Xử Lý Khí Thải Lò Hơi:
Bắt buộc đối với các nhà máy sản xuất sử dụng lò hơi đốt bằng củi, đốt bằng than đá, bằng dầu FO..vì lượng khí thải của các lò hơi này không đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường
1. ĐẶC ĐIỂM CỦA KHÓI THẢI LÒ HƠI
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 có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau, hiện nay người ta thường dùng ba loại nhiên liệu đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầu F.O. Đặc điểm khói thải của các loại lò hơi khác nhau, tùy theo loại nhiên liệu sử dụng.
1.1. ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI LÒ HƠI ĐỐT CỦI
Dòng khí thải ra ở ống khói có nhiệt độ vẫn còn cao khoảng 120 ~ 1500C, phụ thuộc nhiều vào cấu tạo lò. Thành phần của khói thải bao gồm các sản phẩm cháy của củi, chủ yếu là các khí CO2, CO, N2, kèm theo một ít các chất bốc trong củi không kịp cháy hết, oxy dư và tro bụi bay theo dòng khí.
Khi đốt củi, thành phần các chất trong khí thải thay đổi tùy theo loại củi, tuy vậy lượng khí thải sinh ra là tương đối ổn định. Để tính toán ta có thể dùng trị số VT20 = 4,23 m3/kg , nghĩa là khi đốt 1 kg củi sẽ sinh ra 4,23 m3 khí thải ở nhiệt độ 200C.
Lượng bụi tro có trong khói thải chính là một phần của lượng không cháy hết và lượng tạp chất không cháy có trong củi, lượng tạp chất này thường chiếm tỷ lệ 1% trọng lượng củi khô. Bụi trong khói thải lò hơi đốt củi có kích thước hạt từ 500μm tớ 0,1μm, nồng độ dao động trong khoảng từ 200-500 mg/m3.
1.2. ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI LÒ HƠI ĐỐT THAN ĐÁ
Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang theo bụi, CO2, CO, SO2 , SO3 và NOx do thành phần hoá chất có trong than kết hợp với ôxy trong quá trình cháy tạo nên. Hàm lượng lưu huỳnh trong than ≅ 0,5% nên trong khí thải có SO2 với nồng độ khoảng 1.333 mg/m3. Lượng khí thải phụ thuộc vào mỗi loại than, với than An-tra-xít Quảng Ninh lượng khí thải khi đốt 1 kg than là V020 ≈ 7,5 m3/kg.
Bụi trong khói thải lò hơi là một tập hợp các hạt rắn có kích thước rất khác nhau, từ vài micrômét tới vài trăm micrômét. Các kết quả nghiên cứu đã cho thấy tỷ lệ phân bố các loại hạt bụi ở các khoảng đường kính trung bình (Dtb) của lò đốt than như trong bảng 1.
Bảng 1. Tỷ lệ phân bố các loại hạt bụi ở lò đốt than: xử lý khói thải lò hơi
| Dtb(μm) | 0÷10 | 10≈20 | 20≈30 | 30≈40 | 40≈50 | 50≈60 | 60≈86 | 86≈100 | >100 |
| % | 3 | 3 | 4 | 3 | 4 | 3 | 7 | 6 | 67 |
1.3. ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU F.O
Trong khí thải của lò hơi đốt dầu F.O người ta 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 mà ta thường gọi là mồ hóng.
Tải lượng ô nhiễm của dầu F.O :
a- 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 F.O là : Vc20 ≈ 11,5 m3/kg ≈ 13,8 kg khí thải/ 1kg dầu.
b- Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải :
Với dầu F.O đúng theo tiêu chuẩn chất lượng, khi đốt cháy trong lò hơi sẽ có nồng độ các chất trong khí thải như trong bảng 2 :
Bảng 2. Nồng độ các chất trong khí thải lò hơi đốt dầu F.O trong điều kiện cháy tốt: xử lý khói thải lò hơi
| CHẤT GÂY Ô NHIỄM | NỒNG ĐỘ (mg/m3) |
| SO2 và SO3 | 5217 -7000 |
| CO | 50 |
| Tro bụi | 280 |
| Hơi dầu | 0,4 |
| NOx | 428 |
2. CÁC TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG CỦA KHÓI THẢI LÒ HƠI
2.1. CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÓI THẢI LÒ HƠI:
Bảng 3. Các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi:
| LOẠI LÒ HƠI | CHẤT Ô NHIỄM |
| Lò hơi đốt bằng củi | Khói + tro bụi + CO +CO2 |
| Lò hơi đốt bằng than | Khói + tro bụi + CO +CO2 + SO2 +SO3 + NOx |
| Lò hơi đốt bằng dầu F.O | Khói + tro bụi + CO +CO2 + SO2 +SO3 + NOx |
2.2. QUY CHUẨN KIỂM SOÁT Ô NHIỄM LÒ HƠI:
Bảng 4 – Nồng độ C của bụi và các chất vô cơ làm cơ sở tính nồng độ tối đa cho phép trong khí thải công nghiệp QCVN 19-2009/BTNMT:
| TT | Thông số | Nồng độ C (mg/Nm3) | |
| A | B | ||
| 1 | Bụi tổng | 400 | 200 |
| 2 | Bụi chứa silic | 50 | 50 |
| 3 | Amoniac và các hợp chất amoni | 76 | 50 |
| 4 | Antimon và hợp chất, tính theo Sb | 20 | 10 |
| 5 | Asen và các hợp chất, tính theo As | 20 | 10 |
| 6 | Cadmi và hợp chất, tính theo Cd | 20 | 5 |
| 7 | Chì và hợp chất, tính theo Pb | 10 | 5 |
| 8 | Cacbon oxit, CO | 1000 | 1000 |
| 9 | Clo | 32 | 10 |
| 10 | Đồng và hợp chất, tính theo Cu | 20 | 10 |
| 11 | Kẽm và hợp chất, tính theo Zn | 30 | 30 |
| 12 | Axit clohydric, HCl | 200 | 50 |
| 13 | Flo, HF, hoặc các hợp chất vô cơ của Flo, tính theo HF | 50 | 20 |
| 14 | Hydro sunphua, H2S | 7,5 | 7,5 |
| 15 | Lưu huỳnh đioxit, SO2 | 1500 | 500 |
| 16 | Nitơ oxit, NOx (tính theo NO2) | 1000 | 850 |
| 17 | Nitơ oxit, NOx (cơ sở sản xuất hóa chất), tính theo NO2 | 2000 | 1000 |
| 18 | Hơi H2SO4 hoặc SO3, tính theo SO3 | 100 | 50 |
| 19 | Hơi HNO3 (các nguồn khác), tính theo NO2 | 1000 | 500 |
Cột A quy định đối với các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp hoạt động trước ngày 16 tháng 01 năm 2007 với thời gian áp dụng đến ngày 31 tháng 12 năm 2014
Cột B quy định 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.
3. CÁC BIỆN PHÁP GIẢM Ô NHIỄM, XỬ LÝ KHÍ THẢI KHÓI LÒ HƠI
3.1. 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 sổ của các nhà cao.
2. Không nhóm lò trong những giờ cao điểm có nhiều người tập trung; mồi lò bằng những nhiên liệu sạch dễ cháy như dầu lửa, dầu D.O, không dùng cao su, nhựa…
3. Bố trí cửa mái hoặc hệ thống gương phản chiếu để người vận hành lò có thể nhìn thấy đỉnh ống khói.
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, đỏ.
7. Hạn chế sử dụng các loại nhiên liệu xấu làm phát sinh nhiều bụi và hơi khí thải như các loại gỗ có vỏ lụa, gỗ có ngâm tẩm hóa chất, cao su, dầu F.O trôi nổi …
3.2. YẾU TỐ GÂY ẢNH HƯỞNG TỚI TẢI LƯỢNG Ô NHIỄM
+ Độ ẩm của than củi
+ Cung cấp lượng khí thổi vừa đủ
+ Định thời gian chọc xỉ hợp lý
3.3. GIẢM BỚT LƯỢNG BỤI TRONG KHÍ THẢI
Các kết quả nghiên cứu cho thấy bụi trong khói thải lò hơi đốt củi và than có kích thước lớn, có thể dùng các loại buồng lắng bụi dưới tác dụng của lực quán tính và lực trọng trường.
4. GIẢM Ô NHIỄM, XỬ LÝ KHÓI THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU F.O
4.1. CÁC BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ NGĂN NGỪA Ô NHIỄM
Để ngăn ngừa chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi ,việc trước hết là phải hoàn thiện thiết bị đốt dầu F.O bằng cách : Thay thế vòi phun và quạt gió sao cho sương dầu được tán đủ nhỏ để cháy hết và tỷ lượng dầu – gió được cân chỉnh hợp lý.
Có hai khâu tác động rất lớn đến sự cháy của dầu trong lò mặc dù vòi phun đã rất hoàn thiện đó là:
A – Kiểm soát và bảo đảm lượng nước lẫn trong dầu không quá lớn
B – Nâng nhiệt độ hâm dầu F.O trước vòi phun lên tới 1200C.
4.2. NGĂN CHẶN TÁC HẠI XỬ LÝ KHÓI THẢI LÒ HƠI TỚI MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH
Ví dụ: hệ thống xử lý khí thải lò hơi từ dầu F.O 8000m3/h
4.2.1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÓI THẢI LÒ HƠI:
4.2.2. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÓI THẢI LÒ HƠI:
Khí thải sinh ra từ lò hơi có nhiệt độ rất cao được sục vào trong bể tản nhiệt kín chứa nước lạnh để giảm nhiệt độ. Dòng khí mang theo nhiệt độ cao làm cho nước trong bể nóng lên. Nước nóng trong bể tản nhiệt đi theo ống dẫn được lưu thông với bể làm mát. Máy thổi khí cung cấp khí tươi cho hệ thống đường ống sục khí dưới đáy của bể làm mát, kết quả nước trong bể này được làm mát và tuần hoàn trở lại bể tản nhiệt theo dòng đối lưu.
Nhiệt độ dòng khí thải tại bể tản nhiệt được giảm xuống đáng kể, dòng khí này đi lên từ đáy bể sẽ theo đường ống dẫn khí đi đến tháp giải nhiệt. Tại đây được bố trí hệ thống giàn phun mưa cùng với hai lớp vật liệu lọc với các vách ngăn tràn. Dung dịch hấp phụ được bơm từ bể chứa dung dịch theo ống dẫn đến giàn phun mưa. Nhờ sự phân bố đều dung dịch trên toàn bộ tiết diện ngang của 2 lớp vật liệu lọc đã làm cho khả năng tiếp xúc giữa dòng khí và dung dịch tăng cao.
Khí SO2 sẽ tác dụng với dung dịch hấp phụ theo phương trình phản ứng sau:
SO2 + H2O -> H2SO3
H2SO3 + Ca(OH)2 -> CaSO3.2H2O
SO3.2H2O + 1/2O2 -> CaSO4.2H2O
Các chất rắn CaSOx được lắng nhờ hệ thống lắng ly tâm được đặt trong bể chứa dung dịch. Cặn lắng được bơm vào bể chứa bùn và đem đi xử lý, dung dịch hấp phụ được bơm tuần hoàn trở lại tháp.
Khí SO2 chuyển động với vận tốc cao 5,5 – 6 m/s để hòa trộn với chất lỏng có thể mang theo các hạt sương. Màng tách nước được đặt ở tầng trên cùng của tháp có chức năng giữ lại các hạt sương bị mang theo cùng dòng khí đi lên. Ngoài ra màng này cũng có nhiệm vụ hấp phụ lượng khí thải còn sót lại ở 2 lớp vật liệu lọc bên dưới.
