công nghệ xử lý khí thải nồi hơi

Giới thiệu chung I.1 Các khí phát thải từ nồi hơi Các chất ô nhiễm trong khí thải từ nồi hơi đốt bằng các nhiên liệu hoá thạch than, dầu thờng tồn tại ở hai dạng phổ biến là dạng hơi kh

Trêng §¹i häc khoa häc tù nhiªn

Khoa m«i trêng Líp cao häc m«i trêng kho¸ 14

-Bµi tËp M«n c«ng nghÖ xö lý m«i trêng

xö lý khÝ th¶i nåi h¬i

Gi¸o viªn híng dÉn:

PGS TS TrÞnh ThÞ Thanh

Nhãm thùc hiÖn:

Nhãm 4:

1 Ph¹m ViÖt §øc

2 Hoµng Hång H¹nh

3 NguyÔn §øc Toµn

4 NguyÔn ThÞ Thanh H¶i

5 NguyÔn An Thuû

Nhãm 3:

6 Tr¬ng §øc TrÝ

7 TrÇn Trung Thµnh

8 Lu §øc Dòng

9 NguyÔn ThÞ Thanh Hoµi

10 §Æng ThÞ Trang

11 Phan ThÞ H¬ng Linh

th¸ng 5 n¨m 2007

I Giới thiệu chung

I.1 Các khí phát thải từ nồi hơi

Các chất ô nhiễm trong khí thải từ nồi hơi đốt bằng các nhiên liệu hoá thạch (than, dầu) thờng tồn tại ở hai dạng phổ biến là dạng hơi khí và dạng phân tử nhỏ (bụi lơ lửng, bụi nặng, aerosol khí, lỏng, rắn ) Phần lớn các chất

ô nhiễm phát thải từ nồi hơi nh CO, SO2, NOx chiếm đến 90 % khí thải đều gây tác hại đối với sức khoẻ con ngời, có tác động ít nhiều đến môi trờng xung quanh, sức khoẻ của cán bộ và công nhân trực tiếp tham gia tại khu sản xuất

Để có một cách nhìn tổng thể về ảnh hởng của các tác nhân trên, xem xét

đến tính chất vật lý và hoá học của các chất khí, đa ra công nghệ xử lý phù hợp,

cụ thể:

1 Khí oxit cacbon

Oxit cacbon có công thức hoá học là CO, là một chất khí không màu, không mùi, có ái lực mạnh với hemoglobin và chiếm chỗ oxy trong máu gây thiếu oxy cho cơ thể con ngời, tạo ra do sự cháy không hoàn toàn của các vật liệu có chứa cacbon Tiếp xúc với khí CO có thể gây chóng mặt, đau đầu, buồn nôn, ngất và rối loạn nhịp tim ở nồng độ CO cao (khoảng 250mg/m3)

có thể gây tử vong Ngời lao động nếu làm việc liên tục ở khu vực có nồng độ

CO cao sẽ bị ngộ độc mãn tính, ngời thờng xanh xao, gầy yếu Thực vật ít nhạy cảm với CO so với ngời và động vật, nhng khi nồng độ CO cao (100ữ1000ppm) làm cho lá rụng, bị xoăn quăn, cây non bị chết, cây cối chậm phát triển Giới hạn cho phép CO trong không khí khu vực sản xuất theo TC 3733/2002/BYT-QĐ là 20 mg/m3, vùng không khí xung quanh và khu dân c theo TCVN 5937 -2005 là 30 mg/m3

2 Khí lu huỳnh dioxit

Khí lu huỳnh dioxit hay SO2 là một chất khí đặc biệt không màu, có vị cay, mùi khó chịu, đối với thực vật có hại đối với lúa mạch, cây bông và các cây thuộc họ thông Đối với con ngời, chúng gây kích thích mạnh, co giật cơ trơn, tăng tiết dịch, viêm và các chứng bệnh khác của đờng hô hấp Ngoài ra

nó còn gây rối loạn chuyển hoá prôtein và đờng, gây thiếu vitamin B và C, ức chế enzym cholinesteraza Tiếp xúc lâu dài với khí SO2 ở nồng độ cao có thể

bị bệnh ở hệ tạo huyết vì khi đó hemoglobin tạo ra sẽ tăng cờng quá trình oxy hoá Fe2+ thành Fe3+ Ma axit là hệ quả của sự hoà tan khí SO2 vào nớc ma, khi rơi xuống ao hồ sông ngòi thì gây tác hại đến sinh vật sống dới nớc Giới hạn cho phép khí SO2 trong không khí khu vực sản xuất theo TC 3733/2002/BYT-QĐ là 5 mg/m3, vùng không khí xung quanh và khu dân c theo TCVN 5937 -2005 là 0,35 mg/m3

3 Khí nitơ dioxit

2

Khí NO2 là một loại khí có mầu hồng, mũi có thể phát hiện đợc khi nồng động đạt 0,12 ppm Nó đợc xem là hợp chất chủ yếu trong chuỗi phản ứng cực tím với hydrocacbon trong khí thải của máy móc tiêu thụ nhiên liệu dẫn đến hình thành muội khói có tính oxy hoá mạnh Khí NO2 đợc biết đến

nh một chất gây kích thích viêm tấy và có tác động đến hệ thống hô hấp Hiện nay khí NO2 ở nồng độ thờng gặp trong thực tế có thể đợc xem là chất độc hại tiềm tàng gây bệnh viêm xơ phổi mãn tính, tuy nhiên cha có số liệu định lợng

về vấn đề này Giới hạn cho phép khí NO2 trong không khí khu vực sản xuất theo TC 3733/2002/BYT-QĐ là 5 mg/m3, vùng không khí xung quanh và khu dân c theo TCVN 5937-2005 là 0,2 mg/m3

4 Tác nhân bụi

Bụi là một tập hợp nhiều hạt vật chất vô cơ hoặc hữu cơ, kích thớc nhỏ tồn tại trong không khí dới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nh hơi, khói, mù Đặc trng của bụi thờng có kích thớc từ 0,001 đến 10 àm là những hạt chất rắn nguyên liệu đốt chuyển động brao hoặc rơi xuống đất theo khả năng phát tán từng khu vực, tuỳ thuộc vào tốc độ lu thông gió tại nơi đặt nồi hơi trong khu sản xuất Loại bụi này nếu tiếp xúc lâu ngày thờng gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban

Bụi vào phổi thông qua đờng hô hấp gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng gây nên những bệnh về đờng hô hấp Tuỳ theo tính chất của bụi mà tác hại có thể rất khác nhau Bụi vô cơ đặc biệt, bụi kim loại, bụi giầu silic, bụi amiăng v.v có thể gây ra bệnh bụi phổi, gây phù thũng niêm mạc, loét phế, khí quản gây suy hô hấp Ngoài ra bụi còn gây các chấn thờng cho mắt Bụi than, bụi bông, bụi vô cơ khác vào trong phổi gây kích thích cơ học, phát sinh phản ứng sinh hoá ảnh hởng đến đờng hô hấp Bụi trong khí thải, nhất là các hạt nhỏ (nhỏ hơn 5àm) có thể xâm nhập vào tận phế nang của ngời

Giới hạn cho phép hàm lợng bụi lơ lửng (TSP) trong không khí khu vực sản xuất theo TC 3733-BYT/QĐ là 4 mg/m3, vùng không khí xung quanh và khu dân c theo TCVN 5937 –2005 là 0,3 mg/m3

I.2 Nồi hơi và nguyên liệu thờng sử dụng

Đối tợng nghiên cứu: Nồi hơi do Công ty Cổ phần Nồi hơi Việt Nam sản xuất (Viet Nam Boiler Company) với các thông số làm việc nh sau:

 Sản lợng hơi định mức: 1500 ữ 5.000kg/giờ

 áp suất làm việc cực đại: 10 ữ 42 kg/cm2

 áp suất thử cực đại: 105ữ 220kg/cm2

 Nhiệt sinh hơi bão hòa: 174oC

 Lợng nhiên liệu thực tế sử dụng: khoảng từ 20kg/giờ

 Chiều cao ống khói: 15m đến 25 m (tuỳ công suất nồi)

 Đờng kính ống khói: Φ350 (mm) trở lên

 Hệ số thừa không khí: α = 1,5

 Hệ số cháy không hoàn toàn: η = 0,015

 Nhiệt độ khí thải: 1800C

Nhiên liệu sử dụng: Than cám 3a - Quảng Ninh sử dụng cho nồi hơi có

thành phần theo phần trăm trọng lợng (TCVN 1970-94 và 3959-84) nh sau:

AP = 13,5% NP = 0,4%

SP = 0,5% Q = 6668,6 ( kcal/kg) Nồng độ bụi trong quá trình đốt than cám rất khác nhau, phụ thuộc vào cấu trúc của lò đốt, nhiên liệu (loại than sử dụng, kích thớc hạt than, hàm lợng tro ) điều kiện đốt và các điều kiện vận hành khác Trong các yếu tố ảnh h-ởng này thì hàm lợng tro là nhân tố quan trọng nhất: hàm lợng tro càng cao thì nồng độ bụi càng cao

II Công nghệ xử lý khí thải nồi hơi

Có rất nhiều phơng pháp xử lý khí thải nồi hơi

Đối với khí thải chứa lu huỳnh

Phơng pháp Tác nhân hấp thụ Chất đợc thu hồi

Phơng pháp ẩm

CaCO3, Ca(OH)2 Thạch cao NaOH, dung dịch Na2CO3 Na2SO4, Na2SO3, SO2,

thạch cao

NH4OH (NH4)2SO4, SO2, S, thạch

cao Mg(OH)2 Axit H2SO4, MgSO4

H2SO4 ngng tụ Thạch cao Phơng pháp khô Than hoạt tính Axit H2SO4, thạch cao

Đối với khí thải là oxit nitơ

Công nghệ triệt Cải thiện điều kiện đốt Phơng pháp dựa trên điều kiện

4

tiêu NOx

vận hành thay đổi Phơng pháp dựa trên việc cải tiến hệ thống đốt

Cải thiện nhiên liệu Chuyển hoá nhiên liệu

Khử Nitơ nhiên liệu

Công nghệ khử

chất thải Nitơ

Các phơng pháp khô (khử

có lựa chọn) Phơng pháp ẩm (hấp thụ

oxi hoá )

Cyclon xử lý riêng bụi đợc mô tả trên hình II.1 và tháp hấp thụ khí - xử

lý các khí hoá học trên hình II.2 dới đây

Hình II.1 : Cyclon lọc bụi

5

Khí sạch

ống trung tâm

Khí thải

vào xử lý

Phần thân hình côn Phần thân hình trụ

6

Hình II.2: Tháp xử lý bụi và khí thải

Nhìn chung nguồn phát thải khí từ nồi hơi đốt bằng than thờng có đặc

điểm là nhiệt độ cao, đặc biệt là tại vị trí miệng ống khói (vị trí thu gom để xử lý), khí thải chứa bụi có độ phân tán cao, hơi và khí độc hại thoát ra từ lỗ thu gom lớn

Vì vậy mà thiết bị xử lý khí thải phải thờng xuyên làm việc liên tục ở nhiệt độ cao, hiệu suất xử lý bụi cao nhng phải có cấu tạo đơn giản và dễ lắp

đặt Căn cứ vào những yêu cầu trên, lắp đặt cả hệ thống cyclon tách bụi và bố trí thêm các tháp rửa (tháp hấp thụ) có dung dịch hấp thụ là nớc hoặc các dung môi hoá học

Nguyên tắc của thiết bị xử lý bụi và khí thải:

Khí bẩn đợc thổi từ dới lên theo chiều đi ra từ nồi hơi, phân bố đều trong thiết bị, nớc cùng các chất hấp thụ nhờ các ống dẫn phun từ trên xuống dới Bụi do dính nớc, tích tụ xuống dới đáy thiết bị, đợc xả ra ngoài dới dạng nớc cặn bẩn

Dung môi sau khi đã

hấp thụ - tuần hoàn

Khí thải cần xử lý

đi vào thiết bị

Dung môi hấp thụ khí thải

Khí sạch đã xử lý

Lớp đệm

Các chất hấp thụ không tác dụng với không khí thải mà chỉ hấp thụ các thành phần khí độc hại, có khả năng hoàn nguyên, không ăn mòn thiết bị, có giá thành rẻ và dễ kiếm trong công nghiệp nh dung dịch NaOH, Na2CO3

2NaOH + SO2 -> Na2SO3 + H2O

Na2CO3 + SO2 -> Na2SO3 + CO2

Na2SO3 + 1/2O2 -> Na2SO4

2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O

Hệ thống chung xử lý bụi, sol khí và khí hoá học từ nồi hơi đốt than có thể mô tả trong hình II.3 sau:

Hình II.3 Sơ đồ hệ thống chung xử lý khí thải có phần tách bụi cyclon

Do có áp suất âm tại vị trí các chụp hút, bụi và khí thải tại các điểm phát sinh thu gom bụi đợc hút vào cyclon qua hệ thống ống dẫn Tại đây do tác động của lực ly tâm gây ra do chuyển động xoáy của dòng khí mà các hạt bụi bị văng vào thành thiết bị rồi rơi xuống phía dới, dòng khí sau khi qua cyclon tiếp tục đợc đa qua tháp hấp thụ để loại bỏ các khí độc hại cũng nh một phần bụi còn sót lại Dung dịch hấp thụ và khí độc đợc đa vào theo nguyên tắc ngợc chiều, lớp vật liệu đệm có tác dụng làm tăng diện tích tiếp xúc giữa khí

và dung dịch hấp thụ góp phần tăng hiệu quả xử lý Bụi lắng trong cyclon cần

8

Khí thải hệ

thống nồi hơi

Chụp

hút khí

Khí thải,

bụi than,

hơi khí

độc

Cyclon lọc bụi Quạt hút

Dung dịch hấp thụ bổ sung

Tháp hấp thụ Khí sạch

Bể chứa dd hấp thụ

Bơm

Bơm định lượng

đợc định kỳ lấy ra tuỳ theo tần suất sử dụng nồi hơi Trong qúa trình xử lý, nồng độ dung dịch hấp thụ sẽ bị suy giảm, để khắc phục hiện tợng này, sử dụng bơm định lợng để bổ sung lợng NaOH suy giảm

Tài liệu tham khảo

1 GS TS Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 1,2,3: Lý

thuyết tính toán và công nghệ xử lý khí độc hại Nhà xuất bản khoa học kỹ

thuật Hà Nội, 2001

2 PGS TSKH Nguyễn Xuân Nguyên, Công nghệ xử lý chất thải khí Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2004

3 Trung tâm Công nghệ xử lý môi trờng – BTL Hoá học – Bộ Quốc phòng,

Báo cáo thuyết minh kỹ thuật - Dự án đầu t– xây dựng hạ tầng kỹ thuật, xử

lý khí thải nồi hơi, công suất 20.000 m 3 /h, - Công ty TNHH sản xuất ván sàn

Việt Nam – KCN Đại An – TP Hải Dơng, năm 2006

4 Tiêu chuẩn vệ sinh lao động, tiêu chuẩn không khí khu sản xuất TC3733/2002/BYT-QĐ Bộ Y tế, 2002

5 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN-2005 và các tiêu chuẩn bổ sung hiện hành

6 Các tiêu chuẩn môi trờng bắt buộc áp dụng đã đợc Bộ Khoa học, công nghệ

và môi trờng ban hành theo quyết định số 22/2006/QĐ-BTNMT ngày 18/12/2006

7 Handbook of Environmemtal Health and Safety By H.Koren & M Biseri Lewis 1995

8 Thế Nghĩa-Kỹ thuật an toàn trong sản xuất và sử dụng hoá chất Nhà xuất bản KHKT, Hà Nội, 2000

10