tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép nghi sơn công suất 40 tấn phôi thép mẻ

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1
1.

Đặt vấn đề: ............................................................................................................. 1

2.

Mục tiêu của đề tài: ................................................................................................ 1

3.

Đối tƣợng, phạm vi và địa điểm nghiên cứu: ........................................................ 1

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ................................................................................................ 2
1.1.

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GANG THÉP: .......................................................... 2

1.1.1.

Giới thiệu chung về ngành gang thép: ................................................................... 2

1.1.2.

Công nghệ luyện thép lò hồ quang điện: ............................................................... 2

1.2.

Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ TỪ NGÀNH LUYỆN THÉP: ........... 4

1.3.

PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI TỪ NGÀNH LUYỆN THÉP:................... 5

1.3.1.

Xử lý bụi: ............................................................................................................... 5

1.3.2.

Xử lý khí CO: ....................................................................................................... 14

CHƢƠNG 2 HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT VÀ MÔI TRƢỜNG CỦA NHÀ MÁY
LUYỆN THÉP NGHI SƠN............................................................................................... 16
2.1.

CHỦ ĐẦU TƢ DỰ ÁN: ...................................................................................... 16

2.2.
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI CỦA NHÀ MÁY LUYỆN THÉP
NGHI SƠN: ....................................................................................................................... 16
2.3.

HẠ TẦNG KỸ THUẬT – GIAO THÔNG: ........................................................ 18

2.4.

CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƢỜNG: ................................................................... 19

2.4.1.

Bụi và khí thải: ..................................................................................................... 19

2.4.2.

Nƣớc thải:............................................................................................................. 19

2.4.3.

Môi trƣờng đất: .................................................................................................... 20

2.4.4.

Tiếng ồn: .............................................................................................................. 20

2.5.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT THÉP TỪ LÒ HỒ QUANG: ................................... 20

2.5.1.

Ô nhiễm nhiệt:...................................................................................................... 20

2.5.2.

Sản phẩm sản xuất: .............................................................................................. 20

2.5.3.

Sơ đồ sản xuất thép: ............................................................................................. 21

2.5.4.

Lƣu lƣợng và nồng độ khí thải từ lò luyện hồ quang: ......................................... 22

2.5.5.

Cơ sở tính toán hệ thống xử lý khí thải từ lò luyện hồ quang: ............................ 23

2.5.6.

Xác định nồng độ và lƣu lƣợng khí thải: ............................................................. 24

CHƢƠNG 3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ .............................. 25
3.1.

XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ VÀ LƢU LƢỢNG KHÍ THẢI: ................................... 25

3.1.1.

Thông số đầu vào: ................................................................................................ 25

3.1.2.

Thông số đầu ra: ................................................................................................... 25


3.1.3.

Lựa chọn công nghệ: ............................................................................................ 27

3.2.1.

Chụp hút: .............................................................................................................. 32

3.2.2.

Cyclone: ............................................................................................................... 32

3.2.3.

Thiết bị lọc túi vải: ............................................................................................... 38

3.2.4.

Tính tổn thất áp lực đƣờng ống: ........................................................................... 43

3.2.5.

Chọn quạt: ............................................................................................................ 47

3.2.6.

Ống khói:.............................................................................................................. 47

3.2.7.

Khai toán kinh phí:............................................................................................... 48

3.3.

VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI ................................................... 53

3.3.1.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động: ................................................................................. 53

3.3.2.

Nguyên lý vận hành: ............................................................................................ 53

3.3.3.

Vận hành hệ thống: .............................................................................................. 53

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ............................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 56


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Các thông số đặc trƣng của một số thiết bị thu hồi bụi khô............................. 6
Bảng 1.2 Vận tốc cực đại cho phép của dòng khí ........................................................... 7
Bảng 1.3 Hiệu quả làm sạch bụi của buồng lắng bụi nhiều ngăn ứng với các kích thƣớc
hạt khác nhau ...................................................................................................................8
Bảng 1.4 Các loại bộ lọc bụi ......................................................................................... 10
Bảng 1.5 Hiệu suất lọc của vải lọc ................................................................................12
Bảng 2.1 Lƣợng khí bụi thoát ra từ lò điện luyện thép với dung tích lò khác nhau ......23
Bảng 3.1 Giá trị C của các thông số làm cơ sở để tính nồng độ tối đa cho phép trong
khí thải công nghiệp sản xuất thép ................................................................................25
Bảng 3.2 Hệ số lƣu lƣợng nguồn thải Kp tính theo từng ống khói ............................... 26

Bảng 3.3 Hệ số khu vực, vùng Kv.................................................................................26
Bảng 3.4 Kết quả tính toán hiệu quả lọc theo cỡ hạt bụi...............................................35
Bảng 3.5 Tính toán giá thành đƣờng ống ......................................................................49
Bảng 3.6 Bảng thống kê làm xyclon .............................................................................50
Bảng 3.7 Bảng thống kê vật liệu làm túi vải .................................................................51
Bảng 3.8 Bảng thống kê vật liệu làm ống khói ............................................................. 52
Bảng 3.9 Bảng thống kê các thiết bị khác .....................................................................52


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cân đối vào-ra của vật liệu/năng lƣợng trong sản xuất thép bằng lò điện hồ
quang. .............................................................................................................................. 4
Hình 1.2 Buồng lắng bụi. ................................................................................................ 7
Hình 1.3 Nguyên lý hoạt động của xyclon. .....................................................................8
Hình 1.4 Xyclon chùm. ...................................................................................................9
Hình 1.5 Thiết bị lọc túi vải........................................................................................... 11
Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc bụi tĩnh điện. ...............................................13
Hình 2.1 Vị trí Nhà máy luyện thép Nghi Sơn. ............................................................. 16
Hình 2.2 Quy trình sản xuất thép lò điện hồ quang. ...................................................... 22


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BTNMT: Bộ Tài Nguyên Môi trƣờng
KCN: khu công nghiệp
KKT: khu kinh tế
QCVN: quy chuẩn Việt Nam


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất

luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề:
Trong những năm gần đây, chúng ta không thể phủ nhận đƣợc sự phát triễn vƣợt
bậc của nền kinh tế cũng nhƣ khoa học kỹ thuật của thế giới. Nền công nghiệp thế giới
đã đạt đến trình độ kỹ thuật cao, với nhiều thành tựu đáng ghi nhận. Cùng với sự phát
triễn ấy, mức sống của con ngƣời cũng đƣợc nâng cao và nhu cầu của con ngƣời cũng
thay đổi. Tuy nhiên, hệ quả của sự phát triễn ấy là một loạt các vấn đề về môi trƣờng
nhƣ trái đất nóng lên, ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nƣớc, mực nƣớc biển dâng
hay biến đổi khí hậu… Trƣớc thực trạng ấy con ngƣời đã có ý thức về bảo vệ môi
trƣờng, ý thức về mối quan hệ giữa phát triễn kinh tế và bảo vệ môi trƣờng.
Ngày nay, ô nhiễm không khí đang là mối quan tâm của Việt Nam cũng nhƣ toàn
thế giới. Khi tốc độ đô thị hóa ngày càng tăng thì số lƣợng các khu công nghiệp, khu
chế xuất cũng ngày càng tăng làm ô nhiễm môi trƣờng không khí. Vì vậy, việc xử lý
bụi và khí thải trong quá trình sản xuất là điều tất yếu phải có trong các khu công
nghiệp, nhà máy để bảo vệ môi trƣờng không khí.
Với định hƣớng phát triển của Chính phủ thì ngành công nghiệp sản xuất thép luôn
đóng vai trò quan trọng trong hoạt động kinh tế của mỗi quốc gia. Thép là vật tƣ chiến
lƣợc không thể thiếu của các ngành công nghiệp, xây dựng và quốc phòng. Ngành sản
xuất thép có vai trò hết sức quan trọng trong sự nghiệp hiện đại hóa, công nghiệp hóa
đất nƣớc. Theo nghị định 108/2006/NĐ-CP ngày 22/9/2006 của Chính phủ quy định
chi tiết và hƣớng dẫn thi hành một số điều của Luật đầu tƣ đã quy định: sản xuất thép
cao cấp, hợp kim, kim loại đặc biệt, sắt xốp, phôi thép là danh mục lĩnh vực đặc biệt
ƣu đãi đầu tƣ và theo quy hoạch phát triển ngành thép giai đoạn 2007-2015 có xét đến
năm 2025 của Thủ Tƣớng Chính phủ tại Quyết định số 145/2007/QĐ-TTg cho thấy
khả năng tự chủ sản xuất trong nƣớc tăng lên theo từng thời kỳ, dần dần giảm bớt tỷ lệ
nhập khẩu đối với thép thành phẩm và phôi thép. Sau khi xem xét, đánh giá nhu cầu
tiêu thụ sản phẩm, các lợi ích của việc xây dựng nhà máy mang lại, việc xây dựng Nhà
máy luyện thép Nghi Sơn là rất cần thiết.

Với mong muốn môi trƣờng sống ngày càng đƣợc cải thiện, hạn chế phát thải khí ô
nhiễm vào môi trƣờng, đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy
luyện thép Nghi Sơn” là rất cần thiết trong việc hạn chế các tác nhân gây ô nhiễm
không khí làm ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng.
2. Mục tiêu của đề tài:
Dựa vào lƣu lƣợng, thành phần, tính chất của khí thải lựa chọn công nghệ, tính toán
thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho nhà máy luyện thép Nghi Sơn nhằm giảm thiểu ô
nhiễm môi trƣờng do khí thải gây ra, đạt quy chuẩn QCVN 51:2013/BTNMT trƣớc khi
thải ra nguồn tiếp nhận để bảo vệ môi trƣờng sinh thái và sức khỏe cộng đồng.
3. Đối tƣợng, phạm vi và địa điểm nghiên cứu:
Đối tƣợng nghiên cứu là khí thải phát sinh từ lò điện hồ quang.
Phạm vi nghiên cứu: nhà máy luyện thép Nghi Sơn. Giới hạn trong việc tính toán hệ
thống xử lý khí thải phát sinh từ lò điện hồ quang.
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

1


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GANG THÉP:
1.1.1. Giới thiệu chung về ngành gang thép:
Gang thép giữ một vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển của nền văn minh
nhân loại qua nhiều thiên niên kỷ do chúng đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các ngành
nông nghiệp, xây dựng, sản xuất và phân phối năng lƣợng, chế tạo máy móc thiết bị,

sản xuất hàng gia dụng và trong y học, trong an ninh quốc phòng … Theo nghiên cứu
thị trƣờng, thép là một trong những mặt hàng có nhu cầu ngày càng tăng và là một
trong những yếu tố chủ chốt đối với hầu hết các ngành công nghiệp. Trong vài năm trở
lại đây, nhu cầu thép của thế giới không ngừng tăng cao cùng với sự phát triển kinh tế.
Để đáp ứng đƣợc nhu cầu của thị trƣờng, sản lƣợng thép của thế giới cũng tăng trƣởng
liên tục.
Một số điểm có thể coi là thuận lợi cho ngành thép Việt Nam là: có thị trƣờng tiêu
thụ nội địa đang phát triển và có nguồn tài nguyên quặng sắt. Vì vậy, nếu trong quá
trình mở cửa và hội nhập chúng ta tiếp thu những bài học của ngành thép các nƣớc
(nhất là Thái Lan), có chính sách thích hợp thu hút và huy động đƣợc đầu tƣ nƣớc
ngoài vào ngành thép thì ngành thép Việt Nam có thể phát triển cao hơn so với hiện
nay.
Các nhà máy sản xuất thép của nƣớc ta hiện nay tập trung chủ yếu ở Miền Bắc và
Miền Nam. Ở Miền Bắc trên các tỉnh Thái Nguyên, Hải Phòng, Hƣng Yên, Bắc Ninh.
Ở Miền Nam tại thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai và Bà Rịa-Vũng Tàu. Trong tƣơng
lai, một số nhà máy luyện kim liên hợp sẽ đƣợc xây dựng ở Miền Trung nhƣ nhà máy
luyện kim liên hợp 4,5 triệu tấn/năm ở Hà Tĩnh.
Hiện nay, trên thế giới thép đƣợc sản xuất bằng hai công nghệ chính :
Công nghệ lò cao - lò chuyển thổi ôxy - đúc liên tục
Công nghệ lò điện hồ quang - đúc liên tục
Ngoài hai công nghệ chính nêu trên, có hai công nghệ mới phát triển là:
Hoàn nguyên nấu chảy - luyện thép lò chuyển – đúc liên tục và
Hoàn nguyên trực tiếp - luyện thép lò điện – đúc liên tục.
1.1.2. Công nghệ luyện thép lò hồ quang điện:
Lò hồ quang là loại lò mà nhiệt nung chảy kim loại đƣợc tạo ra do sự phóng điện
giữa hai điện cực. Nhiệt độ bên trong lò hồ quang có thể lên tới 2000oC, nên tạo điều
kiện hòa tan các hợp kim trong thép thỏa mãn đầy đủ các yêu cầu của phản ứng luyện
kim (oxy hóa, khử) tạo điều kiện tăng tốc độ phản ứng hóa học, thúc đẩy quá trình oxy
hóa và hoàn nguyên xảy ra nhanh chóng và triệt để. Theo cấu tạo và ứng dụng, lò hồ
quang đƣợc chia làm ba loại: lò hồ quang trực tiếp, lò hồ quang gián tiếp và lò hồ

quang phủ kín. Trong đó, lò hồ quang trực tiếp hiện đang đƣợc sử dụng phổ biến trên
thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam để nấu luyện thép các loại.

SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

2


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
Trên thế giới, lò điện đƣợc xây dựng đầu tiên ở Pháp vào năm 1889 với dung lƣợng
3 tấn/mẻ để nấu luyện thép hợp kim. Đến năm 1990, ở Mỹ đã sử dụng lò điện hồ
quang với dung lƣợng 10-20 tấn/mẻ để luyện thép Cacbon và thép hợp kim. Sau chiến
tranh thế giới thứ hai, lò hồ quang điện đƣợc sử dụng rộng rãi khắp thế giới. Ở Việt
Nam, hiện nay đƣợc đƣợc sử dụng hầu hết trong các công ty gang thép với quy mô
công nghiệp nhƣ: nhà máy luyện thép Lƣu Xá (công ty gang thép Thái Nguyên), nhà
máy luyện thép Biên Hòa (công ty thép Miền Nam), nhà máy luyện thép Thủ Đức
(công ty thép Miền Nam)…
Một lò điện hồ quang luyện thép đƣợc bao bọc bởi lớp tƣờng xây bằng vật liệu chịu
lửa và phần lớn kích thƣớc giành cho bộ phận làm mát bằng nƣớc. Nắp lò có gắn các
điện cực bằng than mà có thể nâng lên hạ xuống. Vật liệu dùng làm điện cực thƣờng
là: than chì, than vô định hình, và điện cực tự thiêu kết. Điện cực phần lớn có dạng tiết
diện tròn thƣờng chúng có dạng từng đoạn một giữa các đoạn đƣợc gắn kết với nhau
bằng vật liệu bọc điện cực, khi hoạt động các điện cực bị mòn dần đi và ta phải thay
thế dần chúng trong quá trình hoạt động. Hồ quang giữa vật liệu mang diện và điện
cực sẽ sinh ra nhiệt làm nóng chảy thép.
Trong quá trình hoạt động các điện cực sẽ đƣợc tự động nâng lên và hạ xuống bởi
bộ phận định vị, thông qua các cơ cấu nâng sử dụng điện hay xilanh thủy lực. Ngoài ra

còn có hệ thống kiểm soát dòng diện vào lò và duy trì nó ở mức gần nhƣ không đổi
trong suốt quá trình nếu chảy kim loại và kể cả dòng chạy qua khối liệu đang nấu trong
lò. Bộ phận nắm giữ các điện cực đƣợc làm mát bởi các ống đồng (Cu) bên trong có
nƣớc. Hệ thống ống nƣớc làm mát đƣợc đặt cùng với hệ thống điện từ máy biến áp đặt
kề ngay cạnh lò. Để bảo vệ máy biến áp khỏi nhiệt độ do lò phát ra ngƣời ta lắp đặt nó
trong một hộp kín.
Vật liệu chịu lửa không đƣợc dùng để xây nắp lò mà nắp lò một số bộ phận khác
đƣợc làm mát bằng nƣớc. Đáy lò đƣợc xây bằng gạch chịu lửa và vật liệu chịu lửa
dạng hạt, lò đƣợc xây trên nền phẳng trong quá trình hoạt động thép lỏng có thể đƣợc
rót ra từ lò thông qua cơ cấu vận chuyển. Bộ phận dùng đề rót thép lỏng ra gọi là cửa
rót. Trƣớc kia một số kiểu lò cũ sử dụng gầu rót bằng gạch chịu nhiệt nên khi rót phải
nghiêng lò, còn bây giờ cửa rót đƣợc thiết kế ở đáy giúp cho việc thực hiện phản ứng
hoàn nguyên nitơ và tháo xỉ đƣợc dễ dàng hơn. Một số kiểu lò mới hiện nay sử dụng
hai vỏ, mỗi vỏ một diện cực: lớp thứ nhất có nhiệm vụ nung nóng ban đầu phôi liệu,
lớp thứ hai ở dƣới có nhiệm vụ nung chảy phần vật liệu đã chảy lỏng ở trên xuống.
Sản xuất thép trong lò điện hồ quang bao gồm các khâu chuẩn bị liệu, nạp liệu, nấu
luyện, ra thép và xỉ, tinh luyện, thu gom xỉ và đúc liên tục.
 Ƣu điểm lò luyện hồ quang:
Trong quá trình nấu thép trong lò quang điện, dễ dàng nâng nhiệt độ và điều chỉnh
chính xác thành phần hóa học của thép.
Lò hồ quang điện thuận lợi và kinh tế với các loại thép kỹ thuật cao, đơn giản, độc
lập với các xƣởng đúc, các xƣởng luyện gang thép khác.
Nguyên liệu chính của công nghệ luyện thép bằng hồ quang điện là sắt thép phế
liệu, có khả năng tái sử dụng, tái chế cao, góp phần bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và
môi trƣờng.
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

3

Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
Cùng một sản lƣợng, vốn đầu tƣ cho lò hồ quang rẻ hơn là lò mactanh hai lần.
 Nhƣợc điểm lò luyện hồ quang:
Tiêu hao lƣợng lớn điện năng.
 Thành phần khí thải từ lò luyện hồ quang:
Khí thải lò điện hồ quang có dải thành phần rộng, gồm các thành phần chính nhƣ
bụi, kim loại nặng, SO2, NOx, CO2, và các chất hữu cơ bay hơi, trong đó thành phần và
lƣợng các chất hữu cơ bay hơi là đặc biệt quan trọng.
Theo số liệu tổng hợp của Viện Sắt và Thép quốc tế Bỉ (1997), để sản xuất 1 tấn
thép thô bằng lò hồ quang điện sẽ cần một số nguyên nhiên liệu gồm 1130kg vụn sắt,
10kg hợp kim và 40kg chất phụ gia. Thành phần năng lƣợng đầu vào của quá trình sản
xuất này sẽ là 450MJ cốc; 5,5GJ điện (572kWh); 205 MJ oxygen; 1,3GJ khí tự nhiên
tƣơng đƣơng 40m3 và 120 MJ điện cực tƣơng đƣơng 3,5kg.
Phƣơng pháp luyện thép này cho thấy sẽ sản sinh ra một lƣợng lớn chất thải bao
gồm khí thải (CO, CO2, SO2, Bụi, NOx), nƣớc thải và chất thải rắn có mức độ ô nhiễm
cao.

1130kg vụn sắt, sắt:
nóng, nguội

2,5kg CO; 120kg CO2;
60g SO2; 165g hạt; 0,5kg NOx.

10kg hợp kim;

40kg chất phụ gia
572 kwh (55 GJ)

1 tấn thép
sản phẩm

205 MJ oxi
1,3 GJ gas
4 m3 nƣớc
2m3 nƣớc thải

146kg xỉ; 19kg bụi lò; 16kg vảy;
2,5kg bùn; 0,8kg dầu; 3kg khác.

(SS,dầu,NH3).

17kg gạch chịu lửa.
0,8 kg dầu 3 kg chất khác

Hình 1.1 Cân đối vào-ra của vật liệu/năng lƣợng trong sản xuất thép bằng lò
điện hồ quang.
(Nguồn: Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn trong ngành thép từ lò điện hồ quang –
Chương trình hợp tác phát triễn Việt Nam – Đan Mạch về môi trường & Viện khoa
học và công nghệ môi trường trường ĐH Bách Khoa hà Nội)
1.2.

Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ TỪ NGÀNH LUYỆN THÉP:

Khí thải trong sản xuất thép lò điện bao gồm khí thải trực tiếp từ lò điện hồ quang
và lò thùng tinh luyện, khí thải do vận chuyển và nạp liệu, rót thép và đúc thép và khói
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

4


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
do chế biến xỉ. Khí thải trực tiếp từ lò điện và lò thùng tinh luyện chiếm khoảng 95%
toàn bộ khí thải trong xƣởng thép lò điện.
Khí thải trực tiếp cùng với các loại khí thải khác đƣợc lọc bụi bằng túi vải hay lọc
bụi tĩnh điện. Có thể thu hồi 85-90% khí thải trực tiếp để xử lý bằng lỗ bổ sung trên
nắp lò điện.
Khí thải lò điện hồ quang có dải thành phần rộng, gồm các thành phần chính nhƣ
bụi, kim loại nặng, SO2, NOx, CO2, và các chất hữu cơ bay hơi, trong đó thành phần và
lƣợng các chất hữu cơ bay hơi là đặc biệt quan trọng. Tuy nhiên số liệu khảo sát còn
hạn chế.
Bụi: Lƣợng bụi chứa trong khí thải lò điện hồ quang là 14-20 kg/tấn thép cacbon và
6-15 kg/tấn thép hợp kim. Nồng độ bụi của các nhà máy thép lò điện ở Châu Âu
khoảng từ 10 mg/Nm3 đến 50 mg/Nm3 .
Kim loại nặng: Hàm lƣợng kim loại nặng trong khí thải dao động tƣơng đối rộng,
nhiều nhất là Zn. Hàm lƣợng Hg tuỳ thuộc vào chất lƣợng thép phế.
SO2, NOx, CO, CO2: phụ thuộc vào số lƣợng và chất lƣợng nhiên liệu sử dụng.
Chất hữu cơ bay hơi: Phát thải chất hữu cơ, đặc biệt là benzen đƣợc ghi nhận là cao
đáng kể và phụ thuộc vào than sử dụng đƣợc phân hủy trƣớc khi cháy. Than đƣợc đƣa
vào để lót trong các thùng thép phế. Từ phát thải trên có thể dự đoán phát thải toluen,
xylen và các cacbua hydro khác phát sinh từ than. Các hợp chất hữu cơ chứa clo nhƣ
PCB, PCDD/F, PAH cũng đƣợc ghi nhận phát thải tại một số nhà máy.
1.3. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI TỪ NGÀNH LUYỆN THÉP:
1.3.1. Xử lý bụi:
Để lọc bụi ngƣời ta sử dụng nhiều thiết bị xử lý khác nhau và tùy thuộc vào nguyên

lý hoạt động thu giữ bụi, ngƣời ta chia chúng thành 4 nhóm chính sau đây:
-

Nhóm thiết bị thu tách theo nguyên lý quán tính và trọng lực: sử dụng lực quán
tính, lực hấp dẫn làm cho bụi tách khỏi dòng không khí lắng đọng lại.
Nhóm thiết bị lọc giữ lại bụi khi dòng không khí đi qua lớp vật liệu lọc.
Nhóm thiết bị thu giữ lại bụi đƣợc tích điện khi dòng không khí qua điện trƣờng
cao thế.
Nhóm thiết bị thu giữ bụi dƣới dạng ƣớt.

Các thông số quan trọng của thiết bị hoặc hệ thống lọc bụi:
1. Mức độ làm sạch hay còn gọi là hiệu quả lọc.
2. Công suất của thiết bị đƣợc tính bằng lƣu lƣợng dòng khí đi qua thiết bị (m3/h).
3. Tải trọng không khí riêng: tỷ số giữa thể tích không khí đi qua thiết bị thùng gom
bụi so với bề mặt thiết bị không khí đi qua (m3/h.m2).
4. Dung lƣợng bụi là lƣợng bụi đƣợc thu giữ lại trong thiết bị sản xuất chu kỳ làm
việc theo quy định (kg/lần).
5. Tổn thát áp suất dòng khí khi qua thiết bị xử lý: là hiệu số áp suất đo đƣợc của
không khí trƣớc và sau thiết bị xử lý (N/m2).
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

5


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
6. Chi phí năng lƣợng: năng lƣợng tiêu hao để làm sạch 1.000 m3 không khí
(kwh/103m3).

7. Giá thành làm sạch không khí khỏi bụi: tính bằng tổng giá trị chế tạo, lắp ráp và
chi phí vận hành.
Thiết bị thu bụi theo nguyên lý trọng lực và quán tính. Thu gom bụi dƣới tác dụng
của lực trọng trƣờng hoặc lực quán tính. Thiết bị này có 2 dạng chính:
-

Buồng lắng bụi làm việc theo nguyên lý trọng lực.
Xyclon và thiết bị kiểu tấm chớp làm việc theo nguyên lý quán tính.
Bảng 1.1 Các thông số đặc trƣng của một số thiết bị thu hồi bụi khô

Năng suất tối Hiệu quả xử
STT
đa (m3/h)
lý
Không giới (>50μm);
Buồng lắng
1
hạn
80 – 90%
(>10 μm);
Xiclon
85.000
2
50 – 90%
(>2μm);
Thiết bị gió xoáy 30.000
3
90%
(>5μm);
Xiclon tổng hợp

170.000
4
90%
Thiết bị lắng
(>2μm);
127.500
5
quán tính
90%
Thiết bị thu hồi
(>2μm);
42.500
6
bụi động
90%
Thiết bị

Trở lực
(Pa)

Giới hạn
nhiệt độ (0C)

50 – 130

350 – 550

250 – 1.500

350 – 550

< 2000

< 250

750 – 1.500

350 – 450

750 – 1.500

< 400
< 400

( Nguồn: Giáo trình Kỹ Thuật Xử Lý Ô Nhiễm Không Khí – Trần Ngọc Chấn)
a. Thiết bị thu hồi bụi theo nguyên lý trọng lực và quán tính:
Phƣơng pháp này đơn giản nhất là xử lý bụi qua cách thu gom bụi dƣới tác dụng
của lực trọng trƣờng hoặc lực quán tính. Thiết bị có hai dạng chính:
- Buồng lắng bụi.
- Xyclon và thiết bị kiểu tấm chớp.
 Buồng lắng bụi:
Đây là thiết bị thu gom bụi đơn giản nhất. Cấu tạo buồng lắng bụi đƣợc làm bằng
gạch, bê tông cốt thép, hoặc thép, là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn
hơn rất nhiều lần so với tiết diện đƣờng ống dẫn, trên buồng lắng có cửa để làm vệ
sinh hay lấy bụi ra ngoài.
Nguyên tắc hoạt động: dòng khí đi qua buồng lắng (có tiết diện tăng), tốc độ khí
giảm đột ngột, các hạt bụi dƣới tác dụng của lực hấp dẫn rơi xuống phía dƣới và rơi
vào bình chứa hoặc đƣa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải.
Áp dụng: xử lý sơ bộ loại bụi thô từ máy nghiền xi măng, đá vôi, các băng tải vận
chuyển đất đá, các máy nghiền đá, lò sấy, than...

Buồng lắng đƣợc sử dụng ở cấp thu tách bụi đầu tiên (cấp thô) các hạt bụi có kích
thƣớc lớn (thƣờng > 30µm). Tuy nhiên, các hạt có kích thƣớc nhỏ vẫn giữ lại trong
buồng lắng. Trở lực của thiết bị từ 50 – 130 Pa, giới hạn nhiệt độ 350 – 550oC.
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

6


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.

Hình 1.2 Buồng lắng bụi.
a – Kiểu buồng đơn giản nhất;
b – Kiểu buồng có vách ngăn;
c – Kiểu buồng có nhiều tầng.
Ưu điểm
-

Chế tạo đơn giản
Chi phí vận hành và bảo trì thấp
Giá thành thấp, rẻ tiền có thể sử dụng nguồn nguyên liệu chế tạo
Lắng đƣợc cả bụi khô và bụi ƣớt

Nhược điểm:
-

Buồng lắng có diện tích lớn, chiếm diện tích nhiều
Hiệu suất không cao

Vận tốc dòng khí nhỏ
Xử lý hiệu quả với các hạt có d > 50µm.
Các hạt bụi có kích thƣớc < 5µm hoàn toàn không lắng, ngay cả buồng lắng có
kích thƣớc lớn;
Hiệu quả xử lý thƣờng chỉ đạt < 70%.
Bảng 1.2 Vận tốc cực đại cho phép của dòng khí
Bụi

Khối lƣợng riêng (Kg/m3)

Vận tốc cực đại cho phép (m/s)

Phôi nhôm

2720

4,3

Amixăng

2200

5,0

Bột đá

2780

5,4

Tinh bột

1270

1,75

Oxit chì

8260

7,6

Mùn cƣa

1180

4,0

Hạt thép

6850

4,7

(Nguồn: kiểm soát tiếng ồn và ô nhiễm không khí – PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn)
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

7

Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
Bảng 1.3 Hiệu quả làm sạch bụi của buồng lắng bụi nhiều ngăn ứng với các kích
thƣớc hạt khác nhau
Tỷ lệ % cỡ hạt bụi có kích thƣớc < 90 µm
Nguồn gốc của bụi
100

60

20

Bụi từ máy phun cát

70 - 65

80 - 72

95 - 85

Bụi từ bàn đỡ khuôn
đúc

75 - 67

97 - 90

98 - 96

(Nguồn: kiểm soát tiếng ồn và ô nhiễm không khí – PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn)
 Xyclon:
 Xyclon đơn:
Xyclon là thiết bị thu gom bụi lợi dụng lực ly tâm khi dòng khí chuyển động xoáy
trong thiết bị.
Cấu tạo: rất đa dạng nhƣng về nguyên tắc cơ bản bao gồm các bộ phận sau:
Không khí đi vào thiết bị theo ống nối theo phƣơng tiếp tuyến với thân hình trụ
đứng.
Phần dƣới thân hình trụ có phễu và dƣới cùng là ống xả bụi. Bên trong thân hình trụ
có ống thoát khí sạch.
Van xả bụi ở ống xả bụi.
Thân của xyclon thƣờng là hình trụ có đáy là chóp cụt. Ống khí vào đƣợc bố trí theo
phƣơng tiếp tuyến với xyclon.
Tỷ số tối ƣu giữa đƣờng kính và chiều cao xyclon H/D = 2 – 3.

Hình 1.3 Nguyên lý hoạt động của xyclon.
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

8


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
Nguyên lý hoạt động: không khí sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thân hình trụ
của xyclon và khi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng khí bị dội ngƣợc trở lên nhƣng
vẫn giữ đƣợc chuyển động xoáy ốc rồi thoát ra ngoài ống xả. Trong dòng chuyển động
xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly tâm dành cho chúng có xu hƣớng 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 bụi ngƣời ta có lắp van để xả bụi.
Ưu điểm:
-

Không có bộ phận chuyển động, dòng không khí bụi tự nó tách bụi dựa vào sự
chuyển động của mình.
Làm việc ở môi trƣờng có nhiệt độ cao (tới 500oC).
Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt xyclon.
Bụi thu gom ở dạng khô, có thể dùng lại đƣợc (bột mì, gạo, tinh bột...).
Trở lực hầu nhƣ cố định và không lớn (250 – 1500 N/m2).
Làm việc đƣợc với áp suất cao, lắp đặt đƣợc ở đƣờng hút hoặc đẩy.
Hiệu quả xử lý cao.
Nồng độ bụi tăng không ảnh hƣởng đến hiệu suất làm sạch.
Chế tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, có thể sửa chữa thay thế từng bộ phận.

Nhược điểm:


Tổn thất áp suất trong thiết bị tƣơng đối cao.
Hiệu quả lọc bụi giảm khi kích thƣớc hạt bụi < 5µm.
Không thể thu hồi bụi kết dính.
Để nâng cao hiệu suất xử lý, ngƣời ta kết hợp các xyclon, tạo thành xyclon tổ hợp.
Xclon chùm:

Xyclon chùm là liên kết của một số lớn các xyclon nhỏ lắp đặt song song liên kết
với nhau một vỏ, có ống vào ống ra và bunke chứa bụi chung.

Hình 1.4 Xyclon chùm.
Các xyclon thành phần trong nhóm có đƣờng kính 100, 150 hoặc 250mm. Vận tốc

tối ƣu trong xyclon thành phần trong khoảng 3,5 – 4,75 m/s.
Xyclon chùm là tổ hợp của nhiều xyclon kiểu đứng – tức kiểu chuyển động ngƣợc
chiều có đƣờng kính bé lắp song song trong một thiết bị hoàn chỉnh. Số lƣợng các
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

9


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
xyclon con trong xyclon chùm có thể lên đến hàng trăm chiếc tùy theo năng suất của
thiết bị.
Hiệu quả lọc của xyclon chùm bằng hiệu quả lọc của từng xyclon riêng biệt. Tổn
thất áp suất chung của cả hệ thống bằng tổn thất áp suất của một xyclon con. Lƣu
lƣợng của hệ thống bằng tổng lƣu lƣợng của tất cả các xyclon con.
b. Thiết bị lọc bụi:
Nguyên lý làm việc: hạt bụi có kích thƣớc nào đó khi chuyển động qua lớp vật liệu
có lỗ rỗng (nhƣ giấy, vải, tấm mỏng có sợi...) sẽ bị giữ lại do lắng đọng trên bề mặt
hoặc trong thể tích lớp vật liệu lọc dƣới tác dụng của lực quán tính, lực trọng trƣờng và
lực điện trƣờng, còn không khí sạch thì đi qua. Đặc điểm của những thiết bị này là lỗ
rỗng của lớp vật liệu tạo nên sự liên hệ với nhau và liên tục từ bên này qua bên kia của
lớp vật liệu. Sức cản khí động tăng theo thời gian sử dụng, còn hiệu quả lọc bụi thì
giảm theo thời gian sử dụng.
Các loại bộ lọc bụi thƣờng đƣợc phân làm 3 loại:
Bảng 1.4 Các loại bộ lọc bụi
Làm sạch thô

Chỉ giữ đƣợc các hạt bụi kích thƣớc

>100µm, cấp lọc này thƣờng để lọc sơ bộ.
(nồng độ bụi vào cao 60g/m3)

Làm sạch trung bình

Không chỉ giữ đƣợc các hạt to mà còn giữ
đƣợc cả các hạt nhỏ. Nồng độ bụi sau khi
lọc còn khoảng 30 – 50mg/m3, vận tốc lọc
2,5 ÷ 3m/s. (hệ thống thông gió và điều hòa
không khí)

Làm sạch tinh

Có thể lọc đƣợc các hạt bụi nhỏ hơn 10µm
với hiệu suất cao. Hiệu quả rất cao (>99%)
khi nồng độ đầu vào thấp (<1mg/m3) và vận
tốc lọc < 10cm/s.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả lọc:
- Kích thƣớc hạt bụi
- Vận tốc khí đi qua lƣới lọc
- Đƣờng kính sợi vật liệu lọc
- Độ rỗng của lƣới lọc
 Thiết bị lọc túi vải:
Các thiết bị loại này đƣợc sử dụng rất phổ biến. Đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc
dạng túi vải hình trụ, đƣợc giữ chặt trên lƣới ống và trang bị cơ cấu giũ bụi.
Đƣờng kính túi vải phổ biến nhất là D = 120 ÷ 300mm và chiều dài L = 2200 ÷
3000mm.
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

10


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
Tỷ lệ chiều dài và đƣờng kính túi vải thƣờng vào khoảng L/D = (16 ÷ 20):1.
Cấu tạo: thiết bị lọc bụi túi vải nhiều đơn nguyên giữ bụi bằng cơ cấu rung lắc và
thổi không khí ngƣợc chiều:

Hình 1.5 Thiết bị lọc túi vải.
1- Ống dẫn khí vào; 2-Ống góp vào; 3-Bunke; 4-Túi vải; 5-Van;
6-Ống góp túi sạch; 7-Van thổi; 8-Cơ cấu rung lắc; 9-Guồng xoắn;
10-Đơn nguyên đang thực hiện chu kì hoàn nguyên.
Vải lọc dùng trong thiết bị lọc túi vải là vải lọc đan bằng các sợi xoắn từ các sợi
ngắn (tơ nhân tạo) hay các sợi các sợi liền đƣờng kính từ 6 đến 20 - 30 µm. Vải đƣợc
làm từ sợi tự nhiên, sợi tổng hợp, sợi thủy tinh hay tơ nhân tạo. Vải lọc điển hình có
kích thƣớc khe (lỗ) thông xuyên qua giữa các sợi ngang và sợi dọc đƣờng kính 300 –
700 µm đạt 100 – 200 µm.
Quá trình lọc bụi trên vải xảy ra theo 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: hiệu suất lọc bụi còn thấp khi vải còn sạch, các hạt bụi lắng trên lớp
sơ nằm trên bề mặt sợi và giữa các sợi.
Giai đoạn 2: hiệu suất lọc bụi cao khi đã có 1 lớp bụi bám trên bề mặt vải, lớp bụi
này trở thành môi trƣờng lọc thứ 2. Sau 1 thời gian bụi bám trên vải sẽ dày lên làm
tăng trở lực đối với dòng khí vì vậy cần phải làm sạch vải lọc.
Giai đoạn 3: hiệu suất lọc vẫn còn cao do sau khi làm sạch vẫn còn một lƣợng bụi
nằm giữa các sơ.

SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền

GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

11


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
Bảng 1.5 Hiệu suất lọc của vải lọc
Hiệu quả lọc ƞ (%)
Loại vải
Vải sạch

Có bám bụi

Sau hoàn
nguyên

Vải tổng hợp mỏng

2

65

13

Vải tổng hợp dày có lông

24

75

66

Vải len dày có lông

39

82

69

Có các loại vải như sau:
Vải bông: có tính lọc tốt, giá thành tốt nhƣng không bền hóa học, nhiệt, dẫn đến dễ
cháy và chứa ẩm cao.
Vải len cho khí xuyên qua lớn, bảo đảm độ sạch ổn định, dễ phục hồi, không bền
hóa học và nhiệt, giá thành cao hơn vải bông. Khi làm việc ở nhiệt độ cao sợi len trở
nên giòn, thƣờng nhiệt độ giới hạn là 900C.
Vải thủy tinh: bền ở nhiệt độ 150 – 3500C, chế tạo từ thủy tinh nhôm silicat không
kiềm hoặc thủy tinh magezit.
Vải tổng hợp: bền hóa học và nhiệt, bền trong môi trƣờng axit, không bền trong môi
trƣờng kiềm, giá thành rẻ hơn vải bông và len.
Nguyên lý làm việc: không khí chứa bụi theo ống dẫn vào hộp phân phối đều hƣớng
lên trên giữa các túi vải. Bụi đƣợc giữ lại trên bề mặt ngoài ống, không khí sạch vào
trong ống vải đi lên trên vào hộp góp và ra ngoài. Sau một thời gian hoạt động, bụi
bám nhiều trên bề mặt túi vải làm tăng trở lực của hệ thống, thì phải tiến hành hoàn
nguyên túi lọc.
Phương pháp hoàn nguyên:
-

Cơ khí: rung lắc hoặc đôi khi vặn xoắn.
Thổi bằng khí nén: thổi ngƣợc, thổi liên tục hoặc thổi xung.
Ưu điểm:

-

Hiệu quả thu hồi bụi cao kể cả những hạt bụi có kích thƣớc nhỏ, có thể ứng dụng
nhiều loại bụi.
Tổn thất áp suất thấp.
Gồm nhiều đơn nguyên và có thể lắp ráp tại nhà máy.
Phổ biến trong công nghiệp do chi phí không cao và có thể phục hồi vải lọc.
Nhược điểm:

-

Dễ cháy nổ, độ bền nhiệt thấp.
Vải lọc dễ bị hƣ hại nếu nhiệt độ cao và ăn mòn hóa học.
Không thể vận hành trong môi trƣờng ẩm.
Cần diện tích bề mặt lớn.

SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

12


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
c. Thiết bị thu gom bụi bằng điện:

Nguyên lý làm việc: không khí chứa bụi đƣợc đƣa qua một điện trƣờng mạnh và các
hạt bụi bị nhiễm điện và bị hút về một bản cực đƣợc thu gom lại đƣa ra ngoài.
Hiệu quả lọc bụi phụ thuộc vào kích thƣớc hạt bụi, cƣờng độ dòng điện và thời gian
hạt bụi nằm trong vùng tác dụng của điện trƣờng.
Các loại lọc bụi bằng điện: kiểu ống, kiểu tấm bả, kiểu một vùng (một giai đoạn),
kiểu hai vùng (hai giai đoạn). Về biện pháp làm sạch bụi có hai loại (thiết bị lọc điện
loại khô, thiết bị lọc điện dạng ƣớt).
Bụi đƣợc xử lý nhờ tác dụng của lực điện. Các hạt bụi đƣợc tích điện và dƣới tác
dụng của trƣờng điện chúng chuyển động đến gần và lắng trên các bản điện cực. Sự
tích điện diễn ra trƣờng phóng điện quầng sáng, theo hai cơ chế: dƣới tác dụng của
điện trƣờng (các hạt bị bắn phá bởi các ion chuyển động theo hƣớng điện trƣờng) và
bởi sự khuếch tán của các ion. Cơ chế thứ nhất chiếm ƣu thế khi kích thƣớc hạt lớn
hơn 0,5µm. Cơ chế thứ hai chiếm ƣu thế đối với các hạt có kích thƣớc nhỏ hơn 0,2µm.
Đối với hạt đƣờng kính 0,2 ÷ 0,5µm cả hai cơ chế đều hiệu quả.

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc bụi tĩnh điện.
Trƣờng lực đƣợc tạo ra bởi hai điện cực: một điện cực – cực âm – quầng sáng để
tích điện cho các hạt. Đó là các dây dẫn mảnh đƣợc bố trí ở một khoảng cách nhất
định. Điện cực thứ hai – cực lắng, có bề mặt rộng hơn. Hình dạng của chúng rất đa
dạng: dạng phẳng hoặc dạng lƣới tấm, dạng gợn sóng, dạng trụ, dạng lòng móng.
Khí đi vào thiết bị lọc từ phái dƣới qua hệ thống điện cực đƣợc làm sạch và đi ra từ
phần trên của thiết bị. Thiết bị đƣợc trang bị cơ cấu rung để làm sạch bụi trên điện cực.
Hiệu quả của thiết bị lọc điện khi thu hồi hạt có kích thƣớc 0,5µm đạt 99% và giảm
khi vận tốc dòng khí tăng.
Điều kiện thực hiện lắng tĩnh điện là:
Trƣờng tĩnh điện đủ mạnh
Độ tích điện cho hệ bụi đạt: 108 ion/cm3
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

13


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
Trong điện trƣờng các hạt bụi có thể kết hợp với nhau, tạo thành hạt có kích thƣớc
lớn hơn, nên làm tăng quá trình lắng.
Ưu điểm
-

Hiệu suất thu hồi bụi cao, ít tiêu tốn năng lƣợng.
Có thể thu hồi bụi có kích thƣớc nhỏ (d < 0,1µm, với nồng độ lớn 5x107mg/m3).
Chịu đƣợc nhiệt độ cao, tới 5000C.
Có thể tự động hóa hoàn toàn khâu vận hành.
Có thể làm việc ở áp suất cao hay áp suất chân không.

Nhược điểm
Độ nhảy cảm cao trong quá trình lọc nên khó xử lý bụi có nồng độ bụi thay đổi
lớn. Khi thay đổi nhỏ các thông số cũng dẫn đến sự thay dổi hiệu suất lớn.
- Chi phí chế tạo cao phức tạp hơn các thiết bị khác
- Không thể sử dụng trong dây chuyền xử lý không khí có chứa chất cháy nổ.
1.3.2. Xử lý khí CO:
-

Cacbon mônôxít, công thức hóa học là CO, là một chất khí không màu, không mùi,
bắt cháy và có độc tính cao. Nó là sản phẩm chính trong sự cháy không hoàn toàn
của cácbon và các hợp chất chứa cacbon. Cách xử lý khí CO:
 Hấp thụ bằng [Cu(NH3)m(H2O)n]+:
[Cu(NH3)m(H2O)n]+ + xNH3 + yCO = [Cu(NH3)m (CO)y(H2O)n]+ + Q

Thƣờng tồn tại ở dạng hóa trị 1.
Dung dịch có tính kiềm yếu nên đồng thời hấp thụ CO2
2NH4OH + CO2 = (NH4)2CO3 + H2O
(NH4)2CO3 + CO2 + H2O = 2NH4HCO3
 Rửa Nitơ lỏng:
Đây là quá trình hấp thụ vật lý, ngoài khí CO còn hấp thụ cả một số cấu tử khác.
Quá trình bao gồm các giai đoạn sau:
- Làm lạnh sơ bộ và sấy khô hỗn hợp khí thải.
- Làm lạnh sâu hỗn hợp khí và ngƣng tụ từng phần các cấu tử của hỗn hợp.
- Rửa hỗn hợp khí thải bằng N2 lỏng để tách khí CO, O2, CH4…
 Hấp thụ bằng dung dịch clorua đồng, nhôm:
Ứng dụng khi trong khí thải có O2 và lƣợng lớn khí CO2. Chất hấp thụ là dung dịch
hỗn hợp muối clorua đồng, clorua nhôm và cacbonhydro vòng thơm (thành phần
thƣờng dùng là 20 – 50 % CuAlCl4 và 80 – 50 % toluen)
Quá trình thấp thụ:
CuCl2 + AlCl3 + 2C6H5CH3 = (CuAlCl4)(C6H5CH3)2
(CuAlCl4)(C6H5CH3)2 + 2CO = (CuAlCl4).2CO + 2C6H5CH3
Hơi nƣớc trong khí thải có thể phá hủy phức sinh ra HCl
2CuAlCl4 + H2O = 2HCl + CuCl + CuAlCl4.AlOCl
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

14


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
Do đó phải sấu kĩ khí để tách hết H2O. Khí thải sau khi sấy đƣợc đƣa vào tháp hấp
thụ và đƣợc tƣới bằng dung dịch hấp thụ đã tái sinh. Dung dịch hấp thụ đã bão hòa CO

đi ra từ tháp hấp thụ đƣợc nung nóng đến 100oC thì đƣa vào tháp nhả sơ bộ , dung
môi, đƣợc tách ra lại quay vào hệ thống để pha chế dung dịch hấp thụ.

SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

15


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.

CHƢƠNG 2
HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT VÀ MÔI TRƢỜNG CỦA
NHÀ MÁY LUYỆN THÉP NGHI SƠN
2.1. CHỦ ĐẦU TƢ DỰ ÁN:
- Chủ đầu tƣ: CÔNG TY CỔ PHẦN GANG THÉP NGHI SƠN.
- Trụ sở: khu công nghiệp luyện kim, xã Hải Thƣợng, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh
Hóa.
- Đại diện: Ông Nguyễn Bảo Giang
- Chức vụ: Chủ tịch HĐQT – Tổng Giám Đốc
- Cổ đông sáng lập bao gồm:
+ Công ty TNHH An Hƣng Tƣờng, góp 40%.
+ Công ty cổ phần đầu tƣ và phát triển hạ tầng Nghi Sơn, góp 40%.
+ Bà Huỳnh Thị Quỳnh Thƣ, góp 20%.
2.2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI CỦA NHÀ MÁY LUYỆN THÉP
NGHI SƠN:
 Vị trí địa lí:

Hình 2.1 Vị trí Nhà máy luyện thép Nghi Sơn.
Vị trí Dự án đầu tƣ xây dựng Nhà máy luyện Thép Nghi Sơn tọa lạc tại lô 4A trong
Khu công nghiệp luyện kim thuộc khu kinh tế Nghi Sơn, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh
Hoá với tổng mặt bằng là 300.022 m2.
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

16


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
Các mặt của khu đất tiếp giáp nhƣ sau:
+ Phía Bắc giáp đƣờng ra cảng Nghi Sơn.
+ Phía Nam giáp núi Xƣớc.
+ Phía Tây giáp hồ Đồng Chùa.
+ Phía Đông giáp khu đất mở rộng phát triển của Công ty.
Lân cận khu đất của dự án đã có nhiều công trình nhà máy đi vào hoạt động nhƣ nẳm
về phía Bắc của dự án cách 300m song song với đƣờng ra vào cảng Nghi Sơn là nhà
máy Xi măng Nghi Sơn, nằm về phía Đông của dự án cách khoảng 800m là nhà máy
Nhiệt điện Nghi Sơn.
Khoảng cách từ vị trí nhà máy thép Nghi Sơn đến các khu vực trong vùng:
+ Khu dự án nằm trong quy hoạch khu kinh tế Nghi Sơn.
+ Khu dân cƣ gần nhất thuộc 2 thôn: Liên Đình các nhà máy 700m về phía Đông Bắc
và thôn Nam Hải cách nhà máy 800n về phía Đông.
+ Cách khu đô thị Hoàng Mai 20km về phía Nam.
+ Cách cảng Nghi Sơn 2km về phía Tây Bắc.
+ Cách sông Bạng 7km về phía Nam.
+ Cách bờ biển 2,5km về phía Đông Bắc.

 Khí hậu:
Khu vực thiết kế thuộc khí hậu vùng đồng bằng Bắc Trung Bộ có chế độ gió mùa
nhiệt đới ẩm, chịu ảnh hƣởng của gió Tây, khô nóng về mùa hè. Theo số liệu của trạm
khí tƣợng thuỷ văn Thanh Hoá khí hậu có đặc trƣng cơ bản sau:
+ Nhiệt độ cao nhất TB : 27,1oC.
+ Nhiệt độ thấp nhất TB : 21,0oC
+ Nhiệt độ trung bình năm 23,6oC
+ Lƣợng mƣa trung bình năm 1745mm , cao nhất là : 3000mm
+ Độ ẩm trung bình năm 85%
+ Tổng số giờ nắng trong năm : 1772 giờ
+ Số ngày mƣa trung bình năm : 136 ngày
+ Gió : Hƣớng chủ đạo : Về mùa hè là hƣớng Đông Nam, về mùa đông là gió Bắc Đông Bắc , tốc độ gió trung bình là 1,5 m/s và mạnh nhất là 40 m/s.
 Địa chất công trình và địa chất thuỷ văn:
Địa chất : Khu vực Nghi Sơn nằm trong vùng động đất cấp 7 – 8. Hiện tại chƣa có
tài liệu khảo sát địa chất khu vực quy hoạch nên chƣa thể đánh giá đƣợc thực tế điều
kiện địa chất chất.

SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

17


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
Thuỷ văn : khu vực bố trí khu công nghiệp chỉ bị úng cục bộ do hệ thống tiêu bị bồi
lấp. Nƣớc mƣa chảy tràn trên bề mặt ruộng lúa và thoát xuống sông Yên Hoà, thoát ra
biển.
2.3. HẠ TẦNG KỸ THUẬT – GIAO THÔNG:

 Hệ thống giao thông:
Theo định hƣớng quy hoạch chung khu kinh tế Nghi Sơn. Trong khu vực có các
tuyến đƣờng đối ngoại chính sau:
+ Đƣờng Đông Tây 4 từ cảng Nghi Sơn ra quốc lộ 1A sẽ đi qua khu liên hợp Gang
Thép Nghi Sơn, bề rộng đƣờng 34m.
+ Đƣờng tỉnh 513: Theo hƣớng Bắc - Nam, phía Đông khu công nghiệp, đƣợc quy
hoạch với bề rộng đƣờng 34m.
+ Đƣờng Nghi Sơn - Bãi Trành: Đƣợc quy hoạch với bề rộng lòng đƣờng 25m, lòng
đƣờng xe chạy 15.0m.
+ Đƣờng sắt: Đƣờng sắt quốc gia chạy qua KKT Nghi Sơn có chiều dài trên 15km,
trong đó ga Khoa Trƣờng dự kiến nâng cấp mở rộng thành Ga trung tâm của KKT:
-

Từ Ga Hà Nội đến Ga Khoa Trƣờng: 200km.
Từ Ga TP Hồ Chí Minh đến Ga Khoa Trƣờng: 1.500km.

+ Cảng biển: Cảng Tổng hợp quốc tế Gang thép Nghi Sơn đang trong quá trình
thực hiện đầu tƣ xây dựng. Khi đi vào hoạt động có khả năng đón tàu có trọng tải đến
50.000 DWT, năng lực xếp dỡ khoảng 10 triệu tấn/năm.
+ Từ vị trí cảng Tổng hợp quốc tế Gang Thép nghi Sơn:
-

Đến cảng Hải Phòng: 119 hải lý.
Đến cảng TP Hồ Chí Minh: 700 hải lý.
Đến cảng Hồng Kông: 650 hải lý.
Đến cảng Singapore: 1280 hải lý.
Đến cảng Tokyo: 1900 hải lý.

+ Hàng không: Sân bay Thọ Xuân tiêu chuẩn cấp 4E cách KKT Nghi Sơn khoảng
60 km. Hiện tại, hãng hàng không Việt Nam Airlines đang khai thác tuyến bay Thanh

Hóa - Thành phố Hồ Chí Minh với tần suất 02 chuyến bay/ngày. Theo kế hoạch đã
đƣợc phê duyệt, sân bay Thọ Xuân sẽ đƣợc nâng cấp mở rộng thành cảng hàng không
quốc tế để đáp ứng nhu cầu phát triển của KKT Nghi Sơn và phục vụ nhu cầu đi lại
của nhân dân trong tỉnh và trong khu vực.
 Hệ thống điện:
Nhà máy thép Nghi Sơn đang sử dụng mạng lƣới điện quốc gia bao gồm: đƣờng
dây 200 KV Bắc Nam và đƣờng dây 220 KV Thanh Hóa – Nghệ An. Hiện có trạm
biến áp 220/110/22 KV – 220 MVA. Trong năm 2010 và các năm tiếp theo tiếp tục
đầu tƣ tăng phụ tải và hệ thống lƣới điện, đáp ứng đủ nguồn điện cho nhu cầu sản xuất
của KKT.

SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

18


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
 Cấp nƣớc:
Nguồn cung cấp nƣớc cho sản xuất công nghiệp lấy từ hồ Đồng Chùa, vị trí tại xã
Hải Thƣợng, gần trung tâm các KCN (phía đông Quốc lộ 1A); hồ Đồng Chùa đƣợc bổ
sung thƣờng xuyên nguồn nƣớc từ hồ Sông Mực (có dung tích 200 triệu m3) và hồ Yên
Mỹ (có dung tích 87 triệu m3) bằng hệ thống đƣờng ống dẫn nƣớc thô, giai đoạn 1
đang xây dựng với công suất 30000 m3/ngđ, giai đoạn 2 nâng công suất lên 90000
m3/ngđ.
Nƣớc sinh hoạt: hiện nay nhà máy sản xuất nƣớc sinh hoạt tại hồ Đồng Chùa đã xây
dựng xong giai đoạn 1 công suất 30000 m3/ngđ, giai đoạn 2 nâng công suất lên 90000
m3/ngđ. Dự kiến xây dựng nhà máy nƣớc tại hồ Kim Giao 2 phục vụ các KCN phía

Tây Quốc lộ 1A, công suất 30000 m3/ngđ.
 Dịch vụ viễn thông:
Hạ tầng mạng viễn thông – Công nghệ thông tin đã đƣợc quy hoạch phát triển với
các loại hình dịch vụ tiên tiến, tốc độ cao, công nghệ hiện đại có khả năng đáp ứng nhu
cầu về dịch vụ viễn thông với chất lƣợng cao nhất cho khách hàng.
 Hạ tầng kinh tế kĩ thuật khác:
Xây dựng và phát triển hệ thống dịch vụ là một nhiệm vụ quan trọng, đƣợc quan
tâm đầu tƣ theo hƣớng xã hội hóa; đến nay các khu du lịch thƣơng mại, khách sạn, du
lịch, y tế… đã đƣợc quy hoạch. Đã có một số dự án đƣợc cấp phép đầu tƣ nhƣ: Khu du
lịch sinh thái đảo Nghi Sơn, Khu trung tâm dịch vụ thƣơng mại Hải Thƣợng, Bệnh
viện đa khoa, Khu nhà ở cho công nhân, các ngân hàng thƣơng mại dịch vụ bảo
hiểm… các hạng mục dịch vụ này đang đƣợc xây dựng và phát triển nhanh, đáp ứng
nhu cầu ngày càng đầy đủ hơn cho sản xuất, đời sống, vui chơi giải trí cho các nhà đầu
tƣ và lao động.
2.4. CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƢỜNG:
2.4.1. Bụi và khí thải:
Khí thải trong sản xuất thép lò điện bao gồm khí thải trực tiếp từ lò điện hồ quang
và lò thùng tinh luyện, khí thải do vận chuyển và nạp liệu, rót thép và đúc thép và khói
do chế biến xỉ. Khí thải trực tiếp từ lò điện và lò thùng tinh luyện chiếm khoảng 95%
toàn bộ khí thải trong xƣởng thép lò điện.
Khí thải từ vận chuyển liệu, nạp liệu, rót thép và đúc thép nói chung không nhiều,
lƣợng chất ô nhiễm cũng ít hơn khí thải trực tiếp từ lò điện. Khói thải từ khâu xử lý xỉ
chứa nhiều chất kiềm vì trong xỉ có CaO.
2.4.2. Nƣớc thải:
- Nƣớc mƣa chảy tràn bề mặt: lƣợng nƣớc chảy tràn phụ thuộc vào lƣợng mƣa hàng
năm tại khu vực và cuốn theo các chất bẩn nhƣ bụi, đất, dầu mỡ gây ô nhiễm
nguồn nƣớc mặt trong khu kinh tế.
- Nƣớc thải sản xuất: chủ yếu là nƣớc làm nguội, ngoài ra còn có nƣớc thải từ lò hồ
quang điện và nƣớc thải vệ sinh nhà xƣởng. Đối với hệ thống nƣớc làm nguội bao
gồm nƣớc làm nguội liên hợp và làm nguội máy đúc liên tục.

- Nƣớc thải sinh hoạt: là nguyên nhân chính ảnh hƣởng đến nƣớc khu vực xung
quanh. Nƣớc thải sinh hoạt chứa nhiều cặn bã, chất hữu cơ dễ phân hủy, chất dinh
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

19


Đồ án tốt nghiệp
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn, công suất
luyện 40 tấn phôi thép/mẻ.
dƣỡng và vi sinh vật gây bệnh nên có thể gây ô nhiễm nguồn nƣớc mặt và nƣớc
ngầm nếu không đƣợc xử lý.
2.4.3. Môi trƣờng đất:
Các vùng đất gần các nhà máy luyện gang thép có độ pH trong đất cao. Hàm lƣợng
chất hữu cơ và cacbon trong đất tăng ở khu vực có bãi xỉ than, dầu mỡ… làm thay đổi
tính chất nông học của đất.
Hàm lƣợng kim loại nặng trong đất ở khu vực bị ảnh hƣởng của chất thải có xu
hƣớng tăng. Hàm lƣợng Zn, Fe, Cu thƣờng ít đƣợc cây trồng hấp thụ nên nó tích lũy
lại trong đất làm giảm tính cơ lý của đất, dẫn đến giảm năng suất cây trồng
Các chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trƣờng đất với các mức độ khác nhau. Hàm lƣợng
phenol và xianua ở các khu vực bị ảnh hƣởng là rất cao và có khả năng gây độc. Khu
vực có hàm lƣợng phenol cao là các khu vực có nƣớc thải luyện cốc, khu lò cao và khu
luyện gang…
2.4.4. Tiếng ồn:
Tiếng ồn là nguồn gây ô nhiễm khá quan trọng trong hoạt động sản xuất của nhà
máy thép. Tiếng ồn cao hơn tiêu chuẩn cho phép gây ảnh hƣởng xấu đến môi trƣờng
và trƣớc tiên là đến sức khỏe công nhân trực tiếp sản xuất nhƣ mất ngủ, mệt mỏi, gây
tâm lý khó chịu, giảm năng suất lao động. Tiếp xúc với tiếng ồn lâu sẽ làm giảm thính
giác dẫn tới bệnh điếc nghề nghiệp.

2.5.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT THÉP TỪ LÒ HỒ QUANG:

2.5.1. Ô nhiễm nhiệt:
Đối với các công đoạn mà công nghệ luyện gang thép có sinh nhiệt, thì tổng các
nhiệt lƣợng do công nghệ sinh ra cùng với nhiệt của bức xạ mặt trời truyền qua tƣờng,
mái nhà xƣởng sẽ làm cho nhiệt độ bên trong nhà xƣởng tăng cao, ảnh hƣởng trực tiếp
tới quá trình hô hấp của cơ thể con ngƣời, tác động xấu tới sức khỏe và năng suất lao
động. Vì vậy cần phải đánh giá các tác động của ô nhiễm nhiệt đối với sức khỏe công
nhân.
2.5.2. Sản phẩm sản xuất:
-

Mác thép: thép cacbon thấp, trung bình, cao và thép hợp kim thấp.

-

Đặc điểm phôi:
Kích thƣớc tiết diện ngang: vuông 120 x 120 – 150 x 150 mm.
Chiều dài: 6 và 12 m, trọng lƣợng: ≤ 2.052 kg.

-

Các mác thép sản xuất:
- CT33, CT34, CT38, CT51

-

TCVN 1765

- G 250; G460

-

BS4449: 97.

- SWRM 6R, SWRM 8R, SWRM 10R

-

JIS G 3505.

- SD390, SD490

-

JIS G 3112

- 25Mn2Si, 35Mn2Si

-

TCVN 3104-79

SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
GVHD: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

20