Công Ty Cổ Phần Khoa Học Kỹ Thuật Môi Trường Đông Nam Á.

Lò hơi công nghiệp là thiết bị quen thuộc có tác dụng sản xuất ra hơi nước để cung cấp cho những máy móc khác. Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích thì việc vận hành các lò hơi cũng phát sinh ra lượng khí thải độc hại tương đối lớn, ảnh hưởng xấu tới môi trường và sức khỏe con người.Hiểu được điều này, Công Ty Cổ Phần Khoa Học Kỹ Thuật Môi Trường Đông Nam Á đã tính toán, thiết kế, chế tạo và sản xuất ra hệ thống xử lý khí thải lò hơi chất lượng cao.

Vì sao cần có hệ thống xử lý khí thải lò hơi?

Ngành công nghiệp của Việt Nam ngày càng phát triển mạnh. Cùng với sự phát triển đó là tình trạng ô nhiễm môi trường đáng báo động. Gây ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người và môi trường xung quanh. Để kìm chế sự gia tăng ô nhiễm, Chính Phủ đã có những biện pháp xử phạt hành chính đối với hành vi vi phạm về bảo vệ môi trường đối với các nhà máy sản xuất sử dụng lò hơi đốt bằng củi, đốt bằng than đá, bằng dầu FO..Vì lượng khí thải của các lò hơi không đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường.Vì vậy, các lò hơi cần có hệ thống xử lý khí thải trước khi xả ra ngoài môi trường. Giúp bảo vệ môi trường cũng như sức khỏe của người lao động.Các khí phát sinh ra là CO, SO2, NOx, bụi,…đều vô cùng độc hại. Do đó, nếu không có hệ thống xử lý lượng khí thải này thì chúng sẽ gây ảnh hưởng đến môi trường, cuộc sống và sức khỏe của con người. Cụ thể:

SO2: Đây là chất có tính kích thích. Chúng dễ hòa tan trong nước và dễ phản ứng với các cơ quan hô hấp của con người cũng như động vật. SO2 thường thể hiện ở rối loạn chuyển hóa protein…

CO: Đây là khí cực kỳ nguy hiểm. Nếu hít thở phải 1 lượng quá lớn CO thì sẽ dẫn đến thương tổn do oxy trong máu bị giảm hay tổn thương hệ thần kinh, thậm chí có thể gây tử vong…

NOx: Khí này sẽ gây ảnh hưởng xấu đến phổi. Nếu tiếp xúc vài giờ với không khí có nồng độ NO2 khoảng 15 – 20 phần triệu thì sẽ gây nguy hiểm cho phổi, tim, gan…

Bụi: Chúng sẽ gây tổn thương đường hô hấp. Các bệnh về đường hô hấp như viêm mũi, viêm họng hoặc viêm phế quản…

QUY CHUẨN

Nồng độ C của bụi và các chất vô cơ làm cơ sở tính nồng độ tối đa cho phép trong khí thải công nghiệp QCVN 19-2009/BTNMT:

TT	Thông số	Nồng độ C (mg/Nm3)(QCVN 19-2009/BTNMT)
		A	B
1	Bụi tổng	400	200
2	Bụi chứa silic	50	50
3	Amoniac và các hợp chất amoni	76	50
4	Antimon và hợp chất, tính theo Sb	20	10
5	Asen và các hợp chất, tính theo As	20	10
6	Cadmi và hợp chất, tính theo Cd	20	5
7	Chì và hợp chất, tính theo Pb	10	5
8	Cacbon oxit, CO	1000	1000
9	Clo	32	10
10	Đồng và hợp chất, tính theo Cu	20	10
11	Kẽm và hợp chất, tính theo Zn	30	30
12	Axit clohydric, HCl	200	50
13	Flo, HF, hoặc các hợp chất vô cơ của Flo, tính theo HF	50	20
14	Hydro sunphua, H2S	7,5	7,5
15	Lưu huỳnh đioxit, SO2	1500	500
16	Nitơ oxit, NOx (tính theo NO2)	1000	850
17	Nitơ oxit, NOx (cơ sở sản xuất hóa chất), tính theo NO2	2000	1000
18	Hơi H2SO4 hoặc SO3, tính theo SO3	100	50
19	Hơi HNO3 (các nguồn khác), tính theo NO2	1000

Nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khí thải lò hơi

Hệ thống hút lọc khí thải lò hơi hoạt động theo nguyên tắc sau:

• Khí thải phát sinh từ lò hơi sẽ được dẫn qua chụp hút tới thiết bị trao đổi nhiệt để giúp làm giảm đi nhiệt độ của dòng khí thải.
• Chất tải nhiệt có thể là nước. Bởi nước có giá thành thấp và phần nước sau tải nhiệt vẫn có thể cung cấp lại cho sinh hoạt.
• Dòng khí sau khi đã được giảm nhiệt độ thì sẽ được dẫn về thiết bị lọc bụi túi vải. Các hạt bụi va đập vào thành ống túi vải rồi rơi xuống dưới thùng chứa bụi.
• Dòng khí sạch bụi sau đó tiếp tục được dẫn qua tháp hấp thụ để loại bỏ khí SO2 nhờ dung dịch hấp thụ.
• Khí được đưa từ dưới lên, ngược lại dung dịch hấp thụ được đưa từ trên xuống sẽ phản ứng với nhau.
• Chất ô nhiễm có trong dòng khí sẽ được giữ lại. Đồng thời khí sạch sẽ thoát lên trên và thải ra ngoài theo đường ống khói.
• Tùy theo nhiên liệu sử dụng, loại khí thải phát sinh mà có các phương án xử lý khác nhau.

Các tiêu chí để lựa chọn hệ thống xử lý khí cho lò hơi.

Để có thể lựa chọn được hệ thống, công nghệ xử lý khí thải phù hợp, nâng cao hiệu quả cũng như giảm giá thành, chi phí tối ưu thì cần các tiêu chí như:

• Hệ thống phải tối ưu hóa được thiết kế và tối ưu sử dụng mặt bằng
• Công nghệ xử lý khí thải hiện đại cho phép thu nhỏ hệ thống mà vẫn đạt được hiệu quả tối ưu
• Nâng cao hiệu quả xử lý khí thải lên 10 – 30% so với các công nghệ xử lý khí thải cũ.
• Tối ưu hóa mỹ quan công trình giúp cho không gian lắp đặt hệ thống đẹp và chuyên nghiệp hơn.
• Tối ưu hóa chi phí đầu tư, các chi phí quản lý và giá thành xử lý khí thải.
• Nâng cấp, mở rộng và điều chỉnh công suất xử lý khí thải dễ dàng hơn. Đồng thời hạn chế việc tháo dỡ hay phá bỏ các công trình hiện hữu còn giá trị sử dụng.

Lò hơi là gì?

Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt cho các thiết bị công nghệ qua môi chất dẫn nhiệt là hơi nước cao áp. Lò hơi có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau. Hiện nay người ta dùng ba loại nhiên liệu đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầu F.O. Đặc điểm khói thải của các loại lò hơi khác nhau, tùy theo loại nhiên liệu sử dụng.Đặc điểm khí thải lò hơiĐặc điểm khói thải lò hơi đốt củi

• Dòng khí thải ra ở ống khói có nhiệt độ khoảng 120-150^o C phụ thuộc vào cấu tạo lò. Thành phần của khói thải bao gồm các sản phẩm cháy của củi, chủ yếu là các khí CO₂, CO, N₂ , kèm theo một ít các chất trong củi không cháy hết, oxy dư và tro bụi bay theo dòng khí.
• Khi đốt củi, thành phần các chất trong khí thải thay đổi tùy theo loại củi. Tuy vậy lượng khí thải sinh ra là tương đối ổn định. Để tính toán ta có thể dùng trị số VT20 = 4,23 m³/kg . Nghĩa là khi đốt 1 kg củi sẽ sinh ra 4,23 m³ khí thải ở nhiệt độ 200^o
• Bụi tro có trong khí thải lò hơi chính là một phần của các chất không cháy hết và lượng tạp chất không cháy có trong củi. Lượng tạp chất này thường chiếm tỷ lệ 1% trọng lượng củi khô. Bụi trong khí thải lò hơi đốt củi có nồng độ dao động trong khoảng từ 200-500 mg/m³ .

Đặc điểm khói thải lò hơi đốt than đá

• Khí thải lò hơi đốt than chủ yếu mang theo khói, tro bụi, CO₂, CO, SO₂, SO₃ và NOx do các thành phần có trong than kết hợp với oxy trong quá trình cháy tạo nên. Hàm lượng lưu huỳnh trong than ≅ 0,5% nên trong khí thải có SO₂ với nồng độ khoảng 1.333 mg/m³ . Lượng khí thải phụ thuộc vào mỗi loại than, với than An-tra-xít Quảng Ninh lượng khí thải khi đốt 1 kg than là V020 ≈ 7,5 m³/kg.

Đặc điểm khói thải lò hơi đốt dầu F.O

• Trong khí thải của lò hơi đốt dầu F.O người ta thường thấy có các chất sau: CO₂, CO, SO₂, SO₃ và hơi nước, ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng son khí mà ta thường gọi là mồ hón.

Tải lượng ô nhiễm của dầu F.O :

• Lượng khí thải : Lượng khí thải lò hơi khi đốt dầu F.O ít thay đổi. Nhu cầu không khí cần cấp cho đốt cháy hết 1 kg dầu F.O là V020 = 10,6 m³/kg.
• Lượng khí lò hơi thải sinh ra khi đốt hết 1 kg dầu F.O là : Vc20 ≈ 11,5 m3/kg ≈ 13,8 kg khí thải/ 1kg dầu.

Quy trình công nghệ hệ thống xử lý khí thải lò hơi

Mô hình hệ thống xử lý khí thải lò hơi.

Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý khói thảI lò hơI:

Khí thải sinh ra từ lò hơi có nhiệt độ rất cao được sục vào trong bể tản nhiệt kín chứa nước lạnh để giảm nhiệt độ. Dòng khí mang theo nhiệt độ cao làm cho nước trong bể nóng lên. Nước nóng trong bể tản nhiệt đi theo ống dẫn được lưu thông với bể làm mát. Máy thổi khí cung cấp khí tươi cho hệ thống đường ống sục khí dưới đáy của bể làm mát, kết quả nước trong bể này được làm mát và tuần hoàn trở lại bể tản nhiệt theo dòng đối lưu.Nhiệt độ dòng khí thải tại bể tản nhiệt được giảm xuống đáng kể, dòng khí này đi lên từ đáy bể sẽ theo đường ống dẫn khí đi đến tháp giải nhiệt. Tại đây được bố trí hệ thống giàn phun mưa cùng với hai lớp vật liệu lọc với các vách ngăn tràn. Dung dịch hấp phụ được bơm từ bể chứa dung dịch theo ống dẫn đến giàn phun mưa. Nhờ sự phân bố đều dung dịch trên toàn bộ tiết diện ngang của 2 lớp vật liệu lọc đã làm cho khả năng tiếp xúc giữa dòng khí và dung dịch tăng cao.

Khí SO2 sẽ tác dụng với dung dịch hấp phụ theo phương trình phản ứng sau:

SO2 + H2O -> H2SO3

H2SO3 + Ca(OH)2 -> CaSO3.2H2O

SO3.2H2O + 1/2O2 -> CaSO4.2H2O

Các chất rắn CaSOx được lắng nhờ hệ thống lắng ly tâm được đặt trong bể chứa dung dịch. Cặn lắng được bơm vào bể chứa bùn và đem đi xử lý, dung dịch hấp phụ được bơm tuần hoàn trở lại tháp.

Khí SO2 chuyển động với vận tốc cao 5,5 – 6 m/s để hòa trộn với chất lỏng có thể mang theo các hạt sương. Màng tách nước được đặt ở tầng trên cùng của tháp có chức năng giữ lại các hạt sương bị mang theo cùng dòng khí đi lên. Ngoài ra màng này cũng có nhiệm vụ hấp phụ lượng khí thải còn sót lại ở 2 lớp vật liệu lọc bên dưới.

Các phương pháp xử lý khí thải lò hơi.

Trước khi quyết định áp dụng phương pháp xử lý khí thải lò hơi cụ thể thì đơn vị thực hiện sẽ khảo sát thực tế để nắm bắt được loại nhiên liệu dùng để đốt lò hơi là gì, các thành phần khí sinh ra cụ thể như thế nào để có phương án xử lý phù hợp nhất. Tuy nhiên, về cơ bản nguyên lý xử lý khí thải lò hơi cũng sẽ được thực hiện theo các phương pháp sau đây:

– Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm

Trong thành phần của khí thải lò hơi không chỉ có các chất khí độc hại như đã kể ở trên mà còn chứa cả nhiệt độ và bụi. Trước khi thanh lọc khí, đơn vị thực hiện sẽ phải làm giảm nhiệt độ và bụi của lò hơi trước đã.Đối với việc xử lý nhiệt trong lò hơi, phương pháp sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm được áp dụng rộng rãi hơn cả. Thiết bị trao đổi nhiệt là thiết bị được sử dụng để trao đổi nhiệt giữa một hay nhiều chất tải nhiệt, những chất tải nhiệt có thể được ngăn cách bằng các ống (tube) hoặc các tấm (plate) để ngăn sự pha trộn hoặc tiếp xúc trực tiếp giữa các chất tải nhiệt. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm là một trong những dạng thiết bị trao đổi nhiệt, khác biệt nằm ở chất tản nhiệt được ngăn cách qua biên dạng ống. Mục đích của phương pháp là kéo dài thời gian lưu chuyển khí trong đường ống, làm giảm nhiệt độ nhanh chóng.

– Lọc bụi tĩnh điện 

Lọc bụi cũng là một trong những bước quan trọng trong các quy trình xử lý khí thải lò hơi. Với phương pháp này, hiệu suất lọc bụi có thể đạt đến 98%. Cụ thể, phương pháp này như sau: Trong một điện trường đều, có sự phóng điện của các điện tử từ cực âm sang cực dương. Trên đường đi, nó có thể va phải các phân tử khí và ion hóa chúng hoặc có thể gặp phải các hạt bụi làm cho chúng tích điện âm và chúng sẽ chuyển động về phía cực dương. Tại đây chúng được trung hòa về điện trở lại. Người ta sẽ thu được bụi từ các tấm điện cực dương; khí đi ra là khí sạch bụi.Thông thường trong thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu điện cực tấm , người ta làm nhiều tầng điện cực âm và dương liên tiếp nhau. Trong thiết bị lọc hình ống, điện cực dương là một ống rỗng; điện cực âm thường là một dây dẫn trần, khi hoạt động xung quanh dây dẫn thường có quầng sáng do điện tử ion hoá các phân tử khí khi nó chuyển động qua điện cực dương.

– Phương pháp xử dụng cyclon.

Thiết bị cyclon được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp nói chung và xử lý bụi tại lò hơi nói riêng, phương pháp này có hiệu quả cao khi kích thước hạt bụi > 5 m. Thu hồi bụi trong cyclon diễn ra dưới tác dụng của lực ly tâm.Nguyên lý hoạt động: Dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của cyclon, thân cyclon thường là hình trụ có đáy là hình chóp cụt. Ống khí bẩn vào thường có dạng khối chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân cyclon. Khí vào cyclon thực hiện chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống dưới và hình thành dòng xoáy ngoài. Lúc đó, các hạt bụi dưới tác dụng của lực ly tâm vâng vào thành cyclon. Tiến gần đáy chóp, dòng khí bắt đầu quay ngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành dòng xoắn trong. Các hạt bụi văng đến thành dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng lực từ đó ra khỏi cyclon, qua ống xả bụi. Khí sạch sau khi xử lý được đưa ra ở phía trên đỉnh thiết bị bởi ống trung tâm.

– Phương pháp dùng tháp hấp thụ.

Khi đã loại bỏ được nhiệt và bụi thì bước tiếp theo cần phải thực hiện là loại bỏ khí thải độc hại trong lò hơi. Một trong số các phương pháp mang lại hiệu quả cao nhất đó chính là sử dụng tháp hấp thụ.Nguyên lý của phương pháp là dựa trên sự tương tác giữa chất cần hấp thụ (khí hoặc hơi) với chất hấp thụ là chất lỏng hoặc các chất khác là chất rắn hoặc chất hòa tan trong chất lỏng.Dựa vào bản chất của sự tương tác nói trên mà người ta chia thành sự hấp thụ vật lý hay sự hấp thụ hóa học.

– Hấp thụ vật lý: Là quá trình dựa trên sự tương tác vật lý thuần túy; nghĩa là chỉ bao gồm sự khuếch tán, hòa tan các chất cần hấp thụ vào trong lòng chất lỏng và sự phân bố của chúng giữa các phân tử chất lỏng.Thực tế quá trình hấp thụ tăng khi diện tích tiếp xúc hai pha tăng, và nhiệt độ làm việc giảm; riêng hiệu suất xử lý thì còn phụ thuộc mạnh vào áp suất riêng phần của khí hoặc hơi và nồng độ của chúng trong pha lỏng. Để tăng hiệu quả xử lý, người ta thường dùng các kiểu thiết bị làm tăng diện tích tiếp xúc tối đa, truyền nhiệt tốt và hạn chế sự tăng của chất hoà tan trong pha lỏng. Các kiểu thiết bị thông dụng như: tháp hấp thụ có tầng đệm, tháp hấp thụ sủi bọt, tháp phun…

– Hấp thụ hóa học. Hấp thụ hóa học là quá trình hấp thụ luôn đi kèm với một hay nhiều phản ứng hóa học. Sau quá trình khuếch tán là quá trình xảy ra các  phản ứng hóa học. Như vậy sự hấp thụ hóa học không những phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của chất khí vào trong chất lỏng mà còn phụ thuộc vào tốc độ chuyển hoá các chất – tốc độ phản ứng của các chất.

Các loại thiết bị hấp thụ dùng trong xử lý khí thải lò hơi bao gồm:

– Thiết bị hấp thụ kiểu màng chất lỏng

– Thiết bị màng đĩa quay

– Tháp hấp thụ đệm

– Tháp hấp thụ sủi bọt

– Tháp hấp thụ kiểu đĩa chụp

– Tháp phun

– Thiết bị phun sương kiểu cơ khí

– Phương pháp dùng tháp hấp phụ.

Hấp phụ áp dụng trong xử lý khí là một quá trình xảy ra trên bề mặt tiếp xúc giữa hai pha dị thể (rắn – khí, rắn – lỏng, lỏng – khí).Những phân tử của cùng một chất nằm ở bề mặt và bên trong khối chất đó có các trạng thái khác nhau dẫn đến hành vi của chúng cũng khác nhau.Nguyên lý của phương pháp này là hơi và khí độc khi đi qua lớp chất hấp phụ, chúng bị giữ lại nhờ hiện tượng hấp phụ. Nếu ta chọn được các chất hấp phụ chọn lọc, thì có thể loại bỏ được các chất độc hại mà không ảnh hưởng đến thành phần các khí không có hại khácTheo đó, các chất hấp phụ được sử dụng trong phương pháp này là– Than hoạt tính– Silicagel– Zeolit– Các chất hấp phụ tự nhiên: sắt, bentonit, diatomit…

Công Ty Cổ Phần Khoa Học Kỹ Thuật Môi Trường Đông Nam Á

Địa Chỉ: Thôn 7, Xã Đông Dư, Huyện Gia Lâm, Thành Phố Hà Nội.

VPGD: Số 148 Nguyễn Đức Thuận, Tổ 17, Phường Thạch Bàn, Quận Long Biên, Hà Nội

Tel: 04.3266 5200 – Fax: 04.3266 5201 – Hotline: 0966 418 866.

Website: xulymoitruongvietnam.com

Email: quatcongnghiep.vetep@gmail.com