Nghiên cứu tình trạng ô nhiễm môi trường khí và các giải pháp xử lý khí thải của lò đốt công nghiệp sử dụng dầu FO

Nghiên cứu tình trạng ô nhiễm môi trường khí và các giải pháp xử lý khí thải của lò đốt công nghiệp sử dụng dầu FO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HOÁ KỸ THUẬT

SVTH : Đinh Thị Thanh Trang

Nghành Công Nghệ Hoá Học – Dầu và Khí

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Các chất ô nhiễm môi trường không khí và tác hại của chúng

 Dầu đốt FO và các nguồn thu nhận

 Giới thiệu chung về quá trình đốt FO

 Tính toán tải lượng chất ô nhiễm tại Khu công nghiệp Hoà Khánh

 Các biện pháp giảm thải ô nhiễm môi trường

CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Nguồn thải ô nhiễm do công nghiệp

Nguồn ô nhiễm giao thông vận tải

Ô nhiễm không khí do hoạt động xây dựng

Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con người gây ra

CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHÍNH TRONG LÒ ĐỐT CÔNG NGHIỆP VÀ TÁC HẠI CỦA CHÚNG

Oxyde Nitơ NOx

Sulfur dioxit SO2

Gây mưa axitGây hiệu ứng nhà kính

Nguồn: Báo cáo Hiện trạng Môi Trường Việt Nam 2003 (trích từ báo Bảo

Vệ Môi Trường Số 5-2004)

DẦU ĐỐT FO VÀ CÁC NGUỒN THU NHẬN

CÁC NGUỒN THU NHẬN

PHỤ GIA CHO DẦU ĐỐT FO

 Phụ gia trong vận chuyển và tồn trữ

 Phụ gia cho quá trình đốt

 Phụ gia chống ăn mòn do sản phẩm cháy

Xét sự ảnh hưởng của quy trình chế biến đến chất lượng FO qua 3 sơ đồ sau:

CÁC NGUỒN THU NHẬN

Sơ đồ 1:

Chưng cất khí quyển

Sơ đồ 3:

Chưng cất khí quyển

Xăng

GPL

FO thu được ở đây là hỗn hợp giữa phần cặn của quá trình giảm nhớt vàdòng chất làm loãng ( chủ yếu là Gasoil nhẹ, Gasoil nặng của FCC, Gasoil củachưng cất khí quyển) FO này có độ ổn định kém, hàm lượng lưu huỳnh lớn.

Từcác sơ đồ trên ta nhận thấy: Sự gia tăng nhu cầu các sản phẩm nhẹ kéotheo tăng lượng đầu vào cho quá trình chuyển hoá sâu, vì vậy nguồn nguyên liệutrong phối trộn sản xuất dầu đốt lò ngày càng trở nên nặng hơn

FO

Chưng cất khí quyển

RC HDS

DSV FCC

VB

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH ĐỐT FO

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SỰ CHÁY

Cháy hoàn toàn

Cháy không hoàn toàn

Nguyên nhân gây cháy không hoàn toàn:

Do cung cấp không đủ oxy

Do sự trộn lẫn hỗn hợp không khí và nhiên liệu không tốt

Do phân hoá nhiệt

Cháy không hoàn toàn sẽ dẫn đến tỗn thất nhiệt, tăng tiêu hao nhiên liệu và giảm nhiệt độ cháy lý thuyết

Hệ số không khí thừa

Trong thực tế cho thấy, nếu cung cấp đúng lượng không khí lý thuyết thì không đủ oxy để cháy hoàn toàn do đó người ta dùng một lượng không khí thực tế (Vkk>Vkk o) Nó có mối quan hệ α =VVkk/ Vkk o

 Hệ số không khí thừa

ĐẶC ĐIỂM CHÁY NHIÊN LIỆU LỎNG

 Một số mô hình vật lý về quá trình cháy theo phun sương

Hình 3.1- Mô hình vật lý cháy hạt nhiên liệu lỏng trong dòng

Quá trình cháy hỗn hợp có một phần hoá khí một phần dạng hạt

THIẾT BỊ ĐỐT NHIÊN LIỆU

Việc đốt cháy nhiên liệu lỏng người ta dùng loại thiết bị gọi là mỏ phun Nhiệm vụ của mỏ phun : Biến dòng nhiên liệu thành bụi nhỏ để đưa hỗn hợp chất biến bụi và nhiên liệu vào đốt cháy trong lò

Ngọn lửa ngắn, đòi hỏi chất lượng dầu cao.

Giữ cho mỏ phun làm việc đủ công suất Nếu công suất thay đổi thì chất lượng biến bụi dầu cũng ảnh hưởng.

Hình 3.2- Sơ đồ mỏ phun thấp áp

1-ống dẫn dầu; 2-ống dẫn không khí; 3-tường lò

 Mỏ phun cao áp

Hình 3.3- Sơ đồ mỏ phun cao áp

1- đường dẫu dầu; 2-cơ cấu hãm; 3-đường dẫn không khí làm chất biến bụi

Chất biến bụi dầu là :

Bảng 3.1- Các đặc tính của mỏ phun thấp áp và mỏ phun cao ápc tính c a m phun th p áp v m phun cao ápủa mỏ phun thấp áp và mỏ phun cao áp ỏ phun thấp áp và mỏ phun cao áp ấp áp và mỏ phun cao áp à mỏ phun cao áp ỏ phun thấp áp và mỏ phun cao áp

Chất biến bụi dầu do quạt cấpKhông khí Không khí nénHơi nước

Áp suất của chất biến bụi , kN/

m2 2,59 - 8,8 Không khí nén : 400-600

Hơi nước : 500 - 1500Lượng chất biến bụi (không

khí), % của tổng lượng không

khí cần đốt cháy nhiên liệu 100 7 - 12

Lượng không khí đợt hai, % của

tổng lượng không khí cần đốt

cháy nhiên liệu

88 –93100Nhiệt độ nung không khí , 0C 300 Không hạn chế

Lượng chất biến bụi cho một kg

dầu ,kg

0,60,8Tốc độ chất biến bụi khi ra khỏi

miệng ống, m/s 50 - 80

Thường đến 330, đôi khilớn hơn 330

Tính lượng khí thải do đốt cháy dầu FO

Thành phần hoá học của dầu FO dùng cho lò hơi, lò nung

Lượng nhiên liệu tiêu thụ B = 7500 tấn /năm

Thời gian hoạt động t = 300 ngày (24 giờ/ ngày)

Lượng khói ở điều kiện thực tế t0

Nhằm hạn chế sự hình thành và phát thải các chất ô nhiễm thể khí người ta

có thể sử dụng các biện pháp sau:

 Sử dụng các loại nhiên liệu sạch hơn trong quá trình cháy

 Cải tiến hệ thống đốt cháy nhiên liệu

 Sử lý làm sạch khí thải trước khi xả vào bầu khí quyển.

SỬ DỤNG CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU SẠCH HƠN TRONG QUÁ

TRÌNH CHÁY

Các loại nhiên liệu có thể thay thế được cho dầu FO là LPG, khí thiên nhiên ,

và một số loại nhiên liệu khác

 So sánh mức độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói thải của nhiên liệu

Hình 5.1-Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc nồng độ phát thải SO2 vào khoảng cách

x của dầu FO

x: khoảng cách từ chân ống khói đến vị trí cách chân ống khói

Hình 5.2-Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc nồng độ phát thải CO vào x của dầu FO và Khí thiên nhiên

Hình 5.4-Đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc nồng độ NOx vào x của khí thiên nhiên

SỬ DỤNG PHỤ GIA CHO DẦU ĐỐT FO

Phụ gia nhũ hoá MKB 028 là một dung môi hữu cơ có thể làm giảm độ nhớtcủa hydrocacbon mạch dài của dầu đốt FO, và làm cho quá trình đốt cháy chúng dễdàng hơn, đốt cháy hoàn toàn và cho ngọn lửa sáng xanh.

Ảnh hưởng đến môi trường

Giảm khói bụi một cách triệt để

Giảm tối thiểu lượng cacbon tự do

Khí cacbon monoxyt (CO) giảm thiểu, khói thải chỉ còn thành phần chính là

CO2 và H2O

Ức chế không tạo V2O5, vì V2O5 làm xúc tác tạo SO3 nên phản ứng tạo SO3được khống chế và kết qủa cuối cùng không tạo nên H2SO4 gây ăn mòn thiết bị, nhàxưởng

Giảm thiểu NO2, NO và tạo ra Magiê Nitrua (Mg3N2)

Những ưu điểm và hiệu quả

Giảm ô nhiễm môi trường đáng kể

Kéo dài tuổi thọ của thiết bị và nhà xưởng

Quá trình cháy hoàn toàn hơn, ngọn lửa sáng xanh không tạo xĩ

Nâng cao hiệu suất truyền nhiệt của lò đốt.

Tiết kiệm nhiên liệu 5-8% nhờ sự tạo thành màng sương rất tốt của MBK

028 và dầu đốt

PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN HỆ THỐNG ĐỐT CHÁY

NHIÊN LIỆU

 Tăng nhanh quá trình bốc hơi của nhiên liệu lỏng

 Tăng nhanh quá trình hỗn hợp giữa hạt nhiên liệu và không khí

Bảng 5.7-Ưu nhược điểm của từng loại thiết bị thu tách bụi

Buồng

lắng

-Vốn đầu tư thấp-Chi phí bảo dưỡng thấp

-Cồng kềnh-Hiệu quả thấp, chỉlọc được các hạt bụi

có kích thước > 10µm

-Thường đượcứng dụng trongcác nhà máy cũhoặc các xínghiệp có côngsuất thu hồi cácbụi có kích thướclớn

-Lọc sơ bộ trướckhi khí được lọctrong các thiết bịlọc túi vải, lọcbụi điện

Cyclone

-Làm việc được ở môitrường áp suất cao và nhiệt

độ cao đến 5000C-Thu gom được cả hạt bụi

có tính mài mòn-Chế tạo đơn giản, kíchthước nhỏ,dễ sửa chữa-Hiệu suất cao

-Vốn đầu tư không lớn

-Tổn thất áp suấttrong thiết bị tươngđối cao

-Chỉ lọc được cáchạt bụi có kíchthước >5μmm

-Tiêu tốn điện năng

Ống

Venturi

-Hiệu suất rất cao-có thể lọc các hạt bụi cókích thước từ 2-3m

-Lưu lượng nướctiêu thụ lớn

-Tiêu hao nănglượng lớn

-Được ứng dụng

để lọc khí thải cóhàm lượng lớn,các hạt bụi cókích thước rấtnhỏ

Lọc túi vải

-Lọc được cả các hạt bụikim loại có kích thước nhỏnhất

-Không lọc đượckhí nóng và có ănmòn hoá học

- Kích thước lớn,cồng kềnh

-Chi phí đầu tư lớn

Xử lý khí SO 2 bằng đá vôi (CaCO 3 ) hoặc vôi nung (CaO)

Xử lý khí SO 2 bằng amoniac

 Hệ thống xủ lý SO 2 bằng amoniac theo chu trình

Xử lý khí SO 2 bằng amoniac và vôi

 Xử lý khí SO 2 bằng Magie oxit (MgO)

GIẢM THIỂU SỰ PHÁT THẢI KHÍ NOX BẰNG CÁCH

ĐIỀU CHỈNH QUÁ TRÌNH CHÁY

Các giải pháp nhằm giảm thiểu mức độ phát thải khí NOx

 Hạ thấp hệ số thừa không khí

 Tổ chức quá trình cháy hai giai đoạn

 Tuần hoàn sản phẩm cháy

ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI CHO NHÀ MÁY THÉP TẠI KHU CÔNG NGHIỆP HOÀ KHÁNH

 Xử lý khí thải hệ thống cán thép : sử dụng biện pháp xử lý

khí SO2 bằng thiết bị tháp tiếp xúc

 Xử lý khí thải lò điện luyên thép