Tài liệu 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 <3ng 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