Mô hình xử lý ô nhiễm bằng phương pháp chế khí than ẩm tại Công ty Phân đạm Hà Bắc

Nguyên lý quá trình khí hoá than ẩm

- Tầng tro xỉ: (Nhiệt độ từ 60 ÷ 4200C) phân phối chất khí hoá, nhờ nhiệt của tro xỉ để gia nhiệt cho chất khí hoá, ngăn ngừa không để cho ghi lò bị biến dạng hoặc cháy lỏng bởi nhiệt độ cao. Chế khí than ẩm theo phương pháp gián đoạn bao gồm hai giai đoạn chính đó là giai đoạn thổi gió và giai đoạn chế khí. Nhiệt độ tăng đến mức độ nhất định thì ngừng thổi gió bắt đầu đưa.

Trong khhoảng bắt đầu từ thổi gió lần trước đến thổi gió lần sau được gọi là một tuần hoàn làm việc.

Lưu trình công nghệ

Không khí được thổi vào đáy lò để đốt cháy nguyên liệu, nhiệt lượng toả ra được giữ trong tầng nhiên liệu để cung cấp nhiệt cho phản ứng giữa cácbon và hơi nước trong giai đoạn chế khí.Thành phần chính của khí thổi gió bao gồm: CO2 = 15,5% ; O2 = 0,3% ; CO = 8%. Hỗn hợp hơi nước 5at và không khí qua van hơi nước và không khí vào đường ống thổi lên, vào đáy lò khí hoá qua tầng than (sau bước thổi gió, tầng nhiên liệu có nhiệt độ rất cao ) xảy ra phản ứng chế khí. Trong giai đoạn chế khí, nếu như hơi nước và không khí chỉ đi qua tầng nhiên liệu từ dưới lên trên thì do nhiệt độ chất khí hoá tương đối thấp và phản ứng khí hoá thu lượng nhiệt lớn, sẽ làm nhiệt độ nhiên liệu ở phần dưới tầng khí hoá tụt xuống, thậm chí có thể làm tắt lò.

Vì vậy tầng khí hoá sẽ mỏng đi, còn phần trên tầng nhiên liệu không ngừng được khí than nóng gia nhiệt làm cho tầng khí hoá di chuyển lên phía trên do đó nhiệt độ phần trên lò khí than sẽ tăng cao, lượng tổn thất nhiệt do khí than mang theo ra ngoài sẽ rất lớn và gây nên kết tảng, bám vào vách lò. Để tránh hiện tượng kể trên thì sau giai đoạn chế khí thổi lên cần phải thay đổi hướng đi của dòng khí, tức là cho hơi nước và không khí vào lò đốt để tận dụng nhiệt lò đốt rồi đưa vào đỉnh lò phát sinh. Nhưng ngay sau khi kết thúc chế khí thổi xuống thì ở phần dưới của lò và trong tầng nhiên liệu còn sót lại khá nhiều khí than ẩm, nếu thổi gió ngay không khí và than ẩm sẽ gặp nhau phần dưới lò dễ dàng gây ra sự cố nổ.

Vì vậy, sau giai đoạn chế khí thổi xuống thì hơi nước và không khí lại phải thay đổi phương hướng một lần nữa: Thổi qua tầng nhiên liệu theo chiều từ dưới lên để tiến hành chế khí lần 2, thải sạch khí than ẩm ở đáy lò nhằm tạo điều kiện an toàn cho bước thổi không khí vào lò. Mục đích của nó như sau: Sau khi thổi lên lần 2 trong khoảng trống trên đỉnh lò và trong các đường ống có chứa đầy khí than ẩm, nếu chuyển sang giai đoạn thổi gió rồi sau đó cho phóng không thì không những gây tổn thất khí than ẩm mà còn dẫn tới hiện tượng nguy hiểm là khi khí than ẩm thải tới miệng ống khói trộn lẫn với không khí sẽ bùng nổ nếu gặp phải tia lửa.

Các chỉ tiêu công nghệ

Phương pháp bổ trợ có ưu điểm là hiệu quả nhanh,nhưng thường gây ra thành phần khí không ổn định, độ dao động lớn.

Các thiết bị chính trong dây chuyền

- Vỏ lò làm bằng thép cuốn dày 8 mm, phần hình trụ trên được xếp gạch chịu nhiệt, phần chóp và hình trụ dưới được xây lót bằng gạch chịu lửa. Với phương pháp này khí thu với độ sạch từ 90 ÷ 99%, năng lượng tiêu hao nhỏ, nhưng nó có nhược điểm là thiết bị phức tạp, khó lắp đặt, khi gặp sự cố khó khắc phục. Dưới tác dụng của điện thế các phân tử khí phân chia thành các ion và các điện tử tự do, các ion và các điện tử này dưới tác dụng của lực điện trường bắt đầu chuyển động về các điện cực trái dấu.

Trên đường đi đến các điện cực, các ion và điện tử sẽ va đập vào các phân tử khí trung hoà và các hạt bụi lơ lửng, ion hoá luôn các phần tử đó (do đó ngưới ta ứng dụng hiện tượng này để làm sạch hệ khí không đồng nhất). Cùng với sự ion hoá bằng va chạm cũng còn nhận thấy sự chuyển động mãnh liệt của khí do đó các phân tử khí nhận được xung lượng từ các ion chuyển động theo hướng xác định. Khi ion hoá bằng cách này, chỉ nên để lớp không khí bị xuyên thủng một phần khoảng cách nào đó giữa hai điện cực, còn một phần lớp không khí không bị xuyên thủng có công dụng như chất cách điện để chống sự ngắn mạch do tia lửa điện hay hồ quang sinh ra giữa các điện cực.

Trong trường hợp này dùng các điện cực có hai dạng bản song song không có lợi, bởi vì một điểm bất kỳ của trường giữa các điện cực có điện thế như nhau, nghĩa là trường đồng nhất. Nhưng nếu ta tăng hiệu số điện thế giữa hai điện cực đến một giá trị tới hạn nào đó gọi là điện thế xuyên thủng của khí, khi đó cường độ dòng điện tăng rất nhanh, giữa hai bản điên cực xuất hiện tia lửa điện, hiện tượng này gọi là hiện tượng tự phóng điện. Gần dây dẫn thì điện thế của trường lớn đến nỗi các ion có khả năng ion hoá các phần tử trung hoà, nhưng càng xa dây dẫn thì điện thế của trường giảm xuống và do đó tốc độ chuyển động của các ion giảm xuống đến mức không xảy ra được sự ion hoá bằng va chạm.

Dấu hiệu bên ngoài của sự tích điện ion là hiện tượng phát sáng nhạt quanh bề mặt dây dẫn (quầng sáng) khác với vùng tạo thành ion cả hai dấu. Cơ cấu lắng bụi trong máy lọc điện rất phức tạp chỉ có một phần bụi rất nhỏ hay mù sau khi rơi trong miền quầng sáng sẽ bám trên dây dẫn có quầng sáng. Còn phần lớn các phần tử lơ lửng trong không khí sau khi tích điện âm sẽ chuyển động về phía các điện cực lắng và cuối cùng sẽ bị khử trên điện cực này.

Khi lớp bụi dẫn điện tốt bám trên điện cực lắng, chúng sẽ tích điện cùng dấu và bị đẩy vào không khí, phần bụi này có thể lấy ra khỏi máy lọc bụi điện. Điện thế trong các lỗ hổng của lớp bụi bám trên điện cực có thể vượt quá điện thế tới hạn và gây ra quầng sáng không khí trong các lỗ hổng để tạo thành các ion dương, các ion này sẽ trung hoà các phần tử bụi tích điện âm. Để loại trừ ảng hưởng có hại của bụi bám trên điện cực, người ta lắc điện cực hoặc tăng tính dẫn điện của bụi bằng cách tăng ẩm cho bụi như phun nước vào dòng khí nóng trước khi cho khí vào máy lọc điện.

Xưởng Urea