Tiểu luận - kỹ thuật cháy - đề tài - KHỎA SÁT NOx TRONG KHÓI THẢI

Về nguyên tắc, NOx hình thành trong tất cả các quá trình cháy có không khí Trong buồng cháy , NOx hình thành ở những vùng nghèo nhiên liệu và có nhiệt độ cao.. Các quá trình gây ô nhiễ

KHOA CƠ KHÍ

Bộ Môn Công Nghệ Nhiệt Lạnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

Đề tài :

KHỎA SÁT NOx TRONG KHÓI

THẢI

1.GiỚI THIỆU CHUNG VỀ NOx

+Nito có hóa trị từ 1 đến 5 tùy thuộc vào độ liên kết với oxi Do ôxy hoá không hoàn toàn nên có nhiều

dạng oxit nitơ với hoá trị khác nhau được tạo ra gọi

chung là Nox

+NOx là thuật ngữ chuyên môn được gọi chung cho tất cả cac loại ôxit nito , ở đây ta có 8 oxit (N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5,NO,NO2

-trong đó đáng chú ý là:NO và NO2 vì chúng là những chât có tính độc,gây ôi nhiễm môi trường ảnh hưởng tới sức khỏe của con ngươi và động vật

GiỚI THIỆU CHUNG VỀ NOx

+ NOx là các hợp chất do N2 kết hợp với O2 ở điều kiện nhiệt độ cao (trên 1300 0C) tạo thành Về

nguyên tắc, NOx hình thành trong tất cả các quá trình cháy có không khí Trong buồng cháy , NOx hình thành ở những vùng nghèo nhiên liệu và có nhiệt độ cao.

+  NO là chất khí không màu, không mùi , nhẹ hơn không khí, bị ôxy ôxi hóa ở nhiệt độ tạo ra nitơ

dioxiit NO2 và có tính độc gây ảnh hưởng xấu tới sưc khỏe của con ngươi và động vật

+ NO2 là chất khí màu nâu , nặng hơn không

khí,có mùi khó chịu và rât độc đôi với sưc khỏe của con ngươi và động vật

Text in her

2 -NGUỒN GỐC PHÁT SINH NOx

CHIA LAM 2 NGUÔN CHÍNH

TỰ NHIÊN

NHÂN TẠO

SX CÔNG NGHIỆP

GIAO THÔNG VẬN TẢI

SINH HOẠT CỦA CON NGƯỜI

2 -NGUỒN GỐC PHÁT SINH NOx

TỰ NHIÊN

NÚI LỬA

CHÁY RỪNG

2 -NGUỒN GỐC PHÁT SINH NOx

2 -NGUỒN GỐC PHÁT SINH NOx

2 -NGUỒN GỐC PHÁT SINH NOx

NHÂN TẠO

SX CÔNG NGHIỆP

GIAO THÔNG

VẬN TẢI

SINH HOẠT CỦA CON NGƯỜI

2 -NGUỒN GỐC PHÁT SINH NOx

SX CÔNG NHGIỆP

Đây là nguồn gây ô nhiễm

lớn nhất của con người Các

quá trình gây ô nhiễm là quá

trình đốt các nhiên liệu hóa

thạch: than, dầu, khí đốt trong quá trình sản xuất tạo

ra: CO2, CO, SO2, NOx, các

chất hữu cơ chưa cháy hết:

muội than, bụi, quá trình thất

thoát, rò rỉ trên dây truyền

công nghệ, các quá trình vận

chuyển các hóa chất bay hơi,

2 -NGUỒN GỐC PHÁT SINH NOx

GIAO THÔNG VẬN TẢI

2 -NGUỒN GỐC PHÁT SINH NOx

HOẠT ĐỘNG CỦA

CON NGƯỜI

Là nguồn gây ôi nhiễm

tương đối nhỏ,chủ yếu là

hoạt động đun nấu sử

dụng nhiên liệu như:than,

Gỗ,dầu,khí ga………

3 Cơ chế hình thành NOx

3 Cơ chế hình thành NOx

Nguồn gốc của N trong NOx trong khói thải buồng đốt

 Trong nhiên liệu đốt hoá thạch, nếu không có Nito bị ràng buộc thì Nito oxit được tạo thành nhờ Nito của không khí ở nhiệt độ cao

 Nếu trong nhiên liệu có nito ràng buộc thì có Nito oxit tạo thành nhờ Nito của nhiên liệu đó

3 Cơ chế hình thành NOx

3 Cơ chế hình thành NOx

3 Cơ chế hình thành NOx

3 Cơ chế hình thành NOx

O + N2  NO + N (1)

3 Cơ chế hình thành NOx

3 Cơ chế hình thành NOx

 Thúc đẩy NO hình thành:

 Được giới thiệu bởi Fenimore

 Giai đoạn đầu ở phía trước ngọn lửa, phân tử nitơ được chuyển đổi thành NO qua sản phẩm trung gian nhờ các gốc HC tham gia

 Phản ứng bắt đầu phát triển như sau:

CHi + N2 ↔ HCN + N

N + O2 <-> NO +O HCN + OH <-> CN + H2O

CN + O <-> CO +NO

3 Cơ chế hình thành NOx

3 Cơ chế hình thành NOx

 Các sản phẩm trung gian được hình thành trong quá trình sau đó có thể được oxy hóa để tạo thành

NO thông qua phản ứng khác nhau

 Trong các hệ thống đốt công nghiệp, thúc đẩy NO hình thành đóng một phần nhỏ

3 Cơ chế hình thành NOx

3 Cơ chế hình thành NOx

Thành phần NO hình thành từ nhiên liệu

Bay hơi

Than thô

Than xương

3 Cơ chế hình thành NOx

 NO từ nitơ nhiên liệu, so với NO nhiệt, được

hình thành ngay cả ở nhiệt độ thấp hơn

1.300 ◦ C và các phản ứng tốc độ cao hơn

NO được chuyển đổi từ N thành phần bay

hơi cao hơn so với thành phần không bay

hơi có trong than.

Vẫn còn phần lớn Nito trong tro

3 Cơ chế hình thành NOx

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến các cơ chế hình thành NO

3 Cơ chế hình thành NOx

Nồng độ oxy ảnh hưởng đến lượng Nox Nồng độ oxy giảm >>> Nox giảm

3 Cơ chế hình thành NOx

3 Cơ chế hình thành NOx

 Buồng cháy hình trụ tròn với đường kính

trong 200mm, chiều dài 820mm

 Trang bị mỏ đốt nhiên liệu dầu nhẹ loại

Minor-6 của hãng Ecoflam

 Áp suất phun 20 bar

 Không khí sơ cấp được cấp từ quạt gió có áp

suất 12 mbar

 Phía trong ống hình khuyên có khoan nhiều

trục lò

 Công suất nhiệt cực đại của mỏ đốt là

125.000 kJ/h

3 Cơ chế hình thành NOx

3 Cơ chế hình thành NOx

Mẫu sản phẩm cháy được lấy cục bộ ba vị trí :

 G (tại tâm ngọn lửa),

 F (cách tâm ngọn lửa 25mm về phía phải),

 T (cách tâm ngọn lửa 25 mm về phía trái)

Thực hiện 5 lần

3 Cơ chế hình thành NOx

3 Cơ chế hình thành NOx

Tăng nhiệt độ buồng đốt, nồng độ NOx

tăng đối với mọi thành phần hỗn hợp

Tuy nhiên khi nhiệt độ buồng cháy

thấp dưới 1.000oC thì vai trò ảnh

hưởng của hệ số không khí dư đến

nồng độ NOx không đáng kể

Cùng nhiệt độ buồng cháy, hệ số

không khí dư ảnh hưởng không đáng

kể đến nồng độ NOx trong ngọn lửa

NOx tăng dần theo chiều dài ngọn lửa

4 Tác hại của nox.

4 Tác hại của nox.

Tác hại

Con người

Môi trường

A Tác hại đến con người.

Khí Nox vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc

hòa tan vào nước bọt rồi vào đường tiêu hoá,

sau đó phân tán vào máu tuần hoàn NOx có

thể đi sâu vào phổi con người do ít hòa tan trong nước khi vào được trong phổi, 80% lượng Nox bị

giữ lại

 Các hạt bụi axit khô

do nox tạo ra có thể gây ra các bệnh về hen suyễn, viêm phế quản, bệnh hô hấp và bệnh tim

NOx bị ôxy hoá

dưới ánh sáng mặt trời có thể tạo khí Ôzôn gây chảy

nước mắt và mẩn ngứa da

 Có độc tính cao nhất là NO2 , khi chỉ tiếp xúc

trong vài phút với nồng độ NO2 trong không khí 5 phần triệu đã có thể gây ảnh hưởng xấu đến phổi, tiếp xúc vài giờ với không khí có nồng độ NO2

khoảng 15-20 phần triệu có thể gây nguy hiểm

cho phổi, tim, gan; nồng độ NO2 trong không khí 1% có thể gây tử vong trong vài phút

B.Tác hại đến môi trường

B.Tác hại đến môi trường

 Nox ảnh hưởng đến thực vật khi nồng độ của nó đủ lớn người ta thấy ở vùng đô thị hóa cao, nồng độ NOx đạt khoảng 3,93ppm, sự quang hợp của thực vật

giảm đi 25%

 Mưa axit

o Cơ chế hình thành :

o 3NO2(k) + H2O(l) → 2HNO3(l) + NO(k).

o Mưa axit ảnh hưởng xấu tới các thuỷ vực (ao, hồ) Các dòng chảy do mưa axit đổ vào hồ,

ao sẽ làm độ pH của hồ, ao giảm đi nhanh chóng, các sinh vật trong hồ, ao suy yếu

hoặc chết hoàn toàn.

o Mưa axit ảnh hưởng xấu tới đất do nước mưa ngầm xuống đất làm tăng độ chua của đất, hoà tan các nguyên tố trong đất cần thiết

cho cây như canxi (Ca), magiê (Mg), làm

suy thoái đất, cây cối kém phát triển.

 Hình ảnh tác hại mưa axit tới thực vật

 Ảnh hưởng công trình cơ sở hạ tầng

 Mưa axit còn phá huỷ các vật liệu làm bằng kim loại như sắt, đồng, kẽm, làm giảm tuổi thọ các công trình xây dựng, làm lở loét bề mặt bằng đá của các công trình xây dựng, di tích lịch sử

Mù quang hóa

 NOx có trong khí quyển dưới tác dụng của mặt trời sẽ kết hợp với HC tạo thành lớp khói quang hoá (sương mù quyện khói quang hoá)

 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O

 NaNO2 + CH3COOH = HNO2 + CH3COONa



A Phương pháp chân không:

- lấy chai có thể tích đã biết (từ 0.5-1lít) có

khóa thủy tinh cắm qua nút cao su Cho

vào bình 5ml dung dịch NaOH 0.1M đem hút chân không, mang bình đến nơi lấy mẫu mở

khóa cho không khí vào đầy chai Lắc chai trong 20-30 phút hoặc có thể lâu hơn.

- Lấy ra từ 1-2ml dung dịch trong chai cho vào ống

so màu.Axit hóa bằng axit axetic 5M, cứ 3ml

NaOH 0.5M thì cho 0.5ml axit axetic 5M và cho thêm vào nước cấy vừa đủ Cho 0.5ml dung dịch GriesA và 0.5ml dung dịch GriesB lắc đề, 10 phút sau so màu với thang màu mẫu.

Nội

dung

chính

Ý nghĩa việc xử lý NOx

trong khói thải

Các phương pháp xử lý NOx

6.BIỆN PHÁT XỬ LÝ

1 PHƯƠNG PHÁP ĐỐT KỸ THUẬT

1.1 Nhiên liệu dàn 1.2 Gió phân

1.3 Đổi mới công nghệ

1.1 NHIÊN LIỆU DÀN

1.1 NHIÊN LIỆU DÀN

* Nâng cao chất lượng nhiên liệu đốt bằng cách loại bỏ S và N trước khi sử dụng

* Sản xuất ra các loại nhiên liệu sinh học mới ví dụ: E5(95% xăng và 5% ethanol) thân thiện với môi trường

 Hình 5.42: Biểu đồ cho thấy các phương pháp hiện tại của giảm NOx được sử dụng trong nghiền thành bột

lò đốt than.

Tiêu chuẩn về thành của nhiên liệu hóa thạch

1.2 GIÓ PHÂN

GIÓ PHÂN

Khu vực trọng điểm hạn chế sự hình thành của NO bằng đường thiếu hụt không khí

Một vùng hoạt động

ở vùng dư thừa không khí

• Nhược điểm:

1 Kiểm soát quá trình rất khó, đòi hỏi hệ thống quan

trắc các chỉ tiêu tinh vi, hiện đại

2 Việc bảo trì gặp nhiều khó khăn do phương tiện hiện đại

3  Do đặc điểm là ko rút bùn ra nên hệ thống thổi khí dễ bị

3 Đổi mới công nghệ

• Việc đổi mới công nghệ cầm tùy thuộc vào từng quốc gia

Một số công nghệ đổi mới trong oto

3.1 Sơ đồ hệ thống phin lọc khí thải của xe Peugeot 607

3.2 Hệ thống CRT (Continously Regenerating Trap) của Volvo Trucks

• Một trong những biện pháp rất hiệu quả giảm thiểu sự độc hại của khí

thải động cơ là việc chế tạo và sử dụng hệ thống phin lọc

Ví dụ: Như hệ thống CRT (Continously Regenerating Trap) của hãng Volvo Trucks

cho phép giảm 80-90% tỷ lệ CO, HC, NO và các phần tử cứng trong khí thải

• Bộ phin này được thiết kế cho động cơ xe tải và đã trở thành cấu trúc không thể thiếu

2.1 Không giảm xúc tác có chọn lọc (SNCR - Selective Non Catalytic Reduction)

2.2 Giảm xúc tác có chọn lọc (SCR

-Selective Catalytic Reduction)

2 PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH KHÍ HẠ LƯU LÒ

- Không giảm xúc tác có chọn lọc (SNCR) là gì ?

Là thiết bị phun chất khử như NH3 hay Urea vào, khử NOx không chất xúc tác một cách chọn lọc, hiệu suất thấp hơn thiết

bị khử có xúc tác có chọn lọc (SCR) nhưng có thể sử dụng làm phương án thay thế

 Nhận xét:

- Về cơ bản công nghệ SNCR so với SCR hiệu quả khử Nitơ giảm nhưng có tính kinh tế hơn

- Chi phí đầu tư ban đầu và chí phí vận hành

tương đối mang tính kinh tế nên gần đây đang được

áp dụng rộng rãi trong đại đa số các lò đốt công

nghiệp, cơ sở đốt rác, nồi hơi công nghiệp…

- Sự phân huỷ NH3 hoặc urea CO(NH2 )2 trong khí thải nhiệt độ cao trong phạm vi nhiệt độ 870 1,200 ∼ ℃

mà không cần chất xúc tác nên chi phí xây dựng, chi phí duy trì quản lí rẻ hơn so với SCR.

Cơ chế của hai quá trình:

Là công nghệ phân hủy các hợp chất oxit Nitơ phát

sinh trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hoặc chất thải bằng lò đốt hoặc nồi hơi, thành Nitơ và Nước vô hại rồi loại bỏ Cả hai phương pháp là làm việc có chọn lọc, tức là chỉ có một phản ứng với các oxit nitơ xảy

ra.

Phương trình:

Thêm amoniac:

4NO + 4NH3 + O2 + (Chất xúc tác) = 4N2 + 6H2O  Hoặc thêm urea vào:

2 NO + (NH ) CO + 1/2O → 2N + 2H O + CO

2.1 Chọn lọc xúc tác không giảm SNCR:

 Công nghệ SNCR được sử dụng để loại bỏ oxit nitơ trong phạm vi

nhiệt độ cao (850 - 1050c) bằng cách phun trực tiếp chất khử vào trong lò hoặc vào ống dẫn của lò

Trong khoảng nhiệt độ tối ưu (850÷ 1050), các

phản ứng kích hoạt bởi NH3 thêm vào:

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O

Hoặc thêm urea(dd) - AdBlue (dd 32,5% urê) vào:

2NO + (NH2)2CO + 1/2O2→ 2N2 + 2H2O +

CO2

 Nếu nhiệt độ quá thấp,

amoniac không phản ứng trong ống khói khí, nếu

nhiệt độ quá cao, bỏng NH3, tạo thành các oxit nitơ bổ sung Vượt quá amoniac có thể phản ứng với SO3, tạo thành muối amoni có thể

dẫn đến tắc nghẽn trong

các bề mặt truyền nhiệt sau

và bộ sấy không khí.

Hình5,67: NO giảm như là một hàm của nhiệt độ :

 Ưu điểm:

- Vốn đầu tư thấp

- Cố thể dùng khi phụ tải là hơi thấp

- Hiệu suất cao và ổn định

- Dịnh vụ kỹ thuật hiệu quả cao

- Tiêu thụ NH3 thấp

- Tối ưu vị trí vòi phun qua CFD

 Kết luận:

Kỹ thuật SNCR do đó chỉ thích hợp cho các nhà máy đốt mà ở đó, De-NOx tương đối thấp, ở 1 nhiệt độ bắt buộc Nó chủ yếu được áp dụng trong lò nhiệt

tương đối thấp,

2.2 Giảm chất xúc tác chọn lọc SCR:

• Sử dụng chất xúc tác một cách chọn lọc để tăng cường

phản ứng, tương tự như quá trình SNCR, sử dụng

ammoniac để giảm NOx Tuy nhiên quá trình giảm chạy

• Mốt số chất khử: hydrocarbon, NH3 hoặc urea

• Chất xúc tác rắn như: TiO2, V2O5, WO3, zeolite,

 Các phản ứng chính trong quá trình khử NOx

4NO + 4NH3 + O2 + xúc tác  = 4N2 + 6H2O 2NO + (NH2)2CO + 1/2O2 = CO2 + 2N2 + 2H2O

 Sơ đồ 1 hệ thống SCR - Adblue đã được sử dụng thực tế

 Ưu điểm

- Hiệu quả khử khí NOx cao (trên 90%)

- Lượng NH3 thấp

- Tối ưu thiết kế lò phản ứng bằng cách sử dụng CFD

- Chất lượng phục vụ kỹ thuật cao

- Dễ dàng phun và phân huỷ chất xúc tác

- Tiết kiệm chi phí thay thế chất xúc tác do tái sinh và tái sử dụng chất xúc tác

m-cong-nghe-sbr.3693/

Tài liệu tham khảo

http://diendanmoitruong.com/threads/he-thong-khu-nox-de-n ox-1.1716/

http://hoahocngaynay.com/vi/phat-trien-ben-vung/hoa-hoc-va-moi-truong/380.html