Khớ thải từ cỏc nguồn thải cụng nghiệp

1 tấn thộp thụ.30kg vụn sắ t, s ắ t

4.1.2. Khớ thải từ cỏc nguồn thải cụng nghiệp

• Phương phỏp tớnh toỏn cõn bằng vật chất

Tải lượng của cỏc chất ụ nhiễm khớ từ nguồn thải sử dụng nhiờn liệu được tớnh toỏn trờn cơ sở thành phần và đặc tớnh của nhiờn liệu đốt, đặc tớnh của nguồn thải và điều kiện mụi trường khụng khớ xung quanh. Từ khối lượng của cỏc chất ụ nhiễm, sẽ xỏc định được nồng độ của cỏc chất ụ nhiễm của nguồn thải. Phương phỏp tớnh toỏn được xỏc định theo lượng sản phẩm chỏy (SPC), tải lượng cỏc chất ụ nhiễm thải ra khi đốt chỏy nhiờn liệu. Thành phần của nhiờn liệu gồm cú Carbon (C), Hydro (H), Nitơ (N), Oxy (O), Lưu huỳnh (S), Độ tro (A) và Độ ẩm (W). Tổng cỏc thành bằng 100% :

C + H + N + O + S + A + W = 100%

Trong số cỏc thành phần của nhiờn liệu đốt nờu trờn, chỉ cú carbon, hydro và lưu huỳnh là chỏy được và tạo ra nhiệt năng của nhiờn liệu theo cỏc phản ứng :

- Đối với carbon :

+ Khi chỏy hoàn toàn : C + O2→ CO2 hay là : 1 kg C + 12 32 kg O2 → 12 44 kg CO2 + 8100 kcal/kg C

+ Khi chỏy khụng hoàn toàn : C + 2 1 O2 → CO hay là : 1 kg C + 12 16 kg O2 → 12 28 kg CO + 2440 kcal/kg C - Đối với khớ hydro : 2H2 + O2 → 2H2O

hay là : 1 kg H2 + 4 32 kg O2 → 4 36 kg H2O + 34200 kcal/kg H2 - Đối với lưu huỳnh : S + O2 → SO2

Hay là : 1 kg S + 32 32 kg O2 → 32 64 kg SO2 + 2600 kcal/kg S

Tải lượng của cỏc chất ụ nhiễm khớ từ cỏc nguồn thải được tớnh toỏn trờn cơ sở thành phần và đặc tớnh của cỏc nhiờn liệu đốt, đặc tớnh của nguồn thải và điều kiện mụi trường khụng khớ xung quanh. Từ khối lượng của cỏc chất ụ nhiễm, sẽ xỏc định được nồng độ của cỏc chất ụ nhiễm của nguồn thải. Phương phỏp tớnh toỏn được ỏp dụng như sau :

- Xỏc định lưu lượng khớ thải :

+ Lượng khụng khớ khụ lý thuyết cần đốt chỏy 1kg nhiờn liệu : Vo = 0,089 Cp + 0,2264 Hp - 0,0333 (Op-Sp) m3/kg + Lượng khụng khớ ẩm lý thuyết cần cho quỏ trỡnh chỏy 1kg nhiờn liệu :

d - Dung ẩm của khụng khớ (g/kg), xỏc định theo t và ϕ. + Lượng khụng khớ ẩm thực tế :

Vt = α Va m3/kg

α - Hệ số khụng khớ thừa, lấy bằng 1,5. + Lượng khớ SO2 trong sản phẩm chỏy :

VSO2 = 0,683 10-2 Sp m3/kg + Lượng khớ CO trong sản phẩm chỏy :

VCO = 1,865 10-2ηCp m3/kg

η - Hệ số chỏy khụng hoàn toàn, lấy bằng 0,02. + Lượng khớ CO2 trong sản phẩm chỏy :

VCO2 = 1,853 10-2 (1-η)Cp m3/kg + Lượng hơi nước trong sản phẩm chỏy :

VH2O = 0,111 Hp + 0,0124 Wp + 0,0016 d Vt m3/kg + Lượng khớ O2 trong khụng khớ thừa :

Vo2 = 0,21 (α-1) Va m3/kg + Lượng khớ NOx trong sản phẩm chỏy :

MNOx = 3,953 10-8 Q1,18 kg/h

Q - Lượng nhiệt do nhiờn liệu toả ra trong 1 giờ, kcal/h Q = [81Cp + 246Hp - 26(Op-Sp) - 6Wp] B kcal/h

B - Lượng nhiờn liệu tiờu thụ trong 1 giờ, kg/h + Lượng khớ NOx trong sản phẩm chỏy :

VNOX = MNOX / B.ρNOX m3/kg

ρNOX - Trọng lượng riờng của khớ NOx, lấy bằng 2,054 kg/m3 + Lượng khớ N2 trong sản phẩm chỏy :

VN2 = 0,8 10-2 Np + 0,79 Vt m3/kg + Lượng khớ N2 tham gia phản ứng của NOx :

VN2(NOX) = 0,5 VNOX m3/kg + Lượng khớ O2 tham gia vào phản ứng của NOx :

VO2(NOX) = VNOX + Tổng lượng sản phẩm chỏy khi đốt 1kg nhiờn liệu :

VSPC=VSO2+VCO+VCO2+VH2O+VO2+VN2 -VN2(NOX) - VO2(NOX) m3/kg + Lưu lượng sản phẩm chỏy ở điều kiện thực tế :

LSPC = [(VSPC x B) / 3600] x [(273 + tK) / 273] m3/s tK - Nhiệt độ của khúi thải (oC)

B - Lượng nhiờn liệu sử dụng trong 1 giờ (kg/h) • Xỏc định tải lượng cỏc chất ụ nhiễm

- Tải lượng khớ SO2 :

MSO2 = (103 x VSO2 x B x ρSO2) / 3600 g/s

ρSO2 - Trọng lượng riờng của khớ SO2 ở điều kiện chuẩn, lấy bằng 2,926 kg/m3 - Tải lượng khớ CO :

MCO = (103 x VCO x B x ρCO) / 3600 g/s

ρCO - Trọng lượng riờng của khớ CO ở điều kiện chuẩn, lấy bằng 1,25 kg/m3 - Tải lượng bụi :

MBUI = (10 x a x Ap x B) / 3600 g/s a - Hệ số độ tro bay theo khúi, lấy bằng 0,5. - Tải lượng khớ NOx :

MNOX = 3,953 x 10-8 x Q1,18) / 3600 g/s

• Tớnh toỏn tải lượng cỏc chất ụ nhiễm bằng phương phỏp Hệ số ụ nhiễm

Tải lượng cỏc chất ụ nhiễm của cỏc nguồn thải cũn cú thể được xỏc định theo phương phỏp đỏnh giỏ nhanh của Tổ chức Y tế Thế giới - WHO (Assessment of Sources of Air, Water and Land Pollution - Part one, Rapid Inventory Techniques in Environmental Pollution).

Từ khối lượng cỏc chất ụ nhiễm tớnh theo Hệ số ụ nhiễm thải ra do cỏc nguồn thải ứng với loại hỡnh cụng nghệ luyện gang thộp, sẽ xỏc định được khối lượng cỏc chất ụ nhiễm thải vào mụi trường khi cỏc thiết bị xử lý ụ nhiễm mụi trường hoạt động và khi cỏc thiết bị này khụng làm việc.

Tải lượng cỏc chất ụ nhiễm từ cỏc cụng đoạn sản xuất được tớnh toỏn dựa trờn cụng suất của nhà mỏy và hệ số phỏt thải ụ nhiễm xỏc định theo WHO hoặc USEPA như sau :

E = A . EF , kg/năm Trong đú :

E – Tải lượng chất ụ nhiễm, kg/năm. A – Cụng suất tấn phụi/năm

EF – Hệ số tải lượng phỏt thải theo WHO kg/tấn phụi. • Đỏnh giỏ tỏc động tới mụi trường khụng khớ xung quanh

- Đặc điểm của nguồn thải :

Nguồn thải khớ trong cụng nghệ luyện cỏn thộp bao gồm nguồn thải cao (ống khúi lũ thiờu kết, lũ luyện thộp) và cỏc nguồn thải thấp (cỏc ống thải khỏc) nằm bờn tường nhà hoặc trờn mỏi nhà xưởng sản xuất chớnh. Vỡ vậy việc tớnh toỏn nồng độ cỏc chất ụ nhiễm khuếch tỏn ra mụi trường khụng khớ xung quanh, cần phải xỏc định được đặc điểm, đặc tớnh kỹ thuật của cỏc nguồn thải.

Bảng 4-3 : Đặc tớnh kỹ thuật của cỏc nguồn thải

Nguồn thải Thụng số tớnh toỏn Giỏ trị Đơn vị

Ống khúi 1 (Lũ thiờu kết)

Chiều cao ống ống khúi m

Đường kớnh miệng ống khúi m

Nhiệt độ khớ thải oC

Lưu lượng khớ thải m3/h

Nhiệt độ xung quanh mựa Hố oC

Nhiệt độ xung quanh mựa Đụng oC

Cấp ổn định của khớ quyển -

Tải lượng Bụi mg/s

Tải lượng SO2 mg/s

Tải lượng NO2 mg/s

Tải lượng HCl mg/s

Tải lượng HF mg/s

Ống khúi 2 (Lũ luyện thộp)