ĐẶC ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT KHÍ THẢI TỪ QUÁ TRÌNH KHÍ HÓA THAN.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
----------oOo----------

TIỂU LUẬN : KỸ THUẬT KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
ĐỀ TÀI 21: ĐẶC ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT KHÍ THẢI TỪ
QUÁ TRÌNH KHÍ HÓA THAN.
Giảng viên hướng dẫn: TS. Lý Bích Thủy
Nhóm thực hiện: Nhóm 21 - K58
1

TRẦN THỊ MINH HUYỀN

20131831

2

VŨ MINH THẮNG

20133707

3

ĐỖ THỊ THÚY HƯNG

20131933

4

VƯƠNG ĐÌNH NAM

20132720

5

NGUYỄN VĂN CƯƠNG

20130477

HÀ NỘI, 4/2016


Mục Lục

2


PHẦN A: MỞ ĐẦU
I.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Năng lượng trong thế kỷ XXI đang là vấn đề nóng hổi trên toàn cầu. Khi nguồn nhiên
liệu dầu và khí đốt dự báo sẽ cạn kiệt trong vòng 50 đến 60 năm tới, dẫn đến giá dầu,
khí ngày một tăng cao và do đó nó làm cho nhiều ngành sản xuất phụ thuộc nhiều vào
nguồn nhiên liệu này phải lao đao đặc biệt là ở những quốc gia nhập khẩu dầu, khí.
Các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt năng lượng gió , địa nhiệt , năng
lượng biển … trong những năm gần đây người ta đã nghiên cứu ứng dụng khá nhiều ,
nhưng hiệu suất của các thiết bị này còn rất thấp , chưa thể đáp ứng được nhu cầu sử
dụng năng lượng hiện nay .
Trong khi đó nguồn nhiên liệu hoá thạch than đá với trữ lượng còn rất lớn và phân bố
rộng khắp trên toàn cầu. Vì vậy, để giải quyết vấn đề năng lượng hiện nay và vài trăm
năm tới thì việc sử dụng than đá vẩn là giải pháp có ưu thế nhất. Nhưng vấn đề là

nguồn nhiên liệu này nếu sử dụng theo lối truyền thống thì nó phát thải rất lớn điều
này là không thể được trong thời đại ngày này. Trong những năm gần đây, người ta đã
ứng dụng nhiều phương pháp đốt và chuyển nhiên liệu than thành các dạng nhiên liệu
khác rất có hiệu quả, nó giảm thiểu được nguồn khí thải gây ô nhiểm môi trường, như
chuyển than đá thành nhiên liệu lỏng, rửa than...và đặc biệt là khí hoá than. Khí hoá
than đá là một phương pháp để chuyển than đá thành khí đốt hoặc dùng làm nguyên
liệu tổng hợp hóa chất. So với nhiên liệu rắn như than và chất rắn hữu cơ, khí đốt dễ
dàng lưu giữ, vận chuyển, sử dụng, hiệu suất nhiệt cao và thân thiện hơn với môi
trường. Phương pháp này đã được ứng dụng nhiều trong những năm gần đây.
Mặc dù công nghệ này cho phép khai thác than hiệu quả hơn, nhưng nó vẫn có hạn
chế nhất định, do quá trình khí hóa nguồn than thải ra nhiều khí CO2 hơn phương
pháp khai thác than truyền thống. Theo ông Laszlo Varro, người đứng đầu Thị trường
khí đốt, than và điện tại Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), việc khí hóa nguồn than
rất hấp dẫn từ góc độ an ninh kinh tế và năng lượng. Tuy nhiên, công nghệ này không
thật sự hấp dẫn từ điểm nhìn về biến đổi khí hậu. Ngoài ra, quá trình khí hóa than
cũng thải ra một số khí độc hại khác như SOx, NOx mặc dù có hạn chế hơn so với các
phương pháp khác. Nhưng vấn đề kiểm soát và xử lý khí thải từ quá trình này vẫn là
một vấn đề cần được quan tâm. Vì vậy nhóm chúng em đã chọn đề tài “Đặc điểm và
phương pháp kiểm soát khí thải từ quá trình khí hóa than” và cụ thể là công nghệ khí
hóa than được áp dụng trong sản xuất phân Ure tại nhà máy phân đạm Hà Bắc để tìm
3


hiểu rõ hơn về công nghệ khí hóa than cũng như đưa ra được những giải pháp khắc
phục vấn đề khí thải gây ô nhiễm môi trường.
II. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.

Tổng quan về công nghệ khí hóa than và đặc điểm và phương pháp kiểm soát khí
thải từ quá trình khí hóa than, cụ thể là công nghệ khí hóa than để sản xuất phân Ure
tại nhà máy phân đạm Hà Bắc.

III.MỤC ĐÍCH VÀ MỤC TIÊU CHỌN ĐỀ TÀI.
1.Mục đích nghiên cứu.
Nắm rõ mọi mặt của đề tài mà trọng tâm là phương pháp kiểm soát lượng khí thải
phát sinh từ quá trình khí hóa than.
2.Mục tiêu nghiên cứu.
•

•

Dựa vào tài liệu và những thông tin thu thập được, đánh giá mức độ phát thải
khí ô nhiễm từ quá trình khí hóa than. Từ đó đưa ra kết luận và các giải pháp
thích hợp để kiểm soát và xử lý khí thải từ quá trình này và hạn chế những tác
động tiêu cực của nó với môi trường và con người.
Rèn luyện kĩ năng làm việc nhóm, kĩ năng tìm kiếm thông tin, trau dồi thêm
những kiến thức thực kiến về chuyên ngành môi trường phục vụ cho việc học
tập và nghiên cứu.

IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
1.Phương pháp tìm kiếm dữ liệu.
Sưu tầm các tài liệu có sẵn trên các trang web chính thống hoặc trên sách vở, báo
chí. Sau đó chọn lọc đánh giá, phân tích tổng hợp dữ liệu.
2.Phương pháp thực nghiệm ( nếu có ).
Tiến hành lấy mẫu, thí nghiệm, khảo sát xung quanh khu vực sinh sống…
3.Phương pháp thống kê.
Hệ thống hóa các chỉ tiêu cần thống kê, tiến hành tổng hợp thống kê, phân tích và
dự đoán.
4

PHẦN B : NỘI DUNG
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ KHÍ HÓA THAN
1. Khí hóa than ở thế giới
a.

Khí hóa than ở Trung Quốc
Trung Quốc là nước có mức tiêu thụ than chiếm 1/3 tổng lượng than toàn cầu
và than tham gia vào hơn 70% nguồn năng lượng của quốc gia này. Ngay cả
khi có sự phát triển nguồn năng lượng sạch hơn khác thì Trung Quốc vẫn sẽ là
nước ngày càng tăng mức tiêu thụ than, đặc biệt vào các lĩnh vực sản xuất hóa
chất và điện năng. Vấn đề mà Trung Quốc đang quan tâm là sử dụng than có
hiệu quả hơn và ít tác hại môi trường hơn.
Cho đến những năm 90 của thế kỷ trước tổng lượng NH3 lỏng sản xuất tại
Trung Quốc vào khoảng 21,289 triệu tấn. Trước đó, trong những năm 1970 1980, Trung Quốc đã xây dựng 16 nhà máy sản xuất NH3, mỗi nhà máy có
công suất 1000 tấn NH3/ ngày. Trong số các nhà máy đó có 4 nhà máy đi từ
than do Công ty Lurgi thiết kế với công suất 900 tấn NH3/ ngày, sản phẩm thu
được là DAP, đặt tại Lucheng, Shanxi.
Hiện nay các nhà máy sản xuất NH3 đi từ than điển hình ở Trung Quốc là Hóa
chất Ngô Kinh, Liễu Hóa, Hà Trì, An Hóa, Lỗ Nam, Thạch Gia Trang,v.v... đa
số các nhà máy này vẫn sử dụng các lò khí hóa kiểu cũ (LURGI) với kích
cỡ 2.745,3.000 và3.600 để khí hóa than. Trong số các nhà máy này có
một số nhà máy đang sử dụng lò khí hóa than theo công nghệ TEXACO, như
là các nhà máy ở Lỗ Nam, Ngô Kinh, v.v...
Trong vài năm gần đây, Công ty Shell Global Solution và Sinopec của Trung
Quốc đã tiến hành một số dự án liên doanh, 50 - 50, sử dụng công nghệ khí
hóa than theo công nghệ SHELL để sản xuất phân bón. Nhà máy SINOPEC/
SHELL công suất than 2000 tấn/ ngày đặt tại Dongting - Hunan, cách Đông
Nam Thượng Hải 900km. Nhà máy sẽ sử dụng nguyên liệu than thay thế cho
Naphtha để sản xuất khí tổng hợp phục vụ ngành sản xuất phân bón. Vào năm
2004 nhà máy trị giá 140 triệu USD này sẽ đi vào vận hành.

5


SINOPEC và SHELL cũng sẽ cho vận hành hai nhà máy sản xuất phân bón từ
than tương tự đặt tại Hồ Bắc (công suất 2000 tấn than/ ngày) và An Huy
(1500 tấn than/ ngày), dự kiến vận hành vào năm 2005. Công ty SHELL còn
cung cấp licent công nghệ khí hóa than cho một số nhà máy khác nữa ở Trung
Quốc, như nhà máy ở Yingcheng công suất 900 tấn than/ ngày và ở Lan Châu
công suất 1200 tấn/ ngày để sản xuất phân bón. Một liên doanh SINOPEC và
SHELL nữa trị giá 136 triệu USD tại Yueyang đang được xây dựng có công
suất 2000 tấn than/ ngày.
Các nhà máy sản xuất đạm từ than ở Trung Quốc sẽ giảm được chi phí đáng kể
sau khi chuyển sử dụng nguồn nguyên liệu đắt tiền naphtha sang nguyên liệu
than khai thác tại các địa phương. Công nghệ tiên tiến hiện nay cũng giúp
Trung Quốc giảm phụ thuộc vào nhập khẩu các loại than đắt tiền.
Trung Quốc hiện rất đang quan tâm tới Công nghệ CCGI - sản xuất điện - đạm
của SHELL. Các nhà máy điện dự kiến đưa vào vận hành năm 2007 - 2008 ở
Trung Quốc sử dụng công nghệ của SHELL gồm có:
- Nhà máy CCGI Yantai công suất 3000 tấn than/ ngày tại Yantai.
- Nhà máy sử dụng than cốc + than cám dự kiến sản xuất điện, sẽ hoạt
động vào năm 2008.
Trung Quốc hiện đã hiện đại hóa (tự động hóa) công nghệ sản xuất NH3 từ
khâu khí hóa than đến tổng hợp NH3, điển hình là các nhà máy ở Ngô Kinh, An
Hóa, v.v... điều quan trọng để tự động hóa là nguồn cung cấp than phải ổn định
về chất lượng, thiết bị sử dụng phải có độ tin cậy cao, hệ thống điều khiển phải
có độ chính xác lớn, bền và mặt khác trong điều hành phải tuân thủ nghiêm
ngặt quy trình thao tác.
b.

Khí hóa than ở Mỹ
Hiện nay than chiếm khoảng 52% nguồn nhiên liệu cho các nhà máy điện của
Mỹ. Nhưng dự báo tỷ lệ này sẽ giảm dần trong 20 năm tới, xuống còn khoảng
45%. Cũng như ở Ấn độ, việc sử dụng ngày càng nhiều khí thiên nhiên cho
mục đích phát điện ở Mỹ đã đẩy giá khí lên cao, khiến cho ngành công
nghiệp hóa chất không muốn tiếp tục trông cậy vào nguồn nguyên liệu này
nữa. Trong thập niên 1990, nhiều nhà máy sản xuất amoniăc và urê theo công
6


nghệ khí hóa than ở Mỹ đã chết yểu, kể cả nhà máy COGA Industries tại
Ilinois, là nhà máy sử dụng than có hàm lượng lưu huỳnh cao để sản xuất
900.000 tấn urê/năm. Vào thời điểm đó, chỉ còn duy nhất một nhà máy vận
hành theo công nghệ khí hóa than, đó là một nhà máy tại Dakota.
Nhưng đến năm 2000, khi giá khí thiên nhiên lên đến đỉnh cao, người ta đã
trở lại những kế hoạch xây dựng các nhà máy amoniăc theo công nghệ khí
hóa than. đồng thời, các quy định mới về phát tán khí thải đã tạo ra động lực
mới cho công nghệ này, vì than khí hóa được coi như nguồn năng lượng
tương đối sạch. Năm 2001, Công ty Farmland Industries đã bắt đầu xây dựng
nhà máy khí hóa than gần cơ sở sản xuất amoniăc của mình tại Enid,
Oklahoma. Các nhà sản xuất khác cũng cân nhắc đến việc làm theo công ty
này.
Chính phủ Mỹ đang khuyến khích áp dụng công nghệ khí hóa than như một
phương pháp giảm thiểu mức độ ô nhiễm môi trường của các nhà máy nhiệt
điện đốt than. Chính phủ nước này đã phân bổ 2 tỷ USD cho chương trình
nghiên cứu gọi là "Công nghệ than sạch". đó là sự phát triển có thể mở đường
cho sự xuất hiện các nhà máy tổng hợp, vừa sản xuất điện vừa sản xuất các
hóa chất đi từ khí tổng hợp như amoniăc và metanol. động lực này là một
hiện tượng rất đáng quan tâm, vì cho đến nay trên thế giới người ta vẫn coi
sản xuất amoniăc đi từ than là một công nghệ cũ và không hiệu quả, đó cũng

là lý do vì sao các nước không phát triển mạnh công nghệ này. Nhưng các
động lực mới từ Mỹ có thể sẽ tạo ra bước đột phá quan trọng trên toàn thế
giới cho sản xuất amoniăc đi từ nguyên liệu than.
2. Khí hóa than ở Việt Nam
a. Tình hình nhiên liệu sử dụng tại Việt Nam
Trước đây, khi các loại nhiên liệu nhập ngoại (xăng, dầu…) có giá còn thấp
thì phần nhiều chúng ta sử dụng các loại nhiên liệu nhập ngoại đó. Hiện nay,
với việc tăng giá nhiên liệu dầu trên thế giới, sức ép về chi phí nhiên liệu của
các cơ sở sản xuất đang tăng mạnh và các cơ sở sản xuất đang có xu hướng
thay thế các nhiên liệu nhập ngoại bằng các nguồn nhiên liệu sẳn có trong nước
và nhất là các nhiên liệu rẻ tiền. Một trong những nguồn nhiên liệu sẵn có đó
thì than đá đang được xem là nguồn nhiên liệu mang tính chiến lược của quốc
gia.
7


Bảng dưới đây sẽ cho chúng ta một cái nhìn tổng quan về chi phí than đá so
với các loại nhiên liêụ khác
Bảng 1.1: So sánh một số nhiên liệu và giá thành sản xuất nhiệt

Tỷ lệ chi phí nhiên liệu so với than
Từ bảng và đồ thị cho chúng ta thấy:
+ Khi chuyển từ dùng Gas sang dùng dầu FO thì chi phí còn 71,9 %
+ Khi chuyển từ dùng Gas sang dùng dầu DO thì chi phí còn 52,3 %
+ Khi chuyển từ dùng Gas sang sử dụng than đá thì chi phí còn 18,3%
+ Khi chuyển từ dùng Gas
sang dùng than cám thì chi phí
còn 10,9%
Tóm lại nếu sử dụng một
cách hiệu quả các loại nhiên

liệu hoá thạch trong nước thì
giảm được rất nhiều chi phí cho
các cơ sở sản xuất.
b. Ứng dụng công nghệ khí hóa
than tại Việt Nam
Như vậy với trữ lượng than lớn, để có thể sử dụng một cách hiệu quả nguồn
năng lượng hoá thạch này sao cho vừa có lợi ích về kinh thế, vừa có lợi ích về
môi trường thì ứng dụng công nghệ khí hoá than là yếu tố cần thiết và khẩn
trương. Hiện nay, rầt nhiều cơ sở sản xuất trong nước đang hướng tới công
8


nghệ này trong chiến lược giảm thiểu chi phí năng lượng. Tuy nhiên hầu như ở
Việt Nam chưa có một đơn vị nào nghiên cứu và chế tạo thiết bị này nên đã có
một số cơ sở nhập thiết bị từ Trung quốc. Mặc dù thiết bị nhập ngoại tương đối
đắt tiền ( 1.5 tỷ VND với công suất nhiệt 2224000 kj/h, trọng lượng thiết bị
15tấn) nhưng vẫn chưa phù hợp với điều kiện Việt Nam. Với đặc tính than ở
Việt Nam như vậy thì chúng ta có thể ứng dụng công nghệ khí hoá than tầng cố
định và tầng sôi ở áp suất bình thường là phù hợp nhất. Ưu điểm của hai loại
này là: đơn giản, dễ chế tạo, hiệu suất cũng tương đối lớn, nằm trong khả năng
của chúng ta.
3. Các vấn đề môi trường liên quan đến than
a. Ảnh hưởng của việc khai thác than
Có hai dạng mỏ than cơ bản là vỉa than lộ thiên trên bề mặt (sâu < 30m) và hầm
mỏ than nằm sâu trong lòng đất.
Việc khai thác các vỉa than trên mặt (surface - mining) có những ưu điểm so
với khai thác dưới các hầm mỏ (subsurface - underground mining) như ít tốn
kém hơn, an toàn hơn cho người thợ mỏ và nói chung, nó cho phép khai thác
than triệt để hơn. Tuy nhiên, khai thác trên bề mặt lại gây ra vấn đề môi trường
như nó "xóa sổ" hoàn toàn thảm thực vật và lớp đất mặt, làm gia tăng xói mòn

đất cũng như làm mất đi nơi trú ngụ của nhiều sinh vật. Hơn nữa, nước thoát ra
từ những mỏ này chứa axit và các khoáng độc, gây ô nhiễm nước, ô nhiễm
đất…
Việc khai thác than dưới các hầm mỏ sâu trong lòng đất lại khá nguy hiểm, xác
suất rủi ro cao. Ở Mỹ, trong suốt thế kỷ 20 đã có hơn 90.000 người thợ mỏ chết
vì các tai nạn hầm mỏ, và thường các công nhân hầm mỏ đều có nguy cơ cao về
bệnh ung thư và nám phổi.
b. Ảnh hưởng của việc đốt than
Hạn chế lớn nhất của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch nói chung và than nói
riêng là nó gây ra ô nhiễm không khí do sự phát thải CO2, SO2, NOx... Tính
trên một đơn vị nhiệt lượng phát ra thì đốt than thải ra nhiều chất ô nhiễm hơn
các nhiên liệu hóa thạch khác (dầu, khí…). Chính vì vậy, việc đốt than đã gián
tiếp góp phần vào quá trình biến đổi khí hậu làm suy thoái môi trường toàn cầu
mà nổi bật là hiện tượng hiệu ứng nhà kính và mưa axit.
• Hiệu ứng nhà kính: Chúng ta biết rằng, bức xạ mặt trời là bức xạ sóng
ngắn (năng lượng lớn) nên nó dễ dàng xuyên các lớp khí CO2 và tầng
ozon để chiếu xuống trái đất. Ngược lại, bức xạ nhiệt từ mặt đất phát
9


•

vào vũ trụ là bước sóng dài (yếu hơn), nên nó bị hấp thụ (không
xuyên qua được) bởi CO2 và hơi nước trong khí quyển. Cân bằng
CO2 được duy trì nhờ sự hấp thụ của thực vật và hòa tan trong nước
biển đại dương.
Mưa axit : than, nhất là than bitum, chứa: S, N. Khi đốt, chúng thải
vào khí quyển các lưu huỳnh oxit, nitơ oxit... Các oxit này tạo nên và
tác dụng với hơi nước trong khí quyển làm cho mưa rơi xuống.

4. Nguyên lý chung về công nghệ khí hóa than
a. Khí hóa than
Là quá trình tổng cộng của các phản ứng đồng thể và dị thể của nhiên liệu
rắn chứa cacbon. Phụ thuộc vào mục đích của quá trình khí hóa, có thể nhận
được sản phẩm khí chứa CO, H 2 và CH4. Hỗn hợp khí sản phẩm chứa CO +
H2 có các tỷ lệ khác nhau giữa các cấu tử có thể được dùng cho các quá trình
tổng hợp hóa học.
Nếu coi trong than chỉ chủ yếu chứa cacbon và không tính đến các thành
phần khác như N, S và khí trơ thì quá trình khí hóa được coi như gồm các
phản ứng sau:
C + O2 =
CO2
(1)
C + CO2 =
2CO
(2)
C + H2O = CO + H2
(3)
C + 2H2 = CH4
(4)
Tất cả những phản ứng để tạo ra các sản phẩm khí nêu trên đều là các phản
ứng dị thể.
CO2 là sản phẩm khí bậc nhất có thể tiếp tục tương tác với cacbon có trong
vùng phản ứng. đồng thời với quá trình trên là quá trình chuyển hóa đồng thể
các sản phẩm khí bậc nhất tạo thành trong các quá trình đầu tiên.
CO + 3H2
CO + H2O

=
=

CH4 + H2O
CO2 + H2

(5)
(6)

Như vậy các quá trình xảy ra trong quá trình khí hóa than được mô tả đầy đủ
bằng các phương trình phản ứng từ (1) đến (6).
Các phản ứng đồng thể (5-6) và dị thể (1-4) xảy ra kèm theo sự thay đổi mạnh
năng lượng của hệ thống. Các số liệu về hằng số cân bằng và entanpi của hệ
thống các phản ứng quan trọng thường được dẫn ra trong các sổ tay hóa lý.
Trên cơ sở các hàm nhiệt động, có thể tính toán lý thuyết được thành phần
cân bằng của các khí trong quá trình khí hóa phụ thuộc vào nhiệt độ. Thường
các tính toán dựa trên các điều kiện lý tưởng, song thực tế lại không đạt được
các điều kiện đó.
10


Trong lò phản ứng có nhiều phản ứng xảy ra. Vì vậy cần tính thành phần của
các khí ở trạng thái cân bằng đối với mỗi phương pháp sản xuất và trên cơ sở
đó có thể so sánh ưu, nhược điểm của mỗi phương pháp khí hóa theo thành
phần của sản phẩm.
b. Các kiểu công nghệ khí hóa than:
Khi sản xuất khí than, người ta phải cân nhắc hai yếu tố:
- Thể loại và chất lượng than sử dụng làm nguyên liệu khí hóa.
- Mục tiêu sử dụng các sản phẩm khí thu được.
Mỗi loại than có thể sử dụng làm nguyên liệu cho nhiều phương pháp khí
hóa than khác nhau. Tùy thuộc kích cỡ của than đưa vào lò khí hóa mà có thể
áp dụng một trong ba kiểu công nghệ khí hóa phổ biến hiện nay là: khí hóa

than tầng cố định; khí hóa than tầng sôi và khí hóa than dòng cuốn.
- Than cục to, đường kính 10 - 100mm: thích hợp kiểu công nghệ khí hóa
than tầng cố định.
- Than cục nhỏ, đường kính 0 - 10mm: thích hợp công nghệ khí hóa than
tầng sôi.
- Than cám, đường kính 0 - 2mm: thích hợp công nghệ khí hóa than dòng
cuốn (khô và ướt).
Cả ba công nghệ khí hóa than nói trên đều có thể cho ra các sản phẩm khí, đó
là: khí than khô; khí lẫn; khí than ướt; khí than giàu oxy, v.v... Ngược lại, một
phương pháp khí hóa nhất định cũng có thể khí hóa được nhiều loại than khác
nhau, ví dụ phương pháp khí hóa tầng cố định có thể dùng các loại nhiên liệu
khác nhau như than gỗ, gỗ, than nâu, than antraxit, v.v...
c. Các loại khí than
Tùy theo tác nhân khí hóa mà người ta thu được các loại khí khác nhau như
khí than khô, khí than ướt, khí than hỗn hợp...
- Khí than khô : là khí than nhận được khi tác nhân khí hóa là không khí. Tại
vùng khí hóa sẽ xảy ra các phản ứng sau :
C + O2 = CO2 + 399499 kj
2C + O2 = 2CO + 232384 kj
C + CO2 = 2CO + 167023 kj
2CO + O2 = 2CO2 + 566474 kj
Khí CO là thành phần chính của khí than khô. Nếu khả năng phản ứng
của than cốc càng cao thì sự phân hủy CO2 càng mạnh và khí CO càng
giàu, ngay cả trong trường hợp nhiệt độ vùng khử hạ thấp xuống dưới
1000oC
Đặc trưng lớn nhất của quá trình sản xuất khí than khô là nhiệt độ trong
các khu vực đều cao, đặc biệt là trong khu vực cháy nhiệt độ có thể lên
đến 1000-1700oC. Trong điều kiện như vậy tro xỉ đều bị chảy lỏng, các
11

-

-

lớp lót trong lò bị ăn mòn rất mạnh vì xỉ lò nóng tác dụng rất mạnh với
các vật liệu chịu lửa. Do vậy vật liệu lót lò thường phải là các loại cao
cấp, như gạch chịu lửa manhezit. Tháo xỉ ở dạng lỏng
Khí than ướt dùng hơi nước : Là sản phẩm nhận đucợ của quá trình khí hóa
than nếu tác nhân khí hóa là hơi nước. Trong vùng oxy hóa sẽ tiến hành các
phản ứng sau
C + H2O = CO + H2 - 125788 kj (1)
C + 2H2O = CO2 + 2H2 - 84594 kj (2)
CO + H2O = CO2 + H2 + 41235 kj (3)
C + CO2 = 2CO - 167023 kj
Phản ứng phân hủy hơi nước kèm theo thu nhiệt, cho nên nhiệt độ càng
cao thì phản ứng phân hủy hơi nước càng mãnh liệt và chủ yếu theo phản
ứng (1). Sự phân hủy này còn phụ thuộc vào hoạt tính của nhiên iệu. Khí
CO2 thu được ở các phản ưng (2) và (3) sẽ tác dụng với than cốc nung đỏ
ở vùng khử nằm phía trên cùng phản khí hóa để tạo thành khí CO.
Do phản ứng khí hóa bằng hơi nước là phản ưng thu nhiệt nên hơi nước
đưa vào lò cần phải nhiệt độ cao
Khí than ướt chủ yếu dùng để tổng hợp hóa học. Vì là nguyên liệu có
nhiều H2 nên khí than ướt được dùng để tổng hợp NH 3 hoặc làm nhiên
liệu. Đẻ tiến hành tổng hợp NH3 phải loại bỏ CO theo phương pháp dùng
nước hấp thụ ở 20atm. Ngoài ra khí than ướt cũng là nhiên liệu khí cao
cấp
Ở nước ta sản phẩm khí than ướt được dùng để sản xuất phân bón tại
Công ty Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc
Khí than ướt dùng hơi nước và oxy : là phương pháp sản xuất mà gió là hỗn

hợp của oxy và hơi nước. Do :
o Nhiệt cháy của sản phẩm khí lẫn không cao, 1200-1400kcal/m3
và không đáp ứng được trong một số trường hợp cần nhiệt độ
cao. Nếu dùng khí lẫn để đốt trong sinh hoạt thì không đạt yêu
cầu kinh tế vì phải vận chuyển một lượng lớn nito theo đường
ống. Trong trường hợp này phải sử dụng khí than ướt thì thể tích
khí giảm đi nhiều
o Nếu sản phẩm khí để tổng hợp hóa học mà không cần dùng nito
thì không nên dùng khí lẫn vì việc loại bỏ nito ra khỏi hỗn hợp
là rất khó
Các phản ứng chủ yếu xảy ra trong quá trình khí hóa với gió gồm hơi
nước và oxy :
C + O2 = 2CO + 52285 kcal/k mol C
C + H2O = CO + H2 + 31690 kcal/kmol C
Lượng oxy cần là 0.1 m3 O2/kg C hoặc 0.38 kg O2/kg C
12


5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khí hóa than
a.

Ảnh hưởng của áp suất
- Quá trình khí hóa xảy ra ở áp suất nhất định. Thực tế thì để quá trình khí hóa
hoạt động thì áp suất tối thiểu phải là 10bar và có thể đạt đến 100bar.
- Ở áp suất cao cực độ, như việc tổng hợp amoniac (130-150bar) hay như quá
trình hóa khí ở áp suất 70-100bar trở lên thì không thực tế cho yêu cầu thiết
bị. Ở áp suất quá cao thì kích thước thiết bị sẽ lớn , việc lựa chọn vật liệu làm
lò hóa khí trở nên khó khăn dẫn đến chi phí kinh tế sẽ rất cao.
- Vì vậy việc lựa chọn áp suất cho quá trình hóa khí là tùy thuộc vào yêu cầu
của quá trình hay thiết bị và mục đích sử dụng cuối cùng sao cho chi phí đầu

tư là thấp nhất.
- Như vậy tùy thuộc vào sản phẩm khí ra theo yêu caaif cần sử dụng mà ta
chọn một giá trị áp suất nhất định tương ứng với mỗi kiểu công nghệ hóa khí
than thích hợp

b.

Ảnh hưởng của nhiệt độ
- Nhiệt độ của quá trình hóa khí nhìn chung được lựa chọn trên cơ sở trạng thái
tro (trạng thái dưới điểm mềm của tro và trên điểm nóng chảy của xỉ). Đối
với than điểm nóng chảy của tro rất cao, đó là sự thuận lợi để thêm chất khí
hóa vào than để giảm nhiệt độ nóng chảy của tro xuống. Hóa khí ở nhiệt độ
cao sẽ làm tăng lượng oxy tiêu thụ cuarquas trình và sẽ giảm toàn diện hiệu
suất của quá trình hóa khí. Vì vậy trong quá trình hóa khí ta luôn đảm bảo
nhiệt độ trong lò không được vượt quá giá trị cho phép.
- Các quá trình hóa khí hiện đại đều hoạt động ở áp suất 30bar và nhiệt độ trên
1300oC. Ở điều kiện như vậy có tác dụng làm tăng giá trị sản xuất khí tổng
hợp với thành phần giảm xuống. Trong trường hợp này thì nhiệt độ cao là cần
thiết, đồng thời để quá trình hóa khí thuận lợi hơn người ta còn sử dụng thêm
chất xúc tác trong quá trình phản ứng

CHƯƠNG II: ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ KHÍ HÓA THAN TRONG SẢN XUẤT
URE CỦA CÔNG TY TNHH MTV PHÂN ĐẠM VÀ HÓA CHẤT HÀ BẮC
1. Sơ đồ công nghệ sản xuất Ure Hà Bắc.

Dây chuyền sản xuất Ure Hà Bắc gồm 3 xưởng chính: xưởng Tạo khí, xưởng
Amoniac và xưởng Ure được thể hiện như hình sau:
13

14




Ure Hà Bắc được sản xuất từ nguyên liệu than antraxit cục, hơi nước và không
khí.
Ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu về quá trình khí hóa than trong xưởng Tạo khí.
Quá trình khí hóa than theo phương pháp tầng ngọn lửa cố định. Sản phẩm của
quá trình hóa khí gồm: CO2, O2, N2, H2, H2S, Ar, CH4…được gọi là khí than
ẩm, khí than ẩm được tách bụi, làm nguội, và chứa trong két khí. Khí than ẩm
được đưa ra khỏi két khí, qua lọc bụi tĩnh điện để tách nốt lượng bụi còn lại qua
quạt tang áp. Khí than ẩm được quạt tăng áp đưa vào tháp khử H2S thấp áp, sau
đó đi vào các đoạn 1, 2, 3 của máy nén 6 cấp. Ra khỏi đoạn 3 của máy nén 6
cấp, khí than ẩm tiếp tục đi vào tháp biến đổi CO thành CO2 và khi ra khỏi đây
được gọi là khí biến đổi. Khí biến đổi đi vào tháp khử H2S trung áp rồi rồi đi
sang tháp hấp thụ CO2 và sau hệ thống này được gọi là khí tinh chế. Khí tinh
chế đi vào đoạn 4 và 5 của máy nén 6 cấp. Ra khỏi đoạn 5 khí tinh luyện được
đưa vào tháp khử vi lượng bằng dung dịch đồng kiềm và trở thành khí nguyên
liệu tổng hợp NH3.
Đôi nét về khí hóa than tầng cố định:
 Quá trình khí hóa thuận
Theo phương pháp này thì than được nạp vào từ trên đỉnh lò xuống phía
dưới, gió (không khí, hơi nước...) đi vào lò từ đáy lò còn sản phẩm khí
đi ra ở cửa lò phía trên. Như vậy gió và than đi ngược chiều nhau. Quá
trình có một số đặc điểm sau (hình 1):
a) Phân chia chiều cao lò thành từng vùng phản ứng, vùng nọ kế tiếp
vùng kia. Dưới cùng là vùng xỉ, tiếp đó là vùng cháy, vùng khử (vùng
tạo ra sản phẩm khí hóa) , vùng bán cốc , vùng sấy than và trên đó là tầng
không đỉnh lò.

b) Do có sự phân bố các vùng phản ứng như vậy nên nếu đi từ dưới lên
thì vùng cháy có nhiệt độ cao nhất, tiếp đó là vùng khử có nhiệt độ thấp
hơn do có các phản ứng thu nhiệt, vùng bán cốc có nhiệt độ thấp hơn nữa
và tiếp đó là vùng sấy có nhiệt độ càng thấp hơn nữa do phải tiêu tốn
nhiệt vào quá trình bốc hơi nước.
c) Khi đi từ trên xuống dưới, trọng lượng và kích thước hạt than giảm
dần vì than đã tham gia vào các phản ứng phân huỷ nhiệt (bán cốc),
phản ứng khử, phản ứng cháy. Hàm lượng cacbon còn lại trong xỉ còn lại
tương đối ít. Tại vùng xỉ, hàm lượng tác nhân O2 và H2O lại cao do gió
vào từ đáy lò và chuyển động ngược chiều với than.
 Quá trình khí hóa nghịch
15






Quá trình khí hóa nghịch được tiến hành trong các lò khí hóa, ở đó than
đổ từ trên đỉnh lò xuống dưới, gió cũng đi từ phía trên của lò và đi cùng
chiều với than xuống phía dưới. Sản phẩm khí của quá trình khí hóa thoát
ra ở phía đáy lò.
Do khí hóa thực hiện trong các điều kiện như vậy nên chúng có các đặc
điểm sau:
a) Phân bố lại các khu vực trong lò ngược với quá trình khí hóa thuận
b) Hình thức trao đổi nhiệt trong lò khí hóa nghịch
Trong lò khí hóa nghịch, vùng có nhiệt độ cao nhất là vùng cháy, nó có
xu hướng trao đổi nhiệt với các khu vực xung quanh. Nhiệt truyền cho
vùng khử chủ yếu do quá trình đối lưu, còn nhiệt truyền lên phía trên
(vùng cốc hóa) chủ yếu là do bức xạ và dẫn nhiệt.

c) Ảnh hưởng của quá trình bán cốc (nhiệt phân than) đối với quá trình
khí hóa nghịch
Trong lò khí hóa nghịch, sản phẩm của quá trình nhiệt phân (bán cốc)
thoát ra phải đi qua khu vực cháy, ở đó có dư oxy và nhiệt độ cao nên đại
bộ phận khí và chất lỏng nhiệt phân bị cháy và bị phân hủy tiếp, nên sản
phẩm của quá trình khí hóa nghịch chủ yếu chỉ có CO, H2, H2O, và một
lượng nhỏ các loại nhựa, hydrocacbon... Hàm lượng nhựa trong quá trình
khí hóa nghịch là thấp, không quá 0,3- 0,5 g/m3, trong khi khí sản xuất
theo quá trình khí hóa thuận có hàm lượng nhựa cao, đến 30- 40 g/m3.
Sản phẩm khí từ quá trình khí hóa nghịch có chất lượng tốt hơn từ quá
trình khí hóa thuận nên khí đó có thể dùng để chạy các động cơ đốt trong
hoặc chế biến hóa học.
Khí hóa liên hợp
Quá trình khí hóa liên hợp là quá trình kết hợp phương pháp khí hóa
thuận và phương pháp khí hóa nghịch trên cùng một thiết bị.
Than đi từ đỉnh lò xuống, gió cũng đi từ trên xuống cùng chiều với than
tạo điều kiện cho quá trình khí hóa nghịch.
Ưu nhược điểm của các quá trình khí hóa tầng cố định
Nhờ sắp xếp các vùng phản ứng trong lò, vùng nọ kế tiếp vùng kia, nên
nhiệt độ trong lò giảm dần từ dưới lên trên, than càng đi xuống dưới càng
nóng.
Phương pháp khí hóa tầng cố định, nhất là phương pháp khí hóa nghịch
hoặc liên hợp, có ưu điểm là có thể sử dụng được tất cả các loại nhiên
liệu ban đầu khác nhau (về độ ẩm và độ tro) mà không ảnh hưởng nhiều
đến chất lượng khí than. Than đi từ vùng sấy qua vùng bán cốc nên ẩm
và chất bốc đã thoát hết, do vậy khi đến vùng khử và vùng cháy than vẫn
16


giữ được nhiệt độ cần thiết cho các phản ứng khử và phản ứng cháy, vì

thế chất lượng khí sản phẩm ở đây vẫn tốt.
Chính vì vậy phương pháp này cho phép khí hóa được tất cả các loại
than, từ than non đến than già, kể cả loại đá dầu có hàm lượng tro cao
(đến khoảng 50% tro) và củi gỗ, (có độ ẩm đến 30%). Phương pháp
không dùng được đối với các loại than cám và than bụi.
Phương pháp khí hóa tầng cố định cho phép sản xuất khí than có chứa
nhiều hydrocacbon, vì vậy khí sản phẩm có nhiệt cháy cao, rất có lợi khi
dùng vào mục đích làm khí đốt.
Mất mát cacbon theo xỉ than ở phương pháp này tương đối ít, vì theo
chiều chuyển động của than từ trên xuống dưới thì nồng độ các tác nhân
khí như O2, H2O tăng lên còn nồng độ cacbon trong pha rắn giảm dần.
Nhược điểm của phương pháp này là mất mát nhiệt theo xỉ khá nhiều vì
vùng tro xỉ tiếp xúc trực tiếp với vùng cháy, là vùng có nhiệt độ cao, do
đó hiệu suất nhiệt của quá trình không cao.
2.

Quá trình khí hóa than trong xưởng Tạo khí.

Sơ đồ khối lưu trình công nghệ trong xưởng tạo khí
17


Quá trình khí hóa làm việc gián đoạn ở khâu tạo khí xử dụng nguyên liệu chính là
than cục, hơi nước và không khí. Than cục được đưa lên Bunke có dung tích 50
tấn/lò. Hiện tại có mười lò tạo khí. Than được phân làm 3 loại: 12¸25 mm, 20¸40 mm,
và > 40 mm, mỗi loại dùng cho từng loại lò khác nhau có thể áp dụng điều kiện công
nghệ thích hợp của mỗi lò khí hoá cho từng cỡ hạt than. Mỗi ngày nhà máy dùng
khoảng 450 tấn than cục, tạo ra 43 000 m3 khí than ẩm, từ đó có thể sản xuất được
320 tấn amôniac lỏng. Than cục, hơi nước và không khí phối hợp phản ứng trong lò
tạo khí ở nhiệt độ T = 1100°C tạo thành hỗn hợp các khí CO, H2O, H2, N2, CH4, hơi

nước và bụi. Các phản ứng chủ yếu xảy ra là:
2C + O2 = 2 CO – Q1
C + O2 = CO2 – Q2
2 CO + O2 = 2 CO2 – Q3
C + H2O = CO + H2 + Q4
C + CO2 = 2CO + Q5
C + 2H2O = CO2 + 2 H2 +Q6
Quá trình này nhằm thu khí CO, N2, H2. Hai khí N2, H2 để tổng hợp NH3. Vì vậy,
hỗn hợp khí than được làm sạch qua nhiều công đoạn để lọc bụi và khí có hại cho quá
trình tổng hợp Urê.
Nguyên liệu là than cục được đưa vào từ đỉnh lò. Chất khí hoá là không khí và hơi
nước được đưa qua tầng nhiên liệu để tiến hành khí hoá. Tro xỉ được tháo ra ở cửa
đáy lò. Trong lò khí hoá khi đưa chất khí hoá đi qua tầng nhiên liệu để tiến hành phản
ứng thì có sự phân tầng. Từ trên xuống, tầng nguyên liệu được phân tầng như sau:
tầng sấy, tầng chưng, tầng khí hoá (bao gồm tầng khử và tầng oxi hoá), tầng xỉ. Các
phản ứng chủ yếu xẩy ra ở tầng khí hoá:
2C + O2 = 2CO – Q
C + O2 = CO2 – Q
2CO + O2 = 2 CO2 – Q
C + H2O = CO + H2 + Q
C + CO2 = 2CO + Q
18


C + 2H2O = CO2 + 2H2 + Q
Ngoài ra còn có các phản ứng phụ:
C + 2H2 = CH4 + Q
CO + 3H2 = CH4 + H2O + Q
CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O + Q
S + H2 = H2S

Trong đó thành phần % khí than ẩm như sau:

CO2
6.6

CO
33.3

H2
37.0

O2
0.3

CH4
0.3

N2
22.4

Nguyên lý quá trình khí hóa than ẩm ở đây bao gồm hai giai đoạn chính là giai
đoạn thổi gió để tăng nhiệt và chế tạo khí than ẩm. Thực tế để đảm bảo an toàn
và nâng cao chất lượng khí than ẩm, mỗi tuần hoàn làm việc bao gồm 5 giai
đoạn:




Thổi gió:
Nguồn không khí cung cấp cho quá trình thổi gió, để tăng nhiệt

cho lò khí hoá và cung cấp nhiệt cho hỗn hợp hơi nước ở giai đoạn
chế khí thổi xuống. Không khí được quạt gió đưa vào đường ống
chung với áp suất 2800-3200 mmH2O được đưa qua tầng than
nóng đỏ xẩy ra phản ứng cháy cacbon với Oxi của không khí.
Nhiệt tích lại ở tầng than trong lò. Sau khi ra khỏi lò đốt, khí thổi
gió đi vào lò nhiệt thừa theo hướng từ trên xuống rồi qua van ống
khói phóng không hoặc đưa tới cương vị thu hồi khí thổi gió qua
van hồi lưu. Khí thổi gió được đốt để loại bỏ CO, nhiệt tận dụng
để tạo hơi nước cấp cho quá trình sản xuất.
Thổi lên lần một: Hỗn hợp hơi nước (là hơi nước quá nhiệt) 5at
280-350C và không khí qua tầng than nóng đỏ, chế tạo khí than
ẩm, qua lò đốt sang nồi hơi nhiệt thừa, trao đổi nhiệt gián tiếp với
nước, về van ba ngả đến thuỷ phong túi rửa rồi vào đường ống
19








chung khí than qua tháp rửa, khí than di từ dưới lên, nước tuần
hoàn dội xuống làm lạnh và làm sạch khí than ẩm và đi vào két
khí. Khí tiếp tục qua tháp lọc điện, bụi được lọc bỏ hàm lượng
giảm xuống còn khoảng <5mg/m3. Mục đích của việc đưa không
khí vào lò để đảm bảo tỉ lệ (H2+CO)/N2 = 3.1 – 3.2 , đồng thời
cấp them nhiệt cho phản ứng giữa C và H2O.
Thổi xuống: Sau giai đoạn chế khí thổi lên, để tránh tầng lửa dịch
lên gây kết tảng, bám vách lò, người ta cho hơi nước đi vào từ

đỉnh lò đốt để tận dụng nhiệt, ra ở đáy lò đốt và đưa vào đỉnh lò
phát sinh. Giai đoạn này còn nhằm mục đích ổn định các tầng
nguyên liệu. Hơi nước từ trên xuống đi qua tầng than. Khí than
hình thành sau khi qua tầng xỉ, mũi gió qua van ba ngả vào túi rửa,
ra đường chung khí than.
Thổi lên lần hai: Sau khi thổi xuống khí than còn lưu lại ở đáy lò,
đường ống phía đáy lò, người ta dùng hỗn hợp không khí và hơi
nước thổi lên để đảm bảo an toàn trước khi vào giai đoạn thổi gió.
Lưu trình như thổi lên lần một nhưng thời gian ngắn hơn.
Thổi sạch: Để thu hồi lượng khí than ẩm còn lưu lại trong thiết bị,
người ta dùng không khí để thổi sạch với lưu trình như thổi gió
nhưng van ống khói được đóng lại để thu hồi khí than về đường
ống chung.

3. Các nguồn gây ô nhiễm.

Các bộ phận sản xuất chính và những tác động tới môi trường trong quá
trình hoạt động:
- Xưởng nhiệt điện: Trong đó liên quan đến phát thải có hệ thống 07 lò
hơi: 05 lò 35 tấn hơi/giờ và 02 lò 75 tấn/giờ. Bên cạnh khí trao đổi nhiệt thải
đây cũng là nơi phát sinh nhiều nguồn thải bao gồm nước trao đổi nhiệt thải,
nước thải xối xỉ than và quá trình xử lý bụi lò hơi.
- Xưởng tạo khí: khí hóa than tạo ra khí than ẩm. Khí thải của lò được
thải gián đoạn và được thu hồi đốt tận dụng nhiệt sản xuất hơi nước. Đây cũng
là một nguồn phát sinh khí thải. Nước thải trong công đoạn này xuất phát từ xử
lý bụi lò rửa khí ở tháp rửa, thiết bị lọc bụi điện ướt, lượng nước này được tuần
hoàn tái sử dụng toàn bộ.
20

- Xưởng NH3: Có khí thải CO2 ở công đoạn tinh chế nhưng được thu hồi
để sản xuất CO2 lỏng và rắn. Khí thải trong giai đoạn tổng hợp NH 3 được tận
thu làm khí đốt sử dụng trong nhà ăn. Nước thải của công đoạn này bao gồm
nước phát sinh từ quá trình trao đổi nhiệt của hệ thống tinh chế, quá trình rửa
khí tái sinh của công đoạn rửa đồng, nước thải làm mát ổ trục các bơm nén,
nước thải có chứa NH3 được thu gom đưa đi xử lý tại Xưởng Nhiệt.
- Xưởng Urê: Xưởng này có nguồn khí thải từ tháp tạo hạt mang theo bụi
Urê. Nguồn nước thải phát sinh từ hệ thống chung cư nhà NH3, quá trình rửa các
cổ bơm, nước thải có chứa NH3 này được thu gom đưa đi xử lý bằng cách trung
hòa với khí thải lò hơi xưởng Nhiệt cùng với nước thải xưởng NH3.
Tại một số công đoạn nước thải có được tận thu tái sử dụng, một số
nguồn thải ô nhiễm cao được đưa qua các hồ lắng, hồ môi trường trước khi dẫn
ra kênh thải chung và được bơm ra sông Thương hoặc vào máng thủy lợi Nông
Giang với tổng lượng thải khoảng 7.700 m3/h.


Tổng hợp chất thải rắn và chất thải nguy ngại của Công ty

Bảng 4.3: Tổng hợp chất thải rắn của Công ty
TT
1

Nguồn gốc

Lượng thải

Biện pháp xử lý

Xỉ và tro bay của lò 8.500 tấn /tháng Bán cho Công ty than Hà Bắc
hơi

2

Xỉ, bụi lò khí hóa

1.600tấn/tháng

3

Vỏ bao PP, PE, 10kg/tháng
giấy, bao bì, . . .

Bán cho Công ty than Hà Bắc

4

Xúc tác tổng hợp 30 tấn/6 năm
NH3

Thu gom bán cho khách hàng
có nhu cầu

21

Bán cho Công ty than Hà Bắc


5

Xúc tác chuyển hoá 30 tấn/5 năm

CO

Bán cho nhà máy sản xuất xúc
tác để tái chế.

(Nguồn: Chi cục Bảo vệ Môi trường, Đề án bảo vệ môi trường của Công ty
TNHH MTV Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc).

CHƯƠNG III : CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT
1. Lựa chọn công nghệ phù hợp với từng loại than

Than dùng trong quá trình khí hóa được chia làm 3 loại khác nhau:
- Than cục to, đường kính 10 - 100mm (than gỗ, than nâu).
- Than cục nhỏ, đường kính 0 - 10mm.
- Than cám, đường kính 0 - 2mm.
Đối với than cục to ta lựa chọn phương pháp khí hóa than tầng cố định
Đỗi với các loại than cám, than cục nhỏ ( d= 0- 10mm) thì ta phải lựa chọn
phương pháp khí hóa than tầng sôi và khí hóa than tầng cuốn vì than cám và
than bụi có kích thước hạt khá nhỏ 0 - 10mm và 0 - 2mm, nếu xếp các loại
22


than này vào lò khí hóa thì trở lực của lớp than sẽ khá lớn. Vì vậy nếu khí
hóa ở dạng chặt tầng cố định thì phải dùng tốc độ gió lớn mới khắc phục
được trở lực đó để đảm bảo cho lò có năng suất nhất định. Nhưng nếu tăng
tốc độ gió sẽ không tránh khỏi có một số hạt than "sôi" lên, một số hạt có
kích thước nhỏ hơn lại bay lơ lửng trong khí hoặc bay ra ngoài lò phản
ứng.Do đó lượng bụi than sẽ lớn và hiệu suất chuyển hóa thành sản phẩm sẽ
nhỏ.
Hiện nay, các NĐĐT ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến hai loại công nghệ

lò hơi đó là: lò than phun và lò tầng sôi tuần hoàn. Hiệu suất đốt than
antraxit trong các lò PC ( lò hơi đốt than) của Việt Nam nhìn chung thấp hơn
hiệu suất đốt than bitum trong các lò PC của các nước khác trên thế giới. Do
than antraxit Việt Nam là loại có hàm lượng chất bốc thấp, các bon cố định
cao, khó bắt cháy và khó cháy kiệt, mới chỉ áp dụng đốt trong các lò hơi có
thông số dưới tới hạn. Hiệu suất trung bình năm 2012 của các NĐĐT trong
nước sử dụng công nghệ lò hơi PC chỉ đạt khoảng 32%.
Công nghệ lò tầng sôi mới được phát triển vào những năm 70 của thế kỉ
trước nhưng nhanh chóng khẳng định là một công nghệ có tiềm năng rất lớn
nhờ các ưu điểm:
- Cháy hiệu quả các loại nhiên liệu xấu có dải biến động chất lượng thay đổi
rộng.
- Có thể giảm phát thải các khí thải độc hại như NOx, SOx trong quá trình
cháy nhiên liệu mà không cần trang bị các thiết bị xử lý đắt tiền.
Những năm gần đây, lò hơi tầng sôi được chú ý nhiều tại Việt Nam nhằm để
giải quyết lượng than phụ phẩm chất lượng thấp tồn đọng lớn trong ngành
than.
2. Giảm thiểu tại nguồn.

Sử dụng các loại than có hàm lượng S, N thấp để giảm lượng khí SO 2, Nox
sinh ra khi thực hiện quá trình khí hóa đồng thời cũng để tăng lượng sản
phẩm CO2, CH4 thu được, tránh gây lãng phí vè mặt kinh tế khi sử dụng các
điều kiện, nguyên, nhiên liệu (nước, nhiệt,…) như nhau mà sản phẩm thu
được không cao, lượng khí thải ra ngoài nhiều.
Bảng 1 - Yêu cầu kỹ thuật đối với than thương phẩm
23


Chỉ tiêu

Than cục

Kích thước cỡ 6- 100mm
hạt
Tỷ lệ cỡ hạt 20%
khi giao nhận (trên cỡ)
ban đầu
Độ tro khô
từ 3,00 % đến
16,00 %
Hàm
lượng 6,00 %
ẩm toàn phần
Chất bốc khô 6,00 %
trung bình
Lưu
huỳnh 1,75 %
chung khô
Trị số tỏa 6700 Cal/g
nhiệt
toàn
phần khô

Than cám
<25mm

Than
bùn Than không
tuyển
phân cấp

< 0,5 mm
<200mm

10%
(dưới cỡ)

7%
(dưới cỡ)

-

từ 5,00 % đến từ 27,01 % từ 27,01 %
45,00 %
đến 35,00 %
đến 35,00 %
16,00 %
23,00 %
25,00 %
12,00 %

7,00 %

30,00 %

4,00 %

1,75 %

9,00 %

4200 Cal/g

5000 Cal/g

3750 Cal/g

3. Cải tiến nâng cấp các hệ thống thiết bị

Sau một thời gian dài sử dụng, máy móc thiết bị có xu hướng bị hỏng hóc,
rò rỉ nguyên nhiên liệu trong quá trình vận hành dẫn đến hiệu suất sản
phẩm tạo thành bị giảm sút, lượng khí thải, lượng than chưa được khí hóa
tăng cao.
Bảo ôn tốt đường ống dẫn hơi, dung dịch để tránh thất thoát nhiệt gây lãng
phí nhiên liệu.
Những cải tiến quy trình, công nghệ của Công ty trong những năm gần
đây
Những năm gần đây Công ty có rất nhiều dự án cải tao – mở rộng nhà máy
và trang thiết bị.Trong đó có nhiều hạng mục đã sử dụng công nghệ thân thiện
với môi trường. Dưới đây là một một trang thiết bị được cải tiến:


Hệ thống lò hơi
24


Xây dựng hai hệ lò hơi mới có công suất lớn hơn, sử dụng công nghệ vòi
phun than kiểu đậm nhạt, sử dụng công nghệ xử lý bụi, khí khói bằng thiết bị
màng nước kiểu Venturi thay thế kiểu Cyclon truyền thống.
Xây dựng trạm tuần hoàn nước của hệ thống xử lý khí khói (Trạm tuần
hoàn khử tro).

Nâng chiều cao ống khói từ 60m lên 80m.


Hệ thống sản xuất Urê có liên quan đến quá trình khí hóa than.
* Xưởng Tạo khí

Cải tạo bản thể lò phát sinh khí than, sử dụng bộ phân phối gió tiên tiến
của Trung Quốc.
Áp dụng phương pháp khống chế tự động sản xuất bằng PLC thay thế
pháp khống chế bán tự động bằng nước áp lực trước đây.
Sử dụng công nghệ thu hồi khí trong giai đoạn thổi gió, đốt để thu hồi ẩn
nhiệt để sản xuất hơi nước, nâng cao chiều cao ống khói hệ này lên 35 m.
Cải tạo trạm xử lý nước tuần hoàn, nâng công suất xử lý lên 1000m 3/h để
không thải nước này ra ngoài môi trường.
Đối với khí thải
* Khói thải lò hơi


Hiện nay, Công ty đã áp dụng công nghệ khử bụi và các khí có tính axít
trong khói lò hơi bằng thiết bị khử bụi màng nước kiểu Venturi, hiệu suất khử bụi
cao, khử lưu huỳnh lớn, trong đó có lắp tầng tấm xoáy ở đỉnh nhằm nâng cao tối
đa hiệu suất khử bụi và lưu huỳnh. Nước thải của hệ thống này được sử dụng
tuần hoàn.
* Khí thổi gió của lò Tạo khí:
Sau khi cải tạo, toàn bộ khí thổi gió của lò khí hóa được dẫn qua Cyclon
tách bụi vào lò đốt, qua thu hồi nhiệt để sản xuất hơi nước, rồi thải ra môi trường
qua ống khói có đường kính 1,6m và chiều cao H=35m (đã nâng ống khói từ 20
lên 35m).
25