Môi trường và kĩ thuật xử lí chất phát thải

Khi hệ số không khí thừa lớn hơn 1, trong điều kiện đốt cháy hoàn toàn, có khoảng 0,5 -ỉ- 2% S 02 sẽ tiếp tục oxi hoá hình thành s o 3, phương trình phản ứng đó là: nhưng trong điều kiện

TRƯ ỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ N Ộ I

GS,TSKH NGUYỄN s ĩ MÃO

MÔI TRƯỜNG vn

K Ĩ T H U Ậ T x ủ L Í CHẤT P H Á T T H Ả I

\ - Z - J

MỤC LỤC

Chương 1: T ổ N G QUAN VỀ VẤN ĐỂ Ô NHIÊM KHÔNG KHÍ 7

Chương 2: c ơ CHẾ HÌNH THÀNH VÀ KỸ THUẬT

Chương 3: NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH VÀ KỸ THUẬT

Chương 5: PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN K ĩ THUẬT HIỆN ĐẠI

5.2 Sử dụng hợp lí năng lượng than và khuyên khích phát triển công 128nghệ năng lượng tiên tiến

M Ờ a GIÓ& <Đcfaìl

Để đảm bảo phát triển kinh tế buộc chúng ta phải tìm kiếm, khai thác, tận dụng và chuyển hóa một cách họp lí có hiệu quả các nguồn tài nguyên năng lượng sẵn có trên trái đất Quá trình khai thác và sử dụng các dạng năng lượng truyền thống đều kéo theo hàng loạt các tác động to lớn đối với môi trường sinh thái và sức khoẻ cộng đồng Các tác động xấu này đang ngày càng gia tăng với mức độ ngày càng tàn khốc hơn cùng với

sự gia tăng của các hoạt động năng lượng

ò nhiễm bầu khí quyển chủ yếu là do các chất phát thải sinh ra trong quá trình cháy nhiên liệu hoá thạch và trực tiếp đưa vào không trung như: NOx, N20 , c o , S 0 2,

CO 2 , bụi than và các cacbua hydro Theo Luật cơ bản về môi trường thì thuật ngữ “ô nhiễm môi trường” được định nghĩa như sau: “ô nhiễm không khí, ô nhiễm nước, nhiễm bẩn đất, tiếng ồn, sự rung động, sạt lún đất (trừ sạt lún đất gây ra từ các mỏ khai thác nước khoáng) và mùi khó chịu ảnh hưởng tới một vùng rộng lém như kết quả từ các hoạt động sản xuất kinh doanh và các hoạt động khác của con nguời, gây ra hiểm họa đối với sức khỏe con người và môi trường sống ”<l>.

Công ước Quốc t ế đ ã nêu rỗ: “Việc thải ra các chất khí S 0 2, NOx, c o và hydro cacbon phải được giảm thiều đến mức tối thiểu ở các nước có thu nhập cao, vì chúng có thể gây ra mưa axit và khói quang hóa Không được đ ể tình trạng phát thải các khí đó tăng lên ở các nước đang công nghiệp hóa Việc thải ra các chất khí gây nên hiệu ứng

“nhà kính ” cần phải được hạn chế Ở những nước có thu nhập thấp cần phải giảm tối

đa khí thải từ nguồn mới Bởi vì việc thay đổi khí hậu là không th ể tránh khỏi, nên tất cả các nước cần phải biết nó s ẽ ảnh hưởng như th ế nào và tìm cách đ ể giảm nhẹ ảnh hưởng của chúng W2J.

Theo Cơ quan Bảo vệ môi trường của M ỹ thì từ sau khỉ Đại chiến th ế giới kết thúc đến nay tổng lượng phát thải khí, rắn ô nhiễm đã tăng gấp hai lần, bình quân mỗi năm

Từ nhiều năm nay lại đây các quốc gia công nghiệp phát trển đã đầu tư một lượng kinh phí cực lớn đ ể phát triển công nghệ nhầm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường do các hoạt động năng lượng sinh ra.

Môn học "Môi trường và công nghệ xử lí chất phát thải khí" nhắm góp phần làm sáng tỏ các nguyên lí hình thành chất phát thải trong quá trình sản xuất và sử dụng các nguồn năng lượng, cách nhận dạng và các giải pháp công nghệ đ ể giảm thiểu phát thải Tuy nhiên với thời lượng có hạn, giáo trình này chỉ tập trung vào những vấn đê phát thải khí, rắn trong quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch đ ể sản xuất điện năng trong các nhà máy nhiệt điện là chính.

Giáo trình đươc chia thành các chương chính:

Chương 1: Các khái niệm chung vê ô nhiễm môi trường

Chương 2: Nguyên lý hình thành mưa axit và kỹ thuật x ử líS O 2 trong khói Chương 3: Nguyên l í hình thành và k ĩ thuật kh ử N O x trong kltói

Chương 4: S ự hình thành bụi tro bay trong khói và k ĩ thuật x ử lí

Chương 5: Phương hướng phát triển k ĩ thuật đ ể giảm thiểu chất phát thải

Ngoài ra giáo trình cũng giới thiệu thêm về phương pháp và kĩ thuật đo đạc thí nghiệm xác định hàm lượng chất phát thải trong khói và phương hướng phát triển kĩ thuật mới tiên tiến trên thế giới để giảm thiểu chất phái thải.

Giao trình này được dùng cho sinh viên, học sinh cao học ngành nhiệt và kĩ thuật năng lượng trong các trường đại học kĩ thuật, nó cũng là tài liệu tham khảo cho các kĩ

sư nhiệt làm việc trong các viện nghiên cứu, trong các nhà máy điện và xí nghiệp sử dụng năng lượng nhiệt khác.

T á c g iả

1 B ầu k hí q u yển x u n g q uan h quả đất

Trải qua sự biến hoá lâu dài xung quanh trái đất đã hình thành tầng khí quyển Tầng khí quyển phân bô' trong khoảng không gian tính từ bề mặt trái đất khoảng

2000 -í-3000 km Tổng khối lượng không khí trong lớp khí quyển khoảng 5 X Ị0 |S tấn Căn cứ vào sự phân bố của khí quyển chúng ta phân thành lớp khí quyển phân bố đồng đều khoảng 0 -í- 90 km, lớp khí quyển phân bố không đồng đều vào khoảng 90 -H 10000 km Khối lượng vật chất của khí quyển tập trung chủ yếu vào lớp khí quyển đồng đều Thành phần vật chất của khí quyển chia thành hai loại: loại thành vật chất ổn định, và loại thành vật chất không ổn định, trong các thành phần vật chất không ổn định có: Hơi nước, độ ẩm, ozon, metan, C 0 2, ngoài ra còn các bụi và các khí vi lượng (các khí độc hại) khác Các khi vi lượng khác tuy nồng độ bé nhưng lại ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của bầu khí quyển Bảng 1.1 và 1.2 trình bày hàm lượng các thành phần vật chất

và các khí độc hại trong khí quyển Trong khí quyển hơi bước H20 và khí C 02 được gọi

đó bảo đảm nhiệt độ cần thiết cho bề mặt trái đất, bảo tồn sự sinh trưởng của động thực vật trên trái đất Nếu không có các khí đó thì nhiệt độ trên trái đất sẽ thấp hơn nhiệt độ hiện nay là 33°c.

2 C ấu trú c bầu k h í q uyển

Theo chiều cao thẳng đứng tính từ mặt đất, lớp khí quyển chia thành các tầng sau:

+ Tầng đối lưu với chiều cao khoảng 40-^50 km, trong tầng đối lưu khối lượng

không khí chiếm khoảng 3/4 vật chất lóp khí quyển , các hiện tượng mây, mưa, bão, sét đểu xảy ra chủ yếu trong lớp đối lưu này đặc biệt là trong lớp sát mặt đất khoảngl-v-2 km Lớp khí quyển này ảnh hưởng lớn đến sự sống của nhân loại và thảm động thực vật trên trái đất

+ Tầng bình hm với chiều dày khoảng 50-f55 km phía trên đỉnh tầng đối lưu, nhiệt

độ khí quyển trong tầng bình lưu không thay đổi hoặc thay đổi rất bé theo chiều dày của lớp cho nên còn có tên gọi là tầng đẳng nhiệt, nhiệt độ luôn giữ là -55°c đến độ cao 3* 50 km sau đó càng lên cao nhiệt độ cằng tăng dần cho đến đỉnh tầng bình lưu thì nhiệt độ sẽ là -3°c Khí ozon trong tầng bình lưu sẽ hấp thụ tia cực tím từ mặt trời chiếu xuống và đồng thời hấp thụ các nguyên tử và phân tử oxy bị phân giải ra Lúc chúng trùng hợp để tạo thành ozon thì nó phát ra một năng lượng lớn do vậy nhiệt độ tầng bình lun cao Trong tầng bình lưu với độ cao khoảng 20-Ỉ-35 km có sự tập trung khí ozon cho nên gọi là tầng ozon Trong tầng bình lưu không khí khô các khí thông thường không thể xuyên thâu được, không có hiện tượng mầy, mưa và không có bụi, khí quyển trong suốt

+ Tầng trung gian: Phía trên đỉnh tầng bình lưu là tầng trung gian, theo chiều cao

của tầng trung gian nhiệt độ sẽ giảm dần theo chiều cao của tầng Nhiệt độ giữ cho đến -100°c đến độ cao 85 km Trong tầng này có sự lưu động đối lưu cưỡng bức theo chiều thẳng đứng

+ Tầng hợp thành nhiệt: Tầng trên tầng trung gian là tầng hợp thành nhiệt giới hạn

trên đến 800 km Do nguyên tử hấp thụ năng lượng của tia tử ngoại cực tím làm cho nhiệt độ của tầng này càng ngày càng nâng cao theo chiều cao của tầng Do sự chiếu xạ của mặt trời và các tinh thể khác mà một số phân tử không khí của không khí trong lớp này bị phân li Do hình thành lớp điện li nồng độ cao, nên tầng này gọi là tầng điện li Nàng lượng tầng điện li sẽ đưa sóng điện từ phản hồi về quả đất vì vậy nó có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với quá irình thông tin vô tuyến điện tử trên quả đất

+ Tầng phân tán: Tầng phân tán ià tầng ngoài cùng của khí quyển có độ lớn hơn

800 km Theo chiều cao của tầng lớp không khí càng ngày càng loãng, sức hút khí trái đất càng ngày càng yếu đến nỗi khi chất khí va đập vào lớp này thì lớp này rất khó phản

kích lại đưa vật chất quay vể mà sẽ phát tán vào trong vũ trụ Chiều cao lớp phát tán khoảng 2000-3000 km.

Bảng 1.1 Thành phần hoá học trung bình các vật chất trong khí quyển

3 Tạp ch ất ô n h iễm tron g k h í quyển

Các chất phát thải vào môi trường mà hàm lượng của nó vượt xa các giá trị trung bình, có thể gây nên những ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người, đến sự tồn tại và sinh trưởng của động thực vật, làm hư hỏng các công trình kiến trúc, máy móc w thì được gọi là chất ô nhiễm trong khí quyển Căn cứ vào quá trình hình thành mà các chất ô nhiễm được phân thành chất ô nhiễm sơ cấp và chất ô nhiễm thứ cấp

+ Các chất ô nhiễm sơ cấp là các chất khí, hơi nước và vật chất rắn trực tiếp từ nguồn phát thải vào không khí Những chất ô nhiễm chủ yếu nhất là: S 0 2, c o , C 0 2,

b ụ i

+ Các chất ô nhiễm thứ cấp là chỉ là những chất ô nhiễm được sinh ra do các nguyên nhân sau: do các chất ô nhiễm sơ cấp khi đi vào khí quyển tác dụng tương hỗ lẫn nhau, hoặc tác dụng với các chất sẵn có trong không khí hoặc do sự chiếu xạ của

0,0 1h-0, 1 I^m Độc tính của chất ô nhiễm thứ cấp còn mạnh hơn nhiều so với chất ô nhiễm sơ cấp.

Các chất ô nhiễm thứ cấp chủ yếu là: Axit sulíuarit, dung môi muối sulfat

Căn cứ vào thành phần hóa học của chất ô nhiễm và trạng thái của khí quyển người ta phân chất ô nhiễm thành hai loại: Chất ô nhiễm hoàn nguyên (loại khói than)

và chất ô nhiễm oxi hóa (loại khói xả sau ô tô)

Bảng 1.2 Khí độc hại vi lượng trong không khí - thành phần khí không ổn định

Cacbua hydro khác CHx 1 X 10' 5 (0,1 ppm)

Oxit cacbon CO 6 x 1 0 -i-6 -1,6 x 10'8(0,16-Ỉ-6 ppm)

1.2 THÀNH PHẨN CHẤT Ô NHIÊM

Các thành phần chủ yếu sinh ra trong quá trình cháy: Lưu huỳnh đioxit (S 02), cacbon monoxit (CO), cacbonđioxit (C 0 2), các oxit nitơ, thành phần chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) và các thành phần bụi

1 C ác ôxit lưu h uỳnh

Lưu huỳnh đioxit được hình thành từ quá trình oxi hoá lưu huỳnh trong nhiên liệu

và từ các quá trình công nghệ mà sinh ra các thành phần lưu huỳnh trên Ví dụ nguồn

S 02 lớn nhất tại Mỹ được sinh ra từ quá trình sản xuất điện năng từ than, theo tính toán của các cơ quan kiểm soát môi trường thì trong năm 1978 có hơn 60% tổng lượng phát thải là chất phát thải S 0 2 Trong đó, lượng phát thải tại các lò nấu kim loại (7,5%), quá trình đốt than trong công nghiệp (7,2%) và quá trình sản xuất điện năng từ dầu (6 ,6 %)

Một phần nhỏ lưu huỳnh oxit xuất hiện trong quá trình sunfat hoá sơ cấp, khí lưu huỳnh trioxit (S 0 3), và axit sunfuric (H2S 0 4) Theo đánh giá về thành phần thể tích là hơn 90% phát thải S 02 trong lượng phát thải các ôxit lưu huỳnh tại Mỹ với sự sunfat hoá được tính toán là gần 10% (USEPA, 1982a)

2 C acbon m on oxit (C O )

CO là sản phẩm của quá trình cháy khổng hoàn toàn của cacbon trong nhiên liệu

Nguồn phát thải lớn nhất các khí này là từ các động cơ đốt trong được sử dụng trong giao thông vận tải Phát thải c o từ các phương tiện giao thông được tính toán trong năm 1981 là 77% tổng lượng phát thải (USEPA, 1982b) Tiếp theo đó, các quá trình sản xuất công nghiệp (7%) và đốt trong các cụm dân cư (6 %)

Các nhà máy điện và các buồng đốt lớn khác luôn vận hành trong điều kiện đảm bảo quá trình cháy gần như hoàn toàn Quá trình vận hành trong động cơ đốt trong theo nguyên lý yêu cầu qúa trình cháy ở chế độ cháy thiếu oxi, làm cho nồng độ khí c o tăng cao trong khói thải

3 C acbon đ ixoit ( C 0 2)

C 02 là sản phẩm của quá trình cháy hoàn toàn của cacbon trong nhiên liệu Khí này không được coi như khí gây ô nhiễm khí quyển Tuy nhiên, nồng độ của nó trên mặt đất luôn gia tăng ổn định, tạo nên những ảnh hưởng nguy hiểm đến khí hậu toàn cầu

điện năng thải ra trên toàn thế giới theo một đánh giá là 6 tỉ tấn trong năm 1990 (Fulkerson và các đồng nghiệp, 1990).

4 C ác oxit n itơ

Oxit nitric (NO) và nitơ đioxit (N 0 2) và N20 là những oxit nitơ quan trọng nhất trong khí thải Người ta thường gộp chúng lại cùng nhau dưới ký hiệu NOx NO là sản phẩm phụ chủ yếu của các quá trình cháy, sinh ra từ phản ứng giữa N2 và 02 ở nhiệt độ cao trong quá trình cháy không khí Cơ chế của quá trình oxi hoá này được Zeldovich diễn tả như sau

N2 + o -> NO + N

Oxit nitric hình thành theo cách này gọi là “NOx- nhiệt”

Nguồn hình thành chủ yếu thứ hai của NO trong quá trình cháy là bởi sự ôxi hoá nitơ dạng hữu cơ trong nhiên liệu Oxit nitric được hình thành theo kiểu này gọi là

“NOx- nhiên liệu”

Các phương tiện giao thông và quá trình sản xuất điện năng thải ra gần 34% mỗi loại trong tổng lượng NO sinh ra Lượng NOx do các buồng lửa công nghiệp sinh ra (theo khảo sát) chiếm khoảng 15% tổng lượng phát thải NOx (USEPA 1982b)

5 C ác thành phần ch ấ t hữu cơ dễ bay hơi (V O C s)

VOCs bao gồm tất cả các thành phần hữu cơ như: Hyđro cacbon, và một số hợp chất khác như anđehit, xeton, các dung môi được khử trùng bằng clo, các môi chất lạnh, v.v

Bảng 1.3 liệt kê một số các VOCs đáng quan tâm trong việc hạn chế để kiểm soát

ô nhiễm không khí

Các nguồn chủ yếu tạo nên VOCs từ quá trình sản xuất công nghiệp (46%) và ở các phương tiện giao thông (30%) VOCs trong khói thải của các phương tiện giao thông bao gồm các thành phần của xăng dầu không cháy hoặc cháy không hết

Xăng là thành phần chưng cất của dầu mỏ với nhiệt độ từ 313 -ỉ- 537 K , nó chứa khoảng 2000 các thành phần khác nhau Nó bao gồm parafin, olefin và hiđro cacbon thơm Thành phần đặc trưng của nó thay đổi từ 4% olefin và 48% các hiđrô cacbon thơm đến 22% oiefin và 20% các hiđro cacbon thơm Nhiên liệu không có chì có thành phần hiđrô cacbon thơm cao hơn là nhiên liệu có chì

6 T h àn h phần bụi

Thành phần bụi là tất cả mọi thứ thải ra khí quyển dưới dạng cô đọng (chất lỏng hay hạt rắn) Các quá trình công nghệ (43%), phương tiện giao thông (13%) và sản xuất điện năng (1 2 %) là các nguồn chính thải ra môi trường không khí

7 Đơn vị đo n ồn g độ

Các khí gây ô nhiễm trong khí quyển là phần triệu (ppm) và được diễn ra như sau:

trong đó:

Vpu! - phân thể tích của các khí gây ô nhiễm đang hoạt động trong

một lượng không khí xem xét ở áp suất tổng cộng p và nhiệt độ T ;

Vair - Tổng thể tích lượng không khi xem xét ở cùng nhiệt độ T và áp suất p

Nồng độ của mỗi khí gây ô nhiễm hay thành phần bụi có thể được diễn tả theomicro gam chất khí gây ô nhiễm trên một mét khối không khí

m'

Mối quan hệ giữa hai đơn vị nồng độ này được xác định từ định luật khí lý tưởng

áp dụng cho hỗn hợp khí gây ô nhiễm và không khí là:

Bảng 1.3 Một số V OCs nhận thấy ở trong không khí

1.3 ẢNH HƯỞNG NGUY HẠI CỦA CÁC CHÂT GÂY Ô NHIÊM KHÔNG KHÍ

1 T ác hại củ a th àn h phần bụi tron g k hôn g khí

Các hạt bụi có thể gây nguy hại đến con người, đến sức khoẻ động v?t và làm chậm sự phát triển' của cậy cối Chúng gây ra tác hại nghiêm trọng đến các công trình xây dựng như gây bẩn, mài mòn, và làm biến đổi mô hình thời tiết vốn có trong m ột địa phương

Một vật thể có thể thấy được trong không khí vì nó phản xạ lại ánh sáng chiếu vào

nó Các hạt bụi trong không khí sẽ làm ánh sáng phát ra bị phân tán và m ờ đần Mặt khác nguồn ánh sáng bị hấp thụ hoặc bị đổi hướng do bụi tro nên nên độ tương phản sẽ

Chất ô nhiễm S 02 đã gây ra những ảnh hưởng nguy hại chủ yếu đến cây xanh như

ìà bệnh úa vàng, mất diệp lục, hoặc là sự co nguyên sinh, sự gãy sụp hàng loạt của các tế bào lá cây

Các ảnh hưởng của S 02 đến sức khoẻ con người phụ thuộc vào nồng độ của nó Ở nồng độ trên 1 ppm, một số các bệnh về phổi xảy ra; trên lOppm, sự sưng tấy của mắt mũi, và cổ họng bắt đầu được nhận thấy Nó cũng kích thích hệ thống nước nhầy kín, một biểu hiện riêng của bệnh viêm phế quản kinh niên Bụi có thể làm tăng cường các ảnh hưởng của S 0 2 Các hạt trơ hút bám S 02 rồi vào sâu trong phổi và gây ra các ảnh hưởng rất nguy hiểm

Một ảnh hưởng quan trọng của S 02 là sự phân tán của nó trong không khí tạo ra mưa axit Các giọt nước nhỏ hình thành bởi sự ngưng tụ hơi nước trong khí quyển thông thường sẽ có độ pH gần bằng 7 Tuy nhiên, sự hoà tan của C 02 trong khí quyển trong nước mưa có xu hướng làm độ pH giảm bởi sự hình thành axit cacbonic Axit này rất yếu, và tại độ pH cân bằng trong nước mưa thì độ pH của nó sẽ vào khoảng 5,65 Tuy nhiên, từ sớm những năm 1970, các giá trị pH của nước mưa được đó đạt vào khoảng 2-Ỉ-6 theo những vị trí khác nhau trên trái đất Do vậy, nồng độ của axit gấp từ 10 đến

đó ngưng đọng lại với số lượng đủ lớn trên mặt đất dưới các vũng nước Hiện tượng này gọi là mưa axit.

Trong không khí sạch, S 02 bị oxi hoá chậm thành s o , theo một phản ứng đồng thể Trong khí quyển, phản ứng oxi hoá S 02 nhanh gấp 10 đến 100 lần trong không khí sạch Tốc độ phản ứng oxi hoá nhanh giống như phản ứng có hoà tan xúc tác S 02 hoà tan ổn định trong các giọt nước và nhanh chóng bị oxi hoá thành axit sunfuric bởi oxi hoà tan và lưu lại trong các muối kim loại như sắt hay mangan Các muối kim loại này luôn tồn tại trong không khí như một thành phần bụi lơ lửng Các hạt bụi này ở độ ẩm cao sẽ tập trung lại và trải qua một quá trình hiđrat hoá trong các giọt nước hoà tan Quá trình oxi hoá sau đó tiếp diễn theo cách hấp thụ cả S 02 và 0 2 bởi các giọt lỏng và phản ứng lại tiếp diễn trong pha lỏng

Mặc dù chi tiết cơ chế oxi hoá S 02 hoà tan trong nước chưa được hiểu sâu sắc nhưng hầu hết các dữ liệu đã chỉ ra rằng nó có thể được diễn tả như một phản ứng bậc nhất dựa trên nồng độ khí S 0 2 Hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc vào loại xúc tác và

độ ẩm tương đối Cheng và các đồng nghiệp (1971) đã xác định được tốc độ phản ứng bậc nhất cho sự ôxi hoá pha lỏng có sự tham gia của M nS04:

trong đó, Rso2 là tốc độ oxi hoá S 02 (ụ.g S 0 2/phút tương ứng với 1 mg M nS 04), [S 02] là nồng độ pha khí của S 02 (ng/m 3), và hệ số cố định trên là cho các giọt nước chứa 500 ppm M nS04

Cơ chế khác cho sự tạo thành axit sunfuric trong khí quyển là sự oxi hoá quang hóa S 0 2 Khi có bức xạ của mặt trời, S 02 hấp thụ các photon của ánh sáng có bước sóng trong khoảng 2940-3840 Ả dẫn đến trạng thái bị kích thích của các mol phân tử Các phân tử bị kích thích này sẽ theo một chuỗi các bước phản ứng để hình thành SO3 và

H2S 0 4 Theo các nghiên cứu thực nghiệm (Seinfeld 1975) đã chỉ ra được một sự biến đổi

từ 0 ,1 % đến 0 ,2 % trong một giờ theo cơ chế này

Vai trò của nước sát trùng hidro trong sự hình thành mưa axit được nhận ra gần đây theo Gaffney cùng các đồng nghiệp (1987) bởi vì I1Ó phản ứng hoàn toàn ổn định với S 02 trong pha nước để hình thành sunfat có tính axit:

Sự khử khoáng chất này làm suy giảm hiệu suất hoạt động của tất cả các cây trồng và có thể thay đổi thảm thực vật tự nhiên, ảnh hưởng nghiêm trọng tới các loại đất trồng và con người Những khu vực này có chứa các loại đá như canxi cacbonat

hay một số khoáng chất tương tự là lớp đệm chống lại hiểm hoạ của mưa axit S 02 trong mưa axit luôn luôn lan toả đến những khu vực cách hàng chục hay hàng trăm kilômet từ một nguồn Do vậy, sự kiểm soát phát thải S 02 lan rộng trên phạm vi quốc

tế, bởi vì lượng phát thải của một nước có thể ảnh hưởng đến lượng mưa tự nhiên tới tận biên giới của nó

3 T ác h ại củ a k h í C 0 2

Một vấn đề mới và đáng quan tâm nữa là sự gia tăng liên tục của thành phần C 02 trong khí quyển (hình 1.2) Nếu lượng C 02 với nồng độ thấp thì sẽ là một chất không độc và không tạo nên những ảnh hưởng đáng kể Nó có nhiều trong khí quyển, cần thiết cho cuộc sống cây trồng và nó không được xem như một chất gây ô nhiễm Tuy nhiên, một lượng lớn phát thải C 02 gia tăng trên thế giới từ các quá trình cháy nhiên liệu hoá thạch, thêm vào đó là sự phá huỷ rừng nhiệt đới sẽ dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng nồng độ C 02 trong khí quyển

Nồng độ CO, cao hơn sẽ đe doạ tới sự phá vỡ mô hình khí hậu toàn cầu bởi sự thay đổi lượng hấp thụ bức xạ riêng của khí quyển Khí quyển của trái đất, mà hầu như trong suốt với các bức xạ mặt trời với bước sóng ngắn, chứa khoảng 78% N2, 21% 0 2, và một loạt các khí khác với số lượng nhỏ như hơi nước, C 02 và metan Hơi nước, mây và một sô' các khí khác hấp thụ khoảng 20% tổng lượng bức xạ mặt trời Thêm vào đó, 30% lượng bức xạ này phân tán hay đổi hướng đi vào không trung Khí quyển luôn chắn các bức xạ mãnh liệt hay các bức xạ hồng ngoại phát ra từ bề mặt trái đất Khoảng 90% lượng bức xạ nhiệt này thoát ra từ bề mặt trái đất được hấp thụ bởi các đám mây, hơi nước và các khí khác như C 0 2, mêtan, cả CFCs mà tích luỹ từ các hoạt động con người

Khi được khí quyển hấp thụ, một phần năng lượng này bức xạ trở lại trái đất làm nóng lên bề mặt trái đất Theo cách này, các đám mây, hơi nước, và các khí khác đã có một ảnh hưởng làm nóng lên bề mặt trái đất Năng lượng tuần hoàn lại bề mặt trái đất từ khí quyển gần gấp đôi năng lượng của mặt trời chiếu xuống trái đất (Gates cùng các đồng nghiệp, 1990) Hiện tượng này gọi là “hiệu ứng nhà kính”

C 02 trong khí quyển đã cao hơn 25% so với trước cuộc cách mạng cống nghiệp và đang tiếp tục gia tăng nhanh chóng Metan và CFCs cũng đang theo chiều hướng gia tăng Những sự thay đổi về thành phần các khí này đang từng bước ảnh hưởng đến khí hậu trên toàn cầu

Khí hậu trên trái đất đã luôn ổn định trong vài nghìn năm trước thời kỳ công nghiệp hoá Kể từ đó, nhiệt độ trung bình trên bề mặt trái đất đã gia tăng khoảng 0,5 °c Theo dự đoán, sự gia tăng hiệu ứng nhà kính đã bắt đầu ảnh hưởng đến sự nóng lên của

toàn cầu Có một sự đồng thuận chung cho rằng khí hậu sẽ thay đổi nhiều hơn khi lượng phát thải khí nhà kính tiếp tục gia tăng, nhưng lại không có một điểm chung riêng biệt nào như: nhiệt độ từng vùng tăng nhanh thế nào và tăng bao nhiêu.

Hansen cùng các đồng nghiệp (1981) đã dự đoán một sự tăng gấp đôi nồng độ của

C 02 trong khí quyển đến giữa thế kỷ tới Theo một dự đoán gần đây vê mô hình khí hậu trên thế giới (Gates và các đồng nghiệp, 1990) thì sự gia tăng đó sẽ dẫn tới nhiệt độ trung bình trên trái đất tăng thêm 4()c, trong đó, tại một số vùng ở bán cầu bắc sẽ tăng

Mực nước biển gia tăng do sự nóng lên của bề mặt trái đất sẽ đe doạ đến sự cân xứng vốn có của môi trường Trong suốt thế kỷ tới, bề mặt nước biển sẽ lan rộng và sự tan ra của các dòng sông và các núi băng sẽ làm gia tăng nhanh chóng mực nước biển Theo đánh giá của trung tâm kiểm định Mỹ (U.S EPA), sự gia tăng của mực nước biển

sẽ là từ 0,5 đến 2 m Hekstra (1989) của bộ nội vụ, trung tâm dự án và môi trường của

Hà Lan đã xác nhận rằng nếu gia tăng lm mực nước biển thì 5 triệu kin2 của trái đất sẽ ở trong tình ttrạng nguy hiểm Đó chỉ là 3% của bề mặt trái đất nhưng nó lại là một phần

ba diện tích trồng trọt và nhà của của một tỉ người

4 T ác hại củ a k hí c o

CO là một khí rất nguy hiểm đến sức khỏe con người Đó là một loại khí không màu, không mùi mà phản ứng với hemoglobin trong máu và ngăn chặn sự lưu chuyển của ôxi Nó ảnh hưởng đến con người theo từng mức độ từ đau đầu nhẹ đến buồn nôn và

có thể dẫn đến thiệt mạng phụ thuộc vào nồng độ và thời gian lan toả của nó

Tính độc của nó chỉ do phản ứng bên trong của c o với hemoglobin trong máu Khi một hỗn hợp không khí và c o được hít vào, cả hai sẽ được trao đổi thông qua phổi với máu và gặp hemoglobin, nhưng hệ số cân bằng của c o gấp gần 210 lần của oxi Do vậy, tỉ lệ cân bằng của cacboxihemoglobin (HbCO) so với oxi hemoglobin (H b 0 2) là:

H b 02 pG 2

trong đó, pC 0 2 và p0 2 là phân áp suất của c o và 02 trong không khí Sự cân bằng này không phải là tức thời và quá trình là thuận nghịch Khi không khí được hít vào mà không có CO, HbCO sẽ bị phá huỷ từ từ cho phép c o bị tống ra khỏi phổi

Bảng 1.4 Các ảnh hưởng đến sức khoẻ của c o

1,0 -ỉ-2 , 0 Một số dấu hiệu ảnh hưởng đến hình thức cư xử

2,0 + 5,0 Các ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương; làm suy yếu

sự nhận thức về thời gian, sự nhạy bén về thị giác và các chức năng thần kinh khác

Nguồn : Wark và Warner (1981).

5 Tác hại củ a các thành phần ch ất hữu cơ dễ bay hoi (V O C s)

Các thành phần khí này có khả năng phản ứng trong một khoảng rộng Một số cá biệt lại nhạy cảm với các phản ứng quang hoá ở trong khí quyển; còn một số khác lại ổn định Đặc biệt các VOCs có khả năng phản ứng (như buten hay eylen) hỗn hợp với các oxit của nitơ trong ánh sáng hình thành nên các chất oxi hóa quang hoá bao gồm ozon ( 0 3) và peroxy axetylen nitrat (PAN) Những chất oxi hoá quang hoá này kích thích nghiêm trọng đến mắt, mũi và họng Ozon có khả năng tấn công đến cao su tổng hợp, vải sợi, sơn và một số vật liệu khác Các chất này làm thiệt hại nhiều đến cuộc sống thực vật Trong đó, khả năng chịu đựng của thảm thực vật là tại nồng độ đến 0,05 ppm (Cooper và Alley 1986) Sự kích thích mắt bắt đầu từ 0,1 ppm còn việc ho khan xảy ra tại nồng độ là 2 ppm

Các khí clorinate florua cacbon lại theo thái cực phản ứng khác Những khí này được sử dụng làm môi chất làm lạnh trong các tủ lạnh và máy điều hoà không khí, trong một số ngành sản xuất khác như bọt plastic, chất nổ đẩy trong các bình phun và như một dung môi, đặc biệt trong công nghiệp sản xuất điện năng Sự ổn định của CFCs tạo cho chúng sự lâu bền trong khí quyển Tuổi thọ của chúng trong khí quyển (được xác định là thời gian đòi hỏi nó giảm đi 63% thành phần) là 52 năm cho CFC-11 và 101 năm cho CFC-12 (Wuebles và Connell 1990)

1.4 TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ

Tổ chức Y tế thế giới (WHO) kiến nghị tiêu chuẩn chất lượng không khí lâu dài được trình bày trong bảng 1.5:

Bảng 1.5 Tiêu chuẩn lâu dài về chất lượng không khí (1963)

Oxit cacbon c o phương pháp đo hồng

ngoại phi phân tán

Bình quân trong 8 giờ: 10mg/rrv giá trị lớn nhất trong 1 giờ: 40 mg/m3Môi chất oxi hóa phương pháp xác

Bảng 1.6 Giới hạn các thông sô cơ bản trong không khí xung quanh

Bảng 1.7 Giá trị giới hạn tối đa cho phép của b ụ i, S 0 2, NOx, trong khói thải

A- Quy định cho các cơ sở đang hoạt động

B- Quy định cho các cơ sở mới xây dựng

Bảng 1.8 Tiêu chuẩn phát thải về S 0 2,C 0 và bụi TCVN 6992-2001 (mg/m3)

(mức A-Q3)

Nhà máy hiện có lớn (mức B-Q,)

A - Quy định cho các cd sở đang hoạt động

B - Quy định cho các cơ sỏ mới xây dựng

Q3 - Áp dụng cho trường hợp mức phát thải bằng hoặc lớn hơn 20.000m3/h

Tiêu chuẩn phát thải mới đối với các nhà máy nhiệt điện mới theo tiêu chuẩn mới.

Bảng 1.9 Tiêu chuẩn phát thải S 0 2, NOx, bụi lơ lửng đối với các nhà máy điện

ChươNq 2

TRONG KHÓI THẢI

Lưu huỳnh tồn tại trong than dưới bốn dạng sau: lưu huỳnh vô cơ pirit sắt (PeSị); lưu huỳnh muối suníat (C aS04.2H20 , F eS04.2H20 ); lưu huỳnh dạng hữu cơ (CxHyS,) và lun huỳnh nguyên tố Trong đó lưu huỳnh dạng vô cơ FeS2, lưu huỳnh dạng hữu cơ (CxHySz) và lưu huỳnh nguyên tố là lưu huỳnh có thể đốt cháy, chiếm xấp xỉ 95% lưu huỳnh trong than; lưu huỳnh muối sunfat là lưu huỳnh không cháy được, chiếm khoảng

5% tổng lượng lưu huỳnh trong than, lượng lưu huỳnh không cháy được này là một

trong những thành phần cấu thành tro xỉ

Khi cháy than, tất cả lưu huỳnh hữu cơ, lưu huỳnh nguyên tố đều thoát ra trong quá trình sinh chất bốc, và hình thành rất nhiều loại hợp chất khác nhau như: H2S, S 0 2,

c o s và cs>2v.v , trong đó hợp chất chính là H2S Trong môi trường oxi hoá, tất cả hợp chất trên đểu bị oxi hoá sinh ra S 0 2 Lưu huỳnh vô cơ, tồn tại trong than trong suốt quá trình sinh chất bốc và bị oxi hoá trực tiếp thành S 02 khi cháy cốc Trong điều kiện tồn tại nguyên tử oxi trong buồng lửa có nhiệt độ cao hoặc trên bề mặt truyền nhiệt có chất xúc tác, một phần nhỏ S 0 2 chuyển thành S 0 3 Thông thường s o , chỉ chiếm khoảng 0,5%+2%, tương đương l%-r2% lưu huỳnh trong than thoát ra dưới dạng oxit ba lưu huỳnh (SO,) Ngoài ra, phần hơi nước trong khói sẽ phản ứng với s o , tạo thành axit sunfuric (H2S 0 4) Khi nhiệt độ khói giảm xuống, H2S 04 thể khí sẽ biến thành sương axit sunfuric, sươrig này ngưng tụ lại trên bề mặt kim loại gây ra ăn mòn mãnh liệt Khí S 02 thải vào khí quyển, với tác dụng xúc tác của các hạt bụi kim loại bay trong không khí sẽ

bị oxi hoá tạo thành s o ,, khí s o , trong khí quyển khi gặp mưa sẽ sinh ra sương axit suníuric, những hạt bụi trong khói sẽ hấp thu axit biến thành bụi có tính axit Sương axit hoặc bụi axit bị nước mưa cuốn theo tạo thành mưa axit Trong quá trình cháy than, những sản phẩm oxit lưu huỳnh đã nói ở trên như S 0 2, s o , hay còn gọi là SOx, sương axit suníuric, bụi axit hoặc mưa axit v.v , không chỉ gây nên ô nhiễm không khí mà

nitơ Do vậy, nắm vững quá trình oxi hoá lưu huỳnh và sự hình thành s o , trong quá trình cháy than, không chỉ giúp cho tìm ra biện pháp khống chế S 02 phát thải, mà còn hiểu được ảnh hưởng của chúng đến việc hình thành và khống chế các chất ô nhiễm khác như NOx.

2.1 C ơ CHÊ HÌNH THÀNH OXIT LƯU HUỲNH

Nguồn gốc sinh ra S 0 2, có thể chia thành hai loại: tự nhiên và nhân tạo

N gu ồn g ố c tự nhiên:

- Khí S 02 được sinh ra do quá trình hoạt động núi lửa

- Khí S 02 được sinh ra từ các quá trình phân huỷ, thối rữa của xác động thực vật tự nhiên Trong quá trình phân huỷ, các phản ứng hoá học giữa những khí tự nhiên tạo nên các khí sunfua, nitrit, các loại muối V V

Tổng lượng tác nhân ô nhiễm khí S 02 có nguồn gốc tự nhiên thường rất lớn, nhưng

có đặc điểm phân bố tương đối đồng đểu trên toàn thế giới Trên thực tế con người, động vật, thực vật cũng đã làm quen với nồng độ đó

N guồn g ố c nhân tạo

Nguồn gốc gây ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng, nhưng chủ yếu do hoạt động công nghiệp đốt cháy nhiên liệu hoá thạch và hoạt động của các phương tiện giao thông vận tải Trong bài này chúng tôi chỉ đề cập đến vấn đề lưu huỳnh sinh ra trong quá trình sử dụng nhiên liệu hóa thạch mà thói

1 Cơ c h ế hình thành S 0 2

a Oxi hoá lưu huỳnh vô cơ (FeS2)

Trong môi trường oxi hoá, lưu huỳnh vô cơ trực tiếp oxi hoá thành S 02 theo hương trình phản ứng:

Trong môi trường hoàn nguyên, thí dụ như trong vùng cháy giàu nhiên liệu để khống chế sự hình thành NOx của lò đốt bột than, FeS2 sẽ phân huỷ thành FeS theo phản ứng:

/2đ

FeS2 + H2 -*■ FeS + H2S

FeS2 + c o — FS + c o s

để phân huỷ tiếp FeS thì cần nhiệt độ cao hơn:

(2-3) (2-4)

b Oxi hoá lưu huỳnh hữu cơ

Trong than, lưu huỳnh hữu cơ phân bố đồng đều, các dạng của lưu huỳnh hữu cơ

là R-SH, R -SS-R (hợp chất hai lưu huỳnh và R-S-R)

Trong than ít lưu huỳnh, lưu huỳnh hữu cơ là chủ yếu, gấp khoảng tám lần lưu huỳnh vô cơ; trong than nhiều lưu huỳnh, lưu huỳnh vô cơ là chủ yếu, bằng khoảng ba lần lưu huỳnh hữu cơ Khi than được gia nhiệt thoát chất bốc, các liên kết - SH và - s -

tương đối yếu, nên hợp chất lưu huỳnh bị phân huỷ trước ở nhiệt độ thấp (< 450°C), sinh

ra chất bốc lưu huỳnh sớm nhất RSH có kết cấu tương đối ổn định, phải đến nhiệt độ

bị oxi hoá thành S 0 2 Phản ứng oxi hoá RSH cuối cùng sinh ra S 02 và gốc R:

Trong môi trường hoàn nguyên (cháy giàu nhiên liệu), lưu huỳnh hữu cơ chuyển thành H2S và COS

Khi cháy than, các sản phẩm lưu huỳnh hoá, theo phản ứng (2-11) là một quá trình phản ứng trung gian quan trọng, do phản ứng (2 -1 1 ) làm cho khi cháy than có lưu huỳnh

sẽ tạo thành ngọn lửa xanh nhạt Vì thế khi cháy than ngọn lửa có màu xanh nhạt cũng

là một dấu hiệu trong nhiên liệu có lưu huỳnh

d Oxi hoá lưu huỳnh nguyên tố

Trong ngọn lửa, tất cả các vật lưu huỳnh hoá đều xuất hiện lưu huỳnh nguyên tố Các nghiên cứu đối với lưu huỳnh nguyên tố và quá trình oxi hoá chúng cho thấy, những phần tử hơi lun huỳnh liên kết với nhau, dạng phân tử là S8, phản ứng oxi hoá chúng có đặc tính dây chuyển:

Phản ứng oxi hoá cs, là do một chuỗi phản ứng dây chuyền dưới đây tạo thành,

nguyên lưu huỳnh cháy được sẽ hoàn nguyên thành c o s , như các công thức (2-4) và (2-7) biểu thị

Hình.2.1 Quan hệ hàm lượng lưu huỳnh trong khói với nồng độ hình thành SOz

ban đẩu và hiệu suất khử lưu huỳnh

Khi cháy nhiên liệu trong môi trường oxi hoá, lất cả lun huỳnh cháy được đều bị oxi hoá tạo thành S 0 và một lượng nhỏ s o , Vì lưu huỳnh cháy được chiếm đại bộ phận

S 02 hình thành khi đốt cháy nhiên liệu Lưu huỳnh trong than, sau khi cháy tạo thành

S 02 có trọng lượng gấp đôi lúc ban đầu, cho nên mỗi 1 % lưu huỳnh trong than sẽ hình

thành nồng độ khoảng 2000 mg/Nm3 S 02 trong khói như hình 2.1 biểu thị Trên hình2.1, trục hoành biểu thị nồng độ hình thành S 02 ban đầu trong khói, trục tung biểu thị phần trăm nồng độ S 02 trong khói cần giảm xuống để đạt đến yêu cầu phát thải khác nhau, hay là hiệu suất khử lưu huỳnh Thí dụ, khi thành phần lưu huỳnh trong than là

2%, thì nồng độ nồng độ S 02 hình thành ban đầu trong khói là 4000 mg/ny tc Trong khi

đó luật bảo vệ môi trường yêu cầu tiêu chuẩn phát thải là 400 mg/m3tc, thì hiệu suất khử lưu huỳnh trước khi phát thải khói vào khí quyển là 90%

2 Các chất độc hại tạo ra từ S 0 2

a Hình thành S 0 3

Tuy tiêu chuẩn môi trường không quy định về nồng độ phát thải s o , ra môi trường, nhưng trên thực tế việc nghiên cứu chúng là rất quan trọng và có ý nghĩa to lớn đối với việc nghiên cứu sự ăn mòn bề mặt kim loại phần đuôi thiết bị đốt than (lò hơi) Ngoài ra, nó là nhân tố gây ra mưa axit khi thoát ra môi trường bên ngoài

Khi hệ số không khí thừa lớn hơn 1, trong điều kiện đốt cháy hoàn toàn, có

khoảng 0,5 -ỉ- 2% S 02 sẽ tiếp tục oxi hoá hình thành s o 3, phương trình phản ứng đó là:

nhưng trong điều kiện cháy thực tế, s o , không phải hình thành từ phản ứng trực tiếp giữa S 02 với phân tử oxi theo công thức (2-28) mà S 02 chuyển thành s o , chịu ảnh hưởng của mấy nhân tố dưới đây:

+ Tác dụng của nguyên tử oxi trong vùng cháy có nhiệt độ cao: lúc đó nguyên tử oxi với S 02 xảy ra phản ứng sau:

Trong công thức, M là chất thứ ba, có tác dụng hấp thụ năng lượng Phản ứng thuận (ba chất) vốn rất chậm, chỉ có trong ngọn lửa nhiệt độ cao phân huỷ tạo thành nồng độ nguyên tử của oxi rất cao, thời gian lưu lại khói trong vùng nhiệt độ cao càng dài, thì lượng s o3 tạo thành sẽ càng nhiều

+ Tốc độ hình thành S 0 3

Việc hình thành s o , còn chịu sự khống chế của các phản ứng dưới điều kiện nhiệt

độ cao:

kị, k2 là hằng số tốc độ của phản ứng (2-29) và (2-30), dựa theo giá trị ước tính của kị, k2

và [M] tìm thấy [SO,]max bằng khoảng 0,5 + 5% nồng độ S 0 2, về cơ bản phù hợp với giá

trị đo lường được

Trong môi trường vùng cháy giàu nhiên liệu, do nồng độ nguyên tử oxi ít hơn nhiều, lúc đó hạn chế sự hình thành s o3 là phản ứng (3-31) Khi cháy giàu nhiên liệu, khống chế nồng độ SO} hình thành theo phản ứng (3-29) và (2-31) Hằng số tốc độ phản ứng của (2-31) là k3, do đó ta có nồng độ cực đại s o , là:

+ Tác dụng chất xúc tác

Những hạt tro xỉ, lóp oxi hoá hoặc những hạt huyền phù trên bề mặt truyền nhiệt

có thể trở thành vật xúc tác làm cho S 02 bị oxi hoá chuyển thành S 0 3 Khói sau khi ra khỏi vùng nhiệt độ cao của buồng đốt qua bề mặt truyền nhiệt đối lưu, ở đây tuy nhiệt

độ đã xuống thấp, nhưng ngược lại nồng độ S 03 lại tãng lên Nghiên cứu cho thấy, các loại oxit như Fe20 „ S i0 2, A120 3, Na20 v.v , bay theo khói hoặc tích tụ lại trên bề mặt truyền nhiệt đều có tác dụng như chất xúc tác đối với việc oxi hoá S 0 2 Còn tác dụng xúc tác của màng oxi hoá trên bề mặt truyền nhiệt như oxit sắt, V2 0 5 v.v, đối với phản ứng oxi hoá S 02 phụ thuộc vào nhiệt độ Tác dụng xúc tác của oxit sắt (Fe20 3) ở khoảng

590°c là lớn nhất, tác dụng xúc tác V205 còn lớn hơn Fe20 3, trong phạm vi nhiệt độ 430

T 620°c Thực nghiệm cho hay rằng, tác dụng xúc tác của lớp oxit hoặc tro xỉ bám trên ống bề mặt truyền nhiệt chỉ rõ rệt trong một phạm vi nhiệt độ nhất định Tác dụng xúc tác của V205 là lớn nhất ở vùng nhiệt độ gần 540°c Phạm vi nhiệt độ có tác dụng xúc tác rõ ràng này lại chính là vùng nhiệt độ của vùng đặt bộ quá nhiệt và quá nhiệt trung gian, cho nên khi bề mặt này bị tro xỉ bám nhiều, ta thường thấy ở trong khói sau khi đi qua bộ phận đó thì nồng độ S 03 đã tăng lên rõ rệt so với khi ra khỏi buồng lửa [la] Tro bụi tích lại trên bề mặt truyền nhiệt đối lưu càng nhiều, thì việc ăn mòn nhiệt độ thấp càng trầm trọng, chỉ sau khi làm sạch tro xỉ thì việc ăn mòn phần đuôi mới giảm nhẹ

b Sương axit sunfuric và bụi axit

Trong không khí thường chứa một lượng hơi nước nhất định, khi tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ thấp, nếu nhiệt độ bề mặt bằng hoặc thấp hơn nhiệt độ bão hoà tương ứng với phân áp suất của hơi nước p H o trong không khí, thì một phần hơi nước sẽ

ngưng lại trên bề mặt có nhiệt độ thấp đó Hiện tượng này được gọi là hiện tượng đọng sương Trong khói than, hơi nước do nhiên liệu mang vào được hình thành trong quá trinh cháy, chiếm khoảng vài phần trãm theo trọng lượng, thông thường lớn hơn một ít

so với hàm lượng hơi nước trong không khí, nên điểm đọng sương cũng cao hơn, điều đó

có nghĩa là hơi nước trong khói bắt đầu ngưng tụ ở nhiệt độ cao hơn Điểm đọng sương này chỉ xét đến ảnh hưởng của hơi nước, nên gọi đó là điểm đọng sương của hơi nước

+ Sự tạo thành sương axit suníuric

SO, trong khói sẽ tác dụng với hơi nước tạo thành hơi axit sunfuric theo phản ứng:

Theo phương trình phản ứng (2-36), suất chuyển hoá SO 3 thành H2S 04 là:

Hình.2.2 Quan hệ giữa suất chuyển hoá SO3 thành H2S 0 4 với nhiệt độ.

Từ đồ thị ta thấy khi nhiệt độ thấp hơn 200°c, nhiệt độ càng giảm nữa thì SO3

trong khói sẽ chuyển biến một cách rõ rệt thành hơi H2S 0 4 Nhưng khi nhiệt độ cao hơn

thường, khói bị làm lạnh sau khi đi qua bộ sấy không khí thì phản ứng (2-36) bắt đầu tiến hành, khi nhiệt độ khói giảm đến 1 10°c, thì phản ứng cơ bản hoàn thành, lúc đó hầu như toàn bộ s o3 đều phản ứng với hơi nước tạo thành hơi axit sunfuric Khi hơi axit sunfuric có trong khói, dù là hàm lượng rất nhỏ, thì nhiệt độ đọng sương của khói sẽ tãng lên đột ngột, lúc đó điểm đọng sương của khói có quan hệ với phân áp suất của hơi nước và hơi axit sunfuric cùng với nồng độ s o , trong khói Hình 2.4 và (hình 2.5) phân biệt biểu thị giữa nhiệt độ đọng sương của khói với nồng độ s o , và nồng độ hơi nước cùng với hơi axit sunfuric

Từ hình 2.3 ta thấy, chỉ cần trong khói có một lượng rất ít SO„ nhiệt độ đọng sương của khói sẽ tăng vọt lên đến 150 ° c , cao hơn rất nhiều so với khói không chứa

s o 3 Khi nồng độ thể tích SO3 vượt quá 40 ppm, ảnh hưởng của nồng độ s o , đối với nhiệt độ đọng sương trở thành rất nhỏ Vì nồng độ s o , trong khói trực tiếp ảnh hưởng đến nồng độ hơi H2S 0 4 Khi nhiệt độ khói thấp hơn 200°c nồng độ SO3 càng cao thì khi

và hình 2-2) Từ hình 2-4 có thể thấy, trong trường hợp tổng phân áp suất của hơi nước

và hơi axit suníuric trong khói bằng 5000 Pa, nếu khồng có hơi axit suníuric tồn tại, nghĩa là p H so = 0, lúc đó nhiệt độ đọng sương của khói bằng 33°c, nhưng chỉ cần cómột lượng rất nhỏ hơi axit suníuric trong khói, nhiệt độ đọng sương sẽ tăng lên trên

1 0 ° c , điều đó cũng giải thích nguyên nhân vì sao một hàm lượng rất nhỏ s o 3 trong khói cũng làm tăng rõ rệt nhiệt độ đọng sương Khi nhiệt độ khói tiếp tục giảm, làm cho phân áp suất của hơi axit suníuric lớn hơn phân áp suất bão hoà tương ứng của nó, hơi axit bão hoà sẽ ngưng tụ lại thành giọt axit suníuric Nếu hơi axit suníuric ngưng tụ lại trên bề mặt truyền nhiệt phần đuôi thì sẽ gây nên ăn mòn bề mặt truyền nhiệt Nếu thải

ra khí quyển tiếp tục ngưng tụ, sẽ hình thành sương axit sunfuric màu trắng Nghiên cứu cho thấy, một đặc điểm quan trọng của quá trình ngưng tụ hơi axit sunfuric là nồng độ axit suníuric trong nước ngưng tụ cao hơn rất nhiều nồng độ hơi axit suníuric trong khói Thí dụ, theo hình 2.4 khi nồng độ hơi axit suníuric là 10%, nhiệt độ đọng sương của khói là 180°c, nhưng lúc đó nồng độ axit sunfuric trong nước ngưng tụ đạt đến trên 90%

Những hạt tro xỉ bay theo khói đã tạo điều kiên thuận lợi để hơi axit suníuric ngưng tụ Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ đọng sương, hơi axit suníuric sẽ ngưng tụ trên

bề mặt các tro bụi bay, cho nên nhiệt độ đọng sương của khói trên thực tế phụ thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh trong tro, hàm lượng tro tỷ lệ tro bay trong tổng lượng tro cũng như điều kiện vận hành Có thể đùng công thức thực nghiệm sau để ước tính nhiệt độ đọng sương của axit trong khói

trong đó:

ts a - nhiệt độ đọng sương của axit trong khói (°C);

tshn - nhiệt độ đọng sương của hơi nước trong khói (°C), có thể tìm trong bảng tính chất vật ií theo phân áp suất của hơi nước;

Ị3 - hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào hệ số không khí thừa;

- thành phần quy dẫn của lưu huỳnh làm việc (g/MJ);

AqVd - thành phần quy dẫn của tro làm việc;

ab - tỷ lệ tro bay trong tổng lượng tro phụ thuộc vào loại hình đốt

Nồng độ thể tích S 03 (ppm) Nồng độ H2S 04 (%)

Hình.2.3 Quan hệ giữa nhiệt độ đọng sương Hình.2.4 Nhiệt độ đọng sương của khói dưới

với nồng độ S 0 3 trong khói các nồng độ khác nhau của hơi nước và hơi

axit suníuric trong khói.

+ Bụi axit suníuric

Vì khi hơi axit suníuric ngưng kết cùng với những hạt tro bụi ở thể rắn trong khói, những hạt tro này làm trung tâm ngưng tụ, nên những hạt sương axit ngưng tụ trên bề mặt không ngừng liên kết lại với nhau, lớn dần thành bụi axit có dạng mảnh tuyết Bụi axit theo khói thải ra bầu khí quyển, rơi xuống các vùng xung quanh ống khói Vì bụi axit nó có tính axit rất mạnh nên chúng sẽ tạo thành những vùng có hiện tượng ăn mòn Ngoài những bụi axit do tro xỉ bay theo khói tạo thành, thì ở những bộ phận truyền nhiệt, nhiệt độ thấp bị hạn chế chỉ do hơi axit sunfuric ngưng tụ lại, khi phụ tải tăng lên, tốc độ của khói tăng lên sẽ kéo theo những vật bong ra từ lớp han gỉ do lớp axit, sau đó mang vào bầu khí quyển Ngoài ra, trong đường khói ống khói kim loại không bọc cách nhiệt, những muối kim loại tạo nên bởi lóp han gỉ do axit ngưng lại, những hạt bụi mang tính axit trên bề mặt v.v , cũng có thể bong ra và bị khói thải mang vào khí quyển làm ô nhiễm khí trời

2.2 CÔNG NGHỆ KHỬ Lưu HUỲNH TRƯỚC KHI CHÁY

Khử lưu huỳnh trước khi cháy có nghĩa là tách lưu huỳnh sẵn có trong nhiên liệu, nên còn gọi là khử lưu huỳnh nhiên liệu bao gồm các giải pháp sau

Tuyển rửa than: Vì rằng trọng lượng riêng của pirit sắt (FeS2) trong than lớn gấp khoảng bốn lần so với trọng lượng riêng của than, nên người ta lợi dụng sự khác biệt về trọng lượng riêng đó để khử pirit sắt và một số khoáng chất khác ra khỏi than bằng bằng phương pháp tuyển rửa Khi dùng phương pháp tuyển rửa thông thường, nếu hạt than đập nhỏ bằng hoặc lớn hơn 0,5 mm, thì hiệu suất khử pirit sắt có thể đạt 30-ỉ- 50% Nếu muốn nâng cao hiệu quả khử pirit sắt, thì cần đem than nghiền nhỏ hơn (độ mịn của hạt than đạt đến 50 4 - 200 |Jm) Khi dùng công nghệ tuyển nổi bọt khí, có thể khử đến

40 -5- 90% pirit sắt, nhưng giá thành cao hơn nhiều so với phương pháp khử thông thường Thực ra hiệu quả khử lưu huỳnh bằng phương pháp tuyển rửa, quyết định bởi kích thước lớn nhỏ của hạt pirit sắt và hàm lượng lưu huỳnh vô cơ trong than Phưong pháp tuyển rửa không khử được lưu huỳnh hữu cơ và sunfua sắt phân tán trong than

Các công nghệ khử lưu huỳnh nhiên liệu khác: (Phương pháp thấm suất, phương

pháp vi ba) Các phương pháp này là đem than ngâm vào trong dung dịch kiềm rồi dùng sóng vi ba chiếu xạ, làm cho liên kết hoá học của lưu huỳnh dạng sunfua sắt và lưu huỳnh hữu cơ bị phá huỷ Quá trình đó hình thành H2S, khi đó H2S phản ứng với kiềm và

bị khử ra ngoài Ngoài ra, các phương pháp khử lưu huỳnh bằng vi khuẩn, bằng lực từ cùng phương pháp khử lưu huỳnh bằng dung dịch tinh luyện v.v , mặc dầu đã có kết quả trong phòng thí nghiệm hoặc quy mô trung bình để khử được đại bộ phận lưu huỳnh trong than, nhưng do giá thành rất cao đến nay chưa thấy ứng dụng vào công nghiệp

Chuyển hoá than: Đem than tiến hành hoá khí hoặc hoá lỏng, trong quá trình đó

lưu huỳnh bị khử bỏ Than sau khi chuyển hoá biến thành loại nhiên liệu thứ cấp tinh khiết, đây cũng chính là một xu hướng phát triển quan trọng trong công nghiệp làm sạch than Trong quá trình khí hoá than, lưu huỳnh trong than chủ yếu bị chuyển hoá thành

H2S, sau đó có thể dùng các giải pháp thông thường để khử H?s Trong quá trình hoá lỏng than bằng dung dịch thêm hydro, lưu huỳnh pirit sắt không hoà tan vào dung dịch nên bị phân li ra, còn lưu huỳnh hữu cơ thì khi thêm hydro sẽ chuyển hoá thành H2S, sau

đó dùng các biện pháp thông dụng để khử đi, cuối cùng ta được nhiên liệu lỏng tinh khiết

2.3 KHỬ LƯU HUỲNH TRONG KHI ĐỐT CHÁY

Như đã trình bày ở phần trên, S 02 tạo thành trong quá trình cháy than, khi gặp các oxit của kim loại kiềm như CaO, MgO v.v , thì sẽ phản ứng hình thành CaS04,

M gS04v.v Cho nên, trong quá trình đốt than, phương pháp khử lưu huỳnh kinh tế nhất

là dùng đá vôi (C aC 03) làm chất khử lưu huỳnh Trước hết đá vôi được đập nhỏ đến độ nhỏ nhất thích hợp, sau đó phun vào buồng đốt, dưới tác dụng của nhiệt độ cao C aC 03

sẽ phân huỷ thành CaO và C 0 2

Biểu thức (2-39) là phản ứng chủ yếu khử lưu huỳnh trong khi đốt cháy, nhưng nó

bị hạn chế bởi nhiệt độ Nhiệt độ phản ứng tốt nhất là 800h-850°C, hiệu suất khử lưu huỳnh cao nhất Nhiệt độ thấp hơn hoặc cao hơn phạm vi đó thì hiệu suất khử lưu huỳnh

sẽ giảm xuống Cho nên phương phương pháp cháy tốt nhất khi đưa đá vôi vào trong buồng lửa để khử lưu huỳnh là phương pháp cháy tầng sôi, còn các phương pháp cháy khác như cháy theo lớp hoặc cháy than phun thì hiệu quả khử lưu huỳnh đều không lí tưởng Nếu trong môi trường hoàn nguyên, thì lưu huỳnh trong than sẽ tạo thành H2S như biểu thức (2-3), (2-6) biểu thị Cho nên trong môi trường hoàn nguyên, C aC 03 và CaO gặp H2S sẽ phát sinh phản ứng sau:

Nghiên cứu cho thấy khi nhiệt độ trong buồng lửa trên 1200°c, thì C aS04 sẽ phân huỷ thành S 0 2 Do vậy khi dùng đá vôi làm chất khử lưu huỳnh, nếu nhiệt độ đốt cháy trong vùng phản ứng vượt quá 1200l’C, thì hiệu quả khử lưu huỳnh rất kém Từ đó thấy rằng, dùng đá vôi để khử lưu huỳnh sẽ có hiệu quả rất khác nhau, phụ thuộc rất nhiều vào phương pháp cháy, điểu kiện xảy ra phản ứng chất khử Về vấn đề này còn tiếp tục thảo luận kỹ ở các phần sau.

2.3.1 PHUN Đ Á V Ô I V À O LÒ THAN PHUN ĐE k h ử lưu h u ỳ n h

a Cơ chế phản ứng

Nếu dùng đá vôi làm chất khử, thì khi phun bột đá vôi vào vùng thích hợp trong buồng lửa, có nhiệt độ trên 750°c, thì đá vôi sẽ nhanh chóng chuyển thành CaO theo phản ứng 2-39 CaO trong phạm vi nhiệt độ 800 1200°c gặp S 02 sẽ tiến hành phảnứng khử lưu huỳnh tạo thành C aS04 như công thức 2-40 biểu thị Trong buồng lửa lò than phun, đặc điểm của lưu động dòng hai pha khí - rắn là giữa hai pha này có tốc độ trượt rất nhỏ, hạt chất rắn hầu như lưu động hoàn toàn theo pha khí Nhiệt độ trong buỏng lửa phân bố cơ bản trong phạm vi 1100 T 1700°c (buồng lửa lò than phun thải xỉ khô), cho nên trong quá trình hạt chất khử thông qua buồng lửa, phản ứng nhiều pha giữa rắn-khí theo 2-41 bị khống chế bởi một số yếu tố như :

1- S 02 khuếch tán vào trong hạt CaO; 2- S 02 khuếch tán thông qua lỗ xốp vào bên

trong CaO; 3- S 02 khuếch tán đến lớp sản phẩm phản ứng (C aS04 ) (2-41); 4- lỗ rỗng nhỏ trong CaO bị lấp làm giảm diện tích bể mặt phản ứng; 5- C aS04 lấp mất cửa vào lỗ

rỗng của CaO; 6- do thiêu kết làm giảm diện tích bề mặt; 7- do nhiệt độ khói giảm

xuống làm cho tốc độ phản ứng chậm dần

Trên thực tế hiện nay, cơ chế chính xác phản ứng khử lưu huỳnh trong buồng lửa đốt than phun vẫn còn chưa làm rõ hoàn toàn Nhưng nghiên cứu cho thấy, phản ứng2-41 là phản ứng khuếch tán của chất khí trên bề mặt và nội bộ của hạt Ban đầu S 02 bị hấp thu trên bề mặt hoặc trong lỗ rỗng tiến hành vì phản ứng 2-41 Sau khi phản ứng tiến hành đến một giai đoạn nào đó, thì khả nãng khuếch tán của S 02 vào các lỗ rỗng bên trong CaO giảm, phản ứng khuếch tán nội bộ ngày càng khó khăn Đồng thời, lớp C aS 04 hình thành trên bề mặt CaO làm tăng trở lực khuếch tán của S 02 làm cho S 02 khó đi vào trong CaO chưa phản ứng, từ đó làm cho phản ứng khuếch tán nội bộ trở thành nhân tố khống chế phản ứng Cho nên, đối với than nhiều lưu huỳnh, do nồng độ S 02 trong khói tương đối cao, phản ứng khuếch tán thể tích trên bề mặt và khuếch tán trong lỗ rỗng sẽ khống chế phản ứng 2-41; đối với than ít lưu huỳnh, trở lực khuếch tán thể tích của S 02

gần như bằng trở lực khuếch tán trong lỗ rỗng của hạt khử, do đó bản thân khuếch tán thể tích bề mặt đã khống chế phản ứng 2-41 Cho nên, hiệu suất khử lưu huỳnh đối với than antraxit lưu huỳnh lại càng thấp Từ đó cho thấy, để nâng cao tốc độ phản ứng 2-41 điều mấu chốt là nâng cao năng lực khuếch tán của S 02 đến bề mặt hạt khử lưu huỳnh và những lỗ rỗng trong nội bộ hoặc nói cách khác là nâng cao được khả năng hấp thụ S 02 của chất khử lưu huỳnh.

Nghiên cứu cũng cho thấy, nhân tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ S 02 của chất khử lưu huỳnh rất nhiều, bao gồm những nhân tố thuộc bản chất của chất khử, tức là chủng loại, hoạt tính và kích thước hạt v.v , cùng với điểu kiện phản ứng khử lưu huỳnh trong buồng lửa, có nghĩa là vị trí phun chất khử, đó thực ra là điều kiện nhiệt độ của vùng xảy ra phản ứng; hàm lượng lưu huỳnh trong than cũng có nghĩa là nồng độ S 02 trong khói; thời gian lưu lại trong buồng lửa của chất khử, tình trạng phân bố và hỗn hợp với khói V V Chỉ khi xử lý tốt một cách chính xác các nhân tố ảnh hưởng nói trên, mới

có thể nâng cao đến mức tối đa hiệu quả khử lưu huỳnh bằng cách phun canxi vào buồng lửa

b Các yếu tô ảnh hưởng

Như chúng ta đã biết, nhiệt độ trong buồng lửa lò than phun phân bố không đồng đều, nhiệt độ vùng trung tâm có thể đến 1700°c còn ở cửa ra buồng lửa khoảng 1 1 0 °c Cho nên, chọn vị trí tốt để phun chất khử lưu huỳnh, trước hết là chọn nhiệt độ thiêu kết tối ưu (xem phản ứng 2-41) của đá vôi (hoặc là các chất khử khác) để có CaO với diện tích bề mặt phản ứng lớn nhất, từ đó đạt được hệ số sử dụng canxi cao CaO do phân huỷ nhiệt của CaCO, sinh ra, cho nên bên trong có khá nhiều lỗ rỗng nhỏ với đường kính từ 0,2 T 17,5 ^m, lỗ rỗng càng nhiều, tỷ lệ lỗ rỗng càng lớn thì khả năng hấp thụ S 02 càng mạnh, càng có lợi cho phản ứng khử lưu huỳnh Nếu điểm phun chất khử chọn tại vị trí

có nhiệt độ quá cao (trên 1200°C), thì CaO sẽ bị thiêu kết, làm cho các cửa lỗ rỗng trên

bề mặt hạt bị bịt kín, tăng trở lực hấp thụ S 02 của CaO, làm giảm tác dụng khử lưu huỳnh của CaO Nếu nhiệt độ ở điểm phun quá thấp, thì khả năng phân huỷ C aC 03 quá thấp sẽ không đạt được diện tích bề mặt phản ứng lớn Cho nên, theo điều kiện của lò đốt than phun, cần chọn được phạm vi nhiệt độ tối ưu để phun chất khử lưu huỳnh Hình

2 6 biểu thị quan hệ giữa nhiệt độ vùng phun chất khử với hiệu suất khử lưu huỳnh

Từ đồ thị ta thấy hiệu suất khử lưu huỳnh của các chất khử khác nhau thay đổi theo nhiệt độ, nhiệt độ tối ưu vào khoảng 800 -r 1200°c.

Hình 2.5 Quan hệ giữa nhiệt độ vùng phun

của các chất khử và hiệu suất khử lưu huỳnh.

Đã có những kết quả thí nghiệm thực tế để chọn vị trí phun chất khử lưu huỳnh (đá vôi) thích hợp vào buồng lửa phun như đồ thị hình 2 6 biểu thị:

Hình 2.6 Ảnh hưỏng của vị trí phun chất khử đối với hiệu suất khử.

Từ đồ thị có thể thấy, phun đá vôi vào phía trên vòi phun buồng lửa là tốt nhất, còn phun cùng bột than hiệu quả kém nhất Mặc dù đối với các loại than khác nhau, các loại vòi phun khác nhau thì kết quả thí nghiệm sẽ khác nhau, nhưng xu hướng chung là giống nhau Để có được kết quả chính xác, ta cần làm nhiều thí nghiệm đối với nhiều loại than, mẫu lò khác nhau Vì trong buồng lửa than phun những hạt chất rắn lưu động cùng với khói, nên khi phun chất khử vào phía trên buồng lửa khu vực có nhiệt độ 800 4-

lưu huỳnh thì cần phải làm cho bột chất khử phun vào phải nhanh chóng khuếch tán cho đều và hỗn hợp tốt với khói Hình 2.7 biểu thị kết quả thí nghiệm lạnh ảnh hưởng của vị trí, phương hướng và góc nghiêng của miệng phun đối với sự hỗn hợp đồng đều các hạt rắn trong dòng khói với tốc độ phun là 22,9 m/s

Hình 2.7 Ảnh hưởng vị trí và phương hướng miệng phun

với sự hỗn hợp đồng đều khi tốc độ phun là 22,9 m/s:

a) Phun ngang phía trên tường trước buồng lửa;

b) Phun nghiêng xuống 2 0 0 phía trên tường trước buồng lửa;

c) Phun chính giữa phía trên, miệng phun nghiêng xuống 45° thuận theo

chiều khói;

d) Phun chính giữa phía trên, miệng phun nghiêng xuống 45° ngược với

Từ đồ thị ta thấy, miệng phun bố trí tại chính giữa phần trên buồng lửa nghiêng xuống phía dưới một góc 45" ngược với chiều dòng khói thì hiệu quả hỗn hợp là tốt nhất.

Đối với lò than phun, nhiệt độ trong buồng lửa và nồng độ các thành phần khí là phân bố không đồng đều Đối với các phương thức đốt khác nhau, thí dụ như đốt tiếp tuyến, đốt với vòi phun tường trước và sau đối nhau, và vòi phun chỉ bố trí tại tường trước v.v , thì sự phân bố nhiệt độ cũng như nồng độ S 02 trong buồng lửa là rất khác nhau

Nghiên cứu cũng cho thấy, khi vòi phun bột than bố trí phía tường trước thì khu vực có nồng độ S 02 cao nằm nằm gần phía tường sau, hơn nữa khu vực nhiệt độ cao cũng nằm gần đó Cho nên, khi chọn vị trí đặt miệng phun chất khử cũng như hướng và góc nghiêng, cần phải chú ý đến điều kiện cụ thể về phân bố nhiệt độ và phân bô nồng

độ S 02 trong buồng lửa đốt bột than đó, thông qua thực nghiệm để xác định nồng độ đạt đến trạng thái hỗn hợp tốt nhất

c Ảnh hưởng của việc khử lưu huỳnh bằng phun canxỉ vào lò đến các bộ phận của hệ thông thiết bị lò hơi

Đồng thời với việc phun canxi vào buồng lửa, cũng sẽ đem lại rất nhiều vấn để đối với những bộ phận có liên quan của lò hơi Hậu quả trực tiếp của việc phun canxi vào buồng lửa là làm tăng hàm lượng tro bụi bay trong khói, hơn nữa làm tăng hàm lượng canxi trong tro bụi, làm cho nhiệt độ biến dạng của tro bụi giảm 1 17°c, nhiệt độ mềm của tro bụi giảm 125°c, do đó làm tăng việc đóng xỉ, bám tro và mài mòn các bề mật truyền nhiệt CaO trong tro xỉ tăng lên sẽ làm đặc tính đông cứng, dẫn đến thải khó khăn Ngoài việc làm tăng tro bám ở bộ sấy không khí ra thì khi nhiệt độ bề mặt kim loại của bộ sấy không khí thấp hơn nhiệt độ đọng sương của axit thì axit sunfurie lỏng sinh ra sẽ cùng với canxi trong tro bụi bay phản ứng tạo thành C aS04 không hoà tan trong nước, sẽ làm tắc bộ sấy không khí Ngoài ra, việc lượng tro bụi trong buồng lửa tăng lên cũng sẽ ảnh hưởng đến tính bức xạ của ngọn lửa Cho nên khi dùng giải pháp phun canxi khử lưu huỳnh, thì phải tính đến dùng những biện pháp thoả đáng như thay đổi một số chi tiết trong lò hơi, lắp thêm thiết bị thổi bụi trên đường khói, nâng cao năng suất hệ thống khử bụi v.v

Ảnh hưởng chủ yếu nhất của việc dung canxi để khử lưu huỳnh khi cháy là làm giảm hiệu suất của hệ thống khử bụi tĩnh điện, vì một là làm cho phụ tải của hệ thống khử bụi tăng gấp bội Thí dụ, lò đốt bột than có hàm lượng lưu huỳnh là 3%, tro 10%, sau khi dùng canxi để khử lưu huỳnh, phụ tải khử bụi tăng 150%; hai là hạt tro bụi trở

thành mịn hơn; ba là điện trở xuất có thể tăng 3 -ỉ- 4 lần Cho nên, khi khử lưu huỳnh bằng cách phun canxi vào lò, để hiệu suất của hệ thống khử bụi tĩnh điện không giảm sút thì phải cải tạo bộ khử bụi Thực ra, chi phí cải tạo thiết bị lò hơi khi khử lưu huỳnh bằng phun canxi vào lò, chủ yếu là cải tạo bộ khử bụi bằng điện và thiết bị xử lí tro Có thể dùng các biện pháp kỹ thuật sau để giải quyết vấn đề hiệu suất của thiết bị khử bụi tĩnh điện:

■ Tăng diện tích thu bụi của bộ khử bụi tĩnh điện

■ Tăng độ ẩm bằng cách phun sương vào khói (yêu cầu hạt sương có đường kính khoảng 1 0 |J.m)

■ Tiến hành thu nhiệt làm lạnh khói

■ Khống chế SO, hình thành

Thực tiễn phun canxi vào lò khử lưu huỳnh cho thấy, do những nhân tố hạn chế như phân bố nhiệt độ, thời gian lưu lại và điều kiện hỗn hợp v.v , trong buồng lửa lò hơi đốt bột than, khi dùng đá vôi làm chất khử lưu huỳnh, hệ số sử dụng canxi thường thấp hơn 20%, hiệu suất khử cũng chỉ đạt 20 4- 40%

2.3.2 KHỬ LƯU HUỲNH TRONG LÒ TẦNG SÔI