Kiểm soát ô nhiễm không khí đối với một số nguồn thải công nghiệp đặc trưng ở việt nam

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU c ơ KHÍ
■

KIÊM SOÁT
Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
ĐỐI VỚI MỘT sô
NGUÓN THẢI CÔNG NGHIỆP
ĐẶC TRƯNG Ở VIỆT NAM
N H À XUẤT BẢN
K H O A HỌ C V À K Ỹ T H U Ậ T

1 ®


B ộ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU cơ KHÍ

KIÊM SOÁT Ổ NHIÊM KHÔNG KHÍ
ĐÒI VỚI MỘT SÔ NGUỒN THẢI CÔNG NGHIỆP
■

■

ĐẶC TRƯNG ở VIỆT NAM

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
HÀ NỘI

KIỂM SOÁT ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
DỒI VỚI MỘT SỐ NGUỒN THẢl CỐNG NGHIỆP
ĐẶC TRUNG ở VIỆT NAM
■

■

Chịu trách nhiệm xuất bản:
Biên tập:

T S. P H Ạ M V Ả N D IÊ N

NGUYỄN

Trình bày bìa:

H U Y T IÊ N

TRỊNH THÙY DƯƠNG

N H A X U Ả T BÁN K H O A HỌC V A KY T H U Ặ T
■

70 Trần Hưng Đạo, Hà Nội
In 400 bản khổ 19 X 27cm, tại Xưởng in NXB Văn hóa Dân tộc.
Số đăng ký kế hoạch XB: 215 - 2010/CXB/262 - 17/KHKT.
Quyết định XB số: 283 /QĐXB - NXBKHKT
In xong và nộp lưu chiểu quý I năm 2010.

t

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghiệp Việt Nam đã tăng trưởng nhanh chóng trong thập kỳ qua
và hứa hẹn sẽ tiếp tục tăng trưởng mạnh. Tuy nhiên, cái giá phải trả không hề nhỏ
khi hâu hết những ngành công nghiệp mũi nhọn lại có mức độ ô nhiễm nặng nhất
hiện nay. Mặt khác, việc các cơ sở công nghiệp tập trung ở một so vùng là yếu to
bất lợi đoi với công tác quán lý môi trường. Đặc biệt, sự phát triển ồ ạt của các khu
công nghiệp và làng nghề tạo nhiều điểm tập trung sản xuất mới, quy mô sản xuất
nhỏ, trình độ khoa học kỹ thuật còn hạn chế, khiến cho mức độ ô nhiễm nghiêm
trọng hơn. Tính đến tháng 10 năm 2009, toàn quốc đã có 233 KCN (được thành lập
theo Quyết định của Thủ tướng Chỉnh phủ). Trong đó, 171 KCN đã đi vào hoạt
động. Chi tính riêng trong 3 năm 2006, 2007, 2008, toàn quốc đã thành lập mới
được 74 KCN và mở rộng diện tích của 14 KCN. Chính vì vậy, công tác thực hiện
phòng chống và khắc phục ô nhiễm môi trường do các hoạt động sản xuất công
nghiệp gây ra là một trong những vấn đề iru tiên trong các hoạt động bảo vệ môi
trường của Bộ Công Thương.
Trước thực trạng ô nhiễm công nghiệp ngày càng gia tăng, đặc biệt là ô nhiễm
không khỉ bởi van tòn tại một số lượng lớn các nhà mảy, xí nghiệp chưa được trang
bị các hệ thống xử lý bụi và khí độc hại. Hàng tấn các chất thải độc hại được thài
vào bầu khí quyển từng ngày. Việt Nam đã ký kết và tham gia chương trình “Không
khí sạch ”, đòi hỏi phải có những chương trình hành động phù hợp nhằm giảm thiểu
và tiến tới ngăn ngừa sự phát thài các chất ô nhiễm không khí vào môi trường,
trong đó cỏ các cơ sở công nghiệp, đặc biệt là các cơ sở gáy ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng.
Nằm trong Khung kế hoạch tổng thế thực hiện Chương trình cải thiện chất
lượng không khí ở các đô thị do Bộ Giao thông Vận tải chủ trì thực hiện, dự án
“C ả i thiện chất lượng không k h i các đô th ị do nguồn th ả i công nghiệp ” đã được
Viện Nghiên cứu Cơ khí triển khai từ năm 2007 và thu được nhiều kết quả khả quan
nhất định. Tài liệu “Kiểm soát ô nhiễm không khỉ đổi với một sổ nguồn thải công

nghiệp đặc trưng ở Việt Nam ” là một sản phẩm trong quá trình thực hiện dự án.

Kiểm soát ô nhiễm không khỉ đổi với một sổ nguồn phát thải đặc trưng ở
Việt Nam được chia làm 06 phần, bao gồm:
s Phần 1: Kiểm soát ô nhiễm không khí đổi với nhà máy sử dụng lò hơi công
suất vừa và nhỏ tại Việt Nam;
■S Phần 2: Kiểm soát ô nhiễm không khí đối với nhà mảy luyện thép công nghệ
lò hồ quang tại Việt Nam;
3


•S Phần 3: Kiếm soát ô nhiễm không khí đối với nhà máy ximăng lò q u.ay,
phương pháp khô;
s Phần 4: Kiểm soát ô nhiễm không khí đối với nhà máy sản xuất giấv và bột
giầy;

•S Phần 5: Kiểm soát ô nhiễm không khí đồi với nhà máy xử lý chất thái răn
sinh hoạt tại Việt Nam;
s Và Phụ lục, cụ thế:
- Phụ lục 1: Hướng dan sử dụng phần mểm tính toán tải lượng và n ồ n g độ
phát thải tại một sổ nguồn thải công nghiệp đặc trưng cùa Việt Nam;
- Phụ lục 2: Một so các quy chuẩn và tiêu chuẩn môi trường của Việr N.am;
- Phụ lục 3: Công nghệ và thiết bị môi trường xử lý khí thải công nghiệp.
Tài liệu này tập trung phân tích các nội dung: quá trình phát thải; p h ư ơ n g
pháp ước tinh tải lượng, nồng độ phát thải và phân tích một sổ giải pháp.: sử
dụng nguyên nhiên liệu hiệu quả; giám sát, quan trắc hợp lý trong các c ơ sở
cồng nghiệp.
Với nội dung nêu trên, tài liệu cung cấp các thông tin cần thiết trong kiểm .soát
ô nhiễm không khí cho các cơ sở công nghiệp, các doanh nghiệp; giúp các do>anh
nghiệp cỏ những định hướng giải pháp không chi kiểm soát ỏ nhiễm bảo vệ môi

trường, mà còn thúc đẩy sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế. Điểu này sẽ đáp ứng
nhu cầu thực tế hiện nay, khi mà các doanh nghiệp phải đồng thời giải quvết bài
toán sức ép của xu thế phát triển bền vững. Bên cạnh đó, tài liệu còn có thế p h ụ c vụ
cho đông đảo các đối tượng bạn đọc khác nhau, là tài liệu tham khảo cho những
người quan tâm đến lĩnh vực kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí từ các hoạt
động sản xuất công nghiệp nói riêng và bào vệ môi trường nói chung.
Nhỏm tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TSKtì. Trần Ngọc Chấn
đã có những ý kiến xác đáng và hữu ích trong quá trình hoàn thiện, chình lý tài Hiệu.
Chủng tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến Nhà xuất bàn Khoa học và K ỹ thuật
đã sớm cho ra mắt tài liệu này.
Do nhiều yếu tố khách quan và chủ quan, tài liệu không tránh khỏi nh ĩmg
thiếu sót. Nhỏm tác giá rất mong nhận được sự thông cảm cũng như ỷ kiến đóng
góp cùa đồng nghiệp và bạn đọc.
Thay mặt nhỏm tác giả
TS. Dương Văn Long,

4


Phần I
KIỂM SOÁT Ồ NHIỄM KHÔNG KHÍ ĐÔÌ VỚI
NHÀ MÁY SỬ DỤNG Lồ HƠI CỒNG SUẤT
VỪA VÀ NHỎ TẠI VIỆT NAM
■

■


1. Những vấn đề chung
1. . Khái niệm kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải công nghiệp

Kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải công nghiệp là quá trình điều
chnh và áp dụng các biện pháp nhàm giảm thiểu ô nhiễm không khí do hoạt động
sải xuât công nghiệp, đảm bảo cho nguồn thải cũng như chất lượng môi trường
xuig quanh đáp ứng được các tiêu chuẩn môi trường đã ban hành.

\ . ‘a. Quy trình kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải công nghiệp
Năm 2001, Cục Môi trường đã phối hợp với Trung tâm Kỹ thuật môi trường
đô thị và Khu công nghiệp (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội) tổ chức nghiên cứu
và biên soạn bản Hướng dẫn Quy trình kỳ thuật kiểm soát ô nhiễm môi trường
kh)ng khí do hoạt động công nghiệp.
Bản Hướng dẫn sẽ cung cấp cho bạn đọc những thông tin vềnội dung, phương
phup, quy trình cũng như về kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí một cách cụ thể,
thièt thực. Vì vậy nó có tác dụng nâng cao hiệu quả của công tác phòng ngừa ô
nhễm môi trường và nâng cao hiệu quả của công tác bảo vệ môi trường.
Đây là Quy trình kỹ thuật nhằm phục vụ công tác quản lý môi trường của các
cơ quan quản lý môi trường ở Trung ương (Bộ Tài nguyên và Môi trường, Cục Môi
trưmg), ở địa phương (các Sở Tài nguyên và Môi trường) và của các cơ sở sản xuất
côrg nghiệp trong phạm vi toàn quốc cũng như phục vụ các cơ quan hữu quan khác.
Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí được thực hiện theo một quy trình
tuầi tự gồm 5 bước (Hình 1.1). Các bước này có liên quan chặt chẽ và bổ sung lẫn
ch( nhau [1]:
a - Xác định phạm vi kiếm soát;
b - Xác định tình trạng ô nhiễm;

c - Xác định các chất ô nhiễm chính cần kiếm soát;
d - Xác định các biện pháp phòng và chổng ô nhiễm;
e - Đánh giá hiệu quà kỹ thuật, kinh tế và xã hội.

7

A .X Á C ĐỊNH PHẠM VI KIỂM SOÁT
Đặc điểm cơ sở
sản xuất

Đặc điểm
khí thải

*
B.XÁC ĐỊNH TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM

____________ < r

<
▼

ĩ

C .XÁC ĐỊNH CÁC CHÂT GÂY Ô NHIẺM CÂN KIỂM SOÁT

D .X ÁC ĐỊNH CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG V À CHỐNG Ô NHIÊM
Tuyên truyền
Giáo dục

Đào tạo

Xừ lý ô nhiễm
Kiểm soát cuối
đường ống

Phòng ngừa ô nhiễm
Kiểm soát đầu
đường ống

Giảm thiểu
ô nhiễm trong
phân xưởng

I

3
Ù
<3«5

E.ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ
Đánh giá hiệu quả
kỹ thuật, kinh tế,
xã hội

Kiểm toán
nguồn thải &
Năng lượng

l

Hiệu chinh,
bổ sung chính
sáchMT

Đạt yêu

KẾT THÚC

Hình 1.1. Quy trình kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí do nguồn thải CN

8


13. Tiêu chí xây d ự n g và nội dung của tài liệu kiểm soát ô nhiễm không
kií đối v ó i lò hơi vừ a và nhỏ

Như chúng ta đã biết, lò hơi được sử dụng rộng rãi trong các ngành công
rụhiệp, là nguồn cung cấp nhiệt khá phổ biến trong nhiều loại hình công nghệ,
tlường gặp trong các công đoạn sấy, gia nhiệt định hình, gia nhiệt cho các phản ứng
hỉa h ọ c ,...
Ở Việt Nam, các cơ sở công nghiệp sử dụng lò hơi chiếm một tỷ lệ lớn. Lò hơi
SI dụng trong các ngành công nghiệp tại nước ta chủ yếu sử dụng nhiên liệu than,
diU (FO và DO). Hiện nay, ngoài lĩnh vực nhiệt điện, ngành công nghiệp Việt Nam
qiản lý gần 1200 lò hơi lớn nhỏ các loại, trong đó phần lớn có công suất từ 1 đến 10
tấi/h. Lò hơi đốt than chiếm hơn 40%, lò hơi đốt dầu khoảng 30% [5]. Đặc điểm
klói thải của các loại lò hơi sẽ khác nhau tùy theo loại nhiên liệu sừ dụng, vấn đề ô
nliềm do khỏi thải lò hơi từ quá trình đốt cháy nhiên liệu luôn là bài toán cần giải
qiyết trong hầu hết các ngành công nghiệp. Các lò hơi đốt than phần lớn đã được
tring bị thiết bị xử lý khí thải nhưng mới chỉ dừng lại ở xử lý tro, bụi bàng thiết bị
cclon là chủ yếu còn việc xử lý khí độc hại trong khí thải còn rất hạn chế.
Trước thực tế như vậy, việc xây dụng tài liệu kiểm soát ô nhiễm không khí đối
vri lò hơi vừa và nhỏ dựa trên những tiêu chí sau:
- Tiêu chí 1: Tài liệu được xây dựng nhàm cung cấp các thông tin cần thiết
tr>ng kiểm soát ô nhiễm không khí cho các cơ sở công nghiệp, các doanh nghiệp sử

ding lò hơi trong quá trình sản xuất; giúp các doanh nghiệp có những định hướng
gỏi pháp không chi kiểm soát ô nhiễm bảo vệ môi trường, mà còn thúc đẩy sản
xiẩt, nâng cao hiệu quả kinh tế. Chính vì vậy, các kỹ thuật phải dễ áp dụng và có
tíih khả thi; các giải pháp đưa ra phải phong phú, đa dạng cùng những phân tích cần
thết giúp các doanh nghiệp có thể lựa chọn phù hợp với khả năng;
- Tiêu chí 2: Tài liệu phải tuân thủ theo Quy trình kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm
klông khí do nguồn thải công nghiệp do Cục Môi trường đã ban hành (Hình 1.1).
Tong đó, tài liệu này tập trung chủ yếu vào ước tính phát thải tại nguồn, xây dựng
k< hoạch giám sát, quan trắc khí thải tại cơ sở công nghiệp, các giải pháp sử dụng
nịuyên nhiên liệu hiệu quả trong sản xuất.
Với 2 tiêu chí như trên, nội dung tài liệu gồm các phần chính như sau:
-

Phân tích quá trình phát thải bụi và khí gây ô nhiễm từ lò hơi;

-

Ước tính lượng phát thải bụi và khí gây ô nhiễm từ lò hơi vừa và nhỏ;

9


-

Các giải pháp kỹ thuật công nghệ nhàm sử dụng nhiên liệu hiệu quả;

-

Xây dựng kế hoạch giám sát, quan trắc hợp lý trong nhà máy sử dụng; lò
hơi vừa và nhỏ.

2. Quá trình phát thải bụi và khí ô nhiễm từ lò hơi
Quả trình ph át thải bụi và khí gây ô nhiễm từ lò hơi vừa và nhỏ chủ
yếu từ quả trình đốt cháy nhiên liệu
Quá trình đốt cháy được định nghĩa như là sự oxy hoá nhanh các vật chất (các
nhiên liệu) với sự gia tăng nhiệt độ. Các lò hơi tận dụng nhiệt lượng từ quá trình đốt
để tạo ra nước nóng, hơi nước hoặc cả hai.

Hình 2.1. Quá trình đốt cơ bản

Nhiên liệu qua quá trình đốt cháy được biến đổi thành C 0 2 và hơi nước. Phằr,
không thể đốt cháy trong nhiên liệu giữ nguyên ở dạng rắn hoặc tro. Các sản phẩirn
của quá trình đốt cháy không hoàn toàn có thể bao gồm c o , các oxit lưu huỳnih
SOx, oxit nitơ NOx, các khí axit như HCl và HF, và các hợp chất hữu cơ nhu
formaldehyd, toluen, xylen, hợp chất đa vòng PAHs và các đioxin và furan chứa
nhiều nguyên tử clo. Các kim loại nặng như As, Hg, Cd và Pb cũng có thể có tron g
khí phát thải [2].

10


Các nguồn phát thải chất gây ô nhiễm không khí liên quan đến lò hơi có thể
xiy ra tại những quá trình được mô tả trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Các quá trinh phát thải liên quan đến lò hoi
Quá trình phát thải
Vận chuyển
hhiên nguyên liệu

Tiùng chứa

Mô tả phát thải

Thành phần phát thải

Bao gồm: bốc dỡ, nhận, di
chuyển và chế biến nhiên liệu
và nguyên liệu được sử dụng
tại lò hơi

- Bụi (nhiên nguyên liệu
rắn)

- Sự thất thoát do quá trình
làm việc (thông qua sự đổ đầy
và tháo rút nhiên liệu)

- Các hợp chất hữu cơ
(nhiên liệu lỏng và khí)
- Các hợp chất hữu cơ
(nhiên liệu lỏng)

- Sự thất thoát do giãn nở gây
ra bời sự thay đổi nhiệt độ và
áp suất
Cuá trình đốt cháy (quá
trnh công nghệ)

Bụi, các oxit lưu huỳnh
S 0 2 và SO3, các hợp chất
dễ bay hơi VOCs và NOx,

CO,...

21. Đăc điểm khói thải lò hơi đốt than
Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang theo bụi, C 0 2, c o , S 0 2 , S 0 3 và
NDXdo thành phần hoá chất có trong than kết hợp với oxy trong quá trình cháy tạo
nín. Lượng bụi trong khí thải có kích thước hạt và nồng độ dao động trong khoảng
rộng và phụ thuộc nhiều vào thời điểm thêm nhiên liệu than vào lò. Hàm lượng lưu
hiỳnh trong than ~ 0,5% nên trong khí thải có S 0 2 với nồng độ khoảng 1.333
ng/m 3. Lượng khí thải phụ thuộc vào chủng loại than, với than antraxit Quảng Ninh
lư^ng khí thải khi đốt 1 kg than là: v 020 ~ 7,5 m3/kg [6].
Bụi trong khói thải lò hơi là một tập hợp các hạt rắn có kích thước khác nhau
tù vài micromet tới vài trăm micromet. Các kết quả nghiên cứu đã cho số liệu thành
plần cờ hạt bụi trong khói thải của lò đốt than như trong bảng 2.2.
Bảng 2.2. Thành phần cở hạt bụi trong khói thải của lò hơi đốt than [6]
Db(ụm)

0-10

10-20

20-30

30-40

40-50

50-60

60-86

86-100

>100

%

3

3

4

3

4

3

7

6

67

22. Đăc điểm khói thải lò hoi đốt dầu FO
Lò hơi sử dụng nhiên liệu dầu FO để đốt sinh nhiệt là loại phổ biến nhất hiện
ruy (FO - chữ viết tắt của Fuel Oil, còn gọi là dầu đen hay dầu mazut). Dầu FO là
11

một phức hợp của các hyđrocacbon cao phân tử. Dầu FO dạng lỏng có nhiệt trị ca o ,
vận hành lò hơi đốt dầu FO đơn giản và khá kinh tế nên ngày càng được sử dụm.g
rộng rãi. Dầu FO đúng tiêu chuẩn có các thông sổ hóa lý như trong bảng 2.3.
Bảng 2.3. Các tiêu chuẩn chất lượng của dầu FO s ử dụng ở Việt Nam [6]
Các thông số

TT

Giá trị

1

Tỷ trọng, kg//

2

Độ nhớt,

3

Cặn cacbon (%W)

4

Nhiệt độ bắt lửa

65,6°c

5

Điểm đông đặc

20°c

6

Hàm lượng lưu huỳnh (%W)

3,0

7

Hàm lượng nước (%V)

0,1

8

Hàm lượng tro (%W)

6,5

9

Nhiệt năng (cal/g)

10,2

10

mg KOH/g

0,960
170
16

1,0

Khi đổt dầu ẸO trong lò hơi, người ta cấp dầu qua các vòi phun có cấu tạo đìặc
biệt (béc phun) để tạo thành hỗn hợp sương dầu với không khí đi vào buồng đốt.
Các hạt sương dầu sẽ hóa hơi và bị phân hủy dưới nhiệt độ cao thành các
cacbuahyđro nhẹ, dễ cháy và cháy hết trong buồng đốt của lò. Khi hạt dầu phun có
kích thước quá lớn hay buồng đốt quá nguội, các hạt sương dầu bay hơi và phân huy
không hết sẽ tạo thành khói và muội đen trong khí thải. Điều này thường gặp ở các
vòi phun quá cù hay khi khởi động hoặc tái khởi động lò.
Trong khí thải của lò hơi đốt dầu FO người ta thường thấy có các thành phần
sau: C 0 2, c o , NOx , S 0 2 , S 0 3 và hơi nước, ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro
và các hạt tro rất nhỏ hòa lẫn với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng sol khí mà ta
thường gọi là bồ hóng. Lượng khí thải khi đổt dầu FO ít thay đổi. Nhu cầu không
khí cần cấp cho đốt cháy hết 1 kg dầu FO là v 020 = 10,6 m3/kg, lượng khí thải siruh
ra khi đốt hết 1 kg dầu FO là : v c20 ~ 11,5 m3/kg ~ 13,8 kg khí thải/ lkg dầu [6].
Khái quát lại, có thể nhận diện các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi ở bảrug
2.4 trong đó các yếu tố được tô đậm là các tác nhân gây ô nhiễm chính cần phải
kiểm soát đổi với mồi loại lò hơi.
12


Bảng 2.4. Các chất ô nhiễm trong khói thài lò hơi

Loại lò hơi

Chất ô nhiễm

-ò hơi đốt bằng củi

Khói + Tro bụi + c o + C 0 2

.0 hơi đốt bằng than

Khói + Tro bụi + c o + CO2 + S 0 2 + SO3 + NOx

-ò hơi đốt bằng dầu FO

Khói + Tro bụi + c o + CO2 + S 0 2 + SO3 + NOx

23. Ảnh hưởng của quá trình công nghệ tói sự phát thải chất gây ô
lắiiễm
Trong quá trình cháy, phần nhiên liệu khi cháy để lại ở dạng cặn rắn hay tro.
Các thành phần nặng hơn và có kích thước to hơn trong buồng đốt gọi là tro đáy,
tlành phần nhỏ hơn gọi là tro bay. Các sản phẩm cháy của quá trình đốt trong lò hơi
bio gồm các hydrocacbon được oxy hoá một phần, c o , S 0 2, S 0 3, NOx, các axit
mư HC1 và các hợp chất hữu cơ như dioxin và furan. Sự phát thải các sản phẩm
kiông mong muốn này phụ thuộc vào cấu tạo và chế độ đốt của lò hơi.
Nhìn chung, kích thước và cẩu tạo lò hơi ít ảnh hưởng tới lượng lưu huỳnh
tong nhiên liệu được chuyển thành SOx. Ngược lại, sự tạo thành NOx phụ thuộc
miều vào chế độ đốt của lò, đặc biệt là nhiệt độ và tỉ lệ không khí/nhiên liệu trong
biồng đốt. Khí NOx được tạo thành theo 3 cơ chế: chuyển hóa nitơ trong nhiên liệu,
(Xy hoá nitơ (N2) trong không khí cấp cho quá trinh đốt (sự tạo thành NOx toả
miệt) và phản ứng của các mảnh hydrocacbon và nitơ của khí quyển. Sự tạo thành
>Ox toả nhiệt phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và diễn ra rất nhanh khi nhiệt độ vượt

qia 3.000°F. Nhiệt độ buồng đốt khi hoạt động thấp hơn giới hạn trên sẽ làm giảm
sr sản sinh NOx toả nhiệt.
Sự tạo thành khí NOx từ thành phần nitơ trong nhiên liệu nhìn chung chiếm
hm 50% tổng lượng khí NOx phát thải từ lò hơi đốt than và đổt dầu. Nhiều lò hơi sử
đmg những sự hiệu chỉnh của quá trình đốt để làm giảm sự phát thải khí NOx.
Mìừng sự hiểu chỉnh này bao gồm quá trình đốt từng cấp, cháy không theo tỷ
lvợng, tuần hoàn khí thải và đốt nhiên liệu có hàm lượng nitơ thấp với không khí
kiông ngọn lửa. Những giải pháp này có thể giảm sự phát thải NOx tới 5-50% [2].
Sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh thấp cùng là một phương pháp
niằm giảm thiểu sự phát thải S 0 2 . Than có tính kiềm cao có xu hướng hình thành
miều muối có gốc sunfat trong tro.

13


3. ước tính lượng phát thải bụi và khí gây ô nhiễm từ lò hơi vừ a
và nhỏ
Ước tính lượng phát thải bụi và khí gây ô nhiễin từ lò hơi vừa và nhỏ hàinig
phương pháp tính toán được thực hiện chủ yếu qua tính toán cân bằng vật chất cùa
quá trình cháy và tính toán theo hệ số phát thải (hay còn gọi là định mức phát th ả i).
3.1.

ƯÓ'C tính

theo phương pháp tính toán sản phẩm cháy

Tính toán cân bằng vật chất của quá trình đốt cháy nhiên liệu được xây dựng
trên ngôn ngừ lập trình c# trong phần mềm tính toán gửi kèm theo tài liệu hướng
dẫn này.
Các doanh nghiệp, cơ sở công nghiệp có thể dễ dàng sử dụng bàng cách n.ạp

các dừ liệu cần thiết để tính toán lượng phát thải bụi và khí gây ô nhiễm qua q uá
trình cháy. Mặt khác, phần mềm còn có chức năng tính toán cho nhiều cơ sở côing
nghiệp, nhiều dữ liệu đầu vào khác nhau. Ngoài ra, chức năng hiển thị kết quà tính
toán dưới dạng báo cáo và lưu trừ (xuất ra íìle pdf, doc) rất tiện lợi cho người sử
dụng. Phần mềm tính toán tải lượng và nồng độ phát thải được giới thiệu và mô tả
trong Phụ lục 1.
3.2.

ƯÓ’C tính

theo hệ số phát thải

3.2.1. H ệ sổ phát thải từ quả trình đốt than
Thế giới đã xây dựng được hệ số phát thải từ quá trình đốt của lò hơi đối v*ới
nhiều loại than khác nhau, nhưng trong phần này chi đề cập tới hệ số phát thải điối
với quá trình đốt than antraxit. Đây là loại than nhiên liệu được sử dụng nhiều trong
thực tế tại Việt Nam.
Bảng 3.1. Hệ số phát thải c o , SOx và NOx

từ quá trình đốt than antraxit khi không có hệ thống x ử lý khí thải. [2]
Kiểu lò hơi

SOx(kg/tấn)

NOx(kg/tân)

CO (kg/tán)

19,5S

4,5

0,3

1,45

0,9

0,3

19.5S

9,0

-

Lò hơi cháy theo lớp
Lò hơi đốt tầng sôi
Lò hơi đốt theo ngọn lửa

S: Hàm lượng lưu huỳnh trong thành phần nhiên liệu (phần trăm theo khối lượng); Đơn vị h ệ
số: kg chất thải/ tấn than đổt.

14


Bảng 3.2. Hệ số phát thải bụi PM10 từ quá trình đốt than antraxit [2]
Kiều lò hơi

Hệ số phát thải bụi PM10 (kg/tấn)

Lò hơi cháy theo lớp

0,4A

Lò hơi đốt than cám thải xỉ khô
- Không có thiết bị xử lý bụi

1,15A

- Sau cyclon kép

0.55A

- Sau thiết bị lọc bụi túi

0.007A

A: Hàm lượng tro trong nhiên liệu (phần trăm theo khối lượng); Đom vị hệ số phát thải: kg
chất thải/ tấn than đốt; Hiệu suất kiểm soát ước tính cùa cyclon kép: 80%; lọc bụi túi:
99,8% .

3.2.2. H ệ sổ ph ải thải từ quả trình đốt dầu nhiên liệu
Hệ số phát thải từ quá trình đốt dầu được cho dưới đây:
Bảng 3.3. Hệ số phát thải đối với S 0 2, S 0 3 và NOx
từ quá trình đốt dầu nhiên liệu [2]

Loại nhiên liệu

S02

so3

NOx

Đốt dầu loại 6 , đốt cháy thường

18,8S

0,68S

5,6

Đốt dầu loại 6 , đốt cháy thường, lò đốt NOx thấp

18.8S

0.68S

4,8

Đốt dầu loại 6 , đốt tiếp xúc, thường

18,8S

0,68S

3,8

Đốt dầu loại 6 , đốt tiếp xúc, NOx thấp

18,8S

0,68S

3,1

Đốt dầu loại 5, đốt thường

18,8S

0,68S

5,6

Đốt dầu loại 5, đốt tiếp xúc

18,8S

0,68S

3,8

Đốt dầu loại 4, đốt thường

18S

0,38S

5,6

Đốt dầu loại 4, đốt tiếp xúc

18S

0,68S

3,8

Đốt dầu loại 2

17S

0.68S

2,9

Đốt dầu loại 2 , NOx thấp/tái tuần hoàn khí thải

17S

0.68S

1,2

Đốt dầu loại 6

18.8S

0,24S

6,6

Đốt dầu loại 5

18,8S

0,24S

6,6

Đốt dầu loại 4

18S

0.24S

2,4

Đốt dầu chưng cất

17S

0.24S

2,4

Lò hơi công suất >100GJ/giờ

Lò hơi có công suất <100GJ/giờ

S: Hàm lượng lưu huỳnh trong thành phần nhiên liệu (phần trăm theo khối lượng)

15


Đơn vị: kg chất thải/103/ dầu nhiên liệu đốt
Dầu loại 1 và loại 2: dầu chưng cất; Dầu loại 5 và 6: dầu cặn
Dầu loại 4: là dầu chưng cất hoặc là hồn hợp của dầu chưng cất và dầu cặn.
Bảng 3.4. Hệ số phát thải của c o và các hợp chất hữu cơ dễ
bay hơi từ dầu nhiên liệu [2]

Loại nhiên liệu

CO

VOCs

Đốt dầu loại 6

0,6

0,03

Đốt dầu loại 5

0,6

0,03

Đốt dầu loại 4

0,6

0,02

0,6

0,02

Lò hơi công nghiệp

Đốt dầu chưng cẩt

Đơn vị: kg chất thải/1031 dầu nhiên liệu đổt
Dầu loại 1 và loại 2: dầu chưng cất
Dầu loại 5 và 6: dầu cặn
Dầu loại 4: là dầu chưng cất hoặc là hỗn hợp của dầu chưng cất và dầu cặn.
Bảng 3.5. Hệ số phát thải được kiểm soát và không được kiểm soát đối với
bụi PM10 từ quá trình đốt dầu nhiên liệu [2]
Loại nhiên liệu lò hơi

Bụi PM 10

Lò hơi công nghiệp
Đốt dầu cặn, không cỏ thiết bị xử lý khí

0.86A

Đốt dầu cặn, cyclon kép

0,19A

Đốt dầu chưng cất, không được kiểm soát

0,12

Đom vị: kg chất thải/ ÌO3 1dầu nhiên liệu đốt
A: Hàm lượng tro, phụ thuộc vào loại dầu và s - hàm lượng lưu huỳnh trong
dầu theo phần trăm khối lượng:
- Dầu loại 6: A=13(S) + 0,05kg/ I03l; Dầu loại 5: A =0,l4kg/I03l
- Dầu loại 4: A =0,lkg/I03l; Dầu loại 2: A=0,03kg/I03l
Hiệu suất kiểm soát ước tính của bộ lọc tĩnh điện: 99,2%, thiết bị lọc khí: 94%
và cyclon kép: 80%.

16


Bảng 3.6. Hệ số phát thải không được kiểm soát
đối với các lò hơi công suất nhỏ đốt dầu thải [2]
Chất phát thải

Hệ sò phát thải
(kg/103l)

Lò hơi công suất nhỏ
Bụi P M 10

6.12A

NOx

2,28

S02

17,6S

HCI

7,901

CO

0,6

VOCs

0,12

Lò hơi phun sương
Bụi PM10

6,8A

NOx

1,92

S02

12.8S

HCI

-

CO

0,25

VOCs

0,12

A: Hàm lượng tro trong nhiên liệu (theo phần trăm khối lượng);
S: Hàin lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu (theo phần trăm khối lượng);
C l: Hàm lượng cùa clo trong nhiên liệu (theo phần trăm khối lượng).

4. Các giải pháp công nghệ kỹ thuật nhằm sử dụng nhiên liệu
hièu quả đối với lò hơi vừa và nhỏ
4.L Phương pháp luận triển khai áp dụng phương án sử dụng nguyên
nhên liệu hiệu quả
Dựa trên kinh nghiệm thực tiễn của trên 40 nước Châu Á, UNEP đã đưa ra
phrơng pháp luận sử dụng nguyên nhiên liệu hiệu quả gồm sáu bước cơ bản nhằm
giío các doanh nghiệp cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng [3]. Phụ thuộc vào
đặ( thù của mồi quốc gia như: thành phần kinh tế, loại hình sản xuất trọng điểm,
dâi số, diện tích, trình độ công nghệ, năng lực quản lý môi trường hiện tại, cơ chế
chíih trị... mà phương pháp luận này sẽ được áp dụng một cách linh hoạt.
Sáu bước cơ bản của phương pháp luận được mô tả trong sơ đồ dưới đây

(Hnh 4.1):
17


Hình 4.1. Phương pháp luận triển khai càc phương án sừ dụng

nguyên nhiên liệu hiệu quả

18


4.2. Các giải pháp ứng dụng công nghệ, kỹ thuật và thiết bị nâng cao hiệu
quả sử dụng nhiên liệu
Phần này bao gồm các giải pháp sử dụng nhiên liệu hiệu quả liên quan đến quá
trình xảy ra trong lò hơi như: đốt cháy, truyền nhiệt, các tổn thất có thể hạn chế
được, tiêu thụ điện phụ trợ, chất lượng nước, quá trình thải xỉ ... và các giải pháp
cải tiến thiết kế và đổi mới công nghệ. Các giải pháp giúp sử dụng nhiên liệu hiệu
quả trong quá trình vận hành lò hơi bao gồm:
-

Kiểm soát nhiệt độ khói lò;

-

Giảm thiểu quá trình đốt cháy không hoàn toàn;

-

Kiểm soát khí dư;

-

Tránh tổn thất nhiệt do bức xạ và đối lưu;

-

Kiểm soát thải xỉ tự động;

-

Giảm tổn thất trao đổi nhiệt do cặn và muội;

-

Giảm áp suất hơi của lò hơi;

-

Điều tiết thay đổi tốc độ của quạt và lưu lượng bơm

-

Kiểm soát mức tải của lò hơi;

-

Lập lịch trình hoạt động của lò hơi hợp lý;

-

Thu hồi nhiệt thải trong hệ thống lò hơi;

-

Cải tiến thiết kế lò hơi;

-

Thay thế lò hơi.

dầu;

4.2.1. Kiểm soát nhiệt độ khói lò
Nhiệt độ khói lò nên được duy trì ở mức càng thấp càng tốt (Nhiệt độ tối ưu
trong khoảng 110-130°C). Tuy nhiên, nhiệt độ khí lò tại vị trí xả không nên thấp
hom nhiệt độ ngưng tụ của hơi nước. Điều này quan trọng trong trường hợp sử dụng
nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao vì nhiệt độ thấp sẽ dẫn đếnăn mòndo khí
lưu huỳnh bị đọng sương. Nhiệt độ khói lò thài ra thường nàm trongkhoảng110170 °c. Khi nhiệt độ khói lò cao hom mức 200°c cho thấy hiệu suất trao đổi nhiệt
kém do cặn bám trong thiết bị truyền/thu hồi nhiệt, vì vậy cần tiến hành bảo dưỡng
lò hơi.

19


4.2.2. Giảm thiểu quả trình đắt chảy không hoàn toàn
Ọuá trình cháy không hoàn toàn có thể là do thiếu không khí hoặc thừa nhũên
liệu hoặc việc phân bổ nhiên liệu không hợp lý. Có thể thấy rõ quá trình cháv khtông
hoàn toàn qua quan sát màu khói và cần điều chỉnh ngay.
Một nguyên nhân thường thấy của quá trình đốt cháy không hoàn toàn là tỷ lệ
pha trộn nhiên liệu và không khí trong buồng đốt chưa hợp lý [7]. Dầu cháy kémi có

thể là do độ nhớt không chuẩn, đầu đốt bị tac, hiện tượng cacbon hoá ở đầu đốt và
sự xuống cấp của thiết bị khuếch tán. Với lò đốt than, than chưa cháy hết sẽ dẫn đen
tổn thất lớn lượng than tiêu thụ. Điều này xảy ra khi thấy cỏ cacbon trong xỉ [7].
Kích thước than không đồng đều cũng có thể là một nguyên nhân khiến quá trình
cháy không hoàn tất. Ở buồng lửa ghi xích, những hạt than to sẽ cháy hết, (CÒn
những hạt nhỏ và mịn sẽ làm tắc đường thông khí, gây ra phân phối không khí
không đều. Với nhừng buồng lửa đốt (trước đây gọi là buồng lửa phun) việc điều
chinh gió quá lớn có thể ảnh hường đến sự tổn thất cacbon. Tăng tỷ lệ hạt mịn trong
than nghiền cũng có thể gây tổn thất than.

4.2.3. Kiểm soát kh í dư
Trong quá trình hoạt động của lò hơi, một lượng khí dư cần được duy trì để
đảm bảo quá trình cháy hoàn tất. Lượng khí dư tối ưu cho hiệu suất cháy tối ưu của
lò hơi là khi tổng lượng tổn thất do quá trình cháy không hoàn tất và tổn thất do
nhiệt thải qua khói lò được giảm thiểu. Mức độ khí dư này cỏ thể dao động tuỳ
thuộc thiết kế lò, loại lò, nhiên liệu và các thông sổ công nghệ của quy trình vận
hành. Mức độ khí dư này có thể được xác định thông qua tỷ lệ khí/nhiên liệu đã
được kiểm định cho trong bảng 4.1.
Bảng 4.1. Các số liệu quả trình chảy (trên lý thuyết)
đối với các nhiên liệu lò hoi phổ biến [7]
Nhiên liệu

kg không khí cân/kg
nhiên liệu

C 0 2 % trong khí lò đạt
được trên thực tế

Nhiên liệu rắn

Bã m(a

3,3

10-12

Than đá

10,7

10-13

Than non

8,5

9-13

Vỏ trấu

4,5
5,7

14-15

13,8
14,1

9-14
9-14

Gỗ

11 - 13

Nhiên liệu lỏng
Dầu đốt
LSHS*

Nguồn: Hội đồng N ăng suất quốc gia, kinh nghiệm thực tế
*LSHS: Dầu nặng có hàm lượng lưu huỳnh thấp (L ow Sulphur Heavy Stock)

20


Bảng 4.2. Các mức khí dư điển hình đối với các loại nhiên liệu khác nhau [7]

Các loại lò đốt hoặc buông đốt

Khí dư (% theo
khói lượng)

Nước làm mát hoàn toàn để loại bỏ xỉ hoặc tro khô

15-20

Nước làm mát một phần để loại bỏ tro khô

15-40

Buồng lửa ghi cố định

30-60

Buồng lửkghi di động nước làm mát

30-60

Lò ghi xích v X lò ghi di động

15-50

Buồng lửa nhiênììẹu cấp từ dưới lên

20-50

Lò đốt dầu

15-20

Lò đốt đa nhiên liệu

20-30

Khí tự nhiên

Lò đốt áp suất cao

5-7

Gỗ

Dạng Dutch (10 - 23% qua ghi lò) và dạng Hofft

2 0 -2 5

Bã mía

Tất cả các lò

2 5 -3 5

Dịch đen

Lò thu hồi khí và xút

30-40

Nhiên liệu

Than nghiền

Than

Dầu nhiên liệu

Nguồn: Hội đồng N ăng suất quốc gia, kinh nghiệm thực tế

Hiện nay có các phương pháp khác nhau nhằm kiểm soát khí dư [7]:
-

Sử dụng thiết bị phân tích oxy cầm tay và đồng hồ đo lưu lượng khí
định kỳ giúp người vận hành điều chỉnh lưu lượng khí nhằm đạt được
chế độ vận hành tối ưu. Phương pháp này có thể giảm lượng khí dư lên
tới 20%;

-

Trang bị thiết bị phân tích oxy liên tục có đồng hồ hiển thị lưu lượng,
nhờ đó người vận hành có thể điều chỉnh lun lượng khí phù hợp. So với
phương pháp trước, giải pháp này có thể giúp giảm được thêm 10-15 %
khí dư;

-

Trang bị thiết bị phân tích oxy liên tục tích hợp thiết bị van điều tiết
được điều khiển từ xa. Nhờ vậy nguời vận hành có thể kiểm
soát từ xa
nhiều hệ thống đốt cùng lúc;

-

Trang bị thiết bị phân tích oxy có hệ thống điều khiển van điều tiết tự
động, tuy nhiên giải pháp này có chi phí rất cao, chỉ phù hợp với những
hệ thống lớn.

21


4.2.8. Điều tiết thay đổi lưu lượng cấp gió của quại

Việc điều tiết thay đổi lưu lượng cấp gió của quạt có ý nghĩa trong việc giuíp
tiết kiệm năng lượng. Thông thường, việc điều tiết lưu lượng không khí cấp cho qtuá
trình đốt được thực hiện bởi các van tiết lưu láp đồng bộ với quạt gió của hệ thống
cấp không khí cho lò. Tuy van tiết lưu là thiết bị điều chinh đơn giản, giúp giãm giá
thành đầu tư nhưng khả năng điều tiết lưu lượng không khí lại thiếu chính xác. Vì
vậy, nếu đặc điểm nạp liệu của lò hơi biến đổi, có thể thay thế van tiết lưu bàng m ột
bộ biến tần điều tiết tốc độ quạt gió.

4.2.9. Kiểm soát tải lò hơi
Thông thường hiệu suất tối đa của lò hơi đạt được ở mức 65-85% đầy tải
(công suất thiết kế tối đa của lò hơi). Nếu tải lò hơi giảm xuống dưới mức trên, hiệu
suất cùng có xu hướng giảm. Những hệ số ảnh hưởng đến hiệu suất lò hơi bao gồrrn:
-

Giảm tải: khi giảm tải lưu lượng khí giảm, mặt khác diện tích truyền nhiệt
không thay đổi nên sẽ làm giảm tổn thất nhiệt;

-

Khi lò hơi hoạt động ở dưới mức nửa tải, quá trình cháy cần thêm khí dư để
đốt cháy hết nhiên liệu. Vì thế, tổn thất nhiệt tăng.

Nói chung, hiệu suất lò hơi cỏ thể giảm đáng kể khi hoạt động ở mức dưới 2 5
% tải, vì vậy nên tránh vận hành lò hơi dưới mức này càng ít càng tốt [7].

4.2.10. Lập lịch trình vận hành lò hơi chuẩn
Vì lò hơi đạt hiệu suất tối ưu khi hoạt động ở mức 65-85 % đầy tải. Vì vậy cần
lưu ý khi lập lịch trình vận hành lò hơi cho hợp lý để tăng hiệu suất sử dụng nhiên
liệu.

4.2.11. Thu hồi nhiệt thải trong hệ thống lò hơi
Khi vận hành các thiết bị công nghiệp như lò hơi, lò thiêu, lò tôi, máy cán thép
v.v. Chúng đều sinh nhiệt thải. Nhưng ít khi chúng được tiếp nhận là nguồn năng
lượng sinh nhiệt. Nhiệt thải là lượng nhiệt phát ra từ các quá trình công nghệ vào
môi trường, những nguồn nhiệt này có thể tận dụng hữu ích và có thể thu hồi được.
Nhiệt thải cỏ thể ở nhiều dạng khác nhau. Theo thuật ngữ chung, nó được phân loại
thành thu hồi trực tiểp, thu hồi giản tiếp và thu hồi thứ cấp [8]. Thu hồi trực tiếp là
nói đến việc sử dụng khí thải, để tạo nhiệt trước hoặc sấy khô sản phẩm trực tiếp.
Thu hồi nhiệt gián tiếp xảy ra khi khí thải được sử dụng để sấy nóng không khí hoặc
nhiên liệu trước khi cấp cho quá trình đốt. Thu hồi nhiệt thứ cấp sử dụng nhiệt thải
24


để sấy nóng môi trường trung gian trước hoặc để phát điện. Lợi ích trước tiên của
việc thu hồi nhiệt thải là tiết kiệm nhiên liệu, và đây là nhân tố thúc đẩy các công ty
đầu tư vào thiết bị thu hồi năng lượng nhiệt thải. Mặt khác, việc giảm sử dụng nhiên
liệu cũng đồng nghĩa với việc giảm phát thải khí gây ô nhiễm môi trường như c o ,
H 2S, S 0 2. Hơn nữa cũng giảm phát thải C 0 2, đây là một loại khí gây hiệu ứng nhà
kính.
Trong một hệ thống lò hơi, nước cấp được đưa vào lò hơi để tạo ra hơi nước.
Thông thường, năng lượng để tạo ra hơi nước là từ việc đốt nhiên liệu, quá trình này
tạo ra khí kiệt (khí thải) có nhiệt độ từ 220 - 270°c [8]. Đối với những lò hơi cũ,
nhiệt độ của khí kiệt có thể cao hơn. Khí kiệt thải vẫn chứa một lượng nhiệt thải lớn,
thải trực tiếp ra môi trường không khí qua hệ thống ổng khói. Kết quả là năng lượng
hữu ích bị lãng phí (hình 4.1). Năng lượng từ khí kiệt thải có thể thu hồi được thông
qua việc sử dụng các bộ trao đổi nhiệt như thể hiện ở hình 4.2. Trong trường hợp
này, khí kiệt được sử dụng để gia nhiệt cho nước cấp hoặc sẩy nóng không khí
trước. Khi đó, nhiên liệu cần thiết để sinh ra cùng một lượng hơi sẽ giảm. Ví dụ với
các thông số của lò hơi như sau: công suất 8 tấn/giờ, nhiệt trị nhiên liệu là 43,6
MJ/kg, tỷ trọng nhiên liệu là 970 kg/m3, giá nhiên liệu là 0,24USD/lít, dòng khí thải

là 9.700kg/giờ, cứ 10°c thu hồi được từ nhiệt khí thải thì có thể tiết kiệm được
22.000 lít nhiên liệu dầu diesel mồi năm, tương đương với tiết kiệm được 5.000
USD mỗi năm.

Hơi
<*•

Nước cáp
3Ơ’C Không kỉii đỏt

30*c

KJií kiệt 220-2701
thải ra không khi

Hỉnh 4.1. Sơ đồ vận hành loại lò hơi không có hệ thống thu hồi nhiệt thải

25


Vì độ dẫn nhiệt của ống nhiệt cao, cấu trúc cùa chúng đơn giản, không có phân
dịch chuyển cơ khí và dễ điều chỉnh vùng trao đổi nhiệt, bộ trao đổi nhiệt ống nhiệt
có rất nhiều lợi ích so với bộ trao đổi nhiệt truyền thống như: Nhò nhẹ hơn, cấu trúc
đơn giản, dễ bào dưỡng, áp suất thấp, chịu được sự ân mòn ở nhiệt độ thấp, an toàn
vận hành cao, dễ lẳp đặt. Một lợi ích quan trọng là građien nhiệt độ giữa thành của
ống nhiệt và khí thải không lớn. Vì thế, bộ trao đổi nhiệt ổng nhiệt có thể chịu đựng
được sự ăn mòn ở nhiệt độ thấp rất cao và nhiệt độ khí thải sinh ra có thể ở nhiệt độ
thấp (140°C) [8]. Với đặc điểm như trên, bộ trao đổi nhiệt loại này sẽ rất hiệu quả
khi áp dụng để thu hồi nhiệt thải trong các ứng dụng công nghiệp.

4.2.12. Cải tiến thiết kế lò hơi
* Thay thế hệ thống cấp nhiệt:
Hiện nay các hệ thống cung cấp nhiệt chế tạo theo công nghệ mới đang dần
thay thế cho hệ thống cấp nhiệt kiểu cũ. Hệ thống mới này sẽ cung cấp nhiệt đạt
hiệu suất ổn định đến 90% thay vì chỉ 78-80% của các thiết bị cũ [9]. Công nghệ
mới sử dụng bộ phận đánh tia lửa trong buồng đốt để giừ khí thải tại nhiệt độ thấp
120°F (49°C) thay vì 400°F (204°C) hoặc cao hơn trong các buồng đốt cũ. Nhờ đó,
phần lớn lượng nhiệt có ích được giải phóng và khí thải được làm nguội đến nhiệt
độ đủ thấp để thải ra ngoài qua ống khói làm bàng chất liệu nhựa. Không khí và
nhiên liệu khí (khí tự nhiên) được trộn trong một buồng đốt nhỏ và được đánh lỉửa
bằng buji (Hình 4.4). Kết quả của quá trình này là áp suất trong buồng đốt tăng đột
ngột đẩy hỗn hợp khí tạo thành qua bộ phận trao đổi nhiệt mà ở đó nước nhận nhiệt
và tạo thành hơi. Trong các chu kỳ phụ, hồn hợp nhiên liệu được đánh lửa bàng
lượng nhiệt dư. Hệ thống kiểu này đã được các Công ty Hydrotherm của Northvale
và Công ty New Jersey chế tạo và đạt hiệu suất 90 - 94%. Giá thành của hệ thố’ng
thiết bị cao hơn khoảng gấp rười hoặc gấp đôi so với hệ thống thiết bị cũ. Tuy
nhiên, với hiệu suất làm việc cao hơn so với hệ thống thiết bị cũ khoảng 10 - 12%
cho phép người sử dụng tiết kiệm chi phí sản xuất và nhiên liệu đầu vào. Phần lợi
nhuận thu được sẽ bù đẳp cho sự chênh lệch chi phí đầu tư ban đầu trong khoảng
thời gian 5 năm.
Trong một sổ hệ thống lò hơi, để tận dụng nhiệt từ khói lò bên trong các ống
khói được trang bị các bộ trao đổi nhiệt ‘khí - nước’ phụ trợ. Các bộ phận này sẽ thu
hồi và tận dụng nhiệt của khỏi lò để hâm nóng nước trước khi đi đến hệ thống phân
phổi. Tuy nhiên, để tránh hiện tượng đọng sương và ăn mòn đường ống, nhiệt độ
khói lò phải được điều chỉnh không nhỏ hơn 45°c. Tùy thuộc vào tuổi thọ của hệ
thống lò hơi, các bộ phận trao đổi nhiệt phụ trợ này có thể tiết kiệm đến 10 - 20%
28


lượng nhiên liệu tiêu thụ và lợi nhuận thu được có thể hoàn lại sổ tiền đầu tư thiết bị

ban đầu trong vòng 2 đến 5 năm [9].

Buông đôt
Dòng không khí đi vào
Buji
Dòng nhiên liệu khí đi vào

rí1.IMIIMIi
<111111
IIIIIIIII

D cmg hơi nước đi ra

111II1111

Iiiiiiin
iinnm

iiimm

_Lỗ thông nước

III11
<1í
...... IM
Iỉ1111i 11
lỉl'!!lil
lllllllll
lllllllll

Ị Ị Khí thải
—' 1

III

IIIIÌIIII

ì ố n g tháo nước

Hình 4.4. Lò hơi đánh lửa bằng buji

* Cải tiến đầu đốt:
So với các đầu đốt kiểu cũ, đầu đốt kiểu mới cho ngọn lửa màu xanh có nhiệt
độ cao bên trong buồng đốt nhờ phần hồn hợp nhiên liệu chưa cháy hết được hồi
nguyên trở lại vùng ngọn lửa. Bằng cách này quá trình cháy của nhiên liệu xảy ra
với hiệu suất cao hơn và giảm lượng bồ hóng tạo thành. Đầu đốt kiểu này phù hợp
để trang bị cho các lò luyện và hệ thống lò hơi cung cấp nước nóng.
Hoạt động của các nhà máy nhiệt điện sản xuất điện bàng tuabin hơi luôn làm
thất thoát một lượng nhiệt đáng kể ra môi trường xung quanh khi hơi nước bị ngưng
tụ. Sự thất thoát này sẽ giảm đáng kể khi tích hợp bộ phận sản xuất điện và bộ phận
sản xuất nhiệt trong cùng một tổ hợp. Hơi nước áp suất cao sau khi đi qua tuabin để
sản xuất điện sẽ được dùng để đun nóng nước ở giai đoạn đầu. Từ đó sẽ tiết kiệm
được một phần nhiên liệu cần thiết cung cấp cho buồng đốt. Ví dụ như: một hệ
thống tích hợp nhiệt - điện mới có thể có hiệu suất tạo ra điện khoảng 35% và hiệu
suất thu hồi nhiệt khoảng 45%. Điều này có nghĩa hiệu suất sử dụng nhiên liệu thực

29