Kiểm soát ô nhiễm không khí đối với một số nguồn thải công nghiệp đặc trưng ở việt nam

Khái niệm kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải công nghiệp Kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải công nghiệp là quá trình điều chnh và áp dụng các biện pháp nhàm giảm thiểu ô nh

B ộ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU cơ KHÍ

KIÊM SOÁT Ổ NHIÊM KHÔNG KHÍ

ĐẶC TRƯNG ở VIỆT NAM

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

HÀ NỘI

KIỂM SOÁT ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DỒI VỚI MỘT SỐ NGUỒN THẢl CỐNG NGHIỆP

ĐẶC TRUNG ở VIỆT NAM■ ■

Chịu trách nhiệm xuất bản: T S P H Ạ M V Ả N D IÊ N

Biên tập: NGUYỄN H U Y T IÊ N

Trình bày bìa: TRỊNH THÙY DƯƠNG

N H A X U Ả T BÁN K H O A HỌ C V A KY T H U Ặ T■ t

70 Trần Hưng Đạo, Hà Nội

In 400 bản khổ 19 X 27cm, tại Xưởng in NXB Văn hóa Dân tộc.

Số đăng ký kế hoạch XB: 215 - 2010/CXB/262 - 17/KHKT.

Quyết định XB số: 283 /QĐXB - NXBKHKT

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành công nghiệp Việt Nam đã tăng trưởng nhanh chóng trong thập kỳ qua

và hứa hẹn sẽ tiếp tục tăng trưởng mạnh Tuy nhiên, cái giá phải trả không hề nhỏ khi hâu hết những ngành công nghiệp mũi nhọn lại có mức độ ô nhiễm nặng nhất hiện nay Mặt khác, việc các cơ sở công nghiệp tập trung ở một so vùng là yếu to bất lợi đoi với công tác quán lý môi trường Đặc biệt, sự phát triển ồ ạt của các khu công nghiệp và làng nghề tạo nhiều điểm tập trung sản xuất mới, quy mô sản xuất nhỏ, trình độ khoa học kỹ thuật còn hạn chế, khiến cho mức độ ô nhiễm nghiêm trọng hơn Tính đến tháng 10 năm 2009, toàn quốc đã có 233 KCN (được thành lập theo Quyết định của Thủ tướng Chỉnh phủ) Trong đó, 171 KCN đã đi vào hoạt động Chi tính riêng trong 3 năm 2006, 2007, 2008, toàn quốc đã thành lập mới được 74 KCN và mở rộng diện tích của 14 KCN Chính vì vậy, công tác thực hiện phòng chống và khắc phục ô nhiễm môi trường do các hoạt động sản xuất công nghiệp gây ra là một trong những vấn đề iru tiên trong các hoạt động bảo vệ môi trường của Bộ Công Thương.

Trước thực trạng ô nhiễm công nghiệp ngày càng gia tăng, đặc biệt là ô nhiễm

không khỉ bởi van tòn tại một số lượng lớn các nhà mảy, xí nghiệp chưa được trang

bị các hệ thống xử lý bụi và khí độc hại Hàng tấn các chất thải độc hại được thài vào bầu khí quyển từng ngày Việt Nam đã ký kết và tham gia chương trình “Không khí sạch ”, đòi hỏi phải có những chương trình hành động phù hợp nhằm giảm thiểu

và tiến tới ngăn ngừa sự phát thài các chất ô nhiễm không khí vào môi trường, trong đó cỏ các cơ sở công nghiệp, đặc biệt là các cơ sở gáy ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Nằm trong Khung kế hoạch tổng thế thực hiện Chương trình cải thiện chất lượng không khí ở các đô thị do Bộ Giao thông Vận tải chủ trì thực hiện, dự án

“C ả i thiện chất lượng không k h i các đô th ị do nguồn th ả i công nghiệp ” đã được Viện Nghiên cứu Cơ khí triển khai từ năm 2007 và thu được nhiều kết quả khả quan

nhất định Tài liệu “Kiểm soát ô nhiễm không khỉ đổi với một sổ nguồn thải công nghiệp đặc trưng ở Việt Nam ” là một sản phẩm trong quá trình thực hiện dự án Kiểm soát ô nhiễm không khỉ đổi với một sổ nguồn phát thải đặc trưng ở

Việt Nam được chia làm 06 phần, bao gồm:

s Phần 1: Kiểm soát ô nhiễm không khí đổi với nhà máy sử dụng lò hơi công suất vừa và nhỏ tại Việt Nam;

■S Phần 2: Kiểm soát ô nhiễm không khí đối với nhà mảy luyện thép công nghệ

lò hồ quang tại Việt Nam;

•S Phần 3: Kiếm soát ô nhiễm không khí đối với nhà máy ximăng lò q u.ay, phương pháp khô;

s Phần 4: Kiểm soát ô nhiễm không khí đối với nhà máy sản xuất giấv và bột

- Phụ lục 2: Một so các quy chuẩn và tiêu chuẩn môi trường của Việr N.am;

- Phụ lục 3: Công nghệ và thiết bị môi trường xử lý khí thải công nghiệp Tài liệu này tập trung phân tích các nội dung: quá trình p hát thải; p h ư ơ n g

pháp ước tinh tải lượng, nồng độ phát thải và phân tích một sổ giải pháp.: sử dụng nguyên nhiên liệu hiệu quả; giám sát, quan trắc hợp lý trong các c ơ sở cồng nghiệp.

Với nội dung nêu trên, tài liệu cung cấp các thông tin cần thiết trong kiểm soát

ô nhiễm không khí cho các cơ sở công nghiệp, các doanh nghiệp; giúp các do>anh nghiệp cỏ những định hướng giải pháp không chi kiểm soát ỏ nhiễm bảo vệ môi trường, mà còn thúc đẩy sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế Điểu này sẽ đáp ứng nhu cầu thực tế hiện nay, khi mà các doanh nghiệp phải đồng thời giải quvết bài toán sức ép của xu thế phát triển bền vững Bên cạnh đó, tài liệu còn có thế p h ụ c vụ cho đông đảo các đối tượng bạn đọc khác nhau, là tài liệu tham khảo cho những người quan tâm đến lĩnh vực kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí từ các hoạt động sản xuất công nghiệp nói riêng và bào vệ môi trường nói chung.

Nhỏm tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TSKtì Trần Ngọc Chấn

đã có những ý kiến xác đáng và hữu ích trong quá trình hoàn thiện, chình lý tài Hiệu Chủng tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến Nhà xuất bàn Khoa học và K ỹ thuật

đã sớm cho ra mắt tài liệu này.

Do nhiều yếu tố khách quan và chủ quan, tài liệu không tránh khỏi nh ĩmg thiếu sót Nhỏm tác giá rất mong nhận được sự thông cảm cũng như ỷ kiến đóng góp cùa đồng nghiệp và bạn đọc.

Thay mặt nhỏm tác giả

TS Dương Văn Long,

1 Những vấn đề chung

1 Khái niệm kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải công nghiệp

Kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải công nghiệp là quá trình điều chnh và áp dụng các biện pháp nhàm giảm thiểu ô nhiễm không khí do hoạt động sải xuât công nghiệp, đảm bảo cho nguồn thải cũng như chất lượng môi trường xuig quanh đáp ứng được các tiêu chuẩn môi trường đã ban hành

\ ‘ a Quy trình kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải công nghiệp

Năm 2001, Cục Môi trường đã phối hợp với Trung tâm Kỹ thuật môi trường

đô thị và Khu công nghiệp (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội) tổ chức nghiên cứu

và biên soạn bản Hướng dẫn Quy trình kỳ thuật kiểm soát ô nhiễm môi trường kh)ng khí do hoạt động công nghiệp

Bản Hướng dẫn sẽ cung cấp cho bạn đọc những thông tin về nội dung, phươngphup, quy trình cũng như về kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí một cách cụ thể,thièt thực Vì vậy nó có tác dụng nâng cao hiệu quả của công tác phòng ngừa ô nhễm môi trường và nâng cao hiệu quả của công tác bảo vệ môi trường

Đây là Quy trình kỹ thuật nhằm phục vụ công tác quản lý môi trường của các

cơ quan quản lý môi trường ở Trung ương (Bộ Tài nguyên và Môi trường, Cục Môi trưmg), ở địa phương (các Sở Tài nguyên và Môi trường) và của các cơ sở sản xuất côrg nghiệp trong phạm vi toàn quốc cũng như phục vụ các cơ quan hữu quan khác.Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí được thực hiện theo một quy trình tuầi tự gồm 5 bước (Hình 1.1) Các bước này có liên quan chặt chẽ và bổ sung lẫn ch( nhau [1]:

A X Á C ĐỊNH PHẠM VI KIỂM SO Á T Đặc điểm cơ sở Đặc điểm

Giáo dục Kiểm soát đầu Kiểm soát cuối ô nhiễm trong

l Đạt yêu

Hình 1.1. Quy trình kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải CN

Như chúng ta đã biết, lò hơi được sử dụng rộng rãi trong các ngành công rụhiệp, là nguồn cung cấp nhiệt khá phổ biến trong nhiều loại hình công nghệ, tlường gặp trong các công đoạn sấy, gia nhiệt định hình, gia nhiệt cho các phản ứng hỉa h ọ c ,

Ở Việt Nam, các cơ sở công nghiệp sử dụng lò hơi chiếm một tỷ lệ lớn Lò hơi

SI dụng trong các ngành công nghiệp tại nước ta chủ yếu sử dụng nhiên liệu than, diU (FO và DO) Hiện nay, ngoài lĩnh vực nhiệt điện, ngành công nghiệp Việt Nam qiản lý gần 1200 lò hơi lớn nhỏ các loại, trong đó phần lớn có công suất từ 1 đến 10 tấi/h Lò hơi đốt than chiếm hơn 40%, lò hơi đốt dầu khoảng 30% [5] Đặc điểm klói thải của các loại lò hơi sẽ khác nhau tùy theo loại nhiên liệu sừ dụng, vấn đề ô nliềm do khỏi thải lò hơi từ quá trình đốt cháy nhiên liệu luôn là bài toán cần giải qiyết trong hầu hết các ngành công nghiệp Các lò hơi đốt than phần lớn đã được tring bị thiết bị xử lý khí thải nhưng mới chỉ dừng lại ở xử lý tro, bụi bàng thiết bị cclon là chủ yếu còn việc xử lý khí độc hại trong khí thải còn rất hạn chế

Trước thực tế như vậy, việc xây dụng tài liệu kiểm soát ô nhiễm không khí đối vri lò hơi vừa và nhỏ dựa trên những tiêu chí sau:

- Tiêu chí 1: Tài liệu được xây dựng nhàm cung cấp các thông tin cần thiết

tr>ng kiểm soát ô nhiễm không khí cho các cơ sở công nghiệp, các doanh nghiệp sử ding lò hơi trong quá trình sản xuất; giúp các doanh nghiệp có những định hướng gỏi pháp không chi kiểm soát ô nhiễm bảo vệ môi trường, mà còn thúc đẩy sản xiẩt, nâng cao hiệu quả kinh tế Chính vì vậy, các kỹ thuật phải dễ áp dụng và có tíih khả thi; các giải pháp đưa ra phải phong phú, đa dạng cùng những phân tích cần thết giúp các doanh nghiệp có thể lựa chọn phù hợp với khả năng;

- Tiêu chí 2: Tài liệu phải tuân thủ theo Quy trình kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm

klông khí do nguồn thải công nghiệp do Cục Môi trường đã ban hành (Hình 1.1) Tong đó, tài liệu này tập trung chủ yếu vào ước tính phát thải tại nguồn, xây dựng k< hoạch giám sát, quan trắc khí thải tại cơ sở công nghiệp, các giải pháp sử dụng nịuyên nhiên liệu hiệu quả trong sản xuất

Với 2 tiêu chí như trên, nội dung tài liệu gồm các phần chính như sau:

- Phân tích quá trình phát thải bụi và khí gây ô nhiễm từ lò hơi;

- Ước tính lượng phát thải bụi và khí gây ô nhiễm từ lò hơi vừa và nhỏ;

13 Tiêu chí xây d ự n g và nội dung của tài liệu kiểm soát ô nhiễm không kií đối v ó i lò hơi v ừ a và nhỏ

- Các giải pháp kỹ thuật công nghệ nhàm sử dụng nhiên liệu hiệu quả;

- Xây dựng kế hoạch giám sát, quan trắc hợp lý trong nhà máy sử dụng; lò hơi vừa và nhỏ

2 Quá trình phát thải bụi và khí ô nhiễm từ lò hơi

Quả trình p h á t thải bụi và kh í gây ô nhiễm từ lò hơi vừa và nhỏ chủ

yếu từ quả trình đốt cháy nhiên liệu

Quá trình đốt cháy được định nghĩa như là sự oxy hoá nhanh các vật chất (các nhiên liệu) với sự gia tăng nhiệt độ Các lò hơi tận dụng nhiệt lượng từ quá trình đốt

để tạo ra nước nóng, hơi nước hoặc cả hai

Nhiên liệu qua quá trình đốt cháy được biến đổi thành C 0 2 và hơi nước Phằr, không thể đốt cháy trong nhiên liệu giữ nguyên ở dạng rắn hoặc tro Các sản phẩirn của quá trình đốt cháy không hoàn toàn có thể bao gồm c o , các oxit lưu huỳnih SOx, oxit nitơ NOx, các khí axit như HCl và HF, và các hợp chất hữu cơ nhu formaldehyd, toluen, xylen, hợp chất đa vòng PAHs và các đioxin và furan chứa nhiều nguyên tử clo Các kim loại nặng như As, Hg, Cd và Pb cũng có thể có tron g khí phát thải [2]

Các nguồn phát thải chất gây ô nhiễm không khí liên quan đến lò hơi có thể xiy ra tại những quá trình được mô tả trong bảng 2.1.

Vận chuyển

hhiên nguyên liệu

Bao gồm: bốc dỡ, nhận, di chuyển và chế biến nhiên liệu

và nguyên liệu được sử dụng tại lò hơi

- Bụi (nhiên nguyên liệu rắn)

- Các hợp chất hữu cơ (nhiên liệu lỏng và khí) Tiùng chứa - Sự thất thoát do quá trình

làm việc (thông qua sự đổ đầy

và tháo rút nhiên liệu)

- Sự thất thoát do giãn nở gây

ra bời sự thay đổi nhiệt độ và

áp suất

- Các hợp chất hữu cơ (nhiên liệu lỏng)

Cuá trình đốt cháy (quá

21 Đăc điểm khói thải lò hơi đốt than

Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang theo bụi, C 0 2, c o , S 0 2 , S 0 3 và NDX do thành phần hoá chất có trong than kết hợp với oxy trong quá trình cháy tạo nín Lượng bụi trong khí thải có kích thước hạt và nồng độ dao động trong khoảng rộng và phụ thuộc nhiều vào thời điểm thêm nhiên liệu than vào lò Hàm lượng lưu hiỳnh trong than ~ 0,5% nên trong khí thải có S 0 2 với nồng độ khoảng 1.333 ng/m 3 Lượng khí thải phụ thuộc vào chủng loại than, với than antraxit Quảng Ninh lư^ng khí thải khi đốt 1 kg than là: v 020 ~ 7,5 m3/kg [6]

Bụi trong khói thải lò hơi là một tập hợp các hạt rắn có kích thước khác nhau

tù vài micromet tới vài trăm micromet Các kết quả nghiên cứu đã cho số liệu thành plần cờ hạt bụi trong khói thải của lò đốt than như trong bảng 2.2

Db(ụm) 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-86 86-100 >100

2 2 Đăc điểm khói thải lò hoi đốt dầu FO

Lò hơi sử dụng nhiên liệu dầu FO để đốt sinh nhiệt là loại phổ biến nhất hiện

một phức hợp của các hyđrocacbon cao phân tử Dầu FO dạng lỏng có nhiệt trị c a o , vận hành lò hơi đốt dầu FO đơn giản và khá kinh tế nên ngày càng được sử dụm.g rộng rãi Dầu FO đúng tiêu chuẩn có các thông sổ hóa lý như trong bảng 2.3.

Bảng 2.3 Các tiêu chuẩn chất lượng của dầu FO s ử dụng ở Việt Nam [6]

Trong khí thải của lò hơi đốt dầu FO người ta thường thấy có các thành phần sau: C 0 2, c o , NOx , S 0 2 , S 0 3 và hơi nước, ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro

và các hạt tro rất nhỏ hòa lẫn với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng sol khí mà ta thường gọi là bồ hóng Lượng khí thải khi đổt dầu FO ít thay đổi Nhu cầu không khí cần cấp cho đốt cháy hết 1 kg dầu FO là v 020 = 10,6 m3/kg, lượng khí thải siruh

ra khi đốt hết 1 kg dầu FO là : v c20 ~ 11,5 m3/kg ~ 13,8 kg khí thải/ lkg dầu [6]

Khái quát lại, có thể nhận diện các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi ở bảrug 2.4 trong đó các yếu tố được tô đậm là các tác nhân gây ô nhiễm chính cần phải kiểm soát đổi với mồi loại lò hơi

Bảng 2.4 Các chất ô nhiễm trong khói thài lò hơi

-ò hơi đốt bằng củi Khói + Tro bụi + c o + C 0 2

.0 hơi đốt bằng than Khói + Tro bụi + c o + CO2 + S 0 2 + SO3 + NOx

-ò hơi đốt bằng dầu FO Khói + Tro bụi + c o + CO2 + S 0 2 + SO3 + NOx

23 Ảnh hưởng của quá trình công nghệ tói sự phát thải chất gây ô lắiiễm

Trong quá trình cháy, phần nhiên liệu khi cháy để lại ở dạng cặn rắn hay tro Các thành phần nặng hơn và có kích thước to hơn trong buồng đốt gọi là tro đáy, tlành phần nhỏ hơn gọi là tro bay Các sản phẩm cháy của quá trình đốt trong lò hơi bio gồm các hydrocacbon được oxy hoá một phần, c o , S 0 2, S 0 3, NOx, các axit

mư HC1 và các hợp chất hữu cơ như dioxin và furan Sự phát thải các sản phẩm kiông mong muốn này phụ thuộc vào cấu tạo và chế độ đốt của lò hơi

Nhìn chung, kích thước và cẩu tạo lò hơi ít ảnh hưởng tới lượng lưu huỳnh tong nhiên liệu được chuyển thành SOx Ngược lại, sự tạo thành NOx phụ thuộc miều vào chế độ đốt của lò, đặc biệt là nhiệt độ và tỉ lệ không khí/nhiên liệu trong biồng đốt Khí NOx được tạo thành theo 3 cơ chế: chuyển hóa nitơ trong nhiên liệu, (Xy hoá nitơ (N2) trong không khí cấp cho quá trinh đốt (sự tạo thành NOx toả miệt) và phản ứng của các mảnh hydrocacbon và nitơ của khí quyển Sự tạo thành

>Ox toả nhiệt phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và diễn ra rất nhanh khi nhiệt độ vượt qia 3.000°F Nhiệt độ buồng đốt khi hoạt động thấp hơn giới hạn trên sẽ làm giảm

sr sản sinh NOx toả nhiệt

Sự tạo thành khí N O x từ thành phần nitơ trong nhiên liệu nhìn chung chiếm

hm 50% tổng lượng khí N O x phát thải từ lò hơi đốt than và đổt dầu Nhiều lò hơi sử đmg những sự hiệu chỉnh của quá trình đốt để làm giảm sự phát thải khí NOx Mìừng sự hiểu chỉnh này bao gồm quá trình đốt từng cấp, cháy không theo tỷ lvợng, tuần hoàn khí thải và đốt nhiên liệu có hàm lượng nitơ thấp với không khí kiông ngọn lửa Những giải pháp này có thể giảm sự phát thải NOx tới 5-50% [2]

Sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh thấp cùng là một phương pháp niằm giảm thiểu sự phát thải S 0 2 Than có tính kiềm cao có xu hướng hình thành miều muối có gốc sunfat trong tro

3 ước tính lượng phát thải bụi và khí gây ô nhiễm từ lò hơi v ừ a

và nhỏ

Ước tính lượng phát thải bụi và khí gây ô nhiễin từ lò hơi vừa và nhỏ hàinig phương pháp tính toán được thực hiện chủ yếu qua tính toán cân bằng vật chất cù a quá trình cháy và tính toán theo hệ số phát thải (hay còn gọi là định mức phát th ả i)

3.1 ƯÓ'C tính theo phương pháp tính toán sản phẩm cháy

Tính toán cân bằng vật chất của quá trình đốt cháy nhiên liệu được xây dựng trên ngôn ngừ lập trình c # trong phần mềm tính toán gửi kèm theo tài liệu hướng dẫn này

Các doanh nghiệp, cơ sở công nghiệp có thể dễ dàng sử dụng bàng cách n.ạp các dừ liệu cần thiết để tính toán lượng phát thải bụi và khí gây ô nhiễm qua q uá trình cháy Mặt khác, phần mềm còn có chức năng tính toán cho nhiều cơ sở côing nghiệp, nhiều dữ liệu đầu vào khác nhau Ngoài ra, chức năng hiển thị kết quà tính toán dưới dạng báo cáo và lưu trừ (xuất ra íìle pdf, doc) rất tiện lợi cho người sử dụng Phần mềm tính toán tải lượng và nồng độ phát thải được giới thiệu và mô tả

trong Phụ lục 1.

3.2 ƯÓ’C tính theo hệ số phát thải

3.2.1 H ệ sổ ph á t thải từ quả trình đốt than

Thế giới đã xây dựng được hệ số phát thải từ quá trình đốt của lò hơi đối v*ới nhiều loại than khác nhau, nhưng trong phần này chi đề cập tới hệ số phát thải điối với quá trình đốt than antraxit Đây là loại than nhiên liệu được sử dụng nhiều trong thực tế tại Việt Nam

từ quá trình đốt than antraxit khi không có hệ thống x ử lý khí thải [2]

-S: Hàm lượng lưu huỳnh trong thành phần nhiên liệu (phần trăm theo khối lượng); Đơn vị h ệ số: kg chất thải/ tấn than đổt.

Bảng 3.2 Hệ số phát thải bụi PM10 từ quá trình đốt than antraxit [2]

Lò hơi đốt than cám thải xỉ khô

A: Hàm lượng tro trong nhiên liệu (phần trăm theo khối lượng); Đom vị hệ số phát thải: kg chất thải/ tấn than đốt; Hiệu suất kiểm soát ước tính cùa cyclon kép: 80%; lọc bụi túi: 99,8%

3.2.2 H ệ sổ p h ả i thải từ quả trình đốt dầu nhiên liệu

Hệ số phát thải từ quá trình đốt dầu được cho dưới đây:

từ quá trình đốt dầu nhiên liệu [2]

Lò hơi công suất >100GJ/giờ

Đốt dầu loại 6 , đốt cháy thường, lò đốt NOx thấp 18.8S 0.68S 4,8

Đốt dầu loại 6 , đốt tiếp xúc, thường 18,8S 0,68S 3,8

Đốt dầu loại 6 , đốt tiếp xúc, NOx thấp 18,8S 0,68S 3,1

Đốt dầu loại 2 , NOx thấp/tái tuần hoàn khí thải 17S 0.68S 1,2

Lò hơi có công suất <100GJ/giờ

Đơn vị: kg chất thải/103/ dầu nhiên liệu đốt

Dầu loại 1 và loại 2: dầu chưng cất; Dầu loại 5 và 6: dầu cặn

Dầu loại 4: là dầu chưng cất hoặc là hồn hợp của dầu chưng cất và dầu cặn

bay hơi từ dầu nhiên liệu [2]

Lò hơi công nghiệp

Đơn vị: kg chất thải/1031 dầu nhiên liệu đổt

Dầu loại 1 và loại 2: dầu chưng cất

Dầu loại 5 và 6: dầu cặn

Dầu loại 4: là dầu chưng cất hoặc là hỗn hợp của dầu chưng cất và dầu cặn

Bảng 3.5 Hệ số phát thải được kiểm soát và không được kiểm soát đối với

bụi PM10 từ quá trình đốt dầu nhiên liệu [2]

Lò hơi công nghiệp

Đốt dầu cặn, không cỏ thiết bị xử lý khí 0.86A

Đốt dầu chưng cất, không được kiểm soát 0,12

Đom vị: kg chất thải/ ÌO3 1 dầu nhiên liệu đốt

A: Hàm lượng tro, phụ thuộc vào loại dầu và s - hàm lượng lưu huỳnh trong dầu theo phần trăm khối lượng:

- Dầu loại 6: A=13(S) + 0,05kg/ I03l; Dầu loại 5: A =0,l4kg/I03l

- Dầu loại 4: A = 0,lkg/I03l; Dầu loại 2: A=0,03kg/I03l

Hiệu suất kiểm soát ước tính của bộ lọc tĩnh điện: 99,2%, thiết bị lọc khí: 94%

và cyclon kép: 80%

Bảng 3.6 Hệ số phát thải không được kiểm soát đối với các lò hơi công suất nhỏ đốt dầu thải [2]

A: Hàm lượng tro trong nhiên liệu (theo phần trăm khối lượng);

S: Hàin lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu (theo phần trăm khối lượng);

C l: Hàm lượng cùa clo trong nhiên liệu (theo phần trăm khối lượng).

4 Các giải pháp công nghệ kỹ thuật nhằm sử dụng nhiên liệu hièu quả đối với lò hơi vừa và nhỏ

4.L Phương pháp luận triển khai áp dụng phương án sử dụng nguyên nhên liệu hiệu quả

Dựa trên kinh nghiệm thực tiễn của trên 40 nước Châu Á, UNEP đã đưa ra phrơng pháp luận sử dụng nguyên nhiên liệu hiệu quả gồm sáu bước cơ bản nhằm giío các doanh nghiệp cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng [3] Phụ thuộc vào đặ( thù của mồi quốc gia như: thành phần kinh tế, loại hình sản xuất trọng điểm, dâi số, diện tích, trình độ công nghệ, năng lực quản lý môi trường hiện tại, cơ chế chíih trị mà phương pháp luận này sẽ được áp dụng một cách linh hoạt

Sáu bước cơ bản của phương pháp luận được mô tả trong sơ đồ dưới đây

Hình 4.1 Phương pháp luận triển khai càc phương án sừ dụng

nguyên nhiên liệu hiệu quả

4.2 Các giải pháp ứng dụng công nghệ, kỹ thuật và thiết bị nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu

Phần này bao gồm các giải pháp sử dụng nhiên liệu hiệu quả liên quan đến quá trình xảy ra trong lò hơi như: đốt cháy, truyền nhiệt, các tổn thất có thể hạn chế được, tiêu thụ điện phụ trợ, chất lượng nước, quá trình thải xỉ và các giải pháp cải tiến thiết kế và đổi mới công nghệ Các giải pháp giúp sử dụng nhiên liệu hiệu quả trong quá trình vận hành lò hơi bao gồm:

- Kiểm soát nhiệt độ khói lò;

- Giảm thiểu quá trình đốt cháy không hoàn toàn;

- Kiểm soát khí dư;

- Tránh tổn thất nhiệt do bức xạ và đối lưu;

- Kiểm soát thải xỉ tự động;

- Giảm tổn thất trao đổi nhiệt do cặn và muội;

- Giảm áp suất hơi của lò hơi;

- Kiểm soát mức tải của lò hơi;

- Lập lịch trình hoạt động của lò hơi hợp lý;

- Thu hồi nhiệt thải trong hệ thống lò hơi;

- Cải tiến thiết kế lò hơi;

- Thay thế lò hơi

4.2.1 Kiểm soát nhiệt độ khói lò

Nhiệt độ khói lò nên được duy trì ở mức càng thấp càng tốt (Nhiệt độ tối ưu trong khoảng 110-130°C) Tuy nhiên, nhiệt độ khí lò tại vị trí xả không nên thấp hom nhiệt độ ngưng tụ của hơi nước Điều này quan trọng trong trường hợp sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao vì nhiệt độ thấp sẽ dẫn đến ăn mòn do khílưu huỳnh bị đọng sương Nhiệt độ khói lò thài ra thường nàm trong khoảng 110-

170 °c Khi nhiệt độ khói lò cao hom mức 200°c cho thấy hiệu suất trao đổi nhiệt kém do cặn bám trong thiết bị truyền/thu hồi nhiệt, vì vậy cần tiến hành bảo dưỡng

lò hơi

4.2.2 Giảm thiểu quả trình đắt chảy không hoàn toàn

Ọuá trình cháy không hoàn toàn có thể là do thiếu không khí hoặc thừa nhũên liệu hoặc việc phân bổ nhiên liệu không hợp lý Có thể thấy rõ quá trình cháv khtông hoàn toàn qua quan sát màu khói và cần điều chỉnh ngay

Một nguyên nhân thường thấy của quá trình đốt cháy không hoàn toàn là tỷ lệ pha trộn nhiên liệu và không khí trong buồng đốt chưa hợp lý [7] Dầu cháy kémi có thể là do độ nhớt không chuẩn, đầu đốt bị tac, hiện tượng cacbon hoá ở đầu đốt và

sự xuống cấp của thiết bị khuếch tán Với lò đốt than, than chưa cháy hết sẽ dẫn đen tổn thất lớn lượng than tiêu thụ Điều này xảy ra khi thấy cỏ cacbon trong xỉ [7] Kích thước than không đồng đều cũng có thể là một nguyên nhân khiến quá trình cháy không hoàn tất Ở buồng lửa ghi xích, những hạt than to sẽ cháy hết, (CÒn những hạt nhỏ và mịn sẽ làm tắc đường thông khí, gây ra phân phối không khí không đều Với nhừng buồng lửa đốt (trước đây gọi là buồng lửa phun) việc điều chinh gió quá lớn có thể ảnh hường đến sự tổn thất cacbon Tăng tỷ lệ hạt mịn trong than nghiền cũng có thể gây tổn thất than

4.2.3 Kiểm soát k h í dư

Trong quá trình hoạt động của lò hơi, một lượng khí dư cần được duy trì để đảm bảo quá trình cháy hoàn tất Lượng khí dư tối ưu cho hiệu suất cháy tối ưu của

lò hơi là khi tổng lượng tổn thất do quá trình cháy không hoàn tất và tổn thất do nhiệt thải qua khói lò được giảm thiểu Mức độ khí dư này cỏ thể dao động tuỳ thuộc thiết kế lò, loại lò, nhiên liệu và các thông sổ công nghệ của quy trình vận hành Mức độ khí dư này có thể được xác định thông qua tỷ lệ khí/nhiên liệu đã được kiểm định cho trong bảng 4.1

Bảng 4.1 Các số liệu quả trình chảy (trên lý thuyết)

đối với các nhiên liệu lò hoi phổ biến [7]

nhiên liệu

C 0 2 % trong khí lò đạt được trên thực tế

Nguồn: Hội đồng N ăng suất quốc gia, kinh nghiệm thực tế

*LSHS: Dầu nặng có hàm lượng lưu huỳnh thấp (L ow Sulphur Heavy Stock)

Bảng 4.2 Các mức khí d ư điển hình đối với các loại nhiên liệu khác nhau [7]

khói lượng)

Than nghiền Nước làm mát hoàn toàn để loại bỏ xỉ hoặc tro khô 1 5 - 2 0

Nước làm mát một phần để loại bỏ tro khô 1 5 - 4 0

Than

Buồng lửkghi di động nước làm mát 3 0 - 6 0

Lò ghi xích v X lò ghi di động 1 5 - 5 0

Buồng lửa nhiênììẹu cấp từ dưới lên 2 0 - 5 0

G ỗ Dạng Dutch (10 - 23% qua ghi lò) và dạng Hofft 2 0 - 2 5

N guồn: Hội đồng N ăng suất quốc gia, kinh nghiệm thực tế

Hiện nay có các phương pháp khác nhau nhằm kiểm soát khí dư [7]:

- Sử dụng thiết bị phân tích oxy cầm tay và đồng hồ đo lưu lượng khíđịnh kỳ giúp người vận hành điều chỉnh lưu lượng khí nhằm đạt được chế độ vận hành tối ưu Phương pháp này có thể giảm lượng khí dư lên tới 20%;

- Trang bị thiết bị phân tích oxy liên tục có đồng hồ hiển thị lưu lượng, nhờ đó người vận hành có thể điều chỉnh lun lượng khí phù hợp So với phương pháp trước, giải pháp này có thể giúp giảm được thêm 10-15 % khí dư;

- Trang bị thiết bị phân tích oxy liên tục tích hợp thiết bị van điều tiếtđược điều khiển từ xa Nhờ vậy nguời vận hành có thể kiểm soát từ xanhiều hệ thống đốt cùng lúc;

- Trang bị thiết bị phân tích oxy có hệ thống điều khiển van điều tiết tự động, tuy nhiên giải pháp này có chi phí rất cao, chỉ phù hợp với những

hệ thống lớn

4.2.8 Điều tiết thay đổi lưu lượng cấp gió của quại

Việc điều tiết thay đổi lưu lượng cấp gió của quạt có ý nghĩa trong việc giuíp tiết kiệm năng lượng Thông thường, việc điều tiết lưu lượng không khí cấp cho qtuá trình đốt được thực hiện bởi các van tiết lưu láp đồng bộ với quạt gió của hệ thống cấp không khí cho lò Tuy van tiết lưu là thiết bị điều chinh đơn giản, giúp giãm giá thành đầu tư nhưng khả năng điều tiết lưu lượng không khí lại thiếu chính xác Vì vậy, nếu đặc điểm nạp liệu của lò hơi biến đổi, có thể thay thế van tiết lưu bàng m ột

bộ biến tần điều tiết tốc độ quạt gió

4.2.9 Kiểm soát tải lò hơi

Thông thường hiệu suất tối đa của lò hơi đạt được ở mức 65-85% đầy tải (công suất thiết kế tối đa của lò hơi) Nếu tải lò hơi giảm xuống dưới mức trên, hiệu suất cùng có xu hướng giảm Những hệ số ảnh hưởng đến hiệu suất lò hơi bao gồrrn:

- Giảm tải: khi giảm tải lưu lượng khí giảm, mặt khác diện tích truyền nhiệt không thay đổi nên sẽ làm giảm tổn thất nhiệt;

- Khi lò hơi hoạt động ở dưới mức nửa tải, quá trình cháy cần thêm khí dư để đốt cháy hết nhiên liệu Vì thế, tổn thất nhiệt tăng

Nói chung, hiệu suất lò hơi cỏ thể giảm đáng kể khi hoạt động ở mức dưới 2 5

% tải, vì vậy nên tránh vận hành lò hơi dưới mức này càng ít càng tốt [7]

4.2.10 Lập lịch trình vận hành lò hơi chuẩn

Vì lò hơi đạt hiệu suất tối ưu khi hoạt động ở mức 65-85 % đầy tải Vì vậy cần lưu ý khi lập lịch trình vận hành lò hơi cho hợp lý để tăng hiệu suất sử dụng nhiên liệu

4.2.11 Thu hồi nhiệt thải trong hệ thống lò hơi

Khi vận hành các thiết bị công nghiệp như lò hơi, lò thiêu, lò tôi, máy cán thép v.v Chúng đều sinh nhiệt thải Nhưng ít khi chúng được tiếp nhận là nguồn năng lượng sinh nhiệt Nhiệt thải là lượng nhiệt phát ra từ các quá trình công nghệ vào môi trường, những nguồn nhiệt này có thể tận dụng hữu ích và có thể thu hồi được Nhiệt thải cỏ thể ở nhiều dạng khác nhau Theo thuật ngữ chung, nó được phân loại

thành thu hồi trực tiểp, thu hồi giản tiếp và thu hồi thứ cấp [8] Thu hồi trực tiếp là

nói đến việc sử dụng khí thải, để tạo nhiệt trước hoặc sấy khô sản phẩm trực tiếp Thu hồi nhiệt gián tiếp xảy ra khi khí thải được sử dụng để sấy nóng không khí hoặc nhiên liệu trước khi cấp cho quá trình đốt Thu hồi nhiệt thứ cấp sử dụng nhiệt thải

để sấy nóng môi trường trung gian trước hoặc để phát điện Lợi ích trước tiên của việc thu hồi nhiệt thải là tiết kiệm nhiên liệu, và đây là nhân tố thúc đẩy các công ty đầu tư vào thiết bị thu hồi năng lượng nhiệt thải Mặt khác, việc giảm sử dụng nhiên liệu cũng đồng nghĩa với việc giảm phát thải khí gây ô nhiễm môi trường như c o ,

H2S, S 0 2 Hơn nữa cũng giảm phát thải C 0 2, đây là một loại khí gây hiệu ứng nhà kính

Trong một hệ thống lò hơi, nước cấp được đưa vào lò hơi để tạo ra hơi nước Thông thường, năng lượng để tạo ra hơi nước là từ việc đốt nhiên liệu, quá trình này tạo ra khí kiệt (khí thải) có nhiệt độ từ 220 - 270°c [8] Đối với những lò hơi cũ, nhiệt độ của khí kiệt có thể cao hơn Khí kiệt thải vẫn chứa một lượng nhiệt thải lớn, thải trực tiếp ra môi trường không khí qua hệ thống ổng khói Kết quả là năng lượng hữu ích bị lãng phí (hình 4.1) Năng lượng từ khí kiệt thải có thể thu hồi được thông qua việc sử dụng các bộ trao đổi nhiệt như thể hiện ở hình 4.2 Trong trường hợp

này, khí kiệt được sử dụng để gia nhiệt cho nước cấp hoặc sẩy nóng không khí

trước Khi đó, nhiên liệu cần thiết để sinh ra cùng một lượng hơi sẽ giảm Ví dụ với các thông số của lò hơi như sau: công suất 8 tấn/giờ, nhiệt trị nhiên liệu là 43,6 MJ/kg, tỷ trọng nhiên liệu là 970 kg/m3, giá nhiên liệu là 0,24USD/lít, dòng khí thải

là 9.700kg/giờ, cứ 10°c thu hồi được từ nhiệt khí thải thì có thể tiết kiệm được 22.000 lít nhiên liệu dầu diesel mồi năm, tương đương với tiết kiệm được 5.000 USD mỗi năm

thải ra không khi

Hỉnh 4.1 Sơ đồ vận hành loại lò hơi không có hệ thống thu hồi nhiệt thải

Vì độ dẫn nhiệt của ống nhiệt cao, cấu trúc cùa chúng đơn giản, không có phân dịch chuyển cơ khí và dễ điều chỉnh vùng trao đổi nhiệt, bộ trao đổi nhiệt ống nhiệt

có rất nhiều lợi ích so với bộ trao đổi nhiệt truyền thống như: Nhò nhẹ hơn, cấu trúc đơn giản, dễ bào dưỡng, áp suất thấp, chịu được sự ân mòn ở nhiệt độ thấp, an toàn vận hành cao, dễ lẳp đặt Một lợi ích quan trọng là građien nhiệt độ giữa thành của ống nhiệt và khí thải không lớn Vì thế, bộ trao đổi nhiệt ổng nhiệt có thể chịu đựng được sự ăn mòn ở nhiệt độ thấp rất cao và nhiệt độ khí thải sinh ra có thể ở nhiệt độ thấp (140°C) [8] Với đặc điểm như trên, bộ trao đổi nhiệt loại này sẽ rất hiệu quả khi áp dụng để thu hồi nhiệt thải trong các ứng dụng công nghiệp

4.2.12 Cải tiến thiết k ế lò hơi

* Thay thế hệ thống cấp nhiệt:

Hiện nay các hệ thống cung cấp nhiệt chế tạo theo công nghệ mới đang dần thay thế cho hệ thống cấp nhiệt kiểu cũ Hệ thống mới này sẽ cung cấp nhiệt đạt hiệu suất ổn định đến 90% thay vì chỉ 78-80% của các thiết bị cũ [9] Công nghệ mới sử dụng bộ phận đánh tia lửa trong buồng đốt để giừ khí thải tại nhiệt độ thấp 120°F (49°C) thay vì 400°F (204°C) hoặc cao hơn trong các buồng đốt cũ Nhờ đó, phần lớn lượng nhiệt có ích được giải phóng và khí thải được làm nguội đến nhiệt

độ đủ thấp để thải ra ngoài qua ống khói làm bàng chất liệu nhựa Không khí và nhiên liệu khí (khí tự nhiên) được trộn trong một buồng đốt nhỏ và được đánh lỉửa bằng buji (Hình 4.4) Kết quả của quá trình này là áp suất trong buồng đốt tăng đột ngột đẩy hỗn hợp khí tạo thành qua bộ phận trao đổi nhiệt mà ở đó nước nhận nhiệt

và tạo thành hơi Trong các chu kỳ phụ, hồn hợp nhiên liệu được đánh lửa bàng lượng nhiệt dư Hệ thống kiểu này đã được các Công ty Hydrotherm của Northvale

và Công ty New Jersey chế tạo và đạt hiệu suất 90 - 94% Giá thành của hệ thố’ng thiết bị cao hơn khoảng gấp rười hoặc gấp đôi so với hệ thống thiết bị cũ Tuy nhiên, với hiệu suất làm việc cao hơn so với hệ thống thiết bị cũ khoảng 10 - 12% cho phép người sử dụng tiết kiệm chi phí sản xuất và nhiên liệu đầu vào Phần lợi nhuận thu được sẽ bù đẳp cho sự chênh lệch chi phí đầu tư ban đầu trong khoảng thời gian 5 năm

Trong một sổ hệ thống lò hơi, để tận dụng nhiệt từ khói lò bên trong các ống khói được trang bị các bộ trao đổi nhiệt ‘khí - nước’ phụ trợ Các bộ phận này sẽ thu hồi và tận dụng nhiệt của khỏi lò để hâm nóng nước trước khi đi đến hệ thống phân phổi Tuy nhiên, để tránh hiện tượng đọng sương và ăn mòn đường ống, nhiệt độ khói lò phải được điều chỉnh không nhỏ hơn 45°c Tùy thuộc vào tuổi thọ của hệ

thống lò hơi, các bộ phận trao đổi nhiệt phụ trợ này có thể tiết kiệm đến 10 - 20%

lượng nhiên liệu tiêu thụ và lợi nhuận thu được có thể hoàn lại sổ tiền đầu tư thiết bị ban đầu trong vòng 2 đến 5 năm [9].

Dòng không khí đi vào Dòng nhiên liệu khí đi vào

D cmg hơi nước đi ra

_Lỗ thông nước

Ị Ị Khí thải

—' 1

ì ố n g tháo nước

Hình 4.4 Lò hơi đánh lửa bằng buji

* Cải tiến đầu đốt:

So với các đầu đốt kiểu cũ, đầu đốt kiểu mới cho ngọn lửa màu xanh có nhiệt

độ cao bên trong buồng đốt nhờ phần hồn hợp nhiên liệu chưa cháy hết được hồi nguyên trở lại vùng ngọn lửa Bằng cách này quá trình cháy của nhiên liệu xảy ra với hiệu suất cao hơn và giảm lượng bồ hóng tạo thành Đầu đốt kiểu này phù hợp

để trang bị cho các lò luyện và hệ thống lò hơi cung cấp nước nóng

Hoạt động của các nhà máy nhiệt điện sản xuất điện bàng tuabin hơi luôn làm thất thoát một lượng nhiệt đáng kể ra môi trường xung quanh khi hơi nước bị ngưng

tụ Sự thất thoát này sẽ giảm đáng kể khi tích hợp bộ phận sản xuất điện và bộ phận sản xuất nhiệt trong cùng một tổ hợp Hơi nước áp suất cao sau khi đi qua tuabin để sản xuất điện sẽ được dùng để đun nóng nước ở giai đoạn đầu Từ đó sẽ tiết kiệm được một phần nhiên liệu cần thiết cung cấp cho buồng đốt Ví dụ như: một hệ thống tích hợp nhiệt - điện mới có thể có hiệu suất tạo ra điện khoảng 35% và hiệu suất thu hồi nhiệt khoảng 45% Điều này có nghĩa hiệu suất sử dụng nhiên liệu thực

III

<1 í III11 IM

I ỉ 1111 i 11 lỉl'!!lil lllllllll lllllllll

IIIIÌIIII

Xác đinh muc tiêu • •

Vị trí và số lưọng Thông số giám sát

Lựa chọi 1 thiết bị

Hình 5.1 Sơ đồ giới thiệu các bước thiết kế chương trình

giám sát, quan trắc môi trường

Bước l : Xác định mục tiêu;

r r r J

Bước 2: Xác định thông sô giám sát, quan trăc; vị trí và sô lượng điêm đo; độ

dài giám sát, quan trắc;

Bước 3: Lựa chọn thiết bị lấy mẫu;

Bước 4: Lấy mẫu;

Bước 5: Phân tích;

Bước 6: Hiệu chuẩn:

Bước 7: Ghi số liệu và trình bày kết quả;

Bước 8: Công bố kết quả và lưu trữ

Sản phẩm cuối cùng của một chương trình giám sát là một báo cáo đầy đủ về chèn lược giám sát phải được các nhà hoạch định chiến lược phê duyệt Báo cáo nà' cần phải bao gồm các cơ sở và luận cứ xác đáng, ví dụ như cơ sở thiết lập hệ thcng giám sát và phân tích, thông số đo, tần suất đo, hệ thống đánh giá bao gồm cá( tiêu chuẩn đánh giá, công cụ đánh giá, công cụ trình bày số liệu v.v Ngoài ra,

mộ số vấn đề quan trọng khác như tổ chức thực hiện chương trình giám sát liên qu;n đến nhân sự, trách nhiệm và vấn đề tài chính v.v

5.1 Xây dựng kế hoạch giám sát, quan trắc hợp lý trong nhà máy sử dụig lò hơi vừa và nhỏ

Các cơ quan quản lý môi trường của Việt Nam đã có nhiều nồ lực trong công tácgiám sát, quan trắc các nhà máy có sử dụng lò hơi nhàm kiểm soát và giàm thiểu tổiđa sự ô nhiễm không khí từ nguồn phát thải này Tuy nhiên, do nguồn kinh phí hại hẹp và nhân lực còn hạn chế nên chưa có sự giám sát cũng như quan trắc một cáci chặt chẽ Đối với các nhà máy cỏ sử dụng lò hơi công suất nhỏ trong sản xuất hầi như không hề có hoạt động giám sát và quan trắc khí thải, các nhà máy có sử dụig lò hơi công suất vừa và lớn thì có kế hoạch giám sát và quan trắc nhưng với tần suất thấp và không hợp lý, thường là 1 lần/năm Do vậy, các cơ sở sản xuất và nh: máy có sử dụng lò hơi trong dây chuyền sản xuất đều có phương án đối phó với

sự ;iám sát và quan trắc của các cơ quan quản lý Ví dụ như khi đến ngày quan trắc lấymẫu khí thải thì đóng cửa các phân xưởng có phát khí thài gây ô nhiễm với lý do

vệ inh bảo dưỡng máy móc hoặc hoạt động cầm chừng để giảm thiểu tối đa mức độ

ô miễm, một số đơn vị khác thì có hệ thống xử lý khí nhưng chì hoạt động khi có đoa quan trắc kiểm tra Tất cả các cơ sở sản xuất đều không trang bị hệ thống đo đạc quan trẳc tự động

Các bước thực hiện nhàm xây dựng một kể hoạch giám sát, quan trắc hợp lý đổivới lò hơi vừa và nhỏ cần lưu ý một số đặc trưng sau:

Bước 1: Xác định mục tiêu giám sát, quan trắc trong nhà máy sử dụng lò hơi

vừi và nhỏ

Xác định loại lò hơi sử dụng (công suất, thuộc tính); nhiên liệu đầu vào (than, dầx củi hay khí); khí thải (tùy theo nhiên liệu sử dụng); công nghệ và thiết bị xử lý đarị áp dụng;

Bước 2: Xác định các thông số, vị trí, sổ lượng, độ dài quan trắc (H ình 5 2 )

Hình 5.2 Sơ đồ một số vị trí quan trắc chính tại các công đoạn của lò hơi

Xảc định các thông số quan trắc, giám sát

Ngoài các thông số ô nhiễm cơ bản: Bụi tổng sổ, bụi PMio, S 0 2, NOx, COx; chúng ta cần thực hiện quan trắc thêm một số thông số nữa: HC1, HF (đối với nhiên liệu than), các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) và Pb

Xác định một số vị trí quan trắc chính tại các công đoạn và vị trí phát thải đặcbiệt của thiết bị lò hơi có thể dựa trên sơ đồ sau:

Cụ thể là:

- Vị trí 1: bãi chứa, thùng chứa nhiên liệu cho lò hơi;

- Vị trí 2: trên đường vận chuyển nhiên liệu đến lò hơi;

- Vị trí 3: đặt tại đường dẫn khí thải từ buồng đốt đến thiết bị xử lý khíthải (hoặc ống khói);

- Vị trí 4: Từ thiết bị xử lý khí thải lò hơi đến quạt hút ống khói;

- Vị trí 5: đặt tại khoảng cách = V a chiều cao ống khói, tính từ miệng ống khói xuống;

- Vị trí 6: đặt tại các quạt thông gió, xả khí thải, xả bụi chính của xưởng

lò hơi;

- Các vị trí khác: Cứ cách lOOm theo hướng gió đặt một điểm quan trẳc

để kiểm tra sự khuếch tán khí thải lò hơi nhằm xác định ảnh hường của

nó đến các khu vực lân cận Tùy theo tải lượng ô nhiễm để ước tính số lượng điểm quan trắc, cần xác định 2 hướng gió chủ đạo trên khu vực nhà máy, mồi hướng gió nên đặt 04 điểm quan trẳc trở lên

Tần suất lấy mẫu và quan trắc

04 mẫu/ngày (cách 6 tiếng lấy mẫu một lần) Tần suất quan trẳc hiện nay là từ

03 - 06 tháng/lần

Bước 3: Lựa chọn thiết bị

Cần chủ ỷ những vấn đề sau:

- Nếu lấy mẫu từng lần (hay lấy mẫu gián đoạn): Thiết bị lấy mẫu từng lần

phải đảm bảo khả năng làm việc liên tục trong 20 phút (không được nhỏ hơn) và người vận hành luôn phải có mặt trong thời gian lấy mẫu

- Nếu lấy mẫu trung bình ngày đêm: Thiết bị lấy mẫu này phải đảm bảo làm việc trong vòng 24 h liên tục có thể không có mặt người vận hành, có thể dừng tức thời để người vận hành thay phin lọc hoặc các dụng cụ hấp thụ và làm việc trong chế độ tự động theo kiểu liên tục hoặc chu kỳ khi không có mặt người vận hành

Xác định vị trí, so lượng, độ dài quan trắc

Với lưu lượng nhỏ không lớn hơn 10 //phút, lưu lượng trung bình từ 10 - 500 //phút, lưu lượng cao không nhỏ hơn 500 //phút Các máy lấy mẫu khí phải được trang bị bộ phận đo thể tích mẫu.

- Chức năng thiết bị: Một kênh lẩy mẫu hoặc nhiều kênh lấy mầu: Có khả năng thay đổi lun lượng không khí trong mồi kênh riêng biệt Hệ thống lấy mẫu khí bao gồm bốn bộ phận: bộ phận lấy không khí vào, bộ phận thu mẫu hoặc đầu dò (càm biến - sensor), bộ phận đo tốc độ dòng và thiết bị hút khí Các bộ phận này phải đàm bảo không làm ảnh hưởng hóa học hay lý học đến mẫu không khí

Sau khi tiến hành lựa chọn thiết bị quan trắc lấy mẫu và lấy mầu quan trắc, bước tiếp theo là phân tích mẫu khí

- Hiện nay có rất nhiều các hãng cung cấp thiết bị và hệ thống quan trấc khí thải công nghiệp như Durag và Sick Maihak của Đức, Hãng Thermo của Mỳr Hãng Rikenkeiki của Nhật Bản, hãng Hazdust của Mỹ, TSI của Mỹ, VWR của Mỹ, Testo, Staplex, Casella của Anh, Quest của Mỹ Mỗi hãng có một đặc thù và thế mạnh và đặc trưng riêng cho từng loại thiết bị và từng loại hình công nghiệp khác nhau Như

có hàng chuyên về đo kiểm, xác định nồng độ, tính chất, sổ lượng của các loại bụi

và khí độc thải ra môi trường do các hoạt động công nghiệp có nồng độ khí thải ô nhiễm môi trường rất cao như hãng Durag, Sick maiHak của Đức, kèm theo thiết bị

là các hệ thống phần mềm quản lý, báo cáo rất phù hợp với mô hình kiểm soát khí thải độc hại cho các nhà máy như xi măng, nhiệt điện của nước ta Hãng Rike-nkeiki cùa Nhật Bản lại có thế mạnh về tự động hoá các thiết bị đo kiểm khí cháy, k-hí độc với các thiết bị rất tinh xảo, phù hợp với việc phát hiện khí độc trong các nhià máy hoá chất và một số khí thải độc hại trong môi trường không khí

Bước 4: Lấy mẫu

Lấy mẫu môi trường là điểm xuất phát của việc thực hiện chương trình giám sát chất lượng môi trường Sai sót trong lấy mẫu sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thông thông tin (kết quả) giám sát chất lượng môi trường sau này Thiết bị lấy mẫu phải được thiết kế phù hợp và cụ thể Sự tiếp xúc giữa người lấy mẫu và mẫu phả i được giảm đến nhỏ nhất Phương pháp quan trắc lấy mẫu tùy thuộc vào dạng thiết bị đơn

vị tiến hành đo đạc sử dụng

Bước 5: Phân tích

Mỗi quốc gia khi xây dựng cho mình hệ thống tiêu chuẩn chất lượng không

khí xung quanh bao giờ cũng đi kèm theo hệ thống tiêu chuẩn lấy mẫu và P'hương

pháp phân tích các chất ô nhiễm Các tiêu chuẩn này nhìn chung là mang tính quôc

tể về phương pháp Theo TCVN hiện nay các dạng đo đạc phân tích mẫu được xác định như sau:

- Do đạc liên tục trực tiếp các chất ô nhiễm môi trường thông thường như bụi

lơ lửng (TSP), các chất khí như S 0 2, NOx, c o

- Đ o đạc các chất ô nhiễm có độc tính đặc thù đòi hỏi hệ thống phân tích phức

tạp, đó là hệ thống AAS (hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử) dùng để định lượng kim lọai nặng và sắc khí hoặc khối phổ (thông thường dùng ghép nối với khối phổ gọi là sắc ký - khối phổ (GC-MS), hoặc sắc ký lỏng - khối phổ (LC-MS) dùng

Bước 6: Hiệu chuẩn và Bước 7: Ghi sổ liệu và trình bày kết quả

Kết quả đo đạc quan trẳc cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Tỉnh chính xác cùa kết quả quan trắc: Độ chính xác của sổ liệu được đánh

giá bằng khả năng tương đồng giữa số liệu và hiện thực Sự sai khác nhau này càng

ít càng tốt Để đạt được độ chính xác cao, trong công tác quan trắc giám sát cần phải giải quyết một loạt các vấn đề khác nhau như trang thiết bị, giám sát, thu thập, bảo quản mẫu, quy trình, quy phạm, trình độ và khả năng thành thạo của người giám sát

và phương pháp phân tích

- Tính đồng nhất cùa sổ liệu: Để nghiên cứu cấu trúc các yếu tổ môi trường

trong không gian và sự diễn biển theo thời gian, các sổ liệu thu thập ở các địa điểm khác nhau vào các thời kỳ khác nhau phải có khả năng so sánh được với nhau Nói cách khác, các số liệu đó được đo cùng một đơn vị chuẩn Khả năng so sánh được của số liệu còn gọi là tính đồng nhất của số liệu Để đảm bảo tính đồng nhất, trong công tác quan trắc cần quan tâm đến các vẩn đề sau đây:

- Khả năng theo dõi liên tục về thời gian: Bất kỳ một hiện tượng tự nhiên nào

cũng tồn tại trong một quy mô không gian và một khoảng thời gian nhất định Dãy

số liệu phải có khả năng theo dõi sự diễn biến theo thời gian Điều đó có nghĩa là từ dãy số liệu đã có cho phép xác định các yếu tố môi trường vào bất kỳ thời điểm nào trong quá khứ, kể cả những thời điểm không có sổ liệu Trong thực tế chúng ta chưa

có khà năng giám sát liên tục, mà chi có thể quan trắc vào một sổ thời điểm nhất

định giá trị vào một thời điểm nào đó không trùng ốp quan trắc buộc phải nội suy từ các số liệu thu được ở các ốp gần đó Cũng như trong phép nội suy không gian, sai

số trong phép nội suy của dãy số liệu thời gian phụ thuộc vào độ dài thời gian giữa hai ốp quan trắc và tính phức tạp trong quá trình biển đổi của nó Với một sai sổ cho phép định trước, các yếu tổ biến đổi nhanh và phức tạp buộc phải rút ngắn khoảng cách giữa các ốp quan trẳc Trong thực tế, các đo lường chất lượng môi trường đặc biệt là môi trường không khí, các phép đo thời gian thực (real-time) đã được triển khai tương đổi phổ biến Vì vậy, việc phân định các ốp quan trắc cần phải quan tâm khi phân hạng các trạm cụ thể

Trình bày kêt quả là quá trình phân tích sô liệu đê chuyên sô liệu thô thành sô

phải tuân theo một quy trình đã được thiết lập vì dựa trên cơ sở này các kết quả từ các vị trí đo khác nhau mới có thể so sánh được Thiết lập quy trình phân tích số liệu này người ta thường sử dụng các phương pháp thống kê Biểu diễn các kết quả

đã được phân tích này có thể sử dụng các phương pháp khác nhau như sơ đồ, đồ thị, bảng, biểu v.v Các giá trị như trung bình và các giá trị cực cho ngày, tháng, năm thường được sử dụng

Sau khi quan trắc và phân tích mẫu đo đạc, cần lập bảng biểu báo cáo quan trắc bao gồm các phần chính sau:

- Mở đầu;

- Điều kiện tự nhiên (địa hình, khí tượng, thủy v ă n

- Địa điểm, vị trí, nội dung quan trắc;

- Thiết bị, dụng cụ và phương pháp quan trắc;

- Kểt quả quan trắc (gồm các bảng biểu, phiếu kết quả);

- Đánh giá mức độ ô nhiễm của từng vị trí quan trắc;

- Kết luận chung về kết quả quan trẳc và mức độ ô nhiễm của nhà máy

Bước 8: Công bổ và lưu trữ kết quả

Sau khi có kết quả quan trắc, giám sát khí thải của nhà máy có sử dụng thiết bị

lò hơi trong dây chuyền sản xuất, cần tiến hành công tác lưu trữ kết quả nhàm phục

vụ công tác quản lý, giám sát môi trường Các kết quả cần sắp xếp một cách hợp lý theo ngày tháng năm, cần sắp xếp các kết quả theo vị trí đo sao cho khi cần sử dụng

cỏ thể nhanh chóng tìm thấy Các bản kết quả trên giấy cần được lưu trừ riêng tại nơi khô ráo, tránh ẩm mốc Ngoài ra, theo điều kiện của đom vị, cần lưu trữ trên các fíle mềm hoặc được ghi vào đĩa mềm (CD) để bảo quản

Tài liêu tham khảo

1 Cục Môi trường, Tài liệu hướng dẫn Quy trình kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí do hoạt động công nghiệp, 2001;

2 Environment Australia National Pollutant Inventory Emission Estimation Technique Manual for Combustion in boilers Australia, 2003, 57 p;

3 Fuels and combustion Bureau of energy effíciency ƯNEP 2007

4 Nguyễn Hồng Khánh, Giám sát môi trường nền không khí và nước, lý luận và thực tiễn áp dụng ở Việt Nam; 2003

5 Nguyền Văn Phóng Báo cáo kết quả của giai đoạn I, Đề tài: Nghiên cứu cấu tạo tháp đệm hợp khối xử lý khí thải lò hơi đốt dầu FO Trung tâm hồ trợ kỹ thuật an toàn công nghiệp, Cục Kỷ thuật an toàn công nghiệp, Hà Nội, 2006,

35 tr;

6 Nguyền Thiện Nhân, Phạm Tiến Dũng, Lê Văn Trình sổ tay hướng dẫn xử

lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp T2 “Xử lý khói thải

lò hơi” Sở KHCN và MT Tp Hồ Chí Minh 1998

7 Lò hơi và thiết bị nhiệt ƯNEP “Hướng dẫn sử dụng năng lượng hiệu quả trong ngành công nghiệp Châu Á” 2006

8 Lê Thị Thoa “Thu hồi nhiệt thải trong hệ thống lò hơi”

9 Michael F Hordeski New technologies for energy efficiency

10 Trương Duy Nghĩa, Nguyễn Sĩ Mão Thiết bị lò hơi Hà Nội 1985

P h ầ n l ĩ

KIỂM SOÁT ô NHIỄM KHÔNG KHÍ ĐỐI yớl NHÀ MÁY LUYỆN THÉP CÔNG NGHỆ LÒ HỂ QUANG TẠI VIỆT NAM

1 Những vấn đề chung

1.1 Khái niệm kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải công nghiệp

Kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải công nghiệp là quá trình điều chinh và áp dụng các biện pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm không khí do hoạt động sản xuất công nghiệp, đảm bảo cho nguồn thải cũng như chất lượng môi trường xung quanh đáp ứng được các tiêu chuẩn môi trường đã ban hành

1.2 Quy trình kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải công nghiệp

Năm 2001, Cục Môi trường đã phối hợp với Trung tâm Kỹ thuật môi trường

đô thị và Khu công nghiệp (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội) tổ chức nghiên cứu

và biên soạn bàn Hướng dẫn Quy trình kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí do hoạt động công nghiệp

Bản Hướng dẫn sẽ cung cấp cho bạn đọc những thông tin về nội dung, phương pháp, quy trình cũng như về kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí một cách cụ thể, thiết thực Vì vậy nó có tác dụng nâng cao hiệu quả của công tác phòng ngừa ô nhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả của công tác bảo vệ môi trường

Đây là quy trình kỹ thuật nhằm phục vụ công tác quản lý môi trường của các

cơ quan quản lý môi trường ở Trung ương (Bộ Tài nguyên và Môi trường, Cục Môi trường), ở địa phương (các Sở Tài nguyên và Môi trường) và của các cơ sở sản xuất công nghiệp trong phạm vi toàn quốc cũng như phục vụ các cơ quan hữu quan khác.Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí được thực hiện theo một quy trình tuần tự gồm 5 bước (Hình 1.1) Các bước này có liên quan chặt chẽ và bổ sung lẫn cho nhau [1]:

A X Á C ĐỊNH PHẠM VI KIÉM SO Á T

Đ ặc điểm cơ

sở sản xuất

Đ ặc điểm khí thải

B X Á C ĐỊNH TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM

9 _ _ # 9

Đ Á N H GIÁ M ỬC Đ ộ Ô NHIỄM

truyền Giáo

dục Đào tạo

Phòng ngừa ô nhiễm Kiểm soát đầu đường ống

Xử lý ô nhiễm Kiểm soát cuối đường ống

Giảm thiểu

ô nhiễm trong phân xưởng

E Đ Á N H GIÁ HIỆU Q U Ả Kiểm tra Kiểm toán Đánh giá hiệu quà Hiệu chinh, Thanh tra nguồn thải & kỹ thuật, kinh tế, bổ sung chính

Ậ Đạt yêu cầu

KÉ T THÚC

Hình 1.1 Quy trình kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thài CN

1.3 Tiêu chí xây dựng và nội dung của tài liệu kiểm soát ô nhiễm không khí đối với nhà máy luyện thép công nghệ lò hồ quang

Ở Việt Nam, phần lớn thép được sản xuất bàng công nghệ lò điện hồ quang - đúc liên tục Ngành sản xuất thép của Việt Nam bắt đầu bằng 2 lò mactanh 50

tấn/mẻ tại Công ty Gang thép Thái Nguyên và 2 lò BOF (Basic Oxygen Furnace - lò

thổi oxy) 5 tấn/mẻ tại Nhà máy Luyện cán thép Gia Sàng Sau một số năm vận hành,

công ty đã chuyển sang lò điện hồ quang Hiện tại, ngành thép Việt Nam sử dụng 100% công nghệ lò điện Điều này xuất phát từ điều kiện thiếu gang lỏng của nước

ta Gần đây nhiều nhà máy sản xuất phôi thép đã được xây dựng và đi vào hoạt động như Hoà Phát, Đình Vũ, Lương Tài, Vạn Lợi

Trong những năm gần đây ngành thép Việt Nam đã có tốc độ tăng trưởng cao, trên 18%/năm Năm 2006 Việt Nam đã sản xuất được 4.743.000 tấn thép bao gồm thép thanh, thép dây, thép hình nhỏ, thép tấm lá cán nguội, thép ống hàn và thép tấm

mạ các loại, đáp ứng được gần 66% nhu cầu thép của đất nước Sản lượng phôi thép năm 2006 đạt khoảng 1.100.000 tấn, đáp ứng được 33,4% nhu cầu phôi của cả nước Các nhà máy sản xuất thép của nước ta hiện nay tập trung chủ yếu ở Miền Bắc và Miền Nam Trong tương lai, một số nhà máy luyện kim liên hợp sẽ được xây dựng ở Miền Trung như nhà máy luyện kim liên hợp 4,5 triệu tấn/năm ở Hà Tĩnh và Dung Quất, Quảng Ngài Có thể nói, ngành thép là một trong những ngành công nghiệp nặng quan trọng nhất nước ta hiện nay Bên cạnh đó, vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm không khí đang là vấn đề nan giải cần được giải quyết trong công nghiệp luyện thép

Trước thực tế như vậy, việc xây dựng tài liệu kiểm soát ô nhiễm không khí đối với nhà máy luyện thép công nghệ lò hồ quang dựa trên những tiêu chí sau:

- Tiêu chí 1: Tài liệu được xây dựng nhàm cung cấp các thông tin cần thiết

trong kiểm soát ô nhiễm không khí đối với các nhà máy luyện thép công nghệ lò hồ quang; giúp các doanh nghiệp có những định hướng giải pháp không chi kiểm soát

ô nhiễm bảo vệ môi trường, mà còn thúc đẩy sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế Chính vì vậy, các kỳ thuật phải dề áp dụng và có tính khả thi; các giải pháp đưa ra phải phong phú, đa dạng cùng những phân tích cần thiết giúp các doanh nghiệp có thể lựa chọn phù hợp với khả năng

- Tiêu chí 2: Tài liệu này phải tuân thủ theo Quy trình kỹ thuật kiểm soát ô

nhiềm không khí do nguồn thải công nghiệp do Cục Môi trường đã ban hành (Hình 1.1) Trong đỏ, tài liệu này tập trung chủ yếu vào ước tính phát thải tại nguồn, xây dựng kế hoạch giám sát, quan trắc khí thải tại cơ sở công nghiệp, các giải pháp sử dụng nguyên nhiên liệu hiệu quả trong sản xuất

Với 2 tiêu chí như trên, nội dung tài liệu gồm các phần chính như sau:

- Phân tích quá trình phát thải bụi và khí gây ô nhiễm;

- Ước tính lượng phát thải bụi và khí gây ô nhiễm;

- Các giải pháp kỹ thuật công nghệ nhàm sử dụng nhiên liệu hiệu quả;

- Xây dựng kế hoạch giám sát, quan trắc hợp lý trong nhà máy luyện thép bàng công nghệ lò hồ quang

2 Quy trình sản xuất và sự phát thải bụi và khí ô nhiễm từ nhà máy luyện thép bằng công nghệ lò hồ quang

sát thèp phế

Sản phẩm

Hỉnh 2.1 Quy trình và sự phát thải từ sản xuất thép bằng lò điện hồ quang

Lò luyện hồ quang điện được sử dụng để sản xuất thép cacbon và thép hợp kim Lò luyện hồ quang điện được lót vật liệu chịu lửa, hình trụ được trang bị các cực cacbon cỏ thể nâng lên hoặc hạ xuống qua nắp lò Khi các điện cực được nâng lên cao, nắp lò có thể quay được sang bên cạnh, cho phép đưa phối liệu vào Các hoá chất tạo hợp kim và các vật liệu trợ dung thường được bổ sung vào qua cửa ở bên hông lò Dòng điện giữa hai cực đối nhau giải phóng nhiệt lượng giữa các cực cấp cho phối liệu Sau giai đoạn nóng chảy, xì và thép được đưa ra khỏi lò bằng máng nghiêng