sạch CO2 từ khí thải đốt than
Dựa trên kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu quả hoạt động của hệ xúc tác, thí nghiệm đánh gía hiệu quả của modun xử lý khí thải tại nhiệt độ 320oC đã được thực hiện. Thành phần khí thải tại lị đốt than trước và sau khi xử lý qua HMĐXLKT được trình bày ở bảng 3.13.
Bảng 3. 13. Kết quả phân tích thành phần khí thải đốt than trước và sau xử lý xử lý Thành phần khí thải Tại nguồn đốt than Sau bộ xúc tác và hấp phụ Sau môđun phun sương Hiệu suất xử lý (%)
Thành phần khí thải Tại nguồn đốt than Sau bộ xúc tác và hấp phụ Sau môđun phun sương Hiệu suất xử lý (%) SO2 (mg/m3) 422 ± 18,34 28 ± 7,98 5,24 ± 1,06 >98,54 CO (mg/m3) 2086 ± 32,09 446,48 ± 18,44 446,48 ± 18,44 >79,04 NOx (mg/m3) 32,49 ± 0,97 6,2 ± 1,7 5,0 ± 0,53 >83,47 H2 (mg/m3) 143 ± 7 139 ± 1 139 ± 2 - CO2 (%) 4,35 ± 0,01 4,52 ± 0,01 4,50 ± 0,02 -
Kết quả trên bảng 3.13 là giá trị của rất nhiều lần đo khác nhau, cho thấy các khí thải đốt than chính và độc hại khi qua bộ xúc tác - hấp phụ cịn lại rất ít, hiệu quả xử lí khí CO và khí đồng hành khác là rất cao. Khí CO ban đầu từ 2086 ± 132 mg/m3 khi qua hệ mơđun xử lý chỉ cịn 446,48 ± 18,44 mg/m3, hiệu suất xử lý đã đạt được khoảng 79,04 %. Hiệu suất xử lý các khí đồng hành như SO2 gần như hoàn toàn và đối với NOx đạt 83,47 %.
Qúa trình phản ứng xảy ra trên hệ modun xử lý khí thải khi cho khí thải đốt than đi qua có thể giải thích theo hình 3.21.
Hình 3. 21. Qúa trình phản ứng của khí thải đốt than khi đi qua hệ modun xử lý khí thải ở quy mơ phịng thí nghiệm
Hàm lượng CO2 thu được sau khi qua hệ modun hấp phụ-xúc tác tăng lên 4,52 ± 0,01 %, tuy nhiên sau khi qua modun phun sương hàm lượng CO2 dao động trong khoảng 4,50 ± 0,02%. Điều này chứng tỏ một lượng nhất định CO2 đã bị mất đi qua
modun phun sương. Ngồi lượng CO2 có trong lượng khí thải đốt than ban đầu cịn có một phần CO2 được tạo ra từ khí CO kết hợp với oxy trong quá trình vận hành thiết bị.
Như vậy, quá trình đốt than trong phịng thí nghiệm thải ra nhiều khí thải như CO, SO2, NOx, CO2, và bụi. Lượng CO2 được làm sạch sau HMĐXLKT khoảng
4,50 ± 0,02% đủ để tiến hành các thí nghiệm cung cấp nguồn các bon cho Spirulina
platensis sinh trưởng.
f. Hiệu quả tách CO2 khi kết hợp với hệ xúc tác quang hóa
Kết quả thí nghiệm trình bày trên bảng 3.14 cho thấy khí thải của q trình đốt than sau khi qua hệ thống xử lý khí thải mới xử lý được trên 79,04% CO, 98,54% SOx và 82,14% NOx ở nhiệt độ 310-320oC. Vậy muốn xử lý triệt để các khí độc nói trên cần thiết phải nối dài hệ thống xúc tác hơn gấp 2 lần. Mặt khác, nhiệt độ chuyển hóa khí độc trên xúc tác ở 320oC làm tiêu tốn khá nhiều năng lượng trong quá trình vận hành. Để khắc phục hai vấn đề nêu trên chúng tôi đề xuất phương án sử dụng hệ xúc tác quang nối tiếp vào hệ thống xử lý hiện hành. Luận án đã tiến hành thử nghiệm hiệu quả xử lý khí thải đốt than theo hai giai đoạn (hình 3.22):
Giai đoạn đầu: Khí thải ban đầu được xử lý lần 1 qua hệ xúc tác truyền thống (A) – hệ modun xử lý khí thải hoạt động ở nhiệt độ 320oC. Khí sau khi đã xử lý bằng hệ xúc tác truyền thống có nhiệt độ khá cao nên được dẫn qua hệ thống làm nguội đến nhiệt độ phịng (B), rồi thể tích khí đã nguội này tiếp tục được xử lý tiếp bằng vật liệu quang xúc tác.
Giai đoạn 2: Modul quang xúc tác được thiết kế bởi 3 ống thạch anh, mỗi ống có đường kính 0,7cm chứa 1g xúc tác quang (C). Khí thải qua hai giai đoạn xử lý được tập trung về bình thu khí (D). Nồng độ các chất khí sau mỗi giai đoạn đều được xác định và từ đó có thể tính được hiệu suất xử lý trong mỗi giai đoạn.
Hình 3. 22. Sơ đồ xử lý khí thải đốt than
A: Hệ modul xử lý khí thải sử dụng hệ xúc tác truyền thống; B: Hệ thống làm nguội khí đến nhiệt độ phịng; C: Ống thạch anh; D: Thu khí sau xử lý