Tkc q3 chuong 05 he thong khu sox (rev 3)

Chương HỆ THỐNG KHỬ SOx Tháng 10/2017 Thực hiện: Bùi Văn Tú Kiểm tra: Nguyễn Văn Toán Ngày Ký tên MỤC LỤC TỔNG QUAN .1 1.1 Q trình hình thành SO2 khói thải .1 1.2 Các phương pháp khử SO2 TIÊU CHÍ THIẾT KẾ .8 2.1 Thông số đầu vào .10 2.2 Thơng số tính tốn 11 2.3 Tiêu chuẩn áp dụng 12 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 13 3.1 Phân tích giải pháp kỹ thuật 13 3.2 Lựa chọn giải pháp kỹ thuật .15 PHỤ LỤC 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện TỔNG QUAN Hiện vấn đề ô nhiễm khơng khí tồn cầu vấn đề quan tâm tác động đến biến đổi khí hậu đời sống, sản xuất người Biến đổi khí hậu thể thay đổi trái đất ngày nóng lên khiến băng tan hai cực làm cho nước biển dâng đe dọa môi trường sống người sinh vật vùng duyên hải ven biển Các tương hạn hán, bão, lũ lụt gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống, sản xuất người Ngồi tượng mưa axít gây chất ô nhiễm SO2 làm tác động nghiêm trọng đến mùa màng, cơng trình xây dựng sức khỏe người Khí SO2 thải vào khí quyển, với tác dụng xúc tác hạt bụi kim loại bay khơng khí bị oxy hóa tạo thành SO3, khí SO3 khí gặp mưa sinh sương axit sunfuric, hạt bụi khói hấp thu axit biến thành bụi có tính axit Sương axit bụi axit bị nước mưa theo tạo thành mưa axit Một số tác hại khí SO2 đến xanh bệnh úa vàng, diệp lục, co nguyên sinh, gãy sụp hàng loạt tế bào Các ảnh hưởng SO2 đến sức khỏe người phụ thuộc vào nồng độ Ở nồng độ 1ppm, số bệnh phổi xảy ra, 10ppm sưng tấy mắt, mũi cổ họng bắt đầu nhận thấy Ngồi gây kích thích hệ thống nước nhầy kín, biểu riêng bệnh viêm phế quản kinh niên Bụi làm tăng cường ảnh hưởng SO2 Các hạt trơ hút bán SO2 vào sâu phổi gây ảnh hưởng nguy hiểm Để hạn chế ảnh hưởng chất ô nhiễm khơng khí SO2, cần phải tìm hiểu q trình hình thành biện pháp xử lý SO2 trước thải vào khí 1.1 Q trình hình thành SO2 khói thải Lưu huỳnh tồn nhiên liệu than bốn dạng: lưu huỳnh vô pirit sắt (FeS2); lưu huỳnh muối sulfat (CaSO4.2H2O, FeSO4.2H2O); lưu huỳnh dạng hữu (CxHySz) lưu huỳnh nguyên tố Trong có lưu huỳnh muối sulfat lưu huỳnh không cháy được, chiếm khoảng 5% tổng lượng lưu huỳnh than lượng lưu huỳnh thành phân cấu thành tro xỉ Lưu huỳnh dạng vô FeS2, lưu huỳnh dạng hữu (CxHySz) lưu huỳnh nguyên tố đốt cháy, chiếm 95% lưu huỳnh than Quá trình cháy lò hơi, thành phần lưu huỳnh hữu vơ bị oxy hóa tạo thành hỗn hợp khí SOx khói thải, thành phần SO2 chủ yếu Khi cháy than, tất lưu huỳnh hữu cơ, lưu huỳnh nguyên tố đề thoát trình sinh chất bốc hình thành nhiều loại hợp chất khác như: H2S, SO2, COS, CS2 , hợp chất H2S Trong mơi trường oxy hóa, tất hợp chất bị oxy hóa sinh SO2 Lưu huỳnh vơ tồn than suốt trình sinh chất bốc bị oxy hóa trực tiếp thành SO2 cháy cốc Trong điều kiện tồn nguyên tử Oxy buồng lửa có nhiệt độ cao bề mặt truyền nhiệt có chất xúc tác, phần nhỏ SO2 chuyển thành SO3 Thông thường SO3 chiếm khoảng 0.5%~2%, tương đương 1%~2% lưu huỳnh than thoát dạng SO3 Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện 1.1.1 Oxy hóa lưu huỳnh vô (FeS2) Khi than bị đốt cháy buồng lửa, mơi trường ơxy hóa, lưu huỳnh vơ phản ứng với oxy tạo thành SO2 phương trình phản ứng sau: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 Thành phần Fe2O3 thải khỏi lò dạng xỉ, cịn SO2 ngồi lị theo đường khói 1.1.2 Oxy hóa lưu huỳnh hữu Trong than, lưu huỳnh hữu phân bố đồng đều, dạng lưu huỳnh hữu RSH, R-SS-R (hợp chất hai lưu huỳnh R-S-R) Trong than lưu huỳnh, lưu huỳnh hữu chủ yếu, gấp khoảng lần lưu huỳnh lưu huỳnh vô Trong than nhiều lưu huỳnh, lưu huỳnh vô chủ yếu gấp khoảng lần lưu huỳnh hữu Khi than gia nhiệt thoát chất bốc, liên kết –SH –S- tương đối yếu nên hợp chất lưu huỳnh bị phân hủy trước nhiệt độ thấp ( SO32- + 2H+ (1) SO32- + ½O2 => SO42(2) + H + HCO3 => CO2 + H2O (3) Một số phương pháp khử SO2 khác Phương pháp phun dung dịch Amoniac: dung dịch amoniac phun vào tháp hấp thụ SO2 theo phản ứng: NH3 + H2O  NH4OH 2NH4OH + SO2  (NH4)2SO3 + H2O (NH4)2SO3 + SO2 + H2O  2NH4HSO3 NH4HSO3 + NH4OH  (NH4)2SO3 + H2O 2NH4HSO3 + O2 + 2NH4OH  2(NH4)2SO4 + 2H2O Sản phẩm trình khử SO2 amonisulphat (NH4)2SO4 sử dụng cơng nghiệp sản xuất xà phịng Phương pháp Oxit Magie: số oxit kim loại MgO, MnOx, ZnO có khả hấp thu SO2 dùng dung dịch dịch tương chúng để làm chất khử SO2 khói Sau tái sinh chất phản ứng dựa vào phản ứng nhiệt phân sản phẩm hấp thụ SO2 thu q trình nhiệt phân thu giữ để sản xuất axit sunfuric Các phương trình phản ứng thể sau: Quá trình hấp thụ: MgO + H2O  Mg(OH)2 Mg(OH)2 + SO2  MgSO3 + H2O MgSO3 + H2O + SO2  Mg(HSO3)2 Mg(HSO3)2 + MgO  2MgSO3 + H2O MgSO3 + 1/2O2  MgSO4 MgO + SO3  MgSO4 Quá trình tái sinh (dùng phương pháp nhiệt phân): C + 1/2O2  CO CO + MgSO4  MgO + SO2 + CO2 1/2C + MgSO4  MgO + SO2 + 1/2CO2 MgSO3  MgO + SO2 TIÊU CHÍ THIẾT KẾ Tiêu chí thiết kế hệ thống khử SO2 khói thải nhà máy nhiệt điện đảm bảo nồng độ phát thải SO2 khói thải mơi trường nằm giới hạn cho phép quy định quy chuẩn, tiêu chuẩn phát thải môi trường Việt Nam Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện  Hệ thống sục khí: bể sục khí, hệ thống phân phối khí, quạt sục khí Hệ thống đường ống dẫn khói Thơng thường phạm vi cung cấp lắp đặt đường ống dẫn khói hệ thống FGD tính từ đầu quạt khói đến điểm đấu nối vào ống khói Tồn đường ống dẫn khói bọc cách nhiệt, tăng cứng gân tăng cứng đỡ hệ thống support Hệ thống support kết cấu thép tính tốn đảm bảo độ chịu lực tải trọng tĩnh, tải trọng động, tải trọng gió, động đất q trình vận hành Đường ống dẫn khói (flue gas duct) thiết kế với tiết diện hợp lý để đảm bảo tốc độ khói khỏi miệng ống khói theo yêu cầu khuếch tán chất thải Tiết diện đường dẫn khói hình trịn hình chữ nhật, tùy thuộc vào nhà cung cấp Tuy nhiên tiết diện hình chữ nhật phổ biến dễ dàng cho gia cơng chế tạo thiết kế support Vật liệu đường ống dẫn khói thép carbon, bề mặt sơn với chiều dày thích hợp Đoạn ống dẫn khói từ đầu tháp hấp thụ tới điểm kết nối vào ống khói, bề mặt sơn phủ lớp flake liner chống ăn mịn Tại vị trí chuyển hướng đấu nối đường dẫn khói với thiết bị có lắp đặt khớp nối giãn nở (expansion joints) Khớp giãn nở có tiết diện tương thích với tiết diện đường dẫn khói Trên đường ống dẫn khói có bố trí cửa thăm vị trí thích hợp để phục vụ cho q trình thi cơng lắp đặt bảo dưỡng sửa chữa Tại vị trí đầu vào đầu FGD có bố trí van khói (damper) để ngắt hệ thống FGD khỏi đường khói trường hợp cố Một van khói tắt lắp đặt đường tắt đường ống dẫn khói tới ống khói Trong trường hợp cố cần ngắt hệ thống FGD van khói tắt mở hồn tồn để khói tắt vào ống khói Các van khói có kích thước tương thích với đường dẫn khói Hệ thống gió chèn Hệ thống gió chèn cung cấp gió chèn cho van khói gia nhiệt khói-khói Hệ thống gió chèn bao gồm quạt gió chèn, gia nhiệt hệ thống đường ống dẫn Quạt gió chèn tính tốn lựa chọn lưu lượng, cột áp đáp ứng yêu cầu thông số chèn cho van khói gia nhiệt khói-khói Việc lựa chọn thơng số quạt gió chèn phụ thuộc nhiều vào cơng nghệ hệ thống FGD nhà sản xuất nên đề xuất từ nhà sản xuất FGD Van khói đầu vào FGD dùng gió nóng để chèn, cịn van khói đầu dùng gió tự nhiên để chèn trình ngắt FGD Van khói tắt với độ lọt khói tối đa khoảng 2% nên khơng cần gió chèn Gió chèn cho gia nhiệt khói-khói giúp cho khói nóng khơng bị lọt bên ngồi q trình vận hành q trình vệ sinh thiết bị Quạt gió chèn loại li tâm thường chọn cấu hình 2x100%, làm việc dự phịng Với cấu hình số lượng quạt việc vận hành điều khiển dễ dàng, số lượng vật tư dự phịng Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 17 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Bộ gia nhiệt giúp gia nhiệt gió chèn trước chèn vị trí có nhiệt độ cao Có hai loại thiết bị gia nhiệt cho gió chèn kiểu dùng tự dùng kiểu điện Tùy thuộc triết lý thiết kế nhà sản xuất thiết bị FGD mà phương pháp gia nhiệt lựa chọn Ví dụ trường hợp nhà sản xuất FGD sử dụng tự dùng cho thiết bị thổi bụi gia nhiệt khói – khói lắp đặt gia nhiệt gió chèn dùng Trường hợp nhà sản xuất dùng khí nén để thổi bụi gia nhiệt gió chèn điện lựa chọn Hệ thống đường ống dẫn gió chèn từ quạt chèn đến vị trí chèn Bộ gia nhiệt khói-khói Bộ gia nhiệt khói-khói giúp gia nhiệt khói sau xử lý tới nhiệt độ khoảng 90oC nhằm hạn chế ăn mịn đường ống khói đọng sương axit Đồng thời gia nhiệt khói-khói cịn giúp làm giảm nhiệt độ khói chưa xử lý đầu vào để làm tăng hiệu phản ứng khử SO2 tháp hấp thụ Bộ gia nhiệt có nhiều loại dạng calorife, dạng quay Tuy nhiên nhà máy nhiệt điện áp dụng kiểu quay ưu điểm kết cấu đơn giản, vận hành ổn định, dễ dàng vệ sinh, sửa chữa bảo dưỡng giảm tổn thất áp Phần gia nhiệt thiết bị bao gồm kim loại trao đổi nhiệt bố trí xung quanh thiết bị Thiết bị chia làm ngăn, ngăn nóng ngăn lạnh Tại ngăn nóng, khói chưa xử lý có nhiệt độ cao gia nhiệt cho trao đổi nhiệt sau vào tháp hấp thụ gia nhiệt quay với tốc độ định đưa trao đổi nhiệt qua vùng lạnh, khói sau xử lý qua vùng lạnh gia nhiệt gia nhiệt đến nhiệt độ thiết kế Do gia nhiệt khói-khói hoạt động trạng thái chuyển động quay nên hai gối trục đỡ phía phía cần phải có gió chèn để ngăn khói lọt bên ngồi Gió chèn lấy từ hệ thống cung cấp gió chèn Trong khói thải có chứa thành phần bụi theo thời gian phần bụi bám bề mặt kim loại trao đổi nhiệt làm giảm hệ số truyền nhiệt Do hệ thống thổi bụi lắp đặt để làm bụi bám bề mặt trao đổi nhiệt Thiết bị thổi bụi dùng khí nén để làm bụi, tùy thuộc vào nhà sản xuất Thiết bị thổi bụi hoạt động định kỳ theo thời gian đặt trước theo tín hiệu độ chênh nhiệt độ khói đầu vào đầu gia nhiệt Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 18 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Hình 5.2 mơ tả vị trí lọt khói gia nhiệt khói-khói Hệ thống tháp hấp thụ Tháp hấp thụ nơi diễn trình hấp thụ SO2 vào nước biển thơng qua tiếp xúc ngược chiều khói nước biển Khói từ tháp lên, nước biển phân bố nhờ hệ thống phân bổ nước biển từ xuống Tháp hấp thụ xây dựng bê tông thép, bề mặt phủ lớp liner chống ăn mòn Việc lựa chọn tháp hấp thụ bê tông hay thép tùy thuộc vào cơng nghệ nhà sản xuất Ví dụ hãng Alstom (GE) xây dựng tháp hấp thụ bê tơng, hãng Lentjes (DOOSAN) áp dụng tháp hấp thụ thép Như nói trên, nước biển phân bố tháp hấp thụ nhờ hệ thống phân bố nước biển Hệ thống phân phối nước biển có hai loại dạng phun (spray nozzle) dạng phân bố có lớp đệm (packing) Mỗi loại có ưu nhược điểm riêng nhà sản xuất áp dụng phương pháp cho sản phẩm Ví dụ hãng Alstom áp dụng hệ thống phân bố nước biển kiểu packing, hãng Lentjes áp dụng kiểu phun (spray nozzle) So với hệ thống phân phối nước biển kiểu phun, hệ thống phân bố nước biển kiểu lớp đệm (packing) có ưu điểm như: kết cấu đơn giản, việc xây dựng lắp đặt rẻ hơn, vật liệu lớp đệm packing sử dụng gốm nhựa Mặt khác việc phân bố nước biển hệ thống lớp đệm paking có tổn thấp áp suất nhỏ giúp cho chi phí vận hành rẻ Hình 5.3 Tháp hấp thụ có hệ thống phân bố nước biển kiểu phun (spray nozzle) Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 19 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Hình 5.4 Tháp hấp thụ có hệ thống phân bố nước biển kiểu lớp đệm packing Đối với hệ thống phân bố nước biển kiểu lớp đệm, nước biển vào ống góp chính, từ ống góp nước biển phân bố tới ống nhánh phun xuống lớp đệm phía Tại lớp đệm khói nước biển tiếp xúc với SO2 hấp thụ vào nước biển Ống góp ống nhánh làm vật liệu GRP Các ống góp, ống nhánh lớp đệm đỡ hệ thống giá đỡ bên tháp Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 20 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Hình 3.5 bố trí ống góp ống nhánh hệ thống phân bố nước biển Hình 5.6 bố trí lớp đệm hệ thống phân bố nước biển Đối với hệ thống phân bố nước biển kiểu phun spray nozzle, nước biển phân bố vào ống góp tương ứng với bơm cấp nước biển Các ống góp bố trí cao độ khác tháp hấp thụ Từ ống góp có đường ống nhanh phân bố theo tiết diện tháp Trên ống nhánh có bố trí vịi phun giúp nước biển phân bố Các đường Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 21 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện ống góp chính, đường ống nhánh vịi phun làm vật liệu GRP chống ăn mịn Hình 5.7 Sơ đồ bố trí ống góp hệ thống phân bố nước biển kiểu phun điển hình Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 22 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Hình 5.8 Sơ đồ bố trí ống nhánh hệ thống phân bố nước biển kiểu phun Trong q trình dịng khói tiếp xúc với nước biển tháp hấp thụ có lượng nước định bị theo dịng khói khỏi tháp Để giảm lượng nước bị theo này, tháp hấp thụ trang bị thiết bị khử nước trước đầu tháp Thiết bị khử nước gồm thép hình gợn sóng bố trí ngày trước tháp hấp thụ Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 23 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Hình 5.9 Cấu tạo thiết bị khử nước tháp hấp thụ Khi khói có chứa giọt nước qua thép bố trí zizắc khử nước, giọt nước va đập vào bề mặt thép bị giữ lại tháp, khói khỏi tháp vào gia nhiệt trước vào ống khói Hệ thống bơm đường ống cung cấp nước biển: Đường ống cung cấp nước biển từ bơm cấp tới ống góp tháp hấp thụ chế tạo vật liệu GRP chống ăn mòn nước biển Bơm cấp nước biển lấy nước từ đầu bình ngưng cấp vào tháp hấp thụ Thơng thường bơm có dạng ly tâm trục đứng, cấu hình phổ biến 3x50% 2x100% Với cấu hình 2x100% có số lượng bơm dễ dàng điều khiển, vận hành, ngồi có số lượng bơm nên vật tư dự phịng Bơm tính tốn lựa chọn cột áp lưu lượng thích hợp đáp ứng nhu cầu cấp nước biển cho tháp hấp thụ Hệ thống sục khí Hệ thống gồm có bể sục khí, quạt đường ống phân phối Bể sục khí chế tạo bê tơng cốt thép, cửa vào thiết kế dạng loe hình thang phía cửa có thiết kế tường kết cấu xả tràn để giảm động dòng nước thải bình ngưng Một số bể sục khí thiết kế thêm nhánh tắt trường hợp cần cách ly phần bể để bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống đường ống cấp khí Ngồi đường tắt nước biển cịn có tác dụng giúp làm giảm công suất quạt sục phần nước biển dùng làm chất khử cần sục khí, phần cịn lại từ bình ngưng thải khơng cần sục Bên bể sục khí bố trí đường ống phân phối khí nhằm cung cấp oxy để thực phản ứng oxy hóa ion sulphít SO32- thành ion sulphát SO42- thành phần tự nhiên nước biển SO32- + ½ O2 = SO42- Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 24 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Hình 5.10 Sơ đồ hệ thống sục khí hệ thống FGD Các đường ống cấp khí vào bể sục làm vật liệu GRP chống ăn mịn nước biển Quạt sục khí blower thường dạng quạt dọc trục đa tầng cánh với phần giảm âm đầu hút bố trí gần bể sục khí Cấu hình quạt phổ biến có loại 2x100% 3x50%, tùy quan niệm thiết kế nhà sản xuất Với cấu hình 2x100% có ưu điểm sử dụng bơm vận hành điều khiển, vật tư dự phịng 3.2.2 Hệ thống khử SO2 phương pháp đá vôi-thạch cao Sơ đồ nguyên lý thể hình vẽ đây: Hình 5.11 Sơ đồ nguyên lý hệ thống khử SO2 phương pháp đá vôi – thạch cao Hệ thống khử SO2 phương pháp đá vôi-thạch cao bao gồm hệ thống sau: hệ thống đường ống dẫn khói, gia nhiệt khói-khói, hệ thống gió chèn, tháp hấp Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 25 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện thụ, hệ thơng nghiền vận chuyển đá vôi, hệ thống khử nước thạch cao, hệ thống cấp nước bổ sung hệ thống thu gom xử lý nước thải Về mặt chức năng, nhiệm vụ, cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống đường ống dẫn khói, gia nhiệt khói-khói hệ thống gió chèn cơng nghệ đá vôi thạch cao tương tự hệ thống khử SO2 nước biển Do mục khơng giới thiệu lại hệ thống nữa, mà tập chung giới thiệu hệ thống lại tháp hấp thụ, hệ thống cung cấp vận chuyển đá vôi, hệ thống khử nước thạch cao, hệ thống cấp nước bổ sung hệ thống xử lý nước thải, hệ thống kho chứa vận chuyển thạch cao Tháp hấp thụ Tháp hấp thụ nơi diễn q trình hấp thụ SO2 khói thải dung dịch nhũ tương đá vôi, sản phẩm phản ứng thạch cao Khói chưa xử lý vào tháp hấp thụ từ lên, dung dịch nhũ tương đá vôi phun từ xuống Thông qua hệ thống phân bố dung dịch đá vơi, khói tiếp xúc với dung dịch đá vôi SO2 hấp thụ theo phương trình phản ứng đây: Khi khói tiếp xúc với giọt dung dịch đá vơi, SO2 dạng khí khói chuyển sang dạng lỏng hịa tan vào giọt SO2 (khí) H2 O SO2 (hòa tan) Hiệu suất khử SO2 hệ thống phụ thuộc lớn vào mật độ tiếp xúc khói giọt lỏng dung dịch đá vơi (tỷ lệ lỏng/khói), kích thước giọt lỏng, nồng độ SO2, độ pH, tốc độ tương đối thời gian tiếp xúc vùng phản ứng Ngoài SO2, số thành phần khí axít khác có khói bị loại ngồi q trình tiếp xúc với giọt dung dịch đá vôi tháp hấp thụ HCl (khí) H2O H+ + Cl- (1) HF (khí) H2O H + + F- (2) SO2 (hòa tan) + H2O H+ + HSO3- HSO3- H+ + SO32- (3) (4) Từ phương trình phản ứng thấy ion H+ sinh nhờ trình phân ly dung dịch, làm giảm độ pH dung dịch Do phản ứng hòa tan SO2 nước phản ứng thuận nghịch nên nồng độ ion H+ tăng làm giảm tốc độ phản ứng thuận tăng phản ứng nghịch, điều đồng nghĩa với việc giảm trình SO2 hịa tan nước Dó để tăng hiệu trình hấp thu SO2 phải làm giảm nồng độ ion H+ tháp hấp thụ thông qua phản ứng trung hòa với dung dịch nhũ tương đá vôi CaCO3 (dung dịch) + 2H+ Ca2+ + CO2 + H2O (5) MgCO3 (dung dịch) + 2H+ Ca2+ + CO2 + H2O (6) Ca2+ + 2Cl- CaCl2 (7) Ca2+ + 2F- CaF2 (8) Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 26 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Ca2+ + 2HSO3- Ca(HSO3)2 Ca2+ + SO32- CaSO3 (9) (10) Tại hố thu phía tháp hấp thụ, khơng khí cấp vào thông qua hệ thống quạt thổi để cung cấp oxy cho phản ứng sau: HSO3- + 0.5 O2 H+ + SO42- (11) Khi nồng độ ion H+ sinh lại xảy phản ứng (5) (6) đồng thời phản ứng sau: Ca2+ + SO42- CaSO4 Mg2+ + SO42- MgSO4 CaSO4 + H2O CaSO4.2H2O (12) (13) (thạch cao) Để tăng hiệu suất phản ứng hố thu tháp hấp thụ có lắp đặt cánh khuấy để Thành phần thạch cao sinh bơm vào dây truyền xử lý tách nước thạch cao Như nói trên, hiệu khử SO2 phụ thuộc lớn vào giá trị pH, pH đo thường xuyên sở để điều chỉnh định lượng nồng độ CaCO3 Thiết bị đo pH đặt đầu đẩy bơm tuần hồn dung dịch đá vơi Khác với tháp hấp thụ SO2 nước biển dạng trực lưu (nước biển phun lần vào tháp thải bể sục khí), tháp hấp thụ SO2 phương pháp đá vơi thạch cao sử dụng bơm tái tuần hồn để cấp dung dịch đá vôi cho hệ thống phân bố tháp Để tăng thời gian tiếp xúc dung dịch đá vơi với khói, hệ thống phân bố dung dịch đá vơi thường bố trí phun theo lớp Thơng thường bố trí thành tầng lớp, tầng lớp ứng với bơm tuần hoàn dung dịch đá vôi Hệ thống đường ống cấp phân phối dung dịch đá vôi sử dụng vật liệu FRP chống ăn mịn Phía hệ thống phân bố dung dịch đá vơi có lắp đặt thiết bị tách nước Sau khói khử SO2 gia nhiệt trước thải vào ống khói Trong tháp hấp thụ bố trí hệ thống làm tách nước Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 27 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn công trình Nhà máy Nhiệt điện Hình 5.12 Sơ đồ nguyên lý tháp hấp thụ Hệ thống cung cấp chuẩn bị đá vôi Đá vôi vận chuyển đến nhà máy dạng hạt có kích thước lớn vận chuyển đến silo chứa đá vôi hệ thống băng tải Sau đá vơi từ silo xuống máy nghiền thơ để nghiền đến kích thước thích hợp sau nghiền tinh với độ mịn theo yêu cầu Máy nghiền thô nghiền đá vơi đến kích thước nhỏ 8mm Máy nghiền tinh nghiền đá vôi tới độ mịn đạt μm Sản phẩm nghiền đưa vào bể chứa sản phẩm nghiền, hỗn hợp sản phẩm nghiền (đá vôi nước) bơm tuần hoàn bơm phân ly Tại phân ly, hạt đá vơi có kích thước đạt yêu cầu phân ly chuyển tới bể chứa sữa vơi, thành phần cịn lại đưa trở lại máy nghiền tinh để tiếp tục nghiền Từ bể chứa sữa vôi, dung dịch bơm tới tháp hấp thụ để thực trình khử SO2 Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 28 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Hình 5.13 Miêu tả sơ đồ hệ thống chuẩn bị đá vôi Các thiết bị hệ thống cung cấp chuẩn bị đá vôi  Thiết bị bốc dỡ đá vôi: thường thiết bị kiểu gầu ngoạm, có cơng suất phù hợp với công suất hệ thống khử SO2  Phễu nhận đá vơi: có chức tiếp nhận đá vơi từ thiết bị bốc dỡ sau chuyển tiếp tới máy nghiền thô nhờ băng tải đá vôi  Máy nghiền thơ: có chức nghiền đá vơi đến kích thước thích hợp khoảng 8mm Sau đá vơi đưa đến silo chứa đá vôi hệ thống băng tải Silo chứa đá vơi có dung tích chứa thích hợp theo thiết kế hệ thống khử SO2 Thông thường thời gian lưu trữ đá vôi silo đá vôi ngày làm việc nhà máy  Máy nghiền tinh: thường loại máy nghiền bi để nghiền đá vơi đến độ mịn thích hợp khoảng μm  Bộ phân ly: cấu tạo dạng xyclon tách hạt đá vơi có kích thước lớn để nghiền lại  Các tuyến băng tải để vận chuyển đá vôi từ thiết bị bốc dỡ đến silo đá vôi Công suất băng tải phù hợp với công suất thiết bị bốc dỡ, máy cấp, máy nghiền thô máy nghiền tinh theo thiết kế hệ thống khử SO2  Bơm phân ly đá vơi: có chức chuyển đá vôi sau nghiền tinh tới phân ly Cấu hình phổ biến 2x100% 3x50%  Bơm vận chuyển sữa đá vôi: chuyển dung dịch sữa đá vôi từ bể chứa tới tháp hấp thụ Cấu hình phổ biến 2x100% 3x50%  Cánh khuấy: bố trí bể chứa sữa đá vơi nhằm tạo độ đồng dung dịch đá vôi Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 29 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện  Hệ thống đường ống cấp sữa đá vôi từ bể chứa tới tháp hấp thụ Đường ống làm vật liệu GRP chống ăn mòn  Đường ống cấp nước bổ sung: cấp từ bể chứa nước bổ sung (nước dịch vụ) vào dây truyền chuẩn bị sữa đá vôi Đường ống làm vật liệu thép cácbon Hệ thống khử nước thạch cao Hỗn hợp sản phẩm phản ứng bể thu gom đáy tháp hấp thụ bơm thạch cao chuyển tới thiết bị tách nước sơ dạng cyclone Từ phần nước tách đưa bể thu gom nước thải hệ thống FGD Dung dịch thạch cao tiếp tục đưa tới hệ thống khử nước kiểu băng tải chân không Tại nước tách đưa bể thu gom, thạch cao đưa kho chứa nhờ hệ thống băng tải vận chuyển Trong lĩnh vực công nghiệp, hệ thống tách nước kiểu khung áp dụng Khi dung dịch thạch cao bơm vào ngăn xen kẽ vải lọc, sau máy ép ngăn lại để nước ngồi qua vải lọc, cịn thạch cao nén lại thành dạng bánh đưa kho chứa Thiết bị có ưu đặc điểm thạch cao sau xử lý có hàm lượng ẩm thấp, nước sau lọc có hàm lượng cặn lơ lửng thấp Tuy nhiên có nhược điểm thiết bị vận hành theo mẻ, chi phí thiết bị nhân cơng vận hành cao, chiếm diện tích lớn Hình 5.14 Sơ đồ nguyên lý máy tách nước khung Thạch cao sử dụng cho ngành điêu khắc, vật liệu xây dựng nên xuất bán cho hộ tiêu thụ Nhà máy bố trí hệ thống xuất thạch cao từ kho chứa thạch cao đến bến xuất Hệ thống xuất thạch cao bao gồm thiết bị máy cấp thạch cao, băng tải, tháp chuyển tiếp thiết bị bốc dỡ xuất thạch cao lên tàu Hệ thống cấp nước bổ sung hệ thống thu gom xử lý nước thải Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 30 / 31 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Trong trình khử SO2 cần bổ sung lượng nước cấp cho nhu cầu bổ sung vào tháp hấp thụ, bổ sung vào máy nghiền bi kiểu ướt, bổ sung bể sữa đá vôi để điều chỉnh định lượng dung dịch đá vôi, vệ sinh khử nước, vệ sinh băng tải lọc chân không Nước cấp cấp từ bể chứa nước lọc khu vực FGD thông qua bơm hệ thống đường ống cấp Nước thải từ trình tách nước thạch cao rửa vệ sinh băng tải lọc chân không thu gom đưa tới hệ thống xử lý nước thải chung nhà máy PHỤ LỤC  Sơ đồ nguyên lý hệ thống khử SO2 phương pháp đá vôi-thạch cao  Sơ đồ nguyên lý hệ thống khử SO2 phương pháp nước biển Quyển 3, Chương – Hệ thống khử SOx Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 31 / 31