PowerPoint Presentation IC¬I TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOCY ONE LOVE ONE FUTURE Đề tài Tính toán thành phần phát thải và đề xuất quy trình xử lý phát thải t[.]
Kỹ Thuật xử lý phát thải Giảng viên: Tạ Văn Chương Đề tài: Tính tốn thành phần phát thải đề xuất quy trình xử lý phát thải q trình cháy nhiên liệu than Nhóm Nguyễn Xn Hoành – 20193804 Nguyễn Quang Đức – 20193751 Hoàng Văn Dũng – 20193755 Phạm Quang Huy – 20193817 Nguyễn Hoài Nam – 20183382 Đoàn Minh Thái – 20193901 Đào Trong Long – 20193839 Mục lục thuyết trình: CHƯƠNG : Nghiên cứu tổng quan đề tài CHƯƠNG : Tính tốn q trình cháy nhiên liệu CHƯƠNG : Phân tích chất độc hại thải từ trình cháy nhiên liệu CHƯƠNG : Đề xuất quy trình thiết bị xử lí phát thải CHƯƠNG : Nghiên cứu tổng quan đề tài 1./ Giới thiệu đề tài Giới thiệu than: +Than đá nguồn nhiên liệu tối quan trọng +Giá thành giá rẻ, dễ tiếp cận phân bố Phân loại than: +Than khí: loại than có khả sản lượng khí thắp lớn Than nâu Than đá Than gầy Than antraxit +Tồn nguy chất lượng môi trường sức khỏe người → Cần phải xem xét tìm hiểu vấn đề liên quan sử dụng công nghiệp Chất thải công nghiệp: Các chất phát thải bao gồm: • Các loại bụi • Khí Sox, Nox, CO2, thủy ngân, … • Tiếng ồn, độ rung • Nước thải, chất thải rắn, hóa chất độc hại Riêng q trình đốt than, thành phần phát thải chủ yếu bụi từ thành phần tro, SOx , CO2 , CO(nếu trình đốt thiếu O2 ) phần nhỏ NOx CHƯƠNG : Nghiên cứu tổng quan đề tài 2./ Những ảnh hưởng chất phát thải • Sức khỏe người: Ơ nhiễm khí ngun nhân gây ảnh hưởng đến sức khỏe người: • Đến kinh tế- môi trường Bụi SOx Tác động đến sinh vật, cơng trính Mơi trường tồn cầu CHƯƠNG : Nghiên cứu tổng quan đề tài 3./ Cơ chế hình thành phát thải • Hình thành Bụi • Hình thành CO o Là thành phần cịn lại sau nhiên liệu cháy kiệt o CO hình thành q trình cháy khơng hồn tồn C hợp chất chứa C o Về khối lượng chất lượng tro xỉ: phụ thuộc vào nhiên liệu cháy cơng nghệ đốt lị o C + CO2 → 2CO Hình thành Nox: oNitơ oxit sinh trình cháy bột than chủ yếu NO NO2 gọi chung NOx, cịn có lượng nhỏ N2O oTrong q trình đốt cháy than nhiệt độ 1000oC, NOx sinh ra, NO chiếm 90% trở lên, NO2 chiếm 5% đến 10% oKhí NOx hình thành q trình đốt than theo chế sau: Nguyên lí hủy nhiệt Do thành phần Phản ứng tức thời oHình thành N2O • Hình thành Sox o Trong q trình cháy than, tồn lưu huỳnh cháy than tác dụng nhiệt độ phân hủy chuyển thành khí SO2 o Sau mơi trường nhiệt độ cao, chúng kết hợp với oxy tạo thành SO3, chiếm 0.5-2% lượng SO2 phát thải Chương 2: Tính tốn q trình cháy nhiên liệu 1./Nhiên liệu than 2./Nội dung tính tốn - Nhiên liệu rắn có ý nghĩa kĩ thuật loại than, sản phẩm q trình biến hóa có nguồn gốc từ thực vật Cấu tạo hóa học tinh thể than phức tạp Phản ứng cháy nhiên liệu với chất oxy hóa (phần lớn trường hợp oxy khơng khí) tạo thành sản phẩm cháy có nhiệt độ cao Tính tốn q trình cháy nhằm xác định: • Lượng khơng khí cần thiết cho cháy nhiên liệu - Người ta cần phải xác định thành phần sau nhiên liệu rắn : độ ẩm, chết bốc, cacbon cố định, tro • Thành phần lượng sản phẩm cháy tạo thành - Nhiệt độ cháy a) Phương pháp chuyển đổi thành phần nhiên liệu công thức tính tốn Thành phần nhiên liệu biểu thị dạng: •Thành phần hữu cơ: Ch + Hh + Oh + Nh =100% •Thành phần cháy: Cc + Hc + Oc + Nc + Sc =100% •Thành phần khơ: Ck + Hk + Ok + Nk + Sk + Ak =100% •Thành phần sử dụng: Cd + Hd + Od + Nd + Sd + Ad + Wd =100% - Tương ứng với phân tích người ta phân biệt nhiên liệu: thành phần hữu cơ, thành phần cháy, thành phần khô, thành phần sử dụng. •Muốn chuyển đổi thành phần biết nhiên liệu ta sử dụng công thức: xcd = k*x b) Xác định nhiệt trị thấp nhiên liệu •Nhiệt trị nhiên liệu lượng nhiệt tỏa đốt cháy hoàn toàn đơn vị khối lượng hay thể tích Thứ ngun kcal/kg, kcal/m3 hay kj/kg, kj/m3 •Qtd = 81Cd + 300Hd - 26(Od – Sd) – 6(Wd + 9Hd), kcal/kg •Qtd = 4,187*[81Cd + 300Hd - 26(Od – Sd) – 6(Wd + 9Hd), kJ/kg Trong đó: Cd, Hd, Od, Sd, Wd- thành phần nhiên liệu sử dụng, % Chương 2: Tính tốn q trình cháy nhiên liệu 3./ Chọn hệ số khơng khí tính lượng khơng khí cần thiết b Tính lượng khơng khí cần thiết a Chọn hệ số tiêu hao khơng khí α • -Lượng tiêu hao khơng khí lượng khơng khí dung để dốt cháy nhiên liệu tính theo thể tích • -Khi dung khơng khí khố để đốt ( 1kg hay m ) nhiên liệu lượng tiêu hao khơng khí lý thuyết tính theo: + tính lượng khơng khí cần thiết cháy hồn toàn nhiên liệu Giả thiết chuyển đổi sang thành phần sử dụng nhiên liệu : Từ thành phần nhiên liệu rắn ( theo phần trăm khối lượng ) chuyển thành lượng kmol Đối với khơng khí kO2 =0,21 nên phương trình trở thành: Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết trạng thái khô ẩm : Để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu thực tế người ta thường lấy lượng khơng khí lớn lượng tiêu hao lý thuyết Được xác định theo công thức Hệ số α lơn hay nhỏ tùy thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng, phương pháp đốt kiểu thiết bị đốt Lượng khơng khí ẩm thực tế tính theo cơng thức: Lượng khơng khí khơ lý thuyết cần thiết tính theo cơng thức: Chương 2: Tính tốn q trình cháy nhiên liệu 4./ Tính lượng sản phẩm cháy thành phần chúng - Để tính sản phẩm cháy chung nhiên liệu, tính thể tích sản phẩm cháy thành phần nhiên liệu, sau tính thể tích tồn phần đơn vị nhiên liệu Tính lượng sản phẩm cháy: - Tính thành phần sản phẩm cháy: 5./ Tính khối lượng riêng sản phẩm cháy Chương 2: Tính tốn q trình cháy nhiên liệu 6./ Tính nhiệt độ cháy lý thuyết nhiên liệu nhiệt độ cháy thực tế - Nhiệt độ cháy lý thuyết: Nếu tất lượng nhiệt sinh cháy nhiên liệu tập trung làm cho sản phẩm cháy có nhiệt độ định nhiệt độ gọi nhiệt độ cháy lý thuyết nhiên liệu • Dùng phép nội suy xác định nhiệt độ cháy lý thuyết theo công thức: - Lượng nhiệt sinh đốt cháy nhiên liệu việc làm tăng nhiệt độ sản phẩm cháy tỏa mơi trường xung quanh Vì thực tế nhận nhiệt độ cháy lý thuyết nhiên liệu mà nhận nhiệt độ có giá trị thấp gọi nhiệt độ cháy thực tế - Nhiệt độ cháy thực tế phụ thuộc vào nhiệt độ cháy lý thuyết vào điều kiện truyền nhiệt nơi đốt nhiên liệu - Nhiệt độ cháy thực tế nhiên liệu tích số nhiệt độ cháy lý thuyết hệ số tổn thất hàm nhiệt sản phẩm cháy( hay gọi hệ số nhiệt độ): Trong đó: - tlt nhiệt độ cháy lý thuyết nhiên liệu , oC; - ƞt hệ số nhiệt độ, chọn theo bảng Chương 3: Phân tích chất độc hại thải từ q trình cháy nhiên liệu cần xử lý 3.1 Đối với nhà máy nhiệt điện đốt than Khí thải Các thành phần nhiễm khí thải nhà máy nhiệt điện than gồm: - Bụi phát sinh từ tro than - NOx phát sinh từ Nitrogen khơng khí nhiên liệu cháy nhiệt độ cao - SO2 phát sinh từ hàm lượng lưu huỳnh than Chương 3: Phân tích chất độc hại thải từ trình cháy nhiên liệu cần xử lý 3.2 Một số khí thải gây ảnh hưởng đáng kể điển hình nhà máy nhiệt điện đốt than - Mưa axit rơi xuống mặt đất sẽ rửa trôi hết các dưỡng chất và mang kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô nhiễm nguồn nước hồ, gây tác hại xấu đến sinh vật thủy sinh và các loài cá Chương 3: Phân tích chất độc hại thải từ trình cháy nhiên liệu cần xử lý 3.2 Một số khí thải gây ảnh hưởng đáng kể điển hình nhà máy nhiệt điện đốt than c Khí NO2 - NO2 là khí có màu nâu đỏ, có mùi gắt và cay, mùi của nó có thể phát hiện ở khoảng nồng độ 0,12ppm.NO2 là chất khí có tính kích thích mạnh đường hô hấp, tác động đến hệ thần kinh và phá hủy mô tế bào phổi, làm chảy nước mũi, viêm họng Chương 3: Phân tích chất độc hại thải từ trình cháy nhiên liệu cần xử lý 3.2 Một số khí thải gây ảnh hưởng đáng kể điển hình nhà máy nhiệt điện đốt than - Khi NO2 với nồng độ 100ppm có thể gây tử vong cho người và động vật sau ít phút - Ở nồng độ 5ppm có thể gây ảnh hưởng xấu đến đường hô hấp - Với khoảng 0,6ppm, nếu người tiếp xúc lâu dài có thể gây các bệnh nghiêm trọng về phổi - Với khoảng 1ppm, NO2 cũng gây những tác hại nghiêm trọng đến các loài thực vật nhạy cảm, và NO2 cũng là tác nhân gây hiệu ứng nhà kính Chương 3: Phân tích chất độc hại thải từ trình cháy nhiên liệu cần xử lý 3.2 Một số khí thải gây ảnh hưởng đáng kể điển hình nhà máy nhiệt điện đốt than d Khí CO Khí CO loại khí khơng màu , không mùi không vị , tạo cháy khơng hồn tồn nhiên liệu chứa Cacbon Chương 3: Phân tích chất độc hại thải từ trình cháy nhiên liệu cần xử lý 3.2 Một số khí thải gây ảnh hưởng đáng kể điển hình nhà máy nhiệt điện đốt than Con người đề kháng với CO khó khăn Nhưng người mang thai dau tim tiếp xúc với với CO nguy hiềm lực CO với hemoglobin cao gấp 200 lần so với oxy , cản trở oxy từ máu đến mô nên cần nhiều máu vận chuyển đến cung cấp đủ lượng oxy cần thiết Chương 3: Phân tích chất độc hại thải từ trình cháy nhiên liệu cần xử lý 3.3 Đối với khu dân sinh đốt than tổ ong Do giá thành sử dụng rẻ gas và điện nên than tổ ong vẫn được người dân sử dụng rộng rãi Mặc dù biết than tổ ong ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ hô hấp, sức khỏe người tiết kiệm kinh phí nên người vẫn làm ngơ Khói than chứa nhiều thành phần độc hại như: cacbon oxit CO, CO2, nitơ oxit NOx số chất khác lưu huỳnh oxit SOx, muội than, hydrocacbon chưa cháy hết CnHm, fomandehit HCHO… Các chất phát tỏa không khí sẽ gây ảnh hưởng trực trực tiếp tới sức khỏe người Chương 3: Phân tích chất độc hại thải từ trình cháy nhiên liệu cần xử lý 3.3 Đối với khu dân sinh đốt than tổ ong Một số ảnh hưởng nghiêm trọng có thể kể đến là: - Gây ngộ độc khí than tổ ong (do than có khí độc SO2, NO2, CO…) - Tác nhân gây viêm phổi, viêm phế quản, ung thư phổi… - Đốt than tổ ong phịng kín gây ngạt dẫn đến chết người - Phụ nữ mang thai thường xuyên sống môi trường bị ô nhiễm khói than có nguy bị sẩy thai, thai bị biến dạng cao Chương 4: Đề xuất quy trình thiết bị xử lí phát thải 4.1 Quy trình xử lý Lị đốt than nguồn cung cấp nhiệt cho thiết bị công nghệ qua môi chất dẫn nhiệt nước cao áp Lị cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau, người ta thường dùng ba loại nhiên liệu đốt lị gỗ củi, than đá dầu F.O Đặc điểm khí thải loại lò khác nhau, tùy theo loại nhiên liệu sử dụng Chương 4: Đề xuất quy trình thiết bị xử lí phát thải 4.1 Quy trình xử lý Trong sản phẩm cháy chứa nhiều bụi, thành phần khí độc SOx, NOx đặc biệt CO Thành phần tải lượng chất gây ô nhiễm khí thải vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần, cần thiết phải xử lý khí thải lị đốt than trước xả mơi trường để tránh gây nhiễm mơi trường khơng khí xung quanh ảnh hưởng đến sức khoẻ người cư dân sống quanh khu vực Chương 4: Đề xuất quy trình thiết bị xử lí phát thải 4.1 Quy trình xử lý Hiện hệ thống lị chưa có hệ thống xử lý khí nên dịng khí thải chứa thành phần gây ô nhiễm vượt tiêu chuẩn xả thải cho phép Khí thải lị chứa tác chất ô nhiễm chủ yếu là: tro, mụi than, Hydrocacbon (CxHy) cháy khơng hồn tồn khí như: CO2, NOx, CO, SO2 … sinh trình phản ứng quạt hút đưa vào thiết bị hấp thụ Chương 4: Đề xuất quy trình thiết bị xử lí phát thải 4.2 Đề xuất thiết bị Trong tháp hấp thụ dịng khí phân bố vào thiết bị phía dịng dung dịch hấp thụ phân bố theo chiều ngược lại Dung dịch bơm ly tâm vận chuyển từ bể chứa dung dịch hấp thụ, qua phân phối tạo thành giọt lỏng kích thước bé, phun vào thiết bị Chương 4: Đề xuất quy trình thiết bị xử lí phát thải 4.2 Đề xuất thiết bị Tháp có cấu tạo hai tầng, tầng có chứa vật liệu tiếp xúc với bề mặt riêng lớn độ rỗng cao Quá trình xử lý chia làm hai giai đoạn Tại phần thiết bị xử lý, dịng khí dung dịch hấp thụ tiếp xúc với màng nước bề mặt vật liệu Chương 4: Đề xuất quy trình thiết bị xử lí phát thải 4.2 Đề xuất thiết bị Trước tiên hạt bụi có kích thước bé bị thấm ướt bị hút hạt chất lỏng thành phần ô nhiễm SOx, NOx, CO…sẽ hấp thụ phần Một trình khác diễn tầng thiết bị thứ trao đổi nhiệt Dịng khí từ nhiệt độ cao nguội dần, trình khử triệt để thành phần ô nhiễm diễn tầng tháp Chương 4: Đề xuất quy trình thiết bị xử lí phát thải 4.2 Đề xuất thiết bị Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm tầng giống tầng đáy thiết bị Đó trình hịa tan chuyển hóa hóa học Sau thời gian tiếp xúc phù hợp, chất ô nhiễm SOx, NOx phần khí CO loại bỏ Dịng khí tiếp tục dẫn qua thiết bị hấp phụ với vật liệu hấp phụ than hoạt tính Tại khí CO cịn chứa dịng khí qua lớp vật liệu hấp phụ, phân tử khí tiếp xúc liên kết với bề mặt chất rắn Từ thành phần nhiễm cịn lại tách khỏi dịng khí ngưng tụ lỗ xốp siêu nhỏ chất hấp thụ Chương 4: Đề xuất quy trình thiết bị xử lí phát thải 4.2 Đề xuất thiết bị Dịng khí sau khỏi thiết bị xử lý khí đạt tiêu chuẩn mơi trường theo QCVN 19:2009/BTNMT. Bụi khí độc sau hấp thụ lắng xuống đáy thiết bị dạng bùn cặn tháo định kỳ bể chứa bùn Hệ thống xử lý nước thải Phần nước bên tuần hoàn lại thiết bị chứa dung dịch hấp thụ, sau thời gian hoạt động xả bỏ HT XLNT định kỳ bổ sung, thay ...Kỹ Thuật xử lý phát thải Giảng viên: Tạ Văn Chương ? ?Đề tài: Tính tốn thành phần phát thải đề xuất quy trình xử lý phát thải trình cháy nhiên liệu than Nhóm Nguyễn Xn Hồnh... tốn q trình cháy nhiên liệu 4./ Tính lượng sản phẩm cháy thành phần chúng - Để tính sản phẩm cháy chung nhiên liệu, tính thể tích sản phẩm cháy thành phần nhiên liệu, sau tính thể tích tồn phần. .. vị nhiên liệu Tính lượng sản phẩm cháy: - Tính thành phần sản phẩm cháy: 5./ Tính khối lượng riêng sản phẩm cháy Chương 2: Tính tốn q trình cháy nhiên liệu 6./ Tính nhiệt độ cháy lý thuyết nhiên