thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho nhà máy xi măng lò đứng

Mở đầu
Trong những năm gần đây, công nghiệp thế giới đã phát triển đến trình độ kỹ
thuật cao, tích luỹ cơ bản của xã hội lớn và con ngời cũng đã có ý thức về phát triển có
tính chất cộng đồng và lâu dài sự phát triển bền vững của xã hội. Và mối quan hệ
giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trờng đã nhận đợc sự quan tâm sâu sắc, đặc
biệt là mối quan tâm của các nớc đang trên đà công nghiệp hoá và hiện đại hoá.
Sự nghiệp công nghiệp hoá đòi hỏi sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp.
Trong đó ngành công nghiệp xi măng là một trong những ngành công nghiệp quan
trọng cần đợc đầu t phát triển mạnh và nhanh mới đảm bảo đợc nhu cầu xi măng để
xây dựng cơ sở hạ tầng và các cơ sở sản xuất trong cả nớc. Tuy nhiên ngành công
nghiệp xi măng là một trong những ngành công nghiệp gây ra lọng thải lớn và gây tác
hại đến môi trờng và sức khoẻ con ngời. Do đó, để phát triển bền vững ngành công
nghiệp xi măng cần thiết phải có bớc đánh giá toàn diện về sự phát triển của công
nghiệp xi măng cũng nh những ảnh hởng môi trờng và đề ra những biện pháp phòng
ngừa và giảm thiểu ô nhiễm trong công nghiệp xi măng.
Phần 1
Tổng quan về công nghiệp xi măng lò đứng ở Việt Nam
I.Giới thiệu chung về ngành xi măng ở Việt Nam.
Ngành công nghiệp xi măng ở Việt Nam ra đời từ cách đây hơn 100 năm. Bắt
đầu từ nhà máy xi măng đầu tiên ở Hải Phòng, bớc ngoặt là sự ra đời 2 nhà máy xi
1
măng lò quay Hoàng Thạch và Bỉm Sơn, đến nay đã xuất hiện các nhà máy xi măng
với sản lợng hơn 1 triệu tấn/năm.
Hiện nay, công nghiệp xi măng ở Việt Nam đang áp dụng 3 loại dây chuyền
công nghệ chính sau:
Công nghệ xi măng lò đứng.
Công nghệ xi măng lò quay phơng pháp ớt.
Công nghệ xi măng lò quay phơng pháp khô.
Các nhà máy xi măng lò quay có công suất lớn, dây chuyền thiết bị hiện đại, do
đó có chất lợng xi măng tốt, mác cao, chiếm đợc lòng tin của khách hàng. Trong khi
đó, với xi măng lò đứng, hàm lợng vôi trong clinke còn cao, dao động từ 1%-3%, khi

có sự cố của lò có thể lên đến 5%-10%. Tuy nhiên công nghệ xi măng lò đứng có kết
cấu đơn giản, đầu t thấp hơn nên vẫn đợc sử dụng ở Việt Nam.
II.Quy trình công nghệ và dòng thải
1. Một số đặc điểm và chức năng chính trong công nghệ sản xuất xi măng:
Giai đoạn Đặc điểm,chức năng
Gia công
nguyên,nhiên
liệu
Đá vôi, đất sét, thạch cao, các loại phụ gia xi măng và than đ-
ợc đập, cán, sấy đạt tiêu chuẩn yêu cầu rồi vận chuyển vào
silo hoặc kho chứa
Nghiền phối
liệu
Nguyên liệu đợc khuáy trộn theo tỉ lệ thích hợp sau đó đợc
nghiền mịn đạt độ mịn 10% trên sàng 008.
Nung clinke
-Phối liệu sau khi đợc nghiền mịn đợc làm ẩm và vê viên
thành những viên có kích thớc 8-12 mm trớc khi đa vào lò
nung.
-Quá trình nung phối liệu trong lò dới tác dụng của nhiệt độ
cao, các cấu tử trong phối liệu phản ứng với nhau tạo thành
các khoáng chính có trong thành phần Clinke xi măng đó là:
3CaO.Al
2
O
3
(C
3
A), 2CaO.SiO
2

(C
2
S), 3CaO.SiO
2
(C
3
S) và
4CaO.Al
2
O
3
.Fe
2
O
3
(C
4
AF).
ủ clinke SAu khi qua giai đoạn làm lạnh, clinke đợc ủ trong kho hoặc
silo chứa thời gian khoảng 10-15 ngày để CaO tự do còn lại
trong clinke phản ứng với nớc trong không khí tạo thành
2
Ca(OH)
2
nở thể tích làm cho clinke dễ nghiền và xi măng
không nở nữa, nh vậy làm tăng chát lợng xi măng .
Nghiền xi
măng
Clinke đợc phối trộn với các loại phụ gia xi măng và thạch
cao theo công thức phối liệu cuă xi măng và đợc nghiền đạt

độ mịn 12% còn lại trên sàng 008 rồi qua thiết bị phân ly,
sau đó vào silo chứa
Đóng bao xi
măng
Xi măng có thể xuất rời bằng công ten nơ, ô tô si tec hoặc
đóng bao 50kg
2.Các nguồn thải trong công nghiệp xi măng lò đứng.
2.1.Chất thải khí
a. Bụi
Bụi nói chung sinh ra ở hầu hết các công đoạn sản xuất trong 1 dây chuyền sản
xuất xi măng :
Gia công nguyên liệu, đập nghiền sản phẩm.
Vận chuyển, bốc dỡ nguyên liệu.
Bụi trong khói lò nung.
Trộn phối liệu, vê viên.
Đóng bao sản phẩm.
Bụi sản sinh trong quá trình sản xuất xi măng chủ yếu là bụi than, đất sét, đá
vôi, thạch cao, xỉ pirit, clinke, xi măng. Lọng bụi phát sinh tuỳ theo công suất và trang
thiết bị của nhà máy. Nói chung các nhà máy xi măng mới xây dựng gần đây là các
nhà máy lò quay khô, dây chuyền thiết bị hiện đại, có lắp đặt thiết bị xử lý bụi. Đối với
xi măng lò đứng, trớc 1990 không có nhà máy nào có thiết bị lọc bụi, từ 1990 đến nay
mới có các nhà máy có xử lý bụi hoặc lắp đặt thêm tại các nhà máy cũ.
b.Khí thải độc hại(CO
X
,SO
2
, NO
X
, HF)
Trong quá trình nung clinke, việc đốt nhiên liệu ( than, dầu, khí đốt), Các chất

hoá học có trong nhiên liệu nh C, N, S, H sẽ tác dụng với oxy không khí sinh ra l ợng
lớn khí thải độc hại (CO
X
,SO
2
, NO
X
, HF ) thoát ra theo đ ờng ống khói gây ô nhiễm
3
môi trờng.Ngoài ra, quá trình sấy nguyên liệu, nhiên liệu cũng sinh ra các chất thải
trên.
Nguồn sinh CO và CO
2
: chủ yếu do 2 nguồn
+Do cháy nhiên liệu có chứa C
Cacbon là thành phần chính của tất cả các loại than. Do đó quá trình đốt
than chính là quá trình phản ứng của C với O
2
, H
2
O trong không khí.
- Phản ứng với O
2
C + O
2
= CO
2
2C + O
2
= 2CO

- Phản ứng với hơi nớc
C + H
2
O = CO + H
2
C + 2H
2
O = CO
2
+ 2 H
2
- Phản ứng với các sản phẩm khí ở trên
C + CO
2
= 2CO
C + 2H
2
= CH
4
+ Do quá trình phân huỷ Cacbonat ở nhiệt độ cao
Trong thành phần nguyên liệu có chứa các loại Cacbonat và sunfat Các
chất này sẽ bị phân huỷ nhiệt trong lò nung
CaCO
3 =
Cao + CO
2
MgCO
3
= MgO + CO
2

2CaSO
4
+ C= 2CaO + 2SO
2
+ CO
2

Nguồn sinh khí SO
2
: do 2 nguồn
+ Do quá trình đốt than trong lò
S + O
2
= SO
2

+ Do phân huỷ nguyên liệu
Các nguyên liệu để sản xuất xi măng đều có chứa lu huỳnh dạng S,
CaSO
4
, K
2
SO
4
, CaS, Na
2
S, CS
2
, Trong quá trình nung clinke tại vùng nung,
với nhiệt độ từ 900-1450, sẽ xảy ra các phản ứng của các chất trên tạo SO

2
:
2Na
2
SO
4
+ C = 2Na
2
O + 2SO
2
+ CO
2
2K
2
SO
4
+ C = 2K
2
O + 2SO
2
+ CO
2
4
2CaSO
4
+ C = 2CaO + 2SO
2
+ CO
2
CS

2
+ 3O
2
= CO
2
+ SO
2
S + O
2
= SO
2
Nguồn sinh NOx: Do quá trình đốt than
NO
X
chủ yếu là NO và NO
2
, sinh ra từ 2 nguồn chính:
+O
2
và N
2
không khí tác dụnh với nhau theo phản ứng thuận nghịch:
O
2
+ N
2
= 2NO
NO + 1/2O
2
= NO

2
+O
2
không khí và N trong thành phần nhiên liệu phản ứng với nhau.
Khí HF chỉ sinh ra trong các lò phản ứng xi măng khi sử dụng các hợp chất chứa
F làm phụ gia khoáng hoá cho quá trình nung luyện.
2.2. Nớc thải.
Nớc thải trong quá trình sản xuất xi măng bao gồm:
Nớc thải sản xuất.
Nớc thải sinh hoạt.
Nớc ma chảy tràn.
a.Nớc thải sản xuất
- Nớc từ các công đoạn làm mát máy, bao gồm nớc làm mát ngoài vỏ máy chứa
bụi và nớc làm mát ổ trục chứa dầu mỡ, nhiệt độ cao.
- Nớc thải sản xuất từ quá trình nghiền nguyên liệu chứa bùn và nhiều tạp chất
rắn, trong đó có các kim loại nh sắt nhôm, silic.
- Nớc thải rửa sân, khử bụi chứa tạp rắn và các loại tạp bẩn khác.
b. Nớc thải sinh hoạt
Là nớc thải từ các hoạt động phục vụ đời sống nh tắm rẳ, ăn uống, nhà vệ sinh
chứa hàm lợng chất hữu cơ, rắn lơ long, chất dinh dỡng, vi trùng
c. Nớc ma chảy tràn:
Nớc ma chảy tràn vào các khu vực khai thác nguyên liệu hay khu vực nhà máy
cuốn theo các chất rắn và xi măng, đất cát, dầu mỡ
5
2.3. Chất thải rắn
a.Chất thải rắn sản xuất : chủ yếu là bao bì, giấy phế thải, đất cát rơi vãi và xi
măng đóng rắn. Chất thải hữu cơ có thể tái sử dụng, chất thải vô cơ ít gây nguy hại,
chỉ có lợng nguy hại là gạch chịu nhiệt có chứa Crom loại ra từ lò nung do sửa chữa
hàng năm.
b. Chất thải rắn sinh hoạt: Thải ra từ hoạt động sinh hoạt của công nhân.

2.4.Tiếng ồn
Tiếng ồn phát ra từ các khâu gia công cơ học, thờng ở cờng độ rất cao, đặc biệt
là ở máy nghiền bi, máy đập
2.5.Ô nhiễm nhiệt
Công nghệ sản xuất xi măng sử dụng khá nhiều nhiêth năng, đặc biệt là tại lò
nung, nhiệt độ lên đến 1450
0
C. Tại các máy nghiền cũng sinh nhiệt do ma sát và va
đập. Nhiệt truyền qua vỏ lò và khói lò vào môi tròng. Tuy nhiên lợng nhiệt có thể
đợc khắc phục bằng giải quyết thông gió tự nhiên, thông gió cỡng bức, bằng bảo
ôn, cách nhiệt
6
Kh«ng khÝ Khãi lß(HF, CO,
CO
2
, SO
2
, NOx)

Bôi,
ån
Bôi, ån
Bôi
Thµnh phÈm
§¸ v«i Than §Êt sÐt
Bôi, ån
Than SÊy
Phô gia CaF
2
Trén, nghiÒn

Bôi, ån
Níc
7
S¬ ®å: C«ng nghƯ s¶n xt xi m¨ng vµ c¸c dßng th¶i
PhÇn 2
X¸c ®Þnh t¶i lỵng chÊt « nhiƠm khÝ cho nhµ m¸y xi m¨ng lß
®øng:
Sơ đồ tính cân bằng vật chất cho lò nung
. Thành phần hóa học của nguyên liệu (%) :
Cấu tử MKN SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO P
2
O
5
Đá vôi 42,8 0,4 0,19 0,16 54,46 0,4
Đất sét 5,37 68,1 16,5 8,12 0,87 0,68
Pirit 4,03 18,76 3,52 65,54 2,5 0,35
P.P.rit 23,52 5,9 4,77 2,8 33,23 8,53 13,42
. Tỷ lệ phối liệu cho 1 Kg clinke:
-Đá vôi:1,24 Kg/Kg clinke
-Đất sét: 0,297 Kg/Kg clinke

-Xỉ pirit: 0,017Kg/Kg clinke
-Photphorit:0,032Kg/Kg clinke
. Thành phần hóa học của bột liệu:
MKN SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO
35,05 13,39 3,373 2,406 43,44 0,613
. Thành phần hóa học của than:
C H O N S A W
72,38 0,92 1,95 0,25 0,5 22 2
8
Xỉ pirit
Than
Không khí
Đá vôi
Đất sét
Khói lò (CO
2
, Co, NO
2
,
SO

2,
bụi, THC )
Clinke
Những chất khác
Lò nung
A.Tính dòng vào:
- Lượng than tiêu tốn để nung 1 Kg clinke: Xt=0,19 Kg/Kg clinke
- Lượng nguyên liệu ẩm vào lò:
Lượng nguyên liệu ẩm vào lò được tính theo công thức sau:
-G
C
: Lượng nguyên liệu khô vào lò có tính đến lượng bụi tổn thất, được tính theo
công thức sau:
-W
c
: Độ ẩm của phối liệu vào lò.
_G
T
C
: Lượng nguyên liệu khô lý thuyết vào lò nung, được tính theo công thức sau:
-a
TT
:Tỉn thÊt nguyªn liƯu cho lß ph¶n øng
Với phương pháp ướt a
TT
=3-5%, Với phương pháp khô a
TT
=5-10%
-MKN

: Phần trăm chất mất khi nung của phối liệu
-A : Hàm lượng tro của than (%)
-a

: Độ lắng đọng tro than trong lò nung ( a= 0,8-1)
p dụng các công thức đã nêu trên và giả thiết:
- tổn thất nguyên liệu theo bụi ra ngoài là a
TT
= 0,5%(max)
- Độ lắng đọng tro than trong lò nung là a = 1
- Độ ẩm phối liệu vào lò W
C
= 2%
- Tính lượng không khí vào lò :
G
B
= V
0
* α * γ * Xt Kg/Kg clinke
9
G
W
C
=
G
C
x 100
100 - W
C
Kg/Kg clinke

G
C

=
G
T
C
x 100
100 - a
TT
Kg/Kg clinke
G
T
C
=
100 – a x Xt x A
100 - MKN
C
Kg/Kg clinke
-V
0
: Lượng không khí lý thuyết vào lò nung, nếu dùng nguyên liệu rắn được tính
theo công thức sau :
100*21,0*429,1
)(
32
32
2
16
12

3
OSHC
−++
-α : Hệ số dư không khí (α = 1,05-1,15)
-γ : Khối lượng riêng của không khí (γ = 1,293)
B, Tính dòng ra
I.Tính hàm lượng bụi thất thoát trong quá trình nung luyện clinke:
+ Bụi do quá trình phân hủy phối liệu:
G
b
= ( G
C
– G
T
C
) x (1 – MKN x β x 0,01) Kg/Kg clinke
-G
b
: Lượng bụi thất thoát do quá trình phân hủy phối liệu (Kg/Kg clinke)
-β : Mức độ phân hủy hoàn toàn cacbonnat của bụi không thu hồi (β = 0,3-0,6)
+ Bụi của tro nhiên liệu sinh ra
G
TR
b
=
)/(
100
**)1(
KgclinkeKg
AX

α
−
II. Tính hàm lượng khí SO
2
sinh ra do quá trình nung clinke xi măng
- Tính hàm lượng khí SO
2
do quá trình đốt than:
Lưu huỳnh tồn tại trong than có tới 90% ở dạng đơn chất và 10% ở dạng sunfua kim
loại, hợp chất hữu cơ. Khi đốt, phản ứng cháy với oxy tạo thành SO
2
.
Lượng khí SO
2
sinh ra do quá trình đốt than được được tính theo phản ứng với hiệu
suất chuyển hóa là 90%:
M
SO2
= 0,00171Kg/Kg clinke
+ Tính hàm lượng khí SO
2
do quá trình nung luyện clinke trong lò nung:
10
V
0
=
Để tính lượng SO
2
sinh ra do quá trình nung nguyên liệu ở nhiệt độ cao trước
hết phải tính được lượng S có trong nguyên liệu ban đầu:

Lượng lưu huỳnh có trong nguyên liệu ban đầu
Nguyên liệu
Lượng
Kg/Kg clinke
Lượng lưu huỳnh
% khối lượng
Khối lượng
Kg/Kg clinke
Số Kmol
Đá vôi 1,24 - 1,488*10
-4
4,65*10
-6
Đất sét 0,297 - 1,782*10
-4
5,56875*10
-6
Xỉ pirit 0,017 4 6,8 x 10
-4
0,19 x 10
-4

Theo các phương trình đã nêu, cứ 1 nguyên tử S tạo ra 1 phân tử SO
2
. Vì vậy
nếu coi 100% lưu huỳnh có trong nguyên liệu dều chuyển thành SO
2
thì có thể tính
được tải trọng khí SO
2

do nhiên liệu tạo thành khi nung ở mức đọ cao nhất. Khi đó
lượng SO
2
sinh ra được tính:
M
2
SO2
= 0,002014Kg/Kg clinke
Song các phản ứng trên trong thưc tế không bao giờ đạt đến hiệu suất 100%.
Vì vậy tải lượng khí SO
2
thực tế có thể nhỏ hơn giá trò tính.
Vậy tổng lượng khí SO
2
sinh ra do quá trình đốt than và quá trình nung
nguyên liệu ở nhiệt độ cao là:
M
T
SO2
= M
1
SO2
+ M
2
SO2
= 0,003724Kg/Kg clinke
III.Tính lượng khí NO
x
sinh ra do quá trình đốt than:
Việc hình thành các khí NO

x
trong quá trình đốt than trong lò diễn ra rất
phức tạp, vì vậy tải lượng các chất khí này được tính bằng phương pháp đánh giá
nhanh của WHO.
Theo phương pháp đánh giá nhanh của Tổ chức Y Tế Thế Giới (WHO) thì cứ
1 tấn than đem đốt sẽ phát sinh 9,0 Kg khí NO
2
. Vậy nếu đem đốt 0,19 Kg than
(tương ứng với Kg clinke) thì tải lượng khí NO
2
sinh ra sẽ là:
11
M
NO2
= (9,0:1000) x 0,19 = 0,0017 Kg/Kg clinke
Ước tính tải lượng ô nhiễm từ những nguồn chính
của nhà máy xi măng lò đứng:
STT Chất ô nhiễm
Tải lượng ô nhiễm
Tấn/Tấn clinke
Tải lượng ô nhiễm
Tấn/năm
1 Bụi 0,013787
0,09909(*)
1058,8416
7610,112(*)
2 CO
2
1,0847 86246,4
3 CO 0,000066 5,0688

4 NO
2
0,00197 151,296
5 SO
2
0,004014 308,27525
6 THC 0,00001 0,81485
C. C¸c ph¬ng ph¸p gi¶m thiĨu « nhiƠm:
1. Gi¶m thiĨu SO
2
:
1.1. Chun sang ding nhiªn liƯu cã hµm lỵng S thÊp:
a.Than ®¸ cã hµm lỵng lu hnh thÊp
b.DÇu cã hµm lỵng lu hnh thÊp
c.KhÝ tù nhiªn
1.2. Sư dơng than vµ dÇu ®· dỵc khư lu hnh:
a. Khư lu hnh khái than ®¸:
. Tun (rưa) nhê träng lùc
. KhÝ than ho¸
. S¶n xt nhiªn liƯu láng tỉng hỵp tõ than
b. Khư lu hnh khái dÇu
2. Gi¶m thiĨu NO
x
:
2.1. H¹ thÊp hƯ sè d kh«ng khÝ:
HƯ sè thõa kh«ng khÝ cµng lín th× møc ®é sinh NO
x
cµng cao do nã lµm cho
nhiƯt ®é còng nh nång ®é oxy ë vïng sau ®èt t¨ng. Duy tr× hƯ sè d kh«ng khÝ <10%.
§iỊu nµy lµm cho nhiƯt ®é còng nh nång ®é oxy sau ®èt gi¶m.

12
2.2. Quay vòng sản phẩm khí cháy:
Một phần sản phẩm cháy (10-20%) đợc đa quay trở lại vùng cháy nhằm hạ nhiệt
độ ngọn lửa và giảm lợng oxy d.
2.3. Thực hiện quá trình cháy 2 giai đoạn
ở giai đoạn 1 cấp khí dới mức tình theo hệ số tỷ lợng. Tiếp đó ở giai đoạn 2 bổ
sung khí ở nhiệt độ thấp để đốt cháy hết phần nhiên liệu còn lại. Mục đích là giảm
nhiệt độ của quá trình cháy.
2.4. Chọn cấu tạo của buồng đốt thích hợp:
Chẳng hạn, buồng đốt than dạng cyclone có mức phát thải NO
x
cao nên
tránh dùng.
2.5. Hạn chế việc gia nhiệt khí trớc đa vào buồng đốt:
Mục đích là giảm nhiệt độ của quá trình cháy.
Bên cạnh việc áp dụng các biện pháp cải tiến công nghệ và giảm thải tại nguồn, chúng
ta cần phải áp dụng các biện pháp xử lý khí ô nhiểmx thích hợp để làm giảm tải lợng ô
nhiễm vào môi trờng xung quanh.
13
Phần 3
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải
cho nhà máy xi măng lò đứng
Nhà máy xi măng lò đứng:
Lu lợng: 26000 m
3
/h
Bụi : 3500 mg/m
3

SO

2
: 4000 mg/ m
3
NO
x
: 3000 mg/ m
3
I. Lựa chọn công nghệ:
I.1. Xử lý bụi:
Để xử lý bụi cho các nhà máy thì chúng ta có rất nhiều phơng pháp. Sau đây là
một số thiết bị xử lý bụi phổ biến trong các dây chuyền xử lý:
I.1.1. Buồng lắng:
Buồng lắng làm cho bụi lắng dới tác dụng của trọng lực. Buồng lắng là một
không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện của đờng ống
dẫn khí vào và ra để cho vận tốc dòng khí bụi giảm xuống rất nhỏ khi đi vào buồng
lắng. Nhờ thế hạt bụi có đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy dới tác dụng của trọng lực
và bị giữ lại ở đó.
Buồng lắng có u điểm là cấu tạo đơn giản, đầu t thấp, dễ xây dựng bằng các vật
liệu có sẵn nhng với lu lợng lớn thì buồng lắng sẽ rất cồng kềnh, chiếm nhiều không
gian và chỉ tách đợc các hạt bụi lớn.
I.1.2. Thiết bị tách bụi bằng lực tĩnh điện: (ESP)
Thiết bị tách bụi bằng lực tĩnh điện tách bụi nhờ lực tĩnh điện. Thiết bị có khả
năng tách đợc các hạt bụi mịn, đạt hiệu suất cao nhng thiết bị chỉ lamf việc tốt với loại
bụi rắn có điện trở suất trung bình, trong khoảng 10
7
đến 2.10
10

. Ngoài ra, trang
thiết bị tốn kém, hoạt động đòi hỏi rất nhiều năng lợng.

I.1.3.Thiết bị tách bụi bằng vật liệu lọc:
14
Dòng khí bụi đợc đa qua một môi trờng xốp, bụi đợc giữ lại phía trên hoặc phía
trong thể tích của các môi trờng xốp do tác dụng của các lực khuếch tán, quán tính
và đợc tách ra khỏi dòng khí.
Thiết bị tách bụi bằng vật liệu lọc có khả năng tách đợc bụi có kích thớc nhỏ,
hiệu suất tách bụi cao. Tuy nhiên không thích hợp với bụi có độ ẩm cao, hiệu suất tách
bụi phụ thuộc nhiều vào vật liệu lọc, nếu tái sinh không tốt có thể gây tác cho từng bộ
phận, đầu t cho vật liệu lọc khá tốn kém.
I.1.4. Cyclon
Cyclon tách bụi nhờ tác dụng của lực ly tâm. Gia thành đầu t thấp, cấu tạo đơn
giản dễ vận hành, chi phí bảo dỡng thấp, có khả năng làm việc liên tục, có thể chế tạo
bằng nhiều loại vật liệu khác nhau. Tuy nhiên cyclone đạt hiệu suất tách bụi thấp với
bụi có d<5
à
m.
I.1.5. Thiết bị tách bụi ớt
Tạo ra sự tiếp xúc giữa dòng khí bụi và chất lỏng, bụi trong dòng khí bị chất
lỏng giữ lại và đợc thải ra ngoài dới dạng bùn cặn. Thiết bị có khả năng xử lý đồng thời
cả khí lẫn bụi, có hiệu suất tách bụi cao đối với bụi có kích thớc nhỏ, có thể vận hành ở
nhiệt độ cao, không có hiện tợng bụi quay lại.
I.2. Xử lý NO
x
:
Công nghệ khử xúc tác chọn lọc xử lý NO
x
sử dụng chất xúc tác và tác nhân khử
NH
3
ở nhiệt độ cao. Với chất xúc tác có chứa V

2
O
5
thông dụng hiện nay, nhiệt độ làm
việc của quá trình thờng từ 300-450
0
C . Phản ứng quan trọng trong quá trình là phản
ứng khử chọn lọc giữa NH
3
và NO
x
tạo thành N
2
và nớc trên bề mặt xúc tác. Ngoài ra
trong dòng khí có mặt nhiều chất khí khác nên còn có nhiều phản ứng phụ có thể làm
ảnh hởng tới hiệu suất khử NO
x
và các thông số hoạt động của quá trình nh oxy hoá
NH
3
oxy hoá SO
2
thành SO
3
Phản ứng khử chọn lọc:
4NO + 4NH
3
+ O
2
= 4N

2
+ 6H
2
O
2NO + 4NH
3
+ O
2
= 3N
2
+ 6H
2
O
Các phản ứng phụ
Oxy hoá NH
3
:
15
4NH
3
+ 3O
2
= 2N
2
+ 6H
2
O
4NH
3
+ 5O

2
= 4NO + 6H
2
O
Oxy hoá SO
2
:
SO
2
+ 1/2O
2
= SO
3
Tạo muối amôn
SO
3
+ NH
3
+H
2
O = NH
4
HSO
4
SO
3
+ 2NH
3
+H
2

O = (NH
4
)
2
SO
4
I.3. Xử lý SO
2
:
I.3.1.Trộn thêm đá vôi (CaCO
3
) vào nhiên liệu trớc khi đôt trong lò tầng sôi
Đá vôi đợc trộn với than đá trớc khi đốt. SO
2
đợc tạo thành trong quá trình đốt
phản ứng trực tiếp với đá vôi tạo Canxi sunfat.
Phơng pháp này có hiệu suất cao nhng tỉ lệ giứa đá vôi và than đá đạt 1/4 trong
khi hàm lợng S trong than đá chỉ khoảng 3%. Do đó lợng chất thải rắn phát sinh lớn.
I.3.2.Hấp thụ bằng sữa vôi
Dùng dịch sữa vôi hấp thụ khí SO
2
trong khí thải theo phong trình phản ứng tổng
hợp sau:
Ca(OH)
2
+ SO
2

CaSO
3
+ H
2
O
Phơng pháp này đơn giản, rẻ tiền.
I.3.3.Hấp thụ bằng sữa vôi kết hợp với MgSO
4
Thực chất quá trình hấp thụ đợc thực hiện bởi MgSO
3
.Tiếp đó, MgSO
3
đợc tái
sinh nhờ thực hiện kết tủa Canxi sunfat ở bể phía ngoài tháp hấp thụ.
Phơng pháp này có thể tránh đợc cặn đọng, tuy nhiên yêu cầu phải xử lý bụi với
mức độ cao trớc khi xử lý SO
2
.
I.3.4.Hấp thụ bằng dịch Mg(OH)
2
.
Tơng tự nh phơng pháp dùng Ca(OH)
2
. MgO đợc tái sinh nên hạn chế đợc vấn
đề chất thải rắn. Tuy nhiên tốn năng lợng cho quá trình tái sinh này.
I.3.5.Hấp thụ bằng dung dịch kiềm hoặc amoni
Dung dịch hấp thụ là Na
+
hoặc NH
4

OH. Sau hoàn nguyên có thể sử dụng SO
2
để
sản xuất H
2
SO
4
. Tuy nhiên, tạo ra sản phẩm phụ không mong muốn là Na
2
SO
4
và
(NH
4
)
2
SO
4
.
16
Nh vậy, qua các thiết bị xử lý đã nêu, ta sử dụng cyclone để xử lý bụi ở giai
đoạn đầu sau đó kết hợp với các thiết bị tách bụi ớt ở giai đoạn sau để có thể giảm lợng
bụi thoát ra ngoài đạt tiêu chuẩn cho phép. Cyclone tổ hợp không thích hợp cho xử lý
bụi nhà máy xi măng vì bụi này có độ kết dính cao. Do đó, lựa chọn xử lý bụi băng
cyclone đơn. Sau xử lý bụi, nhiệt độ dòng khí thải vẫn đạt trên 370
0
C. Do đó đảm cho
việc xử lý NO
x
bằng khử xúc tác chọn lọc NH

3
. Cuối cùng là công đoạn xử lý SO
2
bằng
sữa vôi. Phơng pháp này rẻ tiền và tận dụng đợc nguồn nguyên liệu có sẵn, hiệu suất
hấp thụ cao, có khả năng xử lý lợng bụi còn lại.
II.Tính toán thiết kế xyclon
I.1.Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của xyclon
Khả năng tách bụi của xyclon là do lực ly tâm tác dụng lên hạt bụi. Khi dòng
khí đi vào thiết bị hình trụ theo phơng tiếp tuyến, dòng khí chuyển động xoáy ốc bên
trong thiết bị, làm cho các hạt bụi văng về phía thành xyclon. Dới tác dụng của lực
trọng trờng, các hạt bụi này rơi xuống đáy xyclon. Nh vậy bụi đợc tách ra khỏi dòng
khí. Dòng khí va vào đáy thiết bị, giữ nguyên chuyển động xoáy và đi theo đờng ống
trung tâm ra ngoài. Lực ly tâm đợc tính theo công thức:
r
vm
F
2
.
=
Trong đó: v- vận tốc dài
m- khối lợng hạt
r- bán kính quỹ đạo
Cấu tạo của xyclon đợc minh hoạ trên hình vẽ.
I.2.Tính toán xyclon
Dựa vào hiệu suất tách bụi của xyclon đối với chế độ chảy rối của dòng khí:

=
à


.9

exp1
2
i
bc
W
dvn

Trong đó:


Hiệu suất tách bụi kích thớc d
n- Số dòng xoắn mà dòng khí chuyển động trong xyclon
Chọn n =5
v
c
- Vận tốc dài của bụi(bằng vận tốc dòng khí vào)
17

b

Tỉ khối bụi

b

=2,9.10
3
(kg/m
3
)
à
- Độ nhớt của khí

à
= 1,8.10
-5
(kg/m.s)
Wi- Chiều rộng cửa vào của xyclon
Mặt khác ta có: S
cửa vào
.v
c
= Q

2W
2
i
v
c
= Q =
3600

64100
=17.8 (m
3
/s)

v
c
=
2
9,8
i
W
Thay các giá trị trên vào công thức tính hiệu suất, ta đợc biểu thức quan hệ giữa
W
i
, d và


=1- exp









3
26

.10.2501
i
W
d
Hay W
i
=
3
1
26
)1ln(
.10.2501











d
Cho một số giá trị hiệu suất cần đạt và giá trị kích thớc bụi, tính giá trị của W
i
ta
đợc bảng sau
d(m)

0.000005 0.00001 0.000015 0.00002 0.000025 0.00003
0.4 0.5 0.79 1.03 1.25 1.45 1.64
0.45 0.47 0.75 0.98 1.19 1.38 1.56
0.5 0.45 0.71 0.93 1.13 1.31 1.48
0.55 0.43 0.68 0.89 1.08 1.25 1.41
0.6 0.41 0.65 0.85 1.03 1.19 1.35
0.65 0.39 0.62 0.81 0.98 1.14 1.29
0.7 0.37 0.59 0.78 0.94 1.09 1.23
0.75 0.36 0.57 0.74 0.9 1.04 1.18
0.8 0.34 0.54 0.7 0.85 0.99 1.12
0.85 0.32 0.51 0.67 0.81 0.94 1.06
0.9 0.3 0.48 0.63 0.76 0.88 0.99
0.95 0.28 0.44 0.57 0.69 0.81 0.91
Bảng:chiều rộng cửa vào xyclon
Từ kích thứớc thu đợc, tính lại hiệu suất thu bụi của xyclon với các loại bụi của
nhà máy xi măng (bảng trang sau), qua đó lựa chọn vận tốc và kích thớc cửa vào tối u
ta đợc kết quả:
v
c

= 15,8(m/s)
18

= 0,61
W
i
= 0,75 (m)
Từ đó ta có các kích thớc của xyclon :
W
i

= 0,75 (m)
H = 1,5 (m)
H
1
= 6 (m) H
2
= 6 (m)
D
e
= 3 (m) S = 1.5 (m)
d
d
= 0,75 (m)
III.Tính toán thiết bị khử xúc tác chọn lọc bằng NH
3
với xúc tác Vanadi
III.1.Cơ sở của quá trình khử xúc tác chọn lọc:
III.1.1. Các phản ứng khử:
Công nghệ khử xúc tác chọn lọc xử lý NO
x
sử dụng chất xúc tác và tác nhân khử
NH
3
ở nhiệt độ cao. Với chất xúc tác có chứa V
2
O
5
thông dụng hiện nay, nhiệt độ làm
việc của quá trình thờng từ 300-450
0

C . Phản ứng quan trọng trong quá trình là phản
ứng khử chọn lọc giữa NH
3
và NO
x
tạo thành N
2
và nớc trên bề mặt xúc tác. Ngoài ra
trong dòng khí có mặt nhiều chất khí khác nên còn có nhiều phản ứng phụ có thể làm
ảnh hởng tới hiệu suất khử NO
x
và các thông số hoạt động của quá trình nh oxy hoá
NH
3
oxy hoá SO
2
thành SO
3
Phản ứng khử chọn lọc:
4NO + 4NH
3
+ O
2
= 4N
2
+ 6H
2
O
2NO + 4NH
3

+ O
2
= 3N
2
+ 6H
2
O
Các phản ứng phụ
Oxy hoá NH
3
:
4NH
3
+ 3O
2
= 2N
2
+ 6H
2
O
4NH
3
+ 5O
2
= 4NO + 6H
2
O
Oxy hoá SO
2
:

SO
2
+ 1/2O
2
= SO
3
Tạo muối amôn
SO
3
+ NH
3
+H
2
O = NH
4
HSO
4
SO
3
+ 2NH
3
+H
2
O = (NH
4
)
2
SO
4
Quá trình khử chọn NO

x
chủ yếu thông qua phản ứng khử NO vì thành phần khí
thải lò đốt công nghiệp NO
2
chỉ chiếm một lợng nhỏ từ 5-10% lợng NO
x
19
Phản ứng oxy hoá NH
3
đợc quan tâm bởi nó dẫn đến tổn thất NH
3
làm giảm
hiệu suất khử NO
x
nói chung của quá trình vì sản phẩm phản ứng có một phần NO, SO
3
có mặt trong khí thải có thể phản ứng với NH
3
tạo ra các muối amôn dạng bụi mịn có
thể làm tắc và bao phủ bề mặt xúc tác cũng nh lắng đọng hoặc ăn mòn các bộ phận
phía sau dòng. Do đó việc ngăn chặn hoặc giảm bớt các phản ứng phụ trên là một trong
những vấn đề đợc quan tâm nhất trong xử lý NO
x
bằng phơng pháp khử xúc tác với
NH
3
nhằm đạt hiệu suất khử NO
x
mà không làm gây trở ngại tới các thiết bị khác.
III.1.2.Phản ứng chọn lọc:

NH
3
hấp phụ mạnh trên bề mặt xúc tác phản ứng với NO trong pha khí tạo thành
phức chất và sau đó bị phân huỷ thành N
2
và hơi nớc theo dạng cơ chế động học xúc
tác Eley-Rideal. vai trò của oxy là tái tạo trung tâm hoạt tính V=O từ dạng V- OH trên
xúc tác. Nồng độ oxy trong khí thải lớn hơn 2% hầu nh không ảnh hởng tới tốc độ
phản ứng khử lựa chọn oxy, ảnh hởng của oxy chỉ đáng kể từ dới 1%. Trong điều kiện
thực tế thành phần oxy d trong không khí thải đốt nhiên liệu thờng cao trên dới 4%
nên quá trình khử xúc tác chọn lọc đợc coi là không chịu ảnh hởng bởi nồng độ oxy.
Cơ chế Eley-Rideal đã đợc chấp nhận sử dụng trong rất nhiều nghiên cứu hoạt tính xúc
tác và mô phỏng thiết bị SCR cho thấy sự phù hợp với thực nghiệm.
III.1.3. Các phản ứng phụ
Oxy hoá NH
3
. NH
3
có thể bị oxy hoá ở nhiệt độ cao trên 300
o
c tạo thành N
2
và
một phần NO, đôi khi còn có thể tạo thành một lợng nhỏ N
2
O. Phản ứng NH
3
xảy ra
khi nồng độ NO trong pha khí thấp đến mức không duy trì đợc phản ứng khử chọn lọc
chủ đạo với NH

3
. Phản ứng này thờng gặp trong trờng hợp nồng độ NO giảm xuống
không trớc khi ra khỏi lớp xúc tác và trong dòng khí vẫn còn d NH
3
cha phản ứng (do
tỉ lệ NH
3
>NO>1), NH
3
bị oxy hoá trong phần còn lại của thiết bị.
Hiệu suất khử NO
x
tổng sẽ bị giảm khi NH
3
bị oxy hoá thành NO đáng kể. Sự
oxy hoá NH
3
tăng lên khi nồng độ NH
3
d cao và nhiệt độ vùng phản ứng trên 371
o
c.
Để hạn chế sự oxy hoá NH
3
trong thực tế đối với khí thải đốt nhiên liệu tỉ lệ NH
3
/NO
ban đầu đợc khống chế nhỏ hơn 1 và nhiệt độ quá trình dới 450
o
C.

20
Oxy hoá SO
2
. Khí SO
2
bị oxy hoá thành SO
3
dới xúc tác của V
2
O
5
. Kết quả của
nhiều nghiên cứu cho thấy oxy hoá SO
2
thành SO
3
trong qua trình khử chọn lọc trên xúc
tác thơng mại rất nhỏ, phản ứng nằm trong miền động học, độ chuyển hoá thờng từ 1-
2% với nồng độ SO
2
ban đầu lớn hơn 1000ppm. Một trong những kỹ thuật khống chế
sự chuyển hoá của SO
2
thờng đợc dùng trong thực tế là hạn chế lợng xúc tác d đặt
trong thiết bị phản ứng.
Sự tạo thành các muối sunphat amon NH
3
và SO
3
trong khí thải có thể phản ứng

với nhau tạo thành các muối sunphat amon dạng bụi ở nhiệt độ thấp hơn (khoảng
270
o
C đối với NH
4
HSO
4
và khoảng 150
o
c với (NH
4
)
2
HSO
4
). Để giảm thiểu lợng muối
sunphát amon trong lớp xúc tác nhiệt độ quá trình đợc khống chế trên điểm tới hạn cho
sự hình thành.
III.1.4.Xúc tác chọn lọc khử V
2
O
5
Xúc tác chọn lọc đóng vai trò thúc đẩy tốc độ phản ứng và do đó tăng hiệu suất
khử NO
x
thành N
2
. Các phản ứng khử chọn lọc xảy ra bên trong và trên bề mặt xúc tác
giữa NO
x

và NH
3
. NH
3
hấp phụ trên các hạt trung tâm hoạt tính phân bố đồng nhất
trên các bề mặt xốp của mao quản. Hoạt tính của xúc tác đợc duy trì khi các trung tâm
hoạt tính đợc tự do tham gia liên tục vào các bớc hấp phụ, phản ứng và nhả hấp phụ.
Hoạt tính xúc tác giảm khi các trung tâm hoạt tính bị ngộ độc, bị che phủ hoặc mài
mòn, hay khi bề mặt xuc tác bị biến dạng mạnh.
Xúc tác dạng ống vuông áp dụng cho khí thải chứa nhiều bụi, kích thớc phổ
biến 6-13mm, cho khí thải ít bụi hoặc không chứa bụi từ 3-6mm. Trong thiết bị khử
xúc tác các khối xúc tác đợc dùng gồm nhiều ống nhỏ ghép lại đợc bố trí thành một số
tần dọc theo đờng đi của dòng khí để có thể đợc thay thế mà không ảnh hởng tới các
tầng khác.
Để hoạt động của lớp xúc tác đợc hiệu quả, xúc tác cần đợc làm việc trong điều
kiện không có khuấy trộn ngợc dòng, không có vùng chết. Dòng khí thải cần đợc phân
phối đồng đều ở đầu vào lớp xúc tác và toàn bộ ống xúc tác. Hiệu quả làm việc của xúc
tác phụ thuộc vào sự phân phối và trộn đồng đều NH
3
ở đầu vào.
Thành phần V
2
O
5
trong các loại xúc tác thơng mại đợc sử dụng cho xử lý NO
x
thờng trong khoảng 0,4-2%, một số loại có thể lên tới 3%. Thành phần V
2
O
5

càng cao
21
thì hoạt tính xúc tác càng tăng tuy vậy trong thực tế đối với khí thải từ than đốt hoặc
dầu ngời ta có xu hớng sử dụng xúc tác chứa ít Vanadi để hạn chế chuyển hoá SO
2
.
Các chất gây ngộ độc xúc tác có mặt trong khí thải bao gồm các oxit kim loại
kiềm, oxit kim loại kiềm thổ, asen, một số nguyên tố vết và có thể cả các oxit lu
huỳnh. Đối với khí thải của các lò đốt rác còn có thể có thêm PbO và một số kim loại
nặng khác. Thời gian sử dụng hữu hiệu của xúc tác phụ thuộc rất nhiều vào môi trờng
làm việc của xúc tác. Đối với hầu hết các quả trình khử xúc tác chộn lọc tốc độ giảm
hoạt tính xúc tác là 10-20% một năm.
II.1.5.Hiệu suất quá trình khử xúc tác chọn lọc và các yếu tố ảnh hởng
II.1.5.1.ảnh hởng của nhiệt độ:
Nhiệt độ đồng thời ảnh hởng rõ rệt đến 2 quá trình bề mặt: phản ứng và hấp phụ
thuận nghịch trên bề mặt xúc tác, tốc độ phản ứng tăng theo nhiệt độ, ngợc lại hấp phụ
của NH
3
trên xúc tác lại giảm đi. Ngoài ra nhiệt độ cao hơn, NH
3
có thể bị oxy hoá
một phần thành NO cũng làm tốc độ khử giảm đi. Sự tăng giảm đối ngợc này tạo nên
hiệu suất khử đạt cao tại một nhiệt độ nhất định. Khoảng nhiệt độ mà hiệu suất khử đạt
cao nhất phổ biến nhất khoảng 320-450
o
C.
Phản ứng khử NO
x
bằng NH
3

là phản ứng toả nhiệt nhng do nồng độ các chất
NH
3
và NO
x
trong khí thải rất loãng nên lợng nhiệt sinh ra do quả trình khử xúc tác rất
nhỏ. Giả sử với nồng độ NO
x
ban đầu khoảng 1500 ppm đợc chuyển hoá 100% thành
N
2
trong thiết bị phản ứng đoạn nhiệt, nhiệt độ của dòng khí chỉ tăng lên 12,8
o
C. Đối
với hiệu suất và hoạt động thông thờng của các thiết bị khử xúc tác công nghiệp, nhiệt
độ chỉ gia tăng khoảng 5,1
o
C. Mặt khác mặc dù thời gian lu trong lớp xúc tác ngắn và
đợc cách biệt song dòng khí vẫn có xu hớng mất nhiệt với bên ngoài.
II.1.5.2ảnh hởng của khuếch tán trong và khuếch tán ngoài
Quá trình khử xúc tác rắn liên quan tới nhiều bớc nối tiếp nhau bao gồm khuếch
tán ngoài khuếch tán trong và quá trình phản ứng bề mặt. Sự ảnh hởng tổng hợp của
khuếch tán trong và ngoài đến phản ứng khử và hiệu suất khử rất phức tạp phụ thuộc
vào đặc tính của xúc tác, kích thớc hình học của xúc tác và chế độ thuỷ động của dòng
khí đi trong lớp xúc tác.
III.1.5.3ảnh hởng của tỷ lệ NH
3
/NO
x
vào

22
Thông thờng hiệu suất khử NO
x
tăng lên tơng ứng với tỷ lệ NH
3
/NO
x
ban đầu,
tuy nhiên do động học phản ứng khá phức tạp và ảnh hởng của quá trình khuếch tán
nên thực tế xu hớng đó chỉ đúng với tỉ lệ NH
3
/NO
x
nhỏ

hơn 0,8. Với tỷ lệ cao hơn thì
hiệu suất ngày càng tăng nhng sự phụ thuộc ít đi. Với tỷ lệ NH
3
/NO
x
từ 0,8-1 hoặc cao
hơn thì lợng NH
3
không phản ứng có thể tăng lên dễ thúc đẩy quá trìn oxy hoá NH
3
cũng nh gia tăng nồng độ NH
3
không phản ứng ra khỏ thiết bị xúc tác.
III.2.Hệ thống thiết bị khử xúc tác chọn lọc (SCR)
-ống dẫn tắt khí lò có nhiệm vụ khống chế nhiệt độ dòng khí nằm trong vùng

nhiệt độ làm việc của khí lò có thể giảm xuống trong trờng hợp đó khí lò đợc dẫn tắt
không đi qua thiết bị thu hồi nhiệt.
- Bộ phận phun NH
3
đảm nhiệm chức năng phân phối đồng đều hỗn hợp hơi
NH
3
vào dòng khí phía trớc lớp xúc tác tránh sự thất thoát NH
3
làm giảm hiệu quả khử
của quá trình.
- Bộ phận điều chỉnh dòng khí có chức năng hớng dòng khí chuyển động song
song vào các ống xúc tác tiết diện vuông nhằm tránh sự va đập của bụi và dòng khí ở
tốc độ cao có thể mài mòn bề mặt xúc tác.
- Bộ phận thổi mồ hóng đợc lắp đặt phía trớc dòng của mỗi tầng xúc tác để làm
sạch bụi muội và các chất dễ lắng đọng trên bề mặt xúc tác.
- Thiết bị phản ứng xúc tác. Lớp xúc tác đợc chia thành một số tầng chứa xúc
tác dạng ống dọc theo đờng đi của dòng khí. Thiết bị phản ứng đợc thiết kế để bảo đảm
nhiệt độ dòng khí đợc duy trì tròng dải nhiệt độ tối u của quá trình. Thông thờng có
một số tầng xúc tác đợc để trống để tiện lắp đặt thêm xúc tác trong quá trình vận hành
mà không làm gián đoạn hoạt động của hệ thống
- Bên cạnh đó còn có thiết bị hoá hơi NH
3

II.3.Phơng pháp tính toán
Tính toán sơ bộ thiết bị khử xúc tác chọn lọc NO
x
đợc dựa trên đặc tính dòng
khí thải yêu cầu xử lý NO
x

và những yếu tố giới hạn của quá trình nhằm bảo đảm hiệu
suất xử lý mong muốn, giảm thiểu đợc những ảnh hởng phụ của quá trình.
Công thức tính toán
23
Trong thiết bị phản ứng, dòng khí chuyển động song song theo thiết bị và thực
hiện phản ứng khử NO
x
trên xúc tác. Hoạt động của xúc tác đòi hỏi dòng khí đợc phân
phối đồng đều trong toàn lớp xúc tác, không có sự khuấy trộn dọc và các vùng chết. Để
phù hợp với các đặc trng của chuyển động dòng khí trong lớp xúc tác, ở đây những
tính toán đợc dựa trên mô hình thiết bị phản ứng đẩy lý tởng.
Tốc độ khử NO đợc tính theo công thức

NO
NO
NO
Ck
dt
dC
r .
==
Trong đó
k: hằng số tốc độ phản ứng tổng của quá trình, tổng hợp các đặc trng cơ bản của
quá trình: thành phần xúc tác, nhiệt độ, tốc độ phản ứng hoá học và chuyển khối tại
nhiệt độ đó, ảnh hởng của nồng độ oxy, hơi nớc trong dòng khí và các thông số hình
học của dạng xúc tác.
C
NO
: nồng độ khí NO (phần mol)
Hiệu suất khử NO

x
đợc xác định bằng công thức thực nghiệm
=
exp(1[mX
NO
)]
.
G
Vk
m:tỷ lệ NH
3
/NO
x
vào thiết bị (0,8)
k: hằng số tốc độ phản ứng(1/s)
V: thể tích thiết bị (m
3
)
G : lu lợng thể tích dòng khí (m
3
/s)
Nh vậy ta có thể tích thiết bị với
X
NO
= 66,7%
k = 10,8*0,2 = 2,16
m = 0,8
G = 64100 (m
3
/h) = 17,8 (m

3
/s)
=> V
tb
= 16,6 (m
3
)
Nồng độ NH
3
d ra khỏi thiết bị quan hệ với tỷ lệ NH
3
/NO
x
ban đầu nh sau:
C
NH3,ra
= (m- X
NO
).C
NO, vào
C
NO,vào
= 2,24.10
-3
(g)
24
=> C
NH3, ra
= 2,98.10
-4

(g)
C
NO,ra
: nồng độ NO ban đầu
C
NH3, ra
: nồng độ NH
3
d (không phản ứng)
Nh vậy ta có thể tích xúc tác cần thiết theo công thức








+=
raNH
vaoNO
NO
o
C
C
X
k
G
V
,

,
3
1ln
.

=> V
xt
=14,78 (m
3
)
Công thức này đã tính đến một số yếu tố giới hạn của quá trình bao gồm: hiệu
suất khử NO
x
, thời gian nồng độ NH
3
d (có liên quan tới tỷ lệ NH
3
/NO
x
vào)
Lựa chọn các thông số cho tính thiết kế thiết bị
Tính toán sơ bộ thể tích xúc tác khử NO
x
đợc dựa trên đặc tính điển hình của
một số nguồn thải NO
x
công nghiệp ở nớc ta nh nồng độ NO
x
, lu lợng dòng khí thải.
Các thông số làm việc đợc lựa chọn của thiết bị khử xúc tác chọn lọc:

Thông số Đơn vị Giá trị Tiêu chí lựa chọn
Nhiệt độ
o
C 400 Nhiệt độ quá trình đợc giới hạn
để hạn chế sự tạo thành muối
amon và oxy hoá NH
3
Nồng độ NO
x
vào Ppm 500-1500 Đặc tính dòng thải
Hiệu suất xử lý % 60-80 Yêu cầu xử lý
Nồng độ NH
3
d cao
nhất
Ppm 10 Giới hạn nồng độ để khống chế
tác hại liên quan tới NH
3
d
Thời gian hoạt động năm 4 Tính đến xu hớng giảm hoạt lực
xúc tác
Hệ số 0,2 Phù hợp với điều kiện làm việc
hữu hiệu của xúc tác
Thời gian lu của khí thải
Thời gian lu của khí thải đợc tính theo công thức
G
V


.

=
[s]
25