Nhiên liệu mới trong sản xuất xi măng từ công nghệ xử lý chất thải rắn

Hiện nay chất thải rắn trong sinh hoạt phát sinh từ các đô thị ngày càng gia tăng, đa dạng về thành phần và tính độc hại đang gây nhiều tác động tiêu cực đến môi trường và chất lượng cuộc sống của người dân thành thị. Chính vì vậy chúng cần được thu gom và xử lý đúng cách.

Đã có nhiều biện pháp được áp dụng, tuy nhiên, các phương pháp này đều tồn tại nhược điểm là chưa tiêu hủy hoàn toàn, còn làm ảnh hưởng vệ sinh môi trường và sức khỏe cộng đồng. Một phương pháp mới được các nhà khoa học Nhật Bản sáng chế có tên là công nghệ CKK (Cement Kiln Kawasaki) đã xử lý triệt để rác thải rắn sinh hoạt mà không cần phải dùng tới nguyên liệu trung gian.
 

Điểm nổi bật trong công nghệ này là phải phối kết hợp với hệ thống lò nung sản xuất clinker trong công nghiệp sản xuất xi măng. Bởi nhiệt độ trong các buồng chính của lò này lên tới 1450^oC, tại buồng phụ là 1100^oC sẽ làm các chất độc hại trong chất thải rắn bao gồm cả Dioxin được phân hủy hoàn toàn. Nhờ sự kết hợp này, ngành công nghiệp sản xuất xi măng đã tìm ra được một nguồn năng lượng mới thay thế, góp phần tăng năng suất sản xuất cũng như có thể hạ giá thành sản phẩm.

Công nghệ khí hóa rác thải rắn sinh hoạt CKK đã biến đổi rác thải thành năng lượng dạng khí cao cấp vào caciner của lò nung, thay thế một phần cho nhiên liệu cho sản xuất clinker góp phần nâng cao chất lượng của clinker. 

Rác thải rắn sinh hoạt được thu gom từ các khu tập kết rác, vận chuyển và đổ trực tiếp vào boongke chứa rác của nhà máy khí hóa. Tại đây rác thải được xử lý theo một quy trình nghiêm ngặt để tạo ra lượng nhiệt ra khỏi lò khí hóa vừa đủ cho quá trình sản xuất xi măng.

Chất thải của rác sau khi đã qua quá trình khí hóa được thu hồi từ đáy lò có khoảng 20 - 30% (tùy theo loại rác sử dụng) gồm các thành phần như tro xỉ, phi kim loại (gạch, ngói, đất, đá), sắt, thủy tinh,… đều được phân loại riêng rẽ.  Một máy tách kim loại được lắp đặt sẵn để phân tách nguyên liệu này mang đi tái chế. Lượng tro xỉ và phi kim còn lại sẽ được tận dụng như là một thành phần của nguyên liệu thô trong sản xuất xi măng. Cát ở đáy lò cũng được thu hồi, phân loại và đưa trở về lò khí hóa rác.

Khi hoàn thành quá trình khí hóa trong lò, nhiệt độ khí đi ra khỏi lò vào khoảng 530^oC được bơm sang buồng đốt phụ calciner của hệ thống lò nung clinker. Ở đây, khí này kết hợp với không khí có oxy tại calciner sẽ bắt cháy và cung cấp nhiệt lượng thay thế cho than đang được sử dụng để sản xuất xi măng.

Để phòng ngừa khí hóa từ các chất thải rắn sinh hoạt chứa lượng chất độc ảnh hưởng tới chất lượng xi măng như alkali, chlorine,… người ta đã trang bị thêm hệ thống kích kiềm. Hệ thống này sẽ làm công đoạn trích khí tại đầu lò đưa qua thiết bị làm lạnh và cyclone lắng thu hồi kiềm ở thể rắn.

Công nghệ mới này theo tính toán thực tế của Tập đoàn công nghiệp nặng KAWASAKI – Nhật Bản đã tiết kiệm được lượng than khoảng 3 -10% sử dụng trong quá trình sản xuất xi măng. Tỷ lệ này phụ thuộc phần lớn vào yếu tố: lượng nhiệt trị trung bình của rác thải rắn sinh hoạt, công suất của nhà máy khí hóa rác và hệ thống lò nung clinker.