Công nghệ khí hóa than

Ưu điểm của phương pháp khí hóa là sử dụng khí tổng hợp hiệu quả hơn nhiều so vớiviệc đốt trực tiếp các nguồn nhiên liệu ban đầu do có thể đốt ở nhiệt độ cao hơn.. Khí tổnghợp có thể đốt

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Than đá là nguồn năng lượng hóa thạch mà con người đã biết sử dụng nó từ rất lâu.Nhờ sự phát triền của khoa học, than đá đã trở thành nhiên liệu và nguyên liệu cho cácngành công nghiệp nhờ quá trình khí hóa Trước bối cảnh nguồn nguyên liệu dầu mỏngày càng cạn kiệt, con người đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng thì công nghệ khíhóa than sẽ giải quyết được vấn đề nan giải này Do đó công nghệ sản xuất khí hóa thanrất được các nước trên thế giới quan tâm và phát triển

Bên cạnh những đóng góp có giá trị cho sự phát triển kinh tế - xã hội, quá trình sảnxuất và chế biến khí hóa than luôn tiềm ẩn những nguy cơ, sự cố gây ảnh hưởng tới môitrường cũng như con người như : rò rỉ khí, cháy, nổ… Chính vì vậy việc nghiên cứu, pháttriển, cải tiến dây truyền sản xuất cũng như ứng dụng các công nghệ mới vào sản xuất làhết sức cần thiết

Trong tiểu luận này chúng em xin trình bày về thực trạng công nghệ sản xuất khí hóathan tại Việt Nam cũng như đưa ra các giải pháp nhằm hạn chế các tác động nguy hại tớimôi trường cũng như con người

Nhóm sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

KHÍ HÓA THAN

1.1 Giới thiệu chung

Khí hóa là phương pháp chuyển hóa các loại vật liệu chứa cacbon như than, dầu mỏ,nhiên liệu sinh học, sinh khối thành cacbon monoxit và hydro thông qua các phản ứng vớioxy và hơi nước ở nhiệt độ cao Sản phẩm khí sau phản ứng được gọi là khí tổng hợp và

là một dạng nhiên liệu Khí hóa là một phương pháp tạo ra năng lượng từ các dạng vậtliệu hữu cơ khác nhau

Ưu điểm của phương pháp khí hóa là sử dụng khí tổng hợp hiệu quả hơn nhiều so vớiviệc đốt trực tiếp các nguồn nhiên liệu ban đầu do có thể đốt ở nhiệt độ cao hơn Khí tổnghợp có thể đốt trực tiếp trong các động cơ đốt trong, sử dụng để sản xuất methanol vàhydro hoặc chuyển hóa thành nhiên liệu tổng hợp nhờ phương pháp Fischer-Tropsch.Phương pháp khí hóa cũng có thể áp dụng với các loại nhiên liệu không có ích khác nhưcác phế thải hữu cơ hay sinh khối Quá trình đốt ở nhiệt độ cao giúploại bỏ các thànhphần tro ăn mòn như clorua, kali tạo thành sản phẩm khí sạch

1.2 Nguyên tắc chung về các công nghệ khí hóa than

Khi sản xuất khí than, người ta phải cân nhắc hai yếu tố:

a) Thể loại và chất lượng than sử dụng làm nguyên liệu khí hóa

b) Mục tiêu sử dụng các sản phẩm khí thu được

Mỗi loại than có thể sử dụng làm nguyên liệu cho nhiều phương pháp khí hóa thankhác nhau Tùy thuộc kích cỡ của than đưa vào lò khí hóa mà có thể áp dụng một trong bakiểu công nghệ khí hóa phổ biến hiện nay là: khí hóa than tầng cố định; khí hóa than tầngsôi và khí hóa than dòng cuốn

- Than cục to, đường kính 10 - 100mm: thích hợp kiểu công nghệ khí hóa than tầng cốđịnh.

- Than cục nhỏ, đường kính 0 - 10mm: thích hợp công nghệ khí hóa than tầng sôi

- Than cám, đường kính 0 - 2mm: thích hợp công nghệ khí hóa than dòng cuốn (khô

và ướt)

Cả ba công nghệ khí hóa than nói trên đều có thể cho ra các sản phẩm khí, đó là: khíthan khô; khí lẫn; khí than ướt; khí than giàu oxy, v.v Ngược lại, một phương pháp khíhóa nhất định cũng có thể khí hóa được nhiều loại than khác nhau, ví dụ phương pháp khíhóa tầng cố định có thể dùng các loại nhiên liệu khác nhau như than gỗ, gỗ, than nâu, thanantraxit, v.v

Dưới đây là các kiểu công nghệ khí hóa than

1.3 Khí hóa than tầng cố định[ 1 ]

1.3.1 Quá trình khí hóa thuận

Theo phương pháp này thì than được nạp vào từ trên

đỉnh lò xuống phía dưới, gió (không khí, hơi nước ) đi

vào lò từ đáy lò còn sản phẩm khí đi ra ở cửa lò phía trên

Như vậy gió và than đi ngược chiều nhau Quá trình có

một số đặc điểm sau :

a) Phân chia chiều cao lò thành từng vùng phản ứng,

vùng nọ kế tiếp vùng kia Dưới cùng là vùng xỉ, tiếp đó là

vùng cháy, vùng khử (vùng tạo ra sản phẩm khí hóa),

vùng bán cốc, vùng sấy than và trên đó là tầng không đỉnh

lò

b) Do có sự phân bố các vùng phản ứng như vậy nên

nếu đi từ dưới lên thì vùng cháy có nhiệt độ cao nhất, tiếp

đó là vùng khử có nhiệt độ thấp hơn do có các phản ứng thu nhiệt, vùng bán cốc có nhiệt

độ thấp hơn nữa và tiếp đó là vùng sấy có nhiệt độ càng thấp hơn nữa do phải tiêu tốnnhiệt vào quá trình bốc hơi nước.

Như vậy nhiệt lượng vùng cháy đã phân phối cho các vùng khác để thực hiện quátrình khí hóa Sự truyền nhiệt từ vùng nhiệt độ cao đến vùng nhiệt độ thấp chủ yếu bằngcon đường đối lưu, còn bằng các con đường khác (như bức xạ và dẫn nhiệt) thì ít quantrọng hơn

c) Khi đi từ trên xuống dưới, trọng lượng và kích thước hạt than giảm dần vì than đãtham gia vào các phản ứng phân huỷ nhiệt (bán cốc), phản ứng khử, phản ứng cháy Hàmlượng cacbon còn lại trong xỉ còn lại tương đối ít Tại vùng xỉ, hàm lượng tác nhân O2 vàH2O lại cao do gió vào từ đáy lò và chuyển động ngược chiều với than

Khi xem xét quá trình khí hóa theo chiều cao lò, ta thấy:

Bắt đầu gió đi từ ghi lò (đáy lò đồng thời là vùng xỉ lò), tiếp theo vùng cháy, vùngkhử và cuối cùng là đến tầng không đỉnh lò

* Vùng xỉ: Vùng này chủ yếu là chứa xỉ để chuẩn bị đưa ra khỏi lò, nhiệt độ ở đâytương đối thấp, tuy nhiên oxy cũng có phản ứng với phần than còn lại trong xỉ còn nóngnên hàm lượng oxy giảm đi chút ít Ở vùng này chủ yếu không khí được gia nhiệt để đitiếp vào vùng cháy

* Vùng cháy: Trong vùng cháy xảy ra phản ứng C + O2 = CO + CO2; CO vừa tạo ra lạiphản ứng tiếp với oxy tự do của gió để tạo ra CO2 (2CO + O2 = 2CO2) Trong vùng nàynhiệt toả ra mạnh, lượng nhiệt này dùng để cung cấp cho các phản ứng trong vùng khử vàcác vùng khác

* Vùng khử: Trong vùng này CO2 và hơi nước đi từ vùng cháy vào có thể gây ra cácphản ứng sau:

C + CO2 = 2CO - Q1

C + H2O = CO + H2 - Q2

Hình 2.1: Quá trình khí hóa

C + 2H2O = CO2 + 2H2 - Q3Đây là 3 phản ứng quan trọng nhất ở vùng khử vì chính 3 phản ứng này tạo ra các khí

có thể hoặc dùng làm khí đốt hoặc dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hóahọc (CO và H2) trong sản xuất phân đạm và các hóa chất khác

* Vùng bán cốc (nhiệt phân): Khí ra khỏi vùng khử có nhiệt độ thấp hơn vùng khử donhiệt phải cấp cho các phản ứng khử Nhiệt của khí (nhiệt độ khoảng 500 - 700℃) đượccung cấp cho than ở vùng bán cốc Nếu than dùng cho khí hóa là than biến tính thấp (nhưthan nâu, than bùn ) thì khi bị bán cốc hóa, các sản phẩm phân huỷ của than chứa nhiềuhydrocacbon và khí CO2 Kết quả là khí sản phẩm không chỉ chứa CO, H2, CO2 mà còn

có cả các hợp chất hữu cơ khác và sản phẩm khí này chỉ thuận lợi khi dùng làm nhiên liệuchứ không thuận lợi cho các quá trình tổng hợp hóa học

Nếu than dùng cho quá trình khí hóa là than antraxit thì sẽ cho sản phẩm khí CO, H2

có độ tinh khiết cao, thuận lợi cho quá trình tổng hợp hóa học

1.3.2 Quá trình khí hóa nghịch

Quá trình khí hóa nghịch được tiến hành trong các lò

khí hóa, ở đó than đổ từ trên đỉnh lò xuống dưới, gió

cũng đi từ phía trên của lò và đi cùng chiều với than

xuống phía dưới Sản phẩm khí của quá trình khí hóa

thoát ra ở phía đáy lò

Do khí hóa thực hiện trong các điều kiện như vậy

nên chúng có các đặc điểm sau:

a/ Phân bố lại các khu vực trong lò ngược với quá

trình khí hóa thuận (như phần trên đã trình bày):

Than bị nhiệt phân, sau đó cháy ngay và đi tiếp vào

vùng khử Sản phẩm của quá trình nhiệt phân ở vùng

bán cốc không thoát ra ngoài mà tiếp tục đi qua vùng

cháy, vùng khử và vùng tro xỉ rồi mới thoát ra ngoài cùng với khí than.[2]

Hình 2.2: Quá trình khí hóa

than nghịch

b) Hình thức trao đổi nhiệt trong lò khí hóa nghịch

Trong lò khí hóa nghịch, vùng có nhiệt độ cao nhất là vùng cháy, nó có xu hướng traođổi nhiệt với các khu vực xung quanh Nhiệt truyền cho vùng khử chủ yếu do quá trìnhđối lưu, còn nhiệt truyền lên phía trên (vùng cốc hóa) chủ yếu là do bức xạ và dẫn nhiệt.c) Ảnh hưởng của quá trình bán cốc (nhiệt phân than) đối với quá trình khí hóa nghịchTrong lò khí hóa nghịch, sản phẩm của quá trình nhiệt phân (bán cốc) thoát ra phải điqua khu vực cháy, ở đó có dư oxy và nhiệt độ cao nên đại bộ phận khí và chất lỏng nhiệtphân bị cháy và bị phân hủy tiếp, nên sản phẩm của quá trình khí hóa nghịch chủ yếu chỉ

có CO, H2, H2O, và một lượng nhỏ các loại nhựa, hydrocacbon Hàm lượng nhựa trongquá trình khí hóa nghịch là thấp, không quá 0,3 - 0,5 g/m3, trong khi khí sản xuất theo quátrình khí hóa thuận có hàm lượng nhựa cao, đến 30 - 40 g/m3 Sản phẩm khí từ quá trìnhkhí hóa nghịch có chất lượng tốt hơn từ quá trình khí hóa thuận nên khí đó có thể dùng đểchạy các động cơ đốt trong hoặc chế biến hóa học

Ưu nhược điểm của phương pháp khí hóa liên hợp: Quá trình khí hóa nghịch có ưuđiểm là trong sản phẩm có hàm lượng nhựa rất bé, nhưng khuyết điểm là có một phầnthan chưa tham gia hoàn toàn vào các phản ứng khí hóa đã bị thải đi Quá trình khí hóathuận có ưu điểm là than tham gia hoàn toàn vào các phản ứng cháy và khử

Quá trình khí hóa liên hợp khắc phục được

nhược điểm của cả hai quá trình khí hóa Song

nếu vận tốc gió đưa từ dưới lên quá lớn chúng sẽ

có khả năng thừa oxy, thoát lên trên gây cháy các

sản phẩm khí CO, H2 Nếu vận tốc gió quá bé,

lượng than còn lại trong tro xỉ lại tăng lên

Do vậy tuy phương pháp khí hóa liên hợp tuy

có ưu điểm nhưng được dùng rất hạn chế, chỉ

được dùng để sản xuất khí chạy động cơ từ

những loại than có độ tro cao và than bùn

1.4 Khí hóa than tầng sôi

1.4.1 Đặt vấn đề

Trong khai thác than ở các mỏ, khối lượng than cám và than bụi khá nhiều, có thể tới50% tổng số lượng than khai thác Vì vậy việc áp dụng các công nghệ thích hợp để sửdụng các loại than có kích thước hạt nhỏ là rất cần thiết

Than cám và than bụi có kích thước hạt khá nhỏ 1 - 10mm và 1 - 2mm, nếu xếp cácloại than này vào lò khí hóa thì trở lực của lớp than sẽ khá lớn Vì vậy nếu khí hóa ở dạngchặt tầng cố định thì phải dùng tốc độ gió lớn mới khắc phục được trở lực đó để đảm bảocho lò có năng suất nhất định Nhưng nếu tăng tốc độ gió sẽ không tránh khỏi có một sốhạt than "sôi" lên, một số hạt có kích thước nhỏ hơn lại bay lơ lửng trong khí hoặc bay rangoài lò phản ứng Như vậy chế độ khí hóa kiểu tầng cố định không còn giữ nguyên chế

độ hoạt động Do vậy đối với các loại than cám, than bụi phải áp dụng phương pháp khíhóa khác, đó là phương pháp khí hóa than theo phương pháp tầng sôi và dạng dòng cuốn

1.4.2 Đặc điểm và ưu điểm của quy trình khí hóa tầng sôi

- Than liên tục chuyển vào lò khí hóa

Hình 2.3: Quá trình khí hóa than tầng sôi

- Than được đảo trộn trong lớp sôi nên quá trình truyền nhiệt rất cao, điều đó làm cho

sự phân bố nhiệt độ đồng đều theo chiều cao lò[2]

- Cấu tạo lò đơn giản, vốn đầu tư thấp

- Khi thổi gió vào lò, các hạt lớn sẽ tập trung ở đáy lò Các hạt nhỏ ở phía trên và dễdàng bay ra ngoài lò theo gió để làm giảm lượng bụi than bay theo gió ra ngoài người tađưa than gió bậc 2 ở khoảng giữa lò để tăng cường quá trình khí hóa Nhưng gió bậc 1thổi từ dưới đáy lò lên vẫn là chủ yếu

- Khi khí hóa tầng sôi, nhiên liệu và gió đi cùng một hướng từ dưới đáy lò, như vậythan được tiếp xúc ngay với vùng có nhiệt độ cao Quá trình sấy, bán cốc cùng xẩy ratrong vùng này Lượng chất bốc sinh ra gặp oxy trong gió sẽ cháy hết thành CO2 và H2O,một phần nhỏ khác bị nhiệt phân Vì vậy khí sản phẩm ra khỏi đỉnh lò không có các sảnphẩm lỏng, không có các loại hyđrocacbon nên khí ra sạch, dùng cho tổng hợp hóa họcrất có lợi

- Vì khí hóa tầng sôi nên các hạt than luôn chuyển động và trong lò không có ranh giới

rõ rệt giữa các vùng phản ứng (như vùng cháy, vùng khử, vùng nhiệt phân trong khíhóa tầng cố định) và nhiệt độ trung bình của lò giảm xuống Vì đặc điểm này nên nhiệt độcủa lò trong phương pháp khí hóa tầng sôi chỉ đạt từ 900 đến 1000℃

1.4.3 Nhược điểm của quy trình khí hóa tầng sôi

Để nâng cao nhiệt độ lò, có thể dùng thêm oxy và hơi nước vào gió, tuy thế cũngkhông thể nâng nhiệt độ phản ứng cao quá 1150℃, nhiệt độ có thể làm chẩy xỉ Do nhiệt

độ lò không nâng cao được nên các loại than già, than antraxit có tốc độ phản ứng của Cvới các tác nhân khí không đủ lớn thì không thích hợp cho quá trình khí hóa tầng sôi.Phương pháp khí hóa tầng sôi dùng than có độ biến tính thấp như than nâu, than bùn hoặcmột vài loại than đá có đặc tính thích hợp

Các loại than biến tính thấp và các loại than có tính chẩy dẻo, khi nâng cao nhiệt độchúng bị bết lại và tạo thành các cục to nên không thể dùng cho khí hóa tầng sôi

1.5 Khí hóa than dạng dòng cuốn

Than cám, than bụi đường kính 0 - 2mm

Dưới đây nêu một phương pháp khí hóa than dạng dòng cuốn kiểu Koppers - Totzek:Theo phương pháp này thì nguyên liệu có thể là than hoặc nguyên liệu chứa cacbonthể rắn hoặc lỏng Người ta khí hóa than bằng oxy và hơi nước ở áp suất khí quyển Quytrình này đã có thời gian được coi như là phương pháp điển hình để khí hóa than dạngdòng cuốn (bụi) đến những năm 1970 trên thế giới đã có 37 lò khí hóa kiểu này đượcxây dựng

Than nguyên liệu, có thể có độ tro < 40%, được

nghiền mịn đến kích thước < 0,1mm, độ ẩm không

quá 6 - 8% đối với than nâu, 1 - 2% với than đá Sấy

và nghiền được thực hiện cùng một công đoạn

Lò khí hóa là thiết bị tròn nằm ngang, phía trong

được lót bằng vật liệu chịu nhiệt Vòi phun để

chuyển nhiên liệu, oxy, hơi nước (còn gọi là đầu khí

hóa) được bố trí đối diện nhau

Than bụi được chuyển vào bunke nạp liệu 1, 3

nhờ dòng khí nitơ, từ đó được vít soắn chuyến vào

vòi phun cùng với oxy và hơi nước Tỷ lệ giữa oxy,

than bụi và hơi nước sao cho nhiệt lò cao hơn nhiệt độ chảy lỏng của tro, từ 1500 1600℃ Khí hóa trong điều kiện như thế đạt được mứcchuyển hóa cacbon cao Khí sản phẩm tạo thành có hàmlượng cacbon oxyt (CO) rất cao Than khi vào lò trướchết tác dụng với oxy để tạo nhiệt độ cao cho các phản ứng khử khác Hơi nước khi khíhóa cho 1m3 oxy là ~ 0,05kg đối với than nâu, và 0,5kg đối với than đá

-Hiện nay phương pháp khí hóa dạng dòng cuốn (bụi) kiểu Koppers - Totzek đượcdùng để sản xuất khí tổng hợp amiac Phương pháp khí hóa ở nhiệt độ cao đạt hiệu suất

Hình 2.4: Quá trình khí hóa than dạng dòng cuốn

nhận khí tổng hợp cao, do khi đó tất cả các chất hữu cơ của than chuyển hóa thành CO2,

CO, H2, H2O Do đó khi làm lạnh khí không cần có công đoạn tách các chất nhựa, dầu,benzen, phenol Nhờ đó quá trình làm sạch khí nói chung đơn giản

Lò khí hóa có trang bị vỏ áo để làm lạnh tường lò

Hình 2.5: Lò khí hóa Koppers - Totzek

Quá trình khí hóa này tiêu thụ oxy là 0,39 - 0,45 m3/1m3 hỗn hợp CO + H2 Hiệu suấtcủa quá trình khí hóa tính theo tỉ số của nhiệt cháy hỗn hợp khí sản phẩm CO + H2 chonhiệt cháy của than là 72%

Thành phần khí theo quá trình sản xuất khí dạng dòng cuốn (bụi) kiểu Koppers Totzek:

-CO (57,2%) - H2 (30,7%) - CO2 (10,5%)

CH4 (0,1%) - N2 (1,2%) - H2S + SO2 (0,3%)

Nhiệt cháy của khí Q = 11,2 kJ/m3

Phương pháp khí hóa dạng dòng cuốn kiểu Koppers - Totzek có nhiều ưu điểm nhưngcũng còn phải cải tiến thêm để nâng cao cường độ quá trình khí hóa, do đó người ta đã cảitiến bằng cách khí hóa ở áp suất cao 20 - 30atm, tháo xỉ lỏng Nhờ thế mà cường độ củaquá trình khí hóa đạt đến 18900 m3 khí tổng hợp/ giờ

Hiện tại các phương pháp khí hóa than dạng dòng cuốn, áp suất cao, nhiệt độ cao, giódùng oxy và hơi nước, tháo xỉ lỏng được dùng nhiều trên thế giới để nhận khí tổng hợp

CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG CÔNG NGHỆ

KHÍ HÓA THAN Ở VIỆT NAM

2.1 Ứng dụng công nghệ khí hóa than ở Việt Nam

Nước ta có trữ lượng than lớn, để sử dụng một cách có hiệu quả nguồn năng lượnghóa thạnh này sao cho vừa có lợi ích về kinh tế, vừa có lợi ích về môi trường thì ứng dụngcông nghệ khí hóa than là tất yếu

Hiện nay, rất nhiều cơ sở sản xuất trong nước đang hướng tới công nghệ này trongchiến lược giảm thiểu chi phí năng lượng Tuy nhiên hầu như ở Việt Nam chưa có mộtđơn vị nào nghiên cứu và chế tạo thiết bị này nên đều nhập từ nước ngoài với hai côngnghệ chủ yếu là khí hóa than tầng cố định và tầng sôi ở áp suất thường

2.2 Các vấn đề môi trường liên quan đến khí hóa than

2.2.1 Ảnh hưởng của việc khai thác than

Có hai dạng mỏ than cơ bản là vỉa than lộ thiên trên bề mặt (sâu dưới 30m) và hầm mỏthan nằm sâu trong lòng đất

Việc khai thác các vỉa than trên bề mặt có những ưu điểm so với kha thác hầm mỏ như

ít tốn kém hơn, an toàn hơn cho người thợ mỏ và nói chung nó cho phép khai thác thantriệt để hơn Tuy nhiên, khai thác trên bề mặt lại gây ra vấn đề môi trường như nó “xóasổ” hoàn toàn thảm thực vật và lớp đất bề mặt, làm gia tăng xói mòn đất cũng như làmmất đi nơi trú ngụ của nhiều sinh vật Hơn nữa, nước thoát ra từ những mỏ này chứa axít

và các khoáng độc, gây ô nhiễm nước, ô nhiễm đất…

Việc khai thác than dưới các hầm mỏ sâu trong lòng đất lại khá nguy hiểm, xác suấtrủi ro cao Ở Mỹ, trong suốt thế kỷ 20 đã có hơn 90.000 người thợ mỏ chết vì các tai nạn

hầm mỏ, ở Trung Quốc các tai nạn sập hầm mỏ xảy ra thườn xuyên Các công nhân hầm

mỏ đều có nguy cơ cao về bệnh ung thư và nám phổi

2.2.2 Ảnh hưởng của việc đốt than

Hạn chế lớn nhất của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch nói chung là và than nói riêng

là nó gây ra ô nhiễm không khí do sự phát thải CO2, SOx, NOx… Tính trên một đơn vịnhiệt lượng phát ra thì đốt than thải ra nhiều nhất ô nhiễm hơn các nhiên liệu hóa thạchkhác (dầu, khí…) Chính vì vậy việc đốt than gián tiếp góp phần vào quá trình biến đổikhí hậu làm giảm suy thoái môi trường toàn cầu mà nổi bật là hiện tượng hiệu ứng nhàkính và mưa axit

2.2.3 Lợi ích tới môi trường của công nghệ khí hóa than

Những lợi ích về môi trường của quá trình khí hóa chủ yếu là do khả năng giảm đáng

kể những phát thải SOx, NOx và các hạt vật chất trong khi đốt nhiên liệu khí chuyển hóa

từ than Lượng lưu huỳnh có trong than đã được chuyển hóa thành sunfua hydro và đượcthu giữ lại Trong nhiều phương pháp, khí lưu huỳnh có thể tách ra dưới dạng chất lỏnghoặc rắn có khả năng thương mại Trong một nhà máy sử dụng công nghệ chu trình hỗnhợp khí hóa phát điện , khí tổng hợp sản xuất ra chủ yếu dưới dạng ni-tơ nhiên liệu.Lượng NOx phát thải từ tuabin chạy bằng khí đốt ngang bằng lượng NOx phát thải từnhiệt Làm loãng khí tổng hợp khiến cho lượng phát thải khí NOx chỉ ở mức 15 phầntriệu Sử dụng chất xúc tác có chọn lọc có thể đạt hiệu suất cháy ngang với khí tự nhiên.Một số phương pháp kiểm soát phát thải khí tiên tiến khác hiện đang được triển khai cókhả năng giảm thiểu phát thải NOx xuống mức 2 phần triệu từ các tua bin sử dụng khíhydro

Ngoài ra, công nghệ khí hóa than còn giải quyết được vấn đề hiệu ứng khí nhà kính docác phát thải cacbon đioxit gây lên Nếu trong quá trình khí hóa, người ta sử dụng oxythay cho không khí thì cacbon đioxit phát thải sẽ dưới dạng một dòng khí đậm đặc ở nhiệt

độ cao, dễ dàng thu giữ với chi phí thấp Trái lại, nếu than được đốt, thì với 79% là khí ni

tơ, lượng khí cacbon đioxit bị làm loãng, cần chi phí cao để tách chiết

2.3 Các vấn đề an toàn trong công nghệ sản xuất khí hóa than

2.3.1 An toàn cháy nổ

Khí than chứa khoảng 27% CO, 0,5% H2S và rất nhiều khí độc hại nguy hiểm khácđối với con người và sinh vật Các lò khí hoá than thuộc loại hiện đại nhất của Châu Âucũng không đảm bảo kín hoàn toàn mà vẫn rò rỉ khí độc hại ra ngoài Mặt khác không khí

có nồng độ 40 - 80% khí than nó trở thành hỗn hợp nổ rất nguy hiểm Điều này có nghĩa

là chỉ lọt vào đường dẫn khí than 20% không khí là có thể nổ Vì vậy việc nổ trên đườngống dẫn khí than hay xảy ra và nếu có thiết bị an toàn chống nổ thì đường ống sẽ không bịphá Tuy nhiên trên thế giới đã từng có lò khí hoá than bị nổ và khi đó nhà máy bị pháhuỷ hoàn toàn Như vậy lò khí hoá than cần được coi là thiết bị gây nguy hiểm đến sứckhoẻ và tính mạng của cộng đồng Chính vì thế các nước công nghiệp châu Âu thường đặt

lò khí hoá than phải xa khu dân cư ít nhất là 1 km và xa khu đô thị 5 km Ngay TrungQuốc hiện nay cũng đang lo ngại vấn đề ô nhiễm môi trường do các lò khí hoá than xâydựng khắp nơi và cũng đang tìm giải pháp cho vấn đề này

Hiện nay chúng ta chưa có luật quy định đặt lò khí hoá than, luật kiểm tra an toàn cháy

nổ đối với lò khí hoá than và cũng chưa có quy định kiểm tra độ an toàn đối với nồi hơigắn liền với vỏ lò khí hoá Đây là điều đáng lo ngại khi việc nhập các lò khí hoá than mi

ni tương đối dễ dàng và khi đã hoàn thành lắp đặt chạy lò xong, nhận tiền xong là các “chuyên gia “ nước ngoài về nước và hậu quả về sau chúng ta phải chịu Trong thực tế gầnđây ở nước ta đã xảy ra một số vụ xì ga mạnh và nổ tại một vài công ty và đã gây nên hậuquả tương đối nghiêm trọng đối với con người Cũng đã có lò khí hoá than phải ngừnghoạt động do nhân dân xung quanh không đồng tình vì quá ô nhiễm

2.3.2 An toàn rò rỉ khí

Thành phần chính của khí hóa than bao gồm: CO, H2, N2, CO2, CH4, O2 bên cạnh đócòn có SO2 và H2S Trong đó CO, SO2 và H2S là những khí độc hại gây ảnh hưởng xấuđến sức khỏe thậm trí tính mạng của còn người Chình vì vậy việc đảm bảo chống rò rỉkhí ở các lò và đường ống, két khí là vô cùng quan trọng

a) Tác hại của SO 2

SO2, là chất kích thích, khi tiếp xúc với niêm mạc ẩm ướt tạo thành axít (H2SO3,

H2SO4) Các chất khí trên vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc hòa tan vào nước bọt rồi vàođường tiêu hoá, sau đó phân tán vào máu tuần hoàn

Kết hợp với bụi => bụi lơ lửng có tính axít, kích thước < 2-3µm sẽ vào tới phế nang,

bị đại thực bào phá hủy hoặc đưa đến hệ thống bạch huyết

SO2 nhiễm độc qua da làm giảm dự trữ kiềm trong máu, đào thải amoniac ra nướctiểu và kiềm ra nước bọt

Độc tính chung của SO2 thể hiện ở rối loạn chuyển hóa protein và đường, thiếuvitamin B và C, ức chế enzym oxydaza

Giới hạn phát hiện thấy bằng mũi SO2 từ 8 – 13 mg/m3

Giới hạn gây độc tính của SO2 là 20 – 30 mg/m3, giới hạn gây kích thích hô hấp, ho là50mg/m3

Giới hạn gây nguy hiểm sau khi hít thở 30 – 60 phút là từ 130 đến 260mg/m3

Giới hạn gây tử vong nhanh (30’ – 1h) là 1.000-1.300mg/m3

Tiêu chuẩn cho phép của Bộ Y Tế Việt Nam đối với SO2, SO3, NO2 tương ứng là 0,5;0,3 và 0,085 mg/m3 (nồng độ tối đa 1 lần nhiễm)

b) Tác hại của CO

Carbon monoxide (CO) là loại khí độc, không màu, không mùi và không vị Mặc dùbản thân nó không mùi vị, nhưng CO thường hòa lẫn với vài loại khí khác có mùi vị Nhưvậy rất có thể là khi hít vào những loại khí có mùi, thì bạn cũng hít luôn cả chất CO màchính bạn cũng không hay biết

Sự nguy hiểm về khí CO thường xảy ra trong ngành kỹ nghệ do việc đốt không hoàntoàn khí ga và những vật liệu có chứa carbon như xăng, dầu lửa, dầu hôi, prôban, than,hoặc gỗ Lò rèn, lò luyện kim loại (blast fumaces) và lò nướng bánh cũng thải ra khí CO,nhưng trong xí nghiệp, các động cơ đốt trong là nguồn thải khí CO thường gặp nhất

Carbon Monoxide Tác Hại Ra Sao?

Ôxít cacbon (CO) kết hợp với hemoglobin (Hb) trong máu thành hợp chất bền vững làcacboxy hemoglobin (HbCO) làm cho máu giảm khả năng vận chuyển ôxy dẫn đến thiếuôxy trong máu rồi thiếu ôxy ở các tổ chức

Carbon monoxide rất độc hại khi hít vào vì nó chiếm chỗ của khí oxy (dưỡng khí)trong máu khiến tim, não, và các cơ quan quan trọng khác không có oxy để hoạt động Sốlượng CO lên quá cao có thể gây bất tỉnh và chết ngạt trong vài phút

Triệu chứng khi mới trúng độc CO thường là tức ngực, nhức đầu, mất sức, chóng mặt,

uể oải, hoặc buồn nôn Những người bị viêm họng có thể cảm thấy nhói đau ª ngực Nếu

bị trúng độc nặng hoặc lâu, triệu chứng có thể trầm trọng hơn như nôn mửa, mất địnhhướng, té xỉu, bất tỉnh nhân sự và bắp thịt bị suy yếu

Mỗi người có thể có triệu chứng khác nhau Khí độc CO thường phát tác sớm hơn đốivới trẻ em, người lớn tuổi, người có bệnh tim và phổi, người ở trên cao, hoặc nhữngngười đã có lượng CO cao trong máu như người hút thuốc lá Hơn nữa, độc khí CO đặcbiệt có hại đến bào thai

Ta có thể ngăn chặn ảnh hưởng của khí độc CO nếu phát hiện sớm Mặc dù chữa trịkịp thời, khí độc nguy hại này có thể làm cho những bộ phận cần khí oxy bị tổn hại vĩnhviễn như tim và não Khí CO còn có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh sản