2 2 2
PV T PV T
Trong đú:
+ P1, P2: Tương ứng là ỏp suất khớ ở điều kiện thực tế và điều kiện tiờu chuẩn (atm) . + T1, T2: Tương ứng là nhiệt độ khớ ở điều kiện thực tế và điều kiện tiờu chuẩn (0K).
+ V1, V2: Tương ứng là thể tớch khớ ở điều kiện thực tế và điều kiện tiờu chuẩn (m3
).
b. Lƣợng chất ụ nhiễm thải ra trong quỏ trỡnh đo
Quỏ trỡnh sản xuất liờn tục, nồng độ ụ nhiễm tương đối ổn định ở mọi thời điểm, nờn lượng cỏc chất ụ nhiễm thải ra trong quỏ trỡnh đo được tớnh theo cụng thức sau: E = E1 + E2
Trong đú :
+ Phỏt thải ống khúi 1/ năm : E1 = C1 * Q1 * t + Phỏt thải ống khúi 2/ năm : E2 = C2 * Q2 * t
+ E1 và E2 : Lượng phỏt thải chất ụ nhiễm lần lượt ở ống khúi 1 và 2 (kg/năm)
+ C : Nồng độ chất ụ nhiễm (mg/m3) + Q : Lưu lượng khớ thải (m3/h)
+ t : Thời gian phỏt thải trong năm (thời gian phỏt thải của 2 ống khúi) (h/năm)
Nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh phỏt thải chất ụ nhiễm ở cả 2 ống khúi, cỏc ống khúi làm việc liờn tục trong 3 ca, tổng thời gian làm việc của cả 2 ống khúi trong năm là 320 ngày/năm.
Cỏc chất ụ nhiễm được tiến hành lấy mẫu (đối với bụi) và đo đạc nồng độ (đối với cỏc chất ụ nhiễm dạng khớ) tại ống khúi và đường dẫn khớ thải từ lũ hơi vào ống khúi. Việc xỏc định nồng độ cỏc chất ụ nhiễm dạng khớ đơn giản hơn so với bụi nờn vị trớ lấy mẫu bụi cũng được sử dụng để lấy mẫu cỏc chất ụ nhiễm dạng khớ.
52
Cụ thể việc xỏc định vị trớ quan trắc đối với nhà mỏy như sau:
* Nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh
Ống khúi của nhà mỏy cao 150m, đường kớnh là 3m. Nhà mỏy mới được xõy dựng nờn đó trang bị hệ thống quan trắc trờn ống khúi nhưng hệ thống này đó hư hỏng, tuy nhiờn ta vẫn cú thể tiến hành lấy mẫu trờn thõn ống khúi do nhà mỏy cú thiết kế điểm lấy mẫu nằm trờn ống khúi (điểm này ở độ cao 50m so với mặt đất). Khớ thải lũ hơi được dẫn qua bộ phận lắng bụi tĩnh điện, rồi đi qua hệ thống xử lý SO2, đến ống khúi. Vị trớ lấy mẫu được xỏc định và thể hiện trong hỡnh sau.
Hỡnh 3.2. Sơ đồ cụng nghệ xử lý khớ thải và điểm quan trắc tại nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh
Sau khi xỏc định được điểm lấy mẫu và thời gian lấy mẫu, việc lấy mẫu được tiến hành như sau:
* Quỏ trỡnh lấy mẫu bụi:
Lũ hơi than phun Khớ thải Lắng bụi tĩnh điện Xử lý SO2 Khớ thải Quạt Vị trớ đo 100m 40m Khớ thải
53
Quỏ trỡnh lấy mẫu bụi tuõn theo phương phỏp lấy mẫu đẳng khớ động (isokinetic).
Kiểm tra và đúng kớn cỏc đầu nối, đưa đầu lấy mẫu và cỏc dụng cụ đo tốc độ khớ, nhiệt độ qua lỗ tiếp cận đến khi đầu lấy mẫu nằm ở điểm lấy mẫu. Sau khi thiết bị trong ống đạt được nhiệt độ dũng khớ, bắt đầu khởi động bơm hỳt, đầu lấy mẫu cựng chiều với dũng khớ. Điều chỉnh van điều khiển để tốc độ dũng khớ lấy mẫu bằng tốc độ dũng khớ trong ống khúi tại thời điểm lấy mẫu. Tại nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh tiến hành đo 6 lần, mỗi lần cỏch nhau 10 phỳt, thời gian mỗi lần đo là 10 phỳt.
Theo dừi và ghi nhật ký lấy mẫu: thời gian bắt đầu và kết thỳc của mỗi điểm lấy mẫu, vận tốc dũng khớ, nhiệt độ,... Khi dừng đo, lấy đầu lấy mẫu ra khỏi ống khúi, tắt bơm và thỏo cỏc thiết bị. Sau khi kết thỳc quỏ trỡnh lấy mẫu, đưa thiết bị lấy mẫu ra khỏi ống khúi, để nơi thoỏng mỏt, khụng ảnh hưởng bởi bụi từ cỏc nguồn khỏc. Chờ thiết bị nguội bằng nhiệt độ xung quanh, thỏo bộ phận chứa vật liệu lọc, lấy vật liệu cho vào giấy bạc và cho vào hộp bảo quản, trỏnh tiếp xỳc trực tiếp với ỏnh sỏng mặt trời. Sau đú phõn tớch tại phũng thớ nghiệm.
* Quỏ trỡnh lấy mẫu cỏc chất ụ nhiễm dạng khớ:
Đưa đầu lấy mẫu vào trong đường ống, bịt kớn khe hở giữa lỗ lấy mẫu và đầu dũ, tiến hành đo nhiệt độ phải nhanh và cẩn thận nếu khụng cú thể gõy hỏng thiết bị. Khởi động thiết bị đo, chờ cho thiết bị ổn định tiến hành lấy mẫu. Tại nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh tiến hành đo 6 lần, mỗi lần cỏch nhau 10 phỳt. Ghi kết quả hiển thị trờn thiết bị, đồng thời ghi rừ điều kiện hoạt động của thiết bị quan trắc cũng như điều kiện lấy mẫu (vị trớ, kớch thước hỡnh học của đường ống, điều kiện mụi trường xung quanh) vào nhật ký lấy mẫu.
Sau khi đo xong, thu dọn thiết bị và kiểm tra lại lần cuối trước khi chuyển sang vị trớ lấy mẫu khỏc.
Tớnh toỏn theo hệ số phỏt thải
- Theo lƣợng than tiờu thụ trong năm tiến hành kiểm kờ
54 Trong đú :
E : Lượng phỏt thải chất ụ nhiễm (kg/năm)
EF : Hệ số phỏt thải của chất ụ nhiễm (CO, SO2 , NOX) (kg/tấn) H : Hiệu suất xử lý chất ụ nhiễm (%)
R : Lượng tiờu thụ than/năm (tấn/năm)
3.3. Kết quả tớnh toỏn
3.3.1. Nồng độ cỏc chất ụ nhiễm trong khớ thải
Lượng cỏc chất ụ nhiễm trong khớ thải chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố như: thành phần nhiờn liệu, cụng nghệ sử dụng...Nồng độ cỏc chất ụ nhiễm trong khớ thải được quy về điều kiện tiờu chuẩn (250C và 1atm).
Vị trớ lấy mẫu : tại ống khúi 1 và ống khúi 2 của nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh. Thời gian đo :
- ống khúi 1, từ 11h10 đến 12h10 với ký hiệu mẫu lần đo lần lượt là : QN-1, QN- 2, QN-3.
- ống khúi 2, từ 15h10 đến 16h00 với ký hiệu mẫu lần đo lần lượt là : QN-4, QN- 5, QN-6.
Tại thời điểm đo ta tớnh được lưu lượng khớ thải và nồng độ cỏc chất ụ nhiễm, kết quả được thể hiện ở bảng dưới đõy:
Bảng 3.4 : Nồng độ cỏc chất ụ nhiễm trong khớ thải tại nhà mỏy
Nhà mỏy Ký hiệu (mẫu, lần đo) Nhiệt độ khớ thải (0C) Vận tốc dũng khớ (m/s) Lƣu lƣợng khớ thải (Nm3/h) Nồng độ cỏc chất ụ nhiễm (mg/Nm3) (250C và 1atm) Bụi CO SO2 NOX (tớnh theo NO) Quảng Ninh QN-1 83 23,1 1044490 28,45 119,75 30,01 562,23 QN-2 84 22,5 1017360 29,23 124,34 37,05 593,15 QN-3 83 23,8 1076141 26,73 106,24 36,11 568,26 QN-4 88 25,1 1134922 33,02 117,56 41,09 559,78 QN-5 86 22,9 1035446 25,21 126,19 33,52 601,45 QN-6 82 24 1085184 28,53 106,27 29,21 566,23 Trung bỡnh 84,33 23,57 1065590,5 28,53 116,73 34,50 575,18
55
Nồng độ bụi của nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh trung bỡnh khoảng 28,53 mg/Nm3 điều này cú thể được lý giải là do điều kiện chỏy của nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh tốt, đảm bảo tỉ lệ khụng khớ – nhiờn liệu hợp lý, thời gian lưu của hỗn hợp nhiờn liệu trong ngọn lửa vừa đủ, dẫn đến sự chỏy hoàn toàn, cũn một lượng cỏc hạt nhiờn liệu chưa chỏy hết tạo thành bụi. Thành phần than sử dụng cho nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh cú hàm lượng tro thấp. Độ tro cao làm hàm lượng tro bụi trong khớ thải lớn vỡ khi chỏy, lượng tro theo sản phẩm chỏy thoỏt ra và tạo thành dạng ụ nhiễm bụi. Một nguyờn nhõn nữa cú thể dẫn đến nồng độ bụi thấp là do ngoài việc cú thiết bị lắng bụi tĩnh điện cũn cú hệ thống xử lý SO2 ướt, hệ thống này cũng cú tỏc dụng tỏch bụi nờn sẽ giảm được một lượng bụi trong khớ thải.
Nồng độ NO đo được tại nhà mỏy Quảng Ninh 575,18 mg/Nm3 điều này cú thể là do hàm lượng nitơ trong than cấp cho nhà mỏy Quảng Ninh (0,55%) cao, ngoài ra, hệ số dư khụng khớ của nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh (30%) lớn, dẫn đến nồng độ NO tại nhà mỏy cao.
Lại thấy rằng, mặc dự hàm lượng nitơ trong than cấp cho nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh (0,55%) cao, nhà mỏy lại sử dụng cụng nghệ lũ hơi than phun (loại lũ hơi này cú nhiệt độ chỏy trong buồng lửa cao, khoảng 12000
C), lại khụng cú thiết bị xử lý NOX nờn lượng NOX tạo ra lớn [16]. Như vậy, cụng nghệ lũ hơi, nhiệt độ, hệ số dư khụng khớ và thành phần than sử dụng cú ảnh hưởng rất lớn đến nồng độ CO và NO trong khớ thải.
Đối với điụxit lưu huỳnh (SO2), nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh, trung bỡnh khoảng 34,50 mg/Nm3. Điều này cú thể giải thớch như sau: Đối với nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh, nhà mỏy này cú lắp đặt hệ thống xử lý SO2 nờn lượng SO2 đó được giảm thiểu trước khi thải ra mụi trường.
3.3.2. Lƣợng cỏc chất ụ nhiễm thải ra trong quỏ trỡnh đốt
Thời gian làm việc của 1 ca trong cỏc ngày tiến hành quan trắc đều là 8 giờ. Kết quả thu thập thụng tin cho thấy nhà mỏy nhiệt điện đốt than Quảng Ninh tổng số ngày làm việc của 2 ống khúi trong năm là 320 ngày/năm, mỗi ngày làm việc 3 ca, mỗi ca làm việc trong 8h.
56
(1)– Tớnh toỏn theo số liệu quan trắc
Nhận thấy, từ kết quả bảng 3.4 : tiến hành quan trắc lấy mẫu tại 2 ống khúi của nhà mỏy, điều kiện vận hành lũ hơi cũng như cựng chung cụng nghệ, điều kiện hoạt động, nờn nhận thấy kết quả nhiệt độ khớ thải, vận tốc dũng khớ thải thải, lưu lượng khớ thải cũng như nồng độ chất ụ nhiễm của từng khớ thải ở mỗi lần đo của cả 2 ống khúi khụng cú sự chờnh lệch nhiều.
Và do, khi tiến hành thu thập thụng tin, tỏc giả khụng thu thập được chớnh xỏc số ngày làm việc của từng ống khúi mà chỉ thu thập được tổng thu thập được tổng thời gian làm việc của cả 2 ống khúi là 320 ngày/ năm, mỗi ngày làm việc 3 ca, mỗi ca làm việc liờn tục trong 8h.
Nờn khi tớnh toỏn lượng phỏt thải chất ụ nhiễm theo số liệu quan trắc, tỏc giả đó lấy giỏ trị trung bỡnh nồng độ của từng chất ụ nhiễm và giỏ trị trung bỡnh lưu lượng khớ thải của cả 2 ống khúi để tớnh toỏn.
Lượng phỏt thải được tớnh toỏn trờn số liệu trờn và cho kết quả trong bảng sau:
Bảng 3.5. Lƣợng phỏt thải chất ụ nhiễm tớnh theo số liệu quan trắc
Chất ụ nhiễm Nồng độ chất ụ nhiễm trong dũng khớ thải [C] (mg/m3) Lƣu lƣợng khớ thải [Q] (m3/h) Thời gian hoạt động nguồn [t] (h/năm) Cụng thức tớnh lƣợng phỏt thải Kết quả E (tấn/năm) Bụi 28,53 1065590,5 320x3x8= 7680 E= C* Q* t * 10 -9 233,5 CO 116,73 955,3 SO2 34,50 282,3 NOX 575,18 4 707,1
(2)– Tớnh toỏn theo phƣơng phỏp hệ số phỏt thải
Để tớnh toỏn lượng phỏt thải chất ụ nhiễm theo hệ số phỏt thải, ta cần phải cú đầy đủ cỏc thụng tin về :
- Đặc tớnh than : được thể hiện ở bảng 3.2, hai đặc tớnh cần phải quan tõm đú là: Hàm lượng tro của than : trong khoảng 21-23%
57 Hàm lượng lưu huỳnh : 0,44%
- Lượng than tiờu thụ trong năm tiến hành kiểm kờ (2011) : được thể hiện ở bảng 3.3, với tổng lượng than tiờu thụ cả năm là : 822584 tấn/năm.
- Hệ thống xử lý chất ụ nhiễm của nhà mỏy:
* Bụi được xử lý bằng cụng nghệ lắng bụi tĩnh điện, hiệu suất thiết thiết : 99,76% * Khớ SO2 được xử lý bằng sữa vụi, hiệu suất thiết kế : 95%
- Hệ số phỏt thải của cỏc chất ụ nhiễm : bụi, CO, SO2 , NOX từ lũ hơi cụng nghệ than phun theo WHO được thể hiện ở bảng sau :
Bảng 3.6. Hệ số phỏt thải của cỏc chất ụ nhiễm từ lũ hơi cụng nghệ than phun theo WHO [21]
Chất ụ nhiễm Hệ số phỏt thải EF (kg/tấn than) Giỏ trị EF (kg/tấn)
Bụi (TSP) 5*A(a) 110
SO2 19.5*S(b) 8,58
CO 0,3 0,3
NOX 9 9
Với : (a) : là độ tro của than, trong khoảng 21-23 (lấy giỏ trị trung bỡnh là 22) (b): là hàm lượng lưu huỳnh trong than = 0,44
Từ những thụng tin cần thiết đó thu thập được, kết quả tớnh toỏn lượng phỏt thải chất ụ nhiễm được thể hiện ở bảng sau :
Bảng 3.7. Lƣợng phỏt thải tớnh theo hệ số phỏt thải Chất ụ nhiễm Hệ số phỏt thải [EF] (kg/tấn) Lƣợng hoạt động [R] (tấn/năm) Hiệu suất hệ thống xử lý [H] (%) Cụng thức tớnh lƣợng phỏt thải Kết quả E (tấn/năm) Bụi 110 822584 99,76 E = EF * R * (100-H)/100 * 10-3 217,2 CO 0,3 0 246,8 SO2 8,58 95 352,9 NOX 9 0 7 403,3
Từ kết quả lượng phỏt thải của cả 2 phương phỏp trờn, tỏc giả đó tổng hợp 2 kết quả vào cựng chung một bảng để tiện theo dừi và lưu trữ dữ liệu.
58
Bảng 3.8. Bảng kết quả lƣợng phỏt thải chất ụ nhiễm tớnh theo 2 phƣơng phỏp Nhà mỏy
Quảng Ninh
Lƣợng phỏt thải chất ụ nhiễm (tấn/năm)
Bụi CO SO2 NOX
Theo số liệu quan
trắc 233,5 955,3 282,3 4 707,1
Theo hệ số phỏt
thải 217,2 246,8 352,9 7 403,3
Kết quả tớnh toỏn theo phương phỏp quan trắc chỉ mang tớnh chất tham khảo vỡ số liệu quan trắc chỉ tiến hành trong một thời gian ngắn, khụng mang tớnh liờn tục, khụng đại diện cho sự phỏt thải chất ụ nhiễm..
Nhận thấy, lượng chất ụ nhiễm tạo ra trong một ca làm việc của nhà mỏy trong nghiờn cứu này khỏ cao do lưu lượng thoỏt ra tương đối lớn. Tại nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh khớ thải sau khi qua thiết bị lắng bụi tĩnh điện cũn được đi qua hệ thống xử lý SO2 nờn một phần chất ụ nhiễm đó được giữ lại và xử lý trước khi xả thải vào mụi trường. Nhà mỏy cú lượng phỏt thải NOX lớn hơn lượng phỏt thải CO tương ứng với kết quả đo đạc nồng độ của chỳng. Điều này khỏ hợp lý khi hệ số dư khụng khớ của nhà mỏy khỏ cao, đặc biệt ở nhà mỏy nhiệt điện Quảng Ninh, hệ số dư khụng khớ lờn đến 30% .
Qua kết quả tớnh toỏn mức độ phỏt thải của cỏc chất ụ nhiễm khụng khớ từ nhà mỏy nhiệt điện đốt than nghiờn cứu cú thể thấy rằng lượng phỏt thải cỏc chất ụ nhiễm này chịu ảnh hưởng và phụ thuộc rất lớn vào cụng nghệ sử dụng, loại nhiờn liệu, điều kiện chỏy,...đặc biệt nếu cỏc nhà mỏy quan tõm đến vấn đề mụi trường, cú cỏc biện phỏp xử lý (vớ dụ như lắp đặt hệ thống xử lý SO2) thỡ sẽ giảm được đỏng kể lượng phỏt thải cỏc chất ụ nhiễm khụng khớ vào mụi trường.
59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- Tỏc giả đó kế thừa, tổng hợp lại cỏc phương phỏp kiểm kờ của cỏc nước trờn thế giới và đó trỡnh bày được quy trỡnh kiểm kờ khớ thải từ nguồn điểm, ỏp dụng cho nhà mỏy nhiệt điện đốt than Quảng Ninh.
- Từ kết quả của quỏ trỡnh kiểm kờ khớ thải từ nguồn điểm đối với nhà mỏy nhiệt điện đốt than Quảng Ninh, đó xỏc định được lượng phỏt thải chất ụ nhiễm phỏt thải trong một năm bằng 2 phương phỏp : tớnh theo lượng than tiờu thụ trong năm và số liệu quan trắc, tuy nhiờn kết quả chỉ mang tớnh chất tham khảo nhưng cũng đó gúp phần đưa lại một cỏi nhỡn định lượng về thực trạng ụ nhiễm khụng khớ ở cỏc khu vực cú nhà mỏy nhiệt điện hoạt động.
- Cần cú sự đầu tư về mặt kinh tế - kỹ thuật để quỏ trỡnh kiểm kờ chớnh xỏc lượng khớ phỏt thải cũng như loại than nào gõy ụ nhiễm nhất.
60
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đào Ngọc Chõn, Hoàng Ngọc Đồng (2008), Lũ hơi & thiết bị đốt, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
2. Hoàng Dương Tựng (2008), Vấn đề mụi trường cỏc nhà mỏy nhiệt điện Việt Nam, Cục bảo vệ mụi trường.
3.Lờ Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hũa, Vừ Thạch Sơn, Đào Văn Tõn (2001), Cỏc bộ cảm biến trong kỹ thuật đo lường và điểu khiển, Nhà xuất