Mô hình xử lý ô nhiễm tại công ty Phân đạm Hà Bắc

Luận Văn: Mô hình xử lý ô nhiễm tại công ty Phân đạm Hà Bắc

phần I: tìm hiểu chung về công ty

a lịch Sử hình thành và phát triển của công ty:

Nhà máy phân đạm Hà Bắc (tiền thân của công ty phân đạm và hoá chất Hà Bắc hiện nay) được nhà nước phê chuẩn thiết kế xây dựng ngày 20/7/1959.Vào đầu năm 1960, Nhà máy phân đạm Hà Bắc được bắt đầu khởi công xây dựng Ngày 18/2/1961 đổ mẻ bê tông đầu tiên xây dựng công trình Trong quá trình xây dựng, công trình luôn được sự quan tâm của nhà nước Ngày 3/1/1963, Thủ tướng Chính Phủ Phạm Văn Đồng đã về thăm công trình

Nhà máy phân đạm Hà Bắc được nhà nước Trung Quốc giúp đỡ xây dựng bằng viện trợ không hoàn lại Toàn bộ máy móc thiết bị đều được chế tạo tại Trung Quốc và đưa sang Việt Nam lắp đặt Theo quy mô thiết kế ban đầu, Nhà máy bao gồm ba khu vực chính:

- Xưởng Nhiệt điện: công xuất thiết kế 12.000 kW

- Xưởng Hoá : công xuất thiết kế 100.000 tấn Urea/năm

-Xưởng Cơ khí : công xuất thiết kế 6000 tấn/năm

Ngoài ra còn một số phân xưởng phụ trợ khác, xong chủ yếu vẫn là sản xuất phân đạm

Ngày 3/2/1965 khánh thành xưởng nhiệt điện

Ngày 19/5/1965 phân xưởng Tạo khí đốt thử than thành công

Ngày 1/6/1965 xưởng Cơ khí đi vào sản xuất

Theo kế hoạch ngày 2/9/1965 Nhà máy sẽ được khánh thành chuẩn bị đưa vào sản xuất Do chiến tranh phá hoại của đế quốc Mỹ, ngày 20/8/1965 Chính

phủ đã quyết định ngừng sản xuất, chuyển Xưởng Nhiệt điện thành Nhà máy Nhiệt điện kiên cường bám trụ sản xuất điện Chuyển Xưởng Cơ khí thành Nhà máy Cơ khí sơ tán về Yên Thế tiếp tục sản xuất phục vụ kinh tế và quốc phòng Thiết bị xưởng Hoá được tháo dỡ và sơ tán sang Trung Quốc

Ngày 1/3/1973 Thủ tướng chính phủ quyết định khởi công phục hồi Nhà máy, trước đây sản xuất Nitrat Amon (NH4NO3) nay chuyển sang sản xuất Urea [(NH2)2CO]

Ngày 1/5/1975 Chính phủ quyết định hợp nhất Nhà máy Nhiệt điện, Nhà máy Cơ khí, Xưởng Hoá thành nhà máy phân đạm Hà Bắc trực thuộc Tổng cục Hoá chất

Tháng 6/1975, việc xây dựng và lắp máy cơ bản hoàn thành, đã tiến hành chạy thử máy

Ngày 28/11/1975: sản xuất thành công NH3 lỏng

Ngày 12/12/1975: sản xuất ra bao đạm đầu tiên

Ngày 30/10/1977: Phó Thủ tướng Chính phủ Đỗ Mười cắt băng khánh thành Nhà máy phân đạm Hà Bắc

Trong những năm 1977-1990 sản lượng Urea thấp Sản lượng năm thấp nhất là 9.890 tấn Urea (năm 1981)

Tháng 10/1988, Nhà máy được đổi tên thành Xí nghiệp liên hiệp phân đạm

và hoá chất Hà Bắc với phương thức hạch toán kinh doanh XHCN theo cơ chế sản xuất hàng hóa

Từ năm 1991 đến nay, cùng với việc tăng cường quản lý, Xí nghiệp đã nối lại quan hệ với Trung Quốc, thiết bị công nghệ được cải tạo nên sản lượng Urea tăng lên rõ rệt (cao nhất vào năm 1997: 130.000 tấn Urea) Năm 1996, dự

án mở rộng Nhà máy phân đạm công suất 278.400 tấn Urea/năm được phê duyệt và dự kiến đến cuối năm 2001 đưa dây chuyền này vào sản xuất

Sản lượng Urea các năm:

Ngày 13/2/1993, Xí nghiệp liên hiệp phân đạm và hoá chất Hà Bắc được đổi tên thành Công ty phân đạm và hoá chất Hà Bắc

b Cơ cấu tổ chức của công ty:

Cơ cấu tổ chức quản lý của Công ty được tổ chức theo mô hình trực tuyến chức năng với cấp quản lý cao nhất là giám đốc Các phó giám đốc công ty có nhiệm vụ tham mưu, giúp Giám đốc điều hành quản lý việc sản xuất kinh doanh trên các lĩnh vực mà giám đốc phân công, thay thế điều hành các hoạt động của công ty khio vắng Giám đốc Các đơn vị tham mưu không trực tiếp điều khiển các đơn vị sản xuất mà chỉ làm nhiệm vụ tham mưu cho Giám đốc

ra các quyết định điều hành Các đơn vị cấp dưới chỉ nhận mệnh lệnh từ một kênh duy nhất là Giám đốc

Khối đời sống Khối sản xuất phụ trợ Xưởng urê

Xưởng NH3Xưởng tạo khí Nhà máy nhiệt điện Phòng an toàn

Phòng vi tính Phòng kỹ thuật Phòng cơ điện Phòng quản lý dự án Phòng vật tư

Phòng tài chính Phòng thị trường Phòng kế hoạch Phòng tổ chức nhân sự

c lưu trình công nghệ sản xuất Urea:

Để sản xuất Urea hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau Tại Công ty phân đạm Hà Bắc phương pháp được sử dụng là đi từ than và nước.

Hiện nay để cung cấp than cho lò tạo khí là than cục Hòn Gai (Quảng Ninh) Than được vận chuyển bằng đường sông theo sông Thương từ Quảng Ninh về Với công suất sản xuất của công ty hiện nay mức than tiêu thụ khoảng 1,57 tấn/tấn NH3

I Thuyết minh lưu trình:

Quá trình khí hoá than ẩm ở khâu tạo khí sử dụng nguyên liệu là than cục, tác nhân khí hoá là không khí và hơi nước Theo thiết kế, công nghệ dùng than cục cỡ hạt 50 c 100 mm để chế khí Hiện nay, dùng than cỡ hạt phổ biến 25

100 mm, cá biệt dùng cả than cỡ hạt 12 1 25 mm Trung bình mỗi ngày chạy máy bình thường tiêu tốn hết 500 m 600 tấn than cục cho tạo khí và 800 tấn than cám cho Nhiệt điện để sản xuất điện và hơi nước Than cục, hơi nước 5 at, không khí phối hợp phản ứng trong lò tạo khí ở nhiệt độ T ≈ 1100oC tạo thành hỗn hợp khí than ẩm có thành phần gồm các khí CO, C, H2S, H2, N2, CH4 Các phản ứng hoá học chính gồm:

Hỗn hợp khí than sau khi khí hoá được qua tháp rửa để làm lạnh và loại bỏ các tạp chất cơ học rồi đi vào két khí Sau đó khí than tiếp tục qua hệ thống lọc bụi điện, qua hệ thống quạt tăng áp đi vào giai đoạn khử H2S thấp áp bằng dung dịch tananh (trước đây sử dụng dung dịch ADA - Antraquinon Disunfuric Acid) Dịch tananh nghèo được tái sinh và đưa trở lại, bọt lưu huỳnh thu lại chế thành sản phẩm phụ là lưu huỳnh rắn

Khí than sau khi được khử H2S được đưa vào đoạn 1 của máy nén 6 cấp để nâng áp Ra đoạn 3 của máy nén hỗn hợp khí có p = 20,5 at vào công đoạn chuyển hoá CO thành CO2 nhờ hơi nước cao áp (p = 35 at) Phản ứng của quá trình:

CO + H2O = CO2 + H2

Sau chuyển hoá phần lớn CO được chuyển thành CO2, hỗn hợp khí được tiếp tục đưa đến công đoạn khử CO2 Tại đây CO2 được hấp thụ bởi dung dịch MEA - Mono Ethanol Amin (OH- CH2- CH2- NH2) có tính hoạt hoá cao Sau

đó quá trình nhả hấp thụ diễn ra, khí CO2 được thu hồi để dùng cho quá trình tổng hợp Urea, dung dịch MEA được tái sinh và trở lại quá trình hấp thụ Đến đây hỗn hợp khí còn lại H2, N2 và một phần rất nhỏ CO, CO2, H2S được gọi là khí tinh chế

Quá trình tổng hợp NH3 yêu cầu hàm lượng các chất gây ngộ độc xúc tác (CO, CO2, H2S) là nhỏ nhất Khí tinh chế được đưa vào công đoạn rửa đồng và rửa kiềm nhằm khử tối đa các chất đó Công đoạn này sử dụng muối axêtat amoniac và dung dịch kiềm để khử CO, CO2, H2S Ra khỏi công đoạn này khí tinh chế còn lượng rất nhỏ H2S và CO + CO2 (< 20 ppm) được gọi là khí tinh luyện

Khí tinh luyện với thành phần chủ yếu H2 và N2 với tỷ lệ H2/N2 = 3/1 vào đoạn 4 máy nén để tăng áp cho quá trình tổng hợp NH3 Khí tinh luyện ra khỏi

đoạn 6 máy nén có p = 320 at được đưa vào tháp tổng hợp cùng với sự có mặt của xúc tác sắt để tiến hành phản ứng tổng hợp ở T = 480 c 500oC

N2 + 3H2 = 2NH3 + Q

NH3 ra khỏi tháp ở trạng thái khíđược làm nguội gián tiếp bằng nước (≈

30oC) và ngưng tụ thành NH3 lỏng qua phân ly lần 1 NH3 lỏng còn lại được đưa đến thiết bị ba kết hợp [làm lạnh - bốc hơi (-8 ÷ -10oC) - phân ly] nhằm thu

NH3, tách các cấu tử chưa phản ứng đưa trở lại tháp tổng hợp tiếp tục quá trình tổng hợp NH3 Sau quá trình tuần hoàn cô đặc, NH3 từ nồng độ thấp chuyển thành NH3 lỏng có nồng độ 99,8% được bơm vào kho cầu

NH3 lỏng từ kho cầu và CO2 được đưa vào tháp tổng hợp Phản ứng tổng hợp Urea được tiến hành theo hai giai đoạn xen kẽ rất nhanh Đầu tiên NH3 và

CO2 theo tỷ lệ NH3/CO2 = 4/1 với sự có mặt của hơi nước 16 at phản ứng tạo thành dung dịch Cacbamat amôn (NH4COONH2):

4NH3 + 2CO2 + H2O = 2NH4COONH2 + 38.000 Kcal/Kmol

Sau đó, dung dịch Cacbamat tách nước tạo thành Urea:

NH4COONH2 = (NH2)2CO + H2O + 6.800 Kcal/KmolRút gọn hai phản ứng trên ta có phản ứng tổng hợp:

2NH3 + CO2 = (NH2)2CO + H2O + QHiệu suất của phản ứng tổng hợp đạt 65 ÷ 68 %

Quá trình tổng hợp Urea mang tính tuần hoàn toàn bộ, toàn bộ NH3 và CO2

dư được đưa trở lại đầu hệ thống Dịch Cacbamat amôn có nồng độ thấp (30

%)qua các công đoạn phân ly và cô đặc để tách NH3 chưa phản ứng đưa trở lại tháp tổng hợp, đồng thời nồng độ Urea được tăng lên (99,5 %) và được đưa vào tháp tạo hạt Nhờ lực ly tâm của vòi phun, dòng Urea bị cắt ngang và rơi xuống tạo thành các hạt Quạt gió (N = 100.000 m3/h) đặt trên đỉnh tháp hút gió làm nguội hạt Urea trong quá trình rơi Hạt Urea rơi xuống phễu ở đáy tháp

qua hệ thống băng tải được tiếp tục làm nguội rồi đóng thành bao (50 kg/bao)

và được chuyển vào kho chứa sản phẩm

II sơ đồ lưu trình công nghệ sản xuất Urea:

Sơ đồ sản xuất

phần II: xưởng tạo khí

Khí hoá than

Tinh chế khí than

A lưu trình công nghệ của xưởng tạo khí:

Nhiệm vụ chính của phân xưởng tạo khí là chế khí làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH3 và thu hồi khí CO2 để tổng hợp Urea

Sơ đồ lưu trình công nghệ

Than cục từ kho than được đưa lên bunke có dung tích 50 tấn/lò rồi từ đó than được đưa vào lò khí hoá UGI theo chu kỳ Hiện tại xưởng có 10 lò tạo khí Than được chia ra làm 3 loại: >12; 20 ÷ 40 và >40 mỗi loại dùng cho từng

lò khác nhau để có thể áp dụng công nghệ một cách thích hợp cho từng cỡ hạt than Than cục, hơi nước 5 at, không khí phối hợp phản ứng trong lò khí hoá ở nhiệt độ T ≈ 1100oC tạo thành hỗn hợp khí than ẩm có thành phần gồm các khí

CO, C, H2S, H2, N2, CH4 Khí than ẩm ra khỏi lò khí hoá được đi qua lò đốt để trữ nhiệt nhằm gia nhiệt cho hỗn hợp hơi nước và không khí ở giai đoạn chế khí thổi xuống Khí than ẩm sau đó đi qua nồi hơi nhiệt thừa nhằm thu hồi nhiệt lượng để sản xuất hơi nước, làm nguội khí và tách một phần bụi Sau đó khí than ẩm đi qua van ba ngả vào thuỷ phong túi rửa để làm lạnh và rửa sơ bộ

Lò tạo khí Két khí Lọc bụi điện

Khử H2S trung áp

ra đoạn 3(19 - 21 atm)

CO2

khí than trước khi vào tháp rửa Sau khi đi qua các tháp rửa khí than được đưa vao két khí Két khí ngoài tác dụng chứa khí nó còn có tác dụng trộn khí than của các lò với nhau Sau đó, khí than đưa qua lọc bụi điện để tách những hạt bụi nhỏ còn lại Khí than ẩm từ lọc bụi điện được đưa qua quạt tăng áp nâng áp

từ > 100 mm H2O lên đến 900 ÷ 1800 mm H2O áp lực này cần thiết để thắng trở lực của tháp hấp thụ bằng keo tananh Sau đó, khí than được đưa vào tháp hấp thụ H2S thấp áp bằng dung dịch tananh Dịch tananh sau khi hấp thụ được tái sinh Dịch tananh sau tái sinh được bơm đưa đi háp thụ tuần hoàn còn lưu huỳnh được tách ra dưới dạng bọt qua máng dẫn đi thu hồi được lưu huỳnh rắn Khí than ẩm sau khi hấp thụ H2S thấp áp được đưa vào đoạn I của máy nén

6 đoạn Sau khi ra đoạn III của máy nén khí than ẩm có áp suất là 20 at đi qua thiết bị trao đổi nhiệt trung gian rồi vào lò chuyển hoá CO thành CO2 Hỗn hợp khí than sau chuyển hoá CO còn một lượng khí H2S <100 mg/m3 được đưa đi hấp thụ H2S trung áp bằng dung dịch tananh Khí than sau khi hấp thụ H2S trung áp đi qua thiết bị làm lạnh phân ly rồi vào tháp hấp thụ CO2 bằng dung dịch MEA Dịch MEA được đem tái sinh và được bơm tuần hoàn lại tháp Sau khi háp thụ CO2 ta thu được hỗn hợp khí gọi là khí tinh chế có thành phần chủ yếu là H2 và N2 dùng làm nguyên liệu để tổng hợp NH3

bằng lò khí hoá tầng cố định, sử dụng tác nhân khí hoá là không khí và hơi nước thổi vào tầng nguyên liệu cố định để khí hoá than Mục đích của việc thông không khí vào lò là dùng O2 trong không khí đốt cháy C trong nhiên liệu, nhằm nâng cao nhiệt độ tầng nhiên liệu, cung cấp nhiệt lượng cho phản ứng thu nhiệt giữa hơi nước và cacbon, đồng thời cung cấp lượng N2 cho giai đoạn tổng hợp NH3.

1 Nguyên lý quá trình khí hoá than ẩm:

Trong lò phát sinh khí than lò tầng cố định, không khí đi từ dưới lên trên và tiến hành phản ứng khí hoá với tầng nhiên liệu sẽ diễn ra sự phân tầng:

- Tầng tro xỉ: (Nhiệt độ từ 60 ÷ 4200C) phân phối chất khí hoá, nhờ nhiệt của tro xỉ để gia nhiệt cho chất khí hoá, ngăn ngừa không để cho ghi lò bị biến dạng hoặc cháy lỏng bởi nhiệt độ cao

- Tầng ôxy hoá: (Nhiệt độ từ 420 ÷ 12000C) Cacbon (C) bị O2 trong chất khí hoá ôxy hoá biến thành CO và CO2:

+ Chất khí hoá bằng không khí:

C + O2 + 3,76 N2 = CO2 + 3,76N2 + Q2C + O2 + 3,76 N2 = 2CO + 3,76N2 + Q + Chất khí hoá bằng hơi nước:

2H2O + C = CO2 + 2H2O - Q

H2O + C = CO + H2 - Q

- Tầng khử: (Nhiệt độ từ 820 ÷ 12000C – tầng hoàn nguyên): CO2 bị khử thành CO, nhiên liệu được gia nhiệt nhờ trao đổi nhiệt với khí nóng Tầng khử chủ yếu diễn ra các phản ứng sau:

CO2 + C = 2CO – Q

C + H2O = CO2 + H2 – Q

- Tầng chưng khô: ( Từ 750 ÷ 8200C) nhiên liệu thu nhiệt, bị phân giải nhờ trao đổi nhiệt với khí nóng và nhả thành phần chất bốc ra khỏi khu vực này Tầng chưng có một số phản ứng sau:

C + O2 = CO2 + Q

Chế khí than ẩm theo phương pháp gián đoạn bao gồm hai giai đoạn chính

đó là giai đoạn thổi gió và giai đoạn chế khí

ở giai đoạn đầu dùng không khí thổi vào đáy lò, khí thu được phóng không

ra ngoài Nhiệt độ tăng đến mức độ nhất định thì ngừng thổi gió bắt đầu đưa

4

5

6

hỗn hợp khí và hơi nước vào để chế khí than ẩm Trong khhoảng bắt đầu từ thổi gió lần trước đến thổi gió lần sau được gọi là một tuần hoàn làm việc Để đảm bảo an toàn và nâng cao sản lượng và chất lượng khí than một tuần hoàn làm việc bao gồm 5 giai đoạn:

- Giai đoạn thổi gió

- Giai đoạn thổi lên lần 1

- Giai đoạn thổi xuống

- Giai đoạn thổi lên lần 2

- Giai đoạn thối sạch

Một tuần hoàn làm việc kéo dài 3 phút (100% ), thông thường phân phối thời gian một tuần hoàn làm việc như sau:

Giai đoạn Thổi gió Thổi lên lần 1 Thổi xuống Thổi lên lần 2 Thổi sạch

2 Lưu trình công nghệ:

a Vận chuyển và cung cấp nguyên liệu:

Than cục từ kho than được đưa lên bunke có dung tích 50 tấn/lò Hiện tại Công ty có 10 lò tạo khí Than được chia ra làm 3 loại: >12 mm; 20 ÷ 40 mm

và >40 mm mỗi loại dùng cho từng lò khác nhau để có thể áp dụng công nghệ một cách thích hợp cho từng cỡ hạt than

b Thuyết minh lưu trình:

Khi tạo khí than ẩm bằng phương pháp gián đoạn, cần phải thổi xen kẽ không khí và hơi nước vào lò khí hoá Trong khoảng từ lần thổi không khí vào lần trước đến thổi không khí vào lò lần sau được gọi là một vòng tuần hoàn làm việc Một tuần hoàn khí như vậy mất khoảng 3 phút Trong thực tế sản xuất, để đảm bảo an toàn và nâng cao sản lượng khí than thì quá trình chế khí không thể đơn độc tiến hành thổi gió và tuần hoàn chế khí, mà phải trải qua một tuần hoàn làm việc gồm 5 giai đoạn:

- Giai đoạn thổi gió.

- Giai đoạn chế khí thổi lên lần 1

- Giai đoạn chế khí thổi xuống

- Giai đoạn chế khí thổi lên lần 2

- Giai đoạn thổi sạch

+ Giai đoạn thổi gió:

Không khí ngoài trời được quạt hút đưa vào ống không khí chung qua van tấm chắn để cho quạt cấp không khí vào đáy lò khí hoá, qua tầng than có nhiệt

độ cao xảy ra phản ứng toả nhiệt Khí thổi gió đi ra từ đỉnh lò khí hoá theo đường xiên sang lò đốt Trong khí thổi gió còn một lượng CO, người ta đưa thêm một lượng không khí lần 2 vào lò để đốt cháy khí CO trong lò nhằm mục đích thu hồi nhiệt và tránh ô nhiễm môi trường Nhiệt được tích luỹ trong gạch tích nhiệt của lò đốt, khí tiếp tục đi sang lò hơi nhiệt thừa, khí đi trong ống chùm của của lò hơi nhiệt thừa truyền nhiệt cho nước đi ngoài ống để sản xuất hơi nước 5at Sau khi đi ra từ đáy nồi hơi nhiệt thừa qua van ống khói phóng không ra ngoài

Giai đoạn thổi gió kéo dài khoảng 42s Mục đích là tăng nhiệt độ cho tầng than Không khí được thổi vào đáy lò để đốt cháy nguyên liệu, nhiệt lượng toả ra được giữ trong tầng nhiên liệu để cung cấp nhiệt cho phản ứng giữa cácbon và hơi nước trong giai đoạn chế khí.Thành phần chính của khí thổi gió bao gồm: CO2 = 15,5% ; O2 = 0,3% ; CO = 8%

+ Giai đoạn chế khí thổi lên lần 1:

Hỗn hợp hơi nước 5at và không khí qua van hơi nước và không khí vào đường ống thổi lên, vào đáy lò khí hoá qua tầng than (sau bước thổi gió, tầng nhiên liệu có nhiệt độ rất cao ) xảy ra phản ứng chế khí Khí than ẩm sinh thành qua cửa đỉnh lò sang đáy lò đốt rồi sang lò hơi nhiệt thừa Khí nguội ra

từ đáy nồi hơi nhiệt thừa, lúc này van ống khói đóng, khí qua van 3 ngả vào thuỷ phong túi rửa Sau đó khí ra đường ống khí than chung qua tháp rửa làm lạnh Khí than đi từ dưới lên, nước tuần hoàn đi từ trên xuống làm lạnh khí than và giảm một phần bụi Cuối cùng khí tiếp tục qua van thuỷ phong về két

khí rồi qua lọc điện để tiếp tục sang công đoạn tinh chế khí Bụi lắng trong lò đốt đi vào thuỷ phong đáy lò Tại đây, bụi bị dòng nước cuốn theo ra khỏi thiết

bị thuỷ phong cùng với bùn thải ở thuỷ phong túi rửa cũng như ở tháp rửa tập trung vào 2 bể lắng rồi đưa về hồ môi trường

Giai đoạn chế khí thổi lên lần một kéo dài khoảng 49s Mục đích của việc cho không khí và hơi nước ở giai đoạn chế khí là thu được khí than ẩm ở tỷ lệ (H2+CO)/N2 = 3,1 - 3,2 Ngoài ra phản ứng giữa không khí với C cũng còn cung cấp một lượng nhiệt cho phản ứng giữa hơi nước và cácbon Thành phần của hỗn hợp khí trong giai đoạn này là: CO2 = 7,5% ; O2 = 0,3% ; CO = 34,8%

; H2 = 52,6% ; N2 = 4,8%

+ Giai đoạn chế khí thổi xuống:

Hỗn hợp hơi nước và không khí qua bộ van hơi nước và không khí thổi xuống đi vào đỉnh lò đốt lấy nhiệt, theo đường xiên sang đỉnh khí hoá qua tầng than có nhiệt độ cao Khí than ẩm sinh thành đi ra từ đáy lò qua van 3 ngả ở vị trí thổi xuống, qua túi rửa ra đường ống khí than chung và sang tháp rửa rồi về két khí

Giai đoạn chế khí thổi xuống kéo dài 69s Thành phần khí bao gồm: CO2

= 5,5% ; O2 = 0,3% ; CO = 34,6% ; H2 = 56,5% ; N2 = 3,1% Trong giai đoạn chế khí, nếu như hơi nước và không khí chỉ đi qua tầng nhiên liệu từ dưới lên trên thì do nhiệt độ chất khí hoá tương đối thấp và phản ứng khí hoá thu lượng nhiệt lớn, sẽ làm nhiệt độ nhiên liệu ở phần dưới tầng khí hoá tụt xuống, thậm chí có thể làm tắt lò Vì vậy tầng khí hoá sẽ mỏng đi, còn phần trên tầng nhiên liệu không ngừng được khí than nóng gia nhiệt làm cho tầng khí hoá di chuyển lên phía trên do đó nhiệt độ phần trên lò khí than sẽ tăng cao, lượng tổn thất nhiệt do khí than mang theo ra ngoài sẽ rất lớn và gây nên kết tảng, bám vào vách lò Để tránh hiện tượng kể trên thì sau giai đoạn chế khí thổi lên cần phải thay đổi hướng đi của dòng khí, tức là cho hơi nước và không khí vào lò đốt để tận dụng nhiệt lò đốt rồi đưa vào đỉnh lò phát sinh Khí than ẩm tạo ra ra khỏi

từ phía đáy lò

+ Giai đoạn chế khí thổi lên lần 2:

Cũng giống như chu trình thổi lên lần 1 Giai đoạn này kéo dài khoảng 15s Sau giai đoạn chế khí thổi xuống, nhiệt độ tầng nhiên liệu giảm đi nhiều nên cần phải thổi không khí lại để nâng nhiệt độ lò Nhưng ngay sau khi kết thúc chế khí thổi xuống thì ở phần dưới của lò và trong tầng nhiên liệu còn sót lại khá nhiều khí than ẩm, nếu thổi gió ngay không khí và than ẩm sẽ gặp nhau phần dưới lò dễ dàng gây ra sự cố nổ Vì vậy, sau giai đoạn chế khí thổi xuống thì hơi nước và không khí lại phải thay đổi phương hướng một lần nữa: Thổi qua tầng nhiên liệu theo chiều từ dưới lên để tiến hành chế khí lần 2, thải sạch khí than ẩm ở đáy lò nhằm tạo điều kiện an toàn cho bước thổi không khí vào

lò Gai đoạn thổi khí lần 2 cũng sinh ra khí than ẩm, nhưng mục đích chính vẫn

là tránh nổ

+ Giai đoạn thổi sạch:

Cũng giống như chu trình thổi gió nhưng khác là van ống khói thì đóng còn van 3 ngả thì mở Khí qua tháp rửa rồi về két khí Giai đoạn này chiếm khoảng 5s Mục đích của nó như sau: Sau khi thổi lên lần 2 trong khoảng trống trên đỉnh lò và trong các đường ống có chứa đầy khí than ẩm, nếu chuyển sang giai đoạn thổi gió rồi sau đó cho phóng không thì không những gây tổn thất khí than ẩm mà còn dẫn tới hiện tượng nguy hiểm là khi khí than ẩm thải tới miệng ống khói trộn lẫn với không khí sẽ bùng nổ nếu gặp phải tia lửa Vì vậy, trước khi chuyển sang giai đoạn thổi gió ta phải thổi khí vào phần đáy lò Khí than khô sinh ra và khí than ẩm còn sót lại cũng được đưa vào két khí để tăng lượng thu hồi

Thành phần (%) khí than ẩm thu được như sau:

H2 CO CO2 N2 CH4 O2

37,0 33,3 6,6 22,4 0,3 0,3

c Điều chỉnh tỷ lệ H 2 /N 2 trong khí than ẩm:

Yêu cầu đối với lò khí hoá phải đạt được sản lượng khí cao, chất lượng khí tốt Gọi chất lượng khí tốt chủ yếu là tỷ lệ H2/N2 phải phù hợp với yêu cầu

và tỷ lệ này cần phải ổn định Nói chung phương pháp điều chỉnh tỷ lệ H2/N2

được áp dụng chủ yếu là tăng giảm không khí (thêm N2) , còn tăng giảm thời

gian thổi sạch và chế khí than ướt là bổ trợ Phương pháp bổ trợ có ưu điểm là hiệu quả nhanh,nhưng thường gây ra thành phần khí không ổn định, độ dao động lớn

3 Các chỉ tiêu công nghệ:

- Nhiệt độ đỉnh lò phát sinh khí than:

- Nhiệt độ ghi lò:

- áp suất hơi nước thấp áp: 0,35 ÷ 0,8Kg/cm2

< 0,35 kg/cm2

- áp suất gió đường ống chung > 1800 mmH2O

- Lưu lượng không khí thổi gió:

- Lưu lượng hơi nước:

+ Thổi lên: 7,5 ÷ 8,5 %

- Hàm lượng than trong tro xỉ: ≤ 30 %

- Độ cao tầng than

+ Cho lò đã cải tạo, khoảng không tầng

- Tổng thời gian một tuần hoàn 175 ÷ 180 giây

- Tỷ lệ % thời gian các giai đoạn

H = 2961mm; FTN = 13m2; Lượng nước chứa: 12m3

Tác dụng: Chống hiện tượng nhiệt độ tầng nhiên liệu quá cao làm cho xỉ

chảy ra bám dính vào thành lò gây hiện tượng treo liệu, đồng thời sản xuất ra hơi nước thấp áp 0,5 - 0,8 át

+ Mũ gió: Bằng gang, cao: 1400mm

Tác dụng: Phân phối khí đều cho tầng than

Đường kính vành lớn nhất Φ = 1200 mm, gần đây tăng lên Φ = 1400 mm

Mũ gió tầng trên cùng khoan 20 lỗ Φ = 20 mm Diện tích thông gió: 0,9m2

khí ở giai đoạn chế khí thổi xuống

- Loại bỏ một phần bụi trong khí thổi gió và khí than ẩm thổi lên

Cấu tạo: - Chóp trên, chóp dưới và phần hình trụ tròn.

- Vỏ lò làm bằng thép cuốn dày 8 mm, phần hình trụ trên được xếp gạch chịu nhiệt, phần chóp và hình trụ dưới được xây lót bằng gạch chịu lửa

Lò đốt khống chế nhiệt độ : Tmax = 850OC; Tmin = 600OC

c Nồi hơi nhiệt thừa :

Tác dụng: -Thu hồi nhiệt lượng của khí thổi gió và khí than ẩm thổi lên

để sản xuất hơi nước

- Làm nguội khí thổi gió truớc khi phóng không, làm nguội khí than ẩm thổi lên trước khi đưa vào thuỷ phong túi rửa

- Tách một lượng bụi trong khí thổi gió và khí than ẩm ở giai đoạn chế khí thổi lên

Cấu tạo: Hình trụ tròn, 2 mặt trên và dưới có gắn hai mặt sàng để lồng

ống chùm

Φống= 76 x 3 Φlò= 2300 Hống= 6000

Hlò= 11714 FTN = 480m2

d Thuỷ phong túi rửa:

Tác dụng:- Không cho khí than ẩm ở sau thuỷ phong túi rửa đi ngược trở

lại lò khí hoá gây nổ

- Làm lạnh và rửa sơ bộ khí than ra lò trước khi vào tháp rửa

Cấu tạo: - Trên hình tròn, dưới hình chóp nón

- Đường ống khí vào cắm sâu ngập trong nước 70 mm

- Đường kính túi rửa: 3000mm

- Dung tích: 15m3

PLV = 700mmH2O TLV = 80oC

e Két khí :

Tác dụng: - Chứa Khí than ẩm

- Trộn khí than các lò với nhau

- Có tác dụng cân bằng phụ tải hệ thống sản xuất, giúp các cương vị sau ổn định phụ tải một cách liên tục

Cấu tạo:- 2 tầng hình trụ tròn, 1 chụp chuông

- Tầng dưới chứa nước có đường kính: Φ = 27928 x 14;

H = 11312

- Tầng Trên chứa khí có đường kính: Φ = 27016 x 6;

H = 9590

- Chụp chuông: Dc = 26100 x 4; H = 9585

- Chụp an toàn, van phóng không

II Cương vị lọc bụi điện:

Phương pháp lọc khí bằng cơ học, phòng lắng bụi cồng kềnh, kém hiệu quả

và không thể tách được các phần tử bụi có kích thước bé Dùng xyclon có gọn gàng hơn nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng và bản thân thiết bị nhanh bị bào

mòn Với yêu cầu khí có hàm lượng bụi ít nhất công ty dùng phương pháp làm sạch khí bằng lọc điện Với phương pháp này khí thu với độ sạch từ 90 ÷ 99%, năng lượng tiêu hao nhỏ, nhưng nó có nhược điểm là thiết bị phức tạp, khó lắp đặt, khi gặp sự cố khó khắc phục

- Nguyên lý quá trình lọc bụi điện:

Dưới tác dụng của điện thế các phân tử khí phân chia thành các ion và các điện tử tự do, các ion và các điện tử này dưới tác dụng của lực điện trường bắt đầu chuyển động về các điện cực trái dấu Trên đường đi đến các điện cực, các ion và điện tử sẽ va đập vào các phân tử khí trung hoà và các hạt bụi lơ lửng, ion hoá luôn các phần tử đó (do đó ngưới ta ứng dụng hiện tượng này để làm sạch hệ khí không đồng nhất) Tốc độ chuyển động và động năng của các ion

và điện tử tăng lên khi tăng điện thế của điện trường

Cùng với sự ion hoá bằng va chạm cũng còn nhận thấy sự chuyển động mãnh liệt của khí do đó các phân tử khí nhận được xung lượng từ các ion chuyển động theo hướng xác định Trong kỹ thuật lọc khí bằng điện ta thực hiện tự ion hoá bằng cách chế tạo một điện thế cao trên hai điện cực Khi ion hoá bằng cách này, chỉ nên để lớp không khí bị xuyên thủng một phần khoảng cách nào đó giữa hai điện cực, còn một phần lớp không khí không bị xuyên thủng có công dụng như chất cách điện để chống sự ngắn mạch do tia lửa điện hay hồ quang sinh ra giữa các điện cực

Thực tế tạo được lớp khí này bằng cách chọn dạng điện cực và khoảng cách giữa các điện cực tương ứng với các điện thế xác định Trong trường hợp này dùng các điện cực có hai dạng bản song song không có lợi, bởi vì một điểm bất kỳ của trường giữa các điện cực có điện thế như nhau, nghĩa là trường đồng nhất

Nhưng nếu ta tăng hiệu số điện thế giữa hai điện cực đến một giá trị tới hạn nào đó gọi là điện thế xuyên thủng của khí, khi đó cường độ dòng điện tăng rất nhanh, giữa hai bản điên cực xuất hiện tia lửa điện, hiện tượng này gọi

là hiện tượng tự phóng điện Sự xuất hiện tia lửa điện là do giữa hai cực song song có một điện trường đồng nhất, cho nên khi có điện thế cao thì số ion và

điện tử tự do tạo thành rât lớn (khả năng ion hoá ở các điểm khác nhau giữa hai điện cực là như nhau) do đó có sự xuất hiện tia lưả điện giữa hai cực Hiện tượng này giống như là chập mạch và sau đó không tiếp tục ion hoá các phân

tử khí nữa

Giữa các điện cực có dạng hai hình trụ đồng tâm hay hình trụ và bản phẳng thì tạo thành trường không đồng nhất Gần dây dẫn thì điện thế của trường lớn đến nỗi các ion có khả năng ion hoá các phần tử trung hoà, nhưng càng xa dây dẫn thì điện thế của trường giảm xuống và do đó tốc độ chuyển động của các ion giảm xuống đến mức không xảy ra được sự ion hoá bằng va chạm

Dấu hiệu bên ngoài của sự tích điện ion là hiện tượng phát sáng nhạt quanh bề mặt dây dẫn (quầng sáng) khác với vùng tạo thành ion cả hai dấu

Hiện tượng này gọi là “tích điện quầng” Khi lọc khí bằng điện ta chỉ dùng

quầng âm, quầng này ít hơn quầng dương nhưng thế hiệu cao hơn

Cơ cấu lắng bụi trong máy lọc điện rất phức tạp chỉ có một phần bụi rất nhỏ hay mù sau khi rơi trong miền quầng sáng sẽ bám trên dây dẫn có quầng sáng Còn phần lớn các phần tử lơ lửng trong không khí sau khi tích điện âm sẽ chuyển động về phía các điện cực lắng và cuối cùng sẽ bị khử trên điện cực này Khi lớp bụi dẫn điện tốt bám trên điện cực lắng, chúng sẽ tích điện cùng dấu và bị đẩy vào không khí, phần bụi này có thể lấy ra khỏi máy lọc bụi điện Nếu bụi không dẫn điện thì bị hút về điện cực do lực của điện trường và tạo thành một lớp chặt trên điện cực Các lớp bụi tích điện âm bám trên điện cực sẽ đẩy các phần tử cùng dấu gần nó, nghĩa là tác dụng ngược lại với điện trường chính Điện thế trong các lỗ hổng của lớp bụi bám trên điện cực có thể vượt quá điện thế tới hạn và gây ra quầng sáng không khí trong các lỗ hổng để tạo thành các ion dương, các ion này sẽ trung hoà các phần tử bụi tích điện âm Hiện tượng này gọi là quầng sáng nghịch và làm giảm đột ngột hiệu quả lắng bụi

Để loại trừ ảng hưởng có hại của bụi bám trên điện cực, người ta lắc điện cực hoặc tăng tính dẫn điện của bụi bằng cách tăng ẩm cho bụi như phun nước vào dòng khí nóng trước khi cho khí vào máy lọc điện

Hiện nay Công ty sử dụng thiết bị lọc điện kiểu ông dùng điện áp một chiều

35 ÷ 40 kW

III cương vị bơm nước cao áp:

Để điều chỉnh các van tự động của hệ thống lò đóng mở một cách chính xác

và an toàn trong khoảng thời gian quy định theo yêu cầu của tuần hoàn chế khí, máy tự động định kỳ đưa nước cao áp vào các xy lanh thuỷ áp của các van tự động hoặc dùng dầu cao áp

1 lưu trình nước cao áp:

Nước công nghiệp ở thùng chứa nước được dẫn qua bộ lọc đến bơm bơm lên áp xuất 10 ÷ 12at đưa vào thùng chứa cao áp ở phía trên được nén bằng không khí qua máy nén hai cấp để giữ cho lượng nước cấp đi được ổn định Nước cấp đi qua van điều tiết lên đường ống chung sẽ qua bộ lọc cấp cho máy

tự động để đi đóng mở các van cần thiết Nước về sẽ được tập chung vào đường ống chung để đưa về thùng nước về Trong quá trình làm việc có thể có tổn thất và nhiệt độ tăng lên cho nên ở thùng nước về có bộ làm lạnh kiểu ruột

gà và đường ống nước bổ xung

2 lưu trình dầu cao áp:

Để nâng cao năng suất của lò phát khí hoá than trên cở sở dùng máy vi tính khống chế hiện nay công ty đã trang bị hai bơm dầu cap áp dùng loại dầu cơ giới 40, áp lực đầu 40at Mỗi bơm dầu phụ trách 3 lò Nguyên tắc đóng mở các xilanh dầu giống như nước cao áp, tuy vậy đường kính xilanh nhỏ hơn vì có áp lực cao và khi thi công phải đảm bảo không có xỉ hàn, bavia để tránh ảnh hưởng đến thao tác của máy vi tính Hệ thống máy vi tính thay thế cho máy tự động, có thể tự ghi, tự động làm việc và khi cần công nhân thao tác có thể can thiệp vào bằng mệnh lệnh từ các phím bấm Do dùng hệ thống máy vi tính, năng suất có thể tăng thêm được từ 7 ÷ 10%

IV Lưu trình công nghệ nước tuần hoàn:

Để giảm nhiệt độ khí than ẩm và khử bụi khô trong khí than ẩm, người ta dùng nước tuần hoàn Trong KTA ngoài CO, CO2, H2, CH4, N2, H2S có thể có các hợp chất ion CN-, F-, có tác dụng độc hại tới môi trường, vì vậy phải tuần hoàn toàn bộ lượng nước này Nước lạnh có nhiệt độ 38oC được ba bơm nước lạnh bơm theo đường ống ngầm lên tháp rửa lần một và 10 thuỷ phong túi rửa Nước ra có nhiệt độ 650C được đưa theo hệ thống ống dẫn chảy qua 6 bể lắng bụi ở đây nước được bốc hơi làm lạnh một phần và bụi được lắng xuống Bể lắng định kỳ sẽ được vệ sinh nạo vét Nước ra bể lắng có nhiệt độ khoảng 630C được đưa vào bể trung gian và vào ba bơm nước nóng bơm lên hai tháp làm lạnh có các ngăn chảy tràn bằng gỗ Phía trên có lắp hai quạt trục lưu để hút chân không Khí đưa vào từ dưới làm nguội nước Phần dưới là bể chứa, nhiệt

độ bể chứa < 350C được đưa vào bơm nước lạnh tiếp tục tuần hoàn Vì có một lượng hơi nước bốc hơi gây tổn thất nên người ta có lắp một đường ống nước

bổ xung vào bể lạnh để bổ xung nước đảm bảo mức nước luôn đạt 2/3 chiều cao bể

V cương vị khử lưu huỳnh:

Trong khí nguyên liệu dùng để tổng hợp NH3 có chứa một lượng khá lớn các hợp chất của lưu huỳnh Phần lớn là các hợp chất sunfua vô cơ như: H2S, ngoài ra còn chứa các sunfua hữu cơ như: COS, RSH, C4H4S Hợp chất sunfua trong khí nguyên liệu có tác hại lớn, nó gây ăn mòn thiết bị, đường ống trong dây chuyền sản xuất, ngoài ra nó còn làm ngộ độc xúc tác tổng hợp NH3

và làm biến đổi xúc tác chuyển hoá CO Do đó cần phải loại bỏ các hợp chất sunfua ra khỏi khí nguyên liệu Ngoài ra đối với nhiều ngành công nghiệp hoá khác lại cần có lưu huỳnh, vì vậy cần phải thu hồi lại lưu huỳnh để tăng sản phẩm phụ, giảm giá thành sản phẩm chính Urê Có nhiều phương pháp khử

H2S, Công ty trước đây sử dụng dung dịch ADA (Antraquinon Disunfuric

Acid) để hấp thụ H2S, nhưng hiện nay đã ngiên cứu và ứng dụng thành công một loại dung dịch có chứa chiết xuất keo Tananh (NaVO3 và Na2CO3 ) để hấp thụ H2S Dung dịch này có ưu điểm nổi bật so với dung dịch ADA:

- Hiệu xuất khử 98% trở lên

Na2V2O5 + TN(oxyh) + 2NaOH + 2H2O = 4NaVO3 + TN(khử)

Ngoài ra còn phát sinh một số phản ứng phụ như sau:

2NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2ODịch tananh sau hấp thụ được tái sinh, phản chính là: