Theo qui định này, có hai phương pháp đo: Phương pháp thứ nhất đo giám sát khí phát thải liên tục CEMS, hệ thống này đo trực tiếp và liên tục nồng độ các khí phát thải từ ống khói của nh
NGUYỄN VĂN QUANG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGUYỄN VĂN QUANG TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN HỆ THỐNG ĐO KHÍ THẢI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÓA CLC2016A Hà Nội – 2016 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113936251000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN QUANG TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN HỆ THỐNG ĐO KHÍ THẢI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Chuyên ngành : ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG Hà Nội – 2016 LỜI CÁM ƠN Được đồng ý môn giáo viên hướng dẫn, em giao thực đề tài “Hệ thống đo khí thải nhà máy nhiệt điện” Đây hệ thống mà may mắn em có thời gian 10 năm làm việc, từ thiết kế, lắp đặt chạy thử bảo dưỡng tiếp tục hàng ngày làm việc với hệ thống Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn PTG.TS Nguyễn Thị Lan Hương tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng để thực luận văn cách hoàn chỉnh nhất, nhiên hạn chế thời gian hoàn thiện luận văn kinh nghiệm tác giả nên khó tránh khỏi sai xót Tác giả mong nhận đóng góp thầy cô bạn quan tâm đến lĩnh vực Hà nội, ngày tháng năm Học viên Nguyễn Văn Quang LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ khoa học riêng hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Thị Lan Hương Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Nếu phát có gian lận nào, tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Hà nội ngày tháng năm 2016 Học Viên: Nguyễn Văn Quang MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG 10 PHẦN MỞ ĐẦU 11 Chương – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐO KHI THẢI 12 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐO KHÍ THẢI CEMS TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 14 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ LẤY MẪU CỦA HỆ THỐNG CEMS 15 1.3 NHỮNG YÊU CẦU CHUNG VỀ HỆ THỐNG CEMS 26 1.4 YÊU CẦU CHUNG VỀ VỊ TRÍ LẮP ĐẶT ĐẦU LẤY MẪU 28 Chương – CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ MỘT SỐ CƠNG THỨC THƯỜNG DÙNG TRONG HỆ THỐNG CEMS 35 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHÍ 35 2.2 NGUYÊN LÝ PHÂN TÍCH NDIR VÀ ĐỊNH LUẬT BEER LAMBERT 37 a Nguyên lý phân tích khí NDIR 37 b Định luật Beer-Lambert: 47 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NỒNG ĐỘ O2 – PHƯƠNG PHÁP TỪ HÓA VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA 50 2.4 MỘT SỐ CƠNG THỨC TÍNH VÀ LƯU Ý TRONG QUY ĐỔI XỬ LÝ KẾT QUẢ ĐO 53 Chương – MINH HỌA THIẾT KẾ HỆ THỐNG CEMS NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN MÔNG DƯƠNG II 60 3.1 SƠ ĐỒ TỔNG THỂ CỦA HỆ THỐNG CEMS NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN MDII 60 3.2 LỰA CHỌN ĐIỂM ĐẶT ĐẦU LẤY MẪU 66 3.3 CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG CEMS 71 3.3 VỊ TRÍ TỔNG QUAN CỦA HỆ THỐNG CEMS TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 96 KẾT LUẬN: 101 PHỤ LỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 a Qui chuẩn Việt nam: QCVN 22: 2009/BTNMT 102 b Danh mục thiết bị hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện MDII 108 c Thu thập, kiểm tra, qui đổi kết đo phân tích khí nhà máy nhiệt điện nghi sơn 1: 111 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CEMS: Continuous Emission Monitoring System DAQ: Data acquisition DCS: Distributed Control System ECO: Economizer EPA: Environmental Protection Agency ESP: Electrostatic Precipitator FID: Flame Ionization Dection FGD: Flue Gas Desulfurization IP: Ingress Protection MDII: Mông Dương II MCU: Mirco control unit NDIR: Nondispersive infrared NESHAPS: National Emssions Standard for Hazardous Air Pollutant QCVN: Quy chuẩn Việt Nam SSR: Solid Sate Relay SV: Solenoid valve UV: Ultraviolet DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ ngun lý hệ thống trích mẫu CEMS 16 Hình 2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống trích mẫu CEMS loại đo ướt 17 Hình 3: Sơ đồ ngun lý hệ thống trích mẫu CEMS loại đo khô 18 Hình 4: Sơ đồ nguyên lý đầu đo lấy mẫu theo phương pháp pha lỗng 20 Hình 5: Cấu hình hệ thống CEMS với phương pháp đo trích mẫu 21 Hình 6: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo trực tiếp CEMS 22 Hình 7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điểm đo trực tiếp CEMS 23 Hình 8: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đường đo trực tiếp CEMS 24 Hình 9: Vị trí đặt đầu đo đầu lấy mẫu hệ thống CEMS [1] 30 Hình 10: Số lượng điểm đẳng động lực tối thiểu để xác định lưu lượng, vận tốc, thể tích khối dịng khí phát thải [2] 32 Hình 11: Sơ đồ đo khối lượng bụi 32 Hình 12: Các loại điểm lấy mẫu [3] 33 Hình 13: Vị trí lắp đặt thực tế đầu lấy mẫu khói thải 34 Hình 14: Ánh sáng hồng ngoại IR 37 Hình 15: Quang phổ hồng ngoại hấp thu nước 38 Hình 16: Quang phổ hồng ngoại hấp thu khí CO2 38 Hình 17: Quang phổ hồng ngoại hấp thu khí C4H4 39 Hình 18: Lưỡng cực tức thời khí CO2 40 Hình 19: Các bước sóng ánh sáng hấp thu số khí 42 Hình 20: Các bước sóng ánh sáng hấp thu số khí 42 Hình 21: Ví dụ lọc quang ánh sáng cho khí CO2 43 Hình 22: Nguyên lý đo nồng độ khí NDIR 43 Hình 23: Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo NDIR 44 Hình 24: Nguyên lý cấu tạo thiết bị đo NDIR 44 Hình 25: Loại thiết bị NDIR ống phân tích 45 Hình 26: Loại thiết bị NDIR hai ống phân tích 45 Hình 27: Thiết bị đo hai ống phân tích với đầu cảm biến điện dung 46 Hình 28: Nguyên lý đo nồng độ khí O2 51 Hình 29: Sensor thiết bị đo O2 theo phương pháp điện hóa 53 Hình 30: Sơ đồ hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện MDII 62 Hình 31: Sơ đồ hệ thống xử lý mẫu nhà máy nhiệt điện MDII 64 Hình 32: Sơ đồ khối chức hoạt động hệ thống CEMS [4] 65 Hình 36: Ống khói vị trí đặt đầu lấy mẫu nhà máy nhiệt điện Mông Dương II 68 Hình 37: Mặt hình chiếu cao độ sàn cho hệ thống CEMS chi tiết vị trí lắp đặt đầu đo, đầu lấy mẫu nhà máy nhiệt điện MDII 69 Hình 38: Chi tiết vị trí lắp đặt đầu đo đầu trích mẫu khí thải nhà máy nhiệt điện MDII 70 Hình 33: Đầu lấy mẫu 72 Hình 34: Bộ điều khiển nhiệt độ thông thổi đầu lấy mẫu 72 Hình 35: Một thiết kế thơng thổi đầu lấy mẫu 73 Hình 39: Sơ đồ nguyên lý phận xử lý mẫu khí thải trước đưa vào phân tích nồng độ khí 75 Hình 40: Sơ đồ đấu nối điều khiển nhiệt độ 77 Hình 41: Cầu hình thiết bị đo nồng độ bụi [4] 82 Hình 42: Nguyên lý làm việc thiết bị đo nồng độ bụi [4] 83 Hình 43: Màn hình giao diện MCU thiết bị đo nồng độ bụi độ đục [4] 85 Hình 44: Thông số thiết bị đo nồng độ bụi nhà máy nhiệt điện MDII [4] 86 Hình 45: Bộ chuyển đổi NOx 87 Hình 46: Nguyên lý đo dải phân tích thiết bị S710 [5] 89 Hình 47: Nguyên lý hoạt động thiết bị siêu âm đo lưu lượng khí thải [6] 93 Hình 48: Cấu tạo đầu đo lưu lượng khí thải [6] 94 Hình 49: Sơ đồ hệ thống DAQ hệ thống CEMS 95 Hình 50: Sơ đồ truyền thơng hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện MDII 96 Hình 51: Sơ đồ tổng quan hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện 97 Hình 52: Sơ đồ hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện MDII 99 Hình 53: Màn hình vận hành HMI hệ thống CEMS – Nhà máy nhiệt điện MDII 100 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Danh sách vị trí đầu đo vị trí lấy mẫu nhà máy nhiệt điện MDII 71 Bảng 2: Thơng số bình khí mẫu 78 Bảng 3: Các thành phần phân tích S710 [5] 89 Bảng 4: Các chức thiết bị tích hợp phân tích khí S710 [5] 90 Bảng 5: Dải đo nồng độ khí nhà máy nhiệt điện MDII 91 10