Khí thải từ lò hơi, cụ thể là nồi hơi đốt than, nồi hơi đốt củi và nồi hơi đốt dầu đều sản sinh ra một lượng lớn các loại khí độc hại. Những khí này sẽ gây hại rất lớn đến môi trường đặc biệt là bầu không khí nếu không được xử lý đúng cách. Bài viết sau đây sẽ giới thiệu cho bạn những giải pháp xử lý khí thải lò hơi hiệu quả.

Tác hại của khí thải lò hơi

Nhà máy lò hơi khi vận hành đốt các nhiên liệu rắn (củi, than, củi, trấu…), lỏng (dầu DO, FO…) hoặc khí (gas…) đều sinh ra nồng độ CO, SO2 cao. , NOx, bụi… đều vượt QCVN 19.2009/BTNMT. Do đó, nếu không có kế hoạch giải quyết lượng khí thải này, chúng sẽ ảnh hưởng đến môi trường và cuộc sống của những người xung quanh:

• SO2 gây kích ứng và tan nhiều trong nước nên dễ gây phản ứng với hệ hô hấp của người và động vật. SO2 thể hiện ở sự suy giảm chuyển hóa protein…
• CO là khí cực kỳ nguy hiểm, việc hít thở phải một lượng quá lớn CO sẽ dẫn tới thương tổn do giảm oxy trong máu hay tổn thương hệ thần kinh cũng như có thể gây tử vong.
• NOx trong không khí có thể gây hại cho phổi, và vài giờ tiếp xúc với không khí có nồng độ NO2 khoảng 15-20 ppm có thể gây nguy hiểm cho phổi, tim và gan…
• Bụi gây ảnh hưởng xấu đến đường hô hấp. Các bệnh về đường hô hấp như viêm mũi, viêm họng, viêm phế quản. 

Phân loại khí thải lò hơi

Lò hơi là một trong những nguồn nhiệt của nhiều thiết bị kỹ thuật do môi trường dẫn nhiệt là hơi nước cao áp. Nồi hơi công nghiệp Zerowaste có thể đốt nhiều nguồn nhiên liệu khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu hoạt động và kinh doanh của doanh nghiệp. Tuy nhiên, hiện nay có 3 nguồn nhiên liệu chính được sử dụng để cung cấp nhiệt cho lò hơi là : than, củi, dầu. Tùy thuộc vào loại nhiên liệu được đốt cháy mà khí thải sinh ra cũng chứa các thành phần khác nhau, chi tiết:

Khí thải lò hơi đốt củi

Lò hơi đốt củi có giá thành rất rẻ, nhưng nhiệt lượng tỏa ra không cao bằng nhiên liệu hóa thạch. Hiện tại, một số doanh nghiệp muốn tiết kiệm chi phí bằng cách tái sử dụng các vật liệu đã sử dụng để đốt lò hơi của họ, điều này đặc biệt phổ biến ở các công ty gỗ. Ngoài ra, lượng khí sinh ra từ quá trình đốt củi cũng vượt tiêu chuẩn khí thải cho phép của QCVN 19/2009/BTNMT. Đốt cháy 1 kg củi tạo ra 4,23 m3 khí thải ở nhiệt độ 200 độ C, đồng thời củi cháy cũng tạo ra một lượng lớn bồ hóng và khói đen. Bụi trong khói thải lò hơi đốt củi có kích thước hạt 500-0,1 μm nên nồng độ trong khoảng 200-500 mg/m3, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và động vật. 

Khí thải lò hơi đốt than đá

Khí thải từ lò hơi đốt than chủ yếu chứa bụi, COx, SOx và NOx do thành phần hóa học của than kết hợp với oxy trong quá trình đốt cháy. Ngoài ra, do hàm lượng lưu huỳnh trong than khoảng 0,5% nên khí thải chứa khoảng 1.333mg/m3 SO2. Lượng khí thải khác nhau đối với từng loại than, khi đốt than antraxit Quảng Ninh lượng khí thải vào khoảng 7,5 m3/kg khi đốt 1kg than.

Khí thải lò hơi đốt dầu

Đốt lò hơi bằng dầu FO tạo ra khí thải có đặc điểm ô nhiễm như sau:

Ngoài CO2, CO, NOx, SOx và hơi nước, một lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ được trộn lẫn với các hạt dầu chưa cháy hết ở dạng sol khí và thường được gọi là mồ hóng. Lượng không khí cần để đốt cháy 1kg dầu nặng là 10,6m3/kg, lượng khí sinh ra khi đốt cháy 1kg dầu nhẹ vào khoảng 11,5m3/kg đến 13,8kg khí thải/1kg dầu. (Dầu 1 lít ͌ 0.87kg)

Quy chuẩn xử lý khí thải lò hơi

Công nghệ xử lý khí thải lò hơi đốt củi

Khí thải từ lò hơi đốt dầu FO được dẫn qua chụp hút tới thiết bị trao đổi nhiệt để làm giảm nhiệt độ của dòng khí thải

• Chất tải nhiệt có thể là nước vì giá thành thấp và phần nước sau tải nhiệt có thể cung cấp lại cho sinh hoạt.
• Dòng khí sau khi được giảm nhiệt độ sẽ được dẫn về thiết bị lọc bụi túi vải, bụi va đập vào thành ống túi vải và rơi xuống dưới thùng chứa bụi.
• Dòng khí sạch bụi sau đó được dẫn qua tháp hấp thụ để loại bỏ khí SO2 nhờ dung dịch hấp thụ.
• Khí được đưa từ dưới lên và dung dịch hấp thụ được đưa từ trên xuống sẽ phản ứng với nhau.
• Chất ô nhiễm trong dòng khí sẽ được giữ lại và khí sạch thoát lên trên được thải ra ngoài theo đường ống khói.

Các phương pháp xử lý khí thải lò hơi

Trước khi quyết định sử dụng một phương pháp xử lý khí thải lò hơi cụ thể, điều quan trọng là phải biết loại nhiên liệu nào  được sử dụng để đốt cháy lò hơi và thành phần khí cụ thể nào sẽ được tạo ra để tìm ra phương án xử lý phù hợp nhất. Tuy nhiên, về cơ bản nguyên lý xử lý khí thải lò hơi cũng sẽ được thực hiện theo các phương pháp:

Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm

Thành phần của khí thải lò hơi không chỉ bao gồm các khí độc hại nêu trên mà còn có nhiệt và bụi. Trước khi làm sạch khí, bộ phận lắp đặt trước tiên phải hạ nhiệt độ nồi hơi và bụi. Bộ trao đổi nhiệt ống bức xạ là quy trình phổ biến nhất để xử lý nhiệt nồi hơi. 

Bộ trao đổi nhiệt là một thiết bị để trao đổi nhiệt giữa một hoặc nhiều chất mang nhiệt. Các chất mang nhiệt này có thể được ngăn cách bằng các ống hoặc tấm để tránh trộn lẫn hoặc tiếp xúc trực tiếp giữa các chất mang nhiệt. Bộ trao đổi nhiệt dạng ống là một loại bộ trao đổi nhiệt. Sự khác biệt nằm ở tản nhiệt được phân tách bởi cấu hình ống. Mục đích của thủ thuật này là tăng thời gian lưu thông khí trong đường ống và giảm nhanh nhiệt độ.

Lọc bụi tĩnh điện 

Lọc bụi cũng là một khâu quan trọng trong quá trình làm sạch khí thải lò hơi. đặc biệt xử lý khói đen. Bằng cách này, hiệu suất lọc bụi có thể đạt tới 98%. Cụ thể quy trình như sau:

Trong điện trường đều, êlectron bứt ra từ cực âm về phía cực dương. Trên đường đi, chúng có thể gặp phải các phân tử khí và ion hóa chúng, hoặc chúng có thể gặp phải các hạt bụi tích điện âm cho chúng và di chuyển đến cực dương, nơi chúng trở nên trung hòa về điện trở lại. Bụi được thu thập từ tấm tích cực. Khí thoát ra không có bụi.

Nói chung, trong các thiết bị lọc bụi điện cực phẳng, nhiều giai đoạn điện cực âm và dương liên tiếp được tạo ra. Trong các bộ lọc dạng ống, điện cực dương là một ống rỗng. Điện cực âm thường là dây dẫn trần khi làm việc xung quanh

Phương pháp sử dụng cyclon

Thiết bị Cyclone được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp nói chung và ứng dụng trong xử lý khói bụi lò hơi nói riêng. Phương pháp này rất hiệu quả đối với kích thước hạt lớn hơn 5 µm. Các mảnh vụn được loại bỏ bằng lực ly tâm trong lốc xoáy.

Nguyên tắc hoạt động:

Dòng khí chứa bụi được đưa vào phần trên của cyclone, phần thân thường là hình trụ có đáy cụt. Ống nạp khí bẩn thường có hình chữ nhật và bao quanh thân lốc xoáy. Khí đi vào lốc xoáy trải qua một chuyển động xoắn ốc, di chuyển xuống dưới và tạo thành một xoáy bên ngoài. Lúc này, dưới tác dụng của lực ly tâm, các hạt bụi bay theo thành lốc. Gần đến đáy của đỉnh, luồng không khí bắt đầu tăng lên theo hướng ngược lại, tạo ra một dòng xoáy bên trong. Khi nó chạm tới tường, các dòng điện xoáy và lực hấp dẫn sẽ đẩy bụi đi qua các ống thu gom và đi xuống lốc xoáy. Không khí sạch sau xử lý được cấp lên đỉnh dàn qua ống dẫn trung tâm.

Phương pháp dùng tháp hấp thụ

Khi nhiệt và bụi đã được loại bỏ, bước tiếp theo là loại bỏ khí thải độc hại ra khỏi nồi hơi. Một trong những phương pháp hiệu quả nhất là sử dụng tháp hấp thụ.

Nguyên tắc của phương pháp này dựa trên sự tương tác giữa chất cần hấp thụ (khí hoặc hơi) với chất lỏng hấp thụ hoặc chất rắn khác hoặc chất hòa tan trong chất lỏng, và tương tác này được gọi là hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học.

– Hấp thụ vật lý:

Một quá trình hoàn toàn dựa trên các tương tác vật lý. Nghĩa là nó chỉ bao gồm sự khuếch tán và hòa tan của các chất bị hấp thụ trong chất lỏng và sự phân bố của chúng giữa các phân tử chất lỏng.

Khi diện tích tiếp xúc hai pha tăng lên và nhiệt độ hoạt động giảm xuống, thì độ hấp thụ thực tế sẽ tăng lên. Hiệu quả quá trình phụ thuộc nhiều vào áp suất riêng phần của khí hoặc hơi và nồng độ của nó trong pha lỏng. Các loại thiết bị làm tăng diện tích tiếp xúc cực đại, truyền nhiệt tốt, hạn chế tích tụ chất tan trong pha lỏng thường được sử dụng để tăng hiệu suất quá trình. Các loại thiết bị thông dụng:

thiết bị hấp thụ lớp đệm, thiết bị hấp thụ bọt khí, tháp phun…

– Hấp thụ hóa học

Hấp thụ hóa học là một quá trình hấp thụ luôn bao gồm một hoặc nhiều phản ứng hóa học. Sau khi khuếch tán, một phản ứng hóa học diễn ra. Do đó, sự hấp thụ hóa học không chỉ phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của chất khí vào chất lỏng mà còn phụ thuộc vào tốc độ chuyển hóa của chất, tức là tốc độ phản ứng của chất đó.

Các loại thiết bị hấp thụ dùng trong xử lý khí thải lò hơi bao gồm:

– Thiết bị hấp thụ kiểu màng chất lỏng

– Thiết bị màng đĩa quay

– Tháp hấp thụ đệm

– Tháp hấp thụ sủi bọt

– Tháp hấp thụ kiểu đĩa chụp

– Tháp phun

– Thiết bị phun sương kiểu cơ khí

Phương pháp dùng tháp hấp phụ

Hấp phụ áp dụng trong xử lý khí là một quá trình xảy ra trên bề mặt tiếp xúc giữa hai pha dị thể (rắn – khí, rắn – lỏng, lỏng – khí).Những phân tử của cùng một chất nằm ở bề mặt và bên trong khối chất đó có các trạng thái khác nhau dẫn đến hành vi của chúng cũng khác nhau.

Nguyên lý của phương pháp này là hơi và khí độc khi đi qua lớp chất hấp phụ, chúng bị giữ lại nhờ hiện tượng hấp phụ. Nếu ta chọn được các chất hấp phụ chọn lọc, thì có thể loại bỏ được các chất độc hại mà không ảnh hưởng đến thành phần các khí không có hại khác

Theo đó, các chất hấp phụ được sử dụng trong phương pháp này là: Than hoạt tính, Silicagel, Zeolit. Các chất hấp phụ tự nhiên: sắt, bentonit, diatomit…

Cấu tạo của hệ thống xử lý khí thải lò hơi 

Hệ thống xử lý khí thải lò hơi nồi hơi được cấu tạo và bố trí tuần tự theo điều kiện thực tế và tính toán của người thiết kế, nhưng thường bao gồm 3 bộ phận chức năng chính sau:

Nhà máy khử bụi (nhà máy xử lý bụi) chịu trách nhiệm xử lý bụi từ quá trình đốt rác.

Quạt hút lò hơi có nhiệm vụ di chuyển không khí từ quá trình đốt đến trạm xử lý và thải ra môi trường xung quanh.

Các hệ thống kiểm soát khí thải hóa học dùng để loại bỏ khí thải độc hại thông qua các quá trình hấp thụ và hấp phụ.

Tuy nhiên, trong thực tế, tùy từng trường hợp (yêu cầu về mặt bằng, chi phí đầu tư…), hệ thống khử bụi và xử lý khí thải bằng hóa chất đôi khi được tích hợp vào hệ thống lọc bụi ướt.

Đặc điểm của một số thiết bị trong hệ thống xử lý khí thải lò hơi 

Quạt hút nồi hơi: Khí thải của lò hơi có chứa các bộ phận ăn mòn và bụi bẩn, vì vậy quạt hút của lò hơi cần được đảm bảo kết cấu không bị bám bụi (tránh hiện tượng rung lắc trong quá trình vận hành), không nên làm ảnh hưởng đến sản xuất. được cài đặt. Nếu đặt quạt phía sau hệ thống lọc bụi ướt, độ ẩm nhẹ trong không khí, thậm chí nhiệt và axit sẽ khiến quạt dễ bị ăn mòn, vì vậy nên sử dụng vật liệu chống ăn mòn hóa học tốt.

Bộ xử lý khí thải bằng hóa chất (hay bộ lọc bụi ướt) nên sử dụng vật liệu chống ăn mòn ưu việt để kéo dài tuổi thọ của hệ thống.

Ứng dụng của hệ thống xử lý khí thải lò hơi

Ngày nay, hệ thống làm sạch khí thải lò hơi được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực. Đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp, cụ thể:

• Bây giờ chúng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các nhà máy sản xuất quần áo.
• Dùng trong các nhà máy thực phẩm, nước giải khát, bánh kẹo, rượu.
• Được sử dụng rộng rãi trong các gian bếp vừa và lớn.
• Được lắp đặt trong khu vực phục hồi chức năng của bệnh viện. Chúng được lắp đặt trong khách sạn, massage, xông hơi….

Các tiêu chí lựa chọn hệ thống xử lý khí thải lò hơi.

• Để có thể lựa chọn được hệ thống, công nghệ xử lý khí thải phù hợp, nâng cao hiệu quả cũng như giảm giá thành, chi phí tối ưu thì cần các tiêu chí như: 
• Hệ thống phải tối ưu hóa được thiết kế và tối ưu sử dụng mặt bằng
• Công nghệ xử lý khí thải hiện đại cho phép thu nhỏ hệ thống mà vẫn đạt được hiệu quả tối ưu
• Nâng cao hiệu quả xử lý khí thải lên 10 – 30% so với các công nghệ xử lý khí thải cũ.
• Tối ưu hóa mỹ quan công trình giúp cho không gian lắp đặt hệ thống đẹp và chuyên nghiệp hơn.
• Tối ưu hóa chi phí đầu tư, các chi phí quản lý và giá thành xử lý khí thải.
• Nâng cấp, mở rộng và điều chỉnh công suất xử lý khí thải dễ dàng hơn. Đồng thời hạn chế việc tháo dỡ hay phá bỏ các công trình hiện hữu còn giá trị sử dụng.