Xử lý khí thải lò đốt dầu FO

DANH MỤC HÌNH 3 DANH MỤC BẢNG 3 MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM KHÍ THẢI VÀ TÁC HẠI CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO 6 1.1. Thành phần dầu FO 6 1.2. Đặc điểm khí thải lò hơi đốt dầu FO 10 1.3. Tác hại của các chất ô nhiễm có trong khí thải lò hơi đốt dầu FO 13 CHƯƠNG 2 – HIỆN TRẠNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO 18 2.1 HIỆN TRẠNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO 18 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO: 20 2.2.1 Các biện pháp quản lý ngăn ngừa ô nhiễm 20 2.2.2 Các biện pháp công nghệ ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm 20 2.2.2.1 Kiểm soát chế độ đốt 20 2.2.2.2 Phát tán qua ống khói 21 2.2.2.3 Xử lý tại nguồn 22 CHƯƠNG 3 – ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO VỚI S = 3%. CÔNG SUẤT LÒ HƠI 10 TẤNH 31 3.1. Các căn cứ để lựa chọn công nghệ xử lý 31 3.1.1 Về quy mô 31 3.1.2 Về tính chất khí thải và quy chuẩn xả thải 34 3.1.3 Về các biện pháp xử lý và hiệu quả xử lý 36 3.2. Công nghệ đề xuất 37 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 42 4.1.Tính toán thiết kế tháp hấp thụ 42 4.1.1.Tính cân bằng vật chất cân bằng pha 42 4.1.2.Tính đường kính tháp 45 4.1.3.Tính chiều cao tháp hấp thụ 49 4.1.4.Tính trở lực của tháp 54 4.1.5.Tính toán cơ khí 55 4.1.6.Tính các thiết bị phụ 61 4.2 Tính toán tháp rửa khí 66 4.3.Tính bơm quạt –Ống khói: 66 4.4. Bể chứa nước và bể chứa dung dịch hấp thụ 69 CHƯƠNG V.DỰ TOÁN KINH TẾ 70 5.1 Chi phí cho tháp hấp thụ và phụ kiện 70 5.2 Chi phí cho tháp rửa khí và phụ kiện 71 5.3 Tổng chi phí 72 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 73

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH 3

DANH MỤC BẢNG 3

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM KHÍ THẢI VÀ TÁC HẠI CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO 6

1.1 Thành phần dầu FO 6

1.2 Đặc điểm khí thải lò hơi đốt dầu FO 10

1.3 Tác hại của các chất ô nhiễm có trong khí thải lò hơi đốt dầu FO 13

CHƯƠNG 2 – HIỆN TRẠNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO 18

2.1 HIỆN TRẠNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO 18

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO: 20

2.2.1 Các biện pháp quản lý ngăn ngừa ô nhiễm 20

2.2.2 Các biện pháp công nghệ ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm 20

2.2.2.1 Kiểm soát chế độ đốt 20

2.2.2.2 Phát tán qua ống khói 21

2.2.2.3 Xử lý tại nguồn 22

CHƯƠNG 3 – ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO VỚI S = 3% CÔNG SUẤT LÒ HƠI 10 TẤN/H 31

3.1 Các căn cứ để lựa chọn công nghệ xử lý 31

3.1.2 Về tính chất khí thải và quy chuẩn xả thải 34

3.1.3 Về các biện pháp xử lý và hiệu quả xử lý 36

3.2 Công nghệ đề xuất 37

CHƯƠNG 4 - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 42

4.1.Tính toán thiết kế tháp hấp thụ 42

4.1.1.Tính cân bằng vật chất- cân bằng pha 42

4.1.2.Tính đường kính tháp 45

4.1.3.Tính chiều cao tháp hấp thụ 49

4.1.4.Tính trở lực của tháp 54

4.1.5.Tính toán cơ khí 55

4.1.6.Tính các thiết bị phụ 61

4.2 Tính toán tháp rửa khí 66

4.3.Tính bơm- quạt –Ống khói: 66

4.4 Bể chứa nước và bể chứa dung dịch hấp thụ 69

CHƯƠNG V.DỰ TOÁN KINH TẾ 70

5.1 Chi phí cho tháp hấp thụ và phụ kiện 70

5.2 Chi phí cho tháp rửa khí và phụ kiện 71

5.3 Tổng chi phí 72

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined

DANH MỤC HÌNH

Hình 1:Nguyên lý hoạt động của tháp hấp thụ 25

Hình 2: Công nghệ xử lý đề xuất 38

Hình 3: Biểu đồ xác định số đơn vị truyền khối 50

DANH MỤC BẢNG Bảng 1:Các chỉ tiêu khối lượng của nhiên liệu lò đốt theo TCVN 6239-1997 8

Bảng 2: Các tiêu chuẩn chất lượng của dầu F.O sử dụng ở Việt Nam : 10

Bảng 3: Nồng độ các chất trong khí thải lò hơi đốt dầu F.O : 12

Bảng 4: Thành phần dầu FO 31

Bảng 5: Nồng độ khí thải trước xử lý 35

Bảng 6: Các thông số đo của bích 61

Bảng 7: Các thông số Ống tháo đệm và nhập đệm 62

Bảng 8: Bích nối ống dẫn khí và thân 62

Bảng 9: Ống dẫn lỏng 62

Bảng 10: Các thông số của lưới đỡ đệm 63

Bảng 11: Chi phí cho tháp hấp thụ và phụ kiện kèm theo 70

Bảng 12: Chi phí cho tháp rửa khí và phụ kiện kèm theo 71

MỞ ĐẦU

Ngày nay với nhu cầu tiêu dùng và hưởng thụ của con người ngày càng cao, các ngành công nghiệp, dịch vụ, quá trình đô thị hóa, tập trung dân cư… phát triển nhanh chóng, và quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa là mục tiêu của nhiều quốc gia.Với ngành công nghiệp là phát triển chủ đạo, cùng với các ưu đãi của nhà nước hàng loạt các công ty, xí nghiệp mọc lên nhanh chóng đã đem lại nhiều lợi ích kinh tế cho đất nước Song song với những lợi ích của quá trình công nghiệp hóa mang lại thì không thể tránh khỏi các vấn đề về ô nhiễm môi trường do quá trình công nghiệp hóa gây ra đó là: một lượng khổng lồ nước thải, khí thải, rác thải… được phóng thích ra môi trường

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm không khí do việc đốt cháy nhiên liệu trong quá trình sản xuất và thải trực tiếp ra môi trường đang là mối quan tâm hàng đầu của các nhà quản

lí môi trường, trong đó vấn đề khí thải sinh ra từ các lò hơi cũng là một vấn đề đang được quan tâm đến hiện nay

Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt cho các thiết bị công nghệ qua môi chất dẫn nhiệt là hơi nước cao áp Lò hơi thường được dùng phổ biến trong các ngành cần có quá trình sấy, hấp như chế biến gỗ, dệt nhuộm, thực phẩm, …

Lò hơi có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau, hiện nay thường dùng 3 loại nhiên liệu đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầu F.O Ngoài ra còn có các nhiên liệu khác như bã mía, vỏ hại điều Đối với các cơ sở hiện đại có thể dùng lò hơi chạy điện hoặc gas để tránh ô nhiễm môi trường

Ngoại trừ lò hơi sử dụng điện và gas thì các nhiên liệu khác khi dùng để đốt lò hơi đều gây ô nhiễm môi trường quá mức cho phép của các quy chuẩn, tiêu chuẩn môi trường hiện hành của Việt Nam Đặc điểm khói thải của các loại lò hơi khác nhau, mức độ ô nhiễm tùy theo loại nhiên liệu sử dụng

Dầu FO là loại nhiên liệu khá phổ biến, khí thải từ lò hơi đốt dầu FO cũng không quá ô nhiễm như khí thải từ lò hơi đốt củi hay than đá, hơn nữa chi phí không quá cao so

với việc sử dụng các nhiên liệu sách khác Do đó ngày nay, dầu FO được dùng để đốt lò hơi ngày càng phổ biến

Đề tài “Xử lý khí thải lò hơi đốt dầu FO với S = 3% Công suất lò hơi 10 tấn/h” được thực hiện với các nội dung liên quan như sau:

A Mục tiêu đề tài

Xử lý khói thải từ lò hơi đốt dầu FO có S = 3%, công suất lò hơi: 10 tấn/giờ

B Nội dung đề tài

Trình bày tổng quan về đặc điểm khí thải lò hơi đốt dầu FO và tác hại của các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi đốt dầu FO

Trình bày các phương pháp xử lý khí thải lò hơi đốt dầu FO và hiện trạng xử lý khí thải từ lò hơi hiện nay

Đề xuất phương án xử lý khí thải lò hơi đốt dầu FO với S = 3% Công suất lò hơi 10 tấn/h

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò hơi đốt dầu FO với S = 3% Công suất lò hơi 10 tấn/h

Thể hiện bản vẽ cho công trình đơn vị chính trong hệ thống xử lý

C Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp sưu tầm, tham khảo, tài liệu liên quan

Phương pháp thống kê, tổng hợp, xử lý các thông tin tìm được

Dựa trên tài liệu tham khảo, kiến thức tác giả để đề xuất biện pháp xử lý phù hợp

Tính toán thiết kế dựa trên các công thức có sẵn trên sách của các tác giả có chuyên môn đáng tin cậy

Sử dụng các phần mềm Microsoft Word, Microsoft Excel, Autocad để thể hiện các

D Giới hạn đề tài

Đề tài chỉ trình bày về khí thải lò hơi đốt dầu FO, phương pháp xử lý khí thải tương ứng phù hợp cho loại khí thải này Không trình bày khí thải lò hơi đốt bằng các nhiên liệu khác

Đề tài chỉ tính toán sơ bộ các thiết bị xử lý chính cho hệ thống xử lý khí thải lò hơi đốt dầu FO có hàm lượng S = 3% và công suất lò 10 tấn/h; không tính chi tiết cho

hệ thống thu gom

Đề tài chỉ thể hiện bản vẽ thiết kế cho thiết bị xử lý chính của hệ thống

Đề tài không tính toán chi phí

Thời gian thực hiện: từ 18/12/2011 – 30/12/2011

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM KHÍ THẢI VÀ TÁC

HẠI CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ THẢI LÒ HƠI

ĐỐT DẦU FO

1.1 Thành phần dầu FO

Dầu là nhiên liệu phổ biến sử dụng trong các lò công nghiệp Nhiên liệu dầu đốt trong lò được phân thành: Dầu nặng (heavy oil) như dầu mazut và dầu nhẹ (light oil) như dầu diesel và dầu hỏa (kerosen)

Dầu FO hay còn gọi là mazut là phần cặn của quá trình chưng cất dầu mỏ ở áp suất khí quyển, hoặc cặn chưng cất các sản phẩm của quá trình chế biến sau các phân đoạn nguyên liệu của dầu thô, phân tách chiết ra trong công nghệ sản xuất dầu nhờn truyền thống…

Nhiệt trị của dầu FO là 10,175 kcal/kg và tỷ trọng là 0,7 – 0,97 kg/l

Chỉ tiêu quan trọng nhất của dầu FO là độ nhớt và hàm lượng lưu huỳnh S Yêu cầu các loại dầu đốt lò phải có độ nhớt phù hợp cho quá trình bơm,vận chuyển dầu vào hệ thống đốt cũng như quá trình phun nóng ở bộ phận mỏ phun vào lò, độ nhớt càng nhỏ thì việc bơm nhiên liệu càng dễ dàng và nhiên liệu được tán sương tốt ở bec đốt phun giúp quá trình diễn ra hoàn toàn, cho hiệu suất cao, ít ô nhiễm Nếu độ nhớt quá cao phải thiết

kế và lắp đặt thêm hệ thống hâm nóng để làm giảm độ nhớt của dầu tới mức phù hợp với yêu cầu của mỏ phun.Trên thực tế, độ nhớt của các loại dầu FO (400C) khoảng 2- 6 cSt là phù hợp

Dựa vào độ nhớt động học dầu FO được phân loại như sau

FO N01: Là loại nhiên liệu đốt có độ nhớt động học ở nhiệt độ 500C không lớn hơn 87 cSt

FO N02: Là loại nhiên liệu đốt có độ nhớt động học ở nhiệt độ 500C từ lớn hơn 87 cSt đến 180 cSt.Dựa vào hàm lượng lưu huỳnh N02 được chia thành 2 loại:

+ FO N02A: Hàm lượng lưu huỳnh không lớn hơn 1,5% ký hiệu là FO N02A(1,5%)

FO N03:Là loại nhiên liệu đốt có độ nhớt động học ở nhiệt độ 500C từ lớn hơn 180 cSt đến 380 cSt

Dầu FO khi cháy tạo ra khí có nhiều hợp phần S dạng SO2 và SO3 Những chất này có tác dụng ăn mòn kim loại và gây ô nhiễm môi trường Cần phải hạn chế tới mức tối thiểu

Ở nước ta hiện nay hàm lượng lưu huỳnh cho phép trong dầu FO tối đa là 3% khối lượng, nhưng nhiều nước khác trên thế giới có xu hướng sử dụng dầu FO giảm đến mức thấp nhất bằng 0,5% khối lượng

Ngoài ra còn yêu cầu nhiên liệu lò đốt không chứa kim loại nặng đặc biệt là vanadi Khi dầu cháy vanadi dễ kết hợp với sắt tạo thành hợp kim có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp (khoảng 6000C) gây nên hiện tượng thủng lò

Bảng 1:Các chỉ tiêu khối lượng của nhiên liệu lò đốt theo TCVN 6239-1997

7 Hàm lượng tạp chất(%kl)

8 Nhiệt trị (cal/l) không nhỏ hơn 9800 9800 9800 9800

9 Hàm lượng tro(%kl) không

10 Cặn cacbon Coradson(%kl)

(Nguồn TCVN 6239-1997) Tại Việt Nam, Dầu F.O đúng tiêu chuẩn sử dụng cho lò hơi có các thông số kỹ thuật như trong bảng 2

Bảng 2: Các tiêu chuẩn chất lượng của dầu F.O sử dụng ở Việt Nam :

(Nguồn: Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp

- Xử lý khói lò hơi- Sở Khoa học, Công nghệ và Môi trường Tp Hồ Chí Minh)

1.2 Đặc điểm khí thải lò hơi đốt dầu FO

Lò hơi sử dụng nhiên liệu dầu F.O để đốt sinh nhiệt là loại phổ biến nhất hiện nay (F.O - chữ viết tắt của Fuel Oil, còn gọi là dầu đen) Dầu F.O là một phức hợp của các Hyđrô Cacbon cao phân tử Dầu F.O dạng lỏng có lượng sinh nhiệt đơn vị cao, độ tro ít nên ngày càng được sử dụng rộng rãi Mặt khác vận hành lò hơi đốt dầu F.O đơn giản và khá kinh tế

c

Khi đốt dầu F.O trong lò hơi, người ta phun dầu qua các vòi phun đặc biệt (béc phun) để tạo thành sương dầu trong hỗn hợp với không khí đi vào buồng đốt Các hạt sương dầu sẽ bay hơi và bị phân hủy dưới nhiệt độ cao thành các Cacbua hyđro nhẹ, dễ cháy và cháy hết trong buồng đốt của lò

Khi hạt dầu phun quá lớn hay buồng chứa quá nguội, các hạt sương dầu bay hơi và phân hủy không hết sẽ tạo thành khói và muội đen trong khí thải Điều này thường gặp ở các vòi phun quá cũ hay khi khởi động hoặc tái khởi động lò

Trong khí thải của lò hơi đốt dầu F.O thường thấy có các chất sau: CO2, CO, NOx ,

SO2 , SO3 và hơi nước, ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng son khí, thường gọi là mồ hóng

Tải lượng ô nhiễm của dầu F.O:

Lượng khí thải :

Lượng khí thải khi đốt dầu F.O ít thay đổi

Nhu cầu không khí cần cấp cho đốt cháy hết 1 kg dầu F.O là V020 = 10,6 m3/kg, lượng khí thải sinh ra khi đốt hết 1 kg dầu FO là Vc20 ≈ 11,5 m3/kg ≈ 13,8 kg khí thải/ 1kg dầu

Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải :

Với dầu F.O đúng theo tiêu chuẩn chất lượng như bảng 2, chế độ đốt tốt, khi đốt cháy trong lò hơi sẽ có nồng độ các chất trong khí thải như trong bảng 3

Lưu ý: Nồng độ các chất trong khí thải này ứng với điều kiện hơi dầu cháy tốt trong

lò hơi Nếu điều kiện cháy không tốt thì lượng tro bụi, CO và hơi dầu tăng lên rất cao và khói có màu đen

Bảng 3: Nồng độ các chất trong khí thải lò hơi đốt dầu F.O :

(Nguồn: Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp

- Xử lý khói lò hơi- Sở Khoa học, Công nghệ và Môi trường Tp Hồ Chí Minh)

Ghi chú:

QCVN 19:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ do Bộ Tài Nguyên Và Môi Trường ban hành ngày 16/11/2009

Cột B – Áp dụng cho các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp hoạt động kể từ ngày 16 tháng 01 năm 2007

Nhận xét: Trong khói thải lò hơi đốt dầu FO có SOx (SO2, SO3) và bụi là vượt quy chuẩn thải cho phép hiện nay của Việt Nam (QCVN 24:2009/BTNMT cột B) Trong đó đáng chú ý nhất là SOx với mức vượt chuẩn từ 10 – 14 lần Như vậy, khi thiết kế hệ thống

xử lý khí thải lò hơi, ta chỉ cần lựa chọn các phương pháp để xử lý hai loại chất ô nhiễm

SOx và bụi, lưu ý nhiều hơn đến SOx

Bên cạnh đó cũng cần có chế độ đốt tốt sao cho nhiên liệu cháy hoàn toàn, hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao, hạn chế tối đa hàm lượng CO, tro bụi và hơi dầu trong khói thải

1.3 Tác hại của các chất ô nhiễm có trong khí thải lò hơi đốt dầu FO

 Tác hại với người, động vật

Khi hít thở không khí có chứa SO2với nồng độ thấp (1 – 5 ppm) xuất hiện sự co thắt tạm thời các cơ mềm của khí quản Ở nồng độ cao hơn, SO2gây xuất tiết nước nhầy và viêm tấy thành khí quản, làm tăng sức cản đối với sự lưu thông không khí của đường hô hấp, gây khó thở

SO2vào cơ thể qua đường hô hấp và tiếp xúc với niêm mạc ẩm ướt, hình thành nhanh chóng các axít sunfurơ (H2SO3) và sunfuric (H2SO4) Do dễ tan trong nước nên

SO2sau khi hít thở vào sẽ phân tán trong máu Ở máu, H2SO4 chuyển hóa thành sunfat và thải ra nước tiểu Do đó SO2 có khả năng gây bệnh tụ huyết cầu và tạo ra metheglobin tăng cường quá trình oxt hóa Fe(II) thành Fe(III)

tác động mạnh, làm nạn nhân tức ngực, đau đầu, khó thở … Độc tính chung

oxytdaza Hít thở không khí có nồng độ SO2đến 50 mg/m3 sẽ gây kích thích đường hô hấp, ho, nồng độ 130 – 260 mg/m3 là liều nguy hiểm khi hít thở trong 30 – 60 phút, với nồng độ 1000 – 1300 mg/m3 là liều gây chết nhanh (sau 30 – 60 phút)

 Tác hại đối với thực vật

SOx bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển thực vật Khi tiếp xúc với môi trường có chứa hàm lượng SO2 từ 1 - 2ppm trong vài giờ có thể gây tổn thương lá cây Đối với các loại thực vật nhạy cảm như nấm, địa y, hàm lượng 0,15 - 0,30 ppm có thể gây độc tính cấp

 Tác hại với vật liệu, công trình

Sự có mặt của SOx trong không khí nóng ẩm còn là tác nhân gây ăn mòn kim loại, tông và các công trình kiến trúc SOx làm hư hỏng, làm thay đổi tính năng vật lý, làm thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng như đá vôi, đá hoa, đá cẩm thạch; phá hoại các tác phẩm điêu khắc, tượng đài Sắt, thép và các kim loại khác ở trong môi trường khí ẩm, nóng và bị nhiễm SOx thì bị hoen gỉ rất nhanh SOx cũng làm hư hỏng và giảm tuổi thọ các sản phẩm vải , nylon , tơ nhân tạo , đồ bằng da và giấy

bê-Tác hại của khí NO 2

 Đối với con người, động vật

Nitơ dioxit (NO2) là khí có màu nâu đỏ có mùi gắt và cay, mùi của nó có thể phát hiện được vào khoảng 0,12 ppm NO2 là khí có tính kích thích mạnh đường hô hấp, nó tác động đến thần kinh và phá hủy mô tế bào phổi, làm chảy nước mũi, viêm họng

Khí NO2 với nồng độ 100 ppm có thể gây tử vong cho người và động vật sau một vài phút tiếp xúc Với nồng độ 5 ppm sau một vài phút tiếp xúc có thể dẫn đến ảnh hưởng xấu đối với bộ máy hô hấp Con người tiếp xúc lâu với khí NO2 khoảng 0,06 ppm có thể gây các bệnh trầm trọng về phổi

 Đối với thực vật

Một số thực vật có tính nhạy cảm đối với môi trường sẽ bị tác hại khi nồng độ NO2

khoảng 1 ppm và thời gian tác dụng trong khoảng một ngày, nếu nồng độ NO2 nhỏ khoảng 0,35 ppm thì thời gian tác dụng là một tháng

 Đối với vật liệu

NO2 cũng góp phần vào sự hình thành những hợp chất như tác nhân quang hóa và tạo axit, tính chất quan trọng của nó trong phản ứng quang hoá là hấp thụ bức xạ tử ngoại đóng vai tró quan trọng trong sự hình thành khói quang học, có tác dụng làm phai màu thuốc nhuộm vải, làm hư hỏng vải bông ,và nylon, làm han gỉ kim loại và sản sinh ra các phân tử nitrat làm tăng sự tích tụ của hạt trong không khí Ngoài ra, NO2 là chất góp phần gây thủng tầng Ozon

Tác hại của bụi tro và mồ hóng

Trong phổi người, bụi có thể là nguyên nhân gây kích thích cơ học, gây khó khăn cho các hoạt động của phổi, chúng có thể gây nên các bệnh về đường hô hấp Nói chung bụi tro và mồ hóng ảnh hưởng đến sức khỏe con người như gây bệnh hen suyễn, viêm cuống phổi, bệnh khí thủng và bệnh viêm cơ phổi Bụi khói được tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu có thể chứa các hydrocacbon đa vòng (giống như 3,4- benzpyrene) với độc tố cao, có thể gây ung thư

Bụi góp phần chính vào ô nhiễm do hạt lơ lửng và các sol khí, có tác dụng hấp thụ và khuyếch tán ánh sáng mặt trời, làm giảm độ trong suốt của khí quyển, tức là làm giảm bớt tầm nhìn Loại ô nhiễm này hiện là vấn đề ô nhiễm không khí thành thị nghiêm trọng nhất, các nghiên cứu cho thấy mối liên kết chặt chẽ giữa ô nhiễm không khí hạt và sự tử vong, chúng gây tác hại đối với thiết bị và mối hàn điện, làm giảm năng suất cây trồng, gây nguy hiểm cho các phương tiện giao thông đường bộ

Tác hại của khí CO

Khí CO là loại khí không màu, không mùi và không vị, tạo ra do sự cháy không hoàn

Những người mang thai và đau tim tiếp xúc với khí CO sẽ rất nguy hiểm vì ái lực của

CO với hemoglobin cao hơn gấp 200 lần so với oxy, cản trở việc vận chuyển oxy từ máu đến mô Ở nồng độ khoảng 5ppm CO có thể gây đau đầu, chóng mặt Ở nồng độ từ 10ppm đến 250ppm có thể gây tổn hại đến hệ thống tim mạch, thậm chí gây tử vong Người tiếp xúc với CO trong thời gian dài sẽ bị xanh xao, gầy yếu

Khí CO có thể bị oxy hoá thành cacbon dioxyt (CO2) nhưng phản ứng này xảy ra rất chậm dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời CO có thể bị oxy hoá và bám vào thực vật và chuyển dịch trong qúa trình diệp lục hoá Các vi sinh vật trên mặt đất cũng có khả năng hấp thụ CO từ khí quyển Tác hại của khí CO đối với con người và động vật xảy ra khi

nó hoà hợp thuận nghịch với hemoglobin (Hb) trong máu

- Hemoglobin có ái lực hoá học đối với CO mạnh hơn đối với O2, khi CO và O2 có mặt bão hoà số lượng cùng với hemoglobin thì nồng độ HbO2 (oxi hemoglobin) và HbCO (caroxihemoglobin) có quan hệ theo đẳng thức Haridene như sau :

[HbCO]/[HbO2] = M * P(CO)/P(O2)

Ở đây P(CO) và P(O2) là ái lực thành phần (hay nồng độ) khí CO và O2 , còn M là hằng số

và phụ thuộc vào hình thái động vật Đối với con người , M có giá trị từ 200 - 300 Hỗn hợp hemoglobin và CO làm giảm hàm lượng oxi lưu chuyển trong máu và như vậy

tế bào con người thiếu oxi Các triệu chứng xuất hiện bệnh tương ứng với các mức HbCO gần đúng như sau :

+ 0,0 - 0,1 : không có triệu chứng gì rõ rệt , nhưng có thể xuất hiện một số dấu hiệu của stress sinh lý

+ 0,1 - 0,2 : hô hấp nặng nhọc, khó khăn

+ 0,2 - 0.3 : đau đầu

+ 0,3 - 0,4 : làm yếu cơ bắp , buồn nôn và loá mắt

+ 0,4 - 0,5 : sức khoẻ suy sụp , nói líu lưỡi

+ 0,6 -0,7 : hôn mê tiền định

+ 0,8: tử vong

Thực vật ít nhạy cảm với CO hơn người, nhưng ở nồng độ cao (100 - 10.000ppm) nó làm cho lá rụng , bị xoắn quăn , diện tích lá bị thu hẹp , cây non bị chết yểu CO có tác dụng kềm chế sự hô hấp của tế bào thực vật

CHƯƠNG 2 – HIỆN TRẠNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT

DẦU FO VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI

ĐỐT DẦU FO

2.1 HIỆN TRẠNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO

Hầu hết các ngành công nghiệp đều sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau để làm chất đốt nhằm cung cấp năng lượng cho nhiều quá trình công nghệ khác nhau Do đặc điểm kinh tế, hầu hết các nhà máy khu vực TP.Hồ Chí Minh và các tỉnh phía Nam đều sử dụng dầu (chủ yếu là dầu F.O) để làm nhiên liệu đốt Chất thải từ việc đốt dầu F.O được coi là nguồn thải quan trọng do:

- Là nguồn thải có khối lượng lớn

- Là nguồn thải được phân bố khắp nơi: các nhà máy hầu hết đều dùng dầu F.O làm nguyên liệu, cung cấp năng lượng cho các quá trình như lò hơi, lò sấy, lò rang (công nghiệp thực phẩm), lò nung (công nghiệp luyện kim)

- Là nguồn thải có chứa đầy đủ các chất ô nhiễm không khí đặc trưng như SO2,

NO2, CO, bụi và các chất ô nhiễm nguy hiểm khác như SO3, Aldehyde, carbua hydro

- Là nguồn gây ô nhiễm nhiều đến sức khỏe của người dân xung quanh các nhà máy có đốt dầu và là nguồn thải bị người dân phản ánh nhiều

Trong một thời gian dài hầu hết các nhà máy được xây dựng trước năm 1990 đã hoạt động với những đặc điểm chung như sau:

- Phần lớn các nhà máy đều cũ, thời gian hoạt động tương đối dài

- Thiết bị lạc hậu, công nghệ lạc hậu, không được cải tiến và không đồng bộ

- Hầu hết các xí nghiệp đều nằm trong khu dân cư mật độ cao

- Hầu hết các xí nghiệp đều không có hệ thống kiểm soát và xử lý ô nhiễm không khí

Sau khi có luật đầu tư nước ngoài ra đời, nhất là sau khi có luật môi trường (1994), nhiều nhà máy hoạt động từ nhiều năm đã đầu tư lắp đặt các thiết bị xử lý khí thải theo

dạng nhập toàn bộ dây chuyền hoặc thiết kế chế tạo ở Việt Nam

Đối với khí thải lò hơi, do nhiều nguyên nhân như chi phí đầu tư và vận hành lớn,

việc lắp đặt thiết bị xư lý có thể ảnh hưởng đến chế độ làm việc của lò hơi…nên số nhà

máy xí nghiệp tiến hành xử lý còn chiếm một tỷ lệ rất nhỏ Tuy vậy cũng có một số nhà

máy tiến hành khống chế ô nhiễm do khói thải bằng một trong các biện pháp sau:

- Thay thế nhiên liệu dầu F.O bằng khí hóa lỏng LPG

- Dùng chất phụ gia trong quá trình đốt

- Lắp đặt các thiết bị xử lý khói thải

Các nhà máy dùng dầu FO làm nhiên liệu cho lò hơi lắp đặt thiết bị xử lý khói thải phần lớn là các nhà máy, các cơ sở sản xuất có sẵn, nằm trong khu dân cư đông đúc, công suất lò hơi nhỏ (5 tấn/h) như xí nghiệp dược phẩm 26, xí nghiệp dệt Gia Định, công ty

Pesco, cơ sở Thuận Thiên (TP.Hồ Chí Minh) hoặc nhà máy mới xây dựng hiện đại như

công ty liên doanh Tôn Phương Nam (KCN Biên Hòa)

Thiết bị xử lý phần lớn trong các trường hợp là thiết bị lọc bụi dạng ướt kết hợp

với thiết bị hấp thụ hơi khí độc với dung dịch hấp thụ là nước Hiệu suất xử lý đạt khoảng 80% với bụi tro và 50% với khí SO2 và NO2

Các nhà máy với công suất lớn hơn 5 tấn/h chiếm số lượng khoảng 60 nhà máy

(59 nhà máy có công suất 5-10 tấn/h, 1 nhà máy có công suất > 10 tấn/h – Nguồn: Trung

tâm nghiên cứu và phát triển về tiết kiệm năng lượng TP.HCM 2000) và những nhà máy

nằm xa khu dân cư do vấn đề kinh phí đầu tư, lắp đặt, vận hành… nên hầu hết các nhà

máy này hiện nay vẫn chưa có hệ thống xử lý khí thải mà dùng biện pháp phát thải trực

tiếp ra môi trường

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO:

2.2.1 Các biện pháp quản lý ngăn ngừa ô nhiễm

Ngoài các biện pháp công nghệ, các biện pháp quản lý cũng đem lại hiệu quả rất lớn trong việc ngăn ngừa ô nhiễm khi sử dụng lò hơi Ở quy mô tiểu thủ công nghiệp có thể áp dụng các biện pháp sau :

1 Không bố trí ống khói lò hơi ở các vị trí bất lợi như ở phía trên gió đối với cửa

4 Đưa chỉ tiêu vận hành lò không có khói đen vào tiêu chuẩn khen thưởng

5 Giảm việc tái nhóm lò nhiều lần bằng cách xả hơi dư thay vì tắt lò

6 Không sơn ống khói bằng những màu gây kích thích thị giác như màu đen,

Có hai khâu tác động rất lớn đến sự cháy của dầu trong lò mặc dù vòi phun đã hoàn thiện đó là:

(1) Kiểm soát và bảo đảm lượng nước lẫn trong dầu không quá lớn Bình

thường lượng nước này chỉ khoảng < 2% Nhưng dầu F.O trên thương trường hiện nay

có hàm lượng nước khá cao Hàm lượng nước cao trong dầu sẽ làm nguội vùng bay hơi của hạt dầu dẫn đến khói đen ra nhiều Do đó khi lựa chọn dầu FO cần lựa chọn loại chất lượng đạt chuẩn quy định

(2) Nâng nhiệt độ hâm dầu F.O trước vòi phun lên tới 1200C

Thông thường, người ta chỉ nâng tới 90 hay 950C với các loại dầu có độ nhớt thấp Còn với dầu có độ nhớt cao phải nâng tới 1200

C Để giảm ảnh hưởng của nước trong dầu bay hơi, cần phải có thiết bị xả hơi nước trong bình hâm dầu

(3) Ở các lò hơi công suất lớn, sẽ rất kinh tế khi có bộ hâm nóng không khí trước

khi thổi vào vòi phun Nhiệt của bộ hâm nóng không khí được tận dụng từ dòng khí thải của lò

2.2.2.2 Phát tán qua ống khói

Khi đã hoàn thiện hệ thống đốt lò, việc giảm ảnh hưởng tới môi trường xung quanh do khói thải lò hơi gây ra bao gồm việc giảm nồng độ phát thải từ nguồn và phân tán khí thải sao cho nồng độ bụi, SO2 không cao quá tiêu chuẩn cho phép ở khu vực xung quanh

Hệ thống vòi phun và đốt dầu không hoàn thiện sẽ tăng lượng muội khói bay theo khí thải làm ô nhiễm khu vực xung quanh Việc xử lý làm sạch khí thải sẽ tốn kém hơn nhiều so với việc hoàn thiện lại hệ thống vòi phun đốt dầu

Việc phân tán khí thải lò hơi lên cao cần tính toán chiều cao ống khói sao cho tải lượng ô nhiễm trong không khí xung quanh vẫn nằm trong tiêu chuẩn cho phép Cũng cần phải chú ý khi xung quanh khu vực có các nhà cao tầng (Nếu trong khu vực 200 ~

300 m quanh ống khói là các ngôi nhà liền kế 1 lầu có chiều cao trung bình là 7 m thì phải xem chân ống khói nằm ở cao trình 7 m Nếu điạ hình nhà xung quanh cao thấp khác

nhau thì phải tính kiểm tra cho từng ngôi nhà tùy thuộc vào khoảng cách tới chân ống khói bằng cách tính phức tạp hơn và lấy chiều cao nào tính được cao nhất)

Tuy nhiên phương pháp phát tán không qua xử lý này hiện chỉ có thể được chấp nhận áp dụng cho các lò hơi nhỏ và cơ sở sản xuất đặt xa khu dân cư, xung quanh có nhiều cây xanh (vùng nông thôn), khả năng làm sạch của môi trường tốt, không khí còn trong lành

Do đó, ngày nay, với sự phát triển nhanh của các ngành công nghiệp và thường tập trung ở các khu vực trung tâm, thành phố đông dân thì công tác xử lý khí thải trước khi cho phát tán lên qua ống khói là cần thiết và đã được luật pháp có quy định bắt buộc thực hiện

Thiết bị lắng quán tính

Xyclon: thu hồi bụi bằng xyclon diễn ra dưới tác dụng của lực li tâm

Thiết bị thu hồi bụi xoáy

Thiết bị thu hồi bụi kiểu động

Thiết bị lọc bụi

Phương pháp ướt:

Thiết bị rửa khí trần

Thiết bị rửa khí đệm

Thiết bị rửa khí với lớp đệm chuyển động

Tháp rửa khí với lớp đệm dao động

Thiết bị sủi bọt

Thiết bị rửa khí va đập quán tính

Thiết bị rủa khí li tâm

Thiết bị rửa khí vận tốc cao

Hấp thụ vật lý: Dựa trên sự hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng (tương tác

vật lý).Hấp thụ vật lý được sử dụng rộng rãi trong xử lý khí thải

Hấp thụ hóa học:Cấu tử trong pha khí và pha lỏng có phản ứng hóa học với

nhau (tương tác hóa học)

Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung môi

Hấp thụ là một quá trình truyền khối mà ở đó các phân tử chất khí chuyển dịch

và hòa tan vào chất lỏng.Sự hòa tan có thể diễn ra đồng thời với một phản ứng hóa học giữa các hợp phần của pha lỏng và pha khí hoặc không có phản ứng hóa học

Sự chênh lệch nồng độ ở bề mặt tiếp xúc pha thuận lợi cho động lực của quá trình và quá trình hấp thụ diễn ra mạnh mẽ trong điều kiện diện tích tiếp xúc pha lớn,

độ hỗn loạn cao và độ khuếch tán cao.Bởi vì một số hợp phần của hỗn hợp khí có khả năng hòa tan mới có thể hòa tan được trong chất lỏng, cho nên quá trình hấp thụ chỉ đạt hiệu quả cao khi lựa chọn dung dịch hấp thụ có tính hòa tan cao hoặc những dung dịch phản ứng không thuận nghịch với chất khí cần được hấp thụ

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

SO2 + H2O < ===== > H+ + HSO3

-+ Hấp thụ bằng huyền phù CaCO 3 sữa vôi:

Ưu điểm: quy trình công nghệ đơn giản, chi phí hoạt động thấp, chất hấp thụ dễ

tìm, có khả năng xử lý mà không cần làm nguội và xử lý sơ bộ Có thể chế tạo thiết

bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống acid và không chiếm nhiều diện tích xây dựng

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

+ Phương pháp Magie (Mg):

SO2 được hấp thụ bởi oxít – hydro magie, tạo thành tinh thể ngậm nước Sunfit magie

Ưu điểm: làm sạch khí nóng, không cần lọc sơ bộ, thu được sản phẩm tận dụng

là H2SO4; MgO dễ kiếm và rẻ, hiệu quả xử lý cao

Nhược điểm: vận hành khó, chi phí cao tốn nhiều MgO

+ Phương pháp kẽm:

Trong phương pháp này chất hấp thụ là kẽm:

SO2 + ZnO + 5/2 H2SO4 -> ZnSO3 + H2O

Ưu điểm: có khả năng xử lý SO2 ở nhiệt độ cao (200 – 2500C)

Nhược điểm: có thể hình thnh ZnSO4 làm cho việc tái sinh ZnO bất lợi về kinh

tế nên phải thường xuyên tách chúng và bổ sung thêm ZnO

+ Hấp thụ bằng chất hấp thụ trên cơ sở Natri

Nguyên lý hoạt động của tháp hấp thụ như sau (hình 1)

- Dòng khí được dẫn vào ở đáy tháp, dung dịch hấp thụ được phun ở đỉnh tháp

- Dòng khí cần xử lý tiếp xúc với dung dịch hấp thụ, chất cần xử lý được giữ lại trong dung dịch hấp thụ và được thu ở đáy tháp Dòng không khí sạch thoát ra ngoài trên đỉnh tháp

Hình 1:Nguyên lý hoạt động của tháp hấp thụ

Có nhiều dạng kiểu thiết bị hấp thụ khác nhau và có thể phân thành các loại chính sau:

1 Buồng phun, tháp phun: Trong đó chất lỏng được phun thành giọt nhỏ trong

thể tích rỗng của thiết bị và cho dòng khí đi qua.Tháp phun đươc sử dụng khi yêu cầu trở lực bé và khí có chứa hạt rắn

2 Thiết bị sục khí: Khí được phân tán dưới dạng các bong bóng đi qua lớp chất

lỏng.Quá trình phân tán khí có thể được thực hiện bằng cách cho khí đi qua tấm xốp,tấm đục lỗ hoặc bằng cách khuấy cơ học

3 Thiết bị hấp thụ kiểu sủi bọt: Khí đi qua tấm đục lỗ bên trong có chứa lớp chất

lỏng mỏng

4 Thiết bị hấp thụ có đệm bằng vật liệu rỗng (tháp đệm): Là một tháp dạng cột

bên trong chất gần đầy các vật liệu đệm nhằm tạo ra một bề mặt tiếp xúc cao nhất có thể để cho dòng khí (đi từ dưới lên) và dòng lỏng (từ đỉnh tháp xuống) tiếp xúc tốt với nhau khi chuyển động ngược chiều trong lớp đệm Quá trình tiếp xúc này sẽ làm cho bụi và chất ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại và bị hấp thụ bởi dòng chất lỏng.Tháp đệm thường được sử dụng khi năng suất nhỏ, môi trường ăn mòn, tỉ lệ lỏng:khí lớn Khí không chứa bụi và hấp thụ không tạo ra cặn lắng.Vật liệu đệm được

sử dụng trong các tháp này có thể là đá nghiền, vòng rassing, vật thể hình yên ngựa, vòng ngăn, than cốc, đá xoắn ốc, vật liệu ô vuông làm bằng gỗ hoặc các loại sợi tổng hợp

5.Tháp đĩa: Có cấu tạo là một thân tháp hình trụ thẳng đứng trong đó có gắn các

đĩa có cấu tạo khác nhau.Chất lỏng đi vào ổ đĩa hoặc tại một đĩa tổng hợp nào đó và chảy xuống nhờ trọng lực qua mỗi đĩa bằng ống chảy chuyền, khí thải với vận tốc thích hợp chuyển động từ dưới lên qua mỗi đĩa nhờ các khe hở trong cấu tạo mỗi đĩa, dòng khí đi qua lớp chất lỏng trên bề mặt đĩa tạo thành lớp bọt, lớp bọt này có tác dụng giữ lại các hạt bụi có kích thước lớn hơn 0.5µm (hiệu suất là 99%) và có tác dụng hấp thụ các chất ô nhiễm dạng khí trong khí thải Được sử dụng khi năng suất lớn, lưu lượng lỏng nhỏ và môi trường không ăn mòn

Như vậy để hấp thụ được một số chất nào đó ta phải dựa vào độ hòa tan chọn lọc của chất khí trong dung môi để chọn dung môi cho thích hợp hoặc dung dịch thích hợp (trong trường hợp hấp thụ hóa học).Quá trình hấp thụ được thực hiện tốt hay không phần lớn là do tính chất dung môi quyết định, hiệu quả của quá trình phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc bề mặt giữa khí thải và chất lỏng, thời gian tiếp xúc, nồng độ môi trường hấp thu và tốc độ phản ứng giữa chất hấp thu và khí thải

Ưu điểm phương pháp hấp thụ:

Rẻ, dễ ứng dụng, có thể sử dụng dung môi là nước để hấp thụ các khí độc hại như SO2,H2S rất hiệu quả

Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi,khi trong khí thải có chứa cả bụi lẫn các khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước rửa

Nhược điểm phương pháp hấp thụ:

Hiệu suất làm sạch không cao, không dùng để xử lý dòng khí có nhiệt độ cao

Quá trình hấp thụ là quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế nhiều trường hợp cần phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội, tăng hiệu quả quá trình xử lý , điều này sẽ làm thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp Việc lựa chọn dung môi thích hợp để xử lý sẽ rất khó khăn khi chất khí không có khả năng hòa tan trong nước

Phải tiến hành tái sinh dung môi khi dung môi đắt tiền để giảm giá thành xử lý

mà công việc này là rất khó khăn

 Phương pháp hấp phụ:

Hấp phụ là hiện tượng tăng nồng độ của một chất tan (chất bị hấp phụ) trên bề

không phân bố đều khắp trong toàn bộ thể tích chất hấp phụ (còn gọi là quá trình phân bố 2 chiều)

Trong kỹ thuật xử lý ô nhiễm không khí, phương pháp hấp phụ được dùng để thu hồi và sử dụng lại hơi của các chất hữu cơ, khử mùi các nhà máy sản xuất thực phẩm, thuộc da, nhuộm…

Có thể phân loại phương pháp hấp phụ như sau:

Dựa vào bản chất quá trình hấp phụ:

Hấp phụ vật lý: Là hấp phụ đa phân tử, lực liên kết là lực hút giữa các phân tử

(Lực Vanderwaals) không tạo thành hợp chất bề mặt

Hấp phụ hóa học: là hấp phụ đơn phân tử, lực liên kết là lực liên kểt bề mặt tạo

nên hợp chất bề mặt

Dựa theo điều kiện hấp phụ:

Hấp phụ trong điều kiện tĩnh

Hấp phụ trong điều kiện động

Hấp phụ chọn lọc:Dựa vào ái lực khác nhau giữa chất ô nhiễm và bề mặt chất rắn, phụ thuộc vào bản chất hóa học của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ

Hấp phụ trao đổi: Dựa vào cường độ hoặc ái lực của các ion chất hấp phụ và chất

bị hấp phụ

Quá trình hấp phụ có thể được tíến hành trong lớp hấp phụ đứng yên, tầng sôi hoặc chuyển động.Tuy nhiên trên thực tế phổ biến nhất là thiết bị với lớp chất hấp phụ không chuyển động được bố trí trong tháp đứng, tháp nằm hoặc tháp vòng Tháp đứng được sử dụng khi cần xử lý lưu lượng nhỏ

Chất hấp phụ:

+ Chất hấp phụ là đá vôi, dolomite, vôi…

+ Hấp phụ SO2 bằng than hoạt tính

Ưu điểm phương pháp hấp phụ:

Điều chỉnh quá trình tinh vi hơn

Có thể sử dụng kết cấu tối ưu và kích thước tối ưu cho từng đoạn của thiết bị

Tiết kiệm được chất hấp phụ, sử dụng tối đa năng suất hấp phụ

Quá trình thực hiện liên tục dẫn đến hiệu suất cao

Chất hấp phụ dễ kiếm và khá rẻ tiền, thường dùng nhất là than hoạt tính hấp phụ được nhiều chất hữu cơ

Nhược điểm phương pháp hấp phụ:

Kết cấu phức tạp

Chất hấp phụ bị mài mòn nên phải xử lý bụi

Cường độ hấp phụ thấp do vận tốc dòng khí thấp do vận tốc khí nhỏ và không có

sự xáo trộn mãnh liệt than

Hiệu quả hấp phụ kém nếu nhiệt độ khí thải cao

Không hiệu quả khi dòng khí ô nhiễm chứa cả bụi lẫn chất ô nhiễm thể hơi hay khí vì bụi dễ gây nên tắc thiết bị và làm giảm hoạt tính hấp phụ của chất hấp phụ (lúc này nếu muốn sử dụng ta phải lọc bụi trước khi cho dòng khí vào thiết bị hấp phụ)

Quá trình đốt được thực hiện trong hệ thống gồm những thiết bị liên kết đơn giản

có khả năng đạt hiệu suất phân hủy cao.Hệ thống đốt gồm cửa lò, bộ mồi lửa đốt bằng nhiên liệu và khí thải

Có 2 phương pháp đốt:

Đốt bằng ngọn lửa trực tiếp (phương pháp oxy hóa nhiệt): làm cho chất ô nhiễm cháy trực tiếp trong không khí mà không cần bổ sung thêm nhiên liệu, chỉ cần nhiên liệu để mồi lửa và điều chỉnh

Thiêu đốt có xúc tác (phương pháp oxy hóa xúc tác): Quá trình oxy hóa chất ô nhiễm trên bề mặt chất xúc tác

Để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp cần phân tích phạm vi ứng dụng, ưu

Phương pháp đốt:

Ưu điểm:

- Phân hủy hoàn toàn các chất ô nhiễm cháy được

- Thích ứng được với sự thay đổi lưu lượng và tải lượng chất ô nhiễm trong khí thải

- Hiệu quả cao với những chất khó xử lý bằng phương pháp khác

- Có thể thu hồi nhiệt thải ra trong quá trình đốt

Trong những trường hợp khí thải có nhiệt độ cao có thể không cần phải gia nhiệt trước khi đưa vào đốt

- Phương pháp đốt hoàn toàn phù hợp với việc xử lý các khí thải độc hại không cần thu hồi hay khả năng thu hồi thấp,khí thu hồi không có giá trị kinh tế cao

- Có thể tận dụng nhiệt năng trong quá trình xử lý vào mục đích khác

Nhược điểm:

- Chi phí đầu tư, vận hành lớn

- Có thể làm phức tạp thêm vấn đề ô nhiễm không khí sau đốt có chlorine,N,S

- Có thể cần cấp thêm nhiên liệu bổ sung,xúc tác gây trở ngại cho việc vận hành thiết bị

CHƯƠNG 3 – ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ

HƠI ĐỐT DẦU FO VỚI S = 3% CÔNG SUẤT LÒ HƠI 10 TẤN/H

3.1 Các căn cứ để lựa chọn công nghệ xử lý

- Quy mô

- Tính chất khí thải

- Quy chuẩn xả thải

- Hiệu quả thiết bị xử lý

3.1.1 Về quy mô

Công suất lò hơi: 10 tấn/giờ

 Tính toán lượng nhiên liệu sử dụng

Hệ số tiêu thụ dầu FO cho lò hơi khoảng 0,062 kg nhiên liệu/kg hơi

(Nguồn: Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp

- Xử lý khói lò hơi- Sở Khoa học, Công nghệ và Môi trường Tp Hồ Chí Minh)

Như vậy, với công suất lò hơi là 10 tấn/h thì nhu cầu dầu FO là

Khi đốt 1 kg dầu FO

Lượng không khí khô cần cho quá trình cháy:

Vo = 0,089*Cp + 0,264*Hp - 0,0333*(Op – Sp)

= 0,089*83,4 + 0,264*10 + 0,0333*(0,2 – 3) =10,1558 m3

Lượng không khí ẩm lý thuyết cần cho quá trình cháy:

Lượng khí CO trong sản phẩm cháy với hệ số cháy không hoàn toàn về hóa học và cơ học  = 0,01:

VN2 = 0,8*10-2*Np + 0,79*Vt = 0,8*10-2*0,2 + 0,79*16,69136

= 13,1878 m3Lượng O2 trong không khí thừa:

VO2 = 0,21*(-1)*Va = 0,21*(1,2 – 1)* 10,4321

= 0,4381m3Lượng sản phẩm cháy tổng cộng:

VSPC = VO2 + VN2 + VH2O +VCO2 + VCO + VSO2

= 0,4381+13,1878+1,6012+1,5299+0,0155+0,0205

= 16,793 m3

Như vậy, khi đốt cháy 1kg dầu FO sinh ra 16,793 m3 khí thải

 Lưu lượng khí thải ở điều kiện chuẩn ứng với lượng nhiên liệu sử dụng mFO:

L = Vspc*m /3600 = 16,793*620/3600 = 8297,708 m3/h = 2,892 m3/s

Nhiệt độ khí thải: lấy gần đúng là 2000C

Lưu lượng khí thải ở điều kiện tkhói = 2000C như sau:

LT = Lc (273 + tkhói)/273 = 2,892 (273 + 200)/273 = 5,01 m3/s

 Khi thiết kế cần tính toán quạt phù hợp với lưu lượng khí thải 5,01 m3/s, đảm bảo hút hết khí ô nhiễm vào thiết bị xử lý

3.1.2 Về tính chất khí thải và quy chuẩn xả thải

 Tính toán tải lượng và nồng độ các chất ô nhiễm do đốt dầu

Lượng khí SO2 với SO2 = 2,926 kg/m3 chuẩn:

 Nồng độ SO2: CSO2 =M SO2

L *1000= = 2061,88 (mg/m3 ) Lượng khí CO với CO = 1,25 kg/m3:

 Nồng độ CO: CCO =Mco

L *1000 = *1000 = 666,07 (mg/m3 ) Lượng khí CO2 với CO2 = 1,977 kg/m3:

 Nồng độ CO2: CCO2 =M CO2

L 1000= *1000 = 103.972,06 (mg/m3 ) Lượng tro bụi (chọn hệ số tro bay theo khói a = 0,1 – 0,85, chọn a = 0,2)

Mbụi = =6,88 g/s

 Hàm lượng bụi Cbụi =M bui

L 1000= *1000 = 1373,25 (mg/m3 ) Lượng khí NO2 (NO2 = 2,054 kg/m3:

lý (%) Mg/Nm3

Ghi chú: Quy chuẩn xả thải là QCVN 19:2009/BTNMT cột B – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ, cột B quy định nồng độ của bụi

và các chất vô cơ làm cơ sở tính giá trị tối đa cho phép trong khí thải đối với:

- Các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp hoạt động kể

từ ngày 16 tháng 01 năm 2007

- Tất cả các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp với thời gian áp dụng kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2015

Trong phạm vi đề tài xem như Kp, Kv = 1

3.1.3 Về các biện pháp xử lý và hiệu quả xử lý

- Khí thải từ lò hơi đốt dầu FO có hai thông số ô nhiễm chính cần xử lý đó là SO2 và bụi

Có nhiều phương pháp xử lý bụi và SO2, đối với các phương pháp phổ biến, khả năng ứng dụng sơ bộ như sau:

STT Phương pháp xử lý Khả năng ứng dụng cho khí thải lò hơi đốt dầu

1.3 Tách bụi bằng phương pháp

điện

Có hiệu quả nhưng tốn kém, thiết bị phức tạp

2 Xử lý SO 2

2.1 Hấp phụ bằng nước Hiệu quả không cao, hiệu quả giảm khi nhiệt độ

Hiệu quả cao tuy nhiên tốn chi phí hóa chất

2.4 Hấp thụ bằng than hoạt tính Không hiệu quả với khí thải lò hơi có nhiệt độ

cao, do đó khi áp dụng cần làm mát khí thải Cần thay vật liệu hấp thụ hoặc giải hấp cho vật liệu, khi thải bỏ gây phát sinh chất thải nguy hại

3.2 Công nghệ đề xuất

Khí thải lò hơi đốt dầu FO cần xử lý bụi và SO2; trên cơ sở so sánh các phương pháp xử

lý bụi và SO2 thường dùng, cũng như tính chất khí thải và tiêu chuẩn xả thải cho phép, các yếu tố về kinh tế và môi trường, đề tài đề xuất công nghệ xử lý như sau:

Để xử lý bụi, sử dụng Tháp rửa khí, vừa thu giữ bụi trong khí thải, vừa có chức năng

hạ nhiệt độ cho dòng khí trước khi vào thiết bị xử lý sau

Để xử lý SO2: dùng tháp hấp thụ, chất hấp thụ là sữa vôi Sữa vôi được lựa chọn làm chất hấp thụ vì tính hiệu quả, phổ biến và giá thành rẻ

Sơ đồ hệ thống xử lý như sau: