Mô hình sản xuất điện từ rác thải sinh hoạt: Một số sự cố có thể xảy ra

1.    Mô tả hiện trạng của mô hình.

Mô hình sản xuất điện từ rác thải của tác giả Bùi Khắc Kiên là một mô hình kế thừa từ những thử nghiệm và phát triển các loại lò đốt rác thải sinh hoạt trước đó từ tác giả sau khi nhận biết một lượng nhiệt thừa khá lớn sau lò đốt rác và mong muốn tận dụng nó cho phát điện. Mô hình gồm có những trang thiết bị sau:

Một buồng đốt rác thải tự chế có cấu tạo hình trụ tròn đường kính trong khoảng 50cm chiều dày khoảng 15cm không có bản vẽ hoàn chỉnh chi tiết. Bên trong lò được xây bằng gạch chịu lửa, bên ngoài bọc tôn không có cách nhiệt. Buồng đốt được thiết kế với một cửa nhập liệu từ phía trên, một cửa nhìn và nhóm lửa ở phía dưới và một cửa ra xỉ ở dưới cùng.

Không khí cấp cho lò là không khí nóng được đi qua bộ sấy không khí tận dụng nhiệt thừa khói thải thông qua một quạt gió để cấp gió vào từ dưới ghi.

Lò được thiết kế với một số lỗ có thể cho phép các thanh sắt có thể dịch chuyển nhằm giúp cho rác vào không rơi ngay xuống mặt ghi mà có thể phân bố khắp chiều dài thân lò để công đoạn sấy được thực hiện dễ dàng.

Cơ cấu tích nhiệt của lò sử dụng các miếng gạch chịu lửa rời giúp lò có khả năng tích lũy lượng nhiệt cao với nhiệt độ ổn định để có thể đốt các loại nhiên liệu có độ ẩm cao và khó cháy như các loại rác sinh hoạt ẩm (rau củ quả tươi, giẻ vải ướt, v.v.).

Phía trên buồng đốt có lắp đặt một lò hơi được chế tạo bởi một chi nhánh của công ty cổ phần nồi hơi và thiết bị áp lực Đông Anh có mã hiệu LHT D0,05/15 có công suất sản xuất hơi là 50kg/giờ với áp suất định mức là 15 bar sản xuất hơi bão hòa. Lò hơi có mục đích tận dụng nhiệt thải ra từ buồng đốt rác thải để sản xuất hơi cho mục tiêu phát điện.

Khói thải sau lò hơi được đi qua bộ sấy không khí rồi qua một bể sục đến một khay chứa rác mà hiện tại đang dùng rơm ướt nhằm lọc bụi cho khói lò trước khi thải khói ra ngoài môi trường.

Về cơ cấu phát điện, hơi sinh ra từ lò hơi được dẫn tới một tua bin tự chế mô phỏng theo một số thiết bị quay hiện có với một tầng cánh không có điều chỉnh tốc độ. Tua bin được hàn bọc kín nên không thể tháo ra để xem chi tiết bên trong. Tua bin sau đó được nối với máy phát 3kW của Trung Quốc thông qua bộ đai truyền. Điện sinh ra từ máy phát được đưa tới các bóng điện sợi đốt 100W để có thể phát sinh ánh sánh nhằm chứng minh khả năng sinh ra điện từ hệ thống.

Hiện trạng vận hành cho thấy hệ thống có thể hoạt động sinh ra điện với mục tiêu thắp sáng các bóng đèn sợi đốt tuy nhiên điện này chỉ sử dụng được cho đúng mục đích đó mà thôi.

2.    Đánh giá về phương pháp thực hiện mô hình

Do có hạn chế về kiến thức chuyên môn và trình độ văn hóa, phương pháp thực hiện mô hình của tác giả chủ yếu là phương pháp thử – sai – sửa- thử lại cho đến khi thành công.

Trong quá trình thực hiện mô hình, các ý tưởng dẫn đến việc chỉnh sửa, sửa đổi chủ yếu đến từ việc tham khảo các thiết bị tương tự ở các nơi mà không có thiết kế tổng thể, hợp lý.

3.    Đánh giá chi tiết về mô hình

3.1.     Đánh giá chung

Việc đốt rác và sử dụng nhiệt thừa phát điện theo mô hình của tác giả Bùi Khắc Kiên là hoàn toàn có thể thực hiện được về mặt nguyên lý. Tuy nhiên, do nhiều khó khăn về kiến thức chuyên môn và nguồn lực thực hiện, mô hình do tác giả dựng lên có những vấn đề sau.

Về mặt tổng thể, với mô hình hiện tại, việc phát điện chỉ là mang tính trình diễn với việc điện phát ra có thể làm sáng các bóng đèn sợi đốt. Chất lượng điện ra không đảm bảo về mặt tần số để có thể sử dụng cho các việc khác.

Mô hình không có thiết kế tổng thể, các thiết bị như lò hơi, tua bin và lò đốt rác không tương thích về các thông số kỹ thuật để có thể tận dụng tốt lượng nhiệt thừa khói thải cho phát điện.

Mô hình được lắp đặt tại nhà nằm trong khu dân cư thiếu tính an toàn cháy nổ, an toàn lao động và có thể gây ảnh hưởng tới vệ sinh môi trường.

Việc phát điện cần được tính toán trước về mặt công suất để hệ thống mang tính kinh tế khả thi.Nếu công suất lò đốt rác quá nhỏ, việc phát điện không thực hiện được vì không có thiết bị thích hợp và không có tính kinh tế khi triển khai.

3.2.    Đánh giá về tua bin hơi nước

Tua bin hơi nước là thiết bị sử dụng năng lượng của hơi nước ở áp suất và nhiệt độ cao đi qua một hệ thống cánh quay để biến đổi thành cơ năng làm quay trục nối với máy phát để phát điện. Nhìn chung, Tua bin là thiết bị thuộc loại cơ khí chính xác cao mà Việt nam chưa chế tạo được. Để phát điện, nhìn chung các tua bin hơi nước được thiết kế chế tạo với số vòng quay là 3000 vòng/phút rồi nối với máy phát để có thể phát ra được dòng điện có tần số 50 Hz. Với tốc độ quay lớn như vậy, tua bin hơi nước cần được chế tạo với độ cân bằng tốt và độ chính xác thiết bị hết sức cao. Tua bin cũng là thiết bị đắt tiền. Hệ thống điều khiển tốc độ quay của tua bin là một hệ thống phức tạp. Các Tuabin cỡ nhỏ cũng có nhưng khó mua.

Tua bin tự chế của tác giả là sự mô phỏng các thiết bị quay kiểu guồng nước, không có tính toán thiết kế mà chỉ là thử – sai – sửa. Tua bin không có bình ngưng đi kèm, không điều khiển được tốc độ quay trục, tốc độ quay thấp. Nhìn chung tua bin này chỉ có thể sử dụng để chứng minh có thể quay được mà không thể là một thứ có thể sử dụng được một cách hữu ích.

3.3.    Đánh giá về lò hơi và hệ thống hơi.

Lò hơi và đường ống dẫn hơi được chế tạo và lắp đặt bởi công ty cổ phần nồi hơi và thiết bị áp lực Đông Anh. Đây là một cơ sở chế tạo có năng lực và được phép chế tạo các thiết bị áp lực nên lò hơi và hệ thống ống dẫn hơi là đảm bảo về mặt an toàn thiết bị. Tuy nhiên, hệ thống lò hơi và hệ thống ống dẫn hơi có tồn tại một số vấn đề sau.

Hệ thống lò được bảo ôn rất kém bằng bông cách nhiệt có bọc vải bên ngoài và nằm ngoài trời nên với ảnh hưởng của thời tiết có mưa, bông cách nhiệt bị ướt gây nên tổn thất nhiệt lớn.

Một số đoạn ống trần có khả năng gây bỏng khi tiếp xúc.

Hệ thống giàn dáo được lắp đặt thủ công bằng tre, ván gỗ không chắc chắn dẫn đến nhiều khó khăn trong việc xử lý sự cố nếu cần.

Tác giả là người không có hiểu biết về thiết bị áp lực và an toàn nổ trong lò hơi và bình chịu áp. Việc vận hành lò cũng không được thực hiện bởi bất cứ ai có sự hiểu biết tối thiểu về vấn đề này nên việc vận hành là hết sức nguy hiểm. Thiết bị được thiết kế với áp suất làm việc là 15 bar nhưng tác giả luôn nói đến việc vận hành lò ở áp suất lên tới 70 cân (tương đương với khoảng 70 bar). Về thực tế tác giả không thể thực hiện được điều này tuy nhiên sự thiếu hiểu biết và sẵn sàng thay đổi để đạt mục đích phát điện của tác giả là rất nguy hiểm và có thể gây mất an toàn cho chính tác giả và cả những nhà xung quanh khi sự cố nổ lò xảy ra.

Việc tận dụng nhiệt thừa từ rác thải để sinh hơi cũng cần để ý đến tính ăn mòn cao của môi trường khói thải có nhiều chất gây ăn mòn như khói thải từ rác.

3.4.    Đánh giá về lò đốt rác thải

Lò đốt rác thải đã có sự để ý đến việc lọc khói, tận dụng nhiệt thừa khói thải để sấy không khí cấp cho quá trình cháy trong lò.Hệ thống tích nhiệt có thể giúp cho lò đốt được những loại rác khó cháy. Tuy nhiên lò đốt rác còn một số điểm sau:

Do chỉ có một quạt gió cấp không khí vào lò nên áp suất trong lò là áp suất dương dẫn đến sự phì lửa ra ngoài khi đốt gây nguy hiểm. Khói thải cũng dễ dàng bị xì ra ngoài gây ô nhiễm môi trường xung quanh. Tác giả cần có phương án lắp đặt quạt hút khói ở đầu ra lò nhằm tránh khuyết điểm này.

Khói thải của lò mặc dù được lọc bụi khá tốt ở cường độ đốt gián đoạn không liên tục nhưng chưa có cơ chế để loại bỏ các khí thải độc hại sinh ra trong quá trình cháy. Cấu tạo của lò cũng sẽ dẫn tới nhiều khó khăn trong vận hành trong trường hợp lò hoạt động liên tục. Khi đó người vận hành sẽ gặp khó khăn hơn trong việc lấy nước bẩn của quá trình lọc bụi ra và lấy ra khay rác vốn được đưa vào lò với mục đích lọc bụi.

4.    Kiến nghị

Đối với cơ cấu lò hơi, hệ thống hơi và tua bin, tác giả không nên tự chế tạo hoặc vận hành để tránh những sự cố cháy nổ làm ảnh hưởng tới bản thân gia đình tác giả và các hộ gia đình xung quanh. Trong trường hợp tác giả vẫn mong muốn cải tiến, sửa đổi, thí nghiệm thì yêu cầu tác giả phải trải qua một khóa đào tạo vận hành lò hơi và thiết bị áp lực có cấp chứng chỉ từ một cơ sở có thẩm quyền (thường là các cơ quan đăng kiểm lò hơi của các bộ).

Đối với lò đốt rác thải, lò chỉ nên được sử dụng để đốt rác thải thông thường không dẫn đến sự hình thành các khí thải độc hại như các loại thực vật (rau củ quả, rơm, rạ, trấu giấy thải loại, vải thô v.v.). Việc đốt các loại rác thải có nguy cơ sinh ra khí độc như các loại nhựa PVC, túi nilon, cao su, xác và các bộ phận động vật lớn v.v. là không thích hợp.

Tác giả cũng nên lưu ý tới vị trí và cách thức thuận tiện để đưa rác vào lò nhằm giúp cho người vận hành giảm thiểu thời gian và cường độ tiếp xúc với rác.

5.    Kết luận

Trên đây là nhận xét tổng thể và chi tiết về mô hình đốt rác phát điện của tác giả Bùi Khắc Kiên. Việc có được những con người năng nổ, dám nghĩ, dám làm ở mọi trình độ là rất đáng quý và góp phần vào sự nghiệp phát triển những cơ cấu ứng dụng trong đời sống kinh tế, xã hội của nhân dân. Tuy nhiên, việc thực hành những cơ cấu có thể gây tác động nguy hại trong điều kiện thiếu hiểu biết có thể gây ra những sự cố nghiêm trọng không mong muốn. Các cơ quan chức năng cần có những biện pháp để có thể giúp những nhà khoa học chân đất này có khả năng tiếp cận những nguồn tri thức phù hợp đồng thời tư vấn những quy định, quy phạm liên quan để các phát minh, sáng chế có thể đi đúng đường tạo ra những sản phẩm có ích cho xã hội