Khí thải từ các loại nồi hơi như nồi hơi đốt than, nồi hơi đốt củi, nồi hơi đốt dầu đều sinh ra một lượng lớn khí độc hại. Những loại khí này rất có hại cho môi trường, đặc biệt là khí quyển, nếu không được quản lý đúng cách. Bài viết dưới đây sẽ giới thiệu cho bạn các giải pháp xử lý khí thải lò hơi hiệu quả.

1. Tác hại của khí thải lò hơi

Trong quá trình vận hành các lò hơi công nghiệp, nồng độ CO cao sinh ra do đốt nhiên liệu rắn (gỗ, than, củi, trấu…), lỏng (dầu DO, FO…) hay khí (gas…) ngày càng gia tăng. . , SO2. , NOx, bụi… đều vượt QCVN 19.2009/BTNMT. Nếu không giải quyết những khí thải này, chúng sẽ gây hại rất lớn đến môi trường và con người.

• SO2 là chất gây kích ứng, tan trong nước nên dễ dàng phản ứng với đường hô hấp của người và động vật. SO2 làm giảm quá trình chuyển hóa protein…

• CO là một loại khí đặc biệt nguy hiểm. Hít phải lượng CO quá mức có thể gây ra thiệt mạng do thiếu oxy trong máu và tổn thương hệ thần kinh

• NOx trong không khí có thể gây hại cho phổi và việc tiếp xúc với không khí có nồng độ NO2 thấp tới 15-20 ppm trong vài giờ có thể gây hại cho phổi, tim, gan…

• Bụi có ảnh hưởng xấu đến đường hô hấp và là tác nhân gây ra các bệnh như viêm mũi, viêm họng, viêm phế quản.

2. Phân loại khí thải lò hơi

Lò hơi là một trong những nguồn nhiệt của nhiều thiết bị kỹ thuật, vì môi trường truyền nhiệt là hơi nước áp suất cao. Lò hơi có thể đốt các nguồn nhiên liệu khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu kinh doanh và hoạt động của tổ chức. Tuy nhiên, hiện nay có 3 nguồn nhiên liệu sơ cấp được sử dụng để cung cấp nhiệt cho lò hơi:

Than, củi, dầu. Tùy thuộc vào loại nhiên liệu được đốt cháy, khí thải thu được cũng chứa các thành phần khác nhau

Khí thải lò hơi đốt củi

Nồi hơi đốt củi rất rẻ, nhưng nhiệt lượng tỏa ra không cao bằng nhiên liệu hóa thạch. Một số công ty hiện đang cố gắng cắt giảm chi phí bằng cách tái sử dụng các vật liệu được sử dụng để đốt lò hơi, đặc biệt phổ biến với các công ty gỗ. Ngoài ra, lượng khí sinh ra khi đốt củi cũng vượt tiêu chuẩn khí thải cho phép của QCVN 19/2009/BTNMT. Đốt cháy 1 kg gỗ tạo ra 4,23 m3 khí thải ở nhiệt độ 200 độ C, đồng thời gỗ cháy cũng tạo ra một lượng lớn bồ hóng và khói đen. Bụi trong khí thải lò hơi đốt thường có kích thức 500-0,1 μm và có nồng độ trong khoảng 200-500 mg/m3,chỉ số này 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 COx, bụi, COx, SOx  do thành phần hóa học của than kết hợp với oxy trong quá trình đốt. Do than có hàm lượng lưu huỳnh khoảng 0,5% nên khí thải cũng chứa khoảng 1.333 mg/m3 SO2. Lượng khí thải của từng loại than là khác nhau, tuy nhiên 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 sinh ra khí thải có đặc điểm gây ô nhiễm như sau:

Ngoài  CO, CO2. NOx, SOx và hơi nước, một lượng nhỏ tro được trộn với các hạt dầu chưa cháy ở dạng sol khí và thường được gọi là bồ hóng. Lượng không khí cần để đốt cháy 1kg dầu thường 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)

3. Quy chuẩn để xử lý khí thải lò hơi

4. Công nghệ xử lý khí thải lò hơi đốt củi

Khí thải từ nồi hơi đốt củi được dẫn qua chụp hút đến thiết bị trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ của dòng khí thải.

Chất tải nhiệt là nước do giá thành rẻ, sau khi tải nhiệt có thể đưa trở lại sử dụng trong sinh hoạt.

Sau khi nhiệt độ luồng không khí giảm xuống, nó sẽ được đưa đến thiết bị lọc bụi túi vải, bụi sẽ đập vào thành ống túi vải và rơi xuống thùng rác.

Dòng khí sạch bụi sau đó đi qua tháp hấp thụ tại đây khí SO2 được loại bỏ qua dung dịch hấp thụ.

Khí được đưa vào từ bên dưới phản ứng với chất lỏng hấp thụ được thả từ trên xuống.

Các chất gây ô nhiễm trong dòng khí được giữ lại và không khí sạch thoát lên phía trên được đẩy ra ngoài qua ống khói.

5. Các phương pháp xử lý khí thải lò hơi

Trước khi tìm hiểu nên sử dụng phương pháp xử lý khí thải lò hơi nào, bạn cần phải biết lò hơi của mình đang sử dụng nguyên liệu đốt cháy nào và thành phần khí thải nào sẽ được tạo ra để tìm ra phương án xử lý khí thải phù hợp nhất. Tuy nhiên, về cơ bản nguyên lý xử lý khí thải lò hơi sẽ được thực hiện theo các phương pháp sau đây: 

Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm

Thành phần của khí thải lò hơi không chỉ chứa các khí độc hại nêu trên mà còn có nhiệt và bụi. Trước khi làm sạch khí, trước tiên nhà máy phải giảm nhiệt độ lò hơi và bụi. Bộ trao đổi nhiệt ống bức xạ là phương pháp xử lý nhiệt phổ biến nhất.

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

Lọc bụi tĩnh điện 

Electron được phát ra trong một điện trường đều từ cực âm đến cực dương. Trên đường đi, nó gặp các phân tử khí và ion hóa chúng, hoặc các hạt bụi. Các hạt bụi được tích điện âm và di chuyển đến cực dương, nơi chúng trở lại trung hòa về điện. Bụi được gom từ tấm có tích cực. 

Nói chung, các thiết bị kết tủa điện cực phẳng tạo ra một số giai đoạn điện cực dương và âm liên tiếp. Trong các bộ lọc dạng ống, điện cực dương là một ống loại rỗng. Điện cực âm thường là các dây dẫn trần.

Phương pháp sử dụng cyclon

Hệ thống Cyclone được ứng dụng rộng rãi trong xử lý khí thải công nghiệp nói chung và xử lý bụi lò hơi nói riêng. Phương pháp này rất hiệu quả đối với kích thước hạt trên 5 µm. Bụi bẩn được loại bỏ nhờ lực ly tâm của lốc xoáy.

Nguyên tắc hoạt động:

Dòng khí chứa bụi được đưa vào phần trên của cyclone, phần thân thường có dạng hình trụ, 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 và di chuyển xuống dưới để tạo thành một xoáy bên ngoài. Lúc này các hạt bụi bay dọc theo vách xoáy dưới tác dụng của lực ly tâm. Ở gần đáy của đỉnh, luồng không khí bắt đầu tăng lên theo hướng ngược lại, tạo ra một dòng xoáy bên trong. Khi bụi va vào tường, dòng điện xoáy và lực hấp dẫn đẩy bụi đi qua ống thu gom và đi vào lốc xoáy. Không khí sạch sau xử lý được đưa lên đỉnh dàn thông qua ống dẫn trung tâm.

Phương pháp dùng tháp hấp thụ

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

Hấp thụ vật lý:

Một quá trình dựa trên các tương tác vật lý. Nó chỉ bao gồm sự khuếch tán và hòa tan của các chất bị hấp thụ trong dung môi 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, độ hấp thụ thực tế tăng lên. Hiệu quả quá trình hấp thụ trực tiếp phụ thuộc nhiều vào áp suất riêng 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 hấp thụ trực tiếp. Các loại thiết bị phổ biến:

Bộ đệm, chất hấp thụ bong bóng, 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 sẽ diễn ra. Do đó, sự hấp thụ hóa học không những phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của chất khí vào chất lỏng mà còn phụ thuộc vào tốc độ biến đổi chất, tức là tốc độ phản ứng của nó.

Các loại chất hấp thụ sử dụng trong xử lý khí thải lò hơi là:

• 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 diễn ra ở mặt phân cách giữa hai pha không đồng nhất (rắn-khí, rắn-lỏng, lỏng-khí), bề mặt của chúng có các phân tử của cùng một chất, Có các trạng thái khác nhau bên trong chất này. Hành vi của họ cũng dẫn đến khác nhau.

Nguyên tắc của phương pháp này là hơi và khí độc bị giữ lại do hiện tượng hấp phụ khi chúng đi qua lớp hấp phụ. Chọn chất hấp thụ chọn lọc có thể loại bỏ chất gây ô nhiễm mà không ảnh hưởng đến thành phần của các khí vô hại khác.

Vì vậy, các chất hấp thụ được sử dụng trong quá trình này là: Than hoạt tính, silica gel, zeolit. Chất hấp phụ tự nhiên: Sắt, bentonite, đất tảo cát…

6. 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 theo điều kiện thực tế và tính toán của người thiết kế, thường bao gồm 3 bộ phận chức năng chính:

• Nhà máy khử bụi (nhà máy xử lý bụi) chịu trách nhiệm xử lý bụi từ quá trình đốt cháy.
• Quạt hút lò hơi có nhiệm vụ di chuyển không khí từ quá trình đốt đến trạm xử lý và thải ra ngoài môi trường.
• Hệ thống kiểm soát khí thải hóa học được sử dụng để loại bỏ khí thải độc hại thông qua các quá trình hấp thụ và hấp phụ.

Tuy nhiên trên thực tế, tùy từng trường hợp cụ thể (yêu cầu địa điểm, chi phí đầu tư…) mà hệ thống khử bụi và xử lý khí thải bằng hóa chất được tích hợp một phần vào hệ thống lọc bụi ướt.

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

Quạt hút nồi hơi: Khí thải lò hơi có chứa các bộ phận ăn mòn và bụi nên cần đảm bảo quạt hút lò hơi không có bụi (tránh rung lắc trong quá trình vận hành). Nếu đặt quạt phía sau hệ thống lọc bụi ẩm thì nên sử dụng vật liệu chống hóa chất tốt vì độ ẩm, hơi nóng và axit trong không khí dù là nhỏ nhất cũng có thể dễ dàng ăn mòn quạt.

Hệ thống xử lý khí thải bằng hóa chất (hay thiết bị hút bụi ướt) phải sử dụng vật liệu chống ăn mòn ưu việt để kéo dài tuổi thọ của hệ thống.

8. Ứng dụng của hệ thống xử lý khí thải lò hơi

• Hệ thống làm sạch khí thải nồi hơi ngày nay được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực. Đặc biệt là ở lĩnh vực công nghiệp: 

• Sử dụng rộng rãi trong các nhà máy may quần áo

• Bây giờ chúng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các nhà máy sản xuất quần áo.

• Dùng trong các nhà máy chế biến thực phẩm, nước giải khát, bánh kẹo, rượu.

• Dùng trong các gian bếp vừa và lớn.

• Được cài đặt trong khách sạn, mát xa, phòng tắm hơi, vv

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

Để có thể lựa chọn được hệ thống và công nghệ xử lý khí thải sau xử lý phù hợp nhằm nâng cao hiệu suất, giảm chi phí và tối ưu hóa chi phí, chúng ta cần các tiêu chí như:

• Hệ thống nên tối ưu hóa thiết kế và tối ưu hóa việc sử dụng không gian
• Công nghệ xử lý sau khí thải mới nhất cho hiệu quả tối ưu trong khi thu nhỏ hệ thống
• Hiệu suất lọc khí thải được cải thiện từ 10 đến 30% so với công nghệ lọc khí thải truyền thống.
• Tối ưu hóa chi phí vốn, chi phí quản lý và chi phí 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.