Báo cáo XỬ LÝ BỤI VÀ KHÓI CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN, CÁC TIÊU CHUẨN XỬ LÝ KHÓI BỤI (TCVN)

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BỘ MÔN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN XỬ LÝ BỤI VÀ KHÓI CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN, CÁC TIÊU CHUẨN XỬ LÝ KHÓI BỤI (TCVN) MÃ MÔN.

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BỘ MÔN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

MÃ MÔN HỌC: 02THMA221332_01CLC THỰC HIỆN: Nhóm 03 , thứ 4, tiết 4-5 GVHD: TS Đặng Hùng Sơn

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 05, năm 2021

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA LÀM BÁO CÁO

HỌC KÌ II, NĂM HỌC 2020-2021

Nhóm số 08 (Lớp thứ 4, tiết 3-5)

Tên đề tài: Xử lý bụi và khói của nhà máy nhiệt điện, các tiêu chuẩn xử lý khói bụi(TCVN)

STT HỌ VÀ TÊN SINH

VIÊN

MÃ SỐ SINH

1 Lê Đức Minh Hoàng 19147104 Nội dung chương 1 từ silde - Và tổng

hợp file Word

2 Trần Thị Ngọc Nhi 19147009 Nội dung chương 2 từ slide - Và tổng

hợp file Powerpoint

3 Nguyễn Quốc Huy 19147109 Nội dung chương 3

Nhận xét của giáo viên:

Ngày … tháng … năm 2022 Giáo viên chấm điểm

CHƯƠNG 1 : XỬ LÝ BỤI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

1.1 Các vấn đề liên quan đến bụi trong nhà máy nhiệt điện.

Bụi là một tập hợp nhiều hạt có kích thước nhỏ bé, tồn tại lâutrong không khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng gây ra những tác hạinghiêm trong đến sức khỏe con người và môi trường

Ảnh hưởng của bụi đến sức khỏe con người:

Bụi gây ảnh hưởng đến mọi người đặc biệt là người lớn tuổi vàtrẻ em vì hệ hô hấp yếu Ngoài ra bụi còn gây ra các bệnh lý ảnhhưởng đến sức khỏe con người thậm chí có thể gây ung thư

Hình 1.2 Ảnh hưởng của bụi đến mọi người [2]

Bụi làm mất cảnh quan môi trường sống xung quanh chúng ta

Ở những nơi có nồng độ bụi quá lớn thì lá cây có thể bị phủ 1 lớp bụicản trở quá trình quang hợp làm mất cân bằng hệ sinh thái

1.2 Hệ thống xử lý bụi với buồng lắng bụi.

1.2.1 Cấu tạo.

Đây là thiết bị thu gom bụi ở mức độ đơn giản nhất và được sửdụng để thu gom bụi thô ở cấp tách đầu tiên

Trong buồng lắng bụi tách ra khỏi dòng không khí dưới tác dụngcủa lực trọng trường và có xu hướng rơi xuống đáy buồng lắng.

1.2.2 Nguyên lý hoạt động.

Dòng không khí chứa bụi chuyển động trong đường ống đi từ nơi

có tiết diện nhỏ đến nơi có tiết diện lớn Khi đó bụi sẽ bị mất động

năng và các hạt bụi sẽ có xu hướng rơi xuống lắng lại dưới tác dụngcủa lực trọng trường Khi rơi xuống đáy thùng lắng bụi sẽ được đưa

ra ngoài bằng băng tải Để hệ thông lắng bụi hoạt động hiệu quảhơn người ta sẽ đưa vào hệ thống các tấm chắng lửng

Buồng lắng bụi được ứng dụng để lắng các hạt bụi thô có kíchthước hạt từ 60- 70µm trở lên Tuy vậy, các hạt có kích thước nhỏhơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng lắng

Buồng lăng bụi có tấm chắn:

Dòng không khí chứa bụi đi vào buồng lắng và chuyển độngtheo đường dích dắc từ ngăn này sang ngăn khác Do đó hạt bụikhông những rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực mà còn bị rơidưới tác dụng của lực quá tính (bụi va đập vào các tấm chắn), nhờ

đó kích thước của buồng lắng bụi có thể giảm đi và hiệu quả lọc tănglên

 Buồng lắng có thể lắng được cả bụi khô và bụi ướt

 Giá thành thấp, sử dụng nguyên liệu chế tạo sẵn có

Nhược điểm:

 Vận tốc dòng khí đi qua buồng lắng phải nhỏ.

 Hiệu suất xử lý bụi không cao

 Xử lý bụi hiệu quả với các hạt có d > 50µm

 Buồng lắng có kích thước khá lớn, chiếm nhiều diện tích

1.3 Xử lý bụi bằng Cyclone.

1.3.1 Cấu tạo.

Đây là hệ thống xử lý bụi khá phổ biến và rộng rãi Hoạt động dựavào lực ly tâm khi dòng không khí chuyển động để tách bụi ra khỏidòng không khí Có cấu tạo gồm thân hình trụ tròn, phía dưới thânhình trụ có phễu thu bụi hình nón và cuối cùng là ống thu bụi

1.3.2 Nguyên lý hoạt động.

Không khí cùng với bụi sẽ đi vào thiết bị theo phương tiếptuyến với ống trụ của Cyclone và chuyển động xoáy tròn đi xuốngphía dưới Khi dòng không khí chuyển động xoáy thì các hạt bụi do

có trọng lượng lớn hơn các phân tử khí nên sẽ chịu tác dụng của lực

ly tâm văng ra xa và va vào cạnh thành Cyclone Khi bụi chạm thành

sẽ mất quán tính và rơi xuống ngăn chứa bụi phía dưới Đối với vớicác hạt bụi nhẹ thì nó sẽ đọng lại làm thành lớp rồi cuối cùng khi đủ

nặng nó cũng bị rơi xuống đáy hệ thống Bụi sẽ được thu gom lại vàvận chuyển ra bên ngoài.

Các giải pháp để nâng cao hiệu quả lọc bụi của Cyclone

Sử dụng Cyclone tổ hợp:

Hiệu suất xử lý của thiết bị tỷ lệ nghịch với đường kính củaCyclone, có nghĩa là để tăng hiệu quả lọc bụi, thì cần giảm đườngkính Cyclone Tuy nhiên, nếu giảm đường kính Cyclon thì lưu lượngcũng giảm theo để đáp ứng yêu cầu xử lý Vì thế để đảm bảo vừa xử

lý đủ lưu lượng, vừa tăng hiệu suất xử lý người ta sử dụng Cyclone tổhợp hay còn gọi là Cyclone chùm

Sử dụng Cyclone ướt:

Hoạt động dựa theo nguyên lý lọc ly tâm kết hợp với nguyên lýtiếp xúc giữa dòng nước và dòng không khí Dòng khí được đưa vàoCyclone theo phương tiếp tuyến với thân Cyclone tạo thành dòngchuyển động xoáy trong thân Cyclone Những hạt bụi một phần vađập vào thân Cyclone và rơi xuống dưới, phần còn lại bị nước phunkết dính và theo dòng nước trôi xuống đáy thiết bị Phần bụi được xả

ra ngoài nhờ ống xả bùn và được đi vào quá trình xử lý bùn

Hình 1.9 Cyclone ướt [9]

1.3.3 Ưu điểm và nhược điểm.

Ưu điểm:

 Có thể lọc các hạt bụi lớn hiệu quả cao

 Kết cấu lắp đặt đơn giản, dễ dàng bảo dưỡng, bảo trì định kỳ

 Chịu được dòng hỗn hợp khí với nhiệt độ cao

 Chi phí vận hành Cyclone thấp

 Làm việc hiệu quả với các loại bụi thô

Nhược điểm:

 Dễ bị mài mòn bởi các hạt bụi có độ cứng cao

 Bị giảm hiệu suất nếu hạt bụi có độ dính cao

 Tổn thất áp suất trong thiết bị tương đối cao

 Hiệu suất giảm nếu kích thước hạt bụi nhỏ hơn 5µm

1.4 Thiết bị lọc bụi túi vải.

1.4.1 Cấu tạo.

Buồng lọc là bộ phận chứa các vật liệu lọc và là nơi xảy ra quátrình lọc Gồm 2 phần là khoang khí sạch chứa khí sau khi lọc vàkhoang khí thô chứa khí trước khi lọc

Bộ phận lọc bao gồm các khung xương được lồng trong túi làvật liệu lọc, được gắn vào sàn lắp túi lọc Khung xương cố định túi

lọc luôn căng khi quá trình lọc diễn ra đồng thời tăng hiệu quả quátrình rung giũ bụi.

Bộ phận cấp khí bao gồm quạt hút, đường ống dẫn và các thiết

bị hỗ trợ Đưa khí thô vào buồng lọc, tạo áp lực để khí sạch đi quatúi Thường kết hợp với bộ chia khí để phân tán đều khí bụi vàobuồng lọc Một số trường hợp sẽ phải dùng tới thiết bị lọc nước đểloại bỏ hơi nước trong khí đầu vào do hệ thống thông thường sửdụng vải lọc là vải polyester có đặc tính thủy phân trong điều kiệnnhiệt độ và độ ẩm cao

Bộ phận rung giũ bụi: Quá trình rung giũ bụi để loại bỏ bụi bámtrên bề mặt túi sau một thời gian xử lý bụi Đây cũng là điểm khácbiệt cấu tạo giữa các hệ thống lọc bụi túi vải Các phương pháp runggiũ bụi gồm: phương pháp lắc/gõ, rung, thổi xung khí nén Phươngpháp rung giũ bằng thổi xung khí nén hiện nay thường được sử dụngnhất vì có thể thực hiện tự động và không tốn nhân lực

Hình 1.11 Khung căng túi vải [11]

Hình 1.12 Túi vải lọc bụi [12]

1.4.2 Nguyên lý hoạt động.

Dòng khí lẫn bụi được hút vào đầu vào của lọc bụi nhờ quạthút, do tốc độ của dòng khí giảm đột ngột nên phần lớn hạt bụi mấtđộng năng và rơi trực tiếp xuống phễu Khí với bụi còn sót lại đi vàotừng buồng riêng biệt chứa đựng túi lọc và đi lên giữa các túi

Bụi được giữ lại trên bề mặt bên ngoài của túi lọc do áp suất âm củakhí, chỉ khí sạch được xuyên qua, sau đó vào đường ống đầu ra và đi

và thoát ra ngoài Bụi được gỡ bỏ từ túi lọc bởi áp suất của khí nénbắn vào trong lòng túi lọc (thông qua ống Venturi)

1.4.3 Ưu điểm và nhược điểm.

Ưu điểm:

 Chất liệu đa dạng tùy vào nhu cầu và mục đích sử dụng

 Khả năng lọc bụi tốt sau khi rũ bụi

 Thay thế túi nhanh chóng, an toàn, hiệu quả

 Hoạt động đơn giản

Nhược điểm:

 Không thể sử dụng ở nhiệt độ cao

 Cần không gian lớn

 Sử dụng số lượng lớn các túi lọc bụi

 Người thay thế túi vải có nguy cơ tiếp xúc trực tiếp với bụi độchại

1.5 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện.

1.5.1 Cấu tạo.

Đây là hệ thống xử lý lý các hạt bụi có kích thước nhỏ ra khỏidòng không khí qua buồng lọc, dựa trên nguyên lý ion hóa và táchbụi ra khỏi không khí khi chúng đi qua vùng có trường điện từ lớn.

Thiết bị lọc bụi kiểu tĩnh điện rất hiệu quả đối với các loại bụikích cỡ từ 0,5 đến 8µm Khi các hạt bụi có kích thước khoảng 10µmthì hiệu quả giảm

Hình 1.14 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện tại nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân

4 [14]

1.5.2 Nguyên lý làm việc.

Thiết bị lọc bụi tĩnh điện với buồng lọc được cấu tạo hình tháptròn hoặc hình hộp chữ nhật, bên trong được đặt các tấm cực songsong hoặc các dây thép gai Luồng không khí với các hạt bụi siêunhỏ, nhẹ bay lơ lửng qua buồng lọc có các tấm cực Trên các tấm cực

ta cấp điện cao áp một chiều từ vài chục cho đến 100kV để tạothành một điện trường có cường độ đủ lớn Hạt bụi khi đi qua điệntrường mạnh lập tức bị ion hóa thành các phân tử ion mang điện tích

âm Các phân tử mang điện tích âm sau đó chuyển động về phíatấm cực dương (cực lắng) và bám chặt vào đó giúp cho luồng không

khí đi ra ngoài được lọc sạch bụi bẩn Sau thời gian hệ thống búa gõ

sẽ gõ vào cực lắng tạo ra dao động làm các hạt bụi rơi xuống thùng

1.5.3 Ưu điểm và nhược điểm.

Ưu điểm:

 Hiệu quả cao trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm

 Hiệu suất lọc bụi cao lên đến 98%

 Hệ thống hoạt động ổn định, bền bỉ, tuổi thọ cao, chi phí vậnhành thấp

Nhược điểm:

 Vón đầu tư ban đầu cao

 Yêu cầu không gian lắp đặt lớn

 Không xử lý chất ôn nhiễm dạng khí

 Không linh hoạt và không dễ nâng cấp

Chương 2 : XỬ LÝ KHÓI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

2.1 Tình hình khói thải của nhà máy nhiệt điện.

2.1.1 Mức độ ô nhiễm của khói thải và sự ảnh hưởng của nó.

Sau khi ra khỏi buồng đốt của lò hơi (90 - 120O C), với nhiệt độ này sau khi ramôi trường sẽ làm cho các phản ứng hóa học trong không khí dễ dàng xảy ra sinh racác khí độc hại Khói từ nhiên liệu sẽ mang những thành phần khác nhau và nhữngthành phần này đa số là rất độc hại đến sức khỏe của con người (SO2, NO2,CO2,…) nhưcác bệnh về hô hấp, tim mạch cho đến bệnh mạch não Các chất ô nhiễm độc hại trong

xỉ than bao gồm thạch tín và chì, thạch tín sẽ gây ra các bệnh về da, ung thư phổi vàung thư bàng quang và cũng có thể gây tổn thương cho hệ thần kinh ở những người bịphơi nhiễm thạch tín Ngoài ra, hệ thủy sinh của địa phương nằm gần khu vực chôn xỉthan cũng sẽ bị phá hủy

Hình 2.1 Hình ảnh khói thải từ nhà máy nhiệt điện [16]

Hình 2.2 Mức độ ô nhiễm không khí cao ở Hà Nội do khói thải [17]

Hơn thế nữa, những thành phần trong khí thải còn ảnh hưởng đến tầng Ozon,hiệu ứng nhà kính hay mưa axit, … Các nhà máy nhiệt điện than hiện đại gây ô nhiễm

ít hơn hơn các nhà máy nhiệt than có kiểu thiết kế cũ nhờ các công nghệ lọc khí thảimới Song mức độ thải các chất gây ô nhiễm của các nhà máy nhiệt điện vẫn lớn hơnnhiều so với các nhà máy điện khí Chính vì vậy việc xử lí khói trước khi thải ra môitrường được coi như bắt buộc để không ảnh hưởng đến môi trường, con người và phảiđạt tiêu chuẩn của pháp luật

2.1.2 Tình hình khói thải tại các nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam.

Hình 2.3 Khói thải từ nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh [18]

Theo số liệu tổng hợp của Bộ Công Thương, hiện cả nước có 25 nhà máy nhiệtđiện đốt than đang hoạt động, phát thải ra tổng lượng tro, xỉ khoảng 13 triệu tấn/năm,trong đó tro bay chiếm từ 80% đến 85% và 20% là tro xỉ đáy lò Lượng phát thải tậptrung chủ yếu ở khu vực miền Bắc chiếm 65%, miền Trung chiếm 23% và miền Namchiếm 12% tổng lượng thải Nhiều vấn đề môi trường trong quá trình xây dựng và vậnhành nhà máy nhiệt điện than như bụi, khí thải (CO, NOx, SOx…), nước làm mát cónhiệt độ đầu ra cao hơn đầu vào khoảng 7oC, có thể ảnh hưởng đáng kể tới hệ sinhthái

Nhằm tiếp tục tăng cường, đẩy mạnh việc xử lý sử dụng tro, xỉ, thạchcao Chính phủ đã tiếp tục ban hành Quyết định về việc Phê duyệt Đề án đẩy mạnh xử

lý, sử dụng tro, xỉ, thạch cao làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng và sử dụngtrong các công trình xây dựng (Quyết định số 452/QĐ-TTg) Mặc dù đã có nhiều nỗlực nhưng kết quả thực tế vẫn chưa đạt mục tiêu đề ra Tính đến cuối năm 2020, tổnglượng tro, xỉ nhiệt điện đã tiêu thụ trên cả nước khoảng 44,5 triệu tấn, tương đươngvới 42% tổng lượng phát thải qua các năm Trước hiện trạng này, Bộ Tài nguyên vàMôi trường đề nghị các Bộ, ngành liên quan yêu cầu các chủ dự án phải có phương ántiêu thụ, xử lý tro, xỉ than đảm bảo môi trường và đồng thời áp dụng các biện phápgiảm thiểu phù hợp để hạn chế tác động đến môi trường nước và môi trường khôngkhí xung quanh

Hình 2.4 Khói thải từ nhà máy nhiệt điện Cẩm Phả (Quảng Ninh) [19]

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống xử lý khói thải.

Để đáp ứng một tiêu chuẩn đề ra của pháp luật về khói thải, hầu như tất cả cácnhà máy nhiệt điện bắt buộc phải có hệ thống xử lí khói trước khi thải ra môi trường.Một hệ thống được coi là đủ tiêu chuẩn khi khói thải xả ra môi trường nằm trong mức

độ an toàn cho phép Chính vì vậy thi công và lắp đặt hệ thống xử lí khói thải trongnhà máy nhiệt điện đòi hỏi có sự tính toán kĩ lưỡng cũng như yêu cầu khắc khe tronglắp đặt Nhà máy nhiệt điện ở nước ta chủ yếu là đốt than hoặc dầu DO nên thànhphần chính sẽ là COx, SOx, NOx… … Chính vì vậy phương pháp được lựa chọn ởđây chính là phương pháp hấp thụ

2.2.1 Cấu tạo.

Do có sự khác nhau về công suất, qui mô và nhiên liệu đốt của từng nhà máy nên cấu tạo của 1 hệ thống xử lý khói thải lò hơi trong nhà máy nhiệt điện có sự khác nhau để phù hợp với từng nhà máy Chủ yếu có cấu tạo như sau:

Hình 2.5 Sơ đồ khối hệ thống xử lý khói thải trong nhà máy nhiệt điện [20]

Quy trình xử lý khói của các nhà máy nhiệt điện bằng phương pháp hấp thụ có

sự tham gia của các hoá chất Các hoá chất sẽ phản ứng với các khí có trong khói vàtạo nên các tạp chất và được giữ lại tại thiết bị hấp thụ

Quá trình hấp thụ là một quá trình quan trọng trong xử lý khí Nó dựa trên cơ

sở của quá trình truyền khối Nghĩa là nó được chia làm 02 pha Phụ thuộc vào sựtương tác giữa chất hấp thụ và chất bị hấp thụ trong pha khí, và tất cả quá trình nàyđiều xảy ra trong tháp hấp thụ hay còn gọi là bình hấp phụ

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khói thải.

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống xử lý khói thải trong nhà máy nhiệt điện

[21]

 Buồng đốt lò hơi: khói được sinh ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu tại đây

 Quạt hút: hút khói ra khỏi buồng đốt thổi tới Xyclon

 Xyclon: thiết bị lắng động các hạt bụi trong khói thải

 Bể tách bụi: chứa các hạt bụi sau khi được tách ra từ khói thải

 Tháp hấp thụ: làm nhiệm vụ phản ứng hoá học giữa chất hấp thụ và các khí độctỏng khói thải

 Bơm hoá chất: cung cấp 1 lượng lớn hoá chất hấp thụ để hấp thụ các chất khí độc hại trong khoảng thời gian xác định

 Bộ chỉnh hoá chất tự động và bơm định lượng: điều chỉnh mức hoá chất để cấp vào tháp hấp thụ một lượng vừa đủ

 ống khói: mang khói thải đã xử lý ra ngoài môi trường (thường được lắp quạt hút bên trong để thổi khí ra ngoài)

 Nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khói thải:

Khói thải từ buồng đốt của lò hơi có chứa các khí độc hại thải ra sau đó đượcquạt hút hút và thổi vào xyclon Tại đây, nhờ cấu tạo dạng phễu của xylon mà các hạtbụi có kích thước lớn bị mất động năng và rơi xuống

Sau đó khói đi tiếp qua bể tách khói bụi, bể tách này có nhiệm vụ tách và giữlại các hạt bụi nhỏ còn lại Bể tách bụi này sẽ chứa bụi bẩn sau khi tách được và sẽđược mang ra ngoài theo định kỳ