intTypePromotion=1
ADSENSE

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo tổ hợp thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp tái chế phế thải giầy da thành nhiên liệu

Chia sẻ: Lê Thị Thùy Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

23
lượt xem
0
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Theo thống kê, các thành phần chính của phế thải rắn từ quá trình gia công sản xuất da giầy ở Việt Nam, phế thải da thuộc khó phân hủy chiếm tỷ lệ lớn gần 80%.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo tổ hợp thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp tái chế phế thải giầy da thành nhiên liệu

Kjt qu` nghiên c~u KHCN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> NGHI£N CøU THIÕT KÕ, CHÕ T¹O<br /> Tæ HîP THIÕT BÞ NHIÖT PH¢N NHIÖT §é THÊP<br /> T¸I CHÕ PHÕ TH¶I GIÇY DA<br /> THµNH NHI£N LIÖU<br /> TS. DZYng Văn Long, KS. Đinh Qusc CZyng<br /> Vinn Nghiên c~u CY khí, Bw Công ThZYng<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> T<br /> Tóm tắt nhiên liệu truyền thống. Kết yếu là chất thải rắn sinh hoạt và<br /> heo thống kê, các quả của đề tài là tiền đề quan chất thải rắn phát sinh trong<br /> thành phần chính của trọng cho việc xây dựng giải quá trình sản xuất như các loại<br /> phế thải rắn từ quá pháp tái sử dụng chất thải bavia, đế giầy, dép bằng các<br /> trình gia công sản xuất da giầy nguồn gốc hữu cơ khó phân vật liệu như da thuộc, cao su…<br /> ở Việt Nam, phế thải da thuộc hủy như phế thải da thuộc. Vì vậy, việc tạo ra thiết bị xử lý,<br /> khó phân hủy chiếm tỷ lệ lớn I. ĐẶT VẤN ĐỀ tái chế hiệu quả phế thải nguồn<br /> gần 80%. Nếu không có giải Trong những năm gần đây, gốc hữu cơ như da thuộc đang<br /> pháp tái xử lý, lượng phế thải ngành Da-Giày Việt Nam đã được các nhà khoa học, nhà<br /> này sẽ là một trong những tăng trưởng mạnh mẽ, một mặt quản lý và các doanh nghiệp<br /> nguyên nhân gây ô nhiễm môi góp phần tích cực cho sự phát hết sức quan tâm.<br /> trường nghiêm trọng với các<br /> triển của đất nước, mặt khác Hiện nay, phương án xử lý<br /> khu vực xung quanh. Bằng<br /> đã làm phát sinh lượng chất chủ yếu được áp dụng đối với<br /> nghiên cứu thực nghiệm, Viện<br /> thải rắn khó phân hủy ngày các thành phần hữu cơ khó<br /> Nghiên cứu Cơ khí (NARIME)<br /> càng lớn. Ngành Da-Giày Việt phân hủy là phương án chôn<br /> đã thiết kế, chế tạo tổ hợp thiết<br /> Nam tập trung chủ yếu vào gia lấp hoặc đốt thiêu hủy. Tuy<br /> bị nhiệt phân, ứng dụng xử lý<br /> công xuất khẩu. Các nhà máy nhiên, với phế thải da thuộc,<br /> chất thải có nguồn gốc hữu cơ,<br /> tiêu biểu là phế thải da thuộc sau khi nhận nguyên phụ liệu thời gian phân hủy kéo dài đến<br /> thành các sản phẩm dạng từ đối tác nước ngoài (hoặc hàng chục năm cùng lượng<br /> nhiên liệu. Ngoài ra, tổ hợp trực tiếp mua toàn bộ hay một nước rỉ rác lớn phát sinh đã<br /> thiết bị thân thiện môi trường, phần nhỏ nguyên liệu) sẽ tiến làm các bãi chôn lấp quá tải.<br /> quá trình hoạt động không tạo hành tổ chức gia công sản xuất Với phương án đốt thiêu hủy,<br /> ra ô nhiễm thứ cấp. Kết quả sử dụng nhiều chất độc hại, chỉ có khu xử lý tại các đô thị<br /> chạy khảo nghiệm trên tổ hợp các chất chứa kim loại nặng lớn là đầu tư lò đốt nhưng<br /> thiết bị đã chế tạo xử lý phế thải nên phát thải chất thải rắn, nhất không đủ công suất xử lý cũng<br /> da thuộc từ nhà máy gia công là chất thải rắn khó phân hủy như hiệu quả xử lý khói lò<br /> sản xuất giầy da cho sản phẩm (cao su, vụn xốp, da thuộc…) không cao, làm phát sinh ô<br /> dầu, khí và than nhiệt phân có Chất thải rắn trong quá trình nhiễm không khí với các khí<br /> giá trị nhiệt trị tương đương các sản xuất giầy dép, túi ví da chủ độc như SO2, CO2, dioxin,<br /> <br /> <br /> Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2014 89<br /> Kjt qu` nghiên c~u KHCN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> furan... Đặc biệt, phương pháp II. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ thiết bị nhiệt phân gia nhiệt gián<br /> đốt thiêu hủy phế thải da thuộc NHIỆT PHÂN NHIỆT ĐỘ tiếp (truyền nhiệt từ bên ngoài<br /> gây ra vấn đề ô nhiễm không THẤP TRONG PHÁT TRIỂN thiết bị) và thiết bị nhiệt phân<br /> khí nghiêm trọng do sự phát THIẾT BỊ NHIỆT PHÂN XỬ LÝ gia nhiệt trực tiếp (truyền nhiệt<br /> thải Crôm hóa trị sáu (Cr6+), PHẾ THẢI TỪ GIA CÔNG SẢN đối lưu trực tiếp trong lòng thiết<br /> hợp chất hữu cơ halogen, XUẤT GIẦY DA bị)[2]. Mỗi thiết bị đều có ưu<br /> hydrocarbon thơm… vào môi Công nghệ nhiệt phân nhiệt nhược điểm riêng, tuy nhiên,<br /> trường. Các kết quả nghiên độ thấp được coi là tiềm năng cho đến nay chưa có thiết bị<br /> cứu trên thế giới đã cho thấy, trong các công nghệ xử lý với nào được công nhận là thiết bị<br /> trong quá trình đốt thiêu hủy mục đích tái sử dụng năng nhiệt phân lý tưởng. Vì vậy,<br /> phế thải da thuộc ở 800°C, có lượng chất thải công nghiệp và việc phát triển thiết bị nhiệt<br /> 40% Cr3+ được chuyển đổi chất thải sinh hoạt nguồn gốc phân đáp ứng các tiêu chí về<br /> thành Cr6+. Các loại sản phẩm hữu cơ do mức độ tiêu thụ kỹ thuật (hiệu quả xử lý, mức<br /> chính độc hại hình thành từ Cr3+ năng lượng cho quá trình xử lý độ cơ khí - tự động hóa...), về<br /> trong quá trình đốt là Cr2(SO4)3, thấp, công nghệ xử lý không kinh tế (chi phí đầu tư, vận<br /> CrOCl2 và Cr2O3. Đây là các phát sinh ô nhiễm thứ cấp, tỷ lệ hành, xử lý chất thải thứ cấp,<br /> chất mà sau đó bị chuyển đổi chôn lấp nhỏ và sản phẩm giá trị sản phẩm tái chế, thị<br /> thành Cr6+, phát tán trong môi nhiệt phân có giá trị sử dụng trường tiêu thụ sản phẩm nhiệt<br /> trường, dễ dàng xâm nhập vào cũng như có giá trị kinh tế. phân...) và về an toàn, thân<br /> các tế bào sống, gây ảnh Thiết bị nhiệt phân là cơ sở và thiện môi trường (chỉ số an toàn<br /> hưởng độc hại cho tế bào và là là chìa khóa quyết định hiệu kỹ thuật, chỉ số thân thiện môi<br /> nguyên nhân gây ra nhiều bệnh quả tái chế chất hữu cơ về tỷ lệ trường...), dễ dàng mở rộng<br /> ung thư khác nhau. Tiếp xúc sản phẩm nhiệt phân rắn, lỏng, trong công nghiệp vẫn được coi<br /> ngắn trên mức ô nhiễm tối đa, khí tạo thành và giá trị sử dụng là trọng tâm của việc nghiên<br /> Cr6+ gây ra tình trạng dị ứng của chúng cứu và là một trong những<br /> nặng hoặc lở loét da và dạ dày. hướng chính của công nghệ<br /> Hiện nay, tồn tại nhiều loại<br /> Tiếp xúc lâu dài trên mức ô nhiệt phân trên toàn thế giới.<br /> thiết bị nhiệt phân có cấu tạo và<br /> nhiễm tối đa có thể gây ra viêm III. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO<br /> nguyên lý làm việc khác nhau.<br /> da, tổn thương gan, suy thận, THIẾT BỊ NHIỆT PHÂN BẰNG<br /> Theo nguyên tắc phản ứng<br /> phá hủy mô thần kinh và tử THỰC NGHIỆM<br /> chính là truyền nhiệt giữa<br /> vong [1]. Nhằm khắc phục nguồn nhiệt và khối lượng chất Đối tượng được lựa chọn<br /> nhược điểm của các phương hữu cơ được xử lý, các thiết bị tiến hành nghiên cứu là phế<br /> pháp nêu trên, một trong có thể được chia thành dạng thải da thuộc thu gom từ nhà<br /> những phương pháp đang<br /> được hướng tới sử dụng trên<br /> thế giới là công nghệ nhiệt<br /> phân nhiệt độ thấp với việc tái<br /> sử dụng năng lượng chất thải<br /> công nghiệp. Bài báo này trình<br /> bày kết quả của đề tài “Nghiên<br /> cứu, thiết kế, chế tạo tổ hợp<br /> thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp<br /> tái chế phế thải giày da thành<br /> nhiên liệu” do nhóm tác giả của<br /> Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ<br /> Công thương thực hiện. Hình 1. Phj th`i da thuwc t quá trình gia công s`n xuat giby da<br /> <br /> <br /> 90 Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2014<br /> Kjt qu` nghiên c~u KHCN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> máy gia công sản xuất giầy da xuất khẩu. Đây là phế thải nguồn Nguyên lý ho_t đwng:<br /> gốc hữu cơ có tỷ lệ lớn trong thành phần CTR công nghiệp phát Nguyên liệu được đưa vào lò<br /> sinh từ quá trình gia công giày da. phản ứng nhiệt phân với khối<br /> Chế tạo tổ hợp thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp được thực hiện lượng 50kg/mẻ. Sau khi nhận<br /> trên cơ sở kết quả nghiên cứu thực nghiệm, kết quả nghiên cứu đủ khối lượng chất thải rắn cần<br /> tính toán thiết kế tại Trung tâm Công nghệ và Thiết bị Môi trường, xử lý, nắp lò phản ứng nhiệt<br /> Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Công Thương. Tổ hợp thiết bị nhiệt phân được đóng kín, khởi động<br /> phân nhiệt độ thấp công suất 50 kg/mẻ đã được chế tạo (h.2) và bộ phận cấp nhiệt. Nhiệt độ của<br /> chạy khảo nghiệm xử lý các đối tượng phế thải nguồn gốc hữu cơ lò phản ứng được cài đặt theo<br /> như da thuộc, cao su, nhựa… giá trị định trước tại tủ điều<br /> Tổ hợp thiết bị nhiệt phân này được thiết kế chế tạo hoạt động khiển. Nhiên liệu được sử dụng<br /> theo nguyên lý hóa hơi chất hữu cơ bằng cách gia nhiệt gián tiếp cho đầu đốt cấp nhiệt là dầu<br /> từ bên ngoài lò phản ứng, sau đó hơi nhiệt phân được phân ly, DO (hoặc dầu nhiệt phân) và<br /> ngưng tụ để tách các pha rắn, lỏng, khí trong hỗn hợp hơi - khí khí nhiệt phân không hóa lỏng<br /> nhiệt phân tạo thành. được còn lại trong quá trình<br /> hoạt động của hệ<br /> thống thiết bị. Khí thải<br /> (sản phẩm cháy) từ<br /> buồng cấp nhiệt theo<br /> hệ thống đường ống<br /> qua bộ phận xử lý khí<br /> thải dùng than hoạt<br /> tính và được thải ra<br /> môi trường qua ống<br /> khói. Phản ứng nhiệt<br /> phân xảy ra khi nhiệt<br /> độ trong lò phản ứng<br /> đạt giá trị nhiệt độ<br /> nhiệt phân đã thiết<br /> lập. Phế thải da thuộc<br /> bị nhiệt phân thành<br /> hỗn hợp khí - hơi<br /> nhiệt phân đi ra khỏi<br /> lò phản ứng sang hệ<br /> Hình 2. Tu h{p thijt bp nhint phân nhint đw thap thống thiết bị phân ly,<br /> do NARIME thijt kj chj t_o ngưng tụ hóa lỏng,<br /> phần còn lại là than nhiệt phân<br /> Với tiêu chí thiết kế mở, dễ dàng điều chỉnh, hiệu chỉnh các ở lại trong lò phản ứng sẽ được<br /> thông số, mức độ tự động hóa kiểm soát, điều khiển chế độ hoạt lấy ra ở giai đoạn kết thúc mẻ<br /> động trong quá trình vận hành cao, tổ hợp thiết bị pilot nhiệt phân nhiệt phân bằng bộ phận tháo<br /> nhiệt độ thấp xử lý chất thải có nguồn gốc hữu cơ được xây dựng tro ở đáy lò và chuyển vào<br /> gồm các thiết bị chính như sau: (1) Lò phản ứng nhiệt phân; (2) thùng chứa.<br /> Buồng cấp nhiệt; (3) Thiết bị phân ly I; (4) Thiết bị ngưng tụ dạng<br /> Hỗn hợp khí - hơi nhiệt phân<br /> gián tiếp; (5) Thiết bị hấp thụ-ngưng dầu trực tiếp; (6) Thiết bị phân<br /> sau khi ra khỏi lò phản ứng qua<br /> ly III; (7) Hệ thống tái sử dụng khí nhiệt phân làm nhiên liệu cho tổ<br /> cửa ra khí ở đỉnh lò đi qua thiết<br /> hợp.<br /> bị phân ly I – cyclone đơn –<br /> <br /> <br /> Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2014 91<br /> Kjt qu` nghiên c~u KHCN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> tách phần tro than bị cuốn theo Các sản phẩm này đều có giá trị về mặt năng lượng: nhiệt trị<br /> trong quá trình chuyển động than nhiệt phân có giá trị tương đương nhiệt trị than cám 5, nhiệt<br /> của dòng khí-hơi. Phần tro than trị dầu nhiệt phân có giá trị gần bằng nhiệt trị dầu FO, DO; lượng<br /> (nếu có) được tách bởi thiết bị khí nhiệt phân lớn được quay lại sử dụng trực tiếp đốt gia nhiệt<br /> phân ly I sẽ chuyển đến thùng cho quá trình nhiệt phân, góp phần giảm chi phí vận hành. Sản<br /> chứa. Hỗn hợp khí-hơi nhiệt phẩm cháy của dầu, khí và than nhiệt phân qua quan trắc, đo đạc<br /> phân đã được tách tro than sẽ phân tích đều an toàn về các chỉ tiêu phát thải, hoàn toàn có thể<br /> qua cửa ra ở đỉnh thiết bị phân sử dụng làm nhiên liệu đốt.<br /> ly I, chuyển sang thiết bị ngưng Kết quả quan trắc, đo đạc phân tích được thể hiện trong các<br /> tụ dạng gián tiếp, thiết bị hấp bảng 1, 2, 3, 4.<br /> thụ - ngưng dầu dạng trực tiếp Mặt khác, qua nghiên cứu thực nghiệm đã xác định được<br /> để thu dầu nhiệt phân. Phần<br /> khoảng nhiệt độ diễn ra quá trình nhiệt phân, chế độ nhiệt độ phù<br /> khí nhiệt phân không hóa lỏng<br /> hợp với mục tiêu tạo tỷ lệ sản phẩm dầu nhiệt phân nhiều nhất;<br /> được còn lại sẽ di chuyển sang<br /> hướng điều chỉnh chế độ nhiệt độ nhiệt phân và tốc độ nâng nhiệt<br /> thiết bị phân ly III - có nhiệm vụ<br /> để thu được tỷ lệ nhiều hay ít khí hoặc than nhiệt phân đối với phế<br /> tách pha lỏng và pha khí, pha<br /> lỏng chảy theo đường ống ra thải da thuộc. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm của đề tài đã được<br /> ngoài, khí nhiệt phân được đi sử dụng làm cơ sở xây dựng yêu cầu và định mức thiết kế hệ<br /> tiếp đến buồng cấp nhiệt làm thống thiết bị nhiệt phân (chế độ nhiệt độ nhiệt phân, tốc độ nâng<br /> nhiên liệu cho quá trình cháy nhiệt của lò phản ứng nhiệt phân…).<br /> cấp nhiệt cho quá trình nhiệt B`ng 1. Kjt qu` phân tích dbu nhint phân da thuwc 2<br /> phân.<br /> Sản phẩm dầu nhiệt phân sẽ Phöông<br /> được đưa vào bình chứa sản<br /> Chæ tieâu Daàu nhieät phaân<br /> phaùp Ñôn vò<br /> phẩm hoặc cung cấp cho<br /> phaân tích da thuoäc<br /> thöû<br /> buồng cấp nhiệt làm nhiên liệu.<br /> Cặn dầu được thu gom riêng Nhieät ñoä chôùp ASTM D<br /> và chuyển vào lò phản ứng để<br /> o<br /> 93 - 10 C < 25<br /> chaùy coác kín<br /> nhiệt phân trong mẻ tiếp theo.<br /> Nhen xét:<br /> ASTM D<br /> Nhieät trò kcal/kg 7878<br /> Kết quả thực nghiệm cho<br /> 240 - 07<br /> <br /> thấy, phế thải da thuộc trên kém Haøm löôïng löu ASTM D<br /> bền với nhiệt nên dễ bị phân<br /> hủy bởi nhiệt. Ở chế độ nhiệt độ<br /> huyønh 129 - 00 %KL 0,041<br /> B`ng 2. Kjt qu` phân tích than nhint phân phj th`i da thuwc 3<br /> thích hợp (trong khoảng 280 –<br /> 4000C), áp suất thấp (< 1 at),<br /> trong môi trường không có oxy Chæ tieâu Phöông Than Than nhieät<br /> hoặc thiếu oxy, phế thải da<br /> Ñôn vò<br /> phaân tích phaùp thöû caùm 5 phaân da thuoäc<br /> thuộc bị phân hủy (phản ứng<br /> cracking nhiệt) tạo thành than Haøm löôïng ASTM D %<br /> bán cốc, dầu nhiệt phân (sau<br /> 26 – 33 43,99<br /> tro 3174<br /> ngưng tụ) có hàm lượng lưu<br /> kh. lg<br /> <br /> huỳnh rất thấp và khí nhiệt phân ASTM D<br /> (khí tổng hợp có đặc tính hóa lý 240 – 072/<br /> như khí biogas) [2, 3].<br /> Nhieät trò kcal/kg 5.500 5804<br /> D48063<br /> <br /> <br /> 92 Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2014<br /> Kjt qu` nghiên c~u KHCN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> B`ng 3. Kjt qu` phân tích s`n phcm cháy khí nhint phân 1 Qua kết quả chạy khảo<br /> nghiệm, đo đạc, phân tích và<br /> Chæ tieâu Thieát bò Ñôn QCVN SPC khí nhieät quan trắc cho phép kết luận:<br /> - Tổ hợp thiết bị nhiệt phân<br /> phaân tích phaân tích vò 19:2009 phaân da thuoäc<br /> SA633 Kimoto nhiệt độ thấp đã chế tạo được<br /> SO2 electric Co., mg/m3 500 85,3 thiết kế đồng bộ, hợp lý. Các<br /> LTD thông số hoạt động điều khiển<br /> NA 623 phù hợp cho phế thải da thuộc.<br /> NOx Kimoto electric mg/m3 850 38,1 Các chỉ số phát thải của tổ hợp<br /> Co., LTD thiết bị nằm trong chỉ tiêu quy<br /> CO ZRF chuẩn Việt Nam cho phép đối<br /> CO Kimoto electric mg/m3 1.000 66,8 với lò đốt chất thải công<br /> Co., LTD nghiệp;<br /> - Sản phẩm nhiệt phân: than,<br /> B`ng 4. Kjt qu` quan trfc khí th`i tu h{p thijt bp nhint phân phj<br /> dầu, khí có giá trị sử dụng về<br /> th`i da thuwc1<br /> mặt nhiên liệu đốt. Sản phẩm<br /> cháy của các dạng sản phẩm<br /> QCVN nhiên liệu nhiệt phân thu được<br /> nằm trong chỉ tiêu phát thải quy<br /> Keát<br /> Vò trí laáy maãu Thoâng soá Ñôn vò 30:2010/<br /> chuẩn Việt Nam quy định.<br /> quaû<br /> BTNMT<br /> - Có thể sử dụng tổ hợp thiết<br /> bị nhiệt phân trong các nhà<br /> o<br /> Nhieät ñoä C 48 -<br /> Trong oáng khoùi Buïi (TSP) máy xử lý chất thải và trong<br /> thaûi toå hôïp thieát<br /> 53,58 150 nhà máy có sử dụng nhiên liệu<br /> đốt truyền thống.<br /> trung bình<br /> bò nhieät phaân khi<br /> SO2 mg/Nm3 0 300<br /> ñoát daàu vaø khí<br /> nhieät phaân NOx 1,06 500 TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. Young Gary.C. (2010).<br /> Municipal solid waste to energy<br /> CO 24,66 300<br /> Ghi chú: conversion processes. John<br /> 1: Kết quả phân tích do Trạm Quan trắc và Phân tích Môi Wiley & Sons,Inc., Hoboken,<br /> trường lao động, Viện Nghiên cứu KHKT Bảo hộ lao động – NewJersey.<br /> WEMOS thực hiện; [2]. Thomas P. Wampler (2007).<br /> 2: Kết quả phân tích do VILAS 067 - Phòng Thử nghiệm Applied Pyrolysis Handbook.<br /> Hóa chất và Vật liệu, Trung tâm Phụ gia Dầu mỏ, Viện Hóa CRC Press Taylor & Francis<br /> học Công nghiệp Việt Nam thực hiện; Group.<br /> 3: Kết quả phân tích do phòng Nhiên liệu – Dầu – Mỡ, Viện [3]. Nguyễn Hữu Đĩnh, Đỗ Đình<br /> Hóa học – Vật liệu, Bộ Quốc Phòng thực hiện) Rãng (2003). Hóa học hữu cơ.<br /> NXB. Giáo dục. Hà Nội.<br /> IV. KẾT LUẬN<br /> Bài báo đã giới thiệu kết quả nghiên cứu thiết kế, chế tạo và<br /> chạy khảo nghiệm tổ hợp thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp xử lý<br /> phế thải da thuộc phát sinh từ quá trình gia công sản xuất giầy da.<br /> <br /> <br /> Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2014 93<br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2