công nghệ xử lý khí thải nồi hơi

Trờng Đại học khoa học tự nhiên
Khoa môi trờng
Lớp cao học môi trờng khoá 14

Bài tập
Môn công nghệ xử lý môi trờng
xử lý khí thải nồi hơi
Giáo viên hớng dẫn:
PGS. TS Trịnh Thị Thanh
Nhóm thực hiện:
Nhóm 4:
1. Phạm Việt Đức
2. Hoàng Hồng Hạnh
3. Nguyễn Đức Toàn
4. Nguyễn Thị Thanh Hải
5. Nguyễn An Thuỷ
Nhóm 3:
6. Trơng Đức Trí
7. Trần Trung Thành
8. Lu Đức Dũng
9. Nguyễn Thị Thanh Hoài
10. Đặng Thị Trang
11. Phan Thị Hơng Linh
tháng 5 năm 2007
I. Giới thiệu chung
I.1 Các khí phát thải từ nồi hơi
Các chất ô nhiễm trong khí thải từ nồi hơi đốt bằng các nhiên liệu hoá
thạch (than, dầu) thờng tồn tại ở hai dạng phổ biến là dạng hơi khí và dạng
phân tử nhỏ (bụi lơ lửng, bụi nặng, aerosol khí, lỏng, rắn ). Phần lớn các chất
ô nhiễm phát thải từ nồi hơi nh CO, SO
2

, NO
x
chiếm đến 90 % khí thải đều
gây tác hại đối với sức khoẻ con ngời, có tác động ít nhiều đến môi trờng xung
quanh, sức khoẻ của cán bộ và công nhân trực tiếp tham gia tại khu sản xuất.
Để có một cách nhìn tổng thể về ảnh hởng của các tác nhân trên, xem xét
đến tính chất vật lý và hoá học của các chất khí, đa ra công nghệ xử lý phù hợp,
cụ thể:
1. Khí oxit cacbon
Oxit cacbon có công thức hoá học là CO, là một chất khí không màu,
không mùi, có ái lực mạnh với hemoglobin và chiếm chỗ oxy trong máu gây
thiếu oxy cho cơ thể con ngời, tạo ra do sự cháy không hoàn toàn của các vật
liệu có chứa cacbon. Tiếp xúc với khí CO có thể gây chóng mặt, đau đầu,
buồn nôn, ngất và rối loạn nhịp tim. ở nồng độ CO cao (khoảng 250mg/m
3
)
có thể gây tử vong. Ngời lao động nếu làm việc liên tục ở khu vực có nồng độ
CO cao sẽ bị ngộ độc mãn tính, ngời thờng xanh xao, gầy yếu. Thực vật ít
nhạy cảm với CO so với ngời và động vật, nhng khi nồng độ CO cao
(100ữ1000ppm) làm cho lá rụng, bị xoăn quăn, cây non bị chết, cây cối chậm
phát triển. Giới hạn cho phép CO trong không khí khu vực sản xuất theo TC
3733/2002/BYT-QĐ là 20 mg/m
3
, vùng không khí xung quanh và khu dân c
theo TCVN 5937 -2005 là 30 mg/m
3
.
2. Khí lu huỳnh dioxit
Khí lu huỳnh dioxit hay SO
2

là một chất khí đặc biệt không màu, có vị
cay, mùi khó chịu, đối với thực vật có hại đối với lúa mạch, cây bông và các
cây thuộc họ thông. Đối với con ngời, chúng gây kích thích mạnh, co giật cơ
trơn, tăng tiết dịch, viêm và các chứng bệnh khác của đờng hô hấp. Ngoài ra
nó còn gây rối loạn chuyển hoá prôtein và đờng, gây thiếu vitamin B và C, ức
chế enzym cholinesteraza. Tiếp xúc lâu dài với khí SO
2
ở nồng độ cao có thể
bị bệnh ở hệ tạo huyết vì khi đó hemoglobin tạo ra sẽ tăng cờng quá trình oxy
hoá Fe
2+
thành Fe
3+
. Ma axit là hệ quả của sự hoà tan khí SO
2
vào nớc ma, khi
rơi xuống ao hồ sông ngòi thì gây tác hại đến sinh vật sống dới nớc. Giới hạn
cho phép khí SO
2
trong không khí khu vực sản xuất theo TC 3733/2002/BYT-
QĐ là 5 mg/m
3
, vùng không khí xung quanh và khu dân c theo TCVN 5937
-2005 là 0,35 mg/m
3
.
3. Khí nitơ dioxit
2
Khí NO
2

là một loại khí có mầu hồng, mũi có thể phát hiện đợc khi
nồng động đạt 0,12 ppm. Nó đợc xem là hợp chất chủ yếu trong chuỗi phản
ứng cực tím với hydrocacbon trong khí thải của máy móc tiêu thụ nhiên liệu
dẫn đến hình thành muội khói có tính oxy hoá mạnh. Khí NO
2
đợc biết đến
nh một chất gây kích thích viêm tấy và có tác động đến hệ thống hô hấp. Hiện
nay khí NO
2
ở nồng độ thờng gặp trong thực tế có thể đợc xem là chất độc hại
tiềm tàng gây bệnh viêm xơ phổi mãn tính, tuy nhiên cha có số liệu định lợng
về vấn đề này. Giới hạn cho phép khí NO
2
trong không khí khu vực sản xuất
theo TC 3733/2002/BYT-QĐ là 5 mg/m
3
, vùng không khí xung quanh và khu
dân c theo TCVN 5937-2005 là 0,2 mg/m
3
.
4. Tác nhân bụi
Bụi là một tập hợp nhiều hạt vật chất vô cơ hoặc hữu cơ, kích thớc nhỏ
tồn tại trong không khí dới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nh hơi,
khói, mù. Đặc trng của bụi thờng có kích thớc từ 0,001 đến 10 àm là những
hạt chất rắn nguyên liệu đốt chuyển động brao hoặc rơi xuống đất theo khả
năng phát tán từng khu vực, tuỳ thuộc vào tốc độ lu thông gió tại nơi đặt nồi
hơi trong khu sản xuất. Loại bụi này nếu tiếp xúc lâu ngày thờng gây dị ứng
viêm mũi, hen, nổi ban.
Bụi vào phổi thông qua đờng hô hấp gây kích thích cơ học và phát sinh
phản ứng gây nên những bệnh về đờng hô hấp. Tuỳ theo tính chất của bụi mà

tác hại có thể rất khác nhau. Bụi vô cơ đặc biệt, bụi kim loại, bụi giầu silic,
bụi amiăng v.v có thể gây ra bệnh bụi phổi, gây phù thũng niêm mạc, loét
phế, khí quản gây suy hô hấp. Ngoài ra bụi còn gây các chấn thờng cho mắt.
Bụi than, bụi bông, bụi vô cơ khác vào trong phổi gây kích thích cơ học, phát
sinh phản ứng sinh hoá ảnh hởng đến đờng hô hấp. Bụi trong khí thải, nhất là
các hạt nhỏ (nhỏ hơn 5àm) có thể xâm nhập vào tận phế nang của ngời.
Giới hạn cho phép hàm lợng bụi lơ lửng (TSP) trong không khí khu vực
sản xuất theo TC 3733-BYT/QĐ là 4 mg/m
3
, vùng không khí xung quanh và
khu dân c theo TCVN 5937 2005 là 0,3 mg/m
3
.
I.2 Nồi hơi và nguyên liệu thờng sử dụng
Đối tợng nghiên cứu: Nồi hơi do Công ty Cổ phần Nồi hơi Việt Nam
sản xuất (Viet Nam Boiler Company) với các thông số làm việc nh sau:
Sản lợng hơi định mức: 1500 ữ 5.000kg/giờ
áp suất làm việc cực đại: 10 ữ 42 kg/cm
2
áp suất thử cực đại: 105ữ 220kg/cm
2
Nhiệt sinh hơi bão hòa: 174
o
C
3
Lợng nhiên liệu thực tế sử dụng: khoảng từ 20kg/giờ
Chiều cao ống khói: 15m đến 25 m (tuỳ công suất nồi)
Đờng kính ống khói: 350 (mm) trở lên
Hệ số thừa không khí: = 1,5
Hệ số cháy không hoàn toàn: = 0,015

Nhiệt độ khí thải: 180
0
C
Nhiên liệu sử dụng: Than cám 3a - Quảng Ninh sử dụng cho nồi hơi có
thành phần theo phần trăm trọng lợng (TCVN 1970-94 và 3959-84) nh sau:
C
P
= 74% H
P
= 3,1%
A
P
= 13,5% N
P
= 0,4%
W
P
= 3% O
P
= 2,5%
S
P
= 0,5% Q = 6668,6 ( kcal/kg)
Nồng độ bụi trong quá trình đốt than cám rất khác nhau, phụ thuộc vào
cấu trúc của lò đốt, nhiên liệu (loại than sử dụng, kích thớc hạt than, hàm lợng
tro ) điều kiện đốt và các điều kiện vận hành khác. Trong các yếu tố ảnh h-
ởng này thì hàm lợng tro là nhân tố quan trọng nhất: hàm lợng tro càng cao thì
nồng độ bụi càng cao.
II. Công nghệ xử lý khí thải nồi hơi
Có rất nhiều phơng pháp xử lý khí thải nồi hơi.

Đối với khí thải chứa lu huỳnh
Phơng pháp Tác nhân hấp thụ Chất đợc thu hồi
Phơng pháp ẩm
CaCO
3
, Ca(OH)
2
Thạch cao
NaOH, dung dịch Na
2
CO
3
Na
2
SO
4
, Na
2
SO
3
, SO
2
,
thạch cao
NH
4
OH
(NH
4
)

2
SO
4
, SO
2
, S, thạch
cao
Mg(OH)
2
Axit H
2
SO
4
, MgSO
4
H
2
SO
4
ngng tụ Thạch cao
Phơng pháp khô Than hoạt tính Axit H
2
SO
4
, thạch cao
Đối với khí thải là oxit nitơ
Công nghệ triệt Cải thiện điều kiện đốt Phơng pháp dựa trên điều kiện
4
tiêu NO
x

vận hành thay đổi
Phơng pháp dựa trên việc cải
tiến hệ thống đốt
Cải thiện nhiên liệu
Chuyển hoá nhiên liệu
Khử Nitơ nhiên liệu
Công nghệ khử
chất thải Nitơ
Các phơng pháp khô (khử
có lựa chọn)
Phơng pháp ẩm (hấp thụ
oxi hoá )
Cyclon xử lý riêng bụi đợc mô tả trên hình II.1 và tháp hấp thụ khí - xử
lý các khí hoá học trên hình II.2 dới đây.
Hình II.1 : Cyclon lọc bụi
5
Khí sạch
ống trung tâm
Khí thải
vào xử lý
Phần thân
hình côn
Phần thân
hình trụ
Bụi lắng
6
Hình II.2: Tháp xử lý bụi và khí thải
Nhìn chung nguồn phát thải khí từ nồi hơi đốt bằng than thờng có đặc
điểm là nhiệt độ cao, đặc biệt là tại vị trí miệng ống khói (vị trí thu gom để xử
lý), khí thải chứa bụi có độ phân tán cao, hơi và khí độc hại thoát ra từ lỗ thu

gom lớn.
Vì vậy mà thiết bị xử lý khí thải phải thờng xuyên làm việc liên tục ở
nhiệt độ cao, hiệu suất xử lý bụi cao nhng phải có cấu tạo đơn giản và dễ lắp
đặt. Căn cứ vào những yêu cầu trên, lắp đặt cả hệ thống cyclon tách bụi và bố
trí thêm các tháp rửa (tháp hấp thụ) có dung dịch hấp thụ là nớc hoặc các dung
môi hoá học.
Nguyên tắc của thiết bị xử lý bụi và khí thải:
Khí bẩn đợc thổi từ dới lên theo chiều đi ra từ nồi hơi, phân bố đều
trong thiết bị, nớc cùng các chất hấp thụ nhờ các ống dẫn phun từ trên xuống
dới. Bụi do dính nớc, tích tụ xuống dới đáy thiết bị, đợc xả ra ngoài dới dạng
nớc cặn bẩn.
7
Dung môi sau khi đã
hấp th - tun hon
Khí thải cần xử lý
đi vào thiết bị
Dung môi hấp
thụ khí thải
Khí sạch đã xử lý
Lớp đệm
Các chất hấp thụ không tác dụng với không khí thải mà chỉ hấp thụ các
thành phần khí độc hại, có khả năng hoàn nguyên, không ăn mòn thiết bị, có
giá thành rẻ và dễ kiếm trong công nghiệp nh dung dịch NaOH, Na
2
CO
3

2NaOH + SO
2
-> Na

2
SO
3
+ H
2
O
Na
2
CO
3
+ SO
2
-> Na
2
SO
3
+ CO
2

Na
2
SO
3
+ 1/2O
2
-> Na
2
SO
4
2NO

2
+ 2NaOH = NaNO
3
+ NaNO
2
+ H
2
O
Hệ thống chung xử lý bụi, sol khí và khí hoá học từ nồi hơi đốt than có
thể mô tả trong hình II.3 sau:

Hình II.3 Sơ đồ hệ thống chung xử lý khí thải có phần tách bụi cyclon
Do có áp suất âm tại vị trí các chụp hút, bụi và khí thải tại các điểm
phát sinh thu gom bụi đợc hút vào cyclon qua hệ thống ống dẫn. Tại đây do
tác động của lực ly tâm gây ra do chuyển động xoáy của dòng khí mà các hạt
bụi bị văng vào thành thiết bị rồi rơi xuống phía dới, dòng khí sau khi qua
cyclon tiếp tục đợc đa qua tháp hấp thụ để loại bỏ các khí độc hại cũng nh một
phần bụi còn sót lại. Dung dịch hấp thụ và khí độc đợc đa vào theo nguyên tắc
ngợc chiều, lớp vật liệu đệm có tác dụng làm tăng diện tích tiếp xúc giữa khí
và dung dịch hấp thụ góp phần tăng hiệu quả xử lý. Bụi lắng trong cyclon cần
8
Khí thải hệ
thống nồi hơi
Chụp
hút khí
Khí thải,
bụi than,
hơi khí
độc
Cyclon lọc bụi

Quạt hút
Dung
dch
hp
th b
sung
Tháp
hấp
thụ
Khí sạch
Bể chứa dd
hấp thụ
Bơm
Bm
nh
lng
đợc định kỳ lấy ra tuỳ theo tần suất sử dụng nồi hơi. Trong qúa trình xử lý,
nồng độ dung dịch hấp thụ sẽ bị suy giảm, để khắc phục hiện tợng này, sử
dụng bơm định lợng để bổ sung lợng NaOH suy giảm.
9
Tài liệu tham khảo
1. GS TS Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 1,2,3: Lý
thuyết tính toán và công nghệ xử lý khí độc hại. Nhà xuất bản khoa học kỹ
thuật Hà Nội, 2001.
2. PGS TSKH Nguyễn Xuân Nguyên, Công nghệ xử lý chất thải khí. Nhà xuất
bản khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2004.
3. Trung tâm Công nghệ xử lý môi trờng BTL Hoá học Bộ Quốc phòng,
Báo cáo thuyết minh kỹ thuật - Dự án đầu t xây dựng hạ tầng kỹ thuật, xử
lý khí thải nồi hơi, công suất 20.000 m
3

/h, - Công ty TNHH sản xuất ván sàn
Việt Nam KCN Đại An TP Hải Dơng, năm 2006.
4. Tiêu chuẩn vệ sinh lao động, tiêu chuẩn không khí khu sản xuất
TC3733/2002/BYT-QĐ Bộ Y tế, 2002
5. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN-2005 và các tiêu chuẩn bổ sung hiện hành
6. Các tiêu chuẩn môi trờng bắt buộc áp dụng đã đợc Bộ Khoa học, công nghệ
và môi trờng ban hành theo quyết định số 22/2006/QĐ-BTNMT ngày
18/12/2006.
7. Handbook of Environmemtal Health and Safety By H.Koren & M Biseri
Lewis 1995.
8. Thế Nghĩa-Kỹ thuật an toàn trong sản xuất và sử dụng hoá chất. Nhà xuất bản
KHKT, Hà Nội, 2000
10