Đồ án môn học xử lý khí thải lò hơi với lượng nhiên liệu tiêu thụ 250kg dầu FO1h

Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1.2 MỤC TIÊU THỰC HIỆN
1.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ KHÍ THẢI LÒ HƠI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI DÙNG DẦU FO
2.1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ THẢI LÒ HƠI
2.1.1 Giới thiệu về lò hơi
2.1.2 Quá trình cháy trong lò hơi dùng dầu FO
2.1.3 Dầu FO
2.1.4 Khí thải sinh ra từ lò hơi dùng nhiên liệu dầu FO
2.1.4.1 Đặc điểm của khí thải lò hơi dùng nhiên liệu dầu FO
2.1.4.2 Ảnh hưởng của khí thải lò hơi dùng nhiên liệu dầu FO
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI DÙNG DẦU FO
2.2.1 Phương pháp xử lý bụi
2.2.1.1 Phương pháp khô
2.2.1.2 Phương pháp ướt
2.2.2 Phương pháp xử lý hơi khí độc
2.2.2.1. Phương pháp hấp thụ
2.2.2.2 Phương pháp hấp phụ
SVTH:
GVHD:

1

Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MỘT THIẾT BỊ XỬ LÝ SO2
3.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ
3.1.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ
3.1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải lò hơi dùng nhiên liệu dầu FO
3.2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MỘT THIẾT BỊ XỬ LÝ SO2 – THÁP ĐỆM
Chương 4: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
4.1 KẾT LUẬN
4.2 KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO

SVTH:
GVHD:

2


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

DANH MỤC HÌNH

SVTH:
GVHD:

3

Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

DANH MỤC BẢNG

SVTH:
GVHD:

4


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hiện nay, dân số đô thị ngày càng tăng cao, các khu công nghiệp lớn và nhỏ
ngày càng được hình thành và phát triển mạnh mẽ ở khắp các tỉnh thành trên cả
nước. Trong đó có rất nhiều nhà máy xí nghiệp sử dụng lò hơi công suất vừa và nhỏ
2 10 t/h để lấy hơi phục vụ cho sản xuất. Điều đáng nói là hầu hết các lò hơi trên
đều sử dụng dầu FO làm nhiên liệu đốt. Đây là loại dầu có hàm lượng lưu huỳnh
cao, khi cháy sẽ thải ra một lượng lớn khí SO2 – loại khí được xem là độc hại nhất
trong họ các khí độc hại thải ra do cháy nhiên liệu. Trong khi đó các cơ sở sản xuất
và các nhà chế tạo vẫn chưa quan tâm lắm đến việc xử lý khói thải, do vậy đa số
các lò trên vẫn hoạt động mà không có hệ thống xử lý khói, từng giờ từng ngày vẫn
thải vào môi trường không khí hàng ngàn hàng triệu tấn các chất khí độc hại gây ô

nhiễm môi trường.
Vì vậy, có thể nói đề tài “ Nghiên cứu đề xuất phương án xử lý khí thải lò hơi
của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h, cho nhiệt độ khói thải là
210 oC.” là một đề tài rất hay để nghiên cứu.
1.2 MỤC TIÊU THỰC HIỆN
Nghiên cứu đề xuất phương án xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên
liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h, cho nhiệt độ khói thải là 210 oC. Tính toán thiết kế
một thiết bi xử lý chính.
1.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
Quá trình làm đồ án đòi hỏi phải tiến hành với nhiều khía cạnh khác nhau, do đó
phải vận dụng nhiều phương pháp khác nhau :
-

Phương pháp tổng hợp tài liệu: tham khảo từ báo cáo giải trình kỹ thuật xử lý
khí thải, báo cáo đánh giá tác động môi trường...

SVTH:
GVHD:

5


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

-

Phương pháp thu thập số liệu: phân tích, thu thập số liệu về các chỉ tiêu ô nhiễm
môi trường do khí thải khi đốt dầu FO gây ra....

SVTH:
GVHD:

6


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ KHÍ THẢI LÒ HƠI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
KHÍ THẢI LÒ HƠI BẰNG DẦU FO
2.1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ THẢI LÒ HƠI DÙNG NHIÊN LIỆU DẦU FO
2.1.1 Giới thiệu về lò hơi
Lò hơi ( hay còn gọi là nồi hơi) công nghiệp là thiết bị sử dụng nhiên liệu để đun
sôi nước tạo thành hơi nước mang nhiệt để phục vụ cho các yêu cầu về nhiệt trong các
lĩnh vực công nghiệp như sấy, đun nấu, nhuộm, hơi để chạy tuabin máy phát điện,
vv...Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người ta tạo ra nguồn hơi có nhiệt độ và áp suất phù
hợp để đáp ứng cho các loại công nghệ khác nhau. Để vận chuyển nguồn năng lượng
có nhiệt độ và áp suất cao này người ta dùng các ống chịu được nhiệt, chịu được áp
suất cao. Và điều đặc biệt của lò hơi mà không thiết bị nào thay thế được là tạo ra
nguồn năng lượng an toàn không gây cháy để vận hành các thiết bị hoặc động cơ ở nơi
cần cấm lửa và cấm nguồn điện (như các kho xăng, dầu)Trong nhiều ngành sản xuất,
lò hơi là thiết bị không thể không có.
2.1.2 Quá trình cháy trong lò hơi dùng dầu FO
Quá trình cháy trong lò hơi dùng dầu FO là sự oxy hoá nhanh nhiên liệu để tạo ra
nhiệt. Quá trình đốt cháy nhiên liệu (dầu FO) hoàn tất chỉ khi được cấp một lượng
thích hợp oxy.
Oxy hoá nhiên liệu nhanh sẽ mang lại lượng nhiệt lớn. Nhiên liệu phải chuyển
hoá thành khí trước khi cháy. Thông thường, để chuyển hoá chất lỏng như dầu FO

sang dạng khí cần phải sử dụng nhiệt. Khí nhiên liệu sẽ cháy ở trạng thái bình thường
nếu có đủ không khí.
Nitơ được xem là yếu tố pha loãng làm giảm nhiệt độ cần có để đạt được lượng
oxy cần cho quá trình cháy.
Nitơ làm giảm hiệu suất cháy do hấp thụ nhiệt từ nhiên liệu đốt cháy và pha
loãng khí lò. Điều này làm giảm nhiệt để truyền qua bề mặt trao đổi nhiệt. Nó còn làm
SVTH:
GVHD:

7


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

tăng khối lượng của các sản phẩm phụ của quá trình cháy, những sản phẩm này đi qua
bộ trao đổi nhiệt và thoát ra ngoài ống khói nhanh hơn để nhường chỗ cho hỗn hợp
nhiên liệu-không khí mới được bổ sung.
2.1.3 Dầu FO

Dầu FO hay còn gọi là mazut là phần cặn của quá trình chưng cất dầu mỏ ở áp
suất khí quyển,hoặc cặn chưng cất các sản phẩm của quá trình chế biến sau các phân
đoạn nguyên liệu của dầu thô,phân tách chiết ra trong công nghệ sản xuất dầu nhờn
truyền thống…
Dầu FO dùng làm nhiên liệu đốt lò phải đáp ứng được những tiêu chuẩn quy
định như nhiệt trị, hàm lượng lưu huỳnh, độ nhớt, nhiệt độ bắt cháy, độ bay hơi, điểm
đông đặc và điểm sương, cặn cacbon, hàm lượng tro, nước và tạp chất cơ học, …

Hình 2.1 Dầu FO
2.1.4 Khí thải sinh ra từ lò hơi dùng dầu FO

2.1.4.1 Đặc điểm khí thải lò hơi dùng dầu FO
Lò hơi sử dụng nhiên liệu dầu FO để đốt sinh nhiệt là loại phổ biến nhất hiện nay
(FO – chữ viết tắt của Fuel Oil, còn gọi là dầu đen). Dầu FO là một phức hợp của các
SVTH:
GVHD:

8


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

Hyđrô Cacbon cao phân tử. Dầu FO dạng lỏng có lượng sinh nhiệt đơn vị cao, độ tro ít
nên ngày càng được sử dụng rộng rãi. Mặt khác vận hành lò hơi đốt dầu FO đơn giản
và khá kinh tế.
Khi đốt dầu FO trong lò hơi, người ta phun dầu qua các vòi phun đặc biệt (béc
phun) để tạo thành sương dầu trong hỗn hợp với không khí đi vào buồng đốt. Các hạt
sương dầu sẽ bay hơi và bị phân hủy dưới nhiệt độ cao thành các Cacbua hyđro nhẹ,
dễ cháy và cháy hết trong buồng đốt của lò. Khi hạt dầu phun quá lớn hay buồng chứa
quá nguội, các hạt sương dầu bay hơi và phân hủy không hết sẽ tạo thành khói và muội
đen trong khí thải. Điều này thường gặp ở các vòi phun quá cũ hay khi khởi động hoặc
tái khởi động lò. Trong khí thải của lò hơi đốt dầu FO người ta thường thấy có các chất
sau: CO2, CO, NOx , SO2 , SO3 và hơi nước, ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro và
các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng son khí mà ta
thường gọi là mồ hóng.
2.1.4.2 Ảnh hưởng của khí thải lò hơi dùng nhiên liệu dầu FO
Khí thải lò hơi dùng nhiên liệu dầu FO gây tác hại nghiêm trọng tới môi trường
vì chứa các thành phần khí hết sức độc hại của nó.
• Tác hại của NO2: Nitơ dioxit (NO2) là khí có màu nâu đỏ có mùi gắt và cay,
mùi của nó có thể phát hiện được vào khoảng 0,12 ppm. NO 2 là khí có tính kích thích

mạnh đường hô hấp, nó tác động đến thần kinh và phá hủy mô tế bào phổi, làm chảy
nước mũi, viêm họng. Khí NO2 với nồng độ 100 ppm có thể gây tử vong cho người và
động vật sau một số phút tiếp xúc . Và với nồng độ 5 ppm sau một số phút tiếp xúc có
thể dẫn đến ảnh hưởng xấu đối với bộ máy hô hấp. Con người tiếp xúc lâu với khí NO 2
khoảng 0,06 ppm có thể gây các bệnh trầm trọng về phổi . Một số thực vật có tính
nhạy cảm đối với môi trường sẽ bị tác hại khi nồng độ NO2 khoảng 1 ppm và thời gian
tác dụng trong khoảng một ngày, nếu nồng độ NO 2 nhỏ khoảng 0,35 ppm thì thời gian
tác dụng là một tháng. NO 2 cũng góp phần vào sự hình thành những hợp chất như tác
nhân quang hóa và tạo axit, tính chất quan trọng của nó trong phản ứng quang hoá là
hấp thụ bức xạ tử ngoại đóng vai tró quan trọng trong sự hình thành khói quang học,
SVTH:
GVHD:

9


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

có tác dụng làm phai màu thuốc nhuộm vải, làm hư hỏng vải bông ,và nylon, làm han
gỉ kim loại và sản sinh ra các phân tử nitrat làm tăng sự tích tụ của hạt trong không
khí. Ngoài ra, NO2 là chất góp phần gây thủng tầng Ozon.
• Tác hại của bụi tro và mồ hóng: Trong phổi người, bụi có thể là nguyên nhân
gây kích thích cơ học gây khó khăn cho các hoạt động của phổi, chúng có thể gây nên
các bệnh về đường hô hấp. Nói chung bụi tro và mồ hóng ảnh hưởng đến sức khỏe con
người như gây bệnh hen suyễn, viêm cuống phổi, bệnh khí thủng và bệnh viêm cơ
phổi . Bụi khói được tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu có thể chứa các
hydrocacbon đa vòng (giống như 3,4-benzpyrene) với độc tố cao, có thể gây ung thư.
Bụi góp phần chính vào ô nhiễm do hạt lơ lửng và các sol khí, có tác dụng hấp thụ và
khuyếch tán ánh sáng mặt trời, làm giảm độ trong suốt của khí quyển, tức là làm giảm

bớt tầm nhìn. Loại ô nhiễm này hiện là vấn đề ô nhiễm không khí thành thị nghiêm
trọng nhất, các nghiên cứu cho thấy mối liên kết chặt chẽ giữa ô nhiễm không khí hạt
và sự tử vong, chúng gây tác hại đối với thiết bị và mối hàn điện, làm giảm năng suất
cây trồng, gây nguy hiểm cho các phương tiện giao thông đường bộ.
• Tác hại của khí CO: Khí CO là loại khí không màu, không mùi và không vị,
tạo ra do sự cháy không hoàn toàn của nhiên liệu chứa carbon. Con người đề kháng
với CO rất khó khăn. Những người mang thai và đau tim tiếp xúc với khí CO sẽ rất
nguy hiểm vì ái lực của CO với hemoglobin cao hơn gấp 200 lần so với oxy, cản trở
oxy từ máu đến mô. Thế nên phải nhiều máu được bơm đến để mang cùng một lượng
oxy cần thiết. Một số nghiên cứu trên người và động vật đã minh hoạ những cá thể tim
yếu ở điều kiện căng thẳng trong trạng thái dư CO trong máu, đặc biệt phải chịu những
cơn đau thắt ngực khi lượng CO bao quanh nâng lên. Ở nồng độ khoảng 5ppm CO có
thể gây đau đầu, chóng mặt. Ở những nồng độ từ 10ppm đến 250ppm có thể gây tổn
hại đến hệ thống tim mạch, thậm chí gây tử vong. Người tiếp xúc với CO trong thời
gian dài sẽ bị xanh xao, gầy yếu. Khí CO có thể bị oxy hoá thành cacbon dioxyt (CO 2)
nhưng phản ứng này xảy ra rất chậm dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. CO có thể bị
oxy hoá và bám vào thực vật và chuyển dịch trong qúa trình diệp lục hoá . Các vi sinh
vật trên mặt đất cũng có khả năng hấp thụ CO từ khí quyển. Tác hại của khí CO đối
SVTH:
GVHD:

10


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

với con người và động vật xảy ra khi nó hoà hợp thuận nghịch với hemoglobin (Hb)
trong máu. – Hemoglobin có ái lực hoá học đối với CO mạnh hơn đối với O 2, khi CO
và O2 có mặt bão hoà số lượng cùng với hemoglobin thì nồng độ HbO 2(oxi

hemoglobin) và HbCO (caroxihemoglobin) có quan hệ theo đẳng thức Haridene như
sau :
[HbCO]/[HbO2] = M * P(CO)/P(O2) .
Ở đây P(CO) và P(O2) là ái lực thành phần (hay nồng độ) khí CO và O 2, còn M là
hằng số và phụ thuộc vào hình thái động vật . Đối với con người , M có giá trị từ 200 –
300 . Hỗn hợp hemoglobin và CO làm giảm hàm lượng oxi lưu chuyển trong máu và
như vậy tế bào con người thiếu oxi . Các triệu chứng xuất hiện bệnh tương ứng với các
mức HbCO gần đúng như sau :
+ 0,0 – 0,1 : không có triệu chứng gì rõ rệt , nhưng có thể xuất hiện một số dấu
hiệu của stress sinh lý .
+ 0,1 – 0,2 : hô hấp nặng nhọc, khókhăn
+ 0.1 – 0.3 : đau đầu .
+ 0,3 – 0,4 : làm yếu cơ bắp , buồn nôn và loá mắt.
+ 0,4 – 0,5 : sức khoẻ suy sụp , nói líu lưỡi .
+ 0,5 – 0,6 : bị co giật , rối loạn .
+ 0,6 – 0,7 : hôn mê tiền định .
+ 0,8 : tử vong
Thực vật ít nhạy cảm với CO hơn người , nhưng ở nồng độ cao (100 –
10.000ppm) nó làm cho lá rụng , bị xoắn quăn , diện tích lá bị thu hẹp , cây non bị chết
yểu . CO có tác dụng kềm chế sự hô hấp của tế bào thực vật .
• Tác hại của khí SO2, SO3: Khí SO2, SO3 được sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu
có chứa lưu huỳnh như than, dầu FO, DO. Khí SO2 là loại khí không màu, không cháy,
SVTH:
GVHD:

11


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

có vị hăng cay, do quá trình quang hoá hay do sự xúc tác khí SO 2 dễ dàng bị oxy hoá
và biến thành SO3 trong khí quyển. Khí SO2, SO3 gọi chung là SOx, là những khí
thuộc loại độc hại không chỉ đối với sức khoẻ 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 ở cơ trơn của khí quản. Ở nồng độ
lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản. Khi tiếp xúc với mắt chúng có
thể tạo thành axit. SOx có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp
hoặc các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt. Và cuối cùng chúng có
thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn. Khi tiếp xúc với bụi, SO x có thể tạo ra các hạt axit
nhỏ, các hạt này có thể xâm nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ
hơn 2 -3 µm. SOx có thể xâm nhập vào cơ thể của người qua da và gây ra các chuyển
đổi hóa học, kết quả của nó là hàm lượng kiềm trong máu giảm, amoniắc bị thoát qua
đường tiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt. Hầu hết dân cư sống quanh khu vực
nhà máy có nồng độ SO2, SO3 cao đều mắc bệnh đường hô hấp. SO x bị oxy hóa ngoài
không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric hay các muối sulfate gây
hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển thực vật. Khi tiếp xúc với môi
trường có chứa hàm lượng SO2 từ 1 – 2ppm trong vài giờ có thể gây tổn thương lá cây.
Đối với các loại thực vật nhạy cảm như nấm, địa y, hàm lượng 0,15 – 0,30 ppm có thể
gây độc tính cấp. Sự có mặt của SO x trong không khí nóng ẩm còn là tác nhân gây ăn
mòn kim loại, bê-tông và các công trình kiến trúc. SO x làm hư hỏng, làm thay đổi tính
năng vật lý, làm thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng như đá vôi, đá hoa, đá cẩm thạch;
phá hoại các tác phẩm điêu khắc , tượng đài. Sắt , thép và các kim loại khác ở trong
SVTH:
GVHD:

12


Đồ án môn học

Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

môi trường khí ẩm, nóng và bị nhiễm SO x thì bị han gỉ rất nhanh. SOx cũng làm hư
hỏng và giảm tuổi thọ các sản phẩm vải , nylon , tơ nhân tạo , đồ bằng da và giấy …

Hình 2.2 Khí thải lò hơi công nghiệp
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI
2.2.1 Các phương pháp xử lý bụi
2.2.1.1 Phương pháp khô
 Ưu điểm:
Hiệu suất tùy thuộc vào loại thiết bị và có thể lựa chọn tùy theo yêu cầu thực tế
Thu hồi được bụi, khí độc cần tái sử dụng
Không sinh ra nước thải
Không cần sử dụng dung dịch hấp thụ
 Nhược điểm:
Không xử lý khí thảu có nhiệt độ cao
Không xử lý được khí độc
Tạo ra chất thải rắn nguy hại(chất hấp phụ)
Một số phương pháp xử lý bụi bằng phương pháp khô thông thường:
• Buồng lắng bụi
SVTH:
GVHD:

13


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

Buồng lắng bụi thu gom bụi hoạt động theo nguyên lý sử dụng lực hấp dẫn, trọng

lực để lắng đọng những phần tử bụi ra khỏi không khí.
Áp dụng với hạt bụi thô có kích thước lớn, dòng khí chuyển động với vận tốc
nhỏ
(< 1 ÷ 2 m/s)
Buồng lắng bụi được làm từ gạch, bê tông cốt thép, hoặc thép.
Buồng lắng bụi là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn rất nhiều
lần so với tiết diện đường ống dẫn
Trên buồng lắng có cửa để làm vệ sinh hay lấy bụi ra ngoài.

Hình 2.3 Cấu tạo buồng lắng bụi
• Xyclon ( Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng )
Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng thường được gọi là xiclon có cấu tạo rất đa
dạng, nhưng về nguyên tắc cơ bản gồm các bộ phận sau.
 Cấu tạo của xyclon

SVTH:
GVHD:

14


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

1: Ống dẫn khí vào
2: Thân hình trụ đứng
3: Phễu
4: Ống xả cặn
5: Ống dẫn khí ra
6a, 6b: Van xả bụi

Hình 2.4 Cấu tạo của xyclon
 Nguyên tắc hoạt động
Không khí sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thân hình trụ của xiclon và khi
chạm vào ống đáy hình phễu, dòng không khí bị dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được
chuyển động xoáy ốc rồi thoát ra ngoài qua ống 5.
Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly tâm làm
cho chúng có xu hướng tiến dần về phía thành ống của thân hình trụ rồi chạm vào đó,
mất động năng và rơi xuống đáy phễu. Trên ống xả 4 người ta có lắp van 6 để xả bụi.
 Các dạng tổ hợp khác nhau của xiclon
Lắp nối tiếp hai xiclon cùng loại: Khi hai xiclon cùng loại lắp nối tiếp nhau thì
hiệu quả lọc của hệ thống sẽ cao hơn từng xiclon riêng lẻ. Sự tăng hiệu quả lọc của hệ
thống hai xiclon lắp nối tiếp đáng xem xét là hiệu quả lọc theo cỡ hạt chứ không phải
là hiệu quả lọc tổng cộng.
Lắp song song hai hay nhiều xiclon cùng loại: hiệu quả lọc của xiclon tăng khi
lưu lượng tăng hoặc nếu lưu lượng không đổi thì hiệu quả lọc tăng khi đường kính của
xiclon giảm. Cả hai trường hợp tổn thất áp suất đều tăng.
Theo tài liệu của Jackson thì đối với bụi và xiclon nhất định thì có sự biến thiên
giữa hiệu quả lọc và tổn thất áp suất. Khi cần xử lý bụi cho một lượng khí thải lớn thì
tốt nhất là nên dùng nhiều xiclon cùng loại có đường kính thích hợp lắp song song để
SVTH:
GVHD:

15


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

mỗi xiclon đều làm việc với lưu lượng tối ưu của nó. Hiệu quả lọc chung của hệ thống

tương đối cao mà tổn thất áp suất không tăng.
Xiclon chùm: đây là tổ hợp của nhiều xiclon kiểu đứng – tức kiểu chuyển động
ngược chiều có đường kính bé lắp song song trong một thiết bị hoàn chỉnh, gọi là
xiclon chùm.
Số lượng các xiclon con trong xiclon chùm có thể lên đến hàng trăm chiếc tùy
theo năng suất của thiết bị.
Hiệu quả lọc của xiclon chùm bằng hiệu quả lọc của từng xiclon riêng biệt
Tổn thất áp suất chung của cả hệ thống bằng tổn thất áp suất của một xiclon con.
Lưu lương của hệ thống bằng tổng lưu lượng của tất cả các xiclon con.
 Ưu điểm của xyclon
Không có phần chuyển động
Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C)
Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt cyclon
Thu hồi bụi ở dạng khô
Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 – 1500N/m2)
Làm việc tốt ở áp suất cao
Chế tạo đơn giản, rẻ
Năng suất cao
Hiệu quả không phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ
 Nhược điểm của xyclon
Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 µm
Không thể thu hồi bụi kết dính
• Lọc bụi tay áo

SVTH:
GVHD:

16

Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

Thiết bị gồm nhiều ống tay áo đường kính từ 125 – 300 mm, chiều cao từ 2,5 –
3,5 m đầu liên kết vào bản đáy đục lỗ tròn bằng đường kính của ống tay áo hoặc lồng
vào khung và cố định một đầu vào bản đục lỗ.
Vải lọc phải thỏa mãn các điều kiện sau đây:
- Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi bảo đảm hiệu quả lọc cao;
- Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu;
- Độ bền cơ học cao khi nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn;
- Có khả năng được phục hồi;
- Giá thấp.
 Nguyên lý lọc bụi
Khí cần lọc được đưa vào phễu chứa bụi rồi theo các túi vải đi từ trong ra ngoài
hoặc từ ngoài vào trong để đi vào ống góp khí sạch thoát ra ngoài.
Khi bụi đã bám nhiều trên mặt trong (hoặc mặt ngoài) của ống tay áo làm cho
sức cản của chúng tăng cao, lưu lượng khí qua chúng giảm ảnh hưởng đến năng suất
lọc.
Nồng độ bụi còn lại sau khi lọc vải là 10 – 50 mg/m 3. Người ta tiến hành hoàn
nguyên bằng cách rung để rũ bụi kết hợp với thổi ngược khí từ ngoài vào trong ống tay
áo, hoặc phụt không khí nén kiểu xung lực để không khí từ trong ra ngòai ống tay áo.

SVTH:
GVHD:

17


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

Hình 2.5 Thiết bị lọc tay áo
2.2.1.2 Phương pháp ướt
Nguyên lý: sự tiếp xúc giữa dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dòng khí
bị chất lỏng thải ra ngoài dưới dạng cặn bùn
Chất lỏng thường là nước
Trường hợp thiết bị hồi bụi có chức năng vừa khử bụi vừa khử khí độc thì chất
lỏng có thể là một loại dung dịch hấp thụ
Ưu điểm:
Dễ chế tạo, giá thành thấp, hiệu quả cao
Lọc được bụi có kích thước dưới 0.1 µm (Thiết bị Venturi)
Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao
Nguy hiểm cháy, nổ thiết bị thấp
Có thể thu hồi hơi và các khí độc hại bằng quá trình hấp thụ
 Nhược điểm
Bụi được thu hồi và thải ra dưới dạng cặn bùn làm phức tạp hệ thống thoát
nước và tăng chi phí xử lý nước thải
Dòng khí thoát ra khỏi thiết bị có độ ẩm cao và có thể mang theo những giọt lỏng
làm han gỉ đường ống, ống khói và các bộ phận khác
Trường hợp khí thải có tính ăn mòn, cần bảo vệ thiế bị và hệ thống bằng vật liệu
chống ăn mòn
Một số phương pháp xử lý bụi bằng phương pháp khô thông thường:
• Lọc bụi ly tâm ướt (xyclon ướt)
SVTH:
GVHD:

18


Đồ án môn học

Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

Đây là thiết bị kết hợp lực li tâm của xyclon với sự dập bụi của nước. Nước được
phun từ trên xuống theo thành hình trụ của thiết bị, đồng thời khí được thổi theo dòng
xoáy từ dưới đi lên bụi văng ra phía thành bị nước cuốn theo đi xuống cửa thoát dưới
đáy.
Khi phun nước tạo thành màng trên mặt trong của thành xyclon, bụi đã chạm
vào thành không có khả năng bắn ngược trở lại vào dòng khí do đó hiệu quả lọc được
tăng cao
Vận tốc dòng khí vào thiết bị phải lớn (v = 18 – 21 m/s)àtạo lực xoáy ly tâm
trong thiết bị.
Phun nước: v = 0.14-0.36 l/s.
Bụi: d > 2μm
Năng suất lọc: 700 – 105 m3/h

SVTH:
GVHD:

19


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

Xyclon ướt Pisơ – Antony với ống nối vào ở sát Xyclon ướt với cánh hướng dòng tạo chuyển
đáy theo phương tiếp tuyến với các vòi phun động xoắc ốc cho dòng khí của Hãng
DUCON(Mỹ)
nước ở trục giữa
1.Cánh tản khí; 2.Đĩa ở trung tâm; 3.hệ thống phun 1.cánh ổn định dòng khí; 2.vòi phun nước; 3.
nước ; 4.miệng dẫn khí vào; 5.cánh van điều chỉnh Cánh xoắn dòng; 4.thùng chứa nước và thùng

lưu lượng khí; 6.cần van; 7.ống xả cặn; 8.ống dẫn cặn; 5.bơm
nước cấp vào vòi phun

Hình 2.6 Lọc bụi ly tâm ướt(xyclon ướt)
• Thiết bị rửa khí vận tốc cao – Thiết bị lọc Venturi
Quá trình quan trọng: sự va đập quán tính giữa hạt bụi và những giọt nước trong
bản thân ống à quyết định hiệu quả lọc của thiết bị.
Tiêu hao năng lượng lớn do phải tạo áp lực và vận tốc của dòng không khí đầu
vào khá lớn (v = 150m/s)
Hiệu suất lọc có thể đạt 99%.
Bụi: d ≤ 5µm.

SVTH:
GVHD:

20


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

1. Ống thắt eo Venturi, 2. Thân thiết bị, 3. Vòi phun nước, 4. Ống xả, 5. Miệng
thoát khí
Hình 2.7 Thiết bị lọc Venturi
Về vị trí ống Venturi, ta có thể lắp đặt theo phương nằm ngang như hình 3.5 hoặc
theo phương thẳng đứng :

Hình 2.8 Thiết bị Venturi theo phương thẳng đứng
2.2.2 Phương pháp xử lý hơi khí độc
2.2.2.1 Phương pháp hấp thụ

Hấp thụ là quá trình lôi cuốn chọn lọc một cấu tử nào đó từ hỗn hợp khí bởi chất
lỏng. Dựa vào sự tương tác giữa chất hấp thụ (dung môi) và chất bị hấp thụ(chất ô
SVTH:
GVHD:

21


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

nhiễm) trong pha khí, khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ.
Mục đích: Hòa tan một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung
dịch các cấu tử trong chất lỏng . các quá trình xảy ra do sự tiếp xúc pha giữa khí và
lỏng . Quá trình này cần sự truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng . Nếu quá trình xảy
ra ngược lại , nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng vào pha hơi , ta có quá trình
nhả khí. Nguyên lý của cả hai quá trình là giống nhau
 Phân loại hấp thụ:
Hấp thụ vật lý: Dựa trên sự hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng(tương tác
vật lý).Hấp thụ vật lý được sử dụng rộng rãi trong xử lý khí thải.
Hấp thụ hóa học: Cấu tử trong pha khí và pha lỏng có phản ứng hóa học với
nhau (tương tác hóa học).
Hấp thụ là một quá trình mà truyền khối mà ở đó các phân tử chất khí chuyển
dịch và hòa tan vào chất lỏng.Sự hòa tan có thể diễn ra đồng thời với một phản ứng
hóa học giữa các hợp phần của pha lỏng và pha khí hoặc không có phản ứng hóa học.
Truyền khối thực chất là một quá trình khuếch tán mà ở đó chất khí ô nhiễm dịch
chuyển từ trạng thái có nồng độ cao đến trạng thái có nồng độ thấp hơn .Việc khử chất
khí diễn ra theo 3 giai đoạn:
1. Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt
của

2. Dung dịch hấp thụ thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của dung dịch
hấp thụ
3. Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng chất
lỏng hấp thụ
 Ứng dụng:
Xử lý khí ô nhiễm
Lưu lượng khí cần xử lý lớn
SVTH:
GVHD:

22


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

Nồng độ chất ô nhiễm không quá nhỏ
Thường xử lý SOx, HCl, H2S, HF, Cl2 , NOx, axeton,…
Áp dụng phương pháp này trong quá trình xử lí khí thảis ẽ đạt hiệu quả kinh tế
cao
Thu hồi được các chất để tuần hoàn hoặc chuyển sang các công đoạn sản xuất
khác.
 Điều kiện lựa chọn dung dịch hấp thụ:
Độ hoà tan chọn lọc
Độ bay hơi tương đối thấp
Tính ăn mòn của dung môi thấp
Chi phí
Độ nhớt bé, khi đó trở lực của quá trình càng nhỏ, tăng tốc độ hấp thụ và có lợi
cho quá trình truyền khối.
Các tính chất khác: Nhiệt dung riêng, nhiệt độ đóng rắn, tạo tủa, độc hại…

 Chất hấp thụ phổ biến:
Nước (H2O)
Dung dịch bazơ: KOH, NaOH, Na2CO3 , K2CO3, Ca(OH)2 , CaCO3,…
MonoEtanolAmin(OHCH2CH2NH2), Dietanolamin (R2NH), trietanolamin(R3 N)
 Hiệu suất của quá trình hấp thụ phụ thuộc váo các yếu tố:
Thành phần và tính chất của khí thải cần xử lí
Tính chất và chất lượng của chất hấp thụ
Thời gian sử dụng chất hấp thụ trong thiết bị (chu kì hấp thụ)
Lượng chất hấp thụ
Khả năng tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và dung dịch hấp thụ
SVTH:
GVHD:

23


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

Nhiệt độ, áp suất,….
 Nguyên lý hoạt động của tháp hấp thụ :
Dòng khí được dẫn vào ở đáy tháp, dung dịch hấp thụ được phun ở đỉnh tháp.
Dòng khí cần xử lý tiếp xúc với dung dịch hấp thụ, chất cần xử lý được giữ lại
trong dung dịch hấp thụ và được thu ở đáy tháp. Dòng không khí sạch thoát ra ngoài
trên đỉnh tháp.

Hình 2.9 Nguyên lý hoạt động của tháp hấp thụ
Có nhiều dạng kiểu thiết bị hấp thụ và có thể phân thành các loại chính sau:
• Tháp phun
Tháp có dạng hình trụ đặt thẳng đứng, được sử dụng trên nguyên tắctạo ra sự

tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và dòng nước phun. Dung dịch hấp thụ được phun thành
giọt nhỏ xuyên qua dòng khí bốc lên trong thể tích rỗng của thiết bị.

SVTH:
GVHD:

24


Đồ án môn học
Xử lý khí thải lò hơi của nhà máy A lượng nhiên liệu tiêu thụ 250 kg dầu FO/1 h

Hình 2.10 Tháp phun
 Ưu điểm:

Vậntốc dòng khí trong tháp cao làm cho khả năng hấp thụ tăng đángkể.
Đường kính tháp nhỏ nên mật độ tưới nhỏ (50 – 90 m 3/m2), tiết kiệm dung dịch
hấp thụ nhưng vẫn cho hiệu suất cao.
 Nhược điểm:

Thiết bị dễ bị ăn mòn, đòi hỏi phải có lớp phủ bảovệ, làm tăng giá thành chế tạo
thiết bị
Cần phải có hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng dung dịch hấp thụ phun vào
thiết bị.
Dung dịch phải được phun đều khắp tiết diện tháp.
• Tháp đệm
Chất lỏng được tưới trên lớp đệm rỗng và chảy xuống dưới tạo ra bề mặt ướt của
lớp vật liệu đệm cho dòng khí từ dưới đi lên.

SVTH:

GVHD:

25