Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành chất độc hại trong khĩi lị và các giải pháp khắc phục

D = AP nEXP(B/T)

5.5.1.Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành chất độc hại trong khĩi lị và các giải pháp khắc phục

DẦU MỎ VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 5.1 Sự đốt cháy nhiên liệu, vấn đề ơ nhiễm và bảo vệ mơi trường

5.5.1.Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành chất độc hại trong khĩi lị và các giải pháp khắc phục

giải pháp khắc phục

5.5.1.1.Yếu tốảnh hưởng đến nồng độ chất thải

Trong khĩi thải của lị đốt thì các chất độc hại đáng quan tâm là bụi, bồ hĩng và khí SOx, ngồi ra thì NOx cũng gĩp một phần đáng kể.

Khí SOx cĩ mặt trong khĩi lị cĩ nguồn gốc từ nhiên liệu. Khi bị đốt cháy thì chúng kết hợp với oxy để tạo ra SO2 sau đĩ khí này cĩ thể chuyển một phần thành SO3. Hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu càng lớn thì nồng độ SOx trong khĩi thải càng nhiều.

Khi NOx được hình thành trong quá trình cháy nhiên liệu từ các hợp chất chứa nitơ và cả nitơ và oxy của khơng khí ở nhiệt độ cao kết hợp với nhau. Như vậy khi nhiệt độ ngọn lửa càng cao thì nồng độ các chất này càng lớn.

Bụi và bồ hĩng được hình thành trong khĩi lị cũng tương tự như trong động cơ tức là chúng phụ thuộc cả chất lượng nhiên liệu, thiết bị đốt và lị.

5.5.1.2. Giải pháp nhằm giảm thiểu nồng độ chất độc hại

Qua nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến việc hình thành các chất độc hại trong khĩi lị người ta đưa ra các giải pháp nhằm hạn chế nồng độ của nĩ như sau:

Sử dụng các loại nhiên liệu sạch hơn trong quá trình cháy Cải tiến hệ thống đốt cháy nhiên liệu

Sự lựa chọn các giải pháp kỹ thuật cho các vấn đề nêu trên phụ thuộc vào đặc điểm của chất ơ nhiễm, quá trình phát sinh chất ơ nhiễm và mức độ xử lý yêu cầu.

Tuỳ theo thành phần và khối lượng khí thải mà người ta lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp. Việc chọn các phương pháp này phải tính đến mọi yếu tố cĩ liên quan, đặc biệt là tính hiệu quả và tính kinh tế.

Giải pháp liên quan đến nhiên liệu

Như trong phần trước ta đã thấy, dầu FO dùng cho lị cơng nghiệp hiện nay được lấy từ những phần cặn cĩ chất lượng rất thấp, chúng chứa nhiều lưu huỳnh, nitơ đồng thời nhiều hợp chất aromatic ngưng tụ nhiều vịng, tất cả các chất này đều làm gia tăng nồng độ chất độc hại trong khĩi thải.

Giải pháp được dùng nhằm giảm thiểu chất độc hại là: Sử dụng nhiên liệu sạnh hơn để thay thế dầu FO

Dùng các quá trình chuyển hố nhằm làm giảm nồng độ các chất khơng mong muốn trong dầu FO.

Trong thực tế ngày nay người ta thường sử dụng khí thiên nhiên hoặc khí hố lỏng để thay thế dầu FO. Các khí này chứa hàm lượng nitơ, lưu huỳnh rất thấp và hầu như khơng chứa aromatic.

Trong cơng nghiệp thường sử dụng quá trình HDS để xử lý các hợp chất khơng mong muốn trong, quá trình này cho phép giảm được hàm lượng nitơ, lưu huỳnh, và aromatic xuống giới hạn cho phép.

Cải thiện hệ thống đốt cháy nhiên liệu

Trong phần trước ta đã thấy nhiên liệu trước khi bị đốt cháy chúng được xé nhỏ thành các hạt sương dầu, từ các hạt sương này chúng bay hơi và trộn lẫn với khơng khí để được đốt cháy.

Chất lượng của quá trình cháy phụ thuộc rất nhiều vào các thiết bị tạo sương nhiên liệu và cấu tạo của buồng đốt nhằm giúp cho quá trình bay hơi và trộn lẫn được tốt.

Như vậy các thiết bị liên quan đến quá trình đốt cháy nhiên liệu này ảnh hưởng đến nồng độ khĩi thải trên hai phương diện sau:

Tăng nhanh quá trình bĩc hơi của nhiên liệu lỏng

Quá trình bay hơi của nhiên liệu phụ thuộc vào nhiệt độ và bề mặt của nhiên liệu tiếp xúc với khơng khí, khi nhiệt độ cao và bề mặt lớn thì quá trình bay hơi càng nhanh. Để đạt được điều đĩ ta cần phải duy trì nhiệt độ buồng lửa tương đối cao, tìm cách tối ưu hố kết cấu miệng phun sương để đảm bảo chất lượng hạt dầu nhỏ và đồng đều.

Tăng nhanh quá trình hỗn hợp giữa hạt nhiên liệu và khơng khí

Để thực hiện yêu cầu này phải tăng nhanh sự khuếch tán hỗn lưu và đối lưu giữa hơi dầu và khơng khí.

Để đảm bảo dịng phun sương sau miệng phun dễ dàng bắt lửa, cần sử dụng dịng khí chuyển động xốy tạo thành vùng hồi lưu khĩi nĩng sau miệng phun, với mục đích hút khĩi nĩng vào gốc ngọn lửa để gia nhiệt cho dịng phun sương và phải qua cơ cấu phân phối giĩ để điều chỉnh tỷ lệ giĩ nĩng phù hợp.

.

Cấu tạo buồng đốt

Ngồi ra khi lị được thiết kế sao cho cường độ hấp thụ nhiệt của lị càng lớn tức nhiệt của quá trình cháy truyền cho chất mang nhiệt (nước, hơi) bằng phương thức nhiệt bức xạ, đối lưu của lị càng nhanh thì nhiệt độ cực đại trong lị càng giảm khi đĩ sự hình thành khí NOx cũng được hạn chế.

Làm sạch khĩi lị trước khi thải ra mơi trường

Giảm thiểu bụi và bồ hĩng trong khĩi thải (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Tuỳ theo nồng độ bụi, tính chất vật lý, hố học của bụi mà chia thành ba mức làm sạch:

Làm sạch thơ: chỉ tách được các hạt bụi to (kích thước lớn hơn 100µm).

Làm sạch trung bình: giữ lại được khơng những các hạt bụi to mà cả bụi trung bình và một phần hạt nhỏ. Nồng độ bụi trong khơng khí sau khi làm sạch chỉ cịn khoảng 50-100 mg/m3.

Làm sạch tinh: Các hạt bụi nhỏ dưới 10µm cũng được lọc ra tới 60-99%. Nồng độ bụi cịn lại trong khơng khí sau khi làm sạch là 1-10mg/m3.

Cĩ rất nhiều loại thiết bị khác nhau được sử dụng để tách bụi. Khi căn cứ vào nguyên lý hoạt động thì người ta phân thành 4 nhĩm:

Thiết bị thu tách bụi cơ học: Buồng lắng, cyclone Thiết bị thu gom bụi ướt : ống Venturi

Thiết bị lọc túi

Thiết bị lọc bụi tĩnh điện

1- Khí vào; 2- Khí sạch thốt ra;

3- Nắp van điều chỉnh; 4- Cửa dọn vệ; 5-xảc n

Sơđồ cấu tạo của buồng lắng bụi nhiều tầng được áp dụng khá phổ biến trong cơng nghiệp.

Ưu điểm chính của kiểu buồng lắng này là nhờ chia thành nhiều tầng nên kích thước của buồng lắng được thu gọn, ít chiếm diện tích nhưng vẫn lọc được một lưu lượng khí lớn với hiệu suất lọc cao.

Nhược điểm chủ yếu của loại này là khĩ dọn vệ sinh khi bụi bám trên các tầng. Đơi khi người ta phải dùng biện pháp phun nước áp lực mạnh để tẩy rửa.

Cũng với mục đích vừa nêu, buồng lắng cĩ cấu tạo ở hình sau (Prockat 1950) là một bước phát triển tiếp theo bằng cách cho khí vào buồng lắng qua khe hình vành khăn của phễu cấp giĩ.

Ưu nhược điểm của từng loại thiết bị thu tách bụi

Thiết bị Ưu điểm Nhược điểm Phạm vi ứng dụng

Buồng lắng

-Vốn đầu tư thấp

-Chi phí bảo dưỡng thấp

-Cồng kềnh -Hiệu quả thấp, chỉ lọc được các hạt bụi cĩ kích thước > 10 µm Cyclone

-Làm việc được ở mơi trường áp suất cao và nhiệt độ cao đến 5000C

-Thu gom được cả hạt bụi cĩ tính mài mịn

-Chế tạo đơn giản, kích thước nhỏ,dễ sửa chữa -Hiệu suất cao

-Vốn đầu tư khơng lớn

-Tổn thất áp suất trong thiết bị tương đối cao.

-Chỉ lọc được các hạt bụi cĩ kích thước >5µm

-Tiêu tốn điện năng

-Thường được ứng dụng trong các nhà máy cũ hoặc các xí nghiệp cĩ cơng suất thu hồi các bụi cĩ kích thước lớn. -Lọc sơ bộ trước khi khí được lọc trong các thiết bị lọc túi vải, lọc bụi điện. Ống Venturi

-Hiệu suất rất cao

-cĩ thể lọc các hạt bụi cĩ kích thước từ 2-3µm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

-Lưu lượng nước tiêu thụ lớn

-Tiêu hao năng lượng lớn

Lọc túi vải

-Lọc được cả các hạt bụi kim loại cĩ kích thước nhỏ nhất.

-Hiệu suất lớn 98-99% -Chi phí đầu tư thấp hơn thiết bị lọc bụi tĩnh điện

-Chi phí bảo dưỡng cao -Túi lọc dễ bị thủng, ảnh hưởng đến cơng suất lọc -Khơng lọc được khí nĩng và cĩ ăn mịn hố học. Lọc tĩnh điện

-Hiệu suất làm sạch cao 90-99%

-Năng lương tiêu hao ít -Cĩ thể tiến hành ở nhiệt độ cao, mơi trường ăn mịn hố học

-Cĩ thể tự động hố và cơ khí hố hồn tồn

- Kích thước lớn, cồng kềnh.

-Chi phí đầu tư lớn.

-Được ứng dụng để lọc khí thải cĩ hàm lượng lớn, các hạt bụi cĩ kích thước rất nhỏ.

Phương pháp xử lý SO2

Xử lý khí SO2 trong khí thải cĩ thể thực hiện bằng cách dựa vào khả năng hấp thụ và hấp thụ của chúng. tỏng quát thì người ta chia thành hai phương pháp sau:

Phương pháp hấp thụ Phương pháp hấp phụ

Việc sử dụng phương pháp nào là tuỳ thuộc vào nồng độ SO2 trong khĩi thải và yêu cầu tách. Các thiết bị thường được sử dụng như sau:

Tháp hấp thụ

Sơđồ tháp đệm

1-Lưới đệm; 2-Lớp vật liệu 3-Thiết bị tưới; 4-Lớp tách nước

Thiết bị hấp thụ khí thải được sử dụng rộng rãi và cĩ hiệu quả cao là tháp đệm (tháp tiếp xúc). Tháp đệm cĩ tiết diện ngang là hình trịn hay hình chữ nhật. Trên tấmlưới cĩ đệm bằng các vịng Rachig, vịng cĩ vách ngăn…

Thiết bị này rất thích hợp để xử lý các loại khí độc hại, dễ hồ tan trong nước hay dễ phản ứng với các dung dịch hấp thụ như là khí thải cĩ chứa SO2, HF, HCl ... lượng dung dịch hấp thụ trong thiết bị khoảng 1,3-2,6 lít/m3 khí.

Tháp đệm cĩ ưu điểm là hiệu suất xử lý cao vì bề mặt tiếp xúc khá lớn, cấu tạo đơn giản, trở lực trong tháp khơng lớn lắm, giới hạn làm việc tương đối rộng.

Nhược điểm của nĩ là khĩ làm ướt đều đệm và nếu tháp cao quá thì phân phối chất lỏng khơng đều và nước thải sau hấp thụ sẽ nhiễm bẩn và cĩ khi cần phải xử lý nước thải này. Đây là loại thiết bị hấp thụ dùng để xử lý khí SO2 rất hiệu quả.

Xử lý khí SO2 bằng đá vơi (CaCO3) hoặc vơi nung (CaO)

Xử lý khí SO2 bằng vơi cũng là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong cơng nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn cĩ ở mọi nơi.

Các phản ứng hố học xảy ra trong quá trình xử lý như sau: CaCO3 + SO2 = CaSO3 +CO2

CaO + SO2 = CaSO3900÷1200

0C

2CaSO3 + O2 = 2CaSO4

Ưu điểm nổi bật của phương pháp xử lý khí SO2 bằng sữa vơi là cơng nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu khơng lớn, cĩ thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thơng thường, khơng cần đến vật liệu chống axit và khơng chiếm nhiều diện tích xây dựng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Ngồi ra người ta cịn sử dụng các phương pháp sau để xử lý Xử lý khí SO2 bằng amoniac

Xử lý khí SO2 bằng amoniac và vơi Xử lý khí SO2 bằng Magie oxit (MgO)

Giảm thiểu nồng độ khí NOx trong khĩi thải

Cĩ 3 phương pháp khắc phục ơ nhiễm khí NOx, trong khĩi thải là: Xử lý khí NOx trong khĩi thải bằng hấp thụ, hấp phụ

Giảm thiểu lượng NOx bằng các chất gây phản ứng khử cĩ xúc tác Giảm thiểu sự phát thải khí NOx bằng cách điều chỉnh quá trình cháy.

Trong ba phương pháp đĩ, phương pháp cuối cùng cĩ lẽ là loại giải quyết vấn đề từ gốc và kinh tế nhất, cần được quan tâm trước hết.

Chương VI