Phân tích hệ thống quá trình đốt nhiệt phân chất thải rắn công nghiệp đặc trưng

Tiết kiệm sử dụng nhiên liệu hoá thạch, giảm thiểu lượng rác thải, tái chế, tái sử dụng và tái sinh năng lượng từ rác thải hiện nay đang là vấn đề được quan tâm ở mức toàn cầu hoá. Trong đó, tái chế chất thải đang dần trở thành một ngành công nghiệp thực sự tại các nước công nghiệp phát triển như Anh, Pháp, Đức, Mỹ, Nga, Trung Quốc, Nhật, Ngành công nghiệp đặc biệt này tái chế chất thải góp phần cung cấp các loại nguyên liệu như nylon, nhựa, giấy, gỗ, kim loại, thủy tinh, với chi phí thấp hơn nhiều so với chi phí sản xuất các loại nguyên liệu ban đầu. Phần nguyên liệu bẩn còn lại có nguồn gốc hữu cơ sau khi được phân loại, một lần nữa được xem là chất thải của ngành công nghiệp phân loại tái chế, và thường được tiếp tục xử lý bằng các phương pháp đốt khác nhau nhằm tạo điều kiện giảm áp lực quỹ đất của các bãi chôn lấp. Vấn đề đốt “chất thải của chất thải” kết hợp phát điện hiện nay cũng đang được đầu tư nghiên cứu ở rất nhiều các quốc gia công nghiệp phát triển nêu trên. Một trong những loại thiết bị sử dụng phổ biến là lò đốt có vỉ lò di chuyển (travelling bed). Thiết bị lò đốt có vỉ lò di chuyển được sử dụng phổ biến để đốt sinh khối (biomass), chất thải sinh hoạt tại nhiều nơi trên thế giới. Nhiều công trình nghiên cứu của các trường Đại học, các Viện nghiên cứu, các nhà máy công nghiệp đối với loại thiết bị này đã được thực hiện và thu được những kết quả quan trọng, đóng góp vào sự hiểu biết về quá trình cháy, về phương thức nâng cao hiệu quả cháy, trong quá trình xử lý rác thải bằng phương pháp đốt. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có một nghiên cứu nào thực hiện tiếp cận quá trình đốt rác thải trong thiết bị lò đốt có vỉ lò di chuyển một cách thực sự chuẩn mực với nguyên tắc thiết bị lò đốt rác thải được xét như là một hệ thống phức tạp. Trên cơ sở nhận thức sâu sắc về ý nghĩa và giá trị của việc đốt chất thải rắn trong thiết bị đốt có vỉ lò di chuyển, đề tài luận văn Tiến sĩ “Phân tích hệ thống quá trình đốt chất thải công nghiệp đặc trưng” được đề xuất thực hiện phối hợp tại trường Đại học Quốc gia TP.HCM và Đại học Sheffield, UK. Trong đó, đối tượng nghiện cứu được xem xét như một hệ thống phức tạp và các tác vụ nghiên cứu được xác lập và triển khai theo tinh thần của phương pháp luận Tiếp cận Hệ thống. 2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Như đã đề cập ở trên, đối tượng nghiên cứu trong đề tài này bao gồm: ?? Vật liệu nghiên cứu: chất thải rắn hữu cơ đã phân loại cho mục đích tái chế, tái sử dụng (chất thải của chất thải)và sinh khối thực vật (chất thải của ngành sản xuất nông nghiệp); ?? Thiết bị: lò đốt kiểu cột nhồi (là một mô hình vật thể thu nhỏ của thiết bị lò đốt có vỉ lò di chuyển ); ?? Quá trình đốt: đốt nhiệt phân chất thải rắn; ?? Phương pháp mô hình hóa quá trình đốt nhiệt phân chất thải rắn; ?? Chương trình mô phỏng quá trình cháy chất thải rắn. 3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu đặt ra trong Luận án này là: ?? Nghiên cứu tính chất của quá trình cháy của hỗn hợp vật liệu rắn trong thiết bị đốt kiểu cột nhồi; ?? Xác định phương trình động học quá trình cháy của từng loại vật liệu là chất thải sau khi phân loại tái chế, tái sử dụng và sinh khối nông nghiệp; ?? Xây dựng hệ phương trình vi phân mô tả quá trình cháy của vật liệu rắn theo phương pháp phân tích hệ thống; ?? Xây dựng chương trình mô phỏng nghiên cứu quá trình đốt vật liệu rắn theo phương pháp thể tích hữu hạn; 4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Các nội dung nghiên cứu ch? y?u trong luận án này g?m: ?? Tổng quan các nghiên cứu về quá trình đốt chất thải rắn trên thế giới và trong nước theo quan điểm c?a phương pháp luận tiếp cận hệ thống. ?? Nghiên cứu các ảnh hưởng chủ yếu của các yếu tố vật lý đến quá trình cháy trong hệ gồm: ảnh hưởng của lưu lượng không khí sơ cấp, ảnh hưởng của độ rỗng của hệ. ?? Vận dụng phương pháp phân tích hệ thống nghiên cứu xây dựng mô tả toán học cho đối tượng lò đốt có vỉ lò di chuyển. Xử lý dữ liệu nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định các đặc tính cấu trúc, cấu tạo vật chất của vật liệu; nghiên cứu quá trình cháy của vật liệu trên thiết bị đốt kiểu cột nhồi để xác định các thông số của mô hình.