Quy trình công nghệ sản xuất khí hóa than và các biện pháp bảo vệ môi trường

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
SẢN XUẤT KHÍ HÓA THAN

1


QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHÍ HÓA THAN
(CÔNG TY TNHH MTV THÉP HÒA PHÁT)

Nhà máy cán thép hình thuộc Công ty TNHH MTV thép Hòa Phát có sử dụng
công nghệ khí hóa than trong quá trình sản xuất. Nhà máy nằm trên địa bàn Khu công
nghiệp Như Quỳnh A, km 17 - Quốc lộ 5 - Huyện Văn Lâm - Tỉnh Hưng Yên. Ngành
cán thép sử dụng khá nhiều điện và nhiên liệu, đây là một trong những chỉ tiêu quyết
định khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp thép. Trong tình hình thực tế hiện nay,
khủng hoảng năng lượng đang là mối quan tâm trên toàn cầu, đe dọa đến tăng trưởng
kinh tế. Vì vậy, để tăng tính cạnh tranh, hạ giá thành sản phẩm, vừa thực hiện theo
Ban chỉ đạo tiết kiệm năng lượng – Bộ công thương để bảo vệ môi trường, Công ty
TNHH MTV Thép Hòa Phát đã và đang áp dụng nhiều biện pháp khác nhau để tiết
giảm tiêu thụ năng lượng, trong đó có việc lắp đặt lò sinh khí than thay thế lò đốt dầu.
Việc chuyển đổi loại nhiên liệu từ dầu FO sang dùng khí hóa than từ lò sinh khí
không những giảm chi phí nhiên liệu mà còn góp phần vào việc giảm tiêu hao điện
năng trong quá trình cán thép. Việc lắp đặt lò sinh khí than đã được Công ty thực hiện
từ năm 2011 và đã đi vào vận hành hiệu quả.
1. Công nghệ sản xuất khí hóa than
Công ty đã lắp đặt 03 bộ trạm khí hoá than hai giai đoạn đường kính 3.2 m cho
dự án này, công suất vận hành hiện tại lò sinh khí than là 70 tấn than/ngày. Quy trình
công nghệ như sau:

2

Than 40~60mm
Tời điện

Tiếng ồn, nhiệt

Tiếng ồn, bụi

Sơ chế

Thiết bị thổi khí Thiết bị khí hoá than hai giai đoạn Ф3.2m
Khí tầng trên

Trống hơi

Khí tầng dưới
Thiết bị lọc bụi gió xoáy

Thiết bị trao đổi nhiệt

Thiết bị tĩnh điện C37

Thiết bị làm mát khí
Nước thải tới trạm xử lý
Thiết bị làm mát gián tiếp

Thiết bị tĩnh điện C72

Thiết bị khử tạp chất

Thiết bị tăng áp suất khí

Nước phenol
Lò nung

Hình 1: Công nghệ khí hóa than

3


Lò sinh khí gồm các bộ phận chính là: hệ thống nạp than, thân lò, ghi lò.
-

Hệ thống nạp than: Hệ thống có cấu tạo gồm một van nạp đôi, hoạt động
2 chiều, có 1 thùng nâng ở giữa 2 van nạp. Việc nạp liệu được điều khiển
bằng PLC trong tủ điều khiển. Van nạp được dẫn động bằng hệ thống
thủy lực

-

Phần thân lò: Thân lò có phần lớp lót chịu lửa tạo thành 36 lỗ thông hơi.
Có một ống làm bằng thép không rỉ chịu nhiệt được đặt ở giữa lò, tạo cho
truyền nhiệt có được cả từ phía trong và phía ngoài. Than vào lò sẽ nhận
nhiệt truyền từ 2 phía tương đối là ống thép ở giữa lò và phần vật liệu
chịu lửa ở thành lò, nhờ đó than được carbon hóa hoàn toàn. Phía trong
lớp chịu lửa, ở trên ống dẫn khí than có một van điều chỉnh. Van này có
thể điều chỉnh lưu lượng khí than của giai đoạn carbon hóa hay của giai
đoạn khí hóa, tức là điều chỉnh được tỷ lệ khí than phía trên và khí than
phía dưới. Dưới đáy và ở vỏ lò có một lớp áo nước ở áp suất bình thường,
có thể sản sinh ra hơi nước phục vụ cho quá trình khí hóa.

Ghi lò: Ghi lò được làm bằng thép hợp kim đúc, chịu nhiệt và chịu mài mòn.

Nó được lắp đặt trên hệ giá đỡ. Giá đỡ ghi lò được làm bằng thép đúc chống ma sát.
Tác nhân khí hóa đi qua khe lỗ của ghi lò để vào lò một cách đều đặn tạo ra các phản
ứng khí hóa.

Hệ thống lò sinh khí than

4


Thuyết minh quy trình công nghệ
Nhà máy sử dụng công nghệ lò hai
giai đoạn là thiết bị tạo khí than liên
tục. Ban đầu, lò sinh khí được mồi gia
nhiệt bằng cách đốt củi, than tại đáy
lò cho đến khi đạt được nhiệt độ
200OC tại đỉnh lò. Quá trình này diễn
ra khoảng 1 ngày và chỉ diễn ra một
lần duy nhất trong quá trình khởi
động lò. Sau đó, than với kích thước
40-60 mm được đưa vào thùng chứa
bằng hệ thống máy nâng, rồi được
đưa vào tầng cacbon hóa của lò khí
hóa than 02 giai đoạn, điều khiển
bằng chương trình máy tính. Tại đây
xảy ra quá trình cacbon hóa để tạo ra
than bán cốc, hơi, bụi và khí than.
Tiếp theo than được đi xuống phía
dưới lò để thực hiện quá trình khí hóa.

Lò sinh khí 2 giai đoạn

Sự tạo thành khí than tầng trên:
Nhiệt thừa của khí than tầng dưới (400 – 550oC) sinh ra từ quá trình khí hóa
làm nóng than nạp vào đồng thời xảy ra quá trình cacbon hóa và sinh ra khí than tầng
trên. Ban đầu, khi than đạt nhiệt độ 90-150 oC, độ ẩm bên trong và ngoài than bị mất
đi; sau đó khi đạt nhiệt độ 150-550 oC, than sẽ được chưng cất khô và sinh ra một số
chất dễ bay hơi như phenol và hỗn hợp H 2, CO2, CO, H2O tạo ra khí than tầng trên và
được thoát ra trên đỉnh lò. Khí than tầng trên có nhiệt lượng vào khoảng 1650~1750
Kcal/Nm3.
Tạo thành khí than tầng dưới:
Than cacbon (than bán cốc) sau quá trình cacbon hóa đi vào tầng khí hóa. Chất
dễ bay hơi có trong than bán cốc khoảng 3~5%. Hoạt động khí hóa của than bán cốc
thấp hơn than thô ban đầu bởi vì than bán cốc đã xảy ra quá trình cacbon hóa. Công
suất khí hóa có thể đạt tới 270~350Kg/m 2.h và nhiệt của tầng lửa khí hóa của lò hai
giai đoạn thường ở giữa 1000~1300 oC.
Các phản ứng trong quá trình khí hóa xảy ra như sau:
Phản ứng của hơi nước với cacbon là phản ứng thu nhiệt:

5


C + H2O = CO + H2 - 118821KJ/Kmol
Khi oxy và cacbon phản ứng, chúng tỏa nhiệt
C + 1/2O2 = CO + 123217KJ/Kmol
Phản ứng của CO và hơi nước:
CO + H2O = CO2 + H2
Một lượng nhỏ hơi nước phản ứng với carbon monoxide (CO). Cứ mỗi thể tích
carbon monoxide chuyển thành carbon dioxide (CO 2), đồng thời nó sinh ra hydro với
thể tích tương đương. Trong vùng thu nhỏ, các phản ứng xảy ra nhanh khi nhiệt độ
giảm còn dưới 1.200 oC.

CO2 + C = 2CO - 162405KJ/Kmol
C + H2O = CO + H2 - 118821KJ/Kmol
Quá trình khí hóa sinh ra 31-33% CO, 9-10% H 2, 0,4-0,5% CH4, phần khí này
gọi là khí than tầng dưới, nó có nhiệt độ 400 – 550 oC. Nhiệt lượng của nó khoảng
1200~1300Kcal/Nm3.
Khoảng 75% khí than nóng đi ra thông qua ống thép trung tâm và các kênh bên
trong thành lò dạng tròn, khí than này được gọi là khí than tầng dưới. 25% khí than
còn lại trực tiếp tăng nhiệt, sấy và chưng cất than ở tầng chưng cất khô. Sau đó khí
nóng được trộn với khí chưng cất và tạo ra khí tầng trên.
Quá trình lọc và làm mát của khí than ở tầng trên
Sau khi được tách từ lò sinh khí, khí than tầng trên được đưa tới hệ thống lọc
tĩnh điện C37, tại đây phenol từ lò sinh khí tạo ra sẽ được hòa tan bởi nước ngưng tụ
do hơi nước trong khí than bị hạ nhiệt độ. Nước ngưng tụ này gọi là nước phenol được
chảy về bể phenol với hàm lượng không thể vượt quá 5%. Khí ở tầng trên, sau khi
được lọc tĩnh điện sẽ đi vào thiết bị làm lạnh gián tiếp, nơi mà khí than được làm lạnh
đến 35~45oC. Tiếp theo khí than tầng trên trộn lẫn với khí than tầng dưới và đi vào
trong thiết bị tĩnh điện C72 để khử dầu và bụi lần thứ hai. Sau đó dòng khí trải qua
công đoạn: nén bởi thiết bị tăng áp, tách độ ẩm và cuối cùng đi vào lò để sử dụng
thông qua ống dẫn khí.
Quy trình lọc và làm mát của khí tầng dưới
Trước tiên, bụi được tách ly tâm ra khỏi khí tầng dưới và nhiệt độ bị giảm tại
thiết bị lọc bụi gió xoáy; thứ hai là khí đi vào nồi hơi để thu hồi nhiệt lượng của khí
với nhiệt độ giảm xuống 180~220oC tại thiết bị trao đổi nhiệt; thứ ba là nhiệt độ của
khí giảm xuống 65~80oC trong thiết bị làm lạnh bằng gió và cuối cùng nhiệt độ của
khí bị giảm xuống 35~45oC do nước làm mát tuần hoàn trong thiết bị làm lạnh gián
6


tiếp. Sau đó khí than tầng dưới trộn lẫn với khí than tầng trên và đi vào trong thiết bị
tĩnh điện C72 để khử dầu và bụi lần thứ hai. Sau đó dòng khí trải qua công đoạn: nén

bởi thiết bị tăng áp, tách độ ẩm và cuối cùng đi vào lò để sử dụng thông qua ống dẫn
khí.
Khí than sau khi được xử lý có chỉ số khí hóa chính sau:
+ Nhiệt độ khoảng 40-50oC
+ Tỷ lệ khí hóa với than khô: 3-3,5 m3/kg.
+ Nhiệt lượng khí than đạt 1200-1300 kcal/m3
+ Tỷ lệ kết xỉ: 10 – 15%+
+ Tỷ lệ tiêu thụ không khí: 2,3 – 2,5 m3/kg than
+ Tỷ lệ thải xỉ:

15-20%

+ Thành phần chủ yếu là N2, CO, H2, CH4, CO2 với tỷ lệ như sau:
Bảng 1 – 1: Thành phần khí hóa than
STT

Thành phần

Tỷ lệ %

1

N2

49,3

2

CO

24,9

3

H2

18,7

4

CO2

6,2

5

CH4

0,6

6

Khác (bụi, phenol...)

0,3

Tổng

100

Nguồn: Công ty TNHH Một thành viên thép Hòa Phát
Ưu điểm của công nghệ :
1) Áp dụng lò hai giai đoạn hóa khí than có những ưu điểm: hiệu quả khí hóa
cao, hiệu quả nhiệt cao, chi phí sản xuất giảm, mức độ tự động hóa cao, cường độ lao
động thấp, vận hành chắc chắn, khí có độ tinh khiết cao, nhiệt lượng cao và sản lượng
khí ổn định.
2) Xyclone lọc bụi và nồi hơi được lắp đặt trên lối ra của khí tầng dưới, như
vậy khí tầng dưới trước tiên được loại bỏ bụi và giảm nhiệt xuống khoảng 230 o, đồng

7


thời nhiệt lượng của khí được tận dụng triệt để tạo dòng hơi nước 0.294kPa có thể
được sử dụng để bít kín miệng đảo liệu.
3) Công nghệ làm lạnh bằng gió và gián tiếp được ứng dụng để làm giảm nhiệt
độ của khí, mà có thể ngăn chặn sự hình thành một lượng lớn nước ô nhiễm do sự tiếp
xúc trực tiếp của khí và nước tạo ra.
2. Nhu cầu sử dụng than
Lượng than sử dụng hàng năm 25.200 tấn. Để đảm bảo chất lượng khí than và
đáp ứng yêu cầu của công nghệ khí hóa than 2 giai đoạn, loại than phù hợp là than
không khói với các yêu cầu kỹ thuật như sau:
Bảng 1: Thành phần than
Chỉ số

Yêu cầu kỹ thuật

Nhiệt trị

>=27 MJ/kg (6.500 kcal/kg)

Chủng loại, kích thước

Than không khói hoặc ít khói, kích thước 40-60 mm

Tỷ lệ cục lớn nhất/ Cục nhỏ nhất

<=2

Tỷ lệ nạp than bổ sung

<10%

Tỷ lệ đá

<2%

Tỷ số hóa hơi

>25%

Tỷ số tạo tro

<18%

Hàm lượng sulfur tổng cộng (khô)

<=2%

Nhiệt độ chảy mềm của xỉ (ST)

>1.250oC

Độ ổn định nóng (RW+6)

>60%

Chỉ số Roga (R.I)

<20

Chỉ số nở tự do (F.S.I)

<2

Tham khảo “công nghệ khí hóa than 2 giai đoạn”
3. Các vấn đề môi trường chính từ hệ thống lò khí hóa than
3.1.

Nước phenol từ hệ thống lò sinh khí

Phenol sinh ra từ quá trình khí hóa trông khí tầng trên sẽ được hòa tan bởi nước
ngưng tụ do hơi nước trong khí than bị hạ nhiệt độ (Phenol hòa tan vô hạn trong nước
ở nhiệt độ 66OC). Nước ngưng tụ này gọi là nước phenol với hàm lượng không thể

8


vượt quá 5%. Lượng nước phenol sẽ thu được tại vị trí đáy các thiết bị lọc bụi tĩnh
điện C37, C72, thiết bị làm mát gián tiếp, tháp khử tạp chất.
Lượng nước phenol phát sinh từ 60-80 kg/tấn than (Nguồn: nhà sản xuất). Nhà

máy sử dụng 70 tấn than/ngày để làm nguyên liệu cho lò khí hóa, như vậy lưu lượng
nước phenol phát sinh là: 4200 – 5600 kg/ngày, với nồng độ phenol không vượt quá
5%.
Nước phenol được thu lại vào bể chứa nước phenol và tuần hoàn lại như sau:
Nước phenol từ hệ thống đáy tháp làm mát gián tiếp được đưa về bể chứa nước
phenol có dung tích 300 m3. Nước phenol được hòa chung với lượng nước sẵn có

trong bể và lại được bơm vào tháp làm mát gián tiếp và xối trực tiếp lên luồng
khí than để rửa sạch bụi trong khí than, đồng thời lọc bớt những thành phần khí
không có lợi trong khí than như NO x, SO2,v.v... và hòa tan lượng phenol có
trong khí thải. Sau khi làm sạch khí than nước phenol được thu vào đường ống
kín để hồi lại bể phenol có dung tích. Nước phenol được bơm tuần hoàn trong
suốt quá trình sản xuất với lưu lượng 100 m3/h và không thải ra môi trường.
Thiết bị làm mát gián tiếp
Khí tầng trên
Khí tầng dưới

Khí ra

Bể nước làm mát gián tiếp

Ghi chú:

Bể nước phenol

Khí than lò sinh khí
Đường nước làm mát gián tiếp
Đường nước phenol

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tuần hoàn nước phenol

9


3.2.

Khí thải từ lò sinh khí

Thành phần các chất trong sản phẩm khí hóa của lò sinh khí bao gồm như sau:
Bảng 3: Thành phần các chất trong khí than
STT

Thành phần

Tỷ lệ %

1

N2

49,3

2

CO

24,9

3

H2

18,7

4

CO2

6,2

5

CH4

0,6

6

Khác (bụi, NOx, SO2, …)

0,3

Tổng

100

Nguồn: Công ty TNHH MTV thép Hòa Phát
Trong đó các khí CO, CH4, H2 là sản phẩm cho quá trình cháy, N2 và CO2
không phải là khí gây ô nhiễm môi trường (theo QCVN 19:2009/BTNMT). Lượng khí
thải phát sinh cần xử lý chính là: bụi, NO x, SO2,.. (phenol tan vào nước ngưng như

trình bày phần trên).
Theo thiết kế, lưu lượng khí than tối đa có thể đạt 7500 Nm 3/h. Như vậy lưu
lượng chất ô nhiễm bụi, NOx, SO2, …có trong khí thải là:
Tổng lượng bụi, NOx, SO2, …: 0,3% x 7500 = 22,5 Nm3/h
Biện pháp xử lý
Để xử lý các thành phần ô nhiễm không mong muốn có trong khí than, Nhà
máy đã lắp đặt hệ thống dây chuyền xử lý đồng bộ. Sơ đồ hệ thống xử lý xem chi tiết
tại sơ đồ dây chuyền công nghệ lò sinh khí. Cụ thể các bước xử lý như sau:

10


Bể NƯớC

Bể NƯớC
PHÊ NOL

MềM

qUạT GIó

Bể NƯớC
TUầN HOàN

THAN Từ BãI THAN

bãI CHứA Và ĐóNG BAO
THAN CáM

SàNG THAN

THAN Cỡ 15-50MM

pA LĂNG CẩU THAN
tHIếT Bị KHí HóA THAN
HAI GIAI ĐOạN ỉ3,2M

KHí THAN ĐOạN TRÊN

lọC BụI GIó XOáY

tHIếT Bị
TRAO ĐổI NHIệT

bãI CHứA Xỉ
Và BùN THAN

HồI

lọC TĩNH ĐIệN c37

KHí THAN ĐOạN DƯớI
NƯớC LàM KíN

NƯớC Xả CặN

tRốNG HƠI

HƠI NƯớC

hỗn hợp khí hóa than

CấP NƯớC
LàM MáT GIáN TIếP KHí THAN

HƠI NƯớC

CấP NƯớC
RửA TRựC TIếP KHí THAN

N ớc chảy tràn của bể phe nol

xILO THAN

tHIếT Bị
làM MáT BằNG GIó

NƯớC Xả CặN

LọC BụI TĩNH ĐIệN
c72

NƯớC Xả CặN

NƯớC Xả CặN

qUạT TĂNG áP

nƯớC LàM MáT
GốI QUạT

HồI

HồI

rãNH GOM NƯớC
Rò Rỉ CHảY TRàN

tHIếT Bị
LàM MáT GIáN TIếP

tHáP KHử
LƯU HUỳNH

lò NUNG PHÔI

bể LắNG, CHứA NƯớC
Rò Rỉ Và CHảY TRàN

bể LắNG Xỉ
KHU Xử Lý NƯớC
NHà MáY

Hỡnh 2 - 1: S h thng x lý khớ ti nh mỏy
Thuyt minh quy trỡnh:
Thit b lc tnh in C-37
Khớ than tng trờn sau t lũ sinh khớ c dn sang thit b lc tnh in C37.
Chc nng chớnh ca thit b ny l lc bi lm tng tinh khit ca khớ than .

11

Lọc bụi tĩnh điện C37 là hệ
Dòng
thống lọc bỏ các hạt bụi có kích thước
khí ra
nhỏ khỏi dòng không khí chảy qua
buồng lọc, trên nguyên lý ion hoá và
tách bụi ra khỏi không khí khi chúng đi
qua vùng có trường điện lớn. Buồng lọc
bụi tĩnh điện (hay Silo lọc bụi) được
cấu tạo hình tháp tròn, bên trong có đặt
Bộ phận
các tấm cực song song hoặc. Hạt bụi
bắt bụi
với kích thước nhỏ, nhẹ bay lơ lửng
trong dòng khí được đưa qua buồng lọc
có đặt các tấm cực. Trên các tấm cực,
Bộ phận i-on hóa bằng điện trường
ta cấp điện cao áp để tạo thành một
điện trường có cường độ lớn. Hạt bụi
khi đi qua điện trường mạnh sẽ bị ion
hoá thành các phân tử ion mang điện
tích âm sau đó chuyển động về phía Dòng
tấm cực dương và bám vào tấm cực khí vào
đó.
Hình 2 - 2: Nguyên lý hoạt động hệ thống lọc
bụi tĩnh điện
Tùy theo lưu lượng bụi của buồng lọc mà hệ thống tự động điều chỉnh điện áp
cao áp vào buồng lọc, sao cho đạt được hiệu suất lọc bụi cao nhất. Với điều kiện hoạt
động tốt hệ thống có thể đạt hiệu suất lọc bụi đạt trên 95%. Bụi sẽ được tách khỏi các

tấm cực bằng dòng nước do hơi nước lẫn trong dòng khí ngưng đọng chảy xuống đáy
thiết bị và được đưa về bể nước phenol.
Lò được lắp đặt một bộ thiết bị tĩnh điện C-37 và mục tiêu kỹ thuật chính như
sau:
Bảng 2 – 1: Thiết bị tĩnh điện C-37
No.

Tên

Đơn vị

Thông số

1

Đường kính ngoài của ổ trục thiết bị

mm

φ2420

2

Tổng chiều cao

mm

9600

3

Công suất lọc khí tối đa

Nm3/h

6000

4

Hiệu quả lọc bụi

%

≥95

5

Nhiệt độ khí trong khi vận hành

oC

80-120

6

Số lượng điện cực

cái

37

12


7

Đường kính trong của ống điện cực

mm

250

8

Diện tích mặt cắt

M2

1.81

9

Điện áp hoạt động

kV

45～60

10

Điện năng

60kV/150mA

Nguồn: Công ty TNHH MTV thép Hòa Phát
Thiết bị lọc bụi gió xoay (cyclon)
Khí than tầng dưới chứa nhiều bụi than sau khi đi ra khỏi lò sinh khí được dẫn
sang thiết bị lọc bụi gió xoay để tách bụi.
Bộ lọc gió xoáy là thiết bị lọc bụi được sử dụng tương đối phổ biến. Nguyên lý
làm việc của thiết bị lọc bụi kiểu gió xoáy là lợi dụng lực ly tâm khi dòng không khí
chuyển động để tách bụi ra khỏi không khí. Không khí có bụi lẫn đi qua ống dẫn khí
vào theo phương tiếp tuyến với ống trụ ngoài và chuyển động xoáy tròn đi xuống dưới
phía dưới, khi tới đáy thiết bị dòng không khí bị đẩy ngược lên chuyển động xoáy
trong ống trong và thoát ra ngoài. Trong quá trình chuyển động xoáy ốc lên và xuống
trong các ống các hạt bụi dưới tác dụng của lực ly tâm va vào thành, mất quán tính và
rơi xuống dưới.
Ngoài ra để khắc phục nhược điểm của lọc bụi gió xoáy truyền thống là do vận
tốc xoáy trong thiết bị lớn nên dễ gây ra hiện tượng cuốn trở lại vào dòng không khí
các hạt hụi đã lắng trên thành thiết bị. Vì vậy, mặt trong thành thiết bị Cyclon tại nhà
máy được phủ màng nước, mục đích của lớp màng nước này để cuốn theo các hạt bụi
lắng, ngăn không cho chúng bị cuốn vào dòng khí. Bộ phận tạo ra màng nước được
đặt phía trên thiết bị lọc bụi gió xoáy. Đáy thiết bị có bể chứa nước để tiếp nhận dòng
nước và bụi thải ra trong quá trình hoạt động sau đó được đưa tới bể phenol.

13


Hình 2 - 3: Cấu tạo thiết bị lọc bụi gió xoáy
Thiết bị này lọc bụi gió xoáy tại nhà máy được xây dựng bằng gạch chịu nhiệt
với khả năng lọc đạt 80% với thông số kỹ thuật của thiết bị như sau:
Bảng 2 – 2: Thông số kỹ thuật chính của xyclone lọc bụi

No.

Tên

Đơn vị

Thông số

1

Đường kính ngoài của thiết bị D

mm

φ1750

2

Tổng chiều cao (Hn + Ht)

mm

6800

3

Công suất lọc khí

Nm3/h

4500～5500

4

Tỉ lệ loại bỏ bụi

%

80

5

Nhiệt độ đầu vào khí than

oC

500-650

6

Nhiệt độ đầu ra khí than

oC

450-550

Nguồn: Công ty TNHH MTV thép Hòa Phát
Thiết bị trao đổi nhiệt (nồi nhiệt)
Khí than tầng dưới có nhiệt độ
khoảng 500oC đi vào trong thiết bị trao

đổi nhiệt, đồng thời nước từ nồi hơi
thường áp cũng được dẫn về thiết bị để
tao đổi nhiệt với khí than. Sau quá trình
này, dòng khí được giảm nhiệt độ xuống
230oC và dòng nước được chuyển thành
hơi có áp suất khoảng 0.294Mpa được
đưa về trống hơi thường áp và được sử
dụng để làm hơi đưa vào lò khí hóa.

Hình 2 - 4: Thiết bị trao đổi nhiệt
Thiết bị trao đổi nhiệt được thiết kế với các thông số kỹ thuật chính như sau:
Bảng 5: Thông số kỹ thuật chính của thiết bị trao đổi nhiệt
No.

Tên

Đơn vị

Thông số

1

Đường kính ngoài của thiết bị

mm

φ1250

2

Tổng chiều cao

mm

8000

3

Công suất xử lý khí

Nm3/h

3600-5000

4

Sản lượng hơi

kg/h

280

5

Áp suất hơi

KPa

0.294
14

6

Nhiệt độ đầu vào của khí

oC

450-550

7

Nhiệt độ đầu ra của khí

oC

200-230

Nguồn: Công ty TNHH MTV thép Hòa Phát
Thiết bị giải nhiệt bằng không khí
Chức năng chính là làm lạnh khí tầng dưới từ nồi hơi xả nhiệt (khoảng
200~230oC) đến khoảng 110~150oC bằng đường ống làm lạnh khí.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống giải nhiệt bằng không khí dựa trên quá trình
trao đổi nhiệt của dòng khí nóng từ dưới lên với dòng khí lạnh từ trên xuống. Dòng
không khí lạnh được cấp vào là không khí ngoài trời.
Thông số kỹ thuật chính của thiết bị như sau:
Bảng 6: Thông số kỹ thuật chính
No.

Tên

Đơn vị

Thông số

1

Chiều dài×chiều rộng×chiều cao của thiết bị

mm

4200×2100×8982

2

Công suất xử lý khí

Nm3/h

6000

3

Nhiệt độ khí đầu vào

oC

200-230

4

Nhiệt độ khí đầu ra

oC

110-150

5

Áp suất khí hoạt động

KPa

2.0-4.5

Nguồn: Công ty TNHH MTV thép Hòa Phát
Thiết bị làm mát gián tiếp

15


Khí tầng trên và khí than tầng
dưới sau khi qua các công đoạn trên thì Khí vào
được đưa về chung thiết bị làm lạnh gián
tiếp. Chức năng chính của nó là giảm
Nước phenol vào
nhiệt độ lần thứ hai cho khí tầng trên bị
nhiễm bẩn bởi thiết bị tĩnh điện tách
nhựa đường cũng như là khí tầng dưới
do xyclone lọc bụi, nồi hơi xả và thiết bị

làm lạnh khí xử lý.

Nước làm mát ra

Hỗn hợp khí, nước phenol

Nó sẽ tránh được sự tiếp xúc trực tiếp
của nước và khí cũng như sự tạo thành
chất thải công nghiệp vì nó là thiết bị
làm lạnh gián tiếp, điều này rất tốt cho
vấn đề bảo vệ môi trường. Ngoài ra, thiết
bị làm lạnh gián tiếp cũng có tác dụng
khử độc phenol. Nước từ bể chứa nước
phenol được phun trực tiếp lên dòng khí
than để hấp thụ phenol và một phần nhỏ
các khí khác như SO2, CO2, bụi sau đó
được hồi lưu về bể chứa nước phenol để
tuần hoàn.

Nước làm mát

Nước làm mát vào
Khí hóa ra
Nước
phenol ra

Hình 2 - 5: Thiết bị làm mát gián tiếp
Thông số kỹ thuật chính của thiết bị làm mát gián tiếp như sau:
Bảng 2 – 3: Thông số kỹ thuật chính của thiết bị làm lạnh gián tiếp
No.

Tên

Đơn vị

Thông số

1

Đường kính ngoài của thiết bị

mm

φ2120

2

Tổng chiều cao

mm

9600

3

Công suất xử lý khí

Nm3/h

7000

m/s

3～4

M2

923

Đầu vào tầng trên

℃

105

Đầu vào tầng dưới

℃

120

Đầu ra hỗn hợp

℃

45

Đầu vào

℃

30～35

4
5
6
7

Tốc độ luồng khí
Diện tích trao đổi nhiệt
Nhiệt độ khí

16


Đầu ra

Nhiệt độ nước làm

℃

40～45

8

Mức tiêu thụ nước làm lạnh

40

9

Áp suất nước bên trong ống

2.0～3.0

Nguồn: Công ty TNHH MTV thép Hòa Phát
Thiết bị lọc dầu tĩnh điện C-72
Chức năng chính là để loại bụi lần thứ hai khỏi khí hỗn hợp giữa khí tầng trên
và khí tầng dưới. Thiết kế của trạm khí than này lắp đặt một bộ thiết bị lọc dầu tĩnh
điện C-72, nguyên tắc hoặt động của thiết bị tương tự thiết bị lọc bụi tĩnh điện C-37.
Thông số kỹ thuật chính của thiết bị như sau:
Bảng 2 – 4: Thông số kỹ thuật chính của thiết bị lọc dầu tĩnh điện C-72
STT

Tên

Đơn vị

Thông số

1

Đường kính ngoài của thiết bị

mm

φ3120

2

Tổng chiều cao

mm

9600

3

Công suất xử lý khí tối đa

Nm3/h

4

Tỉ lệ loại bỏ bụi

%

7600～
15000
≥95

5

Nhiệt độ khí hoạt động

oC

40-50

6

Số điện cực

piece

72

7

Đường kính trong của ống điện cực

mm

250

8

Diện tích mặt cắt

m2

3.53

9

Điện áp hoạt động

kV

45-60

10

Điện năng

Nguồn: Công ty TNHH MTV thép Hòa Phát

60kV/200m
A

Tháp khử tạp chất
Trong dây chuyền cũng lắp đặt hệ thống tháp khử tạp chất loại bỏ SO x và NOx
trong khí than. Thiết bị khử bỏ SOx, NOx trong khí than hoạt động theo cơ chế hấp
phụ. Hấp phụ là quá trình một chất khí hay chât lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn
xốp. Trong thiết bị khử tạp chất tại nhà máy, vật liệu hấp phụ sử dụng là than cốc.

17


Than cốc là sản phẩm cứng và
xốp có màu xám, thu được nhờ quá
trình luyện cốc của than mỡ (loại than
có thể tự tạo ra chất kết dính khi được
nung ở môi trường yếm khí). Tính theo
hàm lượng thì than cốc chứa khoảng 9698% С, phần còn lại là Н, S, N, O. Độ
xốp đạt 49-53%, tỷ trọng riêng khoảng
1,80-1,95 g/cm³, tỷ trọng biểu kiến
khoảng 1 g/cm³, còn tỷ trọng khi ở dạng
rời là khoảng 400-500 kg/m³, độ tro 912%, tỷ lệ các chất dễ bay hơi khoảng

1%.
Do có độ xốp và bề mặt hấp phụ
lớn nên than cốc có khả năng hấp phụ
các thành phần khí SOx, NOx trong khí
than. Thiết bị khử tạp chất có dung tích
đủ chứa 50 tấn than cốc.

Khí ra

Khí vào

Hình 2 - 6: Thiết bị khử tạp chất

Thiết bị chống dò rỉ
- Ngoài ra để giảm thiểu nguy cơ rò rì khí công ty đã lắp đặt các van hơi nước,
sử dụng hơi nước để làm kín lỗ thăm lửa, sử dụng hệ thống van đôi để làm tránh rò gỉ
khí trong quá trình nạp than.
- Kiểm soát nghiêm ngặt lỗ thăm lửa và thiết bị nạp than để tránh rò rỉ khí
than, kiểm soát chặt chẽ và xử lý kịp thời hiện tượng rò rỉ khí tại các đường ống dẫn…
- Công ty đã trang bị thiết bị đo CO và thiết bị phát hiện khí dễ cháy dạng bỏ
túi để phòng ngừa sự cố rò rì khí độc hại
Sau khi thực hiện các biện pháp xử lý trên, dòng khí hóa đưa sang lò nung
thép. Tại lò nung thép, khí hóa được đốt cháy để sinh nhiệt nung thép. Không khí
ngoài trời đưa vào được điều tiết tỷ lệ với lưu lượng dòng khí hóa than khí và phụ
thuộc vào nhiệt độ của mỗi giai đoạn nung thép. Để tận dụng nhiệt từ khí thải lò nung,
đồng thời giảm nhiệt độ dòng khí thải ra môi trường nhà máy đã bố trí thiết bị trao đổi
nhiệt để trao đổi nhiệt thải từ lò nung với nhiệt độ dòng không khí cấp vào lò nung.
Nhiệt độ dòng khí thải sau khi trao đổi nhiệt giảm từ 770-776 oC xuống khoảng 580oC
và được đưa lên ống khói của nhà máy có chiều cao: 48m; đường kính trên 1,3m;
đường kính dưới 1,6m. Kết quả quan trắc cho thấy chất lượng khí thải trong ống khói

đạt QCVN 19:2009/BTNMT, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp.
18