Xử lý khí thải trong nhà máy gang thép

Đề tài : Xử lí khí thải Đề tài : Xử lý khí thải nhà máy gang thép I.Quá trình hình thành phát triển ngành công nghiệp thép Việt Nam Lịch sử ngành công nghiệp thép chia làm giai đoạn lớn trước sau ngày đất nước thống nhất(1975) Thời kỳ trước năm 1975, ngành thép miền hình thành hệ thống với đặc trưng kinh tế khác nhau.Miền bắc, nhà máy thép Thái Nguyên (TISCO) bắt đầu xây dựng năm 1959, nhà máy liên hợp khép kín, mụctiêu bắt đầu sản xuất 200000 thép thô /năm.Dung tích lò luyện 100m3, lò thộp nhỏ thiết kế xây dùng nhờ viện trợ kinh tế Trung Quốc.Sau năm 1966, thiết bị sản xuất - vận chuyển nhà máy bị thiệt hại lớn chiến tranh.Sau 15 năm nhà máy gang thép Thái Nguyên có sản phẩm cán.Miền Nam, tõ nửa sau thập kỷ 60 tư sản Hoa Kiều bỏ vốn xây dựng số nhà máy luyện cán thép.Các nhà máy nằm gần Sài Gòn vúi lò luyện thép Hồ Quang Điện có dung lượng khoảng - > 15 tấn/mẻ, máy cán thép lượng khoảng tấn/ngày.Nhà máy quy mô nhỏ Đài Loan Nhật Bản cung cấp kỹ thuật nên tiếp thu kỹ thuật tương đối mới.Những nhà máy cán thép quốc hữu húa sau đất nước thống Năm 1975, nhà máy luyện cán thép Gia Sàng Đức giúp vào sản xuất, công suất thiết kế khu liên hợp gang thép Thái Nguyên lên đến 10 vạn tấn/năm Năm 1976, công ty luyện kim đen Miền Nam thành lập với tổng công suất 80000 thép cán/năm Từ năm 1976 > 1989, ngành thép gặp nhiều khó khăn kinh tế đất nước lâm vào khủng hoảng.Mặt khác ngành thép nhập từ Liên Xô (trước đây) & nướcXHCN dồi dào.Vì ngành thép không phát triển & trì mức sản lượng 40000 - 85000 tấn/năm Từ năm 1989 > 1995 thực chủ trương đổi mới, mở cửa Đảng & nhà nước ngành thép bắt đầu có tăng trưởng, sản lượng thép nước vượt ngưỡng 100000 tấn/năm.Năm 1990, tổng công ty thép Việt Nam thành lập, thống quản lý ngành sản xuất thép quốc doanh nước.Đây thời kỳ phát triển sôi động& nhiều dự án đầu tư theo chiều sâu, liên doanh với nước thực hiện.Năm 1995, tổng công ty thép Việt Nam & tổng công ty kim khí thuộc Bộ thương mại hợp Từ năm 1996 > 2000, ngành thép giữ dược tốc độ tăng trưởng cao, tiếp tục đầu tư đầu tư theo chiều sâu.Đã xây dựng hoạt động 13 dự án liên doanh, có 12 nhà máy liên doanh cán thép& gia công chế biến sau cán.Sản lượng cán thép nước năm 2000 đạt 1, 57 triệu gấp lần năm 1995 gấp 14 lần năm 1990.Đây thời kỳ có tốc độ tăng trưởng mạnh Hiện nay,lực lượng tham gia sản xuất & gia công chế biến thép nước đa dạng.Gồm nhiều thành phần kinh tế, tổng công ty thép Việt Nam& sở quốc doanh thuộc ngành, địa phương khác nhau, có liên doanh, công ty cổ phần, công ty 100% vốn nước & công ty tư nhân.Sau 10 năm đổi tăng trưởng, ngành thép Việt Nam có công suất luyện thép lò luyện 500000 tấn/năm, công suất cán thép kể đơn vị TCT thép Việt Nam tới 2, triệu tấn/năm,gia công sau cán 500000 tấn/năm Từ năm 1996 > 2000, ngành thép giữ dược tốc độ tăng trưởng cao, tiếp tục đầu tư đầu tư theo chiều sâu.Đã xây dựng hoạt động 13 dự án liên doanh, có 12 nhà máy liên doanh cán thép& gia công chế biến sau cán.Sản lượng cán thép nước năm 2000 đạt 1, 57 triệu gấp lần năm 1995 gấp 14 lần năm 1990.Đây thời kỳ có tốc độ tăng trưởng mạnh Hiện nay,lực lượng tham gia sản xuất & gia công chế biến thép nước đa dạng.Gồm nhiều thành phần kinh tế, tổng công ty thép Việt Nam& sở quốc doanh thuộc ngành, địa phương khác nhau, có liên doanh, công ty cổ phần, công ty 100% vốn nước & công ty tư nhân.Sau 10 năm đổi tăng trưởng, ngành thép Việt Nam có công suất luyện thép lò luyện 500000 tấn/năm, công suất cán thép kể đơn vị TCT thép Việt Nam tới 2, triệu tấn/năm,gia công sau cán 500000 tấn/năm Thị tương tiêu thụ ngành gang thép nước ta có nhiều điều bất ổn Thị trường ngành không ổn định ngành sản xuất khác Việt Nam Ví dụ : Năm 2015, thị trường thép nước có nhiều biến động chịu nhiều ảnh hưởng với xu hướng giảm giá nguyên liệu giới (phôi thép, thép phế) Do đó, từ tháng 01/2015 nhà máy liên tục điều chỉnh giảm giá thép xây dựng Tính chung năm 2015, tổng mức giảm giá khoảng 900 - 2.800 đồng/tấn tùy loại Xuất khẩu: Theo Tổng Cục Hải Quan, năm 2015, lượng thép thành phẩm bán thành phẩm xuất ước đạt 2,934 triệu tấn, giảm 8,62% so với kỳ 2014; lượng thép thành phẩm xuất năm đạt 835.000 tấn, tăng 2,9% Xuất giảm vụ kiện chống bán phá giá đưa ngày nhiều, với mục đích nhằm bảo vệ hàng sản xuất kinh doanh nước Tiêu thụ nội địa Theo số liệu thống kê Hiệp hội Thép Việt Nam, năm 2015, tổng lượng thép tiêu thụ đạt 122.000 tấn, tăng 28,02% so với năm 2014; Nhập Việt Nam: Theo thống kê Tổng cục Hải quan, tính đến hết tháng 12/2015, lượng sắt thép nước nhập 15,7 triệu tấn, tăng 33,1% lượng, đưa mặt hàng thuộc nhóm hàng nhập năm; nhập thép thành phẩm đạt 792.000 tấn, tăng 22,56% so với kỳ 2014; II Giới thiệu chung quy trình công nghệ sản xuất ngành sản xuất gang thép nươc ta Giai đoạn 1: Xử lý quặng Trong giai đoạn nguyên liệu đầu vào như: Quặng viên(Pellet),quặng sắt( Iron ore), quặng thiêu kết, chất phụ gia than cốc(coke), đá vôi(lime stone) đưa vào lò nung(Blast furnace) Nếu phế liệu nung nóng tới nhiệt độ định để làm thành dòng kim loại nóng chảy(hot metal) Giai đoạn 2: Tạo dòng thép nóng chảy Dòng kim loại nóng chảy hình thành từ giai đoạn 1, dẫn tới lò bản(Basic oxygen furnace), lò hồ quang điện( Electric arc furnace).Tại đây, kim loại nóng xử lý, tách tạp chất tạo tương quan thành phần hoá học.Là sở để định mẻ thép tạo cho loại sản phẩm nào, thuộc mác thép nào.Ví dụ mẻ thép dùng để cán thép vằn SD390 thành phần hoá học điều chỉnh giai đoạn mác thép SD390 Giai đoạn 3:Đúc tiếp liệu Dòng kim loại sau khỏi giai đoạn đưa tới: -Steel Castings: Đúc sản phẩm khác -Tới lò đúc phôi: Từ lò đúc loại phôi: Phôi thanh(Billet) loại phôi có tiết diện 100×100, 125×125, 150×150 dài 6-9-12 m Thường dùng để cán kéo thép cuộn xây dựng, thép thành vằn Phôi phiến(Slab) loại phôi thành thường dùng để cán thép cuộn cán nóng, thép cán nóng, thép cuộn cán nguội thép hình.Có Phôi Bloom loại phôi sử dụng thay cho phôi phôi phiến Sau khi, phôi đúc xong để hai trạng thái: Trạng thái nóng trạng thái làm nguội Trạng thái nóng(hot direct rolling) trạng thái trì phôi nhiệt độ cao sau khỏi trình hình thành phôi để đưa thẳng vào trình cán sản phẩm Trạng thái nguội phôi để chuyển tới nhà máy khác làm nóng lại (Reheating furnace) nhà máy để đưa vào trình cán sản phẩm Giai đoạn 4: Cán Phôi đưa vào nhà máy để cán sản phẩm thép -Đưa phôi vào nhà máy thép hình(Section mill) để cán sản phẩm thép sau:Rail( thép ray);Sheet pile(thép cừ lòng máng);Shape( thép hình loại);Bar( thép xây dựng) -Đưa phôi vào nhà máy thép (wire rode mill) để cán thép cuộn trơn xây dựng -Đưa phôi vào nhà máy thép tấm(Plate mill) để cán thép đúc(Plate) -Đưa phôi vào nhà máy thép cán nóng (Hot Strip mill), phôi cán thép cuộn cán nóng(Hot roll coil-HRC).Hoặc thép cắt ( cắt kho cuộn đóng kiện-Hàng Baotou).Trong trình cán thép cuộn cán nóng thép cuộn nhiệt độ cao(VD 780oC) muốn cán thép cuộn cán nguội (Cold roll coil-CRC) hạ nhiệt độ cuộn thép xuống nhiệt độ thích hợp(VD:480oc) tiếp tục cán giảm độ dày.Như vậy, giai đoạn sản xuất thép cuộn cán nguội thép cuộn cán nóng.Hiện nay, nhà máy cán lại Việt Nam sử dụng Phôi thép cuộn cán nóng: (1,75-5,0 mm) sau đưa vào lò nung lên tới nhiệt độ thích hợp(VD 480oC) để cán giảm độ dày thép cuộn cán nguội -Từ nhà máy thép cán nóng sau cán thép cuộn cán nóng đưa thẳng tới nhà máy cán thép ống hàn(welded pipe mill) -Đưa phôi vào nhà máy cán thép ống đúc( Seemless pipe mill) để sản xuất thép ống đúc Trên đây, quy trình sản xuất sản phẩm thép.Như hiểu thép cán nguội, cán nóng sản xuất Tham khảo : thepbacninh.com III Các vấn đề môi trường đặc trưng nguồn thải Ngành công nghiệp luyện gang thép, thuộc nhóm ngành công nghiệp nặng, đòi hỏi nhiều thiết bị máy móc kỹ thuật, nguồn lao động, mà gây nhiều tổn hại đến hệ sinh thái sức khỏe cộng đồng Ở quốc gia phát triển, ví dụ Việt Nam, nhóm ngành đóng vai trò then chốt phát triển kinh tế Tuy nhiên, hệ lụy mang lại từ ngành công nghiệp luyện gang thép gia tăng áp lực ô nhiễm môi trường sức khỏe người Các vấn đề ô nhiễm từ ngành công nghiệp luyện gang thép kể đến ô nhiễm tiếng ồn, ô nhiễm đất, ô nhiễm không khí ô nhiễm nước Luyện gang thép trình điều chế gang thép từ quặng tự nhiên nguyên liệu tái chế, tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu mà trải qua nhiều khâu khác Các khâu sản xuất trình luyện gang thép phát sinh lượng lớn chất thải Khí bụi thải Công nghiệp luyện gang thép thải lượng lớn khí thải Hơi sản phẩm phụ từ trình luyện cốc, nung kết làm kim loại gây ô nhiễm nặng môi trường không khí Cụ thể loại khí sinh từ trình oxit lưu huỳnh (SOx), oxit nitơ (NOx), oxit bon (CO, CO2) hạt lơ lửng Với thép sản xuất lượng phát thải trung bình sau: o 1,5kg SOx; o 1,2kg NOx; o 15 đến 30kg hạt lơ lửng cho công nghệ lò thổi basic oxygene o 20 kg bụi trình nung kết o 15 kg bụi trình cán thép Tại Ấn Độ, qua số liệu thu thập từ nhà máy luyện gang thép năm 2009-2010, người ta tính toán trung bình để luyện thép thành phẩm phát thải 1,4 đến 4,2 CO2 Dự báo đến năm 2030, ngành công nghiệp luyện gang thép Ấn Độ phát thải khoảng 800 triệu CO2 Một trường hợp điển hình khác kể đến tập đoàn luyện thép AK, tập đoàn lớn có nhà máy luyện thép nhiều tiểu bang khác nước Mỹ Năm 2009, tập đoàn AK đứng thứ 14 danh sách gây ô nhiễm không khí phát thải 136 khí thải Hình 1: Khói bụi phát sinh từ nhà máy luyện thép, Ấn Độ Nhiều công ty không muốn xử lý khí bụi thải, vốn quy trình tốn phức tạp tốn kém, loại khí thải trực tiếp môi trường Tại Ấn Độ, khí thải, bụi thải kết luận nguyên nhân gây triệu chứng nhãn khoa, bệnh đường hô hấp học sinh số trường học gần khu vực thải nhà máy luyện gang thép Chất thải rắn Chất thải rắn phát sinh từ trình luyện gang thép bao gồm xỉ than bụi có lẫn kim loại nặng Theo số liệu bốn tổ chức WB/UNEP/UNIDO/WHO, sản xuất thép thành phẩm sản sinh khoảng từ 300-500kg chất thải rắn Tại Ấn Độ, số liệu trung bình từ bốn nhà máy luyện gang thép thải khoảng 500kg/1 thép Giai đoạn từ năm 2010-2011, họ thải từ 35 đến 40 triệu chất thải rắn môi trường đất để sản xuất 70 triệu thép Đây giá phải trả cho phát triển kinh tế Ấn Độ Những chất thải rắn bao gồm oxit kim loại, silica kim loại nặng Một số công ty giới tái sử dụng khoảng 65% chất thải rắn phục vụ cho ngành vật liệu xây dựng khoáng Hình 2: Chất thải rắn từ nhà máy luyện thép người dân thu gom tái chế thành nhiên liệu đốt Nước thải Trong nhà máy luyện gang thép phương pháp truyền thống (sử dụng oxy lò đốt), nước làm lạnh thường bị nhiễm kim loại nặng chất bôi trơn nên không tái sử dụng, thải bỏ bên với nước thải từ nguồn khác Trung bình sản xuất sản phẩm thải khoảng 80m3 nước thải [1] Nước thải nhiệt độ cao có hòa trộn nước làm mát Thành phần nước thải từ ngành luyện gang thép khó xử lý, bao gồm nhiều hoá chất độc hại phenol, xyanua, ammonia, dầu, kim loại nặng, số chất hữu khác Nồng độ số chất thải phát sinh trình sản xuất thép, theo tính toán WB/UNEP/UNIDO/WHO từ nhà máy luyện gang thép trước năm 1999 o Tổng chất rắn lơ lửng 4000-7000mg/l; o Xyanua 15mg/l; o COD (nhu cầu oxy hóa học) 500mg/l; o Kẽm 35mg/l; o Chì 8mg/l; o Cadimi 0,4 mg/l o Crom mg/l Hình 3: Nước thải cống xả thải nhà máy luyện gang thép Ấn Độ Tác hại chất ô nhiễm nước thải đến sức khỏe cộng động môi trường Xyanua: cụ thể dung dịch CaCN2 (Calcium cyanamide), Ca(CN)2 (Calcium cyanide) NaCN (sodium cyanide), sử dụng công nghiệp luyện gang thép, dùng để tách tạp chất, tăng độ bền bề mặt kim loại Xyanua theo nước thải môi trường nước thường tồn dạng muối có gốc (CN-), chất hoạt động mạnh độc tố cao với sinh vật Đối với sinh vật biển, cá động vật không xương sống nhạy cảm với xyanua Nồng độ xyanua nước từ đến 7,2 μg/l làm giảm khả bơi ức chế trình sinh sản số loài cá Nồng độ từ 20 đến 76 μg/l gây chết số loài sinh vật biển cá Nếu nồng độ tăng đến 200 μg/l gây độc cực mạnh giết hầu hết tất loại cá Ở người, nhiễm độc xyanua thông qua việc hít thở không khí, nước uống có nhiễm xyanua thông qua chuỗi thức ăn (hải sản có nhiễm xyanua) Cơ chế gây độc xyanua ức chế hấp thụ oxy tế bào, xyanua gây tổn hại nhiều đến tim não hai quan sử dụng nhiều oxy Các triệu chứng biểu nhiễm độc xyanua vài phút đầu nhứt đầu, choáng váng, ói mửa, khó thở, tim đập nhanh, thể yếu dần Nếu nhiễm độc với nồng độ lớn rối loạn nhịp tim, thân nhiệt giảm, môi mặt tím tái, hôn mê sâu…dẫn đến tử vong TSS (thể huyền phù: tổng chất rắn lơ lửng): chất rắn có kích thước lớn 2μm, không tan nước, khả lắng TSS nguyên nhân gây độ đục cho nước Nồng độ TSS cao gây tượng giảm khả khuếch tán ánh sáng, tăng nhiệt độ nước, giảm lượng oxy hòa tan tầng Việc dẫn đến trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ, làm giảm oxy hòa tan sinh hợp chất khí CH4, H2S, …gây ngộ độc cho sinh vật biển COD (nhu cầu oxy hóa hoc) lượng oxy cần thiết để oxy hoá hợp chất hữu hòa tan lơ lửng nước COD thường sử dụng để ước lượng gián tiếp nồng độ chất hữu nước Có thể hiểu cách tương đối rằng: hàm lượng chất hữu tăng cao, chúng khử hết oxy nước Vì vậy, COD nước cao gây thiếu oxy nước cho sinh vật biển dẫn đến ngộ độc Tài liệu tham khảo: [1] Handbook: http://wwwwds.worldbank.org/servlet/WDSContentServer/WDSP/IB/1999/06/03 /000094946_99040905052283/Rendered/PDF/multi0page.pdf [2] http://www.downtoearth.org.in/coverage/stained-steel-38359 [3] http://www.liquisearch.com/ak_steel_holding/environmental_reco rd [4] http://desalitech.com/case-studies/ [5] http://www.kadinst.hku.hk/sdconf10/Papers_PDF/p537.pdf IV Các công nghệ xử lý khí thải Thiết bị lọc bụi túi vải Nguyên lý lọc bụi vải xử lý khí thải sau: Lấy vải lọc cho không khí qua, hạt bụi lớn giữ lại bề mặt vải lọc theo nguyên lý rây, va chạm nên hạt nhỏ bám lại bề mặt vải, lực hấp dẫn lực hút tĩnh điện, tạo nên bụi dày giữ lại hạt bụi nhỏ Hiệu lọc đạt tới 99% Sau thời gian lớp bụi dày nên cho khí thải qua gỡ lớp bụi xuống Thao tác hoàn nguyên khả lọc Phương pháp xyclon màng nước Các cyclon tach sbụi lực hướng tâm Cyclon lọc hiệu cá hạt bụi tương đối thô Nhiều cyclon lắp đặt song song cho hiệu cao Đôi cyclon nhà máy xem thiết bị lọc bụi tung gian nhằm bảo vệ thiết bị ống dẫn , quạt , khỏi bị mà mòn hạt bụi thô Cyclon lọc 90-95% bụi có kích thước >10µm Tuy nhiên , bụi nhà máy nhỏ lọc 60-80% Vì khí thải lượng bụi khoảng 300-600mg/Nm3 Cần thêm lượng điện cho máy bơm , khoảng 200Kw Để hạn chế điẻm cyclon màng nước lắp đặt thêm hệ thống chụp hút , ống hút , màng hút , hệ thống gió, ống thải khí , Chụp hút hệ thống ống hút thiết bị lọc bụi quạt hút ống thải khí hệ thống gió quạt gió Thuyết minh quy trình Cơ chế hoạt động thiết bị mô tả sau : Tổ chức nguyên lý thu bắt khói bụi mái việc tạo hộp áp suất âm Tăng cao hiệu thu bắt bụi hệ thống hạn chế ảnh hưởng gió thổi ngang việc bố trí gió Thiết bị xử lý khói bụi xyclon màng nước Các thông số thiết kế : Cyclon màng nước: Một khuyết điểm cyclon vận tốc xoáy thiết bị lớn nên dễ gây tượng trở lại vào dòng không khí hạt hụi lắng thành thiết bị Vì , mặt thành thiết bị Cyclon màng nước, người ta tạo lớp màng nước chảy để theo hạt bụi lắng, ngăn không cho chúng bị vào dòng khí Cyclon màng nước có khả lọc 90% hạt có kích thước 1,5 µm Cấu tạo loại Cyclon thường có cửa cho khí bụi vào phía thoát cửa phía thân hình trụ, với phương tiếp tuyến với mặt thân hình trụ Trước cửa có bố trí vòi phun nước vào mặt thành thiết bị tạo màng nước chảy từ xuống Lượng nước tiêu hao làm ướt thành thiết bị khoảng 0,1 ÷ 0,2 lít/m khí Lượng nước thường lắng sơ dùng tuần hoàn, định kỳ xả qua hệ thống xử lý nước Cyclon màng nước thường dùng với vận tốc dòng khí cửa vào Vv=16~25 m/s vận tốc trung bình quy ước V=4.5~7m/s Chiều dài thân hình trụ H=5~5,2D (Thậm chí tới 10D) Ưu điểm : - Có khả lọc bụi có kích thước nhỏ hiệu - Lọc loại bụi ướt Nhược điểm: - vận tốc xoáy thiết bị lớn nên dễ gây tượng trở lại vào dòng không khí hạt hụi lắng thành thiết bị V Kết luận - Ngành công nghiệp sắt thép nước ta dang có xu hướng phát triển mạnh Tuy nhiên thị trường nhiều biến động -Ngành công nghiệp lại thải nhiều chất thải dạng : chất thải khí , chất thải rắn chất thải lỏng Đặc biệt chất thải khí chứa nhiều kim loại nặng gây nguy hại cho người sinh vật sinh sống xung quanh - Nên việc xây dựng hệ thống xử lý chất thải nhà máy luyện gang thép cần thiết cho việc thị trường ngày ổn định môi trường ngày xuống cấp VI Tài liệu tham khảo 2] http://www.downtoearth.org.in/coverage/stained-steel-38359 [3] http://www.liquisearch.com/ak_steel_holding/environmental_reco rd [4] http://desalitech.com/case-studies/ [5] http://www.kadinst.hku.hk/sdconf10/Papers_PDF/p537.pdf [6] http://www.bizjournals.com/cincinnati/news/2012/04/11/reportak-steel-among-top-waterway.html [7] http://www.motherjones.com/blue-marble/2012/03/top-10polluted-rivers-waterways [8] https://www3.epa.gov/ttnchie1/le/cyanide.pdf [9] http://www.cyanidecode.org/cyanide-facts/environmental-healtheffects#sthash.RaVbO3kZ.dpuf [10] http://www.fondriest.com/environmentalmeasurements/parameters/water-quality/turbidity-total-suspendedsolids-water-clarity/ [11] http://www.stormwaterx.com/Resources/IndustrialPollutants/CO D.aspx#_ednref3 [12] http://www.vjsonline.org/news/chuyện-bé-như-hạt-gạo-haythảm-họa-quốc-gia-nguy-cơ-ngộ-độc-kim-loại-nặng-ven-biển-miềntrung [13] http://10statesstandards.com/wastewaterstandards.html#55 [14]https://yosemite.epa.gov/opa/admpress.nsf/90829d899627a1d985 25735900400c2b/64e88eb10f903452852570d60070feea! opendocument ... phát sinh từ nhà máy luyện thép, Ấn Độ Nhiều công ty không muốn xử lý khí bụi thải, vốn quy trình tốn phức tạp tốn kém, loại khí thải trực tiếp môi trường Tại Ấn Độ, khí thải, bụi thải kết luận... để cán giảm độ dày thép cuộn cán nguội -Từ nhà máy thép cán nóng sau cán thép cuộn cán nóng đưa thẳng tới nhà máy cán thép ống hàn(welded pipe mill) -Đưa phôi vào nhà máy cán thép ống đúc( Seemless... IV Các công nghệ xử lý khí thải Thiết bị lọc bụi túi vải Nguyên lý lọc bụi vải xử lý khí thải sau: Lấy vải lọc cho không khí qua, hạt bụi lớn giữ lại bề mặt vải lọc theo nguyên lý rây, va chạm