Xử lý khí thải lò hơi

Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt cho các thiết bị công nghệ qua dung môi chất dẫn nhiệt là hơi nước cao cấp. Lò hơi có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau Hiện nay trong các cơ sở tiểu thủ công nghiệp thường sử dụng nhiên liệu cho lò hơi chủ yếu là 2 loại: than đá, dầu FO.

Xử lý khí thải lò hơi là công việc quan trọng trong các ngành công nghiệp sử dụng nhiệt năng sinh hơi bởi trong việc đốt các nhiên liệu trong môi trường thiếu Oxy sẽ sinh khí CO

Phân loại lò hơi

Lò hơi đốt than đá

Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang theo bụi, CO2, CO, SO2, SO3, NO2 do thành phần hóa chất có trong than kết hợp với O2 trong quá trình cháy tạo nên. Lượng bụi trong khí thải có kích thước hạt và nồng độ dao động trong khoảng rộng và phụ thuộc vào thời điểm chọc ghi và thêm than vào lò.

Hàm lượng lưu huỳnh trong than = 0,5% nên khí thải có SO2 với nồng độ khoảng 1.333 mg/m3. Lượng khí thải phụ thuộc vào mỗi loại than. Bụi trong khói thải lò hơi là một tập hợp các hạt rắn có kích thước rất khác nhau từ vài micromet tới vài trăm micromet.

Lò hơi đốt dầu FO

Lò hơi sử dụng nhiên liệu dầu FO để đốt sinh nhiệt là loại phổ biến nhất hiện nay. Dầu FO là một phức hợp của HC cao phân tử. Dầu FO dạng lỏng có lượng sinh nhiệt cao. Độ tro ít nên ngày càng được sử dụng rộng rãi. Mặt khác vận hành lò hơi đốt dầu FO đơn giản và khá kinh tế. Khi đốt dầu FO trong lò hơi, người ta phun dầu qua các vòi phun đặc biệt (béc phun) để tạo thành sương dầu trong hỗn hợp với không khí đi vào buồng đốt.

Các hạt sương dầu sẽ bay hơi và bị phân hủy dưới nhiệt độ cao thành các CH nhẹ, dễ cháy hết trong buồng đốt của lò. Khi hạt dầu phun quá lớn hay buồng chứa quá nguội, các hạt sương dầu bay hơi và phân hủy không hết sẽ tạo khói và muội đen trong khí thải.

Trong khí thải lò hơi đốt dầu FO người ta thường thấy có các chất sau: CO2, CO, NÕ, SO2, SO3 và hơi nước, ngoài ra còn  có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng  sol khí được gọi là mồ hóng.

Các tác động khí thải lò hơi đối với môi trường

Khí SO2

Khí SO2 là sản phẩm chủ yếu của quá trình đốt cháy các nhiên liệu có chứa lưu huỳnh (S) như than,…hay nguyên liệu chứa lưu huỳnh như đốt quặng Pirit sắt (FeS2), đốt cháy lưu huỳnh,…trong quá trình sản xuất axit Sunfuric (H2SO4).

Trong tự nhiên, SO2 được phát tán trong không khí chủ yếu là do đốt than, và một phần do núi lửa phun. SO2 là khí trung gian trong quá trình sản xuất axit Sunfuric.

Khí SO2, SO3 gọi chung là SOx là những khí độc hại không chỉ với sức khỏe con người, động thực vật mà còn tác động lên các vật liệu xây dựng, các công trình kiến trúc. Trên thế giới người ta có thể đánh giá sự phát triển công nghiệp của một quốc gia dựa vào sản lượng axit Sunfuric sản xuất ra trong một năm, điều đó đồng nghĩa với nguy cơ làm tăng lượng SO2 trong không khí do khí thải của các nhà máy này.

Chúng là những chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật cơ trơn của khí quản. Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản. Khí tiếp xúc với mắt có thể tạo thành axit. SOx có thể xâm nhập vào cơ thể người qua các cơ quan hô hấp hoặc cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt và cuối cùng chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn.

Vì vậy, cần phải có biện pháp xử lý khí thải lò hơi triệt để trước khi thải ra môi trường

Khí NO2

NO2 là khí có màu nâu đỏ có mùi gắt và cay, mùi của nó có thể phát hiện được vào khoảng 0.12 ppm. NO2 là khí có kích thích mạnh đường hô hấp. Nó tác động đến hệ thần kinh và phá hủy mô tế bào phổi, làm chảy nước mũi, viêm họng Khi NO2 với nồng độ 100ppm có thể gây ung thư tử vong cho người và động vật sau ít phút. Với nồng độ 5ppm có thể gây ảnh hưởng xấu đến đường hô hấp.

Con người tiếp xúc lâu với NO2 khoảng 0.06 ppm có thể gây các bệnh trầm trọng về phổi. Một số thực vật nhạy cảm cũng bị tác hại bởi NO2 khi ở nồng độ khoảng 1 ppm. NO2 cũng là tác nhân gây ra hiệu ứng nhà kính.

Mồ hóng và bụi

Trong phổi người, bụi có thể là nguyên nhân gây kích thích cơ học gây khó khăn cho các hoạt động của phổi, chúng có thể gây nên các  bệnh về đường hô hấp. Nói chung bụi tro và mồ hóng ảnh hưởng đến sức khỏe con người như gây bệnh hen suyễn, viêm cuống phổi, bệnh khí thủng, bệnh viêm cơ phổi. Bụi khói được tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu có thể chứa các HC đa vòng.

Bụi góp phần chính vào ô nhiễm do hạt lơ lửng và các sol khí, có tác dụng hấp thụ và khuếch tán ánh sáng mặt trời, làm giảm độ trong suốt của khí quyển. Loại ô nhiễm này hiện là vấn đề ô nhiễm không khí thành thị nghiêm trọng nhất, các nghiên cứu cho thấy mối liên kết chặt chẽ giữa ô nhiễm không khí và tử vong, chúng gây tác hại đối với thiết bị và mối hàn điện, làm giảm năng suất cây trồng, gây nguy hiểm cho giao thông đường bộ.

Cuối năm 2019, hàm lượng bụi mịn trong không khí tại thủ đô Hà Nội ở mức cực kỳ nguy hiểm gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của người dân.

Khí CO

Khí CO là loại khí không màu, không mùi không vị, tạo ra do sự cháy không hoàn toàn của nguyên liệu chứa C. Con người đề kháng với CO rất khó khăn. Những người mang thai và đau tim tiếp xúc với CO sẽ rất nguy hiểm vì ái lực của CO với hemoglobin cao hơn gấp 200 lần so với oxy, cản trở oxy từ máu đến mô. Thế nên phải nhiều máu được bơm đến để mang cùng một lượng oxy cần thiết.

Một số nghiên cứu trên người và động vật đã minh họa những cá thể tim yếu ở điều kiện căng thẳng trong trạng thái dư CO trong máu. Ở nồng độ khoảng 5ppm có thể gây đâu đầu chóng mặt. Ở những nồng độ từ 10-250 ppm có thể gây tổn hại đến hệ thống tim mạch thậm chí gây tử vong.

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI

Quy trình xử lý khí thải lò hơi

–    Thuyết minh dòng khí thải:

Công việc quan trọng và có tác động rất lớn đến môi trường xung quanh trong việc Xử lý khí thải lò hơi là công đoạn thu gom khí thải, Khói bụi sinh ra trong lò hơi và các công đoạn liên quan sẽ được thu hồi triệt để bằng các chụp hút bụi. Khói bụi được dẫn theo đường ống đến tháp làm sạch đồng thời làm nguội bằng nước. Tại đây phần lớn bụi bị giữ lại và theo dòng nước đi ra ngoài. Khí đi ra khỏi đỉnh tháp được 01 quạt hút vào ống khói trước khi thải ra ngoài môi trường. Khí thoát ra đạt cột B QCVN 19 : 2009/ BTNMT về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ, áp dụng đối với các nhà máy, cơ sở đang hoạt động.

–    Thuyết minh dòng nước thải:

Nước rửa từ tháp rửa chứa cặn ô nhiễm được dẫn vào ngăn phản ứng, tại đây các hóa chất trung hòa và xử lý nước thải được cấp vào nhằm tách triệt để lượng cặn, các chất ô nhiễm ra khỏi dòng nước, đồng thời duy trì pH trong dung dịch hấp thụ trong khoảng 8 – 10, để tránh sự ăn mòn vật liệu làm tháp, nước sau khi qua bể phản ứng được dẫn vào bể lắng lamella có bố trí các ống lắng Lamen nhằm làm tăng hiệu suất lắng.

Tại đây, qua quá trình lắng trọng lực, cặn lắng xuống đáy bể, được định kỳ thải bỏ ra ngoài. Phần nước trong được tuần hoàn lại tháp rửa và định kỳ thải bỏ ra hệ thống xử lý nước thải tập trung của nhà máy.

–    Một số đặc điểm lưu ý khi thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò hơi:

+ Thiết kế các van đóng mở tại các vị trí phát sinh khí thải để tối ưu hóa quá trình hút khói và bụi cũng như khi cần bảo dưỡng.

+ Công suất vận hành của hệ thống được điều chỉnh tăng giảm tương ứng với công suất hoạt động của  hệ thống để giảm thiểu tối đa chi phí vận hành.

+ Công suất của quạt, kích thước các chụp hút và hệ thống đường ống thu khí phải được tính toán sao cho thu được toàn bộ lượng khí thoát ra

+ Do đặc tính là dòng nhiệt của khí thải lò hơi sẽ lớn, nên yêu cầu lượng dung dịch tuần hoàn phải được làm mát trước khi quay lại quy trình xử lý.

+ Lượng cặn sinh ra trong quá trinh xử lý khí thải lò hơi được Máy ép bùn khung bản ép thành bánh mang thải như chất thải nguy hại

>>> Xem thêm sản phẩm máy ép bùn khung bản giá rẻ phù hợp cho các hệ thống xử lý khí thải lò hơi

Mô tả tháp xử lý khí thải lò hơi – CCEP:

Hình III.2. Mô hình hóa công nghệ tháp xử lý khí thải lò hơi – CCEP

+ Khí thải đi từ đáy lên đỉnh của tháp, nước chứa chất hấp thụ được bơm và phân phối đều lên bề mặt lớp đệm được phân thành hai tầng có nhiệm vụ hấp thụ các chất độc hại trong tháp xử lý khí thải.

–    Giai đoạn 1:

Xử lý khí thải bằng giàn phun mưa – khí thải được xử lý sơ bộ bởi giàn phun mưa (tầng xử lý thứ nhất). Trong tầng 1 bố trí dàn Bép phun chuyên dụng chống tắc phân phối đều lượng nước trong tháp, nước thải được phun với áp suất lớn, đồng thời do cấu tạo của Bép phun chuyên dụng hình thành lớp mù trong toàn bộ không gian bên dưới tháp tăng hiệu quả khối bụi tiếp xúc với chất lỏng. Đa phần lượng bụi được giữ lại tại đây.

–    Giai đoạn 2:

Xử lý bằng lớp đệm thứ nhất – khí thải sau giai đoạn 1 đã được tách hầu như toàn bộ lượng bụi đi qua lớp vật liệu đệm thứ nhất có đường kính và chiều cao lớp đệm theo tính toán thiết kế. Tại đây dòng khí thải va chạm với lớp đệm tại bề mặt lớp đệm, tiếp xúc với chất hấp thụ.

Các quá trình hấp thụ trung hòa được biểu hiện thông qua các quá trình phản ứng sau:

NaOH + CO2 --> NaCO3 + H2O  2NaOH + SO2 --> Na2SO3 + H2O

–    Giai đoạn 3:

Qúa trình xử lý khí thải được tăng cường bằng cách bố trí thêm một lớp đệm với cấu tạo tương tự như lớp đệm thứ nhất. Mục đích tách 2 lớp đệm đề nồng độ chất hấp phụ được duy trì trên toàn bộ chiều dài lớp đệm.

–    Giai đoạn 4:

Lượng khí thải có nhiệt độ cao chứa hơi nước và các phân tử nước nhỏ do quạt hút được tiếp xúc với lớp tách mù bố trí trong đỉnh tháp. Tại đây hơi nước và nước được giữ lại,

+ Ở cả 4 giai đoạn, cơ chế xử lý khí thải lò hơi được tóm tắt như sau:

–    Bụi và các thành phần kim loại nặng, hơi kim loại, CO, … sẽ được hấp thụ bởi hóa chất hấp thụ, cuốn theo dòng nước thải ra khỏi tháp hấp thụ vào bể lắng Lamen.

–    Hơi HF tác dụng với thành phần ion M2+ có trong hóa chất hấp thụ theo phản ứng: M2+ + HF = MF2 + H+ Thành phần MF2 kết tủa, cuốn theo dòng nước thải đi vào bể lắng Lamen và lắng xuống đáy bể lắng.

+ Khí thải lò hơi đã xử lý đi lên đỉnh tháp, thoát ra ngoài qua ống khói bởi 1 quạt hút khí. Khí sau xử lý đạt cột B QCVN 19:2009/BTNMT về tiêu chuẩn khí thải công nghiệp áp dụng cho bụi và các chất vô cơ, áp dụng cho các cơ sở đang hoạt động.

+ Dung dịch hấp thụ sau tháp chảy vào bể lắng, các thành phần lắng được lắng xuống đáy bể lắng. Phần nước trong được tuần hoàn lại tháp hấp thụ. Đến 1 thời gian định kỳ xả bỏ nước thải ra hệ thống xử lý nước thải tập trung của nhà máy.