[Top] 5+ Buồng đốt thông dụng trong các phương pháp đốt chất thải rắn

Trước thực trạng ô nhiễm rác thải ngày càng nghiêm trọng, việc áp dụng những phương pháp xử lý hiệu quả là yêu cầu cấp thiết. Đốt rác không chỉ làm giảm đáng kể thể tích chất thải mà còn tận dụng nguồn năng lượng từ quá trình này. Tuy nhiên, để đạt được hiệu suất tối ưu và đảm bảo an toàn, việc lựa chọn công nghệ lò đốt và thiết kế buồng đốt phù hợp đóng vai trò then chốt. Bài viết này sẽ giới thiệu top các Buồng đốt thông dụng trong các phương pháp đốt chất thải rắn.

Phương pháp đốt

• Đốt rác trực tiếp (mass burn)
• Phổ biến rộng rãi (chiếm 68% tại Mỹ, ví dụ).
• Quy trình đơn giản: Chỉ cần loại bỏ rác cồng kềnh và chất thải nguy hại trước khi đốt.
• Hạn chế: Hiệu suất nhiệt phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu, mùa trong năm và nguồn gốc chất thải.

Đốt nhiên liệu từ rác (RDF – fired)

• Rác được xử lý thành dạng viên (RDF), đảm bảo tính đồng nhất về thành phần và đặc tính.
• Nhiệt lượng cao, quá trình cháy ổn định và dễ kiểm soát (bao gồm cả khí thải).
• Ứng dụng linh hoạt: Thường được phối trộn với than để làm nhiên liệu cho lò hơi…
• Nhược điểm: Tốn thêm chi phí để chế biến rác thành RDF.

Một số buồng đốt thông dụng

• Lò đốt hở thủ công (open burning)
• Lò đốt 1 cấp (single-chamber incinerator)
• Lò đốt nhiều cấp (multiple-chamber incinerator)
• Lò đốt thùng quay (rotary kiln incinerator)
• Lò đốt tầng sôi (fluid bed incinerator)
• Lò đốt nhiều tầng (multiple hearth incinerator)
• Lò đốt chất thải lỏng (liquid waste incinerator)
• Lò đốt nhiệt phân tĩnh có kiểm soát không khí (pyrolysis and controlled air incinerator)

Đốt hở thủ công

– Phương pháp đốt rác thủ công:

• Tập trung rác thành đống và tiến hành đốt.
• Không sử dụng thiết bị hỗ trợ đốt chuyên dụng.

– Nhược điểm:

• Quá trình đốt không triệt để, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
• Tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn phòng cháy chữa cháy.

– Ưu điểm và ứng dụng:

• Phù hợp để xử lý các chất dễ cháy nổ, tiêu hủy gia súc/gia cầm trong vùng dịch.
• Có thể áp dụng tạm thời cho rác thải sinh hoạt tại khu vực chưa có bãi chôn lấp hợp vệ sinh (nên hạn chế sử dụng).

Lò đốt 1 cấp

– Cấu tạo: Buồng đốt gồm hai khoang, khoang trên dùng để chứa chất thải, khoang dưới chứa nhiên liệu đốt.

– Ưu điểm: Thiết kế đơn giản, chi phí đầu tư thấp.

– Nhược điểm:

• Hiệu suất đốt không cao.
• Khí thải phát sinh không đạt tiêu chuẩn, thiếu hệ thống xử lý khí thải.
• Năng suất hoạt động hạn chế, đòi hỏi nhiều nhân công vận hành.

Lò đốt nhiều cấp

– Cấu tạo: Gồm hai hoặc nhiều buồng đốt kết nối liên tiếp (thông thường gồm buồng sơ cấp và buồng thứ cấp).

• Trang bị hệ thống vòi phun (béc đốt) để hỗ trợ quá trình cháy.
• Buồng sơ cấp: Thực hiện đốt chất thải rắn (CTR), tương tự cơ chế của lò đốt một buồng.
• Buồng thứ cấp: Tiếp tục đốt các khí thải sinh ra từ buồng sơ cấp.

– Hạn chế: Quá trình đốt tại buồng sơ cấp diễn ra ở dạng hở, dẫn đến lượng khí thải phát sinh lớn, khiến buồng thứ cấp khó xử lý triệt để. Để khắc phục, có thể bổ sung thêm buồng đốt thứ ba.

– Cải tiến: Ứng dụng công nghệ nhiệt phân nhằm nâng cao hiệu suất xử lý.

– Nguyên lý vận hành:

• Chất thải được đưa vào buồng sơ cấp theo từng mẻ (thủ công, quy mô nhỏ) hoặc liên tục (tự động hóa, quy mô lớn).
• Không khí và nhiên liệu được cấp vào lò, quá trình cháy diễn ra chủ yếu trên bề mặt ghi lò.
• Khí cháy từ buồng sơ cấp được dẫn sang buồng thứ cấp để tiếp tục đốt nhằm giảm thiểu ô nhiễm.

Lò đốt thùng quay

– Cấu tạo: Gồm hai buồng đốt chính: buồng sơ cấp (thùng quay) và buồng thứ cấp.

– Ưu điểm:

• Hiệu suất đốt cao (cháy kiệt nhờ quá trình đảo trộn liên tục).
• Xử lý được nhiều loại chất thải đa dạng.
• Thời gian cháy kéo dài (từ 30 phút đến 1,5 giờ).
• Khả năng đốt rác có độ ẩm lên đến 60%.
• Phù hợp với rác có kích thước và hình dạng khác nhau.

– Nhược điểm:

• Kết cấu phức tạp.
• Công suất giới hạn trong khoảng 0,1 – 20 tấn/giờ.
• Chi phí đầu tư và vận hành cao.

– Thông số kỹ thuật:

• Thùng quay có thể điều chỉnh tốc độ (3–5 vòng/giờ), đặt nghiêng với độ dốc (1–5)/100.
• Kích thước thùng: đường kính 1–5 m, chiều dài 8–20 m.
• Trang bị hệ thống béc đốt và quạt cấp khí.
• Tự động điều chỉnh phun nhiên liệu dựa trên nhiệt độ buồng đốt.

Lò đốt sơ cấp

Khởi động lò: Nhiên liệu được phun vào và đốt cháy cho đến khi nhiệt độ lò đạt 800°C.

Đưa rác vào xử lý: Rác được nạp vào thùng quay và tự động di chuyển dọc theo thùng, đồng thời quá trình cháy diễn ra.

Duy trì nhiệt độ: Nếu nhiệt độ lò giảm dưới 800°C, hệ thống phun nhiên liệu tự động kích hoạt để đảm bảo nhiệt độ luôn trên 800°C.

Xử lý khí thải: Khí sinh ra từ quá trình cháy được dẫn vào buồng thứ cấp để tiếp tục xử lý.

Lò đốt tầng sôi (buồng đốt kiểu tầng sôi)

– Cấu tạo:

Lò thuộc loại tĩnh, được chế tạo từ thép chịu nhiệt. Phần đáy lò có một lớp cát dày khoảng 40–50 cm có tác dụng giữ nhiệt và cung cấp nhiệt cho quá trình đốt.

Hệ thống cấp khí bao gồm nhiều vòi phun phân bố đều.

– Lò gồm hai khoang liền kề:

• Khoang dưới đóng vai trò như buồng đốt sơ cấp.
• Khoang trên hoạt động như buồng đốt thứ cấp.

–  Nguyên lý hoạt động:

Rác thải được đưa vào phần trên của lớp cát đã được làm nóng trước (khoảng 400°C). Luồng khí thổi từ dưới lên khiến lớp cát và chất thải rắn (CTR) hòa trộn, tạo điều kiện đốt cháy hiệu quả.

Khí cháy di chuyển lên phần trên của lò và được cấp thêm không khí để đảm bảo quá trình cháy hoàn toàn. Hỗn hợp khí và cát được tách riêng trong xyclon. Khí sau đó được xử lý (chủ yếu loại bỏ bụi và giảm nhiệt), còn cát được thu hồi và tuần hoàn trở lại lò.

– Ưu điểm:

• Thời gian lưu chất thải trong lò dài.
• Hiệu suất đốt cao.
• Có thể xử lý chất thải có độ ẩm lớn (>60%).
• Không cần bộ phận chuyển động.
• Chi phí đầu tư, vận hành và bảo trì thấp hơn so với lò đốt thùng quay.

– Nhược điểm:

• Lượng bụi phát thải lớn.
• Hệ thống cấp khí, tuần hoàn cát và nạp chất thải phức tạp.
• Yêu cầu hệ thống phải được tự động hóa hoàn toàn.

Lò đốt nhiều tầng

Có hai loại chính: lò cố định và lò quay.

– Ứng dụng: Được sử dụng để xử lý bùn thải bằng phương pháp đốt.

– Cấu tạo:

• Lò gồm nhiều tầng (từ 5 đến 9 đơn nguyên).
• Mỗi tầng trang bị cánh khuấy, in-hearth và out-hearth.
• Nhiệt độ vận hành trên 800°C.

– Nguyên lý hoạt động:

• Bùn thải được cấp từ phía trên và di chuyển xuống dưới, trong khi khí nóng được đưa từ dưới lên.
• Trước khi vào buồng đốt, bùn thải được sấy khô để tăng hiệu suất cháy.
• Quá trình đốt được duy trì nhờ hệ thống béc đốt hỗ trợ.

Kết Luận

Mỗi loại buồng đốt trong các phương pháp đốt chất thải rắn có ưu nhược điểm riêng, tùy thuộc vào loại chất thải và quy mô xử lý. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp sẽ giúp nâng cao hiệu quả xử lý và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.