Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện 10000 M3/H, Nguyễn Ngọc Nhất - 0979075904 potx

Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH ĐIỆN ĐỐT THAN Ở VIỆT NAM
I.1 Vấn đề năng lượng nói chung:
Năng lượng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống xã hội của chúng ta,
xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng cao.
Tiêu thụ năng lượng trên thế giới gia tăng liên tục, từ năm 1976 đến năm 2006
tổng mức tiêu thụ năng lượng trên thê giới tăng từ khoảng 6 tỷ tấn đổi đổi ra dầu
(TQD) lên đến 12 TQD. Trong đó năng lượng hoá thạch chiếm 80 % tổng lượng
năng lượng nêu trên, năng lượng sinh khối chỉ chiếm khoảng 10 %, còn lại là 10 %
năng lượng điện sơ cấp, nguồn năng lượng này được sản xuất gồm 55 % là năng
lượng tái tạo mà chủ yếu là thuỷ điện, còn 45% là năng lượng hạt nhân. Khoảng từ
những năm 2000, mức tiêu thụ năng lượng hoá thạch tăng trưởng ngày càng cao,
đặc biệt cùng với sự tăng trưởng kinh tế của các nước đang phát triển.[1]
• Tiềm năng năng lượng ở Việt Nam:
Việt Nam có tiềm năng lớn về các nguồn khoáng sản năng lượng và đang được
huy động tích cực để phục vụ cho sự phát triển nền kinh tế xã hội
Việt Nam có mạng lưới sông ngòi dày đặc có độ dốc cao, là điều kiện tốt cho
việc phát triển các công trình thủy điện phục vụ cung cấp điện cho sự phát triển của
nền kinh tế quốc dân.
Đến nay các nhà địa chất đã phát hiện và xác định được tiềm năng dầu khí ở các
bể trầm tích khoảng 4,3 tỷ tấn dầu quy đổi, trong đó trữ lượng là 1,2 tỷ tấn và trữ
lượng dầu khí có khả năng thương mại là 814,7 triệu tấn. Tổng tài nguyên khoáng
sản than của bể than Quảng Ninh đạt trên 10 tỷ tấn, trong đó trữ lượng đạt hàng tỷ
tấn. Than lignit ở dưới sâu đồng bằng sông Hồng với tiềm năng khoảng 200 tỷ tấn
là nguồn năng lượng lớn cho thế kỷ 21. Như vậy đây là nguồn nhiên liệu dồi dào
cho sự phát triển của ngành nhiệt điện đốt than, đốt dầu và khí thiên nhiên. Ưu thế
của ngành phát triển năng lượng nhiệt điện là nguồn nhiên liệu ổn định hơn và chi
phí đầu tư thấp hơn so với ngành thủy điện.
Ngoài hai nguồn năng lượng truyền thống thì Việt Nam cũng đang có chương
trình nghiên cứu sử dụng các nguồn năng lượng mới như: năng lượng mặt trời, địa

nhiệt, năng lượng gió, năng lượng sóng thủy triều, năng lượng sinh khối…
I.2 Hiện trạng và xu hướng phát triển nhiệt điện đốt than ở Việt Nam.
I.2.1 Hiện trạng ngành nhiệt điện ở Việt Nam
Nhu cầu về năng lượng điện ở Việt Nam hiện nay vẫn tiếp tục tăng từ 14-
16%/năm trong thời kỳ 2011-2015 và sau đó giảm dần xuống 11.15%/năm trong
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 1
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
thời kỳ 2016-2020 và 7.4-8.4%/năm cho giai đoạn 2021-2030. Vì vậy sản lượng
điện hàng năm cũng đang tăng mạnh, tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu sử
dụng do nhiều lý do khách quan và chủ quan. Tính đến năm 2011 sản lượng điện
sản xuất trung bình ngày đạt 285 triệu kWh, tính trung bình năm đạt hàng trăm tỉ
kWh. Trong đó nhiệt điện đóng vai trò hết sức quan trọng chiếm khoảng 48-52%
tổng sản lượng điện. Nhìn chung hàng năm tốc độ tăng trưởng sản lượng điện đạt
từ 12-15% so với năm trước.[2]
Để đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ điện, nhiệt điện đốt than đang được ưu tiên
lựa chọn và phát triển vì nguồn nguyên liệu ổn định, chi phí xây dựng thấp và thời
gian thi công nhanh hơn so với thủy điện. Nguồn nguyên liệu chính trong sản xuất
nhiệt điện hiện nay là than, dầu và khí tự nhiên. Theo tổng kết của tập đoàn than
khoáng sản Việt Nam, trữ lượng than của nước ta khoảng 10 tỉ tấn, trong đó đã
thăm dò tìm kiếm 3,5 tỉ tấn chủ yếu là than atraxit, loại than này đang được khai
thác với quy mô lớn và có khả năng đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng than trong nước và
một phần xuất khẩu. Ngoài ra, trữ lượng than nâu ở Việt Nam cũng rất lớn nhưng
hiện nay vẫn chưa khai thác được nhiều; theo Bộ Công Thương năm 2011 tổng sản
lượng dầu khai thác được khoảng 25 triệu tấn/năm, khí thiên nhiên đạt khoảng 9 tỷ
m
3
/năm…và sản lượng khai thác hàng năm đều tăng hơn so với năm trước từ 2-
10%. Đây là những loại nhiên liệu sẵn có ở Việt Nam, với các mỏ than lớn tập trung

chủ yếu ở tỉnh Quảng Ninh, các mỏ dầu khí tập trung ở miền trung và miền nam.
Chính vì vậy mà các nhà máy nhiệt điện cũng được phân bố một cách hợp lý dọc
theo chiều dài đất nước. Các nhà máy nhiệt điện đốt than tập trung chủ yếu ở miền
Bắc như nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Thái Bình, Hải Phòng, Uông Bí, Cẩm Phả,
Ninh Bình…còn các nhà máy nhiệt điện tua bin khí được xây dựng ở miền trung và
miền nam như nhà máy nhiệt điên Phú Mỹ, Vũng Áng, Nhơn Trạch, Duyên Hải 3…
I.2.2 Xu thế phát triển nhiệt điện đốt than ở Việt Nam
Khoáng sản than năng lượng ở Việt Nam được đánh giá có trữ lượng lớn (10 tỉ
tấn), đáp ứng được nhu cầu cho phát triển nhiệt điện đốt than đến khoảng năm 2025.
Tuy nhiên do trình độ và điều kiện kinh tế của Việt Nam còn thấp nên trữ lượng
than phần lớn còn nằm sâu dưới lòng đất mà chưa khai thác được. Phần có khả năng
khai thác thì cũng đã sắp cạn kiệt, chỉ đủ đáp ứng đến hết năm 2011. Vì vậy, để đáp
ứng đủ nhu cầu sử dụng than trong nước, tập Đoàn điện lực Việt Nam đã chủ
trương chính sách nhập khẩu than Bitum ở các nước láng giềng mà chủ yếu là
Indonesia và Úc. Than nhập khẩu này có thể đốt riêng biệt hoặc pha trộn với than
trong nước để tăng khả năng cháy của than trong nước. Vấn đề ở đây là sẽ phải làm
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 2
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
sao bố trí địa điểm xây dựng nhà máy thật hợp lý, nhằm phân bổ, cân đối công suất
các nhà máy nhiệt điện than giữa các vùng miền. Cụ thể là đảm bảo tỷ lệ 50% công
suất ở miền Nam, còn lại ở miền Bắc và miền Trung. Qua đó mới hạn chế được việc
truyền tải điện Bắc - Nam, giảm tổn thất, nâng cao chất lượng điện năng, đảm bảo
có nguồn cấp cho từng miền, khu vực. Trong việc bố trí xây dựng nhà máy nhiệt
điện thì ưu tiên các nhà máy ở phía Bắc sử dụng nguồn than nội địa, còn các nhà
máy ở phía Nam thì sử dụng nguồn than nhập khẩu và dầu khí.
Trong tương lai việc chuyển giao công nghệ và ứng dụng lò đốt tầng sôi tuần
hoàn cho các nhà máy nhiệt điện than cũng được thực hiện vì công nghệ này ít gây
ô nhiểm môi trường hơn và hiện được nhiều nước trên thế giới ứng dụng.

Dự kiến đến năm 2020 tỉ trọng nhiệt điện than chiếm khoảng 48,6% tổng sản
lượng điện của cả nước và đến năm 2030 thì sản lượng nhiệt điện than đạt khoảng
52% tổng sản lượng điện của cả nước.[2]
Bên cạnh việc gia tăng phát triển các nhà máy nhiệt điện thì vấn đề bảo vệ môi
trường cũng được quan tâm trong trong quá trình đầu tư, lựa chọn công nghệ, lựa
chọn nguyên liệu.
I.3 Vấn đề môi trường do nhà máy nhiệt điện gây ra
I.3.1 Các đặc trưng của chất thải nhà máy nhiệt điện đốt than:
Đặc trưng chất thải nhà máy nhiệt điện đốt than chủ yếu phụ thuộc vào thành
phần và tính chất của nhiên liệu. Nguồn nguyên liệu chính được sử dụng cho quá
trình sản suất là than antraxit - loại than có hàm lượng tro cao, khi đốt tạo ra lượng
khói lớn nên chất thải nhà máy nhiệt điện có những đặc trưng chính sau:
• Thành phần khói thải:
- Khói thải được tạo ra chủ yếu từ quá trình đốt than ở trong lò hơi, với lưu lượng rất
lớn chủ yếu mang theo tro bụi và một số chất khí ô nhiễm như SO
2
, NO
x
, CO, CO
2
,
dioxin, furan, VOC, hơi thủy ngân …
- Ngoài ra còn có khí thải của các phương tiện giao thông đi lại trong nhà máy; các
hợp chất hữu cơ bay hơi bị rò rỉ từ đường ống dẫn, thiết bị cũng như từ các quá
trình ở trong nhà máy; bụi than trước quá trình đốt thường xuất hiện ở các cảng
than, cảng lật toa, kho chứa than, quá trình vận chuyển than về kho và vận chuyển
sản xuất…
• Nước thải: nhu cầu sử dụng nước của nhà máy nhiệt điện là rất lớn nên vấn đề nước
thải là không thể tránh khỏi, nước thải nhà máy nhiệt điện đốt than có nguồn gốc từ
các quá trình khác nhau và mang những đặc trưng khác nhau:Nước làm mát: được

thải ra từ quá trình làm mát bình ngưng và các thiết bị phụ, thường thì có nhiệt độ
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 3
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
cao, thành phần và tính chất ít biến đổi so với nguồn nước ban đầu; Nước thải ô
nhiễm dầu: do các sự cố rò rỉ dầu, quá trình rửa thiết bị có sử dụng dầu, rửa nồi hơi,
các động cơ, nhà dầu, nước mưa chảy tràn… Nước thải chứa dầu thường có màng
dầu nổi ở phía trên, nếu hàm lượng dầu lớn có màu đen; Nước xả lò hơi: trong quá
trình vận hành lò hơi, để tránh tình trạng đóng cặn lắng trong các bộ quá nhiệt
người ta thường bổ sung thêm các hóa chất chống đóng cặn, theo chu kì thì thải rửa.
Loại nước nước thải này không thường xuyên và lưu lượng cũng không quá lớn,
chất lượng nằm trong tiêu chuẩn xả thải; Nước thải tro xỉ: có lưu lượng lớn, thường
để thải 1 tấn tro xỉ phải tốn 4 m
3
nước[3]. Nước thải tro xỉ có độ đục cao, hàm lượng
cặn lớn, khả năng tiếp nhận oxi giảm. Nếu không xử lý thì đây là nguồn gây ô
nhiễm nước đáng lo ngại; Nước thải sinh hoạt: với lượng công nhân làm việc
thường rất đông, nên vấn đề nước thải sinh hoạt cũng đáng quan tâm. Nước thải
sinh hoạt thường có hàm lượng BOD, COD cao, độ màu độ đục cao, hàm lượng
chất dinh dưỡng lớn…; Nước rửa thiết bị, rửa dầm nền thiết bị lọc bụi và nước mưa
chảy tràn: có độ đục cao, chứa các ion kim loại, có chứa dầu mỡ, hàm lượng chất
rắn lớn.
• Chất thải rắn: Chất thải rắn nhà máy nhiệt điện chủ yếu là tro xỉ từ quá trình đốt
nhiên liệu, thạch cao từ quá trình xử lý SO
2
, và một phần là chất thải rắn sinh hoạt,
các thiết bị hư hỏng
- Than có hàm lượng tro cao (30,32%), trong đó có 10% là xỉ lò được thải ra nhờ hệ
thống tháo xỉ. Phần còn lại là tro bay theo khói (90% hàm lượng tro) sẽ được tách ra

khỏi khối khí thải nhờ hệ thống lọc bụi. Lượng tro xỉ này được thải theo hệ thống
kín và đưa ra một hồ chứa tập trung riêng biệt.[3]
- Do quá trình xử lý SO
2
, người ta thường sử dụng phương phấp hấp thụ bằng dung
dịch sữa vôi, nên sau hệ thống xử lý SO
2
có tạo ra một lượng lớn thạch cao.
- Quá trình sinh hoạt làm việc của cán bộ công nhân viên trong nhà máy cũng phát
sinh thêm lượng chất thải rắn như: bao bì, thức ăn thừa, giấy, nhựa và một số chất
thải từ các trang thiết bị bị hư hỏng
• Vi khí hậu:
- Nhiệt: các quá trình hoạt động với công suất lớn, đặc biệt là lò hơi đã toả ra một
lượng nhiệt đáng kể làm cho môi trường không khí xung quanh nóng lên, gây ảnh
hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người lao động.
- Tiếng ồn: các thiết bị điều hoạt động với công suất lớn, tiếng ồn luôn ở mức quá
giới hạn cho phép. Nếu người lao động không có những thiết bị bảo hộ lao động thì
rất dễ bị bệnh nghề nghiệp do tiếng ồn gây ra như: nặng tay, viêm màng nhĩ, điếc
nghề nghiệp Các nguồn chính phát ra tiếng ồn là: máy nghiền than, bộ lọc bụi tĩnh
điện, máy phát điện
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 4
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
I.3.2 Các tác hại của khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than:
• Tác hại của tro, bụi: [4]
- Tác hại đầu tiên cần phải nói đến là ảnh hưởng đến sức khỏe con người: trẻ em,
người già và những người mắc bệnh về hô hấp là dể bị ảnh hưởng nhiều nhất. Các
hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10 µm có thể đi vào tận phế nang gây viêm nhiểm
phế quản, hạt nhỏ hơn 2,5 µm có thể đi vào tận màng phổi và đọng lại trong lá phổi

gây viêm phổi, sơ hóa phổi, nếu nồng độ cao và kéo dài có thể dẩn đến ung thư
phổi.Một số bệnh ở con người do bụi gây ra: đối với hệ hô hấp:viêm mũi, viêm phế
quản, hen suyễn, viêm phổi, ung thư phổi; đối với hệ tiêu hóa: giảm men răng gây
sâu răng, gây rối loạn tuyến nước bọt, rối loạn hệ tiêu hóa, viêm dạ dày, viêm nhiểm
đường ruột làm giảm khả năng tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng; đối với da: tác
động đến tuyến nhờn ở da làm khô da, kích thích gây dị ứng da, viêm da, sinh mụn
trứng cá, mụn nhọt, lở loét da; đối với mắt: khi bụi tiếp xúc trực tiếp với mắt sẽ kích
thích đến màng tiếp hợp gây sưng đỏ, chảy nước mắt nếu tình trạng này kéo dài có
thể làm tổn thương màng tiếp hợp gây viêm mi mắt, viêm giác mạc, giảm thị lực,
nặng hơn có thể làm mù mắt.
- Bụi còn gây tác hại đến hệ sinh thái, ảnh hưởng đến mùa màng: khi bụi lắng đọng
trên bề mặt lá cây, nếu không có nước mưa để rửa sạch thì ngăn cản quá trình quang
hợp và trao đổi chất của cây làm cây cối chậm phát triển, hệ sinh thái bị tổn hại
nặng nề và năng suất cây trồng giảm sút.
- Khi bụi phát tán ra môi trường làm giảm độ trong suốt của khí quyển, cản trở tầm
nhìn, hư hỏng thiết bị, giảm tuổi thọ của công trình, làm mất giá trị mỹ quan.
• Tác hại của SO
2
: [5], [6]
- Khí SO
2
, SO
3
gọi chung là SO
x
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. 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 gây viêm khí quản, khi tiếp xúc với mắt có thể tạo thành axit gây tổn hại đến

thị lực.
- SO
x
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, cuối cùng chúng có thể xâm nhập vào hệ
tuần hoàn. Khi tiếp xúc với SO
x
có thể tạo ra các hạt axit nhỏ, các hạt này có thể
xâm nhập vào các huyết mạch. SO
x
có thể xâm nhập vào cơ thể người qua da và gây
các chuyển đổi hóa học, kết quả của nó là hàm lượng kiềm trong máu giảm,
amoniac bị thoát qua đường tiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt.
- SO
x
bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit H
2
SO
4
hay
các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển thực vật,
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 5
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
ảnh hưởng đến hệ sinh thái, làm chua đất và là tác nhân gây ăn mòn kim loại, bê
tông và các công trình kiến trúc….
• Tác hại của NO
2
: [5], [6]

- NO
x
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 tính 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
NO
2
với nồng độ 100ppm có thể gây 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 NO
2
khoảng 0.06 ppm có thể gây các bệnh trầm trọng về phổi.
- Một số thực vật nhạy cảm cũng bị tác hại bởi NO
2
khi ở nồng độ khoảng 1 ppm.
NO
2
cũng là tác nhân gây ra hiệu ứng nhà kính.
• Tác hại của CO [5] [6]
- Khí CO là loại khí không màu, không mùi không vị, tạo ra từ quá trình cháy không
hoàn toàn của nguyên liệu than. Sức đề kháng của con người với CO rất kém.
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, nên khi vào cơ thể sẽ lập tức
phản ứng với hemoglobin, cản trở oxy từ máu đến các mô. Vì vậy cần một lượng
máu lớn hơn nhiều được bơm đến để mang cùng một lượng oxy cần thiết đến các
mô.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.
- Rất nhiều nghiên cứu trên con người và động vật chứng tỏ rằng những người yếu
tim sẽ bị tăng thêm căng thẳng khi lượng CO trong máu vượt quá mức. Đặc biệt các
nghiên cứu lâm sàng đã cho thấy khi tiếp xúc với CO ở mức cao thì những người

hay bị đau thắt ngực sẽ tăng thời gian đau. Những người khoẻ mạnh cũng bị ảnh
hưởng, nhưng chỉ khi tiếp xúc với CO cao sẽ dẫn đến khả năng suy giảm thị lực,
năng lực làm việc, sự khéo léo, khả năng học tập và hiệu suất công việc.
Với các tác hại của khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than như đã trình bày thì yêu
cầu cấp bách cho chúng ta là phải có hệ thống xử lý khí thải hợp lý trước khi đưa
dòng khí vào môi trường.
CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ
THẢI
II.1 Một số phương pháp xử lý khí thải thường được sử dụng:
II.1.1 Các phương pháp xử lý bụi:
1. Xử lý bụi theo phương pháp khô:
i) Buồng lắng:
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 6
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Buồng lắng là một không gian dạng hình hộp chữ nhật có tiết diện ngang lớn
hơn nhiều lần so với tiết diện của đường ống dẩn khí vào, nhằm giảm vận tốc dòng
khí xuống rất nhỏ khi đi vào buồng lắng. Vì vậy, các hạt bụi có đủ thời gian lắng
xuống đáy thiết bị dưới tác dụng của trọng lực và được giữ lại ở đó mà không bị
dòng khói mang theo. Buồng lắng được ứng dụng để lọc bụi thô, hạt bụi có kích
thước lớn hơn 50µm.
Ưu điểm:
- Thiết bị có cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp, có thể xây dựng bằng các vật liệu dể kiếm
như gạch, xi măng.
- Chi phí vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thấp.
- Lọc được hiệu suất cao các hạt bụi có kích thước lớn giảm quá tải cho các thiết bị
phía sau, tổn thất áp suất nhỏ.
- Có khả năng làm việc trong dải nhiệt độ và áp suất rộng
Nhược điểm:

- Kích thước thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích.
- Chỉ có thể lọc các hạt bụi có kích thước lớn hơn 50µm.
ii) Thiết bị lọc bụi ly tâm:
Thiết bị lọc bụi ly tâm hay còn gọi là xiclon. Có cấu tạo gồm thân hình trụ tròn,
phía dưới thân hình trụ có phễu thu bụi và dưới cùng là ống thu bụi. Không khí
mang bụi đi vào ở phần trên của thiết bị theo đường ống có phương tiếp tuyến với
thân hình trụ, vì vậy dòng khí vào chuyển động theo đường xoắn ốc từ trên xuống.
Nhờ vào lực ly tâm mà các hạt bụi có xu hướng tiến về phía thành ống rồi va chạm
vào đó, mất động năng và rơi xuống phễu hứng bụi. Khi dòng khí chạm vào đáy
phễu thì bị dội ngược lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc và đi ra ngoài
theo đường ống thoát khí được lắp cùng trục với thân thiết bị.
Để có được hiệu suất lọc bụi cao người ta thường bố trí hai hay nhiều xiclon
theo kiểu mắc nối tiếp, song song hoặc theo kiểu chùm.
Ưu diểm: Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, chi phí vận hành bảo dưỡng thấp, có
khả năng làm việc liên tục, có thể chế tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau tùy vào
yêu cầu nhiệt độ áp suất.
Nhược điểm: Hiệu suất thấp đối với hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 5µm; Dể bị
mài mòn nếu bụi có độ cứng cao, Hiệu suất sẽ giảm nếu bụi có độ kết dính cao.
iii)Thiết bị lọc bụi bằng vật liệu lọc:
Môi trường lọc hay còn gọi là vật liệu lọc hay lưới lọc. Được cấu tạo từ một
hoặc nhiều lớp sợi mà mỗi sợi được xem là có tiết diện tròn nằm cách nhau từ 5-10
lần so với kích thước của hạt bụi. Khi dòng khí mang bụi đi qua lớp vật liệu lọc thì
bụi bị giữ lại trên bề mặt lớp vật liệu sạch. Sau một khoảng thời gian lớp vật liệu lọc
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 7
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
có sự thay đổi về mặt cấu trúc do bụi bám vào bên trong, do thay đổi độ ẩm hoặc là
do một lí do nào đó làm cho sức cản khí động và hiệu quả lọc bị thay đổi rõ rệt.
iv) Thiết bị lắng bụi tĩnh điện:

Thiết bị có cấu tạo gồm một dây kim loại nhẵn, có tiết diện nhỏ, được căng theo
trục của ống kim loại nhờ có đối trọng. Dây kim loại được nạp dòng điện một chiều
có điện thế cao khoảng 50-100 = kV, còn gọi là cực âm hay cực ion hóa của thiết bị.
Cực dương là ống kim loại được bao quanh cực âm và nối đất hay còn gọi là cực
lắng. Khi cấp điện thế cao vào cực âm thì tạo ra một điện trường mạnh bên trong
ống cực dương và khi dòng khí mang bụi đi qua các phân tử khí sẽ bị ion hóa và
truyền điện tích âm cho các hạt bụi do tác dụng va chạm hoặc khếch tán ion. Các
hạt bụi bị nhiểm điện âm sẽ di chuyển về cực dương (cực lắng) và đọng lại trên bề
mặt bên trong của ống hình trụ, mất điện tích và rơi xuống phễu thu bụi.
Ngoài ra còn có thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu tấm, là loại thiết bị mà cực dương
là các tấm dạng bảng được đặt song song hai bên các cực âm.
Ưu điểm:
- Có thể thu bụi với hiệu suất cao 99,5 %. Lưu lượng khí thải lớn.
- Có thể thu bụi có kích thước siêu nhỏ, dưới 1µm, và nồng độ bụi lớn 50 g/m
3
.
- Có thể làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao lên đến 500
0
c.
- Làm việc trong phạm vi áp suất cao hoặc áp suất chân không.
- Có khả năng tách bụi có độ ẩm cao, cả dạng lỏng hoặc rắn.
Nhược điểm:
- Vì khá nhạy cảm nên khó khăn trong việc lọc bụi có nồng độ thay đổi lớn.
- Chi phí chế tạo cao, vận hành, bảo dưỡng cao và phức tạp hơn các thiết bị khác; dễ
bị ăn mòn, hư hỏng trong điều kiện khí thải có chứa hơi axit hay chất ăn mòn;
Không thể lọc bụi mà khí thải có chứa các chất dể cháy nổ.có điện trở suất quá cao.
- Tốn nhiều không gian để đặt thiết bị.
- Vì môi trường làm việc có điện thế và nhiệt độ cao nên có thể phát sinh các chất
gây ô nhiểm môi trường như NO
x

hay O
3
.
2. Phương pháp ướt:
Phương pháp tách bụi ướt dựa trên nguyên tắc cho dòng khí mang bụi tiếp xúc
trực tiếp với chất lỏng mà thông thường là nước. Bụi sẽ bị chất lỏng giữ lại và tách
ra khỏi dòng khí dưới dạng bùn. Trong quá trình xử lý bụi bằng phương pháp ướt có
thể kết hợp xử lý một số chất ô nhiểm dạng khí như SO
2
, NO
x
, ngoài ra còn kết hợp
để giảm nhiệt độ khí thải trước khi thải ra môi trường. Các thiết bị tách bụi ướt
thường được bố trí các vòi phun nước ở các vị trí thích hợp tuỳ từng loại thiết bị.
Một số thiết bị được sử dụng để tách bụi theo phương pháp ướt là: Cyclon ướt,
ventury ướt, thiết bị lọc bụi có đĩa chứa nước sủi bọt, thiết bị lọc bụi có lớp đệm
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 8
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
bằng vật liệu rỗng được tưới nước, buồng phun-thùng rửa khí rỗng, thiết bị lọc bụi
kiểu ướt có tác động va đập quán tính.
 Ưu nhược điểm của phương pháp tách bụi ướt:
Ưu điểm:
- Chi phí đầu tư ban đầu thấp.
- Có thể xử lý đồng thời bụi và các khí ô nhiểm.
- Có khả năng lọc được những hạt bụi có kích thước nhỏ, hiệu suất lọc bụi cao hơn
phương pháp khô.
- Không có hiện tượng bụi quay lại.
- Có khả năng làm việc với khí thải có nhiệt độ cao.

Nhược điểm:
- Chi phí vận hành cao, tiêu tốn nhiều năng lượng.
- Thiết bị dể bị ăn mòn, phát sinh nhiều bùn thải.
II.1.2 Các phương pháp xử lý khí SO
2
[7]
1. Xử lý SO
2
bằng phương pháp hấp thụ:
a. Hấp thụ SO
2
bằng đá vôi, vôi nung CaO hoặc sữa vôi (Ca(OH)
2
)
Xử lý SO
2
bằng vôi là phương pháp này được áp dụng rất rộng rãi trong công
nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi.
Trong tháp hấp thụ, dòng khí thải mang khí SO
2
đi từ dưới lên trên qua bộ phận
phân phối khí, dòng dung dịch hấp thụ đi từ trên xuống qua hệ thống giàn phun. Khi
SO
2
tiếp xúc với dung dịch hấp thụ thì xảy ra quá trình hấp thụ SO
2
tạo thành thạch
cao, dòng khí sạch qua bộ khử ẩm rồi đi ra ngoài, còn dung dịch sau hấp thụ được
trộn với dung dịch hấp thụ mới và tiếp tục được sử dụng đến khi nồng độ thạch cao
trong dung dịch trên 60 % [16] thì được tháo ra nhờ hệ thống tách thạch cao.

Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình xử lý như sau:
CaCO
3
+ SO
2
CaCO
3
+ CO
2
CaO + SO
2
 CaSO
3
2CaSO
3
+ O
2
 2CaSO
4
Hiệu quả hấp thụ SO
2
bằng sữa vôi đạt 98%. Sức cản khí động của hệ thống
không vượt quá 20 mm H
2
O.[7]
Nguyên liệu vôi được sử dụng một cách hoàn toàn, cụ thể là cặn bùn từ hệ thống
xử lý thải ra có thể được sử dụng làm chất kết dính trong xây dựng sau khi chuyển
sunfit thành sunfat trong lò nung.
Ưu điểm:
- Công nghệ đơn 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.
- Hiệu quả xử lý cao, tiêu tốn chất hấp thụ ít và điện năng tiêu thụ thấp.
- Độ tin cậy và giá trị lợi ích cao, sản phẩm phụ có độ ổn định cao.
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 9
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
b. Hấp thụ SO
2
bằng MgO hoặc ZnO:
Về khả năng sử dụng sữa MgO (ZnO) để khử SO
2
khói thải đã được biết từ lâu,
nhưng nghiên cứu ứng dụng trong công nhgiệp mới được thực hiện gần đây chủ yếu
là do các nhà khoa học công nghệ của Liên Xô cũ.
SO
2
được hấp thụ bởi oxit –hydroxit magiê, tạo thành tinh thể ngậm nước sunfit
magiê. Trong thiết bị hấp thụ xảy ra các phản ứng sau:
MgO + SO
2
= MgSO
3
MgO + H
2
O = Mg(OH)
2
MgSO
3

+ H
2
O + SO
2
= Mg(HSO
3
)
2
Mg(OH)
2
+ Mg( HSO
3
)
2
= 2MgSO
3
 + 2H
2
O
Độ hòa tan của sunfit magiê trong nước bị giới hạn, nên lượng dư ở dạng
MgSO
3
.6H
2
O và MgSO
3
.3H
2
O rơi xuống thành cặn lắng. Tỉ lệ rắn: lỏng trong
huyền phù là 1:10. Độ pH ở đầu vào là 6,8 – 7,5; còn ở đầu ra là 5,5 – 6,0.

Sunfat magiê được hình thành do oxit hóa sunfit magiê: MgSO
3
+ O
2
 MgSO
4
SO
2
thoát ra là 7-15% được làm nguội, tách bụi và sương mù axit sunfuric dùng
để sản xuất axit sunfuric.
Ưu điểm:
- Có thể làm sạch khí nóng mà không cần làm lạnh sơ bộ.
- Thu được axit sunfuric, hiệu quả làm sạch cao.
Nhược điểm:
- Quy trình công nghệ phức tạp.
- Không phân giải hoàn toàn sulfat khi nung.
- Tổn hao MgO khá nhiều.
c. Xử lý SO
2
bằng các chất hấp thụ hữu cơ:
Xử lí khí SO
2
trong khí thải bằng các chất hấp thụ hữu cơ được áp dụng nhiều
trong công nghiệp luyện kim màu. Chất hấp thụ khí SO
2
được sử dụng phổ biến là
các amin thơm như anilin C
6
H
5

NH
2
, toluđin CH
3
C
6
H
4
NH
2
, xyliđin (CH
3
)
2
C
6
H
3
NH
2
,
và đimety-anilin C
6
H
5
N(CH
3
)
2
.

Quá trình xử lí theo phương pháp trên là quá trình sunfidin: Quá trình này được
các hãng công nghiệp hóa chất và luyện kim của Đức nghiên cứu và áp dụng ở nhà
máy luyện kim Hamburg để khử SO
2
trong khói thải của lò thổi luyện đồng. Nồng
độ của khí trong khói thải dao động trong phạm vi 0,5 ÷ 8%, trung bình là
3,6%.Chất hấp thụ là hỗn hợp xylidin và nước tỉ lệ ≈ 1:1.
Quá trình khử SO
2
bằng dimetylanilin – Quá trình ASARCO: quá trình này được
nghiên cứu và áp dụng ở nhiều các nhà máy luyện kim.
2. Xử lý SO
2
bằng phương pháp hấp phụ thể rắn:
Thực chất của phương pháp này là sử dụng các chất hấp phụ thể rắn có khả năng
hấp phụ SO
2
đưa vào trong thiết bị phản ứng. Khi SO
2
đi qua lớp chất hấp thụ ở một
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 10
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
điều kiện nhất định sẽ bị giữ lại trong đó, dòng khí sạch đi ra ngoài, chất hấp phụ
được hoàn nguyên bởi những phương pháp khác nhau. Một số chất hấp phụ thể rắn
thường được sử dụng: than hoạt tính, than hoạt tính có tưới nước,nhôm oxit kiềm
hóa, mangan oxit, bằng vôi và dolomit trộn với than nghiền…
II.1.3 Các phương pháp xử lý khí NO
x

1. Khử xúc tác chọn lọc với chất khử là ammoniac:( SCR)
Ammoniac là chất khử có khả năng phản ứng chọn lọc với NO và NO
2
ở nhiệt
độ cao >232
0
c. Quá trình khử được thực hiện trên bề mặt xúc tác tạo thành Nito và
nước theo các phản ứng sau:
Khi có mặt của oxy:
4NO + 4NH
3
+ O
2
→ 4N
2
+ 6H
2
O
2NO
2
+ 4NH
3
+ O
2
→ 3N
2
+ 6H
2
O
Phản ứng phụ không mong muốn:

4NH
3
+ 5O
2
→ 4NO + 6H
2
O
Khi không có mặt của oxy:
6NO + 4NH
3
→ 5N
2
+ 6H
2
O
6NO
2
+ 8NH
3
→ 7N
2
+ 12H
2
O
Một số nhóm xúc tác thường được dùng cho quá trình này bao gồm:
- Nhóm xúc tác kim loại quý: platin Pt, Rodi, Pt-Ro, Pt/Al
2
O
3
, nhiệt độ làm việc từ

200-300
0
C.
- Nhóm xúc tác oxit kim loại: Fe
2
O
3
/Cr
2
O
3
, V
2
O
5
/ TiO
2
…Nhiệt độ làm việc từ 300-
450
0
C.
- Nhóm xúc tác Zeolite, nhiệt độ làm việc 300-600
0
C.
Ưu điểm: hiệu quả xử lý cao
Nhược điểm: cần phải gia nhiệt dòng khí trước khi đưa vào hệ thống xử lý.
2. Khử xúc tác không chọn lọc:
Các chất khử thường dùng trong phương pháp này là hydrocacbon, hydro, và
cacbon monoxit với sự có mặt của xúc tác. Các phản ứng xảy ra:
4NO + CH

4
→ 2N
2
+ CO
2
+ 2H
2
O
2NO
2
+ CH
4
→ N
2
+ CO
2
+ 2H
2
O
O
2
+ CH
4
→ CO
2
+ 2H
2
O.
Các loại xúc tác được sử dụng cho quá trình ở quy mô công nghiệp gồm: Platin,
muối Crom, các oxit kim loại. Khoảng nhiệt độ giới hạn là 350-800

0
C, nhiệt độ tối
ưu khoảng 425-650
0
C.
Ưu điểm: Hiệu suất khử NO
x
cao, có thể đạt 80-90%.
Nhược điểm: Chủ yếu được áp dụng với dòng khói thải có nồng độ oxy thấp.Các
chất xúc tác trên dể bị ngộ độc bởi SO
2
, kẽm và phốt pho có trong khí thải của quá
trình đốt.
3. Khử chọn lọc không có xúc tác:
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 11
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Phương pháp này cũng dựa trên phản ứng chọn lọc của NH
3
với NO và NO
2
,
giống như khử xúc tác chọn lọc nhưng nhiệt độ để xảy ra các phản ứng cao hơn
(khoảng 900- 1000
0
C). Tác nhân khử được sử dụng là NH
3
hoặc Ure, quá trình khử
diễn ra chậm. Ở nhiệt độ cao hơn, hầu hết NH

3
được chuyển hóa thành NO: NH
3
+O
2
→NO + 3/2 H
2
O
Ngoài ra, người ta còn sử dụng một số phương pháp khác để xử lý NO
x
như: hấp
phụ NO
x
bằng silicagel, alumogel, than hoạt tính…
II.2 Lựa chọn công nghệ cho hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện với
công suất phát thải 10000 m
3
/h.
Khí thải của nhà máy nhiệt điện đốt than có lưu lượng lớn, nồng độ bụi cao, và
chứa nhiều chất ô nhiểm dạng khí như SO
x
, NO
x
…có tác hại nghiêm trọng đến sức
khỏe con người và môi trường. Vì vậy chúng ta cần có hệ thống xử lý các chất ô
nhiểm này đảm bảo nồng độ của chúng sau khi ra môi trường phải đạt tiêu chuẩn
cho phép. Việc lựa chọn các thiết bị cho hệ thống xử lý phụ thuộc vào đặc tính của
dòng thải, phụ thuộc vào điều kiện kinh tế kĩ thuật ở mỗi địa phương mỗi quốc gia,
đồng thời phải đạt hiệu suất xử lý theo yêu cầu.
Vì dòng khí thải có nồng độ bụi khá cao nên việc xử lý bụi trước khi thải ra môi

trường là một vấn đề cần cân nhắc trong quy hoạch xây dựng nhà máy nhiệt điện,
mặc khác khí thải có lưu lượng lớn và độ ẩm của khí thải thường thấp nên sử dụng
phương pháp khô để xử lý vừa đảm bảo an toàn cho thiết bị vừa không phát sinh
lượng lớn nước thải phía sau. Đối với khí thải nhà máy nhiệt điện thì yêu cầu thiết
bị xử lý bụi phải có khả năng làm việc với lưu lượng khí thải lớn, nồng độ bụi rất
cao và quan trọng nhất là hiệu suất xử lý phải đạt yêu cầu. Sau khi so sánh ưu
nhược điểm và khả năng lọc bụi của các thiết bị thấy rằng bộ lắng bụi tĩnh điện có
khả năng đáp ứng được các yêu cầu nhiều nhất. Vì vậy chọn bộ lắng bụi tĩnh điện
(ESP) để xử lý bụi là hợp lý nhất.
Đối với SO
2
, trong các phương pháp xử lý được trình bày ở phần II.1.2 thì
phương pháp hấp thụ SO
2
bằng dung dịch đá vôi, với tháp hấp thụ là tháp rữa khí
rỗng là phù hợp với điều kiện kinh tế kĩ thuật nước ta. Ở nước ta các nhà máy nhiệt
điện đốt than có sử dụng hệ thống xử lý SO
2
đều sử dụng phương pháp này, đây là
điều kiện thuận lợi để người cán bộ kĩ thuật, vận hành cũng như người chế tạo thiết
bị dễ dàng trao đổi kinh nghiệm. Tháp rữa khí rỗng có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo,
chi phí xây dựng hệ thống không cao. Vật liệu hấp thụ - đá vôi - là nguồn vật liệu có
sẵn ở Việt Nam, dễ kiếm rẻ tiền, đồng thời quá trình xử lý cũng ít tiêu tốn vật liệu
mà hiệu suất xử lý thì khá cao. Vì vậy để xử lý khí thải của nhà máy nhiệt điện đốt
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 12
Không khí
Không khí nóng
Tháp khử NOx
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h

Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
than với lưu lượng 10000 m
3
/h thì em cũng chọn phương pháp hấp thụ bằng dung
dịch đá vôi với tháp hấp thụ là tháp rửa khí rỗng.
Để xử lý NO
x
, hiện nay người ta thường sử dụng phương pháp khử xúc tác có
chọn lọc với chất khử là NH
3
và xúc tác là V
2
O
5
, nhiệt độ làm việc khoảng 300 –
450
o
C. Đây là phương pháp có hiệu suất xử lý cao, nhiệt độ làm việc so với các
phương pháp khử khác thì thấp hơn nhiều.
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 13
Dung dịch NH3
Dung dịch sữa vôi
Thạch cao
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Hình II.2 Sơ đồ dây chuyền xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện
Thuyết minh sơ đồ làm việc của hệ thống:
Dòng khí thải sau khi qua khỏi bộ quá nhiệt thì nhiệt độ vẫn còn cao nên ta phải
cho hạ nhiệt độ của dòng khí trước khi đi vào bộ lắng tĩnh điện nhằm giảm lưu

lượng khí thải vào thiết bị nên có thể giảm được kích thước thiết bị và kích thước
đường ống dẫn. Chất tải nhiệt có thể dùng là nước, vì vừa rẻ tiền lại có sẵn trong hệ
thống cấp nước của nhà máy. Nước nóng sau khi tải nhiệt có thể cấp cho lò hơi, một
phần cung cấp nước nóng cho việc tắm rữa, sinh hoạt của cán bộ trong nhà máy.
Khói thải sau khi đi qua các bộ trao đổi nhiệt để tận dụng nguồn nhiệt thì được
đưa vào bộ lắng bụi tĩnh điện để xử lý bụi. Khi dòng khí mang bụi đi vào thiết bị,
nhờ có điện trường mạnh các phân tử khí sẽ bị ion hóa và nhiểm điện âm và di
chuyển về các điện cực lắng. Trên đường di chuyển các phân tử khí truyền điện tích
âm cho các hạt bụi do tác dụng va chạm hoặc khếch tán ion. Các hạt bụi nhiễm điện
âm sẽ di chuyển về cực lắng và đọng lại trên bề mặt của điện cực, sau một khoảng
thời gian nào đó, các tấm bụi được giũ ra nhờ hệ thống rung, gõ. Dòng khí sạch bụi
đi ra ngoài và được đưa vào thiết bị khử NO
x.
Dòng khí mang NO
x
đi vào thiết bị khử xúc tác chọn lọc với chất khử được sử
dụng là amniac và xúc tác là V
2
O
5
. Ở nhiệt độ cao hơn 300
0
C NH
3
có khả năng
phản ứng chọn lọc với NO và NO
2
. Quá trình khử được thực hiện trên bề mặt xúc
tác V
2

O
5
tạo thành Nitơ và nước.
Sau khi xử lý NO
x
, nhiệt độ dòng khí vẫn còn cao và dòng khí vẫn còn chứa SO
2.
Như ta đã biết quá trình hấp thụ SO
2
xảy ra ở nhiệt độ thấp. Do vậy trước khi đi vào
tháp hấp thụ ta cho dòng khói đi qua bộ trao đổi nhiệt ống chùm, để sấy nóng không
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 14
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
khí cung cấp cho buồng đốt. Dòng khí sau khi qua thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm
được đưa đến tháp hấp thụ SO
2
.
Trong tháp hấp thụ, dòng khí đi từ dưới lên dung dịch sữa vôi được phun từ trên
xuống nhờ hệ thống giàn phun. Khí SO
2
tiếp xúc với Ca(OH)
2
xảy ra phản ứng mà
sản phẩm tạo thành là bùn thạch cao. Bùn thạch cao theo dòng lỏng đi xuống đáy
tháp và được tháo ra theo định kì. Khí sạch lên trên qua bộ khử ẩm (để tách nước và
bùn còn dính trong khí) rồi ra ngoài qua ống khói nhờ quạt khói.
Ống khói có nhiệm vụ vận chuyển dòng khí thải ra môi trường ở một độ cao
nhất định, đảm bảo các chất ô nhiểm còn lại không gây tác hại đến môi trường

không khí xung quanh.
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN CÔNG SUẤT PHÁT THẢI 10000M
3
/H
III.1 Các Thông Số Thiết Kế:
III.1.1 Các thông số đầu vào:
Theo yêu cầu thiết kế của đồ án tốt nghiệp thì các thông số đầu vào của hệ thống
như sau:
- Lưu lượng khí thải: 10000 Nm
3
/h;
- Nhiệt độ khí thải: t = 600
o
C;
- Nồng độ bụi vào: C
v
= 38600 mg/Nm
3
;
- Nồng độ SO
2
: 1200 mg/Nm
3
;
- Nồng độ NO
x
: 4000 mg/Nm
3
Ở đây Nm

3
là mét khối khí thải ở điều kiện chuẩn (t= 0
o
C và áp suất p = 1 at).
III.1.2 Các thông số đầu ra:
Theo QCVN 22:2009/ BTNMT- Quy Chuẩn Kỹ Thuật Quốc Gia Về Khí Thải
Công Nghiệp Nhiệt Điện thì nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiểm
trong khí thải công nghiệp nhiệt điện được xác định như sau:
C
max
= C.K
p
.K
v
Với: C
max
: là nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiểm trong khí thải
công nghiệp nhiệt điện, mg/Nm
3
;C: nồng độ của các thông số ô nhiểm trong khí thải
công nghiệp nhiệt điện được thể hiện trong sau:
Bảng III.1: Nồng độ C của các thông số ô nhiễm
trong khí thải công nghiệp nhiệt điện.
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 15
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Stt Thông số
Nồng độ C (mg/Nm
3

)
A B (Theo loại nhiên liệu sử dụng)
Than Dầu Khí
1 Bụi tổng 400 200 150 50
2 Nitơ oxit, NO
X
(tính theo NO
2
)
1000 650 (với than có hàm lượng
chất bốc > 10%)
1000 (với than có hàm lượng
chất bốc ≤ 10%
600 250
3 Lưu huỳnh dioxit 1500 500 500 500
Đối với các tổ máy của nhà máy nhiệt điện hoạt động kể từ ngày 17/10/2005 thì
áp dụng quy chuẩn theo cột B.
- K
p
: là hệ số công suất, với lưu lượng khói thải 10000 Nm
3
/h, thì công suất thiết kế
của nhà máy nhiệt điện < 300 MW. Nên chọn K
p
= 1;
- K
v
: hệ số vùng, khu vực hoạt động. Với công suất thiết kế nhỏ, ta chọn vùng hoạt
động thuộc loại 3, phục vụ cho khu công nghiệp. Theo bảng 3 của QCVN
22:2009/BTNMT thì K

v
=1.
Giả thiết hàm lượng NO
x
có trong khí thải chỉ gồm có NO và NO
2
, và NO
2
chỉ
chiếm 7% hàm lượng NO
x
. Khi đó phân tử lượng trung bình của NO
x
sẽ là:
M
NOx
= 0,07.M
NO2
+ 0,93.M
NO
= 0,07.46 + 0,93. 30 = 31 (đvc)
Theo quy chuẩn cột B, hàm lượng NO
x
tính theo NO
2
là 1000 mg/Nm
3
tương
đương với hàm lượng NO
x

trung bình là: 1000*31/46 = 676 (mg/Nm
3
). Như vậy các
thông số đầu ra được tóm tắc trong bảng sau:
Bảng III.2 Các thông số đầu ra của hệ thống đạt quy chuẩn thải
Stt Thông số Nồng độ (mg/Nm
3)
1 Bụi tổng 200
2 SO
2
500
3 NO
x
676
III.2 Tính Bộ Trao Đổi Nhiệt:
Khí thải sau khi ra khỏi bộ quá nhiệt của lò hơi thường có nhiệt độ cao khoảng
600
o
C, vì vậy cần tận dụng nguồn nhiệt này để hâm một lượng nước trước khi cấp
cho bao hơi, một phần cung cấp cho sinh hoạt của cán bộ công nhân nhà máy.
Ta chọn thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống xoắn gồm nhiều đoạn thẳng đặt song
song thẳng đứng được nối với nhau bởi các co, môi chất lạnh là nước đi trong ống,
khói nóng đi cắt ngang bên ngoài ống. Chọn nhiệt độ nước vào là t
2
’
= 25
o
C, nhiệt
độ nước ra t
2

’’
= 85
o
C, nhiêt độ khí vào t
1
’
= 600
o
C, khí ra t
1
’’
= 370
o
C. Vì thiết bị
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 16
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
làm việc ở nhiệt độ cao, nên ta chọn ống trao đổi nhiệt làm bằng thép Crom-
Mangan có hệ số dẫn nhiệt λ = 22 W/m.K [8], kích thước ống là d
2
/d
1
= 36/32 mm.
t
2
’’
1 t
2
’

t
1
’
→ → t
1
’’
2
Hình 3.1 Bộ trao đổi nhiệt
1 – kênh dẫn khí; 2 - ống trao đổi nhiệt, dẫn chất lỏng.
Với nhiệt độ khí thải ở 600
o
C, tra bảng 5 [8] ta được các thông số sau:
- Khối lượng riêng của khói ở 600
o
c: ρ
600
= 0,405kg/m
3
- Nhiệt dung riêng đẳng áp: C
1p
= 1214 J/kg.độ
Lưu lượng khí thải ở 600
0
C:
V
600
0
C
= V
0

* = 10000* = 31978 m
3
/h
→lưu lượng khối lượng khí thải ở 600
o
C là:
G
1
= ρ
600
*V
600
= 0,405*31978 = 12951 kg/h = 3,6 kg/s
Lượng nhiệt khói thải tỏa ra để giảm nhiệt độ từ 600
o
C xuống 370
o
C là:
Q
1
= G
1
*C
1p
* (t
1
’
-t
1
’’

) = 3,6*1214*(600-370) = 1005192 W.
Nhiệt độ trung bình của dòng nước đi trong tháp là:t
2
= 0,5(25+85) = 55
0
C, tại
nhiệt độ này nước có nhiệt dung riêng đẳng áp là:C
2p
= 4,1765 kJ/kg.độ = 4176,5
J/kg.độ[8].
Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh của thiết bị trao đổi nhiệt trong
các trường hợp hầu như là nhỏ, Q
tt
= 4%Q
1
[8]
Q
tt
= 0,04.1027548 = 40207 (W);
Lượng nhiệt mà nước nhận được từ dòng khói:
Q
2
= G
2
*C
2p
*(t
2
’’
-t

2
’
)
Với: G
2
: lưu lượng nước cần sử dụng, kg/s
C
2p
: nhiệt dung riêng đẳng áp của nước tại nhiệt độ t
2
, J/kg.độ
Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có:
Q
1
= Q
2
+Q
tt
→ Q
2
= Q
1
-Q
tt
→G
2
* C
2p
*(t
2

’-t
2
’’) = 1005192 - 40207 =964985 (W)
Suy ra lưu lượng nước cần cung cấp cho thiết bị để làm nguội khí thải là:
G
2
= = = 3,8 (kg/s)
Các thông số ban đầu:
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 17
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
- Lưu lượng khí thải: G
1
= 3,6 kg/s
- Nhiệt độ khói vào: t
1
’
= 600
0
C
- Nhiệt độ khí ra: t
1
”
= 370
0
C
- Lưu lượng nước cần thiết: G
2
= 3,8 kg/s

- Nhiệt độ nước vào: t
2
’
= 25
o
C
- Nhiệt độ nước ra: chọn t
2
”
= 85
o
C
 Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước:
Nhiệt độ trung bình của nước trong bộ hâm nước: t
2
= 55
o
C
Với nhiệt độ trung bình của nước bằng 55
o
C, dựa vào bảng 7 –[8], ta có các
thông số vật lý của nước như sau:
• Khối lượng riêng của nước: ρ
2
=985,65 kg/m
3
• Độ nhớt động lực: μ
2
= 564,4*10
-8

Ns/m
2
• Độ nhớt động: ѵ = 0,517*10
-6
(m
2
/s)
• Nhiệt dung riêng đẳng áp: C
2p
= 4,1765 kJ/kg.độ
• Hệ số dẫn nhiệt: λ
2
= 0,6535 W/m.độ
• Chuẩn số Pran: 3,26
Vì nước có độ nhớt nhỏ nên tốc độ nước trong ống thường nằm trong khoảng
0,5-3m/s [3], để đảm bảo nước chảy rối trong ống và trở lực của nước không quá
lớn. Ở đây ta chọn tốc độ dòng nước ω
2
= 0,6 m/s.
Chuẩn số Raynol của dòng lỏng:
Re
2
= = = 37137,3 > 1*10
4
Vì Re
2
= 37137 > 1*10
4
nên dòng chất lỏng chuyển động trong ống theo chế độ
chảy rối. Nên chuẩn số Nuyxen được xác định theo công thức [9]:

Nu
2
= 0,021ε*Re
2
0,8
*Pr
2
0,43
*()
0,25
Trong đó:
Re
2
chuẩn số Raynol của nước.
Pr
2
: chuẩn số Pran, ở đây hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước α
2
lớn hơn nhiều
so với hệ số tỏa nhiệt của khói α
1
nên nhiệt độ mặt trong của ống gần như bằng
nhiệt độ trung bình của nước t
2
vì vậy ta có thể coi ()
0,25
=1.
ε
1
: hệ số hiệu chỉnh tính đến tỉ số giữa chiều dài và đường kính ống, chọn

l/d >50 nên ε =1. [10]
Suy ra:
Nu
2
= 0,021*1*37137,3
0,8
*3,26
0,43
= 158
→Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước ở bề mặt trong của ống là:
Nu
2
= (α
2d
.d
1
)/λ
2
→ α
2d
= (Nu
2
* λ
2
)/ d
1
[9]
α
2d
= (158*0,6535)/0,032 = 3227 (W/m

2
.
o
K)
 Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu của khói thải:
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 18
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Khói thải chuyển động bên ngoài ống dẩn chất lỏng, từ trên xuống dưới. Vì yêu
cầu giảm nhiệt độ dòng khói từ 600
o
C xuống 370
o
C nên ta xem nhiệt độ trung bình
của khói trong thiết bị là t
1
= 0,5(600+370) = 485
o
C. Theo bảng 5- [8] ta có các
thông số vật lý của khói ở nhiệt độ trung bình 485
o
C như sau:
- Nhiệt dung riêng đẳng áp: C
1p
= 1180 J/kg.độ.
- Khối lượng riêng: ρ
1
= 0,4655 (kg/m
3

)
- Độ nhớt động : ѵ
1
= 74,3*10
-6
(m
2
/s)
- Hệ số dẫn nhiệt: λ
1
= 6,4*10
-2
(W/m.độ)
- Chuẩn số Pr
1
: Pr
1
= 0,631
Chuẩn số Raynol của khí: Re
1
=
Trong đó
- ω
1
: vận tốc dòng khí, ω
1
= 10-15 m/s, ta chọn ω
1
= 10 m/s;
- d

2
: đường kính ngoài của ống trao đổi nhiệt, d
2
= 36 mm.
→ Re
1
= = 4845
Vì Re
1
= 4845 nằm trong khoảng 10
3
-10
5
, quá trình cấp nhiệt phụ thuộc nhiều
nguyên nhân. Nên chuẩn số Nuyxen có thể xác định theo công thức 1.25 [8] đối với
chùm ống song song:
Nu
1
= 0,26*Re
1
0,65
*Pr
1
0,65
*()
0,25
*ε
s
Trong đó:
Pr

1
: chuẩn số Pran của dòng khí tra theo nhiệt độ khí,
Pr
t
: chuẩn số Pran của dòng khí tra theo nhiệt độ bề mặt ngoài của ống trao
đổi nhiệt. Đối với dòng khí chuẩn số Pr ít thay đổi nên có thể xem ()=1.
ε
s
: hệ số kể đến ảnh hưởng của bước ống. Có thể bỏ qua giá trị này, ε
s
=1.
→ Nu
1
= 0,26*4845
0,65
*0,631
0,33
= 55,5
Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của khói : từ công thức V.33 [9] ta có:
Nu
1
= (α
1d
.d
2
)/λ
1
→ α
1d
= (Nu

1
* λ
1
)/d
2
α
1d
= (55,5*0,064)/0,036 = 98,7 (W/m
2
.
0
K).
 Xác định hệ số tỏa nhiệt bức xạ của khói:
Vì khí thải có chứa CO
2
và hơi nước H
2
O là khí có ba nguyên tử, nên có tỏa nhiệt
do bức xạ α
1b
và được xác định theo công thức: α
1b
=
Trong đó:
t
1
: nhiệt độ trung bình dòng khí,
o
C
t

w
: nhiệt độ trung bình của ống trao đổi nhiệt,
0
C
q
b
: mật độ dòng nhiệt bức xạ, q
b
=
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 19
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Với C
0
=5,67 hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối; ε
qd
= là độ đen quy dẩn; và ε
k
độ đen của khói, ε
w
độ đen của bề mặt thép.
• Xác định độ đen của thép:
Vì thành ống trao đổi nhiệt mỏng và hệ số dẫn nhiệt của thép lớn, nên có thể
xem nhiệt độ ở mặt trong và mặt ngoài của ống là bằng nhau và bằng nhiệt độ trung
bình của vách ống thép, t
w1
= t
w2
= t

w
.
Và lượng nhiệt trao đổi qua vách ống: q = α
1
.δt
1
= α
2
.δt
2
; với δt
1
, δt
2
độ chênh
lệch nhiệt độ giữa khí và nước với thành ống. Ta xem α
1
= 1,05.α
1d
→ α
1
= 103,6
(W/m
2
.
0
K); α
2
= 3227 (W/m
2

.
o
K)
Nên ta có: δt
1
=* δt
2
= = 31 δt
2
(1)
Mặc khác: δt
1
+ δt
2
= ∆t = t
1
– t
2
= 485 – 55 = 430
0
C
δt
1
= 430 - δt
2
(2)
Từ (1) và (2) ta có: δt
2
= t
w2

– t
2
= 430: 32 = 13,44
0
C
Vậy nhiệt độ bề mặt ống: t
w1
= t
w2
= t
w
= 55 + 13,44 ≈ 69
0
C.
Tra bảng 15 –[3] ta có độ đen của thép: ε
w
= 0,96
• Xác định độ đen của khói:
ε
k
= ε
CO2
+ ε
H2O
Để xác định độ đen của CO
2
và hơi H
2
O, ta cần xác định quảng đường đi trung
bình của tia bức xạ:

Với bước ống ngang s
1
=2,75d
2
, bước ống dọc s
2
=2,4d
2
Thông thường khói có phần thể tích r
CO2
=13%, r
H2O
= 11%, từ đó ta tính được
phần áp suất của CO
2
và H
2
O trong khói và xem áp suất của khói là p = 1 at:
p
CO2
= r
CO2
*p = 0,13 at
p
H2O
= r
H2O
*p = 0,11 at
Nên ta có: p
CO2

* = 0,13*23 = 2,99 cm.at
p
H2O
* =0,11*23 = 2,53 cm.at
Tra giản đồ hình 1-5 và 1-6 [8], ứng với nhiệt độ của khí 485
o
C và giá trị p* ta
có độ đen của CO
2
và hơi nước: ε
CO2
= 0,073 ;ε
H2O
= 0,065
→ε
k
= 0,073 + 0,065 = 0,138
• Độ đen quy dẩn: ε
qd
= = 0,137
• Mật độ dòng nhiệt bức xạ:
q
b
=
q
b
= 2458 (W/m
2
)
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551

Trang 20
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
• Hệ số tỏa nhiệt bức xạ của khói:
α
1b
= = α
1b
= = 5,9 (W/m
2
.
0
K)
• Hệ số tỏa nhiệt tổng hợp của khói đến bề mặt ngoài của ống
α
1
= α
1d
+ α
1b
= 98,7 + 5,9 = 104,6 (W/m
2
.
0
K).
 Xác định hệ số truyền nhiệt qua ống:
Khi tính đến ảnh hưởng của cặn bám và bụi thì hệ số truyền nhiệt được xác định
theo công thức : k = φ.k
0
.

Với: φ – hệ số bám bẩn bề mặt, đa số thiết bị có thể lấy φ = 0,65 – 0,85. Ta chọn
φ = 0,75; k
0
: hệ số truyền nhiệt của vách khi không có cặn bám dính. Đối với ống
mỏng và d
2
/d
1
= 36/32 <1,4 nên hệ số truyền nhiệt có thể tính theo công thức:
Trong đó:
Chiều dày ống thép: δ = 0,5(d
2
– d
1
) = 2 mm = 0,002 m
Hệ số dẩn nhiệt của thép: λ = 22 W/m.K
Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước α
2
= 3227 (W/m
2
.
o
K)
Hệ số tỏa nhiệt tổng hợp của khói: α
1
= 104,6 (W/m
2
.
o
K)

→(W/m
2
.
o
K)
=>k = 0,75*100,4 = 75,3 (W/m
2
.
o
K)
 Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:
Với:
Q – lượng nhiệt mà nước nhận được từ khói, Q = 964985 (W)
k – hệ số truyền nhiệt qua vách ống, k = 75,3 (W/m
2
.
o
K)
∆
t
– độ chênh lệch nhiệt đô trung bình có thể tính theo sơ đồ ngược chiều:
Với ∆
t1
: hiệu nhiệt độ của nguồn nóng vào và nguồn lạnh ra:
∆
t1
= t
1
’
- t

2
”
= 600 – 85 = 515
o
C
∆
t2
: hiệu nhiệt độ của nguồn nóng ra và nguồn lạnh vào:
∆
t2
= t
1
”
- t
2
’
= 370 – 25 = 345
0
C
→ = 424,3
0
C
Vậy tổng diện tích trao đổi nhiệt: = 30,3 (m
2
) ta chọn F = 31 m
2
• Tổng số phần tử ống uống khúc:
Chiều dài của một phần tử ống uống khúc với đường kính ống trung bình
d
tb

= 0,5(32+36) = 34 mm = 0,034 m:
F = *d
tb
**n =>, ta chọn = 37 m
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 21
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Chiều ngang của thiết bị: b = n*s
1
= 8*3*0,036 = 0,864 (m)
Giả sử ta chọn chiều cao của ống (kể cả phần co nối) h = 1 m
Số hàng ống:
Chiều dài của thiết bị (dọc theo chiều chuyển động của dòng khói):
a = z*s
2
=37*2,2*0,036 = 2,93 (m).
• Chọn kích thước máng dẫn khí thải:
Chiều cao H = 1,2 m; Chiều rộng B = 0,9 m; Chiều dài L = 3 m
 Kiểm tra vận tốc khói trong thiết bị:
Tiết diện của thiết bị theo hướng vuông góc với chiều chuyển động của dòng
khói: A
1
= B*H = 0,9*1,2 = 1,08 m
2
Tiết diện của các ống: A
2
= h*d
2
*n = 1*0,036*8 =0,288 (m

2
)
Vậy tốc độ dòng khói:
So với vận tốc dòng khí ban đầu ta chọn 10 m/s là có thể chấp nhận được.
Bảng III.3 Kết quả tính toán bộ trao đổi nhiệt bằng nước
Stt Đại lượng Giá trị Đơn vị
1 Lưu lượng khí vào 10000 Nm
3
/h
2 Nhiệt độ khói vào 600
0
C
3 Tổng diện tích trao đổi nhiệt 31 m
2
4 Kích thước ống trao đổi nhiệt 36/32 mm/mm
5 Số phần tử ống uống khúc 8 ống
6 Chiều dài của một phần tử 37 m
7 Số hàng ống 37 Hàng
8 Chiều dài của thiết bị 3 m
9 Chiều ngang của thiết bị 0,9 m
10 Chiều cao của thiết bị 1,2 m
III.3 Tính Toán Bộ Lắng Bụi Tĩnh Điện:
Sau khi được hạ nhiệt độ xuống 370
o
C, dòng khí được đưa qua bộ lắng bụi tĩnh
điện. Tại đây hầu hết các hạt bụi được loại bỏ khỏi dòng khí nhờ vào khả năng lắng
bụi của thiết bị là khá cao. Ta chọn thiết bị lắng bụi có cực lắng kiểu tấm bảng, các
cực lắng và cực phóng được đặt song song và xen kẻ nhau. Dòng khí thải chuyển
động ở giữa các điện cực.
• Các thông số ban đầu:

Lưu lượng khí thải: Q = 10000 Nm
3
/h
Nhiệt độ khí thải vào: 370
o
C
Nồng độ bụi vào: C
v
= 38,6 g/Nm
3
Nồng độ bụi ra: C
r
= 200 mg/Nm
3
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 22
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Lưu lượng khí thải ở 370
o
C : Q = Q* = 10000* = 23553 (m
3
/h) =6,543 (m
3
/s)
Hiệu suất cần thiết kế là: η = *100% = *100% = 99,5 %
• Xác định tiết diện ngang của thiết bị
Để đảm bảo hiệu suất làm việc của bộ lắng bụi tĩnh điện thì vận tốc dòng khí đi
trong thiết bị thường nằm trong khoảng v = 0,5-1,5 (m/s). Ta chọn vận tốc dòng khí
đi trong thiết bị là v = 1 (m/s).

Như vậy, tiết diện ngang của thiết bị là: F =
Trong đó:
Q: lưu lượng khí thải vào thiết bị ở nhiệt độ làm việc của thiết bị, (m
3
/s)
v: vận tốc dòng khí đi trong thiết bị, (m/s)
→ F = = 6,54 (m
2
)
Chọn tiết diện ngang bằng 6,6 (m). Chiều rộng của thiết bị b = 2 (m), chiều cao
của thiết bị h = 3,3 (m). Khi đó vận tốc thực trong thiết bị là: v = 0,9914 m/s.
• Hiệu quả lắng bụi của thiết bị lắng bụi phụ thuộc vào kích thước hạt:
η = (CT 9.24 – [11])
Trong đó:
Ψ: hệ số tỉ lệ, hằng số đối với mọi mặt cắt bất kì, chọn ψ = 1.
ω: vận tốc di chuyển của hạt bụi về phía cực lắng, m/s.
L: Tổng chiều dài của tấm điện cực lắng, m.
a: khoảng cách từ cực ion hóa đến cực lắng, a = 0,1 m.
v: vận tốc trung bình của dòng khí đi giữa các tấm bản cực, v = 0,9914 m/s.
Vận tốc lắng giới hạn của bụi: = ω[12]
Trong đó:
d: đường kính hạt bụi, ta giả sử với hạt có kích thước 2,5 μm thì đạt hiệu suất
yêu cầu là 99,5 %
ε
0
: độ thẩm thấu điện, ε
0
= 8,85*10
-12
(C/V.m)

ε: hằng số điện môi của bụi, đối với bụi rắn ε = 4-8, chọn ε = 5.
E
0
: cường độ điện trường ion hóa, E
0
= 3,8- 4 (Kv/cm), chọn E
0
= 4 (kV/cm).
µ: Độ nhớt động lực của khí ở nhiệt độ làm việc 370
0
C, µ = 0,03*10
-3
N.s/m
2
, (hình I.35 tập 1)
→ ω = (m/s)
Thay các giá trị vào công thức tính hiệu suất, ta có:
η = 1- exp(-
()
)
→l = 6,23 m. Vậy chọn chiều dài của tấm cực lắng là l = 6,3 m.
Vì chiều dài của điện cực lắng quá lớn nên ta chia làm ba trường tĩnh điện riêng
biệt. Mỗi trường có chiều dài bản cực lắng là 2,1 m.
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 23
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
• Xác định các điện cực:
- Số lượng các điện cực lắng: n
l

= +1
Trong đó: n
l
: số lượng các điện cực lắng, điện cực
b : chiều rộng của thiết bị, m
2*a: khoảng cách giữa các điện cực lắng, m
Các điện cực trái dấu trong thiết bị lắng bụi tĩnh điện thường cách nhau một
khoảng 100, 150, 200 mm. Chọn khoảng cách giữa các điện cực trái dấu là a = 100
mm, nên khoảng cách giữa các điện cực lắng là 2*a = 200 mm.
→ n
l
= +1 = 11 (điện cực)
- Diện tích bề mặt lắng của thiết bị:
F = 2*h*l*n
l
= 2*3,3*6,3*11 = 457,38 (m
2
)
- Số dãy điện cực phóng trên một trường: n = (n
l
-1) = 10 (dãy)
- Tổng số lượng điện cực phóng trên một trường: n
f
= (n
l
-1)*
Trong đó: n
f
: số lượng điện cực phóng trên một trường,
n

l
: số lượng điện cực lắng trên một trường, n
l
= 11.
A : khoảng cách giữa hai điện cực ion hóa ngoài cùng theo chiều di
chuyển của dòng khí trên một trường, A = 2,1 (m)
z: khoảng cách giữa hai điện cực ion hóa ở gần nhau, z = 0,2 (m).
A/z: số điện cực phóng trên một dãy, A/z = 10,5 điện cực. Để thuận tiện cho
việc bố trí các điện cực phóng trên một dãy, ta chọn số điện cực phóng trên một
dãy là 10 (điện cực). Khi đó khoảng cách giữa hai điện cực ion hoá ngoài cùng
theo chiều di chuyển của dòng khói là A = 2 m.
→n
f
= (11-1)* = 100 (điện cực)
• Kiểm tra hiệu suất lắng bụi theo kích thước hạt:
η = 1- exp(CT 9.24 – [11])
Ta có vận tốc di chuyển các hạt bụi về các điện cực lắng: ω = 33714,3*d (m/s),
chiều dài của các điện cực lắng, lấy cho cả ba trường thì l = 6,3 m.
→ η = 1- exp
Bảng III.4 Hiệu xuất xử lý bụi ứng với dải kích thước hạt:
Kích thước hạt,
µm
0-5 5-10 10-15 15-
20
20-30 30-
40
40-
60
60-90 >90
Kích thước hạt

trung bình d
tb
2,5 7,5 12,5 17,5 25 35 50 75 -
Phần trăm khối
lượng, θ
i
(%)
3,7 4,3 1,9 2,7 3,0 3,8 6,6 10 64
Vận tốc lắng ω,
m/s
0,0843 0,253 0,42 0,59 0,843 1,18 1,686 2,53
Hiệu suất lọc
bụi, %
99,528 99,99
99
100 100 100 100 100 100 100
Như vậy hiệu suất lọc bụi của thiết bị là: η =
Với: η
i
- hiệu suất lọc đối với cỡ hạt i, %
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 24
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
θ
i
- thành phần phần trăm theo khối lượng của cỡ hạt i
→ η = (99,528*3,7+99,9999*4,3+100*1,9+270+300+380+660+1000+6270):100
= 99,98 %.
Nồng độ bụi trong khói thải sau xử lý: 7,72 mg/ Nm

3
.
• Hiệu điện thế tới hạn:
Cường độ tới hạn của điện trường:
, V/m (CT 9.31 [7])
Trong đó: R: bán kính dây điện cực ion hóa, chọn R = 0,0015 m;
β: tỉ số giữa khối lượng đơn vị của khí trong điều kiện làm việc và điều
kiện chuẩn, (t = 0
0
c; p = 1,013*10
5
N/m
2
)
(CT 9.32 – [7])
Với : p
kq
: áp suất khí quyển, N/m
2
;
P
k
: áp suất (dư hoặc âm) tương đối của khí trong thiết bị lọc, N/m
2
. Vì ta bố trí
quạt khói sau thiết bị khử NO
x
cách xa bộ lắng bụi tĩnh điện nên có thể bỏ qua tổn
thất áp suất, p
k

= 0
t: nhiệt độ của khí,
0
C
→
Vậy cường độ tới hạn của điện trường:
(V/m) ≈ 2,9.10
6
(V/m)
Điện áp tới hạn:
(CT 9.37 – [7])
Trong đó: E
0
: cường độ tới hạn của điện trường mà tại đó bắt đầu xuất hiện sự
phóng điện, E
0
= 2,9.10
6
(V/m); R
1
: bán kính điện cực ion hóa, R
1
= 0,0015 m; a:
khoảng cách từ cực ion hóa đến cực lắng, a = 0,1 m; c: khoảng cách giữa các điện
cực ion hóa trên cùng một dảy, c = 0,1 m
Vậy hiệu điện thế tới hạn là:
= 25703,65 (V) = 25,7 (kV)
• Cường độ dòng điện:
I
0

= Z.U.(U-U
0
), (A/m) (CT 9.38 – [7])
Với U
0
: điện áp tới hạn, V;
U : điện áp vào cực (-) của thiết bị, chọn U = 50 kV;
Z : là hằng số phụ thuộc vào kiểu thiết bị. Đối với thiết bị lắng bụi bằng
điện kiểu tấm thì:
Z = , (CT 9.40 – [7])
Trong đó:
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 25