I. LÝ DO CHUYỂN ĐỔI CÔNG NGHỆ TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI
Tốc độ tăng trưởng về dân sinh và kinh tế của Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) đã kéo theo nhiều tác động tiêu cực tới chất lượng môi trường sống cũng như điều kiện kinh tế xã hội khu đô thị qua việc tăng lượng chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) phát sinh khi thành phố không đủ khả năng tiếp nhận xử lý. Ngoài ra hiện tại phương pháp xử lý chất thải chủ yếu ở thành phố là chôn lấp. Vì vậy, việc phải giải quyết triệt để vấn đề này là bài toán nan giải cho công tác quản lý môi trường, không chỉ của riêng TP.HCM mà còn là của tất cả các tỉnh thành trong cả nước.
Khu liên hợp Xử lý chất thải Đa Phước tọa lạc tại xã Đa Phước, huyện Bình Chánh, trung bình tiếp nhận hơn 5.000 tấn CTRSH/ngày để xử lý và chôn lấp hợp vệ sinh, được phê duyệt theo Quyết định số 132/QĐ-TNMT ngày 18/04/2005 về việc phê duyệt báo cáo đánh giá tác động môi trường Dự án đầu tư xây dựng Khu liên hợp xử lý chất thải rắn Đa Phước và Quyết định số 394/QĐ-BTNMT ngày 13/02/2015 của Bộ Tài nguyên và Môi trường phê duyệt báo cáo đánh giá tác động môi trường của dự án “Khu liên hợp xử lý chất thải Đa Phước - nâng công suất tiếp nhận chất thải rắn sinh hoạt từ 3.000 tấn/ngày lên 10.000 tấn/ngày”.
Thực hiện chủ trương đổi mới công nghệ xử lý chất thải rắn sinh hoạt của các Nhà máy xử lý chất thải đang hoạt động trên địa bàn TP. HCM để giảm tỷ lệ chôn lấp theo thông báo số 508/TB-VP ngày 20/06/2017 của Văn phòng UBND Tp. HCM và Công văn số 6486/STNMT-CTR ngày 03/07/2017 của Sở TNMT Tp. HCM, VWS đã phối hợp với các chuyên gia trong và ngoài nước thực hiện dự án “CHUYỂN ĐỔI CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT CÔNG SUẤT 3.000 TẤN/NGÀY SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỐT PHÁT ĐIỆN” để chuyển đổi công nghệ hiện hữu tại Khu liên hợp Xử lý chất thải Đa Phước từ chôn lấp hợp vệ sinh sang đốt rác phát điện.
II. TÍNH ƯU VIỆT CỦA CÔNG NGHỆ ĐƯỢC LỰA CHỌN
Trên cơ sở nghiên cứu thành phần và nhiệt trị của CTRSH trên địa bàn TP.HCM kết hợp với khảo sát, đánh giá thực tế của Chủ đầu tư tại các nước Châu Âu, năng lực của nhà cung cấp và khả năng chuyển giao công nghệ, Công ty TNHH Xử lý Chất thải Việt Nam (VWS) đã quyết định lựa chọn công nghệ lò đốt tầng sôi tuần hoàn (Circulation Fluidized Bed - CFB) do Tập đoàn Valmet Oy (Phần Lan) làm nhà thầu chuyển giao công nghệ để phục vụ Dự án đốt CTRSH phát điện, đúng với định hướng phát triển của TP.HCM.
Sơ đồ lò đốt tầng sôi
Hình ảnh khảo sát, đánh giá thực tế công nghệ xử lý chất thải tại Châu Âu của Chủ đầu tư được trình bày dưới đây.
Ông David Dương (thứ 2 từ trái sang) nghe giới thiệu công nghệ xử lý
Khảo sát các công trình xử lý tại Nhà máy
Valmet Oy hợp tác công nghệ cùng BMH Technology Oy (Phần Lan) và Watrec Oy (Phần Lan) lập thành nhóm Trio cùng phát triển quy trình tiền xử lý cơ học cho CTRSH đầu vào hay còn gọi là Giải pháp Xử lý rác tổng thể và Thu hồi năng lượng (Trio WtE). Trio WtE bao gồm công nghệ lò đốt tầng sôi tuần hoàn của Valmet Oy kết hợp hệ thống phân loại của của BMH Technology Oy và Hệ thống giảm ẩm (ép rác) và xử lý trực tiếp dịch ép rác tại nguồn của Watrec Oy.
Mô phỏng thiết kế dàn phân loại (BMH Technology Oy) cho Dự án
Bố trí mặt bằng dự kiến của Dự án
Toàn bộ hệ thống từ dây chuyền phân loại đến hệ thống lò đốt, xử lý khí thải và phát điện đều được đầu tư đồng bộ từ nhà cung cấp. Trong đó, hệ thống lò đốt được thiết kế theo tiêu chuẩn của Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ (American Society of Mechanical Engineers - ASME) bao gồm các quy định về quản lý, thiết kế, chế tạo, kiểm tra lò hơi, bình, bồn chịu áp lực nhằm kiểm soát chất lượng thiết bị và đảm bảo an toàn.
- Công nghệ lò đốt tầng sôi tuần hoàn (CFB) của Valmet
Dự án sử dụng Tổ hợp lò đốt hơi tuần hoàn (CFB) kết hợp phát điện do Valmet Oy cung cấp, với một số thông số cụ thể như sau:
- Mã lò hơi: RecycPower 15
- Công suất thiết kế (tiếp nhận RDF): 500 tấn RDF/ngày x 4 tổ hợp lò đốt (RDF: Nhiên liệu thu hồi từ rác sau quá trình tiền xử lý CTRSH đầu vào)
- Công suất thiết kế cho lượng điện sản xuất (Net)/sau hao hụt (10%): 16,5 MW/15 MW
Sơ đồ quy trình đốt RDF kết hợp phát điện được trình bày trong hình sau.
Sơ đồ quy trình đốt RDF kết hợp phát điện
Quy trình hoạt động của buổng đốt
Nhiên liệu RDF sẽ theo hệ thống cấp liệu nạp vào và cháy trong hệ thống lò đốt hơi tuần hoàn (CFB) bao gồm một buồng đốt, một lò tích hợp với đầu đốt và hệ thống cấp khí cháy, một cyclone (bộ hoàn lưu) và bộ thu hồi vật chất cháy (loopseal) tích hợp với bộ thu nhiệt.
Minh họa dòng tuần hoàn trong buồng đốt, cyclone và bộ thu hồi của CFB được trình bày trong hình sau:
Minh họa dòng tuần hoàn trong buồng đốt, cyclone và bộ thu hồi của CFB.
Quá trình đốt cháy diễn ra trong một buồng đốt, theo nguyên lý tầng sôi tuần hoàn, quá trình sử dụng một pha rắn nhẹ (cát silica) được giữ ở trạng thái như chất lỏng (fluid) nhờ dòng không khí (pha khí) được cung cấp từ quạt cấp khí bên dưới đáy lò đốt. Đồng thời, nhiên liệu (RDF) được cung cấp liên tục vào lò để duy trì quá trình cháy.
Khí cấp (không khí) để duy trì tầng sôi (fluid) được cung cấp thông qua các vòi phun bên dưới lò. Khi nhiện liệu RDF nạp vào lò, do vận tốc của dòng sôi (fluid) rất cao nên kéo theo các hạt RDF theo dòng khí cấp tới buồng đốt. Các hạt cát đệm chuyển động hỗn loạn sẽ ma sát với các hạt RDF, qua đó, truyền nhiệt năng cho RDF để xảy ra các quá trình sấy khô và phân hủy nhiệt (cháy) trên bề mặt RDF. Nhiệt năng sinh ra từ quá trình đốt cháy được truyền chủ yếu đến các bề mặt truyền nhiệt của thành lò (được bao phủ bởi vật liệu chịu lửa để giảm thiểu hao mòn), gồm các ống nước đặt theo phương ngang để trao đổi nhiệt dùng cho quá trình hóa hơi nước phát điện. Một phần nhiệt năng sẽ được pha rắn (cát đệm) hấp thụ bù cho phần nhiệt năng bị tiêu hao cho quá trình truyền nhiệt cho các hạt RDF ban đầu; phản ứng cứ tiếp tục theo chuỗi dây chuyền. Một số hạt RDF không cháy hết sẽ được thu hồi bởi cyclone và bộ thu hồi vào buồng đốt để tiếp tục quá trình cháy (thông qua tiếp xúc pha rắn - rắn với cát đệm).
Nhiệt độ buồng đốt (theo yêu cầu của nhà sản xuất cũng như để đảm bảo tuổi thọ của lò và hiệu suất của hệ thống xử lý khí thải), được duy trì ổn định trong ngưỡng 800 - 850oC và phải đảm bảo tối thiểu 850oC (ít nhất 2s) theo Quy chuẩn EU và ISO cho phân hủy Dioxin/Furan. Nhiệt độ buồng đốt được kiểm soát bởi Hệ thống tự động hóa cân bằng đa yếu tố (DCS) gồm các sensor đo tín hiệu quan trắc khí thải, thành phần khí cháy, nhiệt độ buồng đốt,....
Tiếp tục theo dòng khí lưu trong lò đốt, dòng sôi (fluid) rời khỏi buồng đốt đi vào cyclone thiết kế dạng khối nón trụ có tác dụng tách các hạt pha rắn ra khỏi dòng khí (từ trạng thái dòng sôi sang trạng thái rắn) dưới tác động của lực trọng trường và mô hình chuyển động của dòng đối lưu trong cyclone.
- Các hạt vật chất pha rắn (cát đệm, RDF cháy không hoàn toàn, xỉ tro) sẽ di chuyển xuống đáy cyclone;
- Khí thải và các hạt pha rắn nhẹ (bụi mịn, tro bay) sẽ theo dòng khí lưu ra khỏi cyclone (đầu ra). Do chênh lệch áp suất và nhiệt độ giữa đầu vào/đầu ra ở cyclone, dòng khí thải/ khí lưu sẽ di chuyển theo một chiều.
Sơ đồ minh họa công nghệ đốt CTRSH bằng lò CFB Valmet Oy.
Mô hình tổ hợp nhà máy đốt phát điện của Valmet Oy.
So với các lò đốt khác như lò ghi và lò đốt thùng quay, lò đốt tầng sôi tuần hoàn CFB có nhiều ưu điểm và đáp ứng được yêu cầu công nghệ của dự án với hiệu suất phát điện cao.
So với yêu cầu kỹ thuật lò đốt chất thải của Việt Nam (QCVN 61-MT:2016/BTNMT), lò đốt CFB của Valmet có kết cấu khác biệt, tuy nhiên vẫn đáp ứng được quy chuẩn Quy chuẩn EU Directive 2000/76/EC của EU áp dụng cho vận hành nhà máy đốt phát điện.
Về các chỉ tiêu khí thải sau xử lý, lò đốt CFB của Valmet hoàn toàn đáp ứng được QCVN 61-MT: 2016/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải rắn sinh hoạt) và tiêu chuẩn Châu Âu (EU Directive 2010/75/EU).
- Lợi ích của dự án khi đi vào hoạt động
Dự án chuyển đổi công nghệ xử lý chất thải rắn sinh hoạt công suất 3.000 tấn/ngày sử dụng phương pháp đốt phát điện tại Khu liên hợp Xử lý chất thải Đa Phước do Công ty TNHH Xử lý chất thải Việt Nam (VWS) làm chủ đầu tư sử dụng công nghệ xử lý chất thải tiên tiến, kết hợp thu hồi nhiệt lượng để phát điện. Dự án khi đi vào hoạt động sẽ mang lại nhiều lợi ích về kinh tế - xã hội cũng như môi trường:
- Dự án được chuyển giao công nghệ trọn gói từ Phần Lan giúp bắt kịp công nghệ tiên tiến về xử lý chất thải trên Thế giới. Dự án xử lý chất thải kết hợp tạo ra các sản phẩm, mang lại thu nhập ổn định cho dự án. Việc tái tạo năng lượng từ chất thải cũng góp phần phát triển kinh tế bền vững, giúp giảm sử dụng tài nguyên, giảm quỹ đất chôn lấp;
- Công nghệ tiên tiến sẽ đảm bảo chất lượng đầu ra đạt các yêu cầu khắt khe về môi trường. Công nghệ đốt rác phát điện giúp giảm sử dụng tài nguyên và tạo năng lượng ổn định. Ngoài ra, sẽ giảm thiểu được các nguy cơ gây ô nhiễm không khí, đất, nước mặt, nước ngầm của công nghệ chôn lấp truyền thống;
- Dự án sẽ xây dựng một khu xử lý chất thải hài hòa, thân thiện với môi trường, mang đến một cái nhìn tích cực về cơ sở xử lý chất thải, góp phần nâng cao nhận thức của người dân, củng cố niềm tin của người dân thành phố vào các chiến lược và chính sách của Nhà nước.