Xử lý khí thải lò hơi

Xử lý khí thải lò hơi là cần thiết để đảm bảo an toàn môi trường cũng như sức khỏe của người lao động trong các nhà máy.

Lò hơi là một thiết bị không thể thiếu được trong nền kinh tế quốc dân, nền công nghiệp hiện đại. Không những nó được dùng trong các khu công nghiệp lớn như nhà máy nhiệt điện, hóa chất, dệt nhuộm, chế biến thực phẩm…, mà nó còn đi sâu từng cơ sở kinh tế nhỏ, như nấu cơm, sấy, sưởi ấm, spa, giặt là…

Navis sẽ giới thiệu một số phương pháp hiệu quả và chi phí đầu tư hợp lý nhất đối với khí thải lò hơi khi đốt đa nhiên liệu.

1. Phân loại lò hơi

Lò hơi là thiết bị trong đó xảy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình cháy sẽ truyền cho nước trong lò để biến nước thành hơi. Nghĩa là thực hiện quá trình biến đổi hoá năng của nhiên liệu thành nhiệt năng của dòng hơi.

Lò hơi là thiết bị có mặt gần nhất trong tất cả các xí nghiệp, nhà máy. Trong các nhà máy công nghiệp, nhà máy hóa chất, đường, rượu, bia, giải khát, thuốc lá, dệt, chế biến thực phẩm, vật liệu xây dựng…

1.1. Phân loại theo nhiệm vụ của lò hơi

Theo nhiệm vụ của lò hơi trong sản xuất ta có: lò hơi công nghiệp và lò hơi sản xuất điện năng.

Lò hơi công nghiệp phục vụ cho các quá trình công nghệ ở các nhà máy sản xuất công nghiệp (thường sản xuất hơi bão hoà, áp suất hơi không vượt quá 2,0Mpa, nhiệt độ t = 250⁰C).

Lò hơi phục vụ cho sản xuất điện sản xuất hơi quá nhiệt, có công suất lớn, áp suất và nhiệt độ hơi cao, thường lớn hơn 2,0Mpa và trên 350⁰C.  

1.2. Theo chế độ đốt nhiên liệu trong buồng lửa

Lò ghi thủ công, lò ghi nửa cơ khí, lò ghi cơ khí (ghi xich), lò phun nhiên liệu lỏng, lò phun nhiên liệu khí, lò phun bột than thải xỉ khô hay thải xỉ lỏng, lò buồng đốt xoáy, lò buồng lửa tầng sôi.

1.3. Theo chế độ tuần hoàn của nước trong lò

Lò tuần hoàn tự nhiên, lò tuần hoàn cưỡng bức, lò trực lưu.

Tuy nhiên cách phân loại này chỉ thể hiện một vài đặc tính nào đó của lò hơi nên thực tế khi gọi tên lò hơi thường người ta kết hợp nhiều kiểu phân loại.  

2. Các loại nhiên liệu thường dùng trong lò hơi

2.1. Nhiên liệu khí

Cụ thể phân loại nhiên liệu khí theo những cách khác nhau: theo nguồn gốc, theo nhiệt trị, theo mục đích sử dụng…Thực tế trong lò hơi thường sử dụng khí thiên nhiên, khí dầu mỏ.

– Khí thiên nhiên: Khí thiên nhiên tạo thành từng mỏ ở trong lòng đất, thành phần chủ yếu của khí thiên nhiên là khí metan CH₄ (93 đến 99%), còn lại là các khí khác như etan (C₂H₆), propan (C₃H₈), butan (C₄H₁₀); Q_t = 35- 45 MJ/m³.

– Khí dầu mỏ: Gồm khớ đồng hành và khớ ngưng tụ:

• Khí đồng hành cũng gọi là khí lọc dầu: là khí lẫn trong dầu mỏ, được hình thành cùng với dầu, thành phần chủ yếu là các khí nặng như: propan (C₃H₈), butan (C₄H₁₀), Pentan (C₅H₁₂)..cũng được gọi là khí dầu mỏ.
• Khí ngưng tụ (condensate): thực chất là dạng trung gian giữa dầu mỏ và khí (phần cuối của khí và phần đầu của dầu), bao gồm các hydrocacbon như propan, butan và một số hydrocacbon lỏng khỏc như pentan, hexam, thậm chí hydrocacbon naphtenic và aromic đơn giản.

2.2. Nhiên liệu lỏng

Dầu có thể khai thác từ 3 nguồn sau đây: Dầu khoáng chất (chế biến từ nguyên liệu dầu mỏ); Dầu tổng hợp (chế biến từ than đỏ hoặc than nâu); Dầu đỏ (khai thác từ các vỉa đá dầu).

Dầu thường dùng để đốt trong lò hơi thuộc nhóm dầu khoảng. Dầu khoảng được chia thành 5 loại: dầu đặc biệt nhẹ (EL), cũn gọi là dầu DO; dầu nhẹ (L); dầu nhẹ trung bình (M); dầu nặng (S) và dầu đặc biệt nặng (ES).

Thường dùng để đốt trong lò hơi là 2 loại: dầu đặc biệt nhẹ (EL), cũn gọi là dầu DO, có khối lượng riêng nhỏ hơn nước và dầu nặng (S) hay cũn gọi là dầu FO, cú khối lượng riêng lớn hơn nước.   

2.3. Nhiên liệu rắn

Theo tuổi hình thành từ thấp lên cao ta có các loại nhiên liệu rắn theo thứ tự sau: Gỗ, than bùn, than nâu, than đá, than nửa antraxit và antraxit.

Nhiên liệu càng non thì càng nhiều chất bốc, có khả năng phản ứng cao, càng dễ cháy, cốc càng xốp, nhưng lượng cácbon ít nên nhiệt trị thấp.

Nhiên liệu càng già (tuổi hình thành than càng cao) thì lượng chất bốc càng ít, càng khó cháy, nhưng lượng các bon chứa ở than càng nhiều nghĩa là nhiệt trị càng cao.  

Khi đốt nhiên liệu ít chất bốc như than antraxit, cần thiết phải duy trì nhiệt độ ở vùng bốc cháy cao, đồng thời phải tăng chiều dài buồng lửa để đảm bảo cho cốc cháy hết trước khi ra khỏi buồng lửa.

3. Xử lý khí thải lò hơi

3.1. Thành phần khí thải lò hơi

Tùy thuộc vào loại nhiên liệu đốt mà khí thải có thể gồm cả bụi thải và khí mùi.

Bụi lò hơi thường phát sinh do đốt nhiên liệu rắn như Gỗ, than bùn, than nâu, than đá, than nửa antraxit và antraxit.

Bụi lò hơi là loại bụi tro bay, bụi mịn có khối lượng riêng nhỏ, khả năng kết dính thấp, bụi có nhiệt độ cao.

Khí thải lò hơi gồm nhiều loại khí, chủ yếu là hỗn hợp khí CO_x, NO_x, SO_x, …Các loại khí này rất có hại cho môi trường và sức khỏe con người.

3.2. Phương pháp xử lý khí thải lò hơi

– Do khí thải lò hơi gồm cả bụi thải và khí mùi nên ta cần kết hợp sử dụng nhiều phương pháp để xử lý triệt để và tối ưu.

– Một lưu ý quan trọng là khí thải lò hơi thường có nhiệt độ cao, do đó cần chọn phương pháp xử lý khí thải kết hợp làm mát để khí thải ra môi trường dưới 150 độ C.

– Khí thải sau khi làm mát bằng nước có tính ăn mòn (tùy thuộc vào loại nhiên liệu đốt), do đó cần chọn vật liệu chế tạo phù hợp ở một số thiết bị khác nhau.

– Tùy thuộc vào kiểu thiết kế lò hơi mà trở lực hệ thống sẽ khác nhau. Do đó nếu phối hợp thiết bị không hợp lý thì quạt sẽ không hút được.

Một số quy trình xử lý khí thải lò hơi hiệu quả:

• Khí thải Lò hơi → Cyclone chùm → Quạt hút → Venturi (kết hợp bể chứa nước dung tích lớn để làm mát) → Ống khói.

• Khí thải Lò hơi → Cyclone tổ hợp → Quạt hút → Venturi- Scrubber(hoặc tháp đệm) → Ống khói.
• Khí thải Lò hơi → Quạt hút → Venturi → Tháp đệm → Than hoạt tính → Ống khói.
• Khí thải Lò hơi → Quạt hút → Venturi → Tháp đệm → Ống khói.
• Khí thải Lò hơi → Cyclone tổ hợp → Lọc bụi túi → Quạt hút → Venturi → Ống khói.
• Khí thải Lò hơi → Quạt hút → Venturi → Than hoạt tính → Ống khói.

3.2.1 Cyclone chùm

Cyclone chùm được làm bằng gốm, hướng dòng bụi vào kiểu hướng trục, tùy vào công suất lò hơi và thành phần bụi mà ta có thiết kế phù hợp.

Ưu điểm Cyclone chùm:

– Chịu được nhiệt độ cao.

– Chịu ăn mòn, mài mòn tốt.

– Do được làm bằng Gốm nên rất bền, thường chỉ bị hỏng do tác động va đập mạnh.

– Hiệu quả phân tách rất tốt với bụi mịn, tro bay.

– Thu hồi bụi được dưới dạng khô phụ vụ cho sản xuất vật liệu xây dựng.

Tuy nhiên chi phí chế tạo Cyclone chùm cao hơn các Cyclone tổ hợp thông thường.

 3.2.2. Lọc bụi túi vải

Lọc bụi túi vải thường được sử dụng cho các lò hơi công suất lớn, bụi thải mịn, không có tính mài mòn.

Ưu điểm lọc bụi túi vải:

– Lọc sạch hoàn toàn bụi ở mọi kích cỡ.

– Chịu được nhiệt độ cao do sử dụng loại vải chịu nhiệt.

– Công suất xử lý lớn, thiết bị vận hành hoàn toàn tự động.

– Thu hồi bụi được dưới dạng khô phụ vụ cho sản xuất vật liệu xây dựng.

Tuy nhiên chi phí đầu tư cho lọc bụi túi lớn hơn Cyclone chùm, thiết bị cần được thay thế túi vải định kỳ.

3.2.3. Lọc bụi ướt dạng Venturi – Scrubber

Lọc bụi ướt là thiết bị được sử dụng phổ biến cho lò hơi do có những ưu điểm sau:

– Công suất làm việc đa dạng, chịu được nhiệt độ làm việc cao.

– Xử lý được hiệu quả tro bay.

– Kết hợp được quá trình hấp thụ để xử lý các loại khí mùi.

– Giảm được nhiệt độ khí thải trước khi thải ra môi trường.

– Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, chi phí đầu tư thấp.

Tuy nhiên thiết bị thu bụi dưới dạng ướt, tức là bụi sẽ lắng ở dưới đáy thiết bị như bùn thải. Thiết bị cần sử dụng bơm để phun vào các béc phun.

3.2.4. Thiết bị hấp phụ than hoạt tính

Thiết bị hấp phụ than hoạt tính được sử dụng để xử lý triệt để các loại khí mùi còn sót lại sau các quá trình xử lý bụi và hấp thụ.

Than hoạt tính là loại vật liệu phổ biến trên thị trường, hiệu quả hấp phụ cao, có thể hoàn nguyên, vật liệu thân thiện với môi trường.

Tuy nhiên thiết bị không làm việc được ở nhiệt độ cao do hiệu quả hấp phụ của than hoạt tính giảm nhanh.

3.2.5. Tháp hấp thụ

Thông thường ta dùng tháp dạng đệm để hấp thụ và được sử dụng phổ biến cho lò hơi do có các ưu điểm sau:

– Xử lý được các loại bụi mịn, tro bay và khí mùi.

– Công suất xử lý lớn, vận hành hoàn toàn tự động.

– Giảm được nhiệt độ của khí thải trước khi thải ra môi trường.

– Hiệu quả hấp thụ tốt hơn so với thiết bị Venturi – Scrubber.

– Thiết bị cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, hiệu suất cao.

– Chịu được ăn mòn, mài mòn và nhiệt độ của khí thải.

Tuy nhiên thiết bị thu bụi dưới dạng ướt, tức là bụi sẽ lắng ở dưới đáy thiết bị như bùn thải.

Thiết bị cần sử dụng bơm để phun vào các béc phun, chi phí chế tạo cao hơn Venturi – Scrubber.

Đối với khí mùi, do tính chất khí có nhiệt độ cao và các khí này dễ hòa tan vào nước nên thông thường ta sử dụng phương pháp hấp thụ.

Nếu để xử lý triệt để khí thải do nhiên liệu đầu vào lẫn các tạp chất khác, ta kết hợp thêm phương pháp hấp phụ than hoạt tính.

Các phương pháp và thiết bị xử lý khí thải được Navis giới thiệu chi tiết ở phần danh mục sản phẩm trên Website.

Để được tư vấn, thiết kế và báo giá tối ưu nhất, Quý khách vui lòng liên hệ với chúng tôi theo Hotline 0984 826 692 để được hướng dẫn chi tiết.