tổng quan về các phƣơng pháp xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện

Với đề tài “Tổng quan về các phương pháp xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện”, bài tiểu luận này sẽ trình bày về thành phần khí thải của nhà máy nhiệt điện và một số phương pháp xử lý chún

2

MỞ ĐẦU

Nhiệt điện là ngành giữ vai trò chủ đạo trong hệ thống điện quốc gia Từ cơ sở ban đầu sau tiếp quản (1954) là 31,5 MW, đến hết năm 2013, chỉ tính riêng nguồn nhiệt điện, tổng công suất đã lên tới 15.539 MW, gấp gần 500 lần Nhiệt điện chiếm trên 50% tổng công suất đặt trong toàn bộ hệ thống nguồn của cả nước, luôn là nguồn điện năng chủ yếu, giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong hệ thống điện quốc gia Tính đến hết năm 2013, hệ thống nhiệt điện của nước ta có sự lớn mạnh vượt bậc cả về quy mô cũng như đa dạng về nguồn nhiên liệu sơ cấp (than, dầu, khí), công suất gấp gần 500 lần so với năm 1954, sản lượng chiếm trên 53% toàn hệ thống Ngoài ra, các nhà máy nhiệt điện còn có bước phát triển vượt bậc về công nghệ và thông số lò hơi, tua bin, các thiết bị đo lường, điều khiển và tự động hóa, thiết bị và công nghệ bảo vệ môi trường… đáp ứng được yêu cầu vừa sản xuất điện, vừa đảm bảo các tiêu chí về bảo vệ môi trường

Bên cạnh việc gia tăng phát triển của các nhà máy nhiệt điện thì vấn đề bảo vệ môi trường cũng cần được quan tâm trong quá trình đầu tư, lựa chọn công nghệ, lựa chọn nguyên liệu Với đề tài “Tổng quan về các phương pháp xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện”, bài tiểu luận này sẽ trình bày về thành phần khí thải của nhà máy nhiệt điện và một số phương pháp xử lý chúng

Mặc dù đã cố gắng để thực hiện đề tài một cách đầy đủ và hoàn chỉnh nhất, tuy nhiên do hạn chế về kinh nghiệm và kiến thức, bài làm vẫn còn nhiều thiếu sót Mong thầy cô góp ý để bài làm được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

3

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 4

DO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN GÂY RA 4

CHƯƠNG 2: ĐẶC TRƯNG, TÁC HẠI CỦA THÀNH PHẦN TRONG 6

KHÍ THẢI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 6

I BỤI 6

1 Khái quát về bụi và xử lý bụi Error! Bookmark not defined 2 Tính toán bộ lắng tĩnh điện Error! Bookmark not defined II KHÍ NOX 17

A. Tác hại của NO2 17

B. Các phương pháp xử lý 18

C. PHƯƠNG PHÁP KHỬ CHỌN LỌC CÓ XÚC TÁC (SCR) 21

III KHÍ SO2 25

A. TÁC HẠI CỦA SO2 VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 25

B. ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 33

C. TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ 40

IV THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

4

CHƯƠNG 1: CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG

DO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN GÂY RA

Đặc trưng chất thải nhà máy nhiệt điện đốt than chủ yếu phụ thuộc vào thành phần và tính chất của nhiên liệu Nguồn nhiên liệu chính được sử dụng cho quá trình sản xuất than là than antraxit – loại than có hàm lượng tro cao, khi đốt tạo ra lượng khói lớn nên chất thải nhà máy nhiệt điện có những đặc trưng chính sau:

 Nước thải

Nhu cầu sử dụng nước của nhà máy nhiệt điện là rất lớn nên vấn đề nước thải

là không thể tránh khỏi, nước thải nhà máy nhiệt điện đốt than có nguồn gốc từ các quá trình khác nhau và mang những đặc trưng khác nhau:

- Nước làm mát: thải ra từ quá trình là mát bình ngưng và các thiết bị phụ, thường

có nhiệt độ cao, thành phần và tính chất ít biến đổi so với nguồn nước ban đầu

- Nước thải ô nhiễm dầu: do các sự cố rò rỉ dầu, quá trình rửa thiết bị có sử dụng dầu, rửa nồi hơi, các động cơ, nhà dầu, nước mưa chảy tràn,… thường có lớp màng dầu nổi phía trên

- Nước xả lò hơi: trong quá trình vận hành lò hơi, để tránh tình trạng đóng cặn lắng trong các bộ quá nhiệt người ta thường bổ sug thêm các hóa chất chống cặn, theo chu kì thải rửa

- Nước thải tro xỉ: có lưu lượng lớn, độ đục cao, hàm lượng cặn lớn, khả năng tiếp nhận oxy giảm, nếu không xử lý thì đây là nguồn gây ô nhiễm nước đáng lo ngại

- Nước thải sinh hoạt, nước rửa thiết bị, nước mưa chảy tràn

 Chất thải rắn

Chất thải rắn nhà máy nhiệt điện chỉ yếu là tro xỉ từ quá trình đốt nhiên liệu, thạch cao từ quá trình xử lý SO2, và một phần chất thải sinh hoạt, các thiết bị hư hỏng

 Khói thải

Khói thải được tạo ra chủ yếu từ quá trình đốt than trong lò hơi, với lưu lượng rất lớn, chủ yếu mang theo tro bụi và các khí ô nhiễm như: SO2, NOx, CO, CO2, dioxin, furans, VOC, hơi thủy ngân Ngoài ra còn có khí thải của các phương tiện giao thông đi lại trong nhà máy, các hợp chất hữu cơ bay hơi rò rỉ từ đường ống dẫn,

5

thiết bị cũng như từ các quá trình trong nhà máy, bụi than trước quá trình đốt thường xuất hiện ở các cảng than, quá trình vận chuyển than về kho và vận chuyển sản xuất Khí thải từ nhà máy nhiệt điện vẫn luôn là một vấn đề gây đau đầu cho các nhà quản lý môi trường Lượng tro trong than rất cao (30,32%), trong đó chỉ có 10% là xỉ

lò được thải ra nhờ hệ thống tháo xỉ, phần còn lại là tro bay theo khói thải Bài tiểu luận này sẽ trình bày về đặc điểm, tác hại và một số phương pháp xử lý các thành phần trong khí thải: bụi, khí NOx, khí SO2 từ nhà máy nhiệt điện đốt than phổ biến hiện nay

6

CHƯƠNG 2: ĐẶC TRƯNG, TÁC HẠI CỦA THÀNH PHẦN TRONG

KHÍ THẢI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

I BỤI

I Tổng quan về công nghệ xử lý bụi

1.1 Khái quát về bụi và xử lý bụi

1.1.1 Khái niệm bụi

Bụi là một hệ thống gồm hai pha : pha khí và pha rắn rời rạc – các hạt có kích thước nằm trong khoảng từ nguyên tử đến kích thước nhìn thấy bằng mắt thường, có khả năng tồn tại ở dạng lơ lửng trong thời gian dài ngắn khác nhau.(1)

Tác hại của bụi (2)

Bụi gây nhiều tác hại khác nhau nhưng trong đó tác hại đối với sức khỏe con người là qua trong nhất

Ảnh hưởng đến sức khỏe con người : Gây tổn hại đối với mắt, da hoăc

hệ tiếu hóa ( một cách ngẫu nhiên) nhưng chủ yếu vẫn là sự thâm nhập của bụi vào phổi do hít thở Bụi có kích thước dưới 10μm do kích thước nhỏ bé, chúng thâm nhập vào các ống khí quản, gây viêm phổi, sơ hóa phổi nếu như nồng độ cao kéo dài có thể dẫn đến ung thư phổi và rất nhiều các bệnh nghiêm trọng do trong bụi có thành phần khác (như silic, amiang ,kim loại…)…

Bụi còn gây tác hại đến hệ sinh thái, ảnh hưởng đến mùa màng: khi bụi lắng đọng trên bề mặt lá cây, ngăn cản quá trình quang hợp và trao đổi chất của cây làm cây chậm phát triển, năng suất cây trồng giảm sút…

Bụi phát tán ra môi trường làm cản trở tầm nhìn, mất thẩm mĩ giản tuổi thọ của công trình, gây mất mỹ quan…

1.1.2 Tổng quan các phương pháp xử lý bụi

Các phương pháp xử lý bụi:

 Phương pháp thô :

+ Lắng

+ Xyclon : đơn chiếc, tổ hợp

+ Lọc : Lọc bụi túi, lọc bụi tĩnh điện

7

 Phương pháp ướt :

+ Buồng phun, buồng ( thùng) rửa khí rỗng

+ Thiết bị lọc có lớp đệm bằng vật liệu rỗng và được tưới ướt

+ Thiết bị lọc có đĩa sục khí hoặc đĩa sủi bọt

+ Thiết bị lọc với lớp vật liệu hạt di động

+ Thiết bị lọc theo nguyên lý va đập quán tính

+ Thiết bị lọc theo nguyên lý ly tâm

+ Thiết bị lọc Venturi

Hình 1.1 Hiệu suất tách bụi của một số loại thiết bị

Lựa chọn phương pháp xử lý bụi phụ thuộc vào các yếu tố :

 Nồng độ bụi: Yêu cầu xử lý, độ phân tán của bụi

 Tính chất môi trường : nhiệt độ, áp suất

 Độ ẩm

 Tính chất của bụi : Khối lượng riêng, thành phần hóa học

 Mục tiêu xử lý bụi sau khi tách

1.2 Một số phương pháp khô (1)

1.2.1 Phương pháp xử lý bụi buồn lắng

Buồng lắng là một không gian hình hộp chữ nhật có tiết diện ngang lớn hơn rất nhiều so với tiết diện của đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ nhờ thế hạt bụi có đủ thời gian rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng trọng lực và bị giữ lại ở đó mag không bị dòng khí mang theo

Buồng lắng hiệu quả để lắng bụi thô có kích thước lớn hơn 50 μm

8

 Ưu điểm:

+ Thiết bị có cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp, có thể xây dựng bằng các vật liệu dể kiếm như gạch, xi măng

+ Chi phí vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thấp

+ Lọc được hiệu suất cao các hạt bụi có kích thước lớn giảm quá tải cho các thiết

bị phía sau, tổn thất áp suất nhỏ

+ Có khả năng làm việc trong dải nhiệt độ và áp suất rộng

Nhược điểm:

+ Kích thước thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích

+ Chỉ có thể lọc các hạt bụi có kích thước lớn hơn 50µm

1.2.2 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng

Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đướng hay còn gọi là xiclon có cấu tạo rất đa dạng nhưng về nguyên tắc cơ bản :

Cấu tạo gồm thân hình trụ tròn, phía dưới thân hình trụ có phễu thu bụi và dưới cùng là ống thu bụi Không khí mang bụi đi vào ở phần trên của thiết bị theo đường ống có phương tiếp tuyến với thân hình trụ, vì vậy dòng khí vào chuyển động theo đường xoắn ốc từ trên xuống Nhờ vào lực ly tâm mà các hạt bụi có xu hướng tiến về phía thành ống rồi va chạm vào đó, mất động năng và rơi xuống phễu hứng bụi Khi dòng khí chạm vào đáy phễu thì bị dội ngược lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc và đi ra ngoài theo đường ống thoát khí được lắp cùng trục với thân thiết bị Để có được hiệu suất lọc bụi cao người

ta thường bố trí hai hay nhiều xiclon theo kiểu mắc nối tiếp, song song hoặc theo kiểu chùm

 Ưu diểm:

+ Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, chi phí vận hành bảo dưỡng thấp

+ Có khả năng làm việc liên tục, có thể chế tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau tùy vào yêu cầu nhiệt độ áp suất

 Nhược điểm:

+ Hiệu suất thấp đối với hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 5µm;

+ Dể bị mài mòn nếu bụi có độ cứng cao

+Hiệu suất sẽ giảm nếu bụi có độ kết dính cao

9

1.2.3 Thiết bị lắng bụi tĩnh điện:

Thiết bị có cấu tạo gồm một dây kim loại nhẵn, có tiết diện nhỏ, được căng theo trục của ống kim loại nhờ có đối trọng

Dây kim loại được cách điện hoàn toàn với các vật liệu xung quanh và được nạp dòng điện một chiều có điện thế cao khoảng 50 kV trở lên đó là cực âm của thiết bị Cực dương là ống kim loại được bao quanh cực âm và nối đất hay còn gọi là cực lắng Khi cấp điện thế cao vào cực âm thì tạo ra một điện trường mạnh bên trong ống cực dương và khi dòng khí mang bụi đi qua các phân tử khí sẽ bị ion hóa và truyền điện tích âm cho các hạt bụi do tác dụng va chạm hoặc khếch tán ion Các hạt bụi bị nhiểm điện âm sẽ di chuyển về cực dương (cực lắng) và đọng lại trên bề mặt bên trong của ống hình trụ, mất điện tích và rơi xuống phễu thu bụi

Ngoài ra còn có thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu tấm, là loại thiết bị mà cực dương là các tấm dạng bảng được đặt song song hai bên các cực âm

 Ưu điểm:

+ Có thể thu bụi với hiệu suất cao 99,5 % Lưu lượng khí thải lớn

+ Có thể thu bụi có kích thước siêu nhỏ, dưới 1µm, và nồng độ bụi lớn 50 g/m3

+ Có thể làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao lên đến 500oC

+ Làm việc trong phạm vi áp suất cao hoặc áp suất chân không

+ Có khả năng tách bụi có độ ẩm cao, cả dạng lỏng hoặc rắn

 Nhược điểm:

+ Vì khá nhạy cảm nên khó khăn trong việc lọc bụi có nồng độ thay đổi lớn + Chi phí chế tạo cao, vận hành, bảo dưỡng cao và phức tạp hơn các thiết bị khác; dễ bị ăn mòn, hư hỏng trong điều kiện khí thải có chứa hơi axit hay chất

ăn mòn; Không thể lọc bụi mà khí thải có chứa các chất dể cháy nổ.có điện trở suất quá cao

+ Tốn nhiều không gian để đặt thiết bị

+ Vì môi trường làm việc có điện thế và nhiệt độ cao nên có thể phát sinh các chất gây ô nhiểm môi trường như NOx hay O3

10

1.3 Phương pháp ướt (1)

Phương pháp tách bụi ướt dựa trên nguyên tắc cho dòng khí mang bụi tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng Bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cặn bùn Phương pháp lọc bụi bằng thiết bị lọc kiểu ướt có thể xem là rát đơn giản nhưng hiệu quả lại rất cao

Thiết bị lọc bụi kiểu ướt có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại thiết bị lọc bụi khác Cụ thể là :

+ Thiết bị lọc bụi kiểu ướt dễ chế tạo, giá thành thấp nhưng hiệu quả lọc bui cao

+ Có thể lọc được bụi kích thước dưới 0,1 μm – ( ví dụ trong thiết bị lọc Venturi)

+ Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao mà một số thiết bị lọc bụi khác không thể áp dụng được như bộ lọc bụi túi vải, bộ lọc bằng điện + Thiết bị lọc bụi kiểu ướt không những lọc được bụi mà còn lọc được khí độc hại bằng quá trình hấp thụ, bên cạnh đó nó còn được sử dụng như thiết bị làm nguội và làm ẩm khí mà trong nhiều trường hợp trước thiết bị lọc bụi bằng điện phải cần đến nó

Tuy nhiên thiết bị lọc bụi kiểu ướt cũng có một số nhược điểm đáng lưu ý: + Bụi được thải ra dưới dạng cặn bùn do đó có thể làm phức tạp cho hệ thống thoát nước và xử lý nước thải

+ Dòng khí thoát ra từ thiết bị lọc có độ ẩm cao và có thể mạng theo cả những giọt nước làm han gỉ đường ống, ống khói và các bộ phận khác ở phái sau thiết bị lọc

+ Trường hợp khí thải có chứa các chất ăn mòn cần phaỉ có thiết bị và hệ thống đường ống bằng sơn chống gỉ hoặc phải chế tạo thiết bị vfa đường ống bằng vật kiệu chống han gỉ

Chất lỏng được sử dụng phổ biến nhất trong thiết bị lọc bụi kiểu ướt là nước Trường hợp thiết bị lọc có chức năng vừa khử bụi vừa khử khí độc hại thì chất lỏng có thể là một loại dung dich nào đó do quá trình hấp thụ quyết định

11

1.3.1 Buồng phun – thùng rửa khí rỗng

Sử dụng phổ biến để lọc bụi thô trong khí thải đồng thời để làm nguội khí như là cấp lọc chuẩn bị và “ gia công “ bụi trước thiết bi lọc bụi bằng điện nhằm giảm nồng bụi ban đầu

Nước được phun từ trêm xuống và dòng khí được dẫn từ dưới lên Cũng

có thể bố trí vòi phun từ bốn phía xung quanh và phun theo phương pháp ngang vào dòng khí Vận jtoocs dòng khí trong thiết bị vào khoảng 0,6 – 1,2 m/s nwus vận tốc lớn hơn, nước có thể bị dòng khí mạng theo nhiều mà tấm chắn nước không đủ khả năng để giữ lại

1.3.2 Thiết bị khử bụi có lớp vật liệu đệm bằng vật liệu rỗng được tưới nước

Gồm một thùng tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật bên trong có chứu một lớp đệm bằng vật liệu rỗng và được tưới nước Khí đi từ dưới lên trên xuyên qua lớp vật liệu rỗng, khi tiếp xúc với bề mặt ướt của lớp vật liệu rỗng bụi sẽ bị bám lại ở đó còn khí sạch thoát ra ngoài Một phần bụi bị nước cuốn trôi xuống thùng chứ và được xả dưới dạng cặn bùn Định kỳ người ta thay rửa lớp vật liệu rỗng

1.3.3 Thiết bị lọc venturi

Khí thải chứa bụi đi qua ống venturi sau đó đi khí sẽ chuyển động xoáy theo phương tiếp tuyến trong thân hình trụ và đi lên ra ngoài Tại chỗ thắt của ống venturi có lắp vòi phun nước, khi khí thải đi qua với vận tốc lớn sẽ cuốn theo nước và tạo thành các giọt nước mịn Bụi trong khí thải sẽ va đập quán tính vào các giọt nước và bị giữ lại trên bề mặt giọt nước Sau đó khi các hạt nước mang theo bụi chuyển động xoắn ống trong thân hình trụ sẽ bị ép vào thành và trượt xuống theo ống xả ra ngoài

II Tính toán bộ lắng tĩnh điện

1 Các thông số ban đầu

Lưu lượng dòng thải : Q = 10000 N /h

Nhiệt độ dòng khí thải : C

Nồng độ bụi vào :

Nồng độ bụi ra :

 Các định tiết diện ngang của thiết bị

Để đảm bảo hiệu suất làm việc của bộ lắng tĩnh điện thì vận tốc dòng khí đi vào trong thiết bị thường nằm trong khoảng v = 0,5-1,5 (m/s) Ta chọn vận tốc dòng khí đi trong thiết bị là v = 1m/s Như vậy, tiết diện ngang của thiết bị là :

: vận tốc di chuyển của hạt bụi về phía cực lắng, m/s L: tổng chiều dài của tấm điện cực lắng, m

a: khoảng cách từ cực ion đến cực lắng , a = 0,1 m v: vận tốc trung bình của dòng khí đi giữa các tấm bản cực, v = 0,9914 m/s

Vận tốc lắng giới hạn của bụi:

Trong đó : d: đường kính hạt bụi, ta giả sự với hạt bụi có kicks thước 2,5μm

thì hiệu suất yêu cầu là 99,5%

: độ thẩm thấu điện, C/V.m : hằng số điện môi của bụi, đối với bụi rắn = 4-8, chọn : cường độ điện trường ion hóa, , chọn

: độ nhớt động lực của khí ở nhiệt độ làm việc , s/

Thay các giá trị vào công thức tính hiệu suất, ta có :

13

e p

(

)

Vậy chọn chiều dài của tấm cực lắng là L = 6,3m Vì chiều dài của điện cực lắng quá lớn nên ta chia làm ba trường tĩnh điện riêng biệt Mỗi trường có chiều dài bản cực lắng là 2,1 m  Xác định các điện cực:  Số lượng các điện cực lắng :

Trong đó : : số lượng các điện cực lắng, m b: chiều rộng của thiết bị, m 2.a : khoảng cách giữa các điện cực lắng, m Các điện cực lắng trái dấu trong thiết bị lắng bụi tĩnh điện thường cách nhau một khoảng 100, 150, 200 mm Chọn khoảng cách giữa các điện cực trái dấu là a = 150mm, nên khoảng cách giữa các điện cực lắng là 2.a = 300 mm

điện cực  Diện tích bề mặt lắng của thiết bị :

- Số dãy điện cực phóng trên một trường:

Trong đó: : số lượng điện cực phóng trên một trường : số lượng các điện cực lắng trên một trường,

A: khoảng cách giữa hai điện cực ion hóa ngoài cùng theo chiều di chuyển của dòng khí trên một trường, A = 2,1 m z: khoảng cách giữa hai điện cực ion hóa ở gần nhau, z = 0,3 m A/z: số điện cực phóng trên một dây, A/z = 7 điện cực

 Kiểm tra hiệu suất lắng buih theo kích thước hạt: e p

Ta có vận tốc di chuyển các hạt bụi vễ các diện cực lắng: , chiều dài của các điện cực lắng , lấy cho cả ba trường là l = 6,3 m

: thành phần phần tram theo khối lượng của cỡ hạt i Suy ra :

Nồng độ bụi trong khói thải sau xử lý: 7,72 mg/N

 Hiệu điện thế tới hạn:

Cường độ tới hạn của điện trường:

√ Trong đó R bán kính điện cực ion hóa ,chọn R= 0.0015 m

tỉ số giữa khối lượng đơn vị của khí trong điều kiện làm việc và điều kiện chuẩn (t=0°C, p = 1.013 × N/ )

=

×

Với áp suất khí quyển , N/ ;

áp suất dư hoặc â tương ối của khí trong thiết bị lọc , N/ Vì ta

bố trí quạt khói sau thiết bị khử cách xa bộ lắng bụi tĩnh i n nên có thể bỏ qua tổn thất áp suất = 0

t nhi t ộ của khí, °C

suy ra =

×

= 0.4246

Vậy hiệu điệ thế tới hạn là = 2.9 0.0015(

- ln

) = 25703,65 V = 2.57 Kv

Cường độ dòng điện

= Z.U.( U - ) ,(A/m)

Với : điện áp tới hạn ,V

U : điện áp vào cực (-) của thiết bị ,chọn U = 50 kV ;

Z : là hằng số phụ thuộc vào kiểu thiết bị Đối với các thiết bị lắng bụi bằng điện kiểu tấm thì

Z =

= 1.87

Vậy cường độ dòng điện

= 1.87 50000 (50000- 25703.65 ) = 2.27 ( A/m) = 0.227 (mA/m)

Điện năng tiêu thụ :

Công suất tiêu thụ điện của thiết bị lắng bụi tĩnh điện khi không kể đến công suất các thiết bị phụ được xác định như sau

N =

Trong đó

: điện áp biên độ của dòng điện , = 50 kV

: cường độ trung bình của dòng điện trong thiết bị A

16

với là cường độ dòng điện corona , = 2.27× A/m ; H là tổng chiều dài của các cực ion hóa ,H= 100 ( điện cực )×3.3 (m)×3( trường ) = 990 (m) Nên = 0.22473 (A)

hệ số dạng đường cong của dòng điện = 1.2 -1.5 ,chọn = 1.2

: hiệu suất của thiết bị ,chọn = 0.8

Cos : hệ số công suất ,chọn Cos = 0.75

1.41 là hệ số chuyển đổi từ giá trị điện áp biên độ sang giá trị điện áp hiệu quả

ta có công suất của thiết bị là N=

= 8.965 (kw)

Tổn thất nhiệt :

Theo tài liệu vận hành thiết bị lọc bụi tĩnh điện của nhà máy nhiệt điện thì nhiệt

độ dòng khí vào là 121°C ,nhiệt độ của dòng khí ra là 116 °C Trong khoảng nhiệt độ thay đổi ít (5°C) ,ta có thể xem lưu lượng và nhiệt dung riêng đẳng áp của dòng khí vào và dòng khí ra là bằng nhau Nên tổn thất nhiệt lượng qua thiết bị có thể tính theo tổn thất nhiệt độ :

=

Như vậy lượng nhiệt tổn thất ở thiết bị này ta cũng lấy 4% so với lượng nhiệt dòng khí mang vào thiết bị

: nhiệt dung riêng đẳng áp = 1.142 (kJ/kg.độ )

: nhiệt độ dòng khí vào thiết bị , 370 ° C

(W)

Gọi là nhiệt độ của dòng khí ra khỏi thiết bị , khi đó lượng nhiệt dòng khí tỏa

ra để hạ nhiệt độ từ xuống là

Q =

hệ thống rung gõ để giũ bụi và các bộ phân phối lại dòng khí Đầu vào của dòng khí bố trí chụp khuếch tán để đưa dòng khí vào đều trong thiết bị ,đầu ra của dòng khí có chụp tập trung để thu dòng khí ra

Bảng : các thông số kỹ thuật của thiết bị lắng bụi tĩnh điện

STT Các đại lượng Đơn vị Kết quả

5 Kích thước thân thiết bị L×B×H m 6,3×2.2×3.3

14 Tổng chiều dài điện cực ion hóa m 990

- Hít thở không khí có nồng độ NO2 cao có thể gây kích ứng đường hô hấp trong

hệ hô hấp của con người

- Phơi nhiễm NO2 trong những khoảng thời gian ngắn có thể làm nghiêm trọng thêm các bệnh về đường hô hấp, đặc biệt là bệnh suyễn, dẫn đến các triệu chứng hô hấp (như ho, thở khò khè hoặc khó thở)

- Mưa axit gây hại cho hệ sinh thái nhạy cảm như hồ và rừng

- Các hạt nitrate làm cho không khí trở nên khó nhìn thấy Điều này ảnh hưởng đến nhiều công viên quốc gia mà con người ghé thăm để ngắm cảnh

- NOx trong khí quyển đóng góp vào ô nhiễm dinh dưỡng trong vùng nước ven biển

Qua hệ thống SCR, NOx được khử về N2 và hơi nước.Nito dưới dạng amoni và ure thổi vào qua đường thông gió và đi ra cùng sản phẩm của quá trình phản ứng.Dòng khí thải được hòa với chất khử và đi vào thiết bị phản ứng có chưa chất xúc tác.Dòng khí nòng cùng dòng chất khí khử đi qua lớp xúc tác Chất khử tác dụng chọn lọc với

NOx trong khoảng nhiệt độ nhất định, và nhờ sự xuất hiện của chất xúc tác và oxy

Nhiệt độ, lượng chất khử, thiết kế cấp khí và hoạt động của chất xúc tác là tác nhân chính quyết định hiệu suất hệ thống

Tác dụng của chất xúc tác : Là một yếu tố quyết định đến tốc độ phản ứng Tác dụng của chất xúc tác đƣợc quyết định bởi nhiều yếu tố bao gồm thành phần và cấu trúc, tốc độ phân tán, tốc độ chuyển khối, nhiệt độ dòng khí, và thành phần dòng khí

Sự giảm hiệu quả xúc tác gây ra bởi:

- Bất hoạt vùng hoạt động do thành phần chất trong dòng khí thải

- Quá trình đóng kết nhiệt các vùng hoạt động do nhiệt độ trong thiết bị phản ứng cao

- Bít các vùng hoạt động bởi muối amoni sulfate và bụi

- Phản ứng xảy ra trong khoảng nhiệt độ thấp và rộng hơn SNCR

- Không yêu cầu thay đổi cho các buồng đốt khác nhau

20

 Nhược điểm:

- Chi phí đầu tư và vận hành tương đối cao, cao hơn lò đốt NOx thấp và SNCR

- Cải tiến hệ thống SCR cho các nồi hơi công nghiệp khó và đắt

- Cần lượng lớn chất khử và chất xúc tác, có thể yêu cầu làm sạch hệ thống thu sản phẩm cuối

- Amoni trong dòng thải có thể ảnh hưởng mức nhìn thấy của cột khói và khả năng tái sử dung và thải bỏ của tro

- Amoni có thể phản ứng với các khí khác trong dòng thải gây ra các phản ứng phụ không mong muốn

2 Khử xúc tác không chọn lọc

 Nguyên lý hoạt động:

Các chất khử thường dùng trong phương pháp này là hydrocacbon, cacbonmonoxit

CO với sự có mặt của chất xúc tác

Khi sử dụng khí CO làm chất phản ứng, ta có các phản ứng sau đây:

2NO + 2CO = 2 CO2 + N2

2NO2 + 4CO = 4 CO2 + N2

Chất xúc tác cho hiệu quả cao với các phản ứng nêu trên là các kim loại dạng Platin-Rodi ( Pt-Rh)

Khi sử dụng CH4 làm chất phản ứng,ta có các phản ứng sau đây:

4 NO2 + CH4 = CO2 + 2 H2O + 4 NO

4 NO + CH4 = CO2 + 2 H2O + 2 N2

Các phản ứng trên đều là các phản ứng tỏa nhiệt, Khi sử dụng các kim loại quý làm chất xúc tác như Platin-Pladi (Pt-Pd) , nhiệt đô khói thải với chất phản ứng CH4 nằm trong khoảng 450 độ C Tốc độ phản ứng xảy ra rất nhanh

 Ưu điểm: hiệu suất khử NOx cao, có thể đạt 80-90%

 Nhược điểm:

- chủ yếu áp dụng với dòng khói thải có nồng độ oxy thấp

- Các chất xúc tác trên dễ bị ngộ độc bởi SO2, kẽm và photpho có trong khí thải của qúa trình đốt

21

 Nguyên lý hoạt động:

Trong quá trình SNCR, các chất phản ứng ở dạng dung dịch ( nước amoni, ure) hoặc dạng khí (ammoniac) được phun vào khói nóng Để khử được NOx với mức tiêu hao tối thiểu ammoniac (NH3),cần phải phân phối đồng đều và trộn đều các chất phản ứng trong khói ở nhiệt độ trong phạm vi cửa sổ nhiệt độ thích hợp,tại đó việc khử NOx mới có thể xảy ra Dải nhiệt độ tối ưu để đạt được mức khử NOx cao nhất kết hợp tiêu thụ chất phản ứng ở mức tối thiểu phụ thuộc nhiều vào thành phần của khói Nhiệt độ tối ưu nằm trong khoảng 960 độ C đến 1020 độ C

Sơ đồ nguyên lý hoạt động xử lý NOx bằng khử chọn lọc không xúc tác

 Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí

 Nhược điểm:

- Quá trình khử diễn ra chậm

- Kiểm soát nhiệt độ khắt khe: Vì nếu nhiệt độ cao hơn dải tối ưu,ammoniac

bị oxi hóa ở mức độ ngày càng tăng, tạo ra NOx,ngược với mong muốn Và nếu ở nhiệt độ thấp hơn, tốc độ phản ứng chậm lại,gây lãng phí NH3,có thể dẫn đến hình thành các muối amon, gây ra các vấn đề thứ sinh

Khí SO2 bị oxy hóa thành SO3 dưới xúc tác của V2O5, thực tế cho thấy độ chuyển hóa thường từ 1-2% với nồng độ SO2 ban đầu lớn hưn 1000ppm Một trong những

ký thuật khống chế sự chuyển hóa SO2 thường dùng là hạn chế lượng xúc tác dư đặt trong thiết bị

Muối amon tạo ra có thể ăn mòn các bộ phận phía sau dòng Để giảm thiểu lượng muối sunphat amon trong lớp xúc tác , nhiệt độ quá trình được khống chế trên điểm tới hạn cho sự hình thành (khoảng 270 độ C với NH4HSO4 và khoảng 150

NO cũng làm tốc độ khử giảm đi

Mặc dù thời gian lưu trong dòng khí rất ngắn và được cách biệt song dòng khí vẫn

có xu hướng mất nhiệt ra bên ngoài

 Ảnh hưởng của khuếch tán trong và phản ứng bề mặt:

phụ thuộc vào đặc tính xúc tác, kích thước hình học của xúc tác và chế độ thủy động của dòng khí đi trong lớp xúc tác

 Ảnh hưởng của tỷ lệ NH3/NOx vào:

thường hiệu suất NOx tăng tương ứng với tỉ lệ NH3/NOx ban đầu, tuy nhiên do động lực phản ứng khá phức tạp và ảnh hưởng của quá trình khuếch tán nên thực

tế xu hướng đó chỉ đúng với tỉ lệ NH3/NOx nhỏ hơn 0.8 Với tỉ lệ lớn hơn 0.8 NH3không phản ứng dễ thúc đẩy quá trình oxy hóa NH3 và thoát ra khỏi thiết bị

- Thiết bị hóa hơi NH3

G: lưu lượng khí thải vào ( =2.8 Nm3

/s) α: hệ số tính đến sự giảm xúc tác , (=0.2)

k0 :hằng số tốc độ phản ứng ở thời điểm đầu, (= 9.04 l/s)

η: hiệu suất xử lý theo yêu cầu (=75%)

CNH3, ra: nồng độ dư cao nhất cho phép, là giới hạn nồng độ để khống chế tác hại của NH3 dư, chọn CNH3,ra=10 mg/Nm3

CNOx,vào: nồng độ NOx vào thiết bị (= 4000 mg/Nm3)

25

Trong đó: ac: hệ số ảnh hưởng của số tầng lớp xúc tác, để tăng khả năng tiếp xúc tối đa của NH3 với khí thải và lớp xúc tác , chia lớp xúc tác làm 4 tầng riêng biệt, khi đó ac= 1.7

Bảng: Các thông số cơ bản của thiết bị khử có chọn lọc (SCR)

cơ quan hô hấp của con người và động vât

Độc tính chung của SO2 thể hiện ở rối loạn chuyển hóa protein và đường, thiếu vitamin B và C, ức chế enzym oxydaza

Khi hàn lượng, SO2 làm sưng niêm mạc Khi liều lượng cao (>0,5 mg/m3) SO2 gây tức thở, ho, viêm loét đường hô hấp Nếu hít phải SO2 nồng

độ cao có thể gây tử vong

Khí SO2 là khí độc hại không chỉ đối với sức khỏe con người, động thực vật

mà còn tác động lên các vật liệu xây dựng, các công trình kiến trúc, làm thiệt hại mùa màng, nhiễm độc cây trồng SO2 xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt Và cuối cùng chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ, các hạt này có thể xâm nhập vào các

26

tuyến huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2 - um SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua da và gây ra các chuyển đổi hóa học, kết quả của nó là làm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị thoát qua đường tiểu

và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt

Đối với sức khỏe con người

SO2 là chât kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở cơ trơn của khí quản Ở nồng dộ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản Khi tiếp xúc với mắt, chúng có thể tạo thành axit

SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ qua hô hấp hoặc các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt Cuối cùng, chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn

Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có khả năng xâm nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2-m um

SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể qua da và gây ra các chuyển đổi hóa học Kết quả là làm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị thoát qua đường tiểu và ảnh hưởng đến tuyến nước bọt

Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóa đường và protein, gây thiếu vitamin B, C, ức chế enzym oxydaza, tạo ra methemoglobine để chuyển sắt 2 thành sắt 3 gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh quản, khó thở

Bảng : Liều lượng SO2 ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Liều gây chết nhanh sau khi hít thởi 30-60 phút

Đối với môi trường

SO2 bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric hay các muối sufate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hướng xấu đên môi trường

Đối với môi trường

SO2 bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric hay các muối sufate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hướng xấu đên môi trường

Các tác hại của mưa axit

Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh dưỡng trên mặt đất và mang kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô nhiễm nguồn

27

nước trong hồ, phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh tồn của các loài cá và sinh vật khác trong nước

Rừng bị hủy diệt và sản lượng nông nghiệp bị giảm: mưa axit làm tổn thương

lá cây, gây trở ngại quá trình quang hợp, làm cho lá cây bị vàng và rơi rụng, làm giảm độ màu mỡ của đất và cản trở sự sinh trưởng của cây cối

Làm tổn hại sức khỏe con người: các hạt sunfate, nitrate tạo thành trong khí quyển làm hạn chế tầm nhìn Hơn nữa, do hiện tượng tích tụ sinh học, khi con người ta ăn các loại có có chứa độc tố, các độc tố này sẽ tích tụ trong cơ thể và gây nguy hiểm đối với sức khỏe con người

Gây ăn mòn vật liệu và phá hủy các công trình kiến trúc

Bảng : Giá trị của pH ảnh hưởng đến sinh vật

Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được

Nhược điểm: do độ hòa tan của SO2 trong nước thấp, nên phải sử dụng một lượng rất lớn nước và thiết bị hấp phụ có thể tích lớn Để tách SO2 ra khỏi dung dịch phải đun nóng dung dịch lên 100 độ, điều đó gây tiêu tốn năng lượng

và tiêu tốn nhiệt

28

2.2 Hấp phụ SO 2 bằng dung dịch sữa vôi

Là phương pháp được áp dụng rộng dãi vì hiệu quả xử lý cao, rẻ tiền vì nguyên liệu có phổ biến trên thị trường

CaCO3 + SO2 CaSO3 + CO2CaO + SO2 CaSO32CaSO3 + O2 2CaSO4

Ưu điểm: Công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, chi phí vận hành không lớn, chi phí hấp thụ rẻ, làm sạch khí mà không cần phải làm lạnh và tách bụi sơ bộ, có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần vật liệu chống axit Không tốn nhiều diện tích xây dựng

Nhược điểm: đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaSO4, CaSO3 gây tắc nghẽn đường ống và ăn mòn thiết bị

Ƣu điểm: hiệu quả rất cao, chất hấp phụ dễ kiếm và thu đƣợc muối amoni sunfit và amoni bisunfit là các chế phẩm cần thiết

Nhƣợc điểm: tốn kém, chi phí vận hành và đầu tƣ cao

Ưu điểm: Có thể làm sạch khí nóng mà không cần làm lạnh sơ bộ, thu được axit sunfuic như là sản phẩm của sự thu hồi, hiệu quả xử lý cao, MgO dễ kiếm và rẻ

Nhược điểm:quy trình vận hành phức tạp, vận hành khó, chi phí cao, tiêu tốn khá nhiều lượng MgO

2.5 Xử lý SO 2 bằng kẽm oxit

Phương pháp này dựa theo các phản ứng:

SO2 + ZnO + 2,5H2O  ZnSO3.2,5H2O ZnSO3.2,5H2O  SO2 + ZnO + 2,5H2O

Ưu điểm: có thể làm sạch khí ở nhiệt độ khá cao (200-250 )

Nhược điểm: có thể hình thành ZnSO4 làm cho việc tái sinh ZnO trở lên bất lợi về kinh tế, nên phải thường xuyên tách chúng ra và bổ xung thêm ZnO tương đương

31

2.6 Hấp thụ SO 2 bằng than hoạt tính

Phương pháp này có thể áp dụng rất tốt để xử lý khói thải từ các nhà

máy nhiệt điện, nhà máy luyện kim và sản xuất axits sunfuric với hiệu quả kinh

tế đáng kể

Ưu điểm: sơ đồ hệ thống đơn giản và vạn năng, có thể áp dụng cho mọi

quá trình công nghệ có thải khí SO2 một cách liên tục hay gián đoạn, cho phép

làm việc được với khí thải có nhiệt độ cao trên 100 độ

Nhược điểm: tùy thuộc vào quá trình hoàn nguyên có thể là tiêu hao

nhiều vật liệu hấp phụ hoặc sản phẩm thu hồi được có lấn nhiều axit sunfuric

và tận dụng khó khăn, phải xử lý tiếp mới sử dụng được