XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ,LÒ NUNG NẤU PHẾ LIỆU

1. Giới thiệu chung

Hầu hết lượng khí phát sinh từ quá trình đốt củi, than, … chưa qua xử lý vượt quá tiêu chuẩn khí thải cho phép theo QCVN 19/2009/BTNMT. Trong đó gần 99% các sản phẩm của quá trình cháy là các chất như nitơ, hơi nước, CO2,…bên cạnh đó trong quá trình đốt sinh ra một hàm lượng lớn muội than, tro bụi và một số loại khí độc hại gây tác động trực tiếp cho sức khỏe con người và sinh vật như:

o CO : Là sản phẩm của quá trình cháy trong điều kiện thiếu O2, CO gây ức chế sự hô hấp của động vật và tế bào thực vật. Có thể gây tử vong cấp kì ở nồng độ 0.8 ppm.

o NOx : Bao gồm NO; NO2…. Là những chất ô nhiễm do quá trình đốt cháy nhiên liệu phát thải vào bầu khí quyển, trong đó ở gần ngọn lửa khí NO chiếm 90 – 95% và phần còn lại là NO2. Thành phần khói thải có thể tham khảo trong Bảng 1.

o SOx: Hầu hết các lọai nhiên liệu lỏng đều có chứa lưu huỳnh trong dầu đốt khi cháy thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu phản ứng với oxy tạo thành khí oxit lưu huỳnh, trong đó khoảng 99% là khí sunfu đioxit SO2.

o Bụi: Trong sản phẩm cháy của các nguyên liệu lỏng, rắn hầu hết đều có mang theo bụi. Nhiên liệu khi cháy sinh ra một hàm lượng bụi lớn nhưng nhất thiết cần được xử lý để tránh bụi phát tán ra môi trường gây ra các bệnh liên quan đến đường hô hấp và làm mất vệ sinh môi trường xung quanh nguồn thải.

a. Tính tải lượng ô nhiễm của các thành phần khí thải

Tải lượng khí thải được tính theo công thức: Tải lượng (g/s) = Hệ số ô nhiễm x Khối lượng nhiên liệu sử dụng

- Hệ số các chất ô nhiễm trong quá trình đốt công nghiệp được trình bày dưới bảng sau:Bảng 2.1: Hệ số ô nhiễm đốt củi trong công nghiệp

Tên nhiên liệu

Hệ sô ô nhiễm (kg/tân nhiên liệu)

Bụi SO2 VOC NOx CO

Củi 15 0,2 46 1,4 140

(Nguồn: WHO - 1993)

Đặc trưng của thành phần khói thải gồm có các chất gây ô nhiễm chính theo bảng sau

Bảng 1 : Thành phần khói thải khi đôt củi

CHẤT GÂY Ô NHIỄM NỒNG ĐỘ (mg/m3)SO2 và SO3 3.000 – 4.000CO 1.200 – 2.000Tro bụi 1.200 – 1.800NOx 1.000 – 1.500

(Theo: Sổ tay hướng dẫn xứ lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp)

Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp được tính theo công thức sau:

Cmax = C x Kp x Kv

Trong đó:

- Cmax là nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp, tính bằng miligam trên mét khối khí thải chuẩn (mg/Nm3);

- C là giá trị nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm quy định trong Tiêu Chuẩn ở bảng dưới.

- Kp là hệ số theo lưu lượng nguồn thải, lưu lượng Q < 20.000m³/h thì Kp= 1.

- Kv là hệ số vùng, khu vực, nơi có cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ. Nhà máy nằm trong khu đô thị => Kv= 0,8.

b. Tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 19:2009/BTNMT (Qui chuẩn kỹ thuật quôc gia về khí thải công nghiệp đôi với bụi và chât vô cơ)

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 được quy định tại Bảng 2 dưới đây:

Bảng 2 - 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

TT Thông sô Nồng độ C (mg/Nm3)A B

1 Bụi tổng 400 2002 Bụi chứa silic 50 503 Cacbon oxit, CO 1000 10004 Hydro sunphua, H2S 7,5 7,55 Lưu huỳnh đioxit, SO2 1500 5006 Nitơ oxit, NOx (tính theo NO2) 1000 8507 Nitơ oxit, NOx (cơ sở sản xuất hóa chất), tính 2000 1000

TT Thông sô Nồng độ C (mg/Nm3)A B

theo NO2

8 Hơi H2SO4 hoặc SO3, tính theo SO3 100 509 Hơi HNO3 (các nguồn khác), tính theo NO2 1000 500

Trong đó: - Cột A quy định 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 đối với các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp hoạt động trước ngày 16 tháng 01 năm 2007 với thời gian áp dụng đến ngày 31 tháng 12 năm 2014;

- Cột B quy định nồng độ C của bụi và các chất vô cơ làm cơ sở tính giá trị tối đa cho phép trong khí thải công nghiệp đối với:

+ Các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp hoạt động kể từ ngày 16 tháng 01 năm 2007; + Tất cả các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp với thời gian áp dụng kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2015.

3. Các phương pháp xử lý+ Phương pháp phát tán:

Tính toán phát tán chất ô nhiễm ra môi trường không thông qua xử lí bằng cách nâng cao ống khói thải pha loãng khói thải vào không khí.

Phương pháp này thích hợp với những nguồn thải không bị ô nhiễm cao, chỉ cần pha loãng với không khí thì có thể đạt tiêu chuẩn thải ra môi trường.

+ Phương pháp hâp thu:

Nguyên lý: cho khí thải tiếp xúc với chất lỏng, các khí này hoặc được hoà tan vào chất lỏng hoặc được biến đổi thành phần.

Hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc giữa pha khí với pha lỏng, thời gian tiếp xúc, nồng độ môi trường hấp thụ, tốc độ phản ứng giữa chất hấp thụ và khí thải.

Phương pháp hấp thụ được sử dụng nhiều trong việc khử SO2, trong khí thải do đốt than, dầu và từ lò nấu kim loại; khử hơi H2SO4 từ công nghiệp sản xuất hoá chất; khử hơi H2S từ công nghiệp sản xuất khí thiên nhiên và lọc dầu; Khí Clo từ sản xuất hoá chất; các halogen, CO2, NO2 và bụi từ các quá trình công nghệ khác; HCl, NH3 từ quá trình mạ kim loại…

+ Phương pháp hâp phụ:

Quá trình hấp phụ là quá trình hút chọn lựa các cấu tử trong pha khí hay pha lỏng lên bề mặt chất rắn. Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không hoà tan là pha rắn (chất hấp phụ) với pha khí hoặc lỏng. Chất hấp phụ sẽ đi từ pha khí hoặc lỏng đến pha rắn cho đến khi nồng độ giữa hai pha đạt đến trạng thái cân bằng.

Hiệu quả của phương pháp hấp phụ phụ thuộc nhiều vào diện tích bề mặt của pha rắn và khả năng hấp phụ của vật liệu được chọn. Than hoạt tính là một trong những vật liệu thường được chọn làm chất hấp phụ.

Phạm vi ứng dụng: Phương pháp hấp phụ thường sử dụng nhiều trong trường hợp tái sinh hơi cồn từ kho chứa rượu, lọc sạch khí thải lò đốt…

+ Phương pháp xúc tác nhiệt:

Phương pháp này sử dụng các bề mặt trao đổi nhiệt làm chất xúc tác để biến đổi thành phần của khí thải trước khi thải ra môi trường.

+ Phương pháp thiêu đôt:

Nguyên lý: Đốt cháy trực tiếp các hơi khí độc cần xử lý để tạo nên sản phẩm cháy là loại khí khác không độc hại hoặc ít độc hại hơn và hơi nước.

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ

1. Lựa chọn phương án xử lí Ta chọn phương pháp hấp thu làm phương pháp xử lí:

+ Phù hợp để xử lí SOx, NOx vì tính chất hoá học, vật lý của SOx, NOx là dễ tan, có khả năng phản ứng tốt ở điều kiện phức tạp. Dùng dung dịch để hấp thu còn có thể đồng thời xử lý được bụi trong khói thải.

+ Các thiết bị sử dụng cho phương pháp này dễ chế tạo, có giá thành rẻ, đơn giản trong vận hành cũng như sửa chữa bảo trì, thiết bị nhỏ gọn ít chiếm không gian, khối lượng thiết bị không lớn nên dễ dàng vận chuyển tháo lắp.

+ Cho hiệu quả xử lí cao đáp ứng được yêu cầu xử lí.

+ Trở lực thiết bị thấp, hoạt động tốt trong môi trường ăn mòn và dễ điều chỉnh cho phù hợp khi có sự thay đổi về nồng độ thải.

+ Dung môi sử dụng dùng xử lí dễ kiếm, rẻ tiền.

+ Không để lại các hậu quả môi trường.

2. Lựa chọn dung môi sử dụng: Dung môi dùng trong quá trình hấp thu cần có các tính chất sau:

+ Tính chọn lọc hòa tan : nghĩa là chỉ hòa tan tốt cấu tử cần tách ra khỏi hỗn hợp khí và không hoà tan hoặc hoà tan rất ít các cấu tử còn lại. Đây là điều kiện quan trọng nhất.

+ Độ nhớt của dung môi: dung môi có độ nhớt thấp sẽ tăng tốc độ hấp thu.+ Nhiệt độ sôi của dung môi phải khác xa nhiệt độ sôi của chất cần hấp thu để dễ hoàn nguyên dung môi.+ Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh tắc thiết bị và thu hồi các cấu tử hoà tan dễ dàng.

+ Ít bay hơi, rẻ tiền, dễ kiếm và không độc hại.

Để xử lí SO2 thì dung môi hấp thu thường được dùng: nước, dung dịch sữa vôi, dung dịch sút là các dung môi dễ kiếm, rẻ tiền và cho hiệu quả xử lí cao. Tuy nhiên do khói thải có nhiệt độ khá cao (250C) nên nước không được chọn làm dung môi hấp thu – ở đây dung dịch sút (NaOH) được chọn làm dung môi do những ưu điểm của nó: phản ứng tốt với SOx ở nhiệt độ cao, không tạo cặn, giá thành hợp lý, thao tác đơn giản, dễ bảo quản và dễ kiếm.

3. Các đặc điểm nổi bật của hệ thông xử lý. Hệ thống xử lý bụi khí thải phục vụ cho quá trình cho quá trình sản xuất hằng ngày tạo môi trường làm việc thông thoáng trong xưởng làm việc, giảm tác động các chất độc hại vào cơ thể con người, chúng tôi áp dụng công nghệ cơ học. Sử dụng công nghệ ướt, và lọc hấp thụ . Quy trình xử lý được thiết kế trên cơ sở nghiên cứu các đặc tính của khí thải, điều kiện diện tích mặt bằng sử dụng. Sau đây là tóm tắt các thông số và các ưu điểm:

- Giải pháp công nghệ:Phương pháp cơ học sử dụng công nghệ lọc ướt , màng nước, tháp hấp thụ

- Nguồn gốc cần xử lý: Khí thải từ quá trình đốt lò hơi

- Chất lượng nước khí thải yêu cầu: Đạt tiêu chuẩn QCVN 19/2009/BTNMT

- Chế độ vận hành: Vận hành tự động, bán tự động.

- Khả năng mở rộng công suất rất linh hoạt: Hệ thống này có thể mở rộng công suất bằng cách thêm các Modul. Với các thông số tính toán kỹ thuật, thiết kế công nghệ mang tính an toàn cao…

- Tính ưu việt của hệ thống: Hệ thống hoạt động an toàn, có độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, chi phí thấp, thuận tiện khi bảo dưỡng và sửa chữa.

4. Đề xuât phương án công nghệ xử lý khí thải Việc nghiên cứu đặc tính, thành phần của khí thải là tiêu chí rất cần thiết để chúng tôi áp dụng các quy trình công nghệ xử lý khí nhằm mục đích đảm bảo yêu cầu kỹ thuật: làm sạch triệt để chất lượng không khí xung quanh, tạo không khí trong lành thân thiện với môi trường và con người. Công nghệ của chúng tôi sẽ áp dụng phương pháp lọc cơ học và lọc ướt và lọc hấp thụ làm sạch triệt chất lượng không khí xung quanh.

Phương pháp hấp thụ được miêu tả như sau:

* Nguyên lý: cho khí thải tiếp xúc với chất lỏng, các khí này hoặc được hoà tan đi vào pha lỏng và biến đổi thành chất không độc hại.

Hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc giữa pha khí với pha lỏng, thời gian tiếp xúc, nồng độ môi trường hấp thụ, tốc độ phản ứng giữa chất hấp thụ và khí thải.

5. Sơ đồ quy trình công nghệ

Hình1: Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải

6. Thuyết minh quy trình công nghệ Qui trình xử lý như sau: Khói thải sau khi ra khỏi buồng đốt theo ống thải được dẫn qua thiết bị lọc Cyclon để tách loại phần lớn tro bụi, muội than nhờ lực ly tâm và trọng lực. Tro bụi và muội than có trọng lượng lớn hơn không khí được lắng ở đáy cyclon. Nhờ quạt hút ly tâm vận chuyển không khí từ cyclon và thiết bị lọc ướt. Tại đây tro bụi và muội than được lọc sạch triệt để. Sau đó khí thải được dẫn vào tháp hấp thụ.

Tháp hấp thụ được thiết kế nhằm để hấp thụ các loại khí độc hại sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu như SOx, NOx … bằng dung dịch NaOH được cung cấp từ hệ thống bơm định lượng.

TUẦN HOÀN

KHÓI THẢI TỪ LÒ ĐỐT

THIẾT BỊ LỌC CYCLON

QUẠT HÚT LY TÂM

BỂ LỌC ƯỚT

THÁP HẤP THỤ

ỐNG KHÓI

KHÔNG KHÍ SẠCH ĐẠTQCVN 19:2009/BTNMT,

CỘT A

DUNG DỊCH NAOH

THẢI CẶN KHÔ

THẢI CẶN ƯỚT

Hấp thụ khí độc hại bằng chất lỏng là quá trình hòa tan chất khí trong chất lỏng khi chúng tiếp xúc với nhau. Cơ cấu của quá trình này chia thành ba bước:

- Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của chất lỏng hấp thụ.

- Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ.

- Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng khối chất lỏng hấp thụ.

Tại tháp hấp thụ dung dịch hấp thu (xút) được bơm liên tục từ đỉnh tháp xuống các lớp mâm tiếp xúc, khí thải chứa SOx, NOx được dẫn từ dưới đi lên quá trình tiếp xúc giữa pha khí và pha nước giúp quá trình hấp thụ được diễn ra dễ dàng. Khí đi ra khỏi thiết bị hấp thu là không khí sạch tiếp tục được đẩy vào ống khói và thải ra ngoài.

Dung dịch hấp thu được bơm tuần hoàn từ ngăn chứa vào thiết bị hấp thụ.

Tro bụi và muội than được định kỳ thải bỏ.

HÌNH ẢNH MINH HỌA CHO 1 SỐ HỆ THỐNG XỬ LÍ KHÍ THẢI + BỤI

Hình 1: Hệ thống khí thải lò hơi đốt dầu FO

Hình 2: Hệ thống khí thải lò hơi đốt dầu củi

Hình 3: Hệ thống thu hồi bụi gỗ bằng Cyclon

Hình 4: Hệ thống hút bụi gỗ