5 phút
A đơn vị nhiệt phân là một hệ thống công nghiệp phân hủy nhiệt các vật liệu hữu cơ hoặc polyme trong điều kiện không có oxy, phá vỡ các phân tử hydrocarbon chuỗi dài thành các hợp chất ngắn hơn, có giá trị hơn. Từ nhiệt phân bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là lửa và sự phân tách - một mô tả chính xác về một quá trình sử dụng nhiệt chứ không phải đốt cháy để giải phóng năng lượng hóa học được lưu trữ trong chất thải.
Không giống như phương pháp đốt vật liệu để tạo ra nhiệt và tro, quá trình nhiệt phân hoạt động trong môi trường không có oxy hoặc hạn chế oxy. Không có oxy, nguyên liệu không thể cháy - thay vào đó, nhiệt gây ra sự nứt nhiệt của các liên kết phân tử, tạo ra ba dòng đầu ra chính: dầu nhiệt phân (còn gọi là nhiên liệu pyro hoặc nhiên liệu có nguồn gốc từ lốp xe) , hỗn hợp khí dễ cháy và cặn cacbon rắn được gọi là than hoặc muội than.
Các đơn vị nhiệt phân được sử dụng để xử lý nhiều loại nguyên liệu bao gồm lốp thải, nhựa, sinh khối, chất thải rắn đô thị và chất thải điện tử. Trong số này, nhiệt phân lốp thải đã thu hút được sự quan tâm thương mại lớn nhất - do quy mô của vấn đề xử lý lốp xe toàn cầu và hàm lượng năng lượng cao của nhiên liệu được sản xuất.
Khoảng 1 tỷ lốp thải được tạo ra trên toàn thế giới hàng năm. Lốp xe hết hạn sử dụng được phân loại là chất thải nguy hại ở nhiều khu vực pháp lý do khả năng chống phân hủy sinh học, độc tính khi đốt trong lửa mở và xu hướng tích tụ trong các kho dự trữ bất hợp pháp gây ra nguy cơ hỏa hoạn và bệnh tật. Một vụ cháy kho lốp xe lớn có thể cháy trong nhiều tháng, thải ra khói độc có chứa benzen, hydrocacbon thơm đa vòng và kim loại nặng ra môi trường xung quanh.
Các tuyến xử lý truyền thống - chôn lấp, đắp lại và sản xuất cao su vụn - chỉ có thể hấp thụ một phần sản lượng lốp xe hàng năm. Việc đắp lại giúp kéo dài tuổi thọ của lốp nhưng chỉ áp dụng cho lốp xe thương mại ở tình trạng phù hợp. Cao su vụn từ quá trình nghiền cơ học đã hạn chế khả năng hấp thụ của thị trường và việc chôn lấp toàn bộ lốp xe bị cấm ở nhiều quốc gia bao gồm tất cả các quốc gia thành viên Liên minh Châu Âu.
Nhiệt phân đưa ra một giải pháp cơ bản khác biệt: nó biến lốp xe thải thành các sản phẩm có thể bán được trên thị trường - dầu nhiên liệu, muội than, dây thép và khí dễ cháy - biến trách nhiệm xử lý thành dòng nguyên liệu thô tạo ra doanh thu. Mô hình kinh tế tuần hoàn này đang thúc đẩy sự tăng trưởng nhanh chóng trong việc lắp đặt các thiết bị nhiệt phân trên toàn cầu, với thị trường nhiệt phân lốp thải dự kiến sẽ mở rộng đáng kể vào cuối những năm 2020.
Việc hiểu rõ trình tự quy trình nhiệt phân giúp các nhà vận hành, nhà đầu tư và chuyên gia môi trường đánh giá chính xác các đơn vị.
Đầu ra từ thiết bị nhiệt phân lốp xe được chia thành bốn dòng sản phẩm riêng biệt. Tỷ lệ phần trăm hiệu suất thay đổi tùy theo loại lốp, nhiệt độ lò phản ứng và thời gian lưu giữ, nhưng các giá trị sau thể hiện kết quả điển hình từ thiết bị nhiệt phân liên tục hoạt động tốt khi xử lý lốp xe khách.
| sản phẩm | Năng suất điển hình (% theo trọng lượng) | Sử dụng chính |
|---|---|---|
| Dầu nhiệt phân (Nhiên liệu từ lốp xe) | 38–45% | Nhiên liệu công nghiệp, nguyên liệu lọc dầu |
| Than đen (Than) | 30–35% | Nhiên liệu, chất độn cao su, chất màu |
| dây thép | 10–15% | Tái chế kim loại phế liệu |
| Khí không ngưng tụ | 10–15% | Quá trình sưởi ấm, phát điện |
Phần dầu nhiệt phân - còn được bán trên thị trường dưới dạng nhiên liệu có nguồn gốc từ lốp xe (TDF) - là dòng đầu ra có giá trị cao nhất và là động lực kinh tế chính của hầu hết các hoạt động thương mại. Giá trị nhiệt lượng của nó xấp xỉ 40–44 MJ/kg có thể so sánh với nhiên liệu diesel thông thường, khiến nó trở thành chất thay thế khả thi trong các lò đốt công nghiệp, lò nung xi măng, động cơ hàng hải và các ứng dụng phát điện.
Dầu nhiệt phân có nguồn gốc từ lốp xe là một chất lỏng nhớt, sẫm màu có thành phần hydrocarbon phức tạp bao gồm các hợp chất thơm và béo. Đặc tính của nó đặt nó ở giữa dầu nhiên liệu nặng và dầu diesel nhẹ trong phổ sản phẩm dầu mỏ, mặc dù thành phần chính xác của nó khác với các sản phẩm lọc dầu thông thường do có nguồn gốc từ polyme cao su tổng hợp chứ không phải dầu thô.
Dầu nhiệt phân lốp thường có mật độ 0,92–0,96 g/cm³, điểm chớp cháy 35–60°C và hàm lượng lưu huỳnh 0,5–1,5% trọng lượng - cao hơn dầu diesel có hàm lượng lưu huỳnh cực thấp nhưng nằm trong các thông số kỹ thuật có thể chấp nhận được đối với nhiều ứng dụng đốt công nghiệp. Hàm lượng thơm cao góp phần làm tăng giá trị nhiệt lượng nhưng cũng có nghĩa là việc sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu cho phương tiện giao thông đường bộ mà không cần tinh chế thêm là không khả thi trong hầu hết các khuôn khổ pháp lý.
Việc sử dụng dầu nhiệt phân lốp ngay lập tức và rộng rãi nhất là thay thế trực tiếp cho dầu nhiên liệu nặng trong các lò đốt và nồi hơi công nghiệp. Lò nung xi măng là một trong những đối tượng tiêu thụ lớn nhất - nhiệt độ cao cần thiết trong sản xuất clinker (vượt quá 1.450°C) nằm trong khả năng đốt cháy của dầu nhiệt phân và nhiều nhà sản xuất xi măng đã thiết lập các thỏa thuận cung cấp TDF chính thức với các nhà điều hành nhiệt phân. Các nhà máy thép, lò gạch, lò nung thủy tinh và các cơ sở sấy công nghiệp là những kênh tiêu thụ khối lượng lớn bổ sung.
Ngày càng nhiều nhà máy lọc dầu đang đánh giá dầu nhiệt phân làm nguyên liệu đồng xử lý - trộn nó với các dòng dầu thô thông thường để xử lý trong các đơn vị chưng cất và xử lý hydro hiện có. Khi được xử lý bằng hydro để loại bỏ các hợp chất lưu huỳnh và nitơ, dầu nhiệt phân có nguồn gốc từ lốp xe có thể tạo ra các phân đoạn diesel và naphtha đáp ứng các thông số kỹ thuật của nhiên liệu thông thường. Con đường này mang lại giá trị cao nhất cho dầu nhiệt phân nhưng đòi hỏi phải ở gần một nhà máy lọc dầu có công suất xử lý tương thích và sẵn sàng chấp nhận các nguyên liệu phi dầu mỏ.
Các thiết bị nhiệt phân có sẵn ở ba cấu hình vận hành, mỗi cấu hình có ý nghĩa riêng biệt đối với chi phí vốn, công suất, yêu cầu lao động và tính nhất quán của sản phẩm.
Các đơn vị mẻ nạp một lượng nguyên liệu cố định, đóng kín lò phản ứng, hoàn thành toàn bộ chu trình nhiệt phân (thường là 8–12 giờ), làm nguội và xả sản phẩm trước khi đưa lần tải tiếp theo vào. Chúng đại diện cho điểm tiếp cận vốn thấp nhất - thường xử lý 5–10 tấn mỗi ngày - và rất phù hợp với các hoạt động quy mô nhỏ hoặc các địa điểm có nguồn cung cấp nguyên liệu không liên tục. Nhược điểm chính của chúng là cường độ lao động cao, áp lực chu kỳ nhiệt đáng kể lên lò phản ứng và chất lượng sản phẩm thay đổi giữa các lô khi nhiệt độ thay đổi trong suốt chu trình.
Các thiết kế bán liên tục duy trì nhiệt độ lò phản ứng đồng thời cho phép bổ sung nguyên liệu định kỳ và xả sản phẩm thông qua các khóa khí kín. Kiến trúc này kéo dài tuổi thọ lò phản ứng bằng cách giảm chu kỳ nhiệt và cải thiện tính nhất quán của sản phẩm so với vận hành theo mẻ. Công suất dao động từ 10 đến 30 tấn mỗi ngày và yêu cầu lao động trên mỗi tấn được xử lý thấp hơn so với hệ thống sản xuất theo mẻ. Các đơn vị bán liên tục đại diện cho cấu hình phổ biến nhất trong số các nhà khai thác thương mại quy mô trung bình trên toàn cầu.
Các đơn vị liên tục cấp nguyên liệu và xả sản phẩm đồng thời thông qua hệ thống băng tải quay hoặc trục vít kín, duy trì điều kiện lò phản ứng ổn định suốt ngày đêm. Chúng mang lại năng suất cao nhất — từ 30 đến hơn 100 tấn mỗi ngày trong các cơ sở lắp đặt lớn — chất lượng sản phẩm ổn định nhất và nhân công vận hành trên mỗi tấn thấp nhất. Chi phí vốn cao hơn đáng kể so với các giải pháp thay thế theo mẻ hoặc bán liên tục, nhưng lợi thế kinh tế nhờ quy mô với thông lượng cao thường phù hợp cho việc đầu tư cho các hoạt động xử lý hơn 20–25 tấn mỗi ngày trên cơ sở bền vững.
Một thiết bị nhiệt phân được thiết kế tốt và vận hành đúng cách sẽ tạo ra lượng khí thải thấp hơn đáng kể so với đốt lốp lộ thiên hoặc đốt không kiểm soát, nhưng không phải là không có khí thải. Việc tuân thủ quy định yêu cầu các nhà vận hành phải giải quyết một số loại phát thải.
Phát thải khí thải từ lò đốt lò phản ứng phải đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng không khí tại địa phương về chất dạng hạt, sulfur dioxide, oxit nitơ và carbon monoxide. Các cơ sở nhiệt phân hiện đại kết hợp bộ tách lốc xoáy, máy lọc ướt và bộ lọc than hoạt tính trong hệ thống xử lý khí thải để đạt được sự tuân thủ các chỉ thị về khí thải công nghiệp.
Quản lý mùi là mối quan tâm thiết thực đối với các cơ sở nằm gần khu vực đông dân cư. Quá trình nhiệt phân tạo ra các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) tạo ra mùi dễ nhận thấy trong quá trình nạp nguyên liệu và xả sản phẩm. Hệ thống xử lý khép kín, tòa nhà áp suất âm và hệ thống xử lý mùi bằng bộ lọc sinh học hoặc chất oxy hóa nhiệt là những yếu tố tiêu chuẩn của thiết kế cơ sở tuân thủ môi trường.
Tính toán cacbon ngày càng phù hợp khi khung pháp lý được mở rộng. Quá trình nhiệt phân lốp xe thải thay thế việc tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch nguyên chất - các sản phẩm dầu khí thay thế các sản phẩm tương đương có nguồn gốc từ dầu mỏ - nhưng bản thân quá trình này tiêu thụ năng lượng và tạo ra CO₂. Đánh giá vòng đời luôn cho thấy một lợi ích ròng của khí nhà kính cho quá trình nhiệt phân lốp xe so với xử lý bãi chôn lấp kết hợp với sản xuất nhiên liệu thông thường, mặc dù mức độ lợi ích thay đổi tùy theo nguồn năng lượng và hậu cần vận tải.
Người vận hành đơn vị nhiệt phân phải điều hướng một môi trường pháp lý phức tạp có sự khác biệt đáng kể tùy theo quốc gia và khu vực pháp lý. Lốp thải được phân loại là chất thải nguy hại ở hầu hết các nền kinh tế phát triển, nghĩa là việc thu gom, vận chuyển và xử lý chúng phải tuân theo các yêu cầu cấp phép quản lý chất thải khác với giấy phép công nghiệp thông thường.
Tại Liên minh Châu Âu, các cơ sở nhiệt phân xử lý chất thải cần có giấy phép theo Chỉ thị Phát thải Công nghiệp (IED), trong đó đặt ra các giá trị giới hạn phát thải ràng buộc và bắt buộc phải báo cáo tuân thủ định kỳ. Việc phân loại dầu nhiệt phân là nhiên liệu có nguồn gốc từ chất thải chứ không phải là sản phẩm dầu mỏ thông thường ảnh hưởng đến khả năng buôn bán và sử dụng của nó - các nhà khai thác phải đạt được chứng nhận nhiên liệu có nguồn gốc từ chất thải trước khi dầu có thể được bán cho người dùng cuối tại các thị trường được quản lý.
Ở Bắc Mỹ, các cơ quan môi trường cấp bang và cấp tỉnh cấp giấy phép xử lý chất lượng không khí và chất thải, với các yêu cầu khác nhau đáng kể giữa các khu vực pháp lý. Một số tiểu bang của Hoa Kỳ đã phát triển các khung pháp lý cụ thể cho quá trình nhiệt phân, công nhận đây là một hình thức tái chế tiên tiến thay vì xử lý chất thải - một sự phân biệt phân loại ảnh hưởng đến cả mức độ phức tạp cho phép và tính đủ điều kiện để được khuyến khích tái chế.
Các nhà đầu tư và nhà phát triển dự án tham gia vào lĩnh vực nhiệt phân nên sớm tiến hành tham vấn trước về quy định với cơ quan môi trường có liên quan. Cho phép các mốc thời gian 12 đến 36 tháng là phổ biến đối với các cơ sở mới và việc thu hút các chuyên gia tư vấn môi trường có kinh nghiệm ở giai đoạn thiết kế dự án luôn giảm thiểu sự chậm trễ trong việc phê duyệt và các yêu cầu thiết kế lại tốn kém.
Tính kinh tế của một đơn vị nhiệt phân lốp xe phụ thuộc vào bốn biến số chính: chi phí mua nguyên liệu, doanh thu sản phẩm, chi phí vận hành và thu hồi chi phí vốn.
Chi phí nguyên liệu thường là yếu tố có lợi nhất của mô hình kinh tế. Những người thu gom và xử lý lốp xe thường phải trả phí vào cổng để xử lý lốp thải - nghĩa là nhà điều hành nhiệt phân nhận cả nguyên liệu thô và phí xử lý thay vì mua nguyên liệu thô. Phí qua cổng đối với lốp thải dao động từ khoảng 50 USD đến 200 USD/tấn tùy thuộc vào các phương án xử lý tại địa phương và bối cảnh pháp lý.
Doanh thu sản phẩm được thúc đẩy chủ yếu bởi giá dầu nhiệt phân, có liên quan đến thị trường dầu nhiên liệu trong khu vực. Than đen từ quá trình nhiệt phân lốp xe - được phân loại là than đen thu hồi (rCB) - có giá cao hơn than tiêu chuẩn khi được xử lý và chứng nhận theo tiêu chuẩn ASTM, với giá rCB thường dao động từ 300 đến 600 USD mỗi tấn. Dây thép thu hồi từ than được bán dưới dạng phế liệu theo giá thị trường hiện hành.
Một đơn vị xử lý nhiệt phân liên tục 30 tấn lốp xe thải mỗi ngày trên thực tế có thể tạo ra doanh thu hàng năm từ 2–4 triệu USD chỉ từ việc bán sản phẩm, với thu nhập từ phí vào cổng mang lại một lớp doanh thu bổ sung. Chi phí vận hành bao gồm nhân công, bảo trì, năng lượng và vật tư tiêu hao thường chiếm 40–55% tổng doanh thu, để lại tỷ suất lợi nhuận đáng kể cho đầu tư vốn dịch vụ - miễn là nguồn cung cấp nguyên liệu được đảm bảo và thỏa thuận bao tiêu sản phẩm được ký kết trước khi cơ sở được đưa vào vận hành.
Hãy nhiệt phân!
+44 7529 150720 
[email protected] 
Cách ga xe lửa phía Nam ở thành phố Shangqiu, tỉnh Hà Nam 300 mét về phía đông 
Giải pháp biến chất thải thành năng lượng toàn cầu Nhà sản xuất thiết bị sử dụng tài nguyên chất thải
Profit Calculator