CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 2.1. Theo phương pháp khô 2.1.1. Buồng lắng Buồng lắng là một không gian dạng hình hộp chữ nhật có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện của đường ống dẩn khí vào, nhằm giảm vận tốc dòng khí xuống rất nhỏ khi đi vào buồng lắng. Vì vậy, các hạt bụi có đủ thời gian lắng xuống đáy thiết bị dưới tác dụng của trọng lực và được giữ lại ở đó mà không bị dòng khói mang theo. * Hình 2.1. Buồng lắng Ưu điểm: Thiết bị có cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp, có thể xây dựng bằng các vật liệu dể kiếm như gạch, xi măng; Chi phí vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thấp; Lọc được hiệu suất cao các hạt bụi có kích thước lớn giảm quá tải cho các thiết bị phía sau, tổn thất áp suất nhỏ; Có khả năng làm việc trong dải nhiệt độ và áp suất rộng Nhược điểm: Kích thước thiết lớn, chiếm diện tích. Chỉ có thể lọc các hạt bụi có kích thước > 50µm. Phạm vị ứng dụng: lọc bụi thô, hạt bụi có kích thước lớn hơn 50µm. Hiệu suất tương đối cao đạt 80-90%. 2.1.2. Thiết bị lọc bụi ly tâm xyclon đứng Hình 2.2. Xiclon kiểu đứng Thiết bị lọc bụi ly tâm hay còn gọi là xiclon. Có cấu tạo gồm thân hình trụ tròn, phía dưới thân hình trụ có phễu thu bụi và dưới cùng là ống thu bụi. Không khí mang bụi đi vào ở phần trên của thiết bị theo đường ống có phương tiếp tuyến với thân hình trụ, vì vậy dòng khí vào chuyển động theo đường xoắn ốc từ trên xuống. Nhờ vào lực ly tâm mà các hạt bụi có xu hướng tiến về phía thành ống rồi va chạm vào đó, mất động năng và rơi xuống phễu hứng bụi. Khi dòng khí chạm vào đáy phễu thì bị dội ngược lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc và đi ra ngoài theo đường ống thoát khí được lắp cùng trục với thân thiết bị. Để có được hiệu suất lọc bụi cao người ta thường bố trí hai hay nhiều xiclon theo kiểu mắc nối tiếp, song song hoặc theo kiểu chùm. Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, chi phí vận hành bảo dưỡng thấp, có khả năng làm việc liên tục, có thể chế tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau tùy vào yêu cầu nhiệt độ áp suất. Nhược điểm: Hiệu suất thấp đối với hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 5µm; Dể bị mài mòn nếu bụi có độ cứng cao, Hiệu suất sẽ giảm nếu bụi có độ kết dính cao. Phạm vị ứng dụng: lọc bụi thô, hạt bụi có kích thước từ 10-50 µm. 2.1.3. Thiết bị lọc bụi bằng vật liệu lọc Môi trường lọc hay còn gọi là vật liệu lọc hay lưới lọc. Được cấu tạo từ một hoặc nhiều lớp sợi mà mỗi sợi được xem là có tiết diện tròn nằm cách nhau từ 5-10 lần so với kích thước của hạt bụi. Khi dòng khí mang bụi đi qua lớp vật liệu lọc thì bụi bị giữ lại trên bề mặt lớp vật liệu sạch. Sau một khoảng thời gian lớp vật liệu lọc có sự thay đổi về mặt cấu trúc do bụi bám vào bên trong, do thay đổi độ ẩm hoặc là do một lí do nào đó làm cho sức cản khí động và hiệu quả lọc bị thay đổi rõ rệt. Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, giải lọc cao. Nhược điểm: Năng suất lọc thấp, dễ gây tắc vật liệu lọc, tốn năng lượng lớn để thắng trở lực của vật liệu lọc. 2.1.4. Thiết bị lắng bụi tĩnh điện (ESP) Hình 2.3. Hệ thống lọc bụi bằng điện kiểu tấm Thiết bị có cấu tạo gồm một dây kim loại nhẵn, có tiết diện nhỏ, được căng theo trục của ống kim loại nhờ có đối trọng. Dây kim loại được nạp dòng điện một chiều có điện thế cao khoảng 50-100 = kV, còn gọi là cực âm hay cực ion hóa của thiết bị. Cực dương là ống kim loại được bao quanh cực âm và nối đất hay còn gọi là cực lắng. Khi cấp điện thế cao vào cực âm thì tạo ra một điện trường mạnh bên trong ống cực dương và khi dòng khí mang bụi đi qua các phân tử khí sẽ bị ion hóa và truyền điện tích âm cho các hạt bụi do tác dụng va chạm hoặc khếch tán ion. Các hạt bụi bị nhiểm điện âm sẽ di chuyển về cực dương (cực lắng) và đọng lại trên bề mặt bên trong của ống hình trụ, mất điện tích và rơi xuống phễu thu bụi. Ngoài ra còn có thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu tấm, là loại thiết bị mà cực dương là các tấm dạng bảng được đặt song song hai bên các cực âm. Ưu điểm: Có thể thu bụi với hiệu suất cao 99,5 %; Có thể thu bụi có kích thước siêu nhỏ, dưới 1µm, và nồng độ bụi lớn 50 g/m3; Có thể làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao lên đến 500ºC; Làm việc trong phạm vi áp suất cao hoặc áp suất chân không; Có khả năng tách bụi có độ ẩm cao, cả dạng lỏng hoặc rắn. Nhược điểm: Vì khá nhạy cảm nên khó khăn trong việc lọc bụi có nồng độ thay đổi lớn; Chi phí chế tạo cao, vận hành, bảo dưỡng cao và phức tạp hơn các thiết bị khác; dễ bị ăn mòn, hư hỏng trong điều kiện khí thải có chứa hơi axit hay chất ăn mòn; Không thể lọc bụi mà khí thải có chứa các chất dể cháy nổ.có điện trở suất quá cao; Tốn nhiều không gian để đặt thiết bị; Vì môi trường làm việc có điện thế và nhiệt độ cao nên có thể phát sinh các chất gây ô nhiểm môi trường như NOx hay O3. Phạm vi ứng dụng: Tách bụi với d > 0.1µm trong công nghiệp sử dụng lò đốt (lò nhiệt điện, lò đốt rác…) và lò nung; công nghiệp sản xuất xi măng; công nghiệp luyện kim; công nghiệp giấy; các công nghiệp khác. 2.2. Theo phương pháp ướt Nguyên lý chung: Dựa vào nguyên lý tiếp xúc giữa dòng khí thải mang bụi và chất lỏng, chất lỏng thu gom các hạt bụi và thải chúng ra khỏi thiết bị ở dạng cặn bùn. Các loại thiết bị lọc bụi theo phương pháp ướt : Buồng phun hoặc thùng rửa khí rỗng; Thiết bị khử bụi có lớp đệm bằng vật liệu rỗng có tưới nước Thiết bị lọc bụi (rửa khí) có đĩa chứa nước sủi bọt; Thiết bị lọc bụi (rửa khí) với lớp hạt hình cầu di động; Thiết bị lọc bụi kiểu ướt dưới tác động va đập quán tính; Thiết bị lọc bụi phun nước bằng ống VENTURI; Phạm vi áp dụng chung: Sử dụng để lọc các loại bụi nhỏ mịn hoặc khi yêu cầu lọc bụi cao. Các hạt bụi có kích thước > 3-5 μm, kết hợp lọc bụi và khử khí độc trong phạm vi có thể, cần làm nguội khí thải, chất lỏng kết dính, không an toàn về cháy nổ. Độ ẩm cao trong khí thải khi đi ra khỏi thiết bị lọc không gây ảnh hưởng gì đáng kể đối với thiết bị cũng như các quá trình công nghệ liên quan. Nhiệt độ khí thải phải đủ thấp để không xảy ra hiện tượng bay hơi lỏng khi tiếp xúc pha. Tùy theo các yêu cầu về chất lượng, kích thước, hoặc công suất mà ta sẽ chọn những thiết bị khác nhau. Việc phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý các thành phần ô nhiễm (bụi, khí thải, nước thải…) của nhà máy nhiệt điện là vấn đề hết sức quan trọng. Phân tích và đánh giá đúng với hiện trạng nhà máy sẽ tối ưu hiệu quả của công nghệ được lựa chọn. Hiện nay trên lãnh thổ Việt Nam và trên thế giới vấn đề về khói thải nhà máy nhiệt điện đốt than đặc biệt là về thành phần bụi đang được giải quyết bằng hệ thống lọc bụi tĩnh điện ESP. Trong đó có thể kết hợp với các thiết bị phụ trợ khác như buồng lắng và xyclon để đảm bảo yêu cầu đầu ra theo TC và QC quốc gia và tránh gây ô nhiễm đến môi trường. Các nhà nhiệt điện ở nước ta sử dụng hệ thống xử lý bụi bằng thiết bị lọc bụi tĩnh điện như nhà máy nhiệt điện Uông Bí, nhà máy Phả Lại, nhà máy Ninh Bình… CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ Thiết kế hệ thống xử lý bụi của nhà máy nhiệt điện đốt than công suất 100MW sử dụng than Antraxit. 3.1. Phân tích và đánh giá nguồn thải Khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than có lưu lượng lớn, nồng độ bụi cao, và chứa nhiều chất ô nhiễm dạng khí như SOx, NOx… có tác hại nghiêm trọng đến sức khỏe con người và môi trường. Vì vậy, chúng ta cần có hệ thống xử lý các chất thải độc hại này trước khi đưa chúng ra ngoài môi trường và phải đảm bảo nồng độ khí thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn cho phép (dựa theo QCVN 22/2009/BTNMT: khí thải công nghiệp nhiệt điện). Việc lựa chọn các thiết bị cho hệ thống xử lý phụ thuộc vào đặc tính của dòng thải, điều kiện kinh tế kỹ thuật của mỗi địa phương, quốc gia, đồng thời cũng phải đảm bảo đạt được hiệu xuất xử lý. Lưu lượng khí thải từ lò hơi đốt than: L=B×[ v_0^20+ (∝-1)v_0]×((273+t))/273 m3/h. (1) [4] Trong đó B - Lượng than đốt trong một giờ (kg/h) v_0^20- Khói sinh ra khi đốt 1 kg than có thể lấy: 7,5 m3/kg α - Hệ số thừa không khí α=1,25÷ 1,3, Chọn 1.25 v0- Lượng không khí cần thiết để đốt 1 kg than Cho than: v0 = 7,1 m3/kg t- Nhiệt độ đốt khí thải lấy gần đúng t ≈ 150ºC L=130×[7.5+(1.25-1)×7.1]×((273+150))/273= 1868.25 m3/h Hàm lượng lưu huỳnh trong than Antraxit ≈ 0.5% nên trong khí thải có SO2 với nồng độ khoảng 1333 g/m3. Nồng độ một số thành phần ô nhiễm trong điều kiện cháy tốt thể hiện ở Bảng 3.1 Bảng 3.1 Nồng độ các thành phần ô nhiễm đặc trưng của dòng thải. Thông số ô nhiễm Đơn vị Nồng độ QCVN 22: 2009/BTNMT SOx mg/ m3 1333 500 CO mg/ m3 50 - NOx mg/ m3 - 1000 Bụi mg/ m3 1500 200 Nhiệt độ ºC 650 150 3.2. Lựa chọn công nghệ xử lý Khói thải từ lò đốt nhiên liệu than ra khỏi lò đốt có nhiệt độ cao trên 600 ºC, lưu lượng dòng lớn và khô. Để tránh ảnh hưởng đến quá trình xử lý phía sau và yêu cầu nhiệt độ của dòng thải ra môi trường đảm bảo QCVN22: 2009/BTNMT cần lắp thêm bộ trao đổi nhiệt với dòng khói thải đầu ra sau lò đốt. Nhiệt lượng tận thu của dòng thải được tuần hoàn để nâng nhiệt dòng khí thải đầu vào hoặc dùng cung cấp cho sinh hoạt của cán bộ nhân viên nhà máy. 3.2.1. Công nghệ xử lý bụi Vì dòng khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than có hàm lượng bụi cao nên việc xử lý bụi trước khi thải ra môi trường là một vấn đề cần thiết khi xây dựng, thiết kệ hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than. Ngoài ra, do dòng khí thải có lưu lượng lớn nhưng độ ẩm lại khá thấp và nhiệt độ khá cao nên việc lựa chọn xử lý bằng phương pháp hợp lý sẽ giúp đảm bảo an toàn cho thiết bị vừa tránh phát sinh lưu lượng nước thải lớn sau khi xử lý. + Do dòng khí thải có lưu lượng lớn, độ ẩm thấp và nhiệt độ cao nên việc lựa chọn xử lý bằng phương pháp khô sẽ giúp đảm bảo an toàn cho thiết bị vừa tránh phát sinh lưu lượng nước thải lớn sau khi xử lý. + Thành phần bụi thô lớn ( d> 50μm ) có tỉ trọng cao, lưu lượng và tốc độ dòng cao với ma sát lớn nên việc chỉ dùng hệ thống lọc bụi tĩnh điện sẽ không phù hợp. Vậy cần lắp đặt hệ thống tách bụi bằng buồng lắng nhằm giảm áp lực lên hệ thống lọc bụi tĩnh điện, thêm vào đó để trường hợp tháo bụi lắng và đảm bảo vận hành không bị gián đoạn cần lắp đặt song song hệ thống 2 buồng lắng cạnh nhau. + Để đạt hiệu quả tách bụi cao, đồng thời việc loại bỏ được phần lớn bụi có kích thước từ 0.1µm cần sử dụng hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP). Vậy việc lựa chọn kết hợp giữa buồng lắng và lọc bụi tĩnh điện (ESP) sẽ đảm bảo các vấn đề trên. 3.2.2. Công nghệ xử lý khí thải Đối với xử lý SO2 có thể lựa chọn phương pháp hấp thụ bằng tháp hấp thụ bằng nước vì những ưu điểm sau: sẵn có, đáp ứng năng suất phát thải khí thải cao. Dòng dung dịch sau hấp thụ có thể giải hấp để tuần hoàn dung môi hoặc thu sản phẩm hấp thụ (H2SO4) làm nguyên liệu để sản xuất axit, acquy... Tháp hấp thụ được chọn là tháp đệm vì dòng khí có chứa bụi và lưu lượng dòng thải lớn. Vật liệu đệm là vòng sứ với ưu điểm là chịu được môi trường ăn mòn tốt và chịu được nhiệt độ cao, ngoài ra còn có tác dụng kết dính bụi trong khí thải vào dung dịch hấp thụ sau đó được tách ra ở dạng cặn trong bể lắng. Đối với xử lý khí NOx: Các loại khí thải có chứa oxitnitơ với nồng độ thấp thường được xử lý bằng các phương pháp dùng nước để rửa khí trong các thiết bị như Scrubơ, thiết bị sục khí sủi bọt, ống venturi… + NO được cho tiếp xúc với dòng không khí ở tháp sục khí sủi bọt để chuyển về dạng NO2 dễ xử lý hơn. + Nitơ đioxit và dinitơ terao (NO2 và N2O5) kết hợp với nước tạo thành axit nitơ. Tiếp theo, axit nitro có thể bị oxy hóa thành đioxit nitơ mà đến lược mình nó sẽ kết hợp với nhiều nước hơn.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
BÁO CÁO ĐỒ ÁN II ĐỂ TÀI: XỬ LÝ BỤI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN Giảng viên hướng dẫn: PGS Hoàng Thị Thu Hương
Sinh viên thực hiện: Lê Văn Dương
MSSV: 20150749 Lớp: MT02 – K60
Hà Nội, tháng 12 năm 2018
Trang 2CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT
THAN Ở VIỆT NAM 3
1.1 Hiện trạng và dây chuyền công nghệ nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam 3
1.1.1 Hiện trạng 3
1.1.2 Dây chuyền công nghệ nhà máy nhiệt điện đốt than 4
1.2 Ô nhiễm môi trường do nhà máy nhiệt điện gây ra 4
1.2.1 Đặc trưng nhiên liệu nhà máy nhiệt điện đốt than 4
1.2.2 Các vấn đề môi trường chính 5
1.2.3 Tác hại của tro bụi 6
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 8
2.1 Theo phương pháp khô 8
2.1.1 Buồng lắng 8
2.1.2 Thiết bị lọc bụi ly tâm xyclon đứng 8
2.1.3 Thiết bị lọc bụi bằng vật liệu lọc 9
2.1.4 Thiết bị lắng bụi tĩnh điện (ESP) 9
2.2 Theo phương pháp ướt 10
CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 12
3.1 Phân tích và đánh giá nguồn thải 12
3.2 Lựa chọn công nghệ xử lý 13
3.2.1 Công nghệ xử lý bụi 13
3.2.2 Công nghệ xử lý khí thải 13
3.3 Dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý khói thải nhà máy nhiệt điện 15
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BUỒNG LẮNG 17
4.1 Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt 17
4.2 Tính toán thiết kế buồng lắng bụi 18
4.3 Tính toán cơ khí buồng lắng 19
Danh mục tài liệu tham khảo 22
Trang 3CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN Ở VIỆT NAM
1.1 Hiện trạng và dây chuyền công nghệ nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam
1.1.1 Hiện trạng
Theo Quy hoạch điện VII (điều chỉnh) được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016, nhu cầu tiêu thụ điện tăng trưởng trong giai đoạn 2016-2030 bình quân khoảng 9 -10%/năm, gấp khoảng 1,5 - 1,8 lần tăng trưởng GDP phụ thuộc vào cấu trúc nền kinh tế
Trong bối cảnh hiện nay, việc khai thác tiềm năng các loại năng lượng khác phục vụ sản xuất điện như: thủy điện, điện khí… đã đạt tới hạn, trong khi việc phát triển điện hạt nhân tạm dừng, các loại năng lượng tái tạo khác (điện gió, điện mặt trời, điện sinh khối) chi phí đầu tư lớn và phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên (số giờ vận hành thấp trung bình 1800 - 2000 giờ/năm), chiếm dụng diện tích lớn (trung bình 1 MW điện mặt trời chiếm mất 1,2-1,5 ha), chi phí cho hệ thống truyền tải tăng và trong hệ thống rất cần có nguồn chạy nền để đáp ứng được ổn định điện phụ tải
Việt Nam hiện có 21 nhà máy NĐT đang hoạt động, trong đó 7 nhà máy dùng công nghệ đốt lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFB) sử dụng than nội địa chất lượng thấp (cám 6), 14 nhà máy dùng công nghệ than phun (PC) sử dụng than nội địa chất lượng tốt hơn (cám 5), than nhập bitum và antraxit với tổng công suất lắp đặt khoảng 14.310MW Tất cả các nhà máy NĐT đã đi vào vận hành đều được Bộ Tài nguyên và Môi trường thẩm định, phê duyệt Báo cáo đánh giá tác động môi trường [1]
Trang 41.1.2 Dây chuyền công nghệ nhà máy nhiệt điện đốt than
Nguyên lý chung của nhà máy nhiệt điện là quá trình chuyển hóa nhiệt lượng từ nhiên liệu (than, dầu, gỗ,…) sang điện năng nhờ tác dụng cơ học của hơi nước quá nhiệt ở vận tốc cao lên tuabin phát điện
Hình 1.1 Dây chuyền công nghệ nhà máy nhiệt điện đốt than
• Nguyên lí làm việc:
Than được vận chuyển từ đến kho Phần than mịn được đưa thẳng vào lò đốt, phần than thô được vận chuyển qua máy nghiền mịn trước khi cho vào lò đốt, trong giai đoạn này phát sinh nhiều bụi từ quá trình vận chuyển, nghiền mịn của than và quá trình đốt than Không khí qua công đoạn gia nhiệt được hòa trộn với than tại lò đốt và đốt Sản phẩm sau khi cháy bao gồm xỉ than được xả từ đáy lò vận chuyển đến kho chứa, khói thải bao gồm bụi, SO2, NOx, CO, CO2, nhiệt… được đưa qua hệ thống xử lý khí thải Nước được đi qua lò đốt bằng các đường ống trao đổi nhiệt trở thành hơi quá nhiệt ở nhiệt độ và áp suất cao Hơi quá nhiệt được vận chuyển đến tuabin máy phát điện tạo ra điện năng, lượng nước dẫn nhiệt sau khi đến tuabin được tuần hoàn lại một phần và thải bỏ một phần nhỏ cặn ra môi trường (chủ yếu là cặn do kết tủa nước cứng CaCO3) Điện năng được điều chỉnh nhờ hệ thống máy biếnáp sau tuabin điện
1.2 Ô nhiễm môi trường do nhà máy nhiệt điện gây ra
1.2.1 Đặc trưng nhiên liệu nhà máy nhiệt điện đốt than
Việt Nam hiện có 21 nhà máy nhiệt điện dùng than, 2 loại than được dùng chủ yếu là than Abitum và Antraxit Do đặc thù về thị trường nội địa lượng than Antraxit lớn và than Antraxit khai thác ở Quảng Ninh dùng trong nhà máy điện chủ yếu là than cám 4, 5, 6 theo TCVN, cháy ít khói, hàm lượng các bon (C) cao, chất bốc và lưu huỳnh (S) thấp , nên sử dụng than Antraxit là phù hợp với điều kiện thực tế
Thành phần Cacbon 61,89% Độ ẩm 3.8% Nhiệt lượng 8300kcal/kg Hydro 4,03% Độ tro 17.5% [2]
Trang 5Lưu huỳnh 0,54% Chất bốc 7.62%
Đặc tính kỹ thuật của tro: SiO2 = 58,52% Na2O < 0,10% Al2O3 = 28,08% K2O = 2,62% Fe2O3 = 6,11% TiO2 = 1,05% CaO = 0,82% MgO = 1,11%
Hàm lượng cacbon còn lại trong tro từ 15 - 20%
Điện trở suất của tro: khoảng 1,4.10^8-1,4.10^12 Ω.cm tại 135ºC
1.2.2 Các vấn đề môi trường chính
Các vấn đề môi trường chính của các nhà máy nhiệt điện than bao gồm: chất thải rắn (tro, xỉ), khí thải, nước thải, nhiệt và tiếng ồn
• Thành phần khói thải-Chất thải rắn:
- Khói thải được tạo ra từ quá trình đốt than ở lò hơi, với lưu lượng lớn mang tro bụi và khí ô nhiễm như SO2, NOx, CO, CO2, dioxin, furan, VOC, hơi thủy ngân…
- Lượng than phải tiêu thụ mỗi năm cho nhiệt điện khoảng 40 triệu tấn, trung bình các nhà máy nhiệt điện sẽ phát sinh lượng tro xỉ thải khoảng 15,8 triệu tấn/năm Than có hàm lượng tro cao (30,32%), trong đó có 10% là xỉ lò được thải ra nhờ hệ thống tháo xỉ Tro bay theo khói (90% hàm lượng tro) được tách ra khỏi khối khí thải nhờ hệ thống lọc bụi Lượng tro xỉ sau khi tách này được thải theo hệ thống kín và đưa ra một hồ chứa tập trung riêng biệt Thành phần tro, xỉ chủ yếu là các chất vô cơ không cháy hết thu được ở đáy lò chiếm khoảng 15% - 20% tổng lượng tro, xỉ; tro bay thu được ở hệ thống lọc bụi tĩnh điện chiếm khoảng 80% - 85% tổng lượng tro, xỉ
- Bụi của khói thải lò hơi là một tập hợp các hạt rắn có kích thước rất khác nhau từ vài micromét đến vài trăm micromét Các nghiên cứu đã cho thấy tỷ lệ phân bố các loại hạt bụi ở đường kính trung bình (Dtb) của lò hơi đốt than như trong Bảng 1.1
Bảng 1.1 Phân bố khối lượng theo đường kính hạt bụi của lò đốt than [3]
- Chất thải rắn nhà máy nhiệt điện chủ yếu là tro xỉ từ quá trình đốt nhiên liệu, một phần là chất thải rắn sinh hoạt và làm việc của cán bộ công nhân viên trong nhà máy cũng phát sinh thêm lượng chất thải rắn như: bao bì, thức ăn thừa, giấy, nhựa và một số chất thải từ các trang thiết bị bị hư hỏng
- Ngoài ra còn có khí thải của các phương tiện giao thông đi lại trong nhà máy; các hợp chất hữu cơ bay hơi bị rò rỉ từ đường ống dẫn, thiết bị và quá trình trong nhà máy; bụi than trước quá trình đốt ở các cảng than, cảng lật toa, kho chứa than, vận chuyển than về kho và vận chuyển sản xuất…
Trang 6• Nước thải:
Nước thải gồm nước làm mát các bộ phận chuyển động, làm mát gia nhiệt dầu, thải xỉ lên bãi thải, nước vệ sinh nhà xưởng…; nước làm mát bình ngưng sau khi trao đổi nhiệt tại bình ngưng nhiệt độ tăng từ 8 - 10ºC được giải nhiệt qua kênh dẫn hở rồi xả chảy ra nguồn cấp (sông, biển) hoặc qua tháp giải nhiệt rồi tuần hoàn kín
- Nước làm mát: được thải ra từ quá trình làm mát bình ngưng và các thiết bị phụ, có nhiệt độ cao, thành phần và tính chất ít biến đổi so với nguồn nước ban đầu;
- Nước thải ô nhiễm dầu: do các sự cố rò rỉ dầu, quá trình rửa thiết bị có sử dụng dầu, rửa nồi hơi, các động cơ, nhà dầu, nước mưa chảy tràn…;
- Nước xả lò hơi: trong quá trình vận hành lò hơi, để tránh tình trạng đóng cặn lắng thường được bổ sung thêm các hóa chất chống đóng cặn, theo chu kì thì thải rửa.; - Nước thải tro xỉ: lưu lượng lớn, thường để thải 1 tấn tro xỉ phải tốn 4 m3 nước, nước thải tro xỉ có độ đục cao, hàm lượng cặn lớn, khả năng tiếp nhận oxi giảm.;
- Nước thải sinh hoạt: lượng công nhân làm việc thường rất đông, nên vấn đề nước thải sinh hoạt cũng đáng quan tâm hàm lượng BOD, COD cao, độ màu độ đục cao, hàm lượng chất dinh dưỡng lớn…;
- Nước rửa thiết bị, rửa dầm nền thiết bị lọc bụi và nước mưa chảy tràn: có độ đục cao, chứa các ion kim loại, có chứa dầu mỡ, hàm lượng chất rắn lớn
• Ảnh hưởng điều khiện vi khí hậu:
- Nhiệt: Các quá trình hoạt động với công suất lớn, đặc biệt là lò hơi đã toả ra một lượng nhiệt đáng kể làm cho môi trường không khí xung quanh nóng lên, gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người lao động
- Tiếng ồn: Các thiết bị điều hoạt động với công suất lớn, tiếng ồn luôn ở mức quá giới hạn cho phép như: máy nghiền than, bộ lọc bụi tĩnh điện, máy phát điện Có thể gây ra các bệnh như: nặng tai, viêm màng nhĩ, điếc nghề nghiệp
1.2.3 Tác hại của tro bụi
Tro, bụi có trong dòng khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than có ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của con người, đặc biệt là người già và trẻ em và những người mắc bệnh về hô hấp Các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10µm có thể đi vào tận phế nang gây viêm thành phế quản, hạt nhỏ hơn 2,5µm có thể đi vào tận màng phổi và đọng lại trong đó gây viêm phổi Nều nồng độ cao và kéo dài có thể dẫn đến ung thư phổi Một số bệnh ở con người do bụi gây ra:
- Đối với bệnh hô hấp: viêm mũi, viêm phế quảng, hen suyễn, viêm phổi, ung thư phổi
Trang 7- Đối với hệ tiêu hóa: giảm men răng, gây sâu răng, gây rối loạn tuyến nước bọt, rối loạn tiêu hóa, viêm dạ dày, viêm nhiễm đường ruột làm giảm khả năng tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng
- Đối với da: tác động đến tuyến nhờn ở da làm khô da, kích thích gây dị ứng da, viêm da, sinh mụn trứng cá, mụn nhọt, lở loét da
- Đối với mắt: khi bụi tiếp xúc trực tiếp với mắt sẽ kích thích màng tiếp hợp gây sung đỏ, chảy nước mắt Nếu tình trạng này kéo dài có thể gây tổn thương màng tiếp hợp gây viêm mắt, viêm giác mạc, giảm thị lực, nặng hơn có thể làm mù mắt
Bụi còn có tác hại đến hệ sinh thái, mùa màng: khi bụi lắng đọng trên lá cây, nếu không có nước mưa rửa sạch thì sẽ ngăn cản quá trình quang hợp và trao đổi chất làm cây cối chậm phát triển Điều này làm cho hệ sinh thái bị ảnh hưởng nặng nề và làm tổn thất mùa màng
Khi bụi phát tán ra ngoài khí quyển làm giảm đi độ trong lành của khí quyển, cản trở tầm nhìn, ảnh hưởng đến thiết bị, giảm tuổi thọ công trình và mất thẩm mỹ quan
Bảng 1.2 Đặc tính của nguồn thải của nhà máy nhiệt điện Uông Bí [6]
Bảng 1.2 Cho ta thấy tải lượng ô nhiễm do ống khói của nhà máy nhiệt điện than điển
hình của Việt Nam (Nhà máy nhiệt điện than Uông Bí) Với công suất trung bình 300MW/năm thì dòng thải từ ống khói lò hơi của nhà máy nhiệt điện Uông Bí là một nguồn thải quan trọng trong công tác xử lý ô nhiễm với lưu lượng lớn và nhiều thành phần ô nhiễm đáng quan tâm của quá trình đốt than
Như vậy thành phần của khói thải nhà máy nhiệt điện sẽ chứa hai phần quan trọng đó là bụi và khí thải Để hạn chế mức độ nguy hại của chúng tới môi trường cần có các hệ thống xử lý bụi và xử lý khí ngay sau khi khói thải ra khỏi lò đốt Trong phạm vi bài thiết kế này em xin tập trung vào các kỹ thuật xử lý bụi của nhà máy nhiệt điện đốt than
Trang 8CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 2.1 Theo phương pháp khô
2.1.1 Buồng lắng
Buồng lắng là một không gian dạng hình hộp chữ nhật có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện của đường ống dẩn khí vào, nhằm giảm vận tốc dòng khí xuống rất nhỏ khi đi vào buồng lắng Vì vậy, các hạt bụi có đủ thời gian lắng xuống đáy thiết bị dưới tác dụng của trọng lực và được giữ lại ở đó mà không bị dòng khói mang theo
• Nhược điểm:
Kích thước thiết lớn, chiếm diện tích Chỉ có thể lọc các hạt bụi có kích thước > 50µm
• Phạm vị ứng dụng: lọc bụi thô, hạt bụi có kích thước lớn hơn 50µm Hiệu suất tương
Trang 9vào ở phần trên của thiết bị theo đường ống có phương tiếp tuyến với thân hình trụ, vì vậy dòng khí vào chuyển động theo đường xoắn ốc từ trên xuống Nhờ vào lực ly tâm mà các hạt bụi có xu hướng tiến về phía thành ống rồi va chạm vào đó, mất động năng và rơi xuống phễu hứng bụi Khi dòng khí chạm vào đáy phễu thì bị dội ngược lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc và đi ra ngoài theo đường ống thoát khí được lắp cùng trục với thân thiết bị Để có được hiệu suất lọc bụi cao người ta thường bố trí hai hay nhiều xiclon theo kiểu mắc nối tiếp, song song hoặc theo kiểu chùm
• Ưu điểm:
Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, chi phí vận hành bảo dưỡng thấp, có khả năng làm việc liên tục, có thể chế tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau tùy vào yêu cầu nhiệt độ áp suất
• Nhược điểm:
Hiệu suất thấp đối với hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 5µm; Dể bị mài mòn nếu bụi có độ cứng cao, Hiệu suất sẽ giảm nếu bụi có độ kết dính cao
• Phạm vị ứng dụng: lọc bụi thô, hạt bụi có kích thước từ 10-50 µm
2.1.3 Thiết bị lọc bụi bằng vật liệu lọc
Môi trường lọc hay còn gọi là vật liệu lọc hay lưới lọc Được cấu tạo từ một hoặc nhiều lớp sợi mà mỗi sợi được xem là có tiết diện tròn nằm cách nhau từ 5-10 lần so với kích thước của hạt bụi Khi dòng khí mang bụi đi qua lớp vật liệu lọc thì bụi bị giữ lại trên bề mặt lớp vật liệu sạch Sau một khoảng thời gian lớp vật liệu lọc có sự thay đổi về mặt cấu trúc do bụi bám vào bên trong, do thay đổi độ ẩm hoặc là do một lí do nào đó làm cho sức cản khí động và hiệu quả lọc bị thay đổi rõ rệt
• Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, giải lọc cao
• Nhược điểm: Năng suất lọc thấp, dễ gây tắc vật liệu lọc, tốn năng lượng lớn để thắng
trở lực của vật liệu lọc
2.1.4 Thiết bị lắng bụi tĩnh điện (ESP)
Hình 2.3 Hệ thống lọc bụi bằng điện kiểu tấm
Thiết bị có cấu tạo gồm một dây kim loại nhẵn, có tiết diện nhỏ, được căng theo trục của ống kim loại nhờ có đối trọng Dây kim loại được nạp dòng điện một chiều có điện thế cao khoảng 50-100 = kV, còn gọi là cực âm hay cực ion hóa của thiết bị Cực dương
Trang 10là ống kim loại được bao quanh cực âm và nối đất hay còn gọi là cực lắng Khi cấp điện thế cao vào cực âm thì tạo ra một điện trường mạnh bên trong ống cực dương và khi dòng khí mang bụi đi qua các phân tử khí sẽ bị ion hóa và truyền điện tích âm cho các hạt bụi do tác dụng va chạm hoặc khếch tán ion Các hạt bụi bị nhiểm điện âm sẽ di chuyển về cực dương (cực lắng) và đọng lại trên bề mặt bên trong của ống hình trụ, mất điện tích và rơi xuống phễu thu bụi Ngoài ra còn có thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu tấm, là loại thiết bị mà cực dương là các tấm dạng bảng được đặt song song hai bên các cực âm
• Ưu điểm:
Có thể thu bụi với hiệu suất cao 99,5 %; Có thể thu bụi có kích thước siêu nhỏ, dưới 1µm, và nồng độ bụi lớn 50 g/m3; Có thể làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao lên đến 500ºC; Làm việc trong phạm vi áp suất cao hoặc áp suất chân không; Có khả năng tách bụi có độ ẩm cao, cả dạng lỏng hoặc rắn
• Nhược điểm:
Vì khá nhạy cảm nên khó khăn trong việc lọc bụi có nồng độ thay đổi lớn; Chi phí chế tạo cao, vận hành, bảo dưỡng cao và phức tạp hơn các thiết bị khác; dễ bị ăn mòn, hư hỏng trong điều kiện khí thải có chứa hơi axit hay chất ăn mòn; Không thể lọc bụi mà khí thải có chứa các chất dể cháy nổ.có điện trở suất quá cao; Tốn nhiều không gian để đặt thiết bị; Vì môi trường làm việc có điện thế và nhiệt độ cao nên có thể phát sinh các chất gây ô nhiểm môi trường như NOx hay O3
• Phạm vi ứng dụng:
Tách bụi với d > 0.1µm trong công nghiệp sử dụng lò đốt (lò nhiệt điện, lò đốt rác…) và lò nung; công nghiệp sản xuất xi măng; công nghiệp luyện kim; công nghiệp giấy; các công nghiệp khác
2.2 Theo phương pháp ướt
• Nguyên lý chung:
Dựa vào nguyên lý tiếp xúc giữa dòng khí thải mang bụi và chất lỏng, chất lỏng thu gom các hạt bụi và thải chúng ra khỏi thiết bị ở dạng cặn bùn
• Các loại thiết bị lọc bụi theo phương pháp ướt :
- Buồng phun hoặc thùng rửa khí rỗng;
- Thiết bị khử bụi có lớp đệm bằng vật liệu rỗng có tưới nước - Thiết bị lọc bụi (rửa khí) có đĩa chứa nước sủi bọt;
- Thiết bị lọc bụi (rửa khí) với lớp hạt hình cầu di động; - Thiết bị lọc bụi kiểu ướt dưới tác động va đập quán tính; - Thiết bị lọc bụi phun nước bằng ống VENTURI;
• Phạm vi áp dụng chung:
Trang 11Sử dụng để lọc các loại bụi nhỏ mịn hoặc khi yêu cầu lọc bụi cao Các hạt bụi có kích thước > 3-5 μm, kết hợp lọc bụi và khử khí độc trong phạm vi có thể, cần làm nguội khí thải, chất lỏng kết dính, không an toàn về cháy nổ
Độ ẩm cao trong khí thải khi đi ra khỏi thiết bị lọc không gây ảnh hưởng gì đáng kể đối với thiết bị cũng như các quá trình công nghệ liên quan Nhiệt độ khí thải phải đủ thấp để không xảy ra hiện tượng bay hơi lỏng khi tiếp xúc pha Tùy theo các yêu cầu về chất lượng, kích thước, hoặc công suất mà ta sẽ chọn những thiết bị khác nhau
➢ Việc phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý các thành phần ô nhiễm (bụi, khí thải, nước thải…) của nhà máy nhiệt điện là vấn đề hết sức quan trọng Phân tích và đánh giá đúng với hiện trạng nhà máy sẽ tối ưu hiệu quả của công nghệ được lựa chọn Hiện nay trên lãnh thổ Việt Nam và trên thế giới vấn đề về khói thải nhà máy nhiệt điện đốt than đặc biệt là về thành phần bụi đang được giải quyết bằng hệ thống lọc bụi tĩnh điện ESP Trong đó có thể kết hợp với các thiết bị phụ trợ khác như buồng lắng và xyclon để đảm bảo yêu cầu đầu ra theo TC và QC quốc gia và tránh gây ô nhiễm đến môi trường Các nhà nhiệt điện ở nước ta sử dụng hệ thống xử lý bụi bằng thiết bị lọc bụi tĩnh điện như nhà máy nhiệt điện Uông Bí, nhà máy Phả Lại, nhà máy Ninh Bình…