giải pháp khắc phục
5.5.1.1.Yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ chất thải
Trong khói thải của lò đốt thì các chất độc hại đáng quan tâm là bụi, bồ hóng và khí SOx, ngoài ra thì NOx cũng góp một phần đáng kể.
Khí SOx có mặt trong khói lò có nguồn gốc từ nhiên liệu. Khi bị đốt cháy thì chúng kết hợp với oxy để tạo ra SO2 sau đó khí này có thể chuyển một phần thành SO3. Hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu càng lớn thì nồng độ SOx trong khói 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 không 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 hóng được hình thành trong khói lò cũng tương tự như trong động cơ
tức là chúng phụ thuộc cả chất lượng nhiên liệu, thiết bịđốt và lò. 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 khói lò người ta đưa ra các giải pháp nhằm hạn chế nồng độ của nó 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 ô nhiễm, quá trình phát sinh chất ô 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 có 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 lò công nghiệp hiện nay được lấy từ những phần cặn có chất lượng rất thấp, chúng chứa nhiều lưu huỳnh, nitơ đồng thời nhiều hợp chất aromatic ngưng tụ nhiều vòng, tất cả các chất này đều làm gia tăng nồng độ chất độc hại trong khói 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 hoá nhằm làm giảm nồng độ các chất không mong muốn trong dầu FO.
Trong thực tế ngày nay người ta thường sử dụng khí thiên nhiên hoặc khí hoá lỏng
để thay thế dầu FO. Các khí này chứa hàm lượng nitơ, lưu huỳnh rất thấp và hầu như
không chứa aromatic.
Trong công nghiệp thường sử dụng quá trình HDS để xử lý các hợp chất không 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 không 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 khói thải trên hai phương diện sau:
Tăng nhanh quá trình bóc 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 không khí, khi nhiệt độ cao và bề mặt lớn thì quá trình bay hơi càng nhanh. Để đạt được điều đó ta cần phải duy trì nhiệt độ buồng lửa tương đối cao, tìm cách tối ưu hoá kết cấu miệng phun sương đểđảm bảo chất lượng hạt dầu nhỏ và đồng
đều.
Tăng nhanh quá trình hỗn hợp giữa hạt nhiên liệu và không khí
Để thực hiện yêu cầu này phải tăng nhanh sự khuếch tán hỗn lưu và đối lưu giữa hơi dầu và không khí.
Để đảm bảo dòng phun sương sau miệng phun dễ dàng bắt lửa, cần sử dụng dòng khí chuyển động xoáy tạo thành vùng hồi lưu khói nóng sau miệng phun, với mục đích hút khói nóng vào gốc ngọn lửa để gia nhiệt cho dòng phun sương và phải qua cơ cấu phân phối gió đểđiều chỉnh tỷ lệ gió nóng phù hợp.
.
Cấu tạo buồng đốt
Ngoài ra khi lò được thiết kế sao cho cường độ hấp thụ nhiệt của lò càng lớn tức nhiệt của quá trình cháy truyền cho chất mang nhiệt (nước, hơi) bằng phương thức nhiệt bức xạ, đối lưu của lò càng nhanh thì nhiệt độ cực đại trong lò càng giảm khi đó sự hình thành khí NOx cũng được hạn chế.
Làm sạch khói lò trước khi thải ra môi trường
Giảm thiểu bụi và bồ hóng trong khói thải
Tuỳ theo nồng độ bụi, tính chất vật lý, hoá học của bụi mà chia thành ba mức làm sạch:
Làm sạch thô: chỉ tách được các hạt bụi to (kích thước lớn hơn 100µm).
Làm sạch trung bình: giữ lại được không những các hạt bụi to mà cả bụi trung bình và một phần hạt nhỏ. Nồng độ bụi trong không khí sau khi làm sạch chỉ
còn khoảng 50-100 mg/m3.
Làm sạch tinh: Các hạt bụi nhỏ dưới 10µm cũng được lọc ra tới 60-99%. Nồng
độ bụi còn lại trong không khí sau khi làm sạch là 1-10mg/m3.
Có 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 nhóm:
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 thoát 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 công 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 khó dọn vệ sinh khi bụi bám trên các tầng.
Đôi khi người ta phải dùng biện pháp phun nước áp lực mạnh để tẩy rửa.
Cũng với mục đích vừa nêu, buồng lắng có 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 gió.
Ưu nhược điểm của từng loại thiết bị thu tách bụi Thiết bị Ưu điểm Nhược điểm Phdụng ạm vi ứng Buồng lắng -Vốn đầu tư thấp -Chi phí bảo dưỡng thấp -Cồng kềnh -Hiệu quả thấp, chỉ lọc được các hạt bụi có kích thước > 10 µm Cyclone -Làm việc được ở môi trường áp suất cao và nhiệt
độ cao đến 5000C
-Thu gom được cả hạt bụi có tính mài mòn -Chế tạo đơn giản, kích thước nhỏ,dễ sửa chữa -Hiệu suất cao -Vốn đầu tư không lớn -Tổn thất áp suất trong thiết bị tương
đối cao. -Chỉ lọc được các hạt bụi có kích thước >5µm -Tiêu tốn điện năng -Thường được ứng dụng trong các nhà máy cũ hoặc các xí nghiệp có công suất thu hồi các bụi có 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 -có thể lọc các hạt bụi có kích thước từ 2-3µm -Lưu lượng nước tiêu thụ lớn -Tiêu hao năng lượng lớn Lọc túi vải -Lọc được cả các hạt bụi kim loại có 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 công suất lọc -Không lọc được khí nóng và có ăn mòn hoá học. Lọc tĩnh điện -Hiệu suất làm sạch cao 90-99%
-Năng lương tiêu hao ít -Có thể tiến hành ở nhiệt
độ cao, môi trường ăn mòn hoá học
-Có thể tự động hoá và cơ
khí hoá hoàn toàn
- Kích thước lớn, cồng kềnh. -Chi phí đầu tư lớn. -Được ứng dụng để lọc khí thải có hàm lượng lớn, các hạt bụi có kích thước rất nhỏ.
Phương pháp xử lý SO2
Xử lý khí SO2 trong khí thải có 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 khói 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 có hiệu quả cao là tháp đệm (tháp tiếp xúc). Tháp đệm có tiết diện ngang là hình tròn hay hình chữ nhật. Trên tấmlưới có đệm bằng các vòng Rachig, vòng có vách ngăn…
Thiết bị này rất thích hợp để xử lý các loại khí độc hại, dễ hoà tan trong nước hay dễ phản ứng với các dung dịch hấp thụ như là khí thải có chứa SO2, HF, HCl ... lượng dung dịch hấp thụ trong thiết bị khoảng 1,3-2,6 lít/m3 khí.
Tháp đệm có ưu điểm là hiệu suất xử lý cao vì bề mặt tiếp xúc khá lớn, cấu tạo
đơn giản, trở lực trong tháp không lớn lắm, giới hạn làm việc tương đối rộng.
Nhược điểm của nó là khó làm ướt đều đệm và nếu tháp cao quá thì phân phối chất lỏng không đều và nước thải sau hấp thụ sẽ nhiễm bẩn và có 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 vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO)
Xử lý khí SO2 bằng vôi cũng là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi.
Các phản ứng hoá 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 vôi là công nghệđơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng.
Ngoài ra người ta còn sử dụng các phương pháp sau để xử lý Xử lý khí SO2 bằng amoniac
Xử lý khí SO2 bằng amoniac và vôi Xử lý khí SO2 bằng Magie oxit (MgO)
Giảm thiểu nồng độ khí NOx trong khói thải
Có 3 phương pháp khắc phục ô nhiễm khí NOx, trong khói thải là: Xử lý khí NOx trong khói thải bằng hấp thụ, hấp phụ
Giảm thiểu lượng NOx bằng các chất gây phản ứng khử có xúc tác Giảm thiểu sự phát thải khí NOx bằng cách điều chỉnh quá trình cháy.
Trong ba phương pháp đó, phương pháp cuối cùng có lẽ là loại giải quyết vấn đề từ