1) Cơ sở lý thuyết để lựa chọn thiết bị
Ngành công nghiệp xi măng hiện nay, vấn đề ô nhiễm do bụi là đáng quan tâm nhất vì có những đặc tính sau:
+ Bụi của nguyên liệu xi măng có kích thước nhỏ (cỡ vài µm) nên có khả năng phát tán xa gây ảnh hưởng tới sức khoẻ con người và môi trường xung quanh.
+ Bụi cũng chính là sản phẩm( như bụi xi măng ) nên cần thu hồi giảm thất thoát và tăng năng suất sản xuất.
Khi thiết kế hệ thống lọc bụi và xử lý bụi cần lưu ý một số vấn đề sau:
- Nhiệt độ, độ ẩm của khí đi vào hệ thống lọc bụi và những chất ô nhiễm khác - Các tính chất lý hoá của bụi: vật liệu bụi, phân cấp cỡ hạt, khối lượng đơn vị, giới hạn cháy nổ
- Nồng độ bụi
- Lưu lượng khí thải và sự thay đổi lưu lượng. Riêng đối với loại thiết bị cyclon thì sự thay đổi nguyên liệu có ý nghĩa rất quan trọng, nó ảnh hưởng tới hiệu suất lọc bụi - Mức độ lọc yêu cầu và nồng độ cho phép của bụi trong khí sau khi lọc
- Phương pháp và chu kỳ tái sinh, xả bụi và thu hồi bụi có giá trị
- Các điều kiện vận hành thiết bị: bằng tay hoặc thủ công, bán tự động hoá, phương pháp đo đạc và kiểm tra
- Thời gian làm việc trong ngày, vị trí đặt thiết bị, khoảng cách cho phép từ hệ thống thải và ống thải đến xưởng gần nhau
- Các yêu cầu đặc biệt với hệ thống lọc bụi , cụ thể như: Quạt làm việc với khí thải (chứa bụi) hay khí sạch, tức là nằm trên đường ống hút hoặc ống đẩy.
2. Cơ sở tính toán hiệu suất xử lý
Các phương pháp xử lý khí thải lò nung:
1. Xử lý bụi:
Bảng 7: cỡ hạt bụi của thiết bị trong nhà máy xi măng [6,20] Thiêt bị Số lượng % theo khối lượng cỡ hạt (µm)
0-5 5-10 10- 20 20- 30 30- 40 40- 50 50- 60 60- 90 90- 200 >20 0 Lò quay làm việc theo phương pháp khô 26 24 25 9 6 5 3 1 0.5 0.5
Bảng 8 : Vùng kích thước phù hợp và hiệu quả xử lý của các phương pháp [5,45]
Stt Thiết bị xử lý Kích thước hạt phù hợp (µm) Hiệu quả xử lý
1 Buồng lắng bụi >50 40 -70 2 Cylon đơn 100 - 5 45- 85 3 Cyclone tổ hợp 100 - 5 65 – 95 4 Lọc có vật liệu đệm 100 – 10 85 – 99 5 Tháp lọc ướt 100 – 0,1 85 – 99 6 Lọc túi (lọc màng) 10 – 2 85 – 99,5 7 Lọc tĩnh điện 10 – 0,005 85 – 99
3 Tháp lọc ướt3 buồng lắng 3 buồng lắng
Khí thải Thiết bị gia nhiệt Tháp hấp phụ bằng than hoạt tính
Khí sạch Lò đốt xử lý CO
6 cyclon3 buồng lắng 3 buồng lắng
Khí thải 2 lọc tĩnh điện Thiết bị trao đổi nhiệt
Khí thải được đưa qua 3 buồng lắng (hiệu suất xử lý 60%,). Trong buồng lắng, dưới tác dụng của trọng lực các hạt bụi với kích thước lớn d > 50µm được lắng xuống đáy của thiết bị. Khí sau khi ra khỏi 3 buồng lắng. Tiếp tục được đưa vào 3 tháp lọc ướt(hiệu suất xử lý 95%).
Nồng độ bụi sau khí qua 3 buồng lắng và 3 tháp lọc ướt còn 136,224 mg/m3 nhỏ hơn so với QCVN. Sau khi xử lý bụi, khí thải được đưa qua thiết bị gia nhiệt để nâng nhiệt độ dòng khí trước khi đưa vào tháp hấp phụ bằng than hoạt tính để xử lý SO2. Sau khi xử lý SO2 dòng khí được đưa vào lò đốt để khử CO thành CO2 ít độc hại hơn. Khí sạch được đưa ra ngoài.
- Ưu điểm của dây chuyền:
o Vận hành thiệt bị xử lý bụi, khí đơn giản. o Khí thải đạt QCVN 23:2009.
o Hiệu quả xử lý bụi cao.
o Trong tháp lọc ướt có thể xử lý đồng thời cả bụi và khí. o Có thể hoàn nguyên được vật liệu hấp phụ.
- Nhược điểm:
o Tốn diện tích, không gian nhà xưởng. o Tổn thất áp suất lớn
o Tốn năng lượng để gia nhiệt trước khi xử lý SO2.
o Tạo ra lượng bùn thải nhão, khó khăn trong việc xử lý nước thải. 2. Dây chuyền xử lý số 2
Khí thải được đưa qua 3 buồng lắng với (hiệu suất xử lý 60%). Trong buồng lắng, dưới tác dụng của trọng lực các hạt bụi với kích thước lớn d > 50µm được lắng xuống đáy của thiết bị. Khí sau khi ra khỏi 3 buồng lắng tiếp tục được đưa qua 6 cyclon (hiệu suất xử lý của xyclon 70%)để xử lý bụi có kích thước (5µm ÷100µm), sau đó dòng khí được đưa qua 2 thiết bị lọc tĩnh điện (hiệu suất xử lý 95%) để xử lý bụi có kích thước (0.005µm ÷10µm).
Nồng độ bụi sau khí qua 3 buồng lắng và 6 cyclon và 2 thiết bị lọc tĩnh điện nồng độ bụi còn 149,462 mg/m3 nhỏ hơn so với QCVN.
Sau khi xử lý bụi dòng khí được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ dòng khí trước khi đưa vào tháp hấp thụ để hấp thụ SO2 bằng dung dịch sữa vôi. Sau đó dòng khí được đưa vào lò đốt để xử lý khí CO thành CO2. Khí sạch được đưa ra ngoài.
- Ưu điểm của dây chuyền:
o Khí thải đạt QCVN 23:2009
o Hiệu quả xử lý bụi cao và khí cao. Xử lý SO2 bằng sữa vôi có thể đạt 98%.
o Có thể thu hồi lượng bụi lớn. - Nhược điểm:
oTốn diện tích, không gian nhà xưởng
oSử dụng nhiều loại thiết bị với số lượng các thiết bị lớn, vận hành phức tạp.
oTổn thất áp suất lớnkhi sử dụng 6 cyclon. oTạo chất thải rắn.
Thiết bị trao đổi nhiệt 4 buồng lắng
Khí thải 2 thiết bị lọc túi vải
Tháp hấp thụ bằng nước Khí sạch Lò đốt xử lý CO
2 Tháp đệm
3. Dây chuyền xử lý khí số 3
Khí thải được đưa qua 3 buồng lắng. Trong buồng lắng, dưới tác dụng của trọng lực các hạt bụi với kích thước lớn d > 50µm được lắng xuống đáy của thiết bị. Khí sau khi ra khỏi 3 buồng lắng đi qua thiết bị trao đổi nhiệt, sau đó được tiếp tục được đưa
qua 2 tháp đệm để xử lý bụi có kích thước (10µm ÷100µm), sau đó dòng khí được đưa qua 2 thiết bị lọc tĩnh điện để xử lý bụi có kích thước (0.005µm ÷10µm).
Nồng độ bụi sau khí qua 4 buồng lắng, 2 tháp đệm, 2 thiết bị lọc tĩnh điện nồng độ bụi còn 219,775 mg/m3 lớn hơn QCVN một lượng 19,775mg/m3. Lượng khí và bụi còn lại được đưa và tháp hấp thụ sử dụng nước.
Trong tháp hấp thụ: khí SO2 được hấp thụ bằng nước đồng thời một lượng lớn bụi cũng được hấp thụ trong tháp. Sau đó dòng khí được đưa vào lò đốt để xử lý khí CO thành CO2.
o Hiệu suất xử lý cao
o Dòng khí sau xử lý đạt QCVN
o Dung môi sử dụng là nước nên rẻ tiền, dễ kiếm. o Cấu tạo đơn giản. Dễ vận hành, điều khiển. - Nhược điểm:
o Thiết bị cồng kềnh.
o Sau một thời gian sử dụng phải tiến hành thay túi lọc. o Chi phí cho vật liệu lọc tốn kém.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Báo cáo phân tích ngành xi măng, Chứng khoán Phương Nam, ngày 15/08/2013.
[2] Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn ngành công nghiệp sản xuất xi măng, hợp phần sản xuất sạch hơn trong công nghiệp, chương trình hợp tác phát triển Việt Nam- Đan Mạch, Bộ công thương, 2011.
[3] Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 2, GS.TS Trần Ngọc Chấn, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2001.
[4] Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 3, GS.TS Trần Ngọc Chấn, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2001.
[5] Cơ sở công nghệ xử lý khí thải, Trần Hồng Côn - Đồng Kim Loan, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2009.
[6] Lọc bụi tĩnh điện tập 2, TS Phạm Giao Du, Bộ Xây dựng - Tổng công ty cơ khí xây dựng, Hà Nội 2005.