Đề tàihệ thống xử lý khí thải lò hơi

mà chúng sẽ sản sinh những loại khí thải có thành phần khác nhau và tùy vào nồng độ khí thải mà chúng sẽ gây những ảnh hưởng tới môi trường.khu công nghiệp đã thải ra bầu trời một lượng

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ

MINH KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

––o0o—

ĐỀ TÀI:HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI

GVHD: Lê Đình Nhật Hoài LỚP: DHNL17D

NHÓM: 6

Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 9 năm 2024

LỜI MỞ ĐẦU Trong bối cảnh hiện nay, vấn đề khí thải trong các hệ thống lò hơi đang được quan tâm Tùy vào các loại nguyên, nhiên vật liệu các hệ thống lò hơi (ví dụ như lò hơi đốt củi, lò hơi sử dụng than đá, lò hơi sử dung dầu F.O,… ) mà chúng sẽ sản sinh những loại khí thải có thành phần khác nhau và tùy vào nồng độ khí thải mà chúng sẽ gây những ảnh hưởng tới môi trường.khu công nghiệp đã thải ra bầu trời một lượng khí độc ô nhiễm đáng kể như (Bụi,SOx, NOx, COx, HCl, H2SO4, H2S….).Vì thế chung

ta cần tìm hiểu các biện pháp xử lý khí thải để giảm thiểu tình trạng ô nhiêm môi trường tốt nhất có thể

DANH SÁCH THÀNH VIÊN

1 Lê Xuân Quyến 21125881

2 Trần Thiều Trung Quân 21117091

3 Ngô Văn Quốc 21125851

4 Nguyễn Bá Trường Sơn 21119531

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI 6 CHƯƠNG 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI 8 KẾT LUẬN 16

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Khái quát chung

Không khí là một thành phần thiết yếu của cuộc sống, chiếm khoảng 78,09% nitơ (N2), 20,94% oxy (O2), từ 1 đến 4% hơi nước, 0,03% carbon dioxide (CO2), cùng với các khí trơ khác như xenon (Xe), heli (He) và hydro (H2) Tuy nhiên, sự cân bằng này đang bị đe dọa bởi hiện tượng ô nhiễm không khí, một vấn đề ngày càng trở nên nghiêm trọng trong bối cảnh phát triển công nghiệp và đô thị hóa mạnh mẽ

Ô nhiễm không khí được định nghĩa là sự xuất hiện của các chất gây ô nhiễm trong khí quyển, có nguồn gốc từ các hoạt động của con người cũng như từ những quá trình tự nhiên Những chất này có thể tạo ra tác động xấu đến sức khoẻ con người và môi trường nếu nồng độ đạt đủ lớn và trong khoảng thời gian kéo dài Ví dụ, khí thải từ phương tiện giao thông, nhà máy, và các hoạt động nông nghiệp dẫn đến sự gia tăng của các chất ô nhiễm như sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxides (NOx), và bụi mịn PM2.5, PM10 Các chất ô nhiễm này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng không khí bên ngoài mà còn tác động nghiêm trọng đến sức khỏe của cộng đồng

Để giảm thiểu ô nhiễm không khí, các biện pháp cần thiết bao gồm việc hạn chế xả thải từ các ngành công nghiệp cần phát triển các chính sách hỗ trợ trong việc kiểm soát chất lượng không khí, đảm bảo quyền được sống trong môi trường lành mạnh cho tất

cả mọi người

1.2 Đặc điểm lò hơi

1.2.1 Lò hơi

Lò hơi công nghiệp đã trở thành một trong những thiết bị tối ưu và không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực sản xuất Được sử dụng phổ biến để tạo ra hơi nước và cung cấp nhiệt, lò hơi đáp ứng hiệu quả cho nhu cầu sấy, gia nhiệt định hình, gia nhiệt cho các phản ứng hóa học, làm chín thực phẩm và khử trùng

Cấu trúc lò hơi thường sử dụng các loại nhiên liệu như than đá, dầu DO, FO, nhằm đun sôi nước và tạo ra hơi nước có nhiệt độ và áp suất phù hợp với yêu cầu công nghệ của từng ngành công nghiệp Điểm đặc biệt của lò hơi là khả năng cung cấp nguồn năng lượng an toàn mà không gây ra nguy cơ cháy, điều này cho phép các thiết bị và động cơ tại những nơi yêu cầu hạn chế về lửa và nguồn điện có thể hoạt động một cách

ổn định

1.2.2 Nguồn gốc phát sinh

Sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp tại Việt Nam, mặc dù góp phần thúc đẩy kinh tế, nhưng cũng đi kèm với những thách thức nghiêm trọng về ô nhiễm không khí Các ngành sản xuất như phân bón, hóa chất, luyện kim, hóa dầu, giấy và thuộc da là những nguyên nhân chủ yếu tạo ra lượng khí thải đáng kể Tình trạng này bắt nguồn từ việc sử dụng lò hơi đốt nhiên liệu, dẫn đến sự phát thải các chất ô nhiễm như CO2, CO, NOx, và SO2 Theo thống kê, mỗi năm, lượng khí CO2 thải ra từ quá trình đốt nhiên liệu lên đến trên 5 tỷ tấn, với tỷ lệ gia tăng hàng năm khoảng 0,5%

Hàm lượng CO2 trong khí quyển ngày càng tăng, từ 300 ppm trong thế kỷ trước đến 365-380 ppm vào năm 2000, và dự kiến sẽ tiếp tục gia tăng trong tương lai gần

Các ngành công nghiệp chính còn thải ra lượng lớn SO2, oxit nitơ và bụi, với con số ước tính khoảng 200 triệu tấn SO2, 150 triệu tấn oxit nitơ và 110 triệu tấn bụi mỗi năm Nhà máy gang thép và luyện kim màu không chỉ tăng cường phát thải khí CO2

mà còn thải ra các loại bụi vô cơ và kim loại độc hại Trong khi đó, các nhà máy hóa chất phát thải các chất độc hại như chất kích thích, chất ăn mòn và khí thải có mùi khó chịu, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và môi trường

Một thực tế không thể phủ nhận là nền công nghiệp Việt Nam, dù đã phát triển đa dạng, nhưng vẫn tồn tại lạc hậu về công nghệ và thiết bị Điều này dẫn đến tỷ lệ thải chất thải cao, tạo thành các khu vực ô nhiễm công nghiệp cục bộ, đặc biệt tại các khu công nghiệp (KCN) cũ Giải quyết vấn đề ô nhiễm không khí không chỉ là trách nhiệm của cơ quan chức năng mà còn là nhiệm vụ chung của toàn xã hội Cần có những biện pháp tích cực nhằm cải thiện công nghệ sản xuất, nâng cao hiệu quả quản lý môi trường, và tuyên truyền nhận thức về bảo vệ môi trường cho cả doanh nghiệp và cộng đồng

Nhằm mục đích giúp các cơ sở sản xuất có thể tự mình chủ động giải quyết các vấn đề

về xử lý khống chế ô nhiễm, Sở Khoa học, Công nghệ và Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh đã xây dựng “Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh”

1.3 Đặc điểm khí thải lò hơi

Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt cho các thiết bị công nghệ nhờ chất lỏng truyền nhiệt, hơi nước áp suất cao Lò hơi có thể được làm nóng từ nhiều nguồn khác nhau Hiện nay, trong các ngành thủ công ở Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng 3 loại nhiên liệu chính là gỗ, than hoặc dầu diesel Đặc điểm khí thải của các loại lò hơi phụ thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng

1.3.1 Đặc điểm khí thải lò hơi đốt củi

Thành phần khí thải chủ yếu bao gồm các sản phẩm cháy như CO2, CO, N2, và một ít chất bốc chưa kịp cháy hết, cùng với oxy dư và tro bụi Lượng khí thải sinh ra khi đốt củi khá ổn định, với trị số VT20 là 4,23 m³/kg, nghĩa là mỗi kilogram củi sẽ tạo ra 4,23 m³ khí thải ở nhiệt độ 200 °C Bụi tro trong khói thải chủ yếu là sản phẩm không cháy hết và tạp chất, thường chiếm khoảng 1% trọng lượng củi khô, với kích thước hạt từ 500μm đến 0,1μm và nồng độ dao động khoảng 200-500 mg/m³.m đến 0,1μm đến 0,1μm và nồng độ dao động khoảng 200-500 mg/m³.m và nồng độ dao động khoảng 200-500 mg/m³

1.3.2 Đặc điểm khí thải lò hơi đốt than đá

Khí thải điển hình chứa bụi, CO2, CO, SO2, SO3 và NOx Hàm lượng lưu huỳnh trong than đá khoảng 0,5%, cho nên nồng độ SO2 trong khí thải đạt khoảng 1.333 mg/ m³ Lượng khí thải sản sinh phụ thuộc vào loại than, với than An-tra-xít Quảng Ninh

có lượng khí thải khoảng 7,5 m³/kg khi đốt 1 kg than Bụi trong khí thải than đá đa dạng về kích thước, từ vài micromet đến vài trăm micromet, thể hiện sự phức tạp trong thành phần của khí thải này 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)m)

0÷

10

10

≈2 0

20

≈3 0

30

≈4 0

40

≈5 0

50

≈6 0

60

≈8 6

86≈

100

>1 00

% 3 3 4 3 4 3 7 6 67

1.3.3 Đặc điểm khí thải lò hơi đốt dầu F.O

Trong khí thải của lò hơi dầu F.O thường thấy các chất sau: CO2, CO, NOx, SO2, SO3

và hơi nước, ngoài ra còn có một lượng nhỏ tro và các hạt tro trộn rất nhỏ với dầu Sự đốt cháy tồn tại ở dạng khí dung thường được gọi là bồ hóng

Tải lượng chất gây ô nhiễm của dầu F.O.:

a- Lượng khí thải:

Chất thải khi đốt dầu F.O có sự khác biệt rất ít

Nhu cầu không khí cần thiết để đốt cháy 1 kg dầu F.O là V020 = 10,6 m3/kg,

Lượng khí thải sinh ra trong quá trình đốt cháy 1 kg dầu diesel F.O là: Vc20 ≈ 11,5

m3/kg ≈ 13,8 kg khí thải/1 kg dầu diesel.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:

1.4 Các tác động đến môi trường của khí thải lò hơi

1.4.1 Các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi:

Bảng 3 Các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi:

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

1.4.2 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:

3)

13 Flo, HF, hoặc các hợp chất vô cơ của Flo, tính theo

HF

17 Nitơ oxit, NOx (cơ sở sản xuất hóa chất), tính theo

NO2

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

CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI

2.1 Khí CO X

2.1.1 Đối với con người

Cacbon monooxit (CO) là một khí độc có khả năng gây ra các tác động nghiêm trọng đối với sức khỏe con người Khi hít phải CO, nó tạo thành cacboxy-hemoglobin, ngăn cản sự vận chuyển oxy trong máu với hiệu năng mạnh gấp 250 lần so với oxy Sự

nhiễm độc do CO có thể dẫn đến triệu chứng từ nhẹ như đau đầu, ù tai, đến nặng như hôn mê và thậm chí tử vong Số liệu thống kê cho thấy hàng trăm người trên thế giới

tử vong hàng năm do ngạt thở vì khí CO Việc cấp cứu người bị nhiễm độc CO bao gồm việc đưa họ ra nơi thoáng khí và cung cấp oxy để hỗ trợ quá trình giải độc

Bảng 2.1 ảnh hưởng độc hại của CO ở các nồng độ khác nhau, cho thấy mức độ nguy hiểm gia tăng theo nồng độ khí CO trong không khí.

Nồng độ CO

(ppm)

% Chuyển hóa HbO2 -> HbCO

Ảnh hưởng độc hại đối với con người

nhìn

(Nguồn: giáo trình hóa môi trường của Hoàng Thái Long- ĐH Khoa học Huế)

2.1.2 Tới cây cối (thực vật)

Mặc dù thực vật ít nhạy cảm hơn với CO so với con người, nhưng khi nồng độ khí này đạt mức cao (100-10000 ppm), các triệu chứng như lá cây rụng, xoắn quăn, và cây non chết có thể xảy ra Điều này làm chậm quá trình phát triển của thực vật, ảnh hưởng đến sự cân bằng sinh thái

2.2 Khí NO x

2.2.1.Đối với con người

Nitro oxit (NO) cũng tương tự như CO khi có khả năng liên kết với hemoglobin, nhưng với cường độ mạnh hơn nhiều lần NO2 đặc biệt nguy hiểm đối với sức khỏe con người, với khả năng gây hại cho hệ hô hấp và gây tử vong ở nồng độ cao Khi tiếp xúc với nồng độ NO2 100 ppm, con người có thể tử vong trong vài phút Các bảng số liệu cũng liệt kê mức độ độc hại theo nồng độ NO2, cho thấy tác động nghiêm trọng của khí này đối với sức khỏe con người

Bảng 2.2 Ảnh hưởng độc hại của NO 2 với con người ở các nồng độ khác nhau Nồng độ NO 2

(ppm)

Thời gian phơi nhiễm

Mức độ độc hại đối với con người

50 - 100 Dưới 1 giờ Viêm phổi khi phơi nhiễm 6-8 tuần

Nồng độ NO 2

(ppm)

Thời gian phơi nhiễm

Mức độ độc hại đối với con người

150 - 200 Dưới 1 giờ Hủy hoại khí quản, chết nếu phơi nhiễm

3-5 tuần

>=500 2 - 10 ngày Chết

(Nguồn: giáo trình hóa môi trường của Hoàng Thái Long- ĐH Khoa học Huế)

2.2.2 Tới cây cối (thực vật)

NOx ảnh hưởng đến thực vật nhưng chỉ khi nồng độ đạt mức đủ lớn Ở các khu vực đô thị, nồng độ NOx có thể ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của thực vật, giảm hiệu suất quang hợp lên đến 25% Một số loại thực vật nhạy cảm cũng có thể bị tác động khi tiếp xúc với nồng độ thấp trong thời gian dài

2.2.3 Tới quá trình phát triển kinh tế xã hội

Sự ô nhiễm không khí do NOx sinh ra từ các khu công nghiệp có thể gây hại không chỉ cho sức khỏe mà còn cho sự phát triển kinh tế Khí NOx gây ra các hiện tượng như khói quang học và làm hỏng đồ vật bằng cách phai màu vải và oxi hóa kim loại

2.3 Khí SO X

2.3.1 Tới con người

Khí sunfurơ (SO2) chủ yếu gây tác hại trên hệ hô hấp, kích thích và gây ngạt cho con người Đặc biệt, nồng độ SO2 từ 1-2 ppm có thể gây kích thích cho những người nhạy cảm Nồng độ cao hơn 5 ppm sẽ ảnh hưởng đến hầu hết mọi người, dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng

Bảng 2.3 Một số ảnh hưởng của SO 2 đối với con người

Nồng độ (ppm) Thời gian tiếp xúc Ảnh hưởng

0,3 - 1,5 15 phút Tăng độ nhạy thị giác

1,6 - 5 > 6 giờ Co đường hô hấp (khí quản, phổi)

5 - 20 > 6 giờ Tổn thương phổi có thể hồi phục

>20 > 6 giờ Phù phổi nước, tê liệt, chết

(Nguồn: giáo trình hóa môi trường của Hoàng Thái Long- ĐH Khoa học Huế)

2.3.2 Tới cây cối (thực vật)

Đối với thực vật, SO2 có thể phá hủy các mô lá, gây hư hại nghiêm trọng cho cây trồng Sự gia tăng độ ẩm tương đối trong không khí khiến tác động của SO2 càng trở nên nghiêm trọng hơn Các lỗ khí nhỏ trên lớp biểu bì của lá bị nở ra, dẫn đến việc tiếp xúc lâu dài với khí có nồng độ thấp sẽ nguy hiểm hơn so với nồng độ cao trong thời gian ngắn Hiện tượng cây vàng lá, rụng lá hoặc chết do SO2 không chỉ ảnh hưởng đến

sự sinh trưởng mà còn đe dọa năng suất nông nghiệp

2.3.3 Tới quá trình phát triển kinh tế xã hội

SO2 cũng gây hại tới vật liệu xây dựng và sản phẩm tiêu dùng Chất khí này có thể làm thay đổi tính năng của vật liệu, ăn mòn kim loại, và giảm độ bền của sản phẩm Kết quả là chất lượng sản phẩm giảm sút, nghiêm trọng hơn là có thể gây tổn thất không nhỏ trong quá trình sản xuất và ảnh hưởng đến các công trình máy móc

CHƯƠNG 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI

Thiết bị và kỹ thuật dùng để kiểm soát, xử lý hơi, khí độc phụ thuộc vào tính chất của loại khí được xử lý

3.1 Phương pháp hấp thụ

Phương pháp hấp thụ khí thải bằng chất lỏng đóng vai trò quan trọng trong việc

xử lý ô nhiễm không khí Quá trình này diễn ra khi khí thải tiếp xúc với chất lỏng, dẫn đến hai hiện tượng chính: khí có thể được hòa tan vào chất lỏng hoặc có thể trải qua sự

biến đổi thành phần nhờ vào các phản ứng hóa học Hiệu quả của phương pháp hấp thụ này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm diện tích bề mặt tiếp xúc giữa khí và chất lỏng, thời gian tiếp xúc, nồng độ khí trong môi trường, và tốc độ phản ứng giữa chất hấp thụ và khí ô nhiễm

Chất hấp thụ dạng lỏng được phân thành hai loại chính:

Chất hấp thụ hóa học hoạt động dựa trên sự biến đổi hóa học để loại bỏ chất ô nhiễm Chẳng hạn, khí sulfur dioxide (SO2) khi tiếp xúc với nước và đá vôi sẽ kết hợp với canxi hydroxide (Ca(OH)2) để tạo thành canxi sulfat (CaSO4),

Chất này có thể được tách ra khỏi dòng khí bằng nước Ngược lại, chất hấp thụ vật lý hoạt động thông qua quá trình hòa tan đơn giản mà không có sự thay đổi hóa học, với các ví dụ như nước và dầu nặng

Phương pháp hấp thụ thường được áp dụng để xử lý nhiều loại khí thải như SO2, H2S, CS2, RSH (mercaptan), NOx, halogen và các hợp chất của chúng, cũng như các khí COx Các chất hấp thụ thường dùng bao gồm nước, canxi cacbonat (CaCO3), magiê oxit (MgO), kẽm oxit (ZnO), natri hydroxit (NaOH), và nhiều hóa chất khác.