lên trên do dòng chảy của khí gas nóng: kết quả là những sản phẩm của gas chứa lượng lớn hắc ín. Tiêu biểu, hơi nóng của gas được chuyển đổi lại bằng sự trao đổi nhiệt trực tiếp với những phế thải đầu vào. Trong phần khí hóa dưới, xuôi dòng, vật liệu than được đưa vào từ đỉnh, không khí được được đưa vào từ phía trên sườn lò trong khi khí gas cháy được lấy ra ở phía dưới sườn lò, hơi nhiệt phân cho phép ảnh hưởng đến sự bẻ gãy về nhiệt cửa hắc ín. Tuy nhiên, sự thay đổi nhiệt độ bên trong không hiệu quả bằng phần trao đổi khí phía trên Buồng hóa lỏng (Fluidisedd bed): Sự hóa lỏng là một thuật ngữ ứng dụng cho tiến trình mà nhờ đó buồng cố định hoạt động tốt, điển hình là cát silic, được biến đổi thành trạng thái lỏng bằng cách tiếp xúc với luồng gas hướng lên (chất xúc tác quá trình khí hóa). Quá trình khí hóa ở vùng hóa lỏng ban đầu phát triển để giải quyết những vấn đề hoạt động của buồng hóa lỏng liên quan đến những phế thải với lượng lớn tro, nhưng chủ yếu làm tăng hiệu suất. Hiệu suất của buồng hóa lỏng bằng khoảng 5 lần ở phần buồng cố định, với giá trị khoảng 2000 kg/(m2h). Buồng hóa lỏng lò phản ứng là những loại khí hóa với các vùng phản ứng khác nhau. Chúng hoạt động ở buồng cách ly về nhiệt tại nhiệt độ thường vào khoảng 700-9000C, thấp hơn nhiệt độ tối đa tại buồng cố định. b. Hệ thống làm sạch khí (tiền xử lý gas): Quá trình tiền xử lý gas được sử dụng để trành ô nhiễm môi trường và các thành phần nguy hiểm, cho hệ thống phục hồi năng lượng hoặc để tăng giá trị nhiệt độ và dung lượng hydrogen. Sự thiết kế hệ thống tiền xử lý phụ thuộc nguyên tắc những công nghệ phục hồi năng lượng trong sử dụng. Quá trình bẻ gãy bằng nhiệt Những rác lấy ra từ nhựa đường có liên kết rất bền vững và rất cứng để bẻ gãy bằng phương pháp nhiệt. Nhiệt độ đòi hỏi vào khoảng 1000-13000C. Hai phương pháp cạnh tranh được sử dụng trong bình không đổi để đạt được nhiệt độ bẻ gãy: sử dụng nhiệt độ của vùng lò đốt và/hoặc gia tăng của quá trình thời gian. Vài ứng dụng hiện đại để chỉnh sửa phần lò phía dưới với chu trình bên trong của gas, đề ra ứng dụng mô hình khí hóa tự động, có thể đạt được hắc in ở mức thập hơn 50 mg/Nm3. Bẻ gãy xúc tác Tiến trình bẻ gãy xúc tác cho sự chuyển đổi nhựa đường cần phản ứng ở nhiệt độ 800 – 900 0C. Quá trình có thể được thực thực thi ở cả buồng hóa lỏng với việc thêm vào chất xúc tác hoặc một lò phàn ứng đặc biệt bên dưới bình khí hóa. Phương pháp đầu tiên sử dụng nhiệt độ của lò phản ứng nhưng tuổi thọ của chất xúc tác không được lâu. Với lò phản ứng thứ hai, chất xúc tác được bạo vệ bởi bộ phận thụ động nhưng đòi hỏi phải thêm vào oxy để oxi hóa khí và gia tăng nghiệt độ. c. Hệ thống phục hồi năng lượng (ERS). Chu kỳ hơi Chu kỳ hơi là sự lựa chọn đơn giản nhất cho việc phục hồi năng lượng. Nó không cần quá trìnhtiền xử lý gas, bởi vì khí thải được đốt trong bộ đốt và không thể phá hủy nồi hơi. Hiệu suất mạng điện tối đa của nhà máy chu kỳ khí hơi khoảng 23%, có thể so sánh với một lò đốt rác hoạt động tốt. Giới hạn của một lò đốt rác cổ điển và nồi hơi chu kỳ hơi khí hóa là nhiệt độ kim loại của ống quá nhiệt, giới hạn thông thường nhỏ hơn 450C để tránh sự ăn mòn quá nhiều bằng HCl có thể có mặt trong ống hơi. Những kết quả giới hạn này ở nhiệt độ dòng hơi thấp hơn so với nhiệt độ turbin và thật vậy toàn bộ hiệu suất điện của nhà máy thấp. Trong nhà máy chu kỳ khí hơi, giới hạn này có thể khắc phục được bằng phương pháp tiền xử lý ga hoặc tích hợp với nhà máy nhiệt điện. Việc tiền xử lý gas có thể loại bỏ được HCl trước khi nó đi vào bình đốt, thật vậy ngọn lựa của gas sạch trong các bếp lò hiện đại cho phép dòng nhiệt độ 5200C, với hiệu suất điện được cải thiện 6%. Sự tích hợp với những nhà máy năng lượng thông thường được gọi “co-firing”: nó cho phép gia tăng sự biểu diễn thuận lợi của chu kỳ dòng hiệu suất cao của nhà máy nhiệt điện. Thông thường, một hệ thống đốt chung được thể hiện trong hai cấu hình tiêu biểu như: đặt bộ đốt gas trong bếp gas riêng biệt chỉ cho giai đoạn bay hơi nước hay là bình đốt gas giống như bếp đốt chất đốt nguyên thủy Động cơ Động cơ đốt tia lửa, thường sử dụng với xăng hoặc dầu lửa, có thể vận hành bằng riêng gas. Động cơ diesel có thể được chuyển đổi thành hoạt động bằng gas sử dụng tỷ lệ áp suất thấp và quá trình cài đặt hệ thống đánh lửa. Bởi vì giá trị nhiệt thấp hơn, động cơ chuyển thành gas với hiệu suất thấp hơn lúc không chuyển; tuy nhiên một động cơ hiện đại có thể được chỉnh sửa để có thể đạt được trên 25% lưới điện đầu ra. Những động cơ có thuận lợi được mạnh mẽ và có dung sai lớn hơn gây ra ô nhiễm lớn hơn turbin gas. Trái lại nếu nếu khí gas bị ép vào trong bình chứa giống điều kiện như turbin gas sẽ dẫn đến kết quả. Khuyết điểm của động cơ là gia tăng châm hiệu suất sử dụng mẫu chu kỳ tổng hợp và tỷ lệ nghèo về kinh tế. Turbine khí Nhà máy điện dựa trên chu kỳ kết hợp tiên tiến, turbin khí có thể cho phép hiệu suất khoảng 60%. Hiệu suất điện đầu ra thấp hơn 40% bởi vì sự tiêu tốn gas ở quá trình tiền xử lý. Chu trình phục hồi hóa học là một sự lựa chọn mới và rất thu hút. Trong trường hợp này, năng lượng trong turbin xả khí ra được sử dụng để nuôi tiến trình tiền xử lý gas, như là một tiến trình xúc tác hoặc tiến trình chuyển đổi hơi. Một turbin khí điển hình phải phù hợp với LHV thấp: cho sự khởi động pha trên, sự đốt cho phép sự hoạt động nhiên liệu lưỡng đôi và buồng đốt lâu hơn cần thiết để cải thiện sử điều khiển của sự phát ra CO. 3.3.3. Các phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình khí hoá: Trong một nồi hơi, vật liệu trải qua quá trình cacbon khác nhau: Pyrolysis of carbonaceous fuels Nhiệt phân các nhiên liệu cacbon Gasification of char Khí hoá của than The pyrolysis (or devolatilization) process occurs as the carbonaceous particle heats up.Nhiệt phân (hoặc devolatilization) quá trình xảy ra làm cho hạt carbonaceous nóng lên. Volatiles are released and char is produced, resulting in up to 70% weight loss for coal. Chất dễ bay hơi được giải phóng và than được sản xuất. The process is dependent on the properties of the carbonaceous material and determines the structure and composition of the char, which will then undergo gasification reactions. Quá trình này phụ thuộc vào tính chất của vật liệu cacbon, cấu trúc và thành phần của các tro than, sau đó sẽ trải qua các phản ứng khí hóa. The combustion process occurs as the volatile products and some of the char reacts with oxygen to form carbon dioxide and carbon monoxide , which provides heat for the subsequent gasification reactions.Đốt quá