Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện 10000 M3/H, Nguyễn Ngọc Nhất - 0979075904 potx

Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH ĐIỆN ĐỐT THAN Ở VIỆT NAM I.1 Vấn đề lượng nói chung: Năng lượng đóng vai trò quan trọng đời sống xã hội chúng ta, xã hội ngày phát triển nhu cầu sử dụng lượng ngày cao Tiêu thụ lượng giới gia tăng liên tục, từ năm 1976 đến năm 2006 tổng mức tiêu thụ lượng thê giới tăng từ khoảng tỷ đổi đổi dầu (TQD) lên đến 12 TQD Trong lượng hố thạch chiếm 80 % tổng lượng lượng nêu trên, lượng sinh khối chiếm khoảng 10 %, lại 10 % lượng điện sơ cấp, nguồn lượng sản xuất gồm 55 % lượng tái tạo mà chủ yếu thuỷ điện, 45% lượng hạt nhân Khoảng từ năm 2000, mức tiêu thụ lượng hoá thạch tăng trưởng ngày cao, đặc biệt với tăng trưởng kinh tế nước phát triển.[1] • Tiềm năng lượng Việt Nam: Việt Nam có tiềm lớn nguồn khoáng sản lượng huy động tích cực để phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội Việt Nam có mạng lưới sơng ngịi dày đặc có độ dốc cao, điều kiện tốt cho việc phát triển cơng trình thủy điện phục vụ cung cấp điện cho phát triển kinh tế quốc dân Đến nhà địa chất phát xác định tiềm dầu khí bể trầm tích khoảng 4,3 tỷ dầu quy đổi, trữ lượng 1,2 tỷ trữ lượng dầu khí có khả thương mại 814,7 triệu Tổng tài nguyên khoáng sản than bể than Quảng Ninh đạt 10 tỷ tấn, trữ lượng đạt hàng tỷ Than lignit sâu đồng sông Hồng với tiềm khoảng 200 tỷ nguồn lượng lớn cho kỷ 21 Như nguồn nhiên liệu dồi cho phát triển ngành nhiệt điện đốt than, đốt dầu khí thiên nhiên Ưu ngành phát triển lượng nhiệt điện nguồn nhiên liệu ổn định chi phí đầu tư thấp so với ngành thủy điện Ngoài hai nguồn lượng truyền thống Việt Nam có chương trình nghiên cứu sử dụng nguồn lượng như: lượng mặt trời, địa nhiệt, lượng gió, lượng sóng thủy triều, lượng sinh khối… I.2 Hiện trạng xu hướng phát triển nhiệt điện đốt than Việt Nam I.2.1 Hiện trạng ngành nhiệt điện Việt Nam Nhu cầu lượng điện Việt Nam tiếp tục tăng từ 1416%/năm thời kỳ 2011-2015 sau giảm dần xuống 11.15%/năm Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN thời kỳ 2016-2020 7.4-8.4%/năm cho giai đoạn 2021-2030 Vì sản lượng điện hàng năm tăng mạnh, nhiên chưa đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng nhiều lý khách quan chủ quan Tính đến năm 2011 sản lượng điện sản xuất trung bình ngày đạt 285 triệu kWh, tính trung bình năm đạt hàng trăm tỉ kWh Trong nhiệt điện đóng vai trò quan trọng chiếm khoảng 48-52% tổng sản lượng điện Nhìn chung hàng năm tốc độ tăng trưởng sản lượng điện đạt từ 12-15% so với năm trước.[2] Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện, nhiệt điện đốt than ưu tiên lựa chọn phát triển nguồn ngun liệu ổn định, chi phí xây dựng thấp thời gian thi công nhanh so với thủy điện Nguồn nguyên liệu sản xuất nhiệt điện than, dầu khí tự nhiên Theo tổng kết tập đồn than khống sản Việt Nam, trữ lượng than nước ta khoảng 10 tỉ tấn, thăm dị tìm kiếm 3,5 tỉ chủ yếu than atraxit, loại than khai thác với quy mô lớn có khả đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng than nước phần xuất Ngoài ra, trữ lượng than nâu Việt Nam lớn chưa khai thác nhiều; theo Bộ Công Thương năm 2011 tổng sản lượng dầu khai thác khoảng 25 triệu tấn/năm, khí thiên nhiên đạt khoảng tỷ m3/năm…và sản lượng khai thác hàng năm tăng so với năm trước từ 210% Đây loại nhiên liệu sẵn có Việt Nam, với mỏ than lớn tập trung chủ yếu tỉnh Quảng Ninh, mỏ dầu khí tập trung miền trung miền nam Chính mà nhà máy nhiệt điện phân bố cách hợp lý dọc theo chiều dài đất nước Các nhà máy nhiệt điện đốt than tập trung chủ yếu miền Bắc nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Thái Bình, Hải Phịng, ng Bí, Cẩm Phả, Ninh Bình…cịn nhà máy nhiệt điện tua bin khí xây dựng miền trung miền nam nhà máy nhiệt điên Phú Mỹ, Vũng Áng, Nhơn Trạch, Duyên Hải 3… I.2.2 Xu phát triển nhiệt điện đốt than Việt Nam Khoáng sản than lượng Việt Nam đánh giá có trữ lượng lớn (10 tỉ tấn), đáp ứng nhu cầu cho phát triển nhiệt điện đốt than đến khoảng năm 2025 Tuy nhiên trình độ điều kiện kinh tế Việt Nam thấp nên trữ lượng than phần lớn nằm sâu lịng đất mà chưa khai thác Phần có khả khai thác cạn kiệt, đủ đáp ứng đến hết năm 2011 Vì vậy, để đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng than nước, tập Đoàn điện lực Việt Nam chủ trương sách nhập than Bitum nước láng giềng mà chủ yếu Indonesia Úc Than nhập đốt riêng biệt pha trộn với than nước để tăng khả cháy than nước Vấn đề phải làm Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN bố trí địa điểm xây dựng nhà máy thật hợp lý, nhằm phân bổ, cân đối công suất nhà máy nhiệt điện than vùng miền Cụ thể đảm bảo tỷ lệ 50% cơng suất miền Nam, cịn lại miền Bắc miền Trung Qua hạn chế việc truyền tải điện Bắc - Nam, giảm tổn thất, nâng cao chất lượng điện năng, đảm bảo có nguồn cấp cho miền, khu vực Trong việc bố trí xây dựng nhà máy nhiệt điện ưu tiên nhà máy phía Bắc sử dụng nguồn than nội địa, cịn nhà máy phía Nam sử dụng nguồn than nhập dầu khí Trong tương lai việc chuyển giao công nghệ ứng dụng lị đốt tầng sơi tuần hồn cho nhà máy nhiệt điện than thực cơng nghệ gây nhiểm mơi trường nhiều nước giới ứng dụng Dự kiến đến năm 2020 tỉ trọng nhiệt điện than chiếm khoảng 48,6% tổng sản lượng điện nước đến năm 2030 sản lượng nhiệt điện than đạt khoảng 52% tổng sản lượng điện nước.[2] Bên cạnh việc gia tăng phát triển nhà máy nhiệt điện vấn đề bảo vệ mơi trường quan tâm trong q trình đầu tư, lựa chọn cơng nghệ, lựa chọn nguyên liệu I.3 Vấn đề môi trường nhà máy nhiệt điện gây I.3.1 Các đặc trưng chất thải nhà máy nhiệt điện đốt than: Đặc trưng chất thải nhà máy nhiệt điện đốt than chủ yếu phụ thuộc vào thành phần tính chất nhiên liệu Nguồn nguyên liệu sử dụng cho trình sản suất than antraxit - loại than có hàm lượng tro cao, đốt tạo lượng khói lớn nên chất thải nhà máy nhiệt điện có đặc trưng sau: • Thành phần khói thải: - Khói thải tạo chủ yếu từ q trình đốt than lị hơi, với lưu lượng - lớn chủ yếu mang theo tro bụi số chất khí nhiễm SO 2, NOx, CO, CO2, dioxin, furan, VOC, thủy ngân … Ngồi cịn có khí thải phương tiện giao thông lại nhà máy; hợp chất hữu bay bị rò rỉ từ đường ống dẫn, thiết bị từ trình nhà máy; bụi than trước trình đốt thường xuất cảng than, cảng lật toa, kho chứa than, trình vận chuyển than kho vận chuyển sản xuất… • Nước thải: nhu cầu sử dụng nước nhà máy nhiệt điện lớn nên vấn đề nước thải tránh khỏi, nước thải nhà máy nhiệt điện đốt than có nguồn gốc từ trình khác mang đặc trưng khác nhau:Nước làm mát: thải từ trình làm mát bình ngưng thiết bị phụ, thường có nhiệt độ Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN cao, thành phần tính chất biến đổi so với nguồn nước ban đầu; Nước thải ô nhiễm dầu: cố rị rỉ dầu, q trình rửa thiết bị có sử dụng dầu, rửa nồi hơi, động cơ, nhà dầu, nước mưa chảy tràn… Nước thải chứa dầu thường có màng dầu phía trên, hàm lượng dầu lớn có màu đen; Nước xả lị hơi: q trình vận hành lị hơi, để tránh tình trạng đóng cặn lắng q nhiệt người ta thường bổ sung thêm hóa chất chống đóng cặn, theo chu kì thải rửa Loại nước nước thải không thường xuyên lưu lượng không lớn, chất lượng nằm tiêu chuẩn xả thải; Nước thải tro xỉ: có lưu lượng lớn, thường để thải tro xỉ phải tốn m3 nước[3] Nước thải tro xỉ có độ đục cao, hàm lượng cặn lớn, khả tiếp nhận oxi giảm Nếu khơng xử lý nguồn gây nhiễm nước đáng lo ngại; Nước thải sinh hoạt: với lượng công nhân làm việc thường đông, nên vấn đề nước thải sinh hoạt đáng quan tâm Nước thải sinh hoạt thường có hàm lượng BOD, COD cao, độ màu độ đục cao, hàm lượng chất dinh dưỡng lớn…; Nước rửa thiết bị, rửa dầm thiết bị lọc bụi nước mưa chảy tràn: có độ đục cao, chứa ion kim loại, có chứa dầu mỡ, hàm lượng chất rắn lớn • Chất thải rắn: Chất thải rắn nhà máy nhiệt điện chủ yếu tro xỉ từ trình đốt - nhiên liệu, thạch cao từ trình xử lý SO 2, phần chất thải rắn sinh hoạt, thiết bị hư hỏng Than có hàm lượng tro cao (30,32%), có 10% xỉ lị thải nhờ hệ - thống tháo xỉ Phần lại tro bay theo khói (90% hàm lượng tro) tách khỏi khối khí thải nhờ hệ thống lọc bụi Lượng tro xỉ thải theo hệ thống kín đưa hồ chứa tập trung riêng biệt.[3] Do trình xử lý SO2, người ta thường sử dụng phương phấp hấp thụ dung - dịch sữa vơi, nên sau hệ thống xử lý SO2 có tạo lượng lớn thạch cao Quá trình sinh hoạt làm việc cán công nhân viên nhà máy phát sinh thêm lượng chất thải rắn như: bao bì, thức ăn thừa, giấy, nhựa số chất thải từ trang thiết bị bị hư hỏng • Vi khí hậu: - Nhiệt: q trình hoạt động với cơng suất lớn, đặc biệt lò toả - lượng nhiệt đáng kể làm cho mơi trường khơng khí xung quanh nóng lên, gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người lao động Tiếng ồn: thiết bị điều hoạt động với công suất lớn, tiếng ồn mức giới hạn cho phép Nếu người lao động thiết bị bảo hộ lao động dễ bị bệnh nghề nghiệp tiếng ồn gây như: nặng tay, viêm màng nhĩ, điếc nghề nghiệp Các nguồn phát tiếng ồn là: máy nghiền than, lọc bụi tĩnh điện, máy phát điện Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN I.3.2 Các tác hại khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than: • Tác hại tro, bụi: [4] - Tác hại cần phải nói đến ảnh hưởng đến sức khỏe người: trẻ em, - người già người mắc bệnh hô hấp dể bị ảnh hưởng nhiều Các hạt bụi có kích thước nhỏ 10 µm vào tận phế nang gây viêm nhiểm phế quản, hạt nhỏ 2,5 µm vào tận màng phổi đọng lại phổi gây viêm phổi, sơ hóa phổi, nồng độ cao kéo dài dẩn đến ung thư phổi.Một số bệnh người bụi gây ra: hệ hô hấp:viêm mũi, viêm phế quản, hen suyễn, viêm phổi, ung thư phổi; hệ tiêu hóa: giảm men gây sâu răng, gây rối loạn tuyến nước bọt, rối loạn hệ tiêu hóa, viêm dày, viêm nhiểm đường ruột làm giảm khả tiêu hóa hấp thụ chất dinh dưỡng; da: tác động đến tuyến nhờn da làm khơ da, kích thích gây dị ứng da, viêm da, sinh mụn trứng cá, mụn nhọt, lở loét da; mắt: bụi tiếp xúc trực tiếp với mắt kích thích đến màng tiếp hợp gây sưng đỏ, chảy nước mắt tình trạng kéo dài làm tổn thương màng tiếp hợp gây viêm mi mắt, viêm giác mạc, giảm thị lực, nặng làm mù mắt Bụi gây tác hại đến hệ sinh thái, ảnh hưởng đến mùa màng: bụi lắng đọng - bề mặt cây, khơng có nước mưa để rửa ngăn cản trình quang hợp trao đổi chất làm cối chậm phát triển, hệ sinh thái bị tổn hại nặng nề suất trồng giảm sút Khi bụi phát tán môi trường làm giảm độ suốt khí quyển, cản trở tầm nhìn, hư hỏng thiết bị, giảm tuổi thọ cơng trình, làm giá trị mỹ quan • Tác hại SO2: [5], [6] - Khí SO2, SO3 gọi chung SOx khí độc hại không với sức khỏe - người, động thực vật mà tác động lên vật liệu xây dựng, cơng trình kiến trúc Chúng chất có tính kích thích, nồng độ định gây co giật trơn khí quản Ở nồng độ lớn gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản gây viêm khí quản, tiếp xúc với mắt tạo thành axit gây tổn hại đến thị lực SOx xâm nhập vào thể người qua quan hô hấp quan tiêu - hóa sau hịa tan nước bọt, cuối chúng xâm nhập vào hệ tuần hoàn Khi tiếp xúc với SOx tạo hạt axit nhỏ, hạt xâm nhập vào huyết mạch SO x xâm nhập vào thể người qua da gây chuyển đổi hóa học, kết hàm lượng kiềm máu giảm, amoniac bị qua đường tiểu có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt SOxbị oxy hóa ngồi khơng khí phản ứng với nước mưa tạo thành axit H 2SO4 hay muối sulfate gây tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến phát triển thực vật, Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN ảnh hưởng đến hệ sinh thái, làm chua đất tác nhân gây ăn mòn kim loại, bê tơng cơng trình kiến trúc… • Tác hại NO2: [5], [6] - NOx khí có màu nâu đỏ có mùi gắt cay, mùi phát vào - khoảng 0.12 ppm NO2 khí có tính kích thích mạnh đường hơ hấp Nó tác động đến hệ thần kinh phá hủy mô tế bào phổi, làm chảy nước mũi, viêm họng Khi NO2 với nồng độ 100ppm gây tử vong cho người động vật sau phút Với nồng độ 5ppm gây ảnh hưởng xấu đến đường hô hấp Con người tiếp xúc lâu với NO2 khoảng 0.06 ppm gây bệnh trầm trọng phổi Một số thực vật nhạy cảm bị tác hại NO nồng độ khoảng ppm NO2 tác nhân gây hiệu ứng nhà kính • Tác hại CO [5] [6] - Khí CO loại khí khơng màu, khơng mùi khơng vị, tạo từ q trình cháy khơng - hồn tồn ngun liệu than Sức đề kháng người với CO Những người mang thai đau tim tiếp xúc với CO nguy hiểm lực CO với hemoglobin cao gấp 200 lần so với oxy, nên vào thể phản ứng với hemoglobin, cản trở oxy từ máu đến mơ Vì cần lượng máu lớn nhiều bơm đến để mang lượng oxy cần thiết đến mơ.Ở nồng độ khoảng 5ppm gây đâu đầu chóng mặt Ở nồng độ từ 10-250 ppm gây tổn hại đến hệ thống tim mạch chí gây tử vong Rất nhiều nghiên cứu người động vật chứng tỏ người yếu tim bị tăng thêm căng thẳng lượng CO máu vượt mức Đặc biệt nghiên cứu lâm sàng cho thấy tiếp xúc với CO mức cao người hay bị đau thắt ngực tăng thời gian đau Những người khoẻ mạnh bị ảnh hưởng, tiếp xúc với CO cao dẫn đến khả suy giảm thị lực, lực làm việc, khéo léo, khả học tập hiệu suất công việc Với tác hại khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than trình bày yêu cầu cấp bách cho phải có hệ thống xử lý khí thải hợp lý trước đưa dịng khí vào mơi trường CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI II.1 Một số phương pháp xử lý khí thải thường sử dụng: II.1.1 Các phương pháp xử lý bụi: Xử lý bụi theo phương pháp khô: i) Buồng lắng: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN - Buồng lắng khơng gian dạng hình hộp chữ nhật có tiết diện ngang lớn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẩn khí vào, nhằm giảm vận tốc dịng khí xuống nhỏ vào buồng lắng Vì vậy, hạt bụi có đủ thời gian lắng xuống đáy thiết bị tác dụng trọng lực giữ lại mà khơng bị dịng khói mang theo Buồng lắng ứng dụng để lọc bụi thơ, hạt bụi có kích thước lớn 50µm Ưu điểm: Thiết bị có cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp, xây dựng vật liệu dể kiếm - gạch, xi măng Chi phí vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thấp Lọc hiệu suất cao hạt bụi có kích thước lớn giảm tải cho thiết bị - phía sau, tổn thất áp suất nhỏ Có khả làm việc dải nhiệt độ áp suất rộng Nhược điểm: - Kích thước thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích - Chỉ lọc hạt bụi có kích thước lớn 50µm ii) Thiết bị lọc bụi ly tâm: Thiết bị lọc bụi ly tâm hay cịn gọi xiclon Có cấu tạo gồm thân hình trụ trịn, phía thân hình trụ có phễu thu bụi ống thu bụi Không khí mang bụi vào phần thiết bị theo đường ống có phương tiếp tuyến với thân hình trụ, dịng khí vào chuyển động theo đường xoắn ốc từ xuống Nhờ vào lực ly tâm mà hạt bụi có xu hướng tiến phía thành ống va chạm vào đó, động rơi xuống phễu hứng bụi Khi dịng khí chạm vào đáy phễu bị dội ngược lên giữ chuyển động xoáy ốc ngồi theo đường ống khí lắp trục với thân thiết bị Để có hiệu suất lọc bụi cao người ta thường bố trí hai hay nhiều xiclon theo kiểu mắc nối tiếp, song song theo kiểu chùm Ưu diểm: Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, chi phí vận hành bảo dưỡng thấp, có khả làm việc liên tục, chế tạo nhiều loại vật liệu khác tùy vào yêu cầu nhiệt độ áp suất Nhược điểm: Hiệu suất thấp hạt bụi có kích thước nhỏ 5µm; Dể bị mài mịn bụi có độ cứng cao, Hiệu suất giảm bụi có độ kết dính cao iii) Thiết bị lọc bụi vật liệu lọc: Môi trường lọc hay gọi vật liệu lọc hay lưới lọc Được cấu tạo từ nhiều lớp sợi mà sợi xem có tiết diện trịn nằm cách từ 5-10 lần so với kích thước hạt bụi Khi dịng khí mang bụi qua lớp vật liệu lọc bụi bị giữ lại bề mặt lớp vật liệu Sau khoảng thời gian lớp vật liệu lọc Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN có thay đổi mặt cấu trúc bụi bám vào bên trong, thay đổi độ ẩm lí làm cho sức cản khí động hiệu lọc bị thay đổi rõ rệt iv) Thiết bị lắng bụi tĩnh điện: Thiết bị có cấu tạo gồm dây kim loại nhẵn, có tiết diện nhỏ, căng theo trục ống kim loại nhờ có đối trọng Dây kim loại nạp dịng điện chiều có điện cao khoảng 50-100 = kV, gọi cực âm hay cực ion hóa thiết bị Cực dương ống kim loại bao quanh cực âm nối đất hay gọi cực lắng Khi cấp điện cao vào cực âm tạo điện trường mạnh bên ống cực dương dịng khí mang bụi qua phân tử khí bị ion hóa truyền điện tích âm cho hạt bụi tác dụng va chạm khếch tán ion Các hạt bụi bị nhiểm điện âm di chuyển cực dương (cực lắng) đọng lại bề mặt bên ống hình trụ, điện tích rơi xuống phễu thu bụi Ngồi cịn có thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu tấm, loại thiết bị mà cực dương dạng bảng đặt song song hai bên cực âm Ưu điểm: - Có thể thu bụi với hiệu suất cao 99,5 % Lưu lượng khí thải lớn - Có thể thu bụi có kích thước siêu nhỏ, 1µm, nồng độ bụi lớn 50 g/m3 - Có thể làm việc mơi trường có nhiệt độ cao lên đến 5000c - Làm việc phạm vi áp suất cao áp suất chân khơng - Có khả tách bụi có độ ẩm cao, dạng lỏng rắn Nhược điểm: - Vì nhạy cảm nên khó khăn việc lọc bụi có nồng độ thay đổi lớn - Chi phí chế tạo cao, vận hành, bảo dưỡng cao phức tạp thiết bị khác; dễ - bị ăn mịn, hư hỏng điều kiện khí thải có chứa axit hay chất ăn mịn; Khơng thể lọc bụi mà khí thải có chứa chất dể cháy nổ.có điện trở suất q cao Tốn nhiều khơng gian để đặt thiết bị Vì mơi trường làm việc có điện nhiệt độ cao nên phát sinh chất gây ô nhiểm môi trường NOx hay O3 Phương pháp ướt: Phương pháp tách bụi ướt dựa ngun tắc cho dịng khí mang bụi tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng mà thông thường nước Bụi bị chất lỏng giữ lại tách khỏi dịng khí dạng bùn Trong q trình xử lý bụi phương pháp ướt kết hợp xử lý số chất ô nhiểm dạng khí SO 2, NOx, ngồi cịn kết hợp để giảm nhiệt độ khí thải trước thải môi trường Các thiết bị tách bụi ướt thường bố trí vịi phun nước vị trí thích hợp tuỳ loại thiết bị Một số thiết bị sử dụng để tách bụi theo phương pháp ướt là: Cyclon ướt, ventury ướt, thiết bị lọc bụi có đĩa chứa nước sủi bọt, thiết bị lọc bụi có lớp đệm Viện Khoa Học Và Cơng Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN vật liệu rỗng tưới nước, buồng phun-thùng rửa khí rỗng, thiết bị lọc bụi kiểu ướt có tác động va đập quán tính  Ưu nhược điểm phương pháp tách bụi ướt: Ưu điểm: - Chi phí đầu tư ban đầu thấp - Có thể xử lý đồng thời bụi khí nhiểm - Có khả lọc hạt bụi có kích thước nhỏ, hiệu suất lọc bụi cao - phương pháp khô Không có tượng bụi quay lại Có khả làm việc với khí thải có nhiệt độ cao Nhược điểm: Chi phí vận hành cao, tiêu tốn nhiều lượng Thiết bị dể bị ăn mòn, phát sinh nhiều bùn thải II.1.2 Các phương pháp xử lý khí SO2 [7] Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ: a Hấp thụ SO2 đá vôi, vôi nung CaO sữa vôi (Ca(OH)2) Xử lý SO2 vôi phương pháp áp dụng rộng rãi công nghiệp hiệu xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền có sẵn nơi Trong tháp hấp thụ, dịng khí thải mang khí SO từ lên qua phận phân phối khí, dịng dung dịch hấp thụ từ xuống qua hệ thống giàn phun Khi SO2 tiếp xúc với dung dịch hấp thụ xảy trình hấp thụ SO tạo thành thạch cao, dịng khí qua khử ẩm ngồi, cịn dung dịch sau hấp thụ trộn với dung dịch hấp thụ tiếp tục sử dụng đến nồng độ thạch cao dung dịch 60 % [16] tháo nhờ hệ thống tách thạch cao Các phản ứng hóa học xảy q trình xử lý sau: CaCO3 + SO2CaCO3 + CO2 CaO + SO2 CaSO3 2CaSO3 + O2 2CaSO4 Hiệu hấp thụ SO2 sữa vơi đạt 98% Sức cản khí động hệ thống không vượt 20 mm H2O.[7] Nguyên liệu vơi sử dụng cách hồn tồn, cụ thể cặn bùn từ hệ thống xử lý thải sử dụng làm chất kết dính xây dựng sau chuyển sunfit thành sunfat lị nung Ưu điểm: - Cơng nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu khơng lớn, chế tạo thiết bị - vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit không chiếm nhiều diện tích xây dựng Hiệu xử lý cao, tiêu tốn chất hấp thụ điện tiêu thụ thấp Độ tin cậy giá trị lợi ích cao, sản phẩm phụ có độ ổn định cao Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, cơng suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN b Hấp thụ SO2 MgO ZnO: c Về khả sử dụng sữa MgO (ZnO) để khử SO2 khói thải biết từ lâu, nghiên cứu ứng dụng công nhgiệp thực gần chủ yếu nhà khoa học công nghệ Liên Xô cũ SO2 hấp thụ oxit –hydroxit magiê, tạo thành tinh thể ngậm nước sunfit magiê Trong thiết bị hấp thụ xảy phản ứng sau: MgO + SO2 = MgSO3 MgO + H2O = Mg(OH)2 MgSO3 + H2O + SO2 = Mg(HSO3)2 Mg(OH)2 + Mg( HSO3)2 = 2MgSO3 + 2H2O Độ hòa tan sunfit magiê nước bị giới hạn, nên lượng dư dạng MgSO3.6H2O MgSO3.3H2O rơi xuống thành cặn lắng Tỉ lệ rắn: lỏng huyền phù 1:10 Độ pH đầu vào 6,8 – 7,5; đầu 5,5 – 6,0 Sunfat magiê hình thành oxit hóa sunfit magiê: MgSO + O2 MgSO4 SO2 thoát 7-15% làm nguội, tách bụi sương mù axit sunfuric dùng để sản xuất axit sunfuric Ưu điểm: Có thể làm khí nóng mà khơng cần làm lạnh sơ Thu axit sunfuric, hiệu làm cao Nhược điểm: Quy trình cơng nghệ phức tạp Khơng phân giải hoàn toàn sulfat nung Tổn hao MgO nhiều Xử lý SO2 chất hấp thụ hữu cơ: Xử lí khí SO2 khí thải chất hấp thụ hữu áp dụng nhiều công nghiệp luyện kim màu Chất hấp thụ khí SO sử dụng phổ biến amin thơm anilin C6H5NH2, toluđin CH3C6H4NH2, xyliđin (CH3)2C6H3NH2, đimety-anilin C6H5N(CH3)2 Quá trình xử lí theo phương pháp q trình sunfidin: Q trình hãng cơng nghiệp hóa chất luyện kim Đức nghiên cứu áp dụng nhà máy luyện kim Hamburg để khử SO khói thải lị thổi luyện đồng Nồng độ khí khói thải dao động phạm vi 0,5 ÷ 8%, trung bình 3,6%.Chất hấp thụ hỗn hợp xylidin nước tỉ lệ ≈ 1:1 Quá trình khử SO2 dimetylanilin – Quá trình ASARCO: trình nghiên cứu áp dụng nhiều nhà máy luyện kim Xử lý SO2 phương pháp hấp phụ thể rắn: Thực chất phương pháp sử dụng chất hấp phụ thể rắn có khả hấp phụ SO2 đưa vào thiết bị phản ứng Khi SO qua lớp chất hấp thụ Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 10 Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN CHƯƠNG IV TÍNH KINH TẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG IV.1Tínhtốnchiphíđầutư Cácthiếtbịtrong hệthốngxửlýkhóithảiđượclàm bằngthéphợpkim X18H10Tcó khốilượngriênglà7900 (kg/m ).Chân đỡ thiết bị làm thép cacbon CT3, khối lượng riêng 7850 (kg/m ).Các bể chứa dung dịch sữa vôi, bể lắng bùn, võ ngồi ống khói làm bê tông cốt thép Đơngiáchomỗikgthéphợp kim:34500 VNĐ/kg, thép cacbon CT3: 16500 VNĐ/kg, bêtơngcốtthéplà2.250.000VNĐ/m3 IV.1.1 Các thiết bị chính: Thiết bị trao đổi nhiệt với nước Bảng IV.1 : Giá thành vật liệu thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt [15] Chi tiết Thông số Ống trao đổi nhiệt Vỏ bọc - Đường kính: 0,034 m Chiều dài: 296m Kích thước: 3*1,2*0,9 m Lớp cách - Kích thước: nhiệt 3*1,2*0,9 m Chân đỡ - Chiều cao: 1m, Số chân: Vật liệu chế tạo Số lượng Thép hợp kim: 500 kg X18H10T, dày mm Thép hợp 933 kg kim: X18H10T dày 8mm Bông thủy tinh, 14,76 m2 dày 100mm Thép CT3 khối 471 kg vuông 100x100mm Giá thành Thành tiền (đồng/kg) 34.500 17.250.000 VNĐ 34.500 32.188.500 VNĐ 18000 đ/kg 265.680 VNĐ 7.771.500 VNĐ 16.500 Tổng chi phí vật liệu cho trao đổi nhiệt với nước: C1 = 17250000+ 32188500 + 265680 + 7771500 = 57.475.680 (VNĐ) Bộ lắng bụi tĩnh điện: (ESP) Bảng IV.2: Giá vật liệu thiết kế ESP Chi tiết Thông số Vật liệu chế tạo Thân Thép hợp Chiều dài: 7,3 m thiết bị: kim: Chiều rộng: 2,2 m X18H10T dày Chiều cao: 3,5m 8mm Điện cực - Diện tích: 457,38 Thép hợp kim lắng X18H10T, m2 dày 4mm Điện cực - R= 0,015 m Thép hợp kim ion hoá X18H10T - L = 990 m Khối Đơn Giá Thành tiền lượng (kg) (VNĐ/kg) 4245 34500 146.452.50 VNĐ 7227 34500 249.331.50 VNĐ 55,3 34500 1.907.850 VNĐ Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 66 Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Khung treo dầm rung Lớp bảo ôn Treo điện cực Thép CT3 416 16500 lắng điện cực ion hố Bơng thủy Diện tích: 18000 Chiều dài: 7,3 m tinh, 100mm 63 m2 đ/m2 Chiều rộng: 2,2 m Chiều cao: 3,5m Phểu thu Cao 1,2 m bụi Chân đỡ đứng 5,5m dọc 7,3 m ngang2,2m Thép hợp kim 466 X18H10T Thép CT3 7002 khối vng 100x100mm Tổng chi phí vật liệu cho lắng bụi tĩnh điện: C2 = 146.452.500 + 249.331.500 + +1.134.000+16077000 + 115.533.000 = 537.299.850 VNĐ Tháp khử xúc tác chọn lọc: 6.864.000 VNĐ 1.134.000 VNĐ 34500 16.077.000 VNĐ 115.533.00 VNĐ 16500 1.907.850 +6.864.000 Chi phí đầu tư bao gồm chi phí xúc tác chi phí vỏ thiết bị: Bảng IV.3 : Giá vật liệu xây dựng thiết bị SCR Chi tiết Xúc tác Thân tháp Chân đỡ Thông số Vật liệu chế Số tạo lượng (kg) Thể tích : 22,5m Xúc tác V2O5 /TiO2 Tiết diện ngang: Thép hợp 5061 2,24x2,24m kim: Chiều cao: 9,62m X18H10T dày 8mm Chiều cao: 9,6 m Thép CT3 6086 Gồm chân 100x100mm Đơn giá (đồng/k g) 3300 USD/m3 34500 Thành tiền 16500 100419000 VNĐ 1.485.000.000 VNĐ 174.604.500 VNĐ Chi phí vật liệu chế tạo tháp khử NOx: C3 = 1.760.023.500 VNĐ Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Bảng IV.4 : Giá vật liệu xây dựng thiết bị ống chùm: Chi tiết Thân Ống Thông số Đường kính 1,46 m, Chiều cao 9,4 m trao Kích thước: Vật liệu Số lượng Thép hợp kim 2935 (kg) X18H10T Đơn giá 34500 VNĐ/kg Thành tiền 101.257.500 VNĐ Thép hợp kim 4882 kg 34500 168.429.000 Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 67 Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN đổi nhiệt Lớp bảo ôn Chân đỡ d2/d1 =53/50 Tổng chiều dài 2547,4 m Diện tích cần bảo ơn 44,46 m2 đứng 10 m ngang 1,6m X18H10T VNĐ/kg VNĐ Bông sợi thuỷ 44,46 m2 tinh 18000 VNĐ/m2 800.000 VN Thép CT3, trụ 4144 kg vuông 100*100 mm 16500 VNĐ/kg 68.376.000 VNĐ Tổng chi phí vật liệu cho trao đổi nhiệt ống chùm: C = 338.862.500 VNĐ Tháp hấp thụ SO2 Bảng IV.5 : Giá vật liệu xây dựng tháp hấp thụ SO2: Chi tiết Thông số Vật liệu chế Số tạo lượng (kg) Thân 3504 - Đường kính Thép tháp hợp kim: trong: 1,3 m - Chiều cao: 14 m X18H10T dày 8mm Bể oxi - Đường kính: 2,5 Thép 2430 hoá m hợp kim: - Cao 3,5 m X18H10T dày 12mm Đáy bể - Diện tích: m Bề dày thép: 3950 oxi hoá 100 mm Chân đỡ đứng 18m Thép CT3, 6672,5 ngang 100*100 mm 1,6m Đơn giá Thành tiền (VNĐ/kg) 34500 120.888.00 VNĐ 34500 83.835.000 VNĐ 34500 136.275.000 VNĐ 110.096.250 VNĐ 16500 Tổng chi phí vật liệu cho tháp hấp thụ SO2: C5 = 451.094.000 VNĐ Ống khói Bảng IV.6 : Giá vật liệu xây dựng ống khói: (chỉ tính phần bê tơng cốt thép) Chi tiết Thơng số Vỏ ngồi - Vật liệu chế tạo Lượng Đơn giá Thành tiền vật liệu (đồng/kg) (kg) 2250000 387.000.00 Đường kính trung Bêtơng – cốt 172 m3 đồng/m VNĐ bình bên ngoài: thép dày 0,3 m m Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 68 Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, cơng suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN - Chiều cao: 74 m Tổng chi phí vật liệu cho xây dựng ống khói: C6 = 387.000.000 VNĐ Hệ thống đường ống: Hệ thống đường ống làm thép hợp kim X18H10T, bề dày mm Tổng khối lượng thép cần thiết (bao gồm ống khói) là:7110 (kg) Chi phí vật liệu cho đường ống: C7 = 245.295.000 VNĐ Như tổng chi phí vật liệu cần thiết cho thiết bị là: C = C1 + C2 + C3 + C4 + C5 +C6 + C7 = 57.475.680 + 537.533.000 + 1.760.023.500 + 338.862.500 + 451.094.000 + 387.000.000 + 245.295.000 = 3.777.283.680 VNĐ Chi phí thiết bị tính dựa lượng vật liệu, giá thành vật liệu chi phí chế tạo Thơng thường chi phí chế tạo thiết bị chiếm khoảng 20 – 50 % chi phí vật liệu Chọn chi phí chế tạo thiết bị chiếm khoảng 40% chi phí vật liệu Trong thiết bị hệ thống, chi phí cho xúc tác tháp khử xúc tác chọn lọc mức chi phí bao gồm chi phí chế tạo Nên tổng chi phí cho thiết bị là: PV1 = 1,4*(C – Cxúc tác) + Cxúc tác = 1,4*(3.777.283.680 - 1.485.000.000) + 1.485.000.000 = 4.694.197.152 (VNĐ) IV.I.2 Các thiết bị phụ: Bảng IV.7 Chi phí cho thiết bị phụ Thiết bị Quạt khói Silo tro Máy thổi khí vận chuyể n tro Ống dẫn tro Bơm Thông số Vật liệu/ Số loại thiết bị lượng suất Công 21,5 kW Cao thân: 2,5 Thép m; cao hình X18H10T, chóp: 1m; Dày mm đường kính thân: 1,6 m Cơng suất: 1,23 kW Chiều dài: Thép 24 m; X18H10T, đường kính Dày mm ống: Năng suất: Đơn giá Thành tiền 15.000.000 VNĐ 34500 VNĐ/kg 15.000.000 VNĐ 33.051.000 VNĐ 2.800.000 VNĐ 2.800.000 VNĐ 385 (kg) 34500 VNĐ/kg 13.282.500 VNĐ 1.100.000 1.100.000 958 (kg) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 69 Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN dung dịch NH3 Bể chứa dung dịch NH3 Bơm dung dịch sữa vơi Máy nén khí cấp oxi Bể hoà trộn Bể lắng bùn Máy ép bùn Máy khuấy trộn 111 lít/h VNĐ VNĐ Đường kính Thép 1,6 m Cao X18H10T, m dày mm 958 (kg) 34500 VNĐ/kg 33.051.000 VNĐ Công suất: kW 14.000.000 VNĐ 28.000.000 VNĐ Năng suất: 13 (m3/h) 1.000.000 VNĐ 1.000.000 VNĐ Kích thước: Bê tơng 2*1,4*2 cốt thép, dày 0,15 m 2*1,4*4 Bê tông cốt thép, dày 0,15 m Năng suất: 50 (lít dd/h) Nồng độ bùn 60 % 2,4 (m3) 2.250.000 VNĐ 5.400.000 VNĐ (m3) 2.250.000 VNĐ 9.000.000 VNĐ 20.000.000 VNĐ 20.000.000 VNĐ 8.000.000 VNĐ 24.000.000 VNĐ Tổng chi phí cho thiết bị phụ trợ: PV2 = 185.583.000 VNĐ Như tổng đầu tư xây dựng hệ thống là: PVxd = 4.694.197.152 + 185.583.000 = 4.879.781.000 (VNĐ) Xây dựng hệ thống với ước tính có khả làm việc 10 năm, nên tổng lưu lượng khí cần xử lý 10 năm: 876 triệu m3 khí thải Chi phí xây dựng tính cho m3 khí thải là: 5,57 (VNĐ/1 Nm3) Nếu tính cho chi phí xây dựng là: 55.705 (VNĐ/h) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 70 Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN IV.2 Tính chi phí vận hành: IV.2.1 Chi phí hố chất: Bảng IV.8 Chi phí hố chất để vận hành thiết bị Thiết bị Hoá chất Tháp khử NOx Stt Dungdịch Urê 32% Đá vôi Tháp hấp thụ SO2 Nước Lượng 111 (lít/h) 42,2 (kg/h) 108 (m3/h) Giá thành 16421,5 (VNĐ/lít) 1100 (VNĐ/kg) 4000 (VNĐ/m3) Thành tiền 1.822.787 VNĐ 46.420 VNĐ 432.000 VNĐ Trong bảng dung dịch Urê 32% sản suất Úc Chọn giá sau nhập Việt Nam 0,5 (£/litre), tương đương 16421,5 (VNĐ/lít) (Nguồn www.buyadblue.co.uk) Tổng chi phí hố chất cho hệ thống: PVhc = 2.301.207 (VNĐ) IV.2.2 Chi phí điện năng: Bảng IV.9 Chi phí điện để vận hành hệ thống với giá trung bình 1200 đồng/kWh S tt Thiết bị Điện tiêu thụ (kWh) Thành tiền (VNĐ) Bộ lắng bụi tĩnh 10.800 điện Quạt khói 21,5 25.800 Máy thổi khí vận 1,23 1.476 chuyển tro Bơm tuần hoàn 14 16.800 Một số thiết bị 10 12.000 khác Tổng chi phí điện cho hệ thống: PVđiện = 66.876 (VNĐ/h) Tổng chi phí vận hành hệ thống: PVvh = PVhc + PVđiện = 2301207 + 66876 = 2368083 (VNĐ/h) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 71 Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 72 Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN KẾT LUẬN Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 73 ... Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Hình II.2 Sơ đồ dây chuyền xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện Thuyết... khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than trình bày yêu cầu cấp bách cho phải có hệ thống xử lý khí thải hợp lý trước đưa dịng khí vào mơi trường CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ... cơng nghệ cho hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện với công suất phát thải 10000 m3/h Khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than có lưu lượng lớn, nồng độ bụi cao, chứa nhiều chất nhiểm dạng khí