Đánh giá thực trạng công nghệ sản xuất của nhà máy nhiệt điện quảng ninh và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu suất thu hồi, tái sử dụng tro bay của nhà máy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.13 MB, 87 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------
PHƢƠNG THỊ TÂM
ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG NGHỆ SẢN XUÂT
CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN QUẢNG NINH VÀ ĐỀ
XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT THU
HỒI, TÁI SỬ DỤNG TRO BAY CỦA NHÀ MÁY
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Hà Nội – 2019
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------
PHƢƠNG THỊ TÂM
ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG NGHỆ SẢN XUÂT
CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN QUẢNG NINH VÀ ĐỀ
XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT THU
HỒI, TÁI SỬ DỤNG TRO BAY CỦA NHÀ MÁY
Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng
Mã số
: 8440301.01
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. Đỗ Quang Huy
Hà Nội – 2019
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng
tôi, Các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Các số
liệu sử dụng, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn do tôi tự tìm hiểu, phân tích
một cách trung thực, khách quan, phù hợp với thực tiễn của đề tài nghiên cứu và
chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Học viên
Phƣơng Thị Tâm
LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin chân thành gửi tới
PGS.TS. Đỗ Quang Huy, giảng viên cao cấp Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học
Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tận tình hƣớng dẫn, góp ý cho tôi
trong quá trình thực hiện luận văn, đồng thời tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi
hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trƣờng cùng toàn thể các thầy,
cô giáo Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia
Hà Nội đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện để tôi đƣợc học
tập và nghiên cứu khoa học tại trƣờng.
Tôi xin gửi đến Ban Lãnh đạo Công ty Cổ phần Nhiệt điện Quảng Ninh, anh
Lƣơng Công Bính – cán bộ Phòng kỹ thuật an toànmôi trƣờng đã giúp đỡ và tạo
mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi đƣợc đến nhà máy thực tập, thu thập số liệu
phục vụ cho nội dung báo cáo này.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đối với gia đình
đã hỗ trợ, động viên tôi có sức mạnh vƣợt qua mọi khó khăn trong suốt quá trình
học tập và thực hiện luận văn này. Tôi xin cảm ơn các anh, chị, em, bạn bè thân hữu
đã luôn động viên, khuyến khích và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.
Hà Nội, ngày 5 tháng 5 năm 2019
Học viên
Phƣơng Thị Tâm
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ASTM
Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ
BTCLSC
Bê tông chất lƣợng siêu cao
BMCR
Chế độ ở công suất cực đại
Dầu DO
Dầu Diezen
ESP
Hệ thống lọc bụi tĩnh điện
EVA
Copolyme etylen – vinyl axetat
Dầu FO
Dầu nhiên liệu nặng
GHCP
Giới hạn cho phép
FGD
Hệ thốngkhử lƣu huỳnh
MFA
Tro bay biến tính;
MKN
Mất khi nung
NMNĐ
Nhà máy nhiệt điện
KLR
Khối lƣợng riêng
PE
Polyetylen
PP
Polypropylen
QCVN
Quy chuẩn kỹ thuật môi trƣờng quốc gia
QĐ-BTNMT
QCCP
Quyết định - Bộ Tài Nguyên và môi trƣờng
RO
Công suất định mức
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
Quy chuẩn cho phép
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1 .................................................................................................................. 3
TỔNG QUAN ............................................................................................................... 3
1.1. Nhà máy nhiệt điện đốt than ................................................................................... 3
1.1.1. Nhu cầu điện năng của Việt Nam ........................................................................ 3
1.1.2. Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện đốt than ........................................................ 3
1.1.3. Công nghệ sản xuất của nhà máy nhiệt điện đốt than ......................................... 3
1.2. Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh ............................................................................ 6
1.2.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nhà máy................................................... 6
1.2.2. Chế độ thủy văn/ hải văn của khu vực nhà máy ................................................. 9
1.3. Bụi và tro bay của nhà máy nhiệt điện ................................................................. 10
1.4. Công nghệ thu hồi và sử dụng tro bay ở trong nƣớc và trên thế giới .................. 15
1.4.1. Công nghệ thu hồi tro bay ở trong nƣớc ........................................................... 15
1.4.1.1. Xử lý bụi theo phương pháp khô .................................................................... 15
1.4.1.2. Xử lý bụi theo phương pháp ướt .................................................................... 17
1.4.2. Sử dụng tro bay ở trong nƣớc ........................................................................... 18
1.4.3. Công nghệ thu hồi và sử dụng tro bay trên thế giới .......................................... 20
1.4.3.1. Công nghệ thu hồi tro bay .............................................................................. 20
1.4.3.2. Sử dụng tro bay trên thế giới ......................................................................... 23
1.5. Công nghệ xử lý NOx .......................................................................................... 26
1.5.2. Hấp thụ khí NOx bằng kiềm ............................................................................. 26
1.5.3. Khử NOx có xúc tác và nhiệt độ cao ................................................................ 26
1.5.4. Khử NOx với xúc tác chọn lọc.......................................................................... 26
1.5.5. Phân hủy NOx bằng chất khử dị thể ................................................................. 27
1.5.6. Phân hủy NOx bằng chất khử đồng thể và dị thể không có xúc tác ................. 27
1.5.7. Dùng dung dịch nƣớc – cacbanic ...................................................................... 27
CHƢƠNG 2 ................................................................................................................ 29
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................ 29
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu........................................................................................... 29
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................................... 29
2.2.1. Phƣơng pháp thu thập, hồi cứu và kế thừa số liệu, tài liệu ............................... 29
2.2.2. Phƣơng pháp điều tra, khảo sát thực tế khu vực nghiên cứu ............................ 29
2.2.3. Phƣơng pháp thống kê xử lý số liệu .................................................................. 30
CHƢƠNG 3 ................................................................................................................ 31
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 31
3.1. Công nghệ sản xuất điện của nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh ........................... 31
3.1.1. Quy trình công nghệ sản xuất ........................................................................... 31
3.1.2. Nhiên liệu sử dụng trong sản xuất điện của nhà máy ....................................... 33
3.1.3. Hiện trạng hệ thống thiết bị của nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh .................... 42
3.1.4. Đánh giá các nguồn phát thải từ nhà máy ......................................................... 52
3.1.4.1. Khí thải ........................................................................................................... 52
3.1.4.2. Nước thải ........................................................................................................ 52
3.1.4.3. Chất thải rắn .................................................................................................. 56
3.1.4.4. Tiếng ồn, độ rung ........................................................................................... 59
3.2. Thực trạng phát sinh và thu hồi tro bay tại nhà máy ............................................ 60
3.3. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu suất thu hồi và sử dụng tro bay ........................ 62
3.3.1. Các giải pháp nâng cao hiệu suất thu hồi .......................................................... 62
3.3.1.1. Thay thế nhiên liệu đốt ................................................................................... 62
3.3.1.2. Nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống ESP .......................................... 62
3.3.1.3. Lắp đặt thêm thiết bị xử lý khí NOx ............................................................... 62
3.3.2. Đề xuất các giải pháp sử dụng tro bay của nhà máy nhiệt điện ....................... 65
3.3.2.1. Sử dụng tro bay sản xuất bê tông thương phẩm ............................................ 65
3.3.2.2. Sản xuất xi măng hỗn hợp .............................................................................. 66
3.3.2.3. Sản xuất gạch tro bay không nung ................................................................. 67
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................................. 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 70
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 73
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Chu trình Rankin của nhà máy nhiệt điện đốt than ...................................... 4
Hình 1. 2. Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện đốt than .............................................. 4
Hình 1. 3. Sơ đồ vị trí nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh ............................................... 6
Hình 1. 4 . Cấu tạo thiết bị tuyển cơ học..................................................................... 21
Hình 1. 5. Sơ đồ tuyển tro bay bằng công nghệ tuyển nổi .......................................... 22
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh ...................... 31
Hình 3. 2. Nguyên lý hoạt động của bộ khử bụi tĩnh điện .......................................... 46
Hình 3. 3. Cấu tạo thiết bị lọc bụi tĩnh điện ................................................................ 47
Hình 3. 4. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện ESP và thu tro bay của nhà máy ........................ 49
Hình 3. 5. Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải sản xuất của nhà máy ............................ 53
Hình 3. 6. Tro bay thu đƣợc tại nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh ............................. 61
Hình 3. 7. Vị trí dự kiến lắp đặt hệ thống khử NOx (SCR) ........................................ 63
Hình 3.8. Sơ đồ phun chất hấp thụ vào trong dòng khói ............................................ 64
Hình PL1. Thiết bị khử bụi ESP của nhà máy ............................................................ 73
Hình PL2.Thiết bị khử lƣu huỳnh của nhà máy .......................................................... 73
Hình PL3. Băng tải than .............................................................................................. 74
Hình PL4. Kho than kín .............................................................................................. 74
Hình PL5. Kênh xả nƣớc làm mát............................................................................... 75
Hình PL6. Bãi chứa xỉ ................................................................................................. 75
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Lƣu lƣợng đỉnh lũ thiết kế của các suối đổ vào khu vực nhà máy .............. 8
Bảng 1. 2. Lƣu lƣợng đỉnh lũ thiết kế của các suối đổ vào khu vực bãi xỉ ................... 9
Bảng 1. 3. Phân loại tro bay theo tiêu chuẩn ASTM C618 ......................................... 11
Bảng 1. 4. Thành phần hoá học của tro bay ở một số quốc gia khác nhau ................. 12
Bảng 1. 5. Thành phần hoá học của tro bay ở Việt Nam ............................................ 12
Bảng 1. 6. Các thiết bị xử lý, khoảng kích thƣớc hạt xử lý phù hợp và hiệu quả xử lý17
Bảng 3. 3. Đặc tính kỹ thuật thiết bị chính của hệ thống thu gom tro bay và xỉ......... 39
Bảng 3. 4. Kết quả quan trắc khí thải online ở các tổ máy 1&2, tổ máy 3&4 ngày
10/8/2017 ..................................................................................................................... 50
Bảng 3. 5. Kết quả quan trắc khí thải online ở các tổ máy 1&2, tổ máy 3&4 ngày
10/8/2017 (tiếp) ........................................................................................................... 51
Bảng 3.6. Kết quả phân tích nƣớc mƣa chảy tràn của nhà máy .................................. 52
Bảng 3.7. Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc thải sau xử lý tập trung lần 1 .............. 54
Bảng 3. 8. Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc thải lần 2 ............................................ 55
Bảng 3. 9. Kết quả phân tích tro bay tại vị trí 1 .......................................................... 57
Bảng 3.10. Kết quả phân tích tro bay tại vị trí 2 ......................................................... 57
Bảng 3. 11. Thống kê khối lƣợng lƣợng tro, xỉ, thạch cao tại nhà máy 5 năm gần đây60
MỞ ĐẦU
Sản xuất điện sử dụng than đã đƣợc áp dụng từ lâu trên thế giới, nó là loại hình
sản xuất điện đơn giản và rẻ tiền nhất hiện nay. Bên cạnh đó sản xuất điện từ sức gió
và nƣớc cũng đã và đang đƣợc khuyến khích phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng
điện của ngƣời dân.
Ở Việt Nam, cho đến nay cả nƣớccó 26 nhà máy nhiệt điện sử dụng than đang
vận hành cho công suất 13810 MW và tiêu thụ khoảng 47,8 triệu tấn than mỗi năm.
Theo quy hoạch ngành điện, dự kiến đến năm 2020 sẽ có thêm 30 nhà máy nhiệt điện
sử dụng than đƣợc đƣa vào vận hành, nâng công suất mỗi năm lên 50000 MW. Việc
tăng công suất của các nhà máy nhiệt điện dẫn đến mỗi năm sẽ làm phát thải ra môi
trƣờng khoảng 60 triệu tấn tro, xỉ.
Sản xuất điện từ nguồn nhiên liệu than có ý nghĩa tích cực to lớn về mặt kinh tế;
tuy vậy nó cũng gây ra nhiều vấn đề môi trƣờng nhƣ bụi, khí thải độc hại, nƣớc thải,
chất thải rắn, đặc biệt là là tro xỉ và tro bay.
Quảng Ninh là một tỉnh có nhiều tài nguyên khoáng sản, đặc biệt là than đá,
thuận lợi cho phát triển các nhà máy điện sử dụng than. Một trong số các nhà máy
nhiệt điện lớn thuộc tỉnh Quảng Ninh là nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh. Nhà máy đặt
tại Phƣờng Hà Khánh, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh. Nhà máy đƣợc xây dựng
vào năm 2002 với tổng công suất 1200 MW, gồm bốn tổ máy, mỗi tổ máy có công
suất 300 MW.
Từ khi đi vào hoạt động năm 2011, nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh thuộc Công
ty cổ phần nhiệt điện Quảng Ninh đã quan tâm đến công tác xử lý môi trƣờng để đảm
bảo hàm lƣợng bụi và khí NOx trong khí thải lò hơi nằm trong giới hạn cho phép.
So sánh các thông số bụi và NOx thiết kế theo TCVN 5939 – 1995 với quy định
của QCVN 22: 2009/BTNMT thì phát thải bụi và NOx từ khí thải của các lò hơi nhà
máy nhiệt điện Quảng Ninh chƣa đáp ứng yêu cầu.
Đã có những báo cáo về thực trạng công nghệ sản xuất của nhà máychỉ ra nhiều
vấn đề môi trƣờng của nhà máy cần quan tâm nhƣ nƣớc thải, khí thải và vấn đề chất
thải rắn. Tuy nhiên các vấn đề này chỉ đƣợc quan tâm hạn chế, đặc biệt là vấn đề quản
lý và xử lý tro xỉ.
1
Để đóng góp vào việc nâng cao hiệu quả thu hồi và sử dụng tro bay của Nhà
máy Nhiệt điện Quảng Ninh, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu “Đánh giá thực trạng
công nghệ sản xuất của nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh và đề xuất giải pháp nâng
cao hiệu suất thu hồi, tái sử dụng tro bay của nhà máy”.
Đề tài nghiên cứu nhằm mục tiêu:
Phân tích, đánh giá công nghệ sản xuất của Nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh, từ
đó đề xuất giải pháp nâng cao hiệu suất thu hồi và sử dụng tro bay phát sinh của nhà
máy.
Nội dung nghiên cứu gồm:
- Phân tích, đánh giá quy trình công nghệ sản xuất điện của Nhà máy Nhiệt điện
Quảng Ninh và những vấn đề môi trƣờng liên quan đến quy trình sản xuất của nhà
máy.
- Đánh giá việc thu hồi và sử dụng của tro bay của Nhà máy Nhiệt điện Quảng
Ninh.
- Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu suất thu hồi và sử dụng tro bay của nhà
máy nhiệt điện Quảng Ninh.
2
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Nhà máy nhiệt điện đốt than
1.1.1. Nhu cầu điện năng của Việt Nam
Theo quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020, có xét đến
năm 2030 đƣợc Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt hiệu chỉnh tại Quyết định số 28 năm
2016 (quy hoạch điện VII điều chỉnh) có đề ra mục tiêu cụ thể đến năm 2020 điện
thƣơng phẩm đạt 235 tỷ kWh, con số này tăng lên 2030 tỷ kWh vào năm 2030.
Nhƣ vậy nhu cầu dùng điện hiện nay đang tăng cao. Ngoài việc phát triển các
nguồn năng lƣợng từ thủy điện và một phần điện gió và điện mặt trời nếu không phát
triển nhiệt điện than sẽ không đủ điện để đáp ứng phát triển kinh tế xã hội. Nhiệt điện
than vẫn là nguồn phát điện hợp lý nhất, hiệu quả nhất, đáp ứng nhu cầu điện năng rất
lớn của đất nƣớc.
1.1.2. Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện đốt than
Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện bao gồm các loại chính: than, dầu.
Than là nhiên liệu chính của nhà máy nhiệt điện đốt than. Tùy vị trí xây dựng
nhà máy nhiệt điện than và nguồn than cung ứng mà than đốt sẽ có các đặc trƣng khác
nhau. Đặc tính quan trọng của than là hàm lƣợng C trong than, độ ẩm, độ tro, chất bốc
và nhiệt trị của than.
Nhiên liệu dầu: Nhà máy nhiệt điện than có thể sử dụng dầu để đốt hỗ trợ quá
trình khởi động lò. Nhiên liệu đốt có thể sử dụng dầu DO hoặc dầu FO tùy thuộc vào
thiết kế của hệ thống đốt nhiên liệu của nhà máy.
1.1.3. Công nghệ sản xuất của nhà máy nhiệt điện đốt than
Trên thế giới, hiện nay có ba quy trình công nghệ đƣợc áp dụng trong các nhà
máy nhiệt điện: Chu trình Rankin áp dụng trong các nhà máy nhiệt điện đốt than; Chu
trình Brayton áp dụng trong các nhà máy nhiệt điện khí; và Chu trình hỗn hợp áp dụng
để tận thu năng lƣợng thừa ở các nhà máy nhiệt điện khí. Dƣới đây là sơ đồ chu trình
Rankin trong nhà máy nhiệt điện đốt than.
3
Hình 1.1. Chu trình Rankincủa nhà máy nhiệt điện đốt than
Trong chu trình Rankin (hình 1.1), nhiệt do đốt than đƣợc chuyển vào làm bốc
hơi nƣớc trong thiết bị lò hơi. Dòng hơi nóng sinh ra liên tục từ thiết bị lò hơi đƣợc
dẫn truyền đến tuabin hơi để làm quay tuabin gắn với động cơ điện. Hơi nƣớc sau khi
quay tuabin sẽ ngƣng đọng trong thiết bị bình ngƣng để trở lại lò hơi. Sơ đồ nguyên lý
nhà máy nhiệt điện than theo chu trình Rankin đƣợc bày trong hình 1.2.
Hình 1. 2. Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện đốt than
Các nhà máy nhiệt điện đốt than thƣờng có hiệu suất nhiệt không cao, khoảng
4
40 %, tuy nhiên nhờ tăng áp suất và nhiệt độ hơi nên hiệu suất chuyển hóa nhiệt thành
điện có thể cao hơn. Các nhà máy nhiệt điện đốt than thƣờng thải ra lƣợng khí thải và
bụi lớn, bao gồm: bụi than và bụi đá, khí SO2, NO2; cũng nhƣ một lƣợng lớn chất thải
rắn, tro bụi, đồng thời tiêu thụ một lƣợng nƣớc lớn khoảng 142 lít nƣớc làm mát. Bên
cạnh đó lƣợng than chƣa cháy còn lại khá nhiều trong xỉ lò ở mức cao (15- 20 %) gây
ra lãng phí tài nguyên than. Một số sản phẩm phụ là chất thải rắn của các nhà máy
nhiệt điện đốt than nhƣ: thạch Cao (CaSO4)2.H2O, tro bay và tro xỉ có thể tận dụng để
tạo ra sản phẩm có ý nghĩa kinh tế.
Các thiết bị chính của nhà máy điện là lò hơi, tua bin và máy phát điện.
Trong đó, lò hơi là thiết bị quan trọng nhất và vận hành phức tạp nhất. Tại đây
không khí nóng cùng bụi than đƣợc đƣa vào buồng lửa qua vòi phun và cháy ở điều
kiện tối ƣu để đạt đƣợc hiệu suất cháy cao. Bột than đƣợc đƣa vào buồng đốt theo
phƣơng pháp gián tiếp: than đƣợc đƣa qua máy nghiền, qua phễu chứa than rồi mới
vào buồng đốt. Than đƣợc cấp nhờ hệ thống băng chuyền từ kho than vào máy nghiền.
Nhiệt có đƣợc trong các phản ứng cháy truyền nhiệt cho nƣớc trong các dàn
ống và sinh hơi. Hỗn hợp hơi nƣớc sinh ra đƣợc đƣa lên bao hơi. Từ bao hơi, hơi bão
hòa đƣợc gia nhiệt thành hơi quá nhiệt nhờ các bộ quá nhiệt của lò hơi với nhiệt độ và
áp suất cao để cấp hơi đƣa vào vận hành tuabin. Tuabin quay làm quay roto máy phát
điện và điện sinh ra qua máy biến thế rồi phát lên lƣới điện.
Hơi nƣớc sau khi làm quay tuabin đƣợc làm mát và ngƣng tụ thành nƣớc ngƣng
trong bình ngƣng, từ đây nƣớc ngƣng qua các bình gia nhiệt, khử khí bộ hâm và đƣợc
cấp cho lò hơi, thành chu trình kín. Nƣớc bổ sung cho lƣợng mất mát của chu trình
nhiệt đƣợc khử khoáng và đƣa vào bình ngƣng.
Sản phẩm cháy là khói sinh ra trong quá trình cháy đƣợc quạt hút khói đƣa qua
các bộ quá nhiệt, bộ hâm, qua hệ thống xử lý bụi (hệ thống lọc bụi tĩnh điện) và qua
thiết bị khử lƣu huỳnh, sau đó xả vào môi trƣờng qua ống khói.
Lƣợng tro xỉ phát sinh trong quá trình đốt than sẽ đƣợc đƣa qua hệ thống thải xỉ
và đƣợc bơm thải đổ vào bãi thải tro xỉ của nhà máy. Phƣơng pháp thải tro xỉ là
phƣơng pháp ƣớt. Nhà máy sẽ bơm nƣớc vào đƣờng ống thải xỉ để đẩy xỉ về bãi chứa.
Nƣớc làm mát bình ngƣng tuabin đƣợc lấy từ hạ lƣu sông hoặc từ nƣớc biển
ven bờ. Sau đó nƣớc làm mát đƣợc thải ra kênh dẫn để hạ nhiệt độ trƣớc khi dẫn trả lại
sông.
5
1.2. Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh
Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh đƣợc xây dựng trên diện tích đất 2.701.539,4
m2thuộc tổ 33, khu 5, phƣờng Hà Khánh, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh. Sơ đồ
vị trí nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh đƣợc nêu trong hình 1.3.
Hình 1. 3. Sơ đồ vị trí nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh
Nhà máy nằm cách thành phố Hạ Long khoảng 9 km về phía Tây Bắc, cách bến
phà Bãi Cháy khoảng 7,0 km về phía Đông Bắc.
1.2.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nhà máy
Địa điểm nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh nằm cạnh bến Rót của Xí nghiệp than
905, ở bờ trái của sông Diễn Vọng thuộc phƣờng Hà Khánh, thành phố Hạ Long, tỉnh
Quảng Ninh. Phía Bắc nhà máy giáp sông Diễn Vọng, 3 mặt còn lại là núi bao quanh.
Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh phía Bắc giáp sông Diễn Vọng, 3 mặt còn lại
nằm giáp với chân núi có độ cao đỉnh từ 60 ÷ 90 m, sƣờn dốc 10 ÷ 20o. Mặt bằng khu
vực tƣơng đối thấp và bằng phẳng, nghiêng ra phía sông. Cao độ khu vực thay đổi từ 0,8
6
÷ 6,2 m. Phía giáp núi là đất đá hỗn tạp từ trên núi kéo xuống, còn khu vực giáp bờ sông
là bùn, đầm lầy.
Địa hình khu vực nhà máy thuộc 2 dạng địa hình, địa mạo rõ rệt:
- Địa hình bóc mòn: Địa hình bóc mòn phân bố ở các sƣờn dốc của các dải đồi
thấp có cao độ 5 m trở nên. Hiện trƣờng xâm thực bóc mòn xảy ra liên tục vào mùa
mƣa tạo thành các khe rãnh trên sƣờn dốc. Cấu tạo nên chúng là các trầm tích tuổi
Triat thống thƣợng bậc Nori-Ret điệp Hòn Gai. Đất đá chủ yếu là cát bột kết, sạn sỏi
kết với độ cứng chắc khác nhau.
- Địa hình tích tụ: Đây là các bãi bồi ven sông, địa hình tƣơng đối phẳng
nghiêng dần ra sông. Địa hình tích tụ đƣợc cấu tạo bởi các trầm tích Neogen và đệ tứ.
Đất đá chủ yếu là sét kết, bột kết, gắn kết yếu tuổi Neogen và các trầm tích đệ tứ gồm
cát lẫn cuội sỏi, ở các phần thấp đƣợc phủ bởi lớp bùn.
Các suối trong khu vực thƣờng ngắn và dốc, mùa khô suối thƣờng không có
nƣớc haợc lƣu lƣợng nhỏ.
Nhiệt độ không khí
+ Nhiệt độ không khí trung bình năm
23,2 oC
+ Nhiệt độ không khí trung bình năm cao nhất
23,5 oC
+ Nhiệt độ không khí trung bình năm thấp nhất
22,7 oC
+ Tháng nóng nhất là tháng 6, 7 và 8
+ Tháng lạnh nhất là tháng 1, 2 và 12
Độ ẩm không khí: Do lƣợng mƣa cao, số giờ nắng thấp, nên độ ẩm trong khu
vực này là khá cao. Độ ẩm trung bình tƣơng đối năm là 85 %. Độ ẩm bình thƣờng là
80 % (tháng 10, 11, 12). Độ ẩm trung bình tháng cao nhất (tháng 3;4) là 89 %. Có độ
ẩm trung bình tháng cao nhất là 90 %.
Chế độ mưa: Nằm trong khu vực Đông Bắc Việt Nam, gần Vịnh Bắc Bộ nên
khu vực nhà máy bị ảnh hƣởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa. Mùa mƣa bắt đầu từ
tháng 5 và kết thúc vào tháng 10. Mùa khô bắt đầu từ tháng 11 và kết thúc vào tháng 4.
Lượng bốc hơi: Do số giờ nắng tƣơng đối thấp, độ ẩm khu vực tƣơng đối cao
lƣợng bay hơi ở khu vực Bãi Cháy nhỏ. Theo kết quả đo của trạm Bãi Cháy năm 2017
cho kết quả sau:
Lƣợng bốc hơi trung bình tháng là 76 mm.
Tháng bốc hơi nhiều nhất là tháng 10 và 11 (100 mm và 97,3 mm).
7
Chế độ gió: Theo số liệu đo đạc trạm Bãi Cháy thì tốc độ gió trung bình là 2,7
m/s. Hƣớng gió chủ đạo của hai mùa là:
Mùa Đông: Gió Bắc và Đông Bắc vận tốc trung bình là 2,4 3,3 m/s
Mùa Hè: Gió Nam và Đông Nam vận tốc trung bình là 2,6 2,7 m/s
Tốc độ gió lớn nhất là 45 m/s (hƣớng SW)
Bức xạ mặt trời: Theo các số liệu của trạm Bãi Cháy thì số giờ nắng tại Quảng
Ninh năm 2016 tƣơng đối thấp, trung bình năm là 1146,8 giờ. Số giờ nắng cao nhất
năm vào tháng 5 đến tháng 9 (trung bình là 150,8 giờ). Năm 2017 số giờ nắng cao hơn
năm 2016 khá nhiều với số giờ nắng trung bình năm 2017 là 1.287,9 giờ/năm.
Hệ thống sông suối, kênh, rạch, ao hồ khu vực nhà máy: Hệ thống sông suối
khu vực nhà máy gồm 3 con sông nhỏ (sông Trới, sông Man và sông Vũ Oai) và một
con sông lớn là sông Diễn Vọng. Các con sông này đều chảy vào vịnh Cửa Lục ở phía
Nam.
Khu vực nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh nằm trên bờ sông Diễn Vọng thông
qua Vịnh Hạ Long bằng vịnh Cửa Lục tại cầu Bãi Cháy, có chiều rộng là 400 m và
chiều sâu 18 m nên có mối quan hệ mật thiết thủy văn của vịnh Hạ Long. Thủy văn
của khu vực đƣợc chia làm 2 nguồn:
- Do thủy triều của vịnh Hạ Long đổ về thông qua vịnh Cửa Lục.
- Ngoài ra còn nguồn nƣớc ngọt từ hồ Cao Vân.
Ngoài dòng chính sông Diễn Vọng còn có 5 dòng suối nhỏ từ phía Bắc đổ về
khu vực nhà máy và 6 suối nhỏ đổ về khu vực bãi xỉ.
Bảng 1. 1. Lƣu lƣợng đỉnh lũ thiết kế của các suối đổ vào khu vực nhà máy [13]
Diện tích
Tên
suối
Lƣu lƣợng đỉnh lũ thiết kế Qp (m3/s)
lƣu vực
Flv (km2)
1%
2%
4%
10 %
Suối 1
0,093
3,75
3,29
3,15
2,98
Suối 2
0,175
7,32
6,56
6,26
5,60
Suối 3
0,341
11,2
10,0
9,59
8,86
Suối 4
1,276
40,0
35,2
33,5
31,1
Suối 5
0,551
18,6
16,2
15,1
13,8
8
Ghi chú: Flv: Diện tích lưu vực suối (km2);
Qp: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế của nước suối (với tần suất 1, 2, 4 và 10 %).
Bảng 1. 2. Lƣu lƣợng đỉnh lũ thiết kế của các suối đổ vào khu vực bãi xỉ [13]
Lƣu lƣợng đỉnh lũ thiết kế Qp (m3/s)
Diện tích
Tên suối
lƣu vực
Flv (km2)
1%
2%
4%
10 %
Suối 1
1,526
50,2
45,0
42,6
39,7
Suối 2
0,319
12,9
11,5
11,3
10,8
Suối 3
0,375
14,6
12,9
12,3
12,0
Suối 4
0,392
14,1
12,6
12,0
11,0
Suối 5
0,754
27,0
24,2
23,4
22,6
Suối 6
0,998
35,8
32,1
30,9
29,3
25,76
23,1
22,1
20,9
Trung bình
6 suối
Ghi chú: Flv: Diện tích lưu vực suối (km2);
Qp: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế của nước suối (với tần suất 1, 2, 4 và 10 %).
1.2.2. Chế độ thủy văn/ hải văn của khu vực nhà máy
Khu vực xung quanh nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh chỉ có trạm thủy văn
Dƣơng Huy trên sông Diễn Vọng cách nhà máy khoảng 8 km, tọa độ 107012’, 21003’,
thời gian đo 1961 – 1974. Sông Diễn Vọng là con sông lớn nhất, đồng thời là con sông
cung cấp nƣớc trực tiếp cho nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh.
Qua phân tích dữ liệu thủy văn đo đạc của trạm Dƣơng Huy trên sông Diễn
Vọng từ 1961 – 1974, các đặc trƣng dòng chảy tại trạm Dƣơng Huy nhƣ sau:
+ Lƣu lƣợng trung bình năm 11,2 m3/s tƣơng ứng lƣợng nƣớc là 354 triệu m3.
+ Lƣu lƣợng mùa mƣa Qmax = 532 m3/s
+ Lƣu lƣợng mùa khô Qmin = 0,04 m3/s
+ Mực nƣớc cực đại (Hmax = 1 %): 4,54 mét
+ Mực nƣớc thấp nhất (Hmin = 95 %): -1,66 mét.
9
1.3. Bụi và tro bay của nhà máy nhiệt điện
+Bụi: Bụi hình thành do có sự kết hợp không thể tách rời nhau của hai pha là
pha khí (thƣờng là không khí) và pha rắn tồn tại ở dạng hạt thể rời rạc và phân bố ngẫu
nhiên. Các hạt rắn phân tán trong pha khí mới đƣợc gọi là bụi; còn những hạt chất rắn
ấy đƣợc gom lại, không chuyển động nữa thì thƣờng đi với khái niệm bột, tro hay bồ
hóng.
+Tro bay: Trong các nhà máy nhiệt điện, sau quá trình đốt cháy nhiên liệu than
đá phần phế thải rắn tồn tại dƣới hai dạng: phần xỉ thu đƣợc từ đáy lò và phần tro gồm
các hạt rất mịn bay theo các khí ống khói đƣợc thu hồi bằng các hệ thống thu gom của
các nhà máy nhiệt điện.
Trƣớc đây ở châu Âu cũng nhƣ ở Vƣơng quốc Anh phần tro này thƣờng đƣợc
cho là tro của nhiên liệu đốt đã đƣợc nghiền mịn. Nhƣng ở Mỹ, loại tro này đƣợc gọi
là tro bay bởi vì nó thoát ra cùng với khí ống khói và “bay” vào trong không khí. Và
thuật ngữ tro bay (fly ash) đƣợc dùng phổ biến trên thế giới hiện nay để chỉ phần thải
rắn thoát ra cùng các khí ống khói ở các nhà máy nhiệt điện.
Ở một số nƣớc, tùy vào mục đích sử dụng mà ngƣời ta phân loại tro bay theo
các loại khác nhau. Theo tiêu chuẩn DBJ08-230-98 của thành phố Thƣợng Hải, Trung
Quốc, tro bay đƣợc phân làm hai loại là tro bay có hàm lƣợng canxi thấp và tro bay có
hàm lƣợng canxi cao. Tro bay có chứa hàm lƣợng canxi 8 % hoặc cao hơn (hoặc CaO
tự do trên 1 %) đƣợc gọi là tro bay có hàm lƣợng canxi cao. Do đó, CaO trong tro bay
hoặc CaO tự do đƣợc sử dụng để phân biệt tro bay có hàm lƣợng canxi cao với tro bay
hàm lƣợng canxi thấp. Theo cách phân biệt này thì tro bay có hàm lƣợng canxi cao có
màu hơi vàng trong khi đó tro bay có hàm lƣợng canxi thấp có màu hơi xám.
Theo cách phân loại của Canada, tro bay đƣợc chia làm hai loại [30]:
Loại F: Hàm lƣợng CaO ít hơn <10 %.
Loại C1: Hàm lƣợng CaO lớn hơn 10 % nhƣng ít hơn 40 %
Trên thế giới hiện nay, thƣờng phân loại tro bay theo tiêu chuẩn ASTM C618,
bảng 1.3. Tro bay loại F thƣờng đƣợc tạo ra do sự đốt cháy của than antraxithoặc than
bitum và loại C thu đƣợc bằng cách đốt than non hoặcđốt than bitum [30].
Theo cách phân loại này có nghĩa là chúng phụ thuộc vào thành phần các hợp
chất có trong tro bay nó đƣợc phân làm hai loại là loại C và loại F.
10
Bảng 1. 3. Phân loại tro bay theo tiêu chuẩn ASTM C618
Các yêu cầu theo tiêu chuẩn
Đơn vị
Lớn nhất/
Nhóm F
Nhóm C
nhỏ nhất
Yêu cầu hóa học
ASTM C618
SiO2+ Al2O3 + Fe2O3
%
nhỏ nhất
70
50
SO3
%
lớn nhất
5
5
Hàm lƣợng ẩm
%
lớn nhất
3
3
Hàm lƣợng mất khi nung
%
lớn nhất
5
5
1,5
1,5
Yêu cầu hóa học không bắt buộc
Chất kiềm
%
Yêu cầu vật lý
Độ mịn (+325)
%
lớn nhất
34
34
Hoạt tính pozzolanic so với xi
măng (7 ngày)
%
nhỏ nhất
75
75
Hoạt tính pozzolanic so với xi
măng (28 ngày)
%
nhỏ nhất
75
75
Lƣợng nƣớc yêu cầu
%
lớn nhất
105
105
Độ nở trong nồi hấp
%
lớn nhất
0,8
0,8
Yêu cầu về độ đồng đều về tỷ
trọng
%
lớn nhất
5
5
Yêu cầu về độ đồng đều về độ
mịn
%
lớn nhất
5
5
Phân loại tro bay theo tiêu chuẩn ASTM:
- Tro bay loại F nếu tổng hàm lƣợng (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) lớn hơn 70 %.
- Tro bay loại C nếu tổng hàm lƣợng (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) nhỏ hơn 70 %.
+ Thành phần hóa học của tro bay:
Tro của các nhà máy nhiệt điện gồm chủ yếu các sản phẩm tạo thành từ quá
trình phân hủy và biến đổi của các chất khoáng có trong than đá. Thông thƣờng, tổng
lƣợng tro thải ra tro ở đáy lò chiếm khoảng 20% và tro bay từ ống khói chiếm khoảng
80% [30]. Hầu hết các loại tro bay đều là các hợp chất silicat, gồm các oxit kim loại
11
nhƣ SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, CaO,… với hàm lƣợng than chƣa cháy chỉ chiếm
một phần nhỏ so với tổng hàm lƣợng tro, ngoài ra còn có một số kim loại nặng khác
nhƣ Cd, Ba, Pb, Cu, Zn,... Thành phần hóa học của tro bay phụ thuộc vào nguồn
nguyên liệu than đá sử dụng để đốt và điều kiện đốt cháy trong các nhà máy nhiệt
điện, bảng 1.4.
Bảng 1. 4. Thành phần hoá học của tro bay ở một số quốc gia khác nhau
Thành phần
Khoảng (% khối lƣợng)
Châu Âu
Mỹ
Trung Quốc
Ấn độ
Australia
SiO2
28,5-59,7
37,8-58,5
35,6-57,2
50,2-59,7
48,8-66,0
Al2O3
12,5-35,6
19,1-28,6
18,8-55,0
14,0-32,4
17,0-27,8
Fe2O3
2,6-21,2
6,8-25,5
2,3-19,3
2,7-14,4
1,1-13,9
CaO
0,5-28,9
1,4-22,4
1,1-7,0
0,6-2,6
2,9-5,3
MgO
0,6-3,8
0,7-4,8
0,7-4,8
0,1-2,1
0,3-2,0
Na2O
0,1-1,9
0,3-1,8
0,6-1,3
0,5-1,2
0,2-1,3
K2 O
0,4-4,0
0,9-2,6
0,8-0,9
0,8-4,7
1,1-2,9
P2O5
0,1-1,7
0,1-1,3
1,1-1,5
0,1-0,6
0,2-3,9
TiO2
0,5-2,6
1,1-1,6
0,2-0,7
1,0-2,7
1,3-3,7
MnO
0,03-0,2
-
-
0,5-1,4
-
SO3
0,1-12,7
0,1-2,1
1,0-2,9
-
0,1-0,6
MKN
0,8-32,8
0,2-11,0
-
0,5-5,0
-
Đối với một số nhà máy nhiệt điện ở miền Bắc nƣớc ta, thành phần tro bay đƣợc nêu ở
bảng 1.5 [30].
Bảng 1. 5. Thành phần hoá học của tro bay ở Việt Nam
Nhà máy nhiệt điện
Phả lại
Nhà máy nhiệt
điện Mông Dƣơng
Nhà máy nhiệt điện
Ninh Bình
Hàm lƣợng %
Hàm lƣợng %
Hàm lƣợng %
SiO2
57,02
54,27
37,41
Fe2O3
4,69
4,71
17,39
Thành phần
12
Al2O3
23,82
25,02
5,61
P2O5
0,13
0,16
0,16
K2 O
6,56
6,76
5,16
CaO
0,81
0,91
1,21
MgO
1,16
1,22
1,11
TiO2
0,78
0,78
0,63
Na2O
0,09
0,16
0,17
MnO
0,04
0,04
0,06
Kết quả trên cho thấy tro bay đều chứa các nguyên tố Mg, Al, Si, P, S, K, Ca,
Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, Pb,…; tuy nhiên Al, Si là hai nguyên tố có hàm lƣợng cao nhất.
Các nguyên tố dinh dƣỡng (K, P, Ca, Mg và S) trong tro bay có hàm lƣợng khá
cao; ngoài ra trong tro bay còn chứa các nguyên tố dinh dƣỡng vi lƣợng nhƣ Fe, Zn,
Cu, Mn, Cr, Ni...Bên cạnh đó, trong tro bay còn chứa các nguyên tố phóng xạ (226Ra,
238
U,
232
Th,
40
K), các nguyên tố vết kim loại nặng khác, tuy nhiên hàm lƣợng của
chúng khá thấp. Thành phần khoáng của tro bay chủ yếu là quartz (SiO2) và mullite
(Al2Si2O13).
+ Thiết bị khử bụi – hệ thống lọc bụi tĩnh điện:
Nguyên lý cơ bản của hệ thống khử bụi tĩnh điện dựa trên việc tích điện cho các
hạt tro trong dòng khói và thải đi.
Các bộ phận cơ bản của thiết bị khử bụi bao gồm vỏ và kết cấu bao che, các cực
phóng, cực lắng, hệ thống rung gõ, các máy biến áp chỉnh lƣu, kết cấu đỡ và phễu tro.
Một điện trƣờng đƣợc tạo ra giữa các cực phóng và cực lắng. Khi dòng khói đi
qua điện trƣờng này, các hạt bụi sẽ bị nhiễm điện âm và bị hút về phía các bề mặt thu
bụi của bản cực lắng ngang qua dòng khói.
Căn cứ theo chiều dày cho phép của lớp bụi bám trên bản cực, định kỳ hệ thống
búa gõ sẽ tác động lên các bản cực làm các mảng hạt bụi bám trên các bản cực sẽ rơi
xuống phễu thu tro phía dƣới và đƣợc thải ra hệ thống thải xỉ hoặc silo tro.
Các phản ứng hóa học xảy ra khi đốt cháy nhiên liệu:
13
Việc lựa chọn phƣơng pháp đốt và sử dụng nhiệt lƣợng giải phóng từ quá trình
cháy nhiên liệu phụ thuộc nhiều vào đặc tính công nghệ của nhiên liệu. Trong công
nghiệp ngƣời ta coi các đặc tính sau đây là đặc tính công nghệ của nhiên liệu: độ ẩm,
chất bốc, cốc, tro và nhiệt trị.
- Độ ẩm: Độ ẩm ký hiệu là W, là lƣợng nƣớc chứa trong nhiên liệu, lƣợng nƣớc
này lớn thì nhiệt trị của nhiên liệu giảm xuống. Mặt khác khi nhiên liệu cháy cần cung
cấp một nhiệt lƣợng để bốc ẩm thành hơi nƣớc. Độ ẩm của nhiên liệu đƣợc chia thành
hai loại: Độ ẩm trong và độ ẩm ngoài.
Độ ẩm trong có sẵn trong quá trình hình thành nhiên liệu, thƣờng ở dạng tinh
thể ngậm nƣớc và chỉ tách ra khỏi nhiên liệu khi nung nhiên liệu ở nhiệt độ khoảng
800 0C. Độ ẩm ngoài xuất hiện trong quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản
nhiên liệu. Độ ẩm ngoài tách ra khỏi nhiên liệu khi nung nhiên liệu khi sấy ở nhiệt độ
khoảng 105 0C.
- Chất bốc và cốc: Chất bốc ký hiệu là V, khi đốt nóng nhiên liệu trong điều
kiện không có oxi ở nhiệt độ 800-850 0C thì có chất khí thoát ra gọi là chất bốc, đó là
kết quả của sự phân hủy nhiệt các liên kết hữu cơ của nhiên liệu. Nó là thành phần
cháy ở thể khí gồm: hydrô, cacbua hydrô, cacbon, oxitcacbon, cacbonic, oxi và
nitơ…nhiên liệu càng già thì lƣợng chất bốc càng ít, nhƣng nhiệt trị của chất bốc càng
cao. Nhiên liệu càng nhiều chất bốc thì càng dễ cháy. Sau khi chất bốc bốc ra, phần
rắn còn lại có thể tham gia quá trình cháy gọi là cốc. Nhiên liệu càng nhiều chất bốc
thì cốc càng xốp, nhiên liệu càng có khả năng phản ứng cao.
- Độ tro: Độ tro ký hiệu là A, tro của nhiên liệu là phần rắn ở dạng khoáng chất
còn lại sau khi nhiên liệu cháy. Độ tro của một số nhiên liệu trong khoảng: Than 1530 %, gỗ 0,5-1,0 %, mazut 0,2 – 0,3 %...đƣợc xác định bằng cách đốt nhiên liệu ở
nhiệt độ ở 850 0C với nhiên liệu rắn, đến 500 0C với nhiên liệu lỏng cho đến khi khối
lƣợng còn lại hoàn toàn không thay đổi.
Tác hại của tro: sự có mặt của tro trong nhiên liệu làm giảm nhiệt trị của nhiên
liệu, cản trở quá trình cháy. Khi bay theo khói tro sẽ làm mài mòn bề mặt đốt của lò
hơi.
- Nhiệt trị: Nhiệt trị của nhiên liệu là lƣợng nhiệt sinh ra khi cháy hoàn toàn 1
kg nhiên liệu rắn hoặc lỏng.
14
1.4. Công nghệ thu hồi và sử dụng tro bay ở trong nƣớc và trên thế giới
1.4.1. Công nghệ thu hồi tro bay ở trong nƣớc
Công nghệ thu hồi tro bay đƣợc áp dụng tƣơng tự nhƣ công nghệ xử lý bụi
trong công nghiệp.
1.4.1.1. Xử lý bụi theo phương pháp khô
+ Buồng lắng
Buồng lắng là một không gian hình hộp chữ nhật có tiết diện ngang lớn hơn
nhiều so với tiết diện của đƣờng ống dẫn khí vào, nhằm giảm vận tốc dóng khí xuống
rất nhỏ khi đi vào buồng lắng. Vì vậy, các hạt bụi có đủ thời gian lắng xuống đáy thiết
bị dƣới tác dụng của trọng lực và đƣợc giữ lại ở đó mà không bị dòng khói mang theo.
Buồng lắng đƣợc ứng dụng để lọc bụi thô, hạt bụi có kích thƣớc lớn hơn 50 µm.
Ƣu điểm:
- Thiết bị có cấu tạo đơn giản, đầu tƣ thấp, có thể xây dựng bằng các vật liệu dễ
kiếm nhƣ gạch, xi măng.
- Chi phí vận hành, sửa chữa, bảo dƣỡng thấp
- Lọc đƣợc hiệu suất cao các hạt bụi có kích thƣớc lớn giảm quá tải cho các
thiết bị phía sau, tổn thất áp suất nhỏ.
- Có khả năng làm việc trong dải nhiệt độ và áp suất rộng
Nhƣợc điểm:
- Kích thƣớc thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích.
- Chỉ có thể lọc đƣợc các hạt bụi có kích thƣớc lớn hơn 50 µm.
+ Thiết bị lọc bụi ly tâm
Thiết bị lọc bụi ly tâm hay còn gọi là cyclon. Cyclon có cấu tạo gồm thân hình
trụ tròn, phía dƣới thân hình trụ có phễu thu bụi và dƣới cùng là ống thu bụi. Không
khí mang bụi đi vào ở phần trên của thiết bị theo đƣờng ống có phƣơng tiếp tuyến với
thân hình trụ. Vì vậy dòng khí vào chuyển động theo hƣớng xoắn ốc từ trên xuống.
Nhờ vào lực ly tâm mà các hạt bụi có xu hƣớng tiến về phía thành ống rồi va chạm vào
đó, mất động năng và rơi xuống phễu hứng bụi. Khi dòng khí chạm vào đáy phễu thì
bị dội ngƣợc lên nhƣng vẫn giữ đƣợc chuyển động xoáy ốc và đi ra ngoài theo đƣờng
ống thoát khí đƣợc lắp cùng trục với thân thiết bị. Để có đƣợc hiệu suất lọc bụi cao
ngƣời ta thƣờng bố trí hai hay nhiều cyclon theo kiểu mắc nối tiếp, song song hoặc
theo kiểu chùm.
15
Ƣu điểm: Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, chi phí vận hành bảo dƣỡng thấp, có
khả năng làm việc liên tục, có thể chế tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau tùy thuộc
yêu cầu nhiệt độ, áp suất.
Nhƣợc điểm: Hiệu suất thấp đối với hạt bụi có kích thƣớc nhỏ hơn 5 µm, dễ bị
mài mòn nếu bụi có độ cứng cao. Hiệu suất sẽ giảm nếu bụi có độ kết dính cao.
+ Thiết bị lọc bụi bằng vật liệu lọc
Môi trƣờng lọc hay còn gọi là vật liệu lọc hay lƣới lọc. Đƣợc cấu tạo từ một
hoặc nhiều lớp sợi mà mỗi sợi đƣợc xem là có tiết diện tròn nằm cách nhau từ 5-20 lần
so với kích thƣớc của hạt bụi. Khi dòng khí mang bụi đi qua lớp vật liệu lọc thì bụi bị
giữ lại trên bề mặt lớp vật liệu sạch. Sau một khoảng thời gian lớp vật liệu lọc có sự
thay đổi về mặt cấu trúc do bụi bám vào bên trong, do thay đổi độ ẩm hoặc là do một
lý do nào đó làm cho sức cản khí động và hiệu quả lọc bị thay đổi rõ rệt.
+ Thiết bị lắng bụi tĩnh điện
Thiết bị có cấu tạo gồm một dây dẫn kim loại nhẵn, có tiết diện nhỏ, đƣợc căng
theo trục của ống kim loại nhờ có đối trọng. Dây kim loại đƣợc nạp dòng điện một
chiều có điện thế cao khoảng 50-100 kV, còn đƣợc gọi là cực âm hay cực ion hóa của
thiết bị. Cực dƣơng là ống kim loại đƣợc bao quanh cực âm và nối đất hay còn gọi là
cực lắng. Khi cấp điện thế cao vào cực âm thì tạo ra một điện trƣờng mạnh bên trong
ống cực dƣơng và khi dòng khí mang bụi đi qua các phân tử khí sẽ bị ion hóa và
truyền điện tích âm cho các hạt bụi do tác dụng va chạm hoặc khuếch tán ion. Các hạt
bụi bị nhiễm điện sẽ di chuyển về cực dƣơng (cực lắng) và đọng lại trên bề mặt bên
trong của ống hình trụ, mất điện tích và rơi xuống phễu thu bụi.
Ngoài ra còn có thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu tấm, là loại thiết bị mà cực dƣơng
là các tấm dạng bảng đƣợc đặt song song hai bên các cực âm.
Ƣu điểm:
- Thu bụi với hiệu suất cao 99,5 %. Lƣu lƣợng khí thải lớn.
- Thu bụi với kích thƣớc siêu nhỏ, dƣới 1 µm và nồng độ bụi lớn > 50 g/m3.
- Làm việc trong môi trƣờng có nhiệt độ cao > 500 0C.
- Làm việc trong phạm vi có áp suất cao hoặc áp suất chân không.
- Có khả năng tách bụi có độ ẩm cao, cả dạng lỏng hoặc dạng rắn
Nhƣợc điểm:
- Vì khá nhạy cảm nên khó khăn trong việc lọc bụi có nồng độ thay đổi lớn.
16
