Phương pháp xử lý khí thải lò hơi hiệu quả hiện nay

Phạm Thế Hiệu 10/08/2018

Xử lý khí thải nồi hơi (lò hơi) là vấn đề được nhiều doanh nghiệp quan tâm. Việc sử dụng nồi hơi cho quá trình sản xuất/ chế biến vẫn đang được phổ biến. Cùng tìm hiểu xem nồi hơi là gì và phương pháp xử lý khí thải lò hơi công nghiệp trong bài viết này nhé.

Giới thiệu chung về lò hơi công nghiệp

Lò hơi công nghiệp

Lò hơi công nghiệp là thiết bị nhằm sản sinh ra hơi nước, mang theo nhiệt cung cấp cho các thiết bị máy móc khác hoạt động. Lò hơi hoạt động theo nguyên lý đốt cháy nhiên liệu nhằm đun sôi nước.

Nhiên liệu sử dụng trong lò hơi thường là sử dụng các chất rắn như củi, than gỗ, mùn cưa, trấu…, các chất lỏng như: dầu DO, FO…, hoặc sử dụng các chất khí như gas…

Ứng dụng của lò hơi công nghiệp

Lò hơi công nghiệp được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như:

✍️ Sử dụng cho công đoạn giặt là của nhà máy may mặc

✍️ Sử dụng cho các nồi nấu rượu

✍️ Hệ thống các bếp ăn công nghiệp, bếp ăn nhà hàng

✍️ Sử dụng cho bể bơi 4 mùa, hệ thống nước nóng cho các khu vui chơi, khách sạn, trường học..

✍️ Tạo ra hơi vận hành đầu máy xe lửa hơi nước, vận hành tuabin máy phát điện

✍️ Sử dụng cho quá trình thanh trùng, tiệt trùng, hấp, sấy trong các nhà máy thực phẩm, đồ uống, sản xuất bánh kẹo, sữa, bột ngọt…

Có thể nói, nồi hơi có ứng dụng quan trọng cho nhiều hoạt động trong đời sống, sản xuất của con người. Tuy nhiên, khi sử dụng nồi hơi, chúng sản sinh ra một lượng khí thải độc hại vô cùng lớn từ quá trình đốt cháy nhiên - nguyên vật liệu. Cùng tìm hiểu khí thải lò hơi dưới đây.

Khí thải lò hơi công nghiệp

Tuỳ thuộc vào loại nguyên nhiên vật liệu sử dụng trong quá trình đốt cháy. Chúng sản sinh ra nồng độ khí thải có các thành phần khác nhau. Dưới đây là đặc điểm của khí thải một số lò hơi công nghiệp.

Khí thải lò hơi đốt củi

Với các nồi hơi sử dụng củi đốt, dòng khí thải ra ống khói có nhiệt độ khoảng 120-150 độ C phụ thuộc vào cấu tạo lò hơi. Khí thải của lò hơi bao gồm các thành phần sau cháy của củi, chủ yếu sản sinh ra các khí độc như CO2, CO, N2 và kèm theo một phần chất trong củi không cháy hết, oxy dư và tro bụi bay theo dòng khí ra ngoài.

Trong quá trình đốt cháy củi, các chất trong khí thải cũng thay đổi theo loại củi. Tuy nhiên, lượng khí thải sản sinh ra tương đối ổn định. Theo như tính toán thì thường đốt 1 kg củi sẽ sinh ra 4,23m3 lượng khí thải ở nhiệt độ 200 độ C.

Lượng tro bụi có trong khí thải là một phần của các chất không cháy hết và một phần tạp chất không cháy có trong củi đốt. Tuy nhiên lượng tạp chất này không nhiều, thường chỉ chiếm 1% trong lượng củi khô. Lượng bụi trong khí thải lò hơi đốt củi có nồng độ khoảng 200 - 500 mg/m3.

Đặc điểm khí thải lò hơi sử dụng than đá

Khí thải của lò hơi đốt than đá mang theo một lượng bụi và các khí độc như CO2, CO, SO2, SO3, NOx… Chúng được hình thành do thành phần hoá chất có trong than đá kết hợp cùng khí O2 tạo nên trong quá trình cháy.

Trong khí thải than đá có chứa hàm lượng lưu huỳnh vào khoảng 0.5%, tạo ra khí thải SO2 có nồng độ khoảng 1,333 mg/m3. Lưu lượng khí thải phụ thuộc vào mỗi loại than đá khác nhau. Ví dụ như với than Antraxit Quảng Ninh có lượng khí thải sau khi đốt 1kg than là V020 ~ 7,5 m3/kg.

Bụi hình thành trong quá trình đốt cháy lò hơi là tập hợp các loại hạt rắn có nhiều kích thước to nhỏ khác nhau. Theo như phân tích, có những hạt bụi từ vài Micromet cho tới hàng trăm Micromet. Dưới đây là bảng phân bố tỉ lệ hạt bụi ở các đường kính trung bình trong lò đốt than như sau:

Tỷ lệ phân bố các loại hạt bụi ở lò đốt than

Đặc điểm khí thải lò đốt dầu F.O

Qúa trình đốt cháy dầu F.O sản sinh ra các chất khí CO2, CO, NOx, SO2, SO3 và hơi nước. Ngoài ra, chứa một lượng tro nhỏ trộn lẫn với dầu cháy không hết, sau đó tồn tại dưới dạng son khí hay bồ hóng. Lượng khí thải khí đốt dầu F.O thường ít thay đổi. Để đốt cháy hết 1 kg dầu F.O, cần lượng không khí cấp cho buồng đốt là V020=10,6 m3/kg.

Lượng khí thải sinh ra sau khi đốt hết 1 kg dầu là: Vc20 ~ 11,5 m3/kg ~ 13,8 kg khí thải/1kg dầu. Khi đốt cháy dầu F.O, nồng độ các chất có trong khí thải giao động như bảng dưới đây. (Lưu ý: được phân tích trong điều kiện cháy tốt)

TỔNG KẾT: Lượng khí/ khói thải ra từ quá trình đốt cháy nhiên - nguyên vật liệu tạo ra các chất ô nhiễm như bảng dưới đây.

Các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi

Tác hại của khí thải phát sinh khi đốt nhiên liệu như sau:

👉 SO2: chất có tính kích thích, dễ hoà tan trong nước, dễ phản ứng với cơ quan hô hấp của con người và động vật. Khi đi vào cơ thể có thể làm rối loạn chuyển hoá Protein.

👉 CO là chất độc nguy hiểm. Nếu hít phải một lượng CO quá lớn dẫn tới tổn thương trong máu, tổn thương hệ thần kinh do sự giảm oxy. Nguy hiểm hơn là có thể gây tử vong nếu hít phải quá nhiều.

👉 NOx là chất khí độc hại, gây ảnh hưởng tới phổi. Sau khi tiếp xúc vài giờ trong không khí có thể ảnh hưởng tới gan, phổi, tim… khi nồng độ NO2 khoảng 15- 20 phần triệu.

👉 Bụi: Bụi là tạp chất chứa nhiều các loại bụi kích thước lớn nhỏ khác nhau. Bụi gây ra các loại bệnh như viêm đường hô hấp, viêm mũi, viêm phế quản, viêm họng...

Đối với hệ sinh thái và môi trường xung quanh, khí thải có thể làm ảnh hưởng tới sự sinh sôi và phát triển của sinh vật. Cây cối, động vật bị kìm hãm sự phát triển, sinh trưởng, có thể gây nên tình trạng đột biến gen….

Chúng là các chất vô cùng độc hại, nếu không xử lý trước khi thải ra môi trường có thể gây ra sự ô nhiễm môi trường nặng nề, ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ con người và hệ sinh thái xung quanh.

Hiện nay, nhà nước đã đưa ra quy định để kiểm soát tình trạng ô nhiễm từ các lò hơi công nghiệp. Dưới đây là bảng quy chuẩn kiểm soát ô nhiễm từ các lò hơi.

Nồng độ C của bụi

  • Nồng độ C của bụi và các chất vô cơ làm cơ sở để tính toán nồng độ tối đa cho phép của khí thải công nghiệp được quy định tại QCVN 19-20009/BTNMT.
  • Cột A quy định đối với các cơ sở sản xuất, kinh doanh, chế biến, các dịch vụ công nghiệp hoạt động trước ngày 16/1/2007, thời gian áp dụng đến 31/12/2014.
  • Cột B quy định: Các cơ sở chế biến, kinh doanh, sản xuất, dịch vụ công nghiệp hoạt động từ 16/1/2007. Các cơ sở sản xuất, kinh doanh, chế biến, dịch vụ công nghiệp áp dụng từ ngày 1/1/2015.

Các biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm và xử lý khí thải lò hơi

Các biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm

Nhằm ngăn ngừa tình trạng ô nhiễm khí thải từ lò hơi, người ta áp dụng các biện pháp như:

🔥 Khi lắp đặt lò hơi, không bố trí ống khói ở các vị trí bất lợi như ở vị trí ngang với cửa sổ nhà cao tầng.

🔥 Không nhóm lò trong những giờ cao điểm có nhiều người tập trung.

🔥 Mồi lò bằng những nhiên liệu sạch và dễ cháy như dầu D.O, dầu lửa.

🔥 Tránh sử dụng các chất như cao su, nhựa để làm mồi lò, bởi chúng gây ra khí thải vô cùng độc hại.

🔥 Thiết kế các cửa mái hoặc hệ thống gương phản chiếu để người vận hàng có thể nhìn được đỉnh của ống khói.

🔥 Hạn chế tái nhóm lò nhiều lần bằng cách xả hơi dư thay vì tắt lò

🔥 Không sơn ống khói bằng những màu gây kích thích thị giác như màu đỏ, màu đen.

🔥 Hạn chế sử dụng nhiên liệu xấu. Chúng sẽ làm phát sinh ra nhiều bụi, khí thải độc hại và các tạp chất khác. Điển hình như sử dụng gỗ có vỏ lụa, gỗ ngâm tẩm hoá chất, dầu F.O trôi nổi chứa nhiều tạp chất, cao su… …

Phương pháp xử lý khí thải lò hơi

Các biện pháp trên chỉ giúp hạn chế một phần khí thải lò hơi. Để xử lý triệt để lượng khí thải, các đơn vị cần có hệ thống xử lý khí thải lò hơi, trước khi thải khí ra môi trường. Về cơ bản, việc xử lý khí thải lò hơi là việc phân tích nồng độ và thành phần thực tế của khí thải. Từ đó có phương án xử lý chuyển hoá các chất khí độc hại trở thành những chất vô hại, đưa không khí sạch ra ngoài. Dưới đây là một số công đoạn và phương pháp:

Dòng khí thải lò hơi chứa lẫn bụi và khí thải độc hại ở nhiệt độ cao. Người ta chia ra thành các công đoạn để xử lý khí thải như sau:

  • Hạ nhiệt dòng khí
  • Lọc bụi
  • Xử lý khí thải

Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm

Trong khí thải nồi hơi chứa các chất khí độc và bụi bẩn ở nhiệt độ cao. Trước khi xử lý khí thải, người ta cần thực hiện hạ nhiệt độ cho dòng khí và bụi. Để xử lý nhiệt trong lò hơi, người ta sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt giữa một hay nhiều chiều tải nhiệt.

Dùng các chất ống tube hoặc tấm plate để ngăn chặn sự pha trộn với tiếp xúc trực tiếp giữa các chất tải nhiệt. Thiết bị trao đổi nhiệt có các chất tản nhiệt được ngăn cách qua biên dạng ống. Từ đó kéo dài thời gian lưu chuyển không khí trong đường ống, nhiệt độ được làm giảm xuống.

Lọc bụi tĩnh điện

Để lọc bụi trong dòng khí thải, người ta có thể sử dụng phương pháp lọc bụi tĩnh điện. Nhờ phương pháp này có thể lọc được 98% hiệu suất lọc bụi. Cụ thể như sau:

Trong một điện trường đều, xảy ra sự phóng điện của các điện tử từ cực âm sang cực dương. Trên đường đi, chúng va phải các phân tử khí và ion hoá chúng, các hạt bụi cũng bị tích điện âm và chuyển động về phía cực dương. Sau đó chúng được trung hoà điện trở lại.

Người ta sẽ thu được bụi từ các tấm điện cực dương. Dòng khí đi ra đã được tách bụi. Trong các thiết bị lọc bụi tĩnh điện, lắp đặt nhiều tầng điện cực âm, dương liên tiếp nhau. Trong thiết bị lọc hình ống, điện cực dương là ống rỗng, điện cực âm là dây dẫn trần. Khi hoạt động xung quanh dây dẫn thường có quầng sáng do điện tử ion hoá các phân tử khí khi nó chuyển động qua điện cực dương.

Xử lý bụi bằng Cyclone

Cyclone là thiết bị sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, đặc biệt là trong các hệ thống xử lý bụi. Phương pháp này có thể đạt được hiệu quả lọc bụi cao đối với các hạt bụi có kích thước > 5m. Thu hồi bụi bằng Cyclone được diễn ra do tác động của lực ly tâm.

Với nguyên lý như sau: Khi dòng khí chứa bụi được đưa vào phần trên của cyclone cấu tạo hình trụ, đáy chóp cụt. Ống khí bẩn có dạng hình khối chữ nhật, bố trí theo phương tiếp tuyến với thân Cyclone. Khí đưa vào cyclone được chuyển động xoắn ốc, hình thành các dòng xoáy. Dưới tác động của lực ly tâm, các hạt bụi bị văng ra va vào thành cyclone rồi rơi xuống dưới gần đáy chóp. Dòng khí quay ngược trở lại và chuyển động lên phía trên thành dòng xoắn trong. Các hạt bụi văng xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng lực từ đó ra khỏi cyclone qua đường ống xả bụi. Khí được tách bụi đi lên ở đỉnh thiết bị bởi ống trung tâm.

Phương pháp xử lý khí thải

Sau hạ nhiệt và loại bỏ được bụi, công đoạn tiếp theo cần xử lý là xử lý khí thải độc hại sản sinh ra từ lò hơi.

Một số phương pháp xử lý khí thải như xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ, xử lý khí thải bằng phương pháp hấp phụ, hay xử lý khí thải bằng phương pháp ướt…

Dưới đây là một số phương pháp xử lý khí thải

Xử lý khí thải bằng hấp thụ

Nguyên lý của phương pháp hấp thụ dựa trên sự tương tác giữa các chất cần hấp thụ (khí thải) và chất hấp thụ (chất lỏng, chất rắn hoặc chất hoà tan trong chất lỏng…) Có 2 dạng hấp thụ như sau: Hấp thụ vật lý: dựa trên sự tương tác vật lý thuần tuý, bao gồm sự khuếch tán, hoà tan các chất cần hấp thụ trong lòng chất lỏng, phân bố chúng giữa các phân tử chất lỏng. Hấp thụ hoá học: là quá trình hấp thụ có phản ứng hoá học. Sau khi xảy ra quá trình khuếch tán là quá trình phản ứng hoá học. Như vậy, sự hấp thụ hoá học vừa phụ thuộc vào độ khuếch tán của chất khí trong chất lỏng và vừa phụ thuộc vào tốc độ chuyển hoá các chất, tốc độ phản ứng của các chất.

Chi tiết của phương pháp này xem tại đây: Xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ.

Xử lý khí thải bằng phương pháp hấp phụ

Nguyên lý hoạt động của phương pháp này là đưa dòng khí độc hại đi qua lớp vật liệu hấp phụ. Tại đây, giữ lại các khí độc hại, dòng khí sạch tiếp tục đi lên. Thay vì sử dụng dung môi, nước hay các chất hấp thụ. Nguyên liệu chính là sử dụng than hoạt tính, silicagen, geolit… tuỳ thuộc vào nồng độ khí để thiết kế lớp hấp phụ dày hay mỏng.

Phương pháp này cũng được chia thành 2 loại là hấp phụ bằng hoá học hoặc hấp phụ bằng vật lý.

Phương pháp hấp phụ có khả năng lọc sạch khí độc hại ô nhiễm lên đến 90%. Lớp vật liệu hấp phụ có khả năng tái sinh giúp tiết kiệm chi phí cho nhà máy, xưởng sản xuất…

Xử lý khí thải bằng phương pháp ngưng tụ

Phương pháp này dựa trên nguyên lý hạ thấp nhiệt độ. Nếu sử dụng phương pháp này có thể tối giản bước hạ nhiệt ở trên. Dòng khí đi vào được hạ thấp nhiệt độ xuống một giá trị nhất định. Các chất đang ở thể khí hơi sẽ ngưng tụ thành dạng lỏng. Sau đó xử lý chúng và tiêu huỷ. Phương pháp này phù hợp cho các dòng khí thải nồng độ cao > 20g/m3. Có thể sử dụng ngưng tụ gián tiếp hoặc ngưng tụ trực tiếp.

Ngoài các phương pháp trên còn có các phương pháp khác như:

  • Xử lý khí thải bằng phương pháp ướt
  • Xử lý bằng phương pháp sinh học
  • Xử lý nhờ thiêu đốt

✍️ Chi tiết các bạn có thể tham khảo trong bài viết này: Các phương pháp xử lý khí thải

Quạt ly tâm hút lò sử dụng phổ biến để xử lý khí thải lò hơi

Trên đây là một vài thông tin về phương pháp xử lý khí thải lò hơi hiệu quả, hy vọng sẽ hữu ích với bạn. Nếu bạn đang còn bất kỳ thắc mắc hay câu hỏi liên quan gì về vấn đề xử lý khí thải lò hơi có thể liên hệ ngay với System Fan Việt Nam theo số Hotline 0888.318.886 để được tư vấn miễn phí và hỗ trợ nhanh nhất. Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực sản xuất và cung cấp hệ thống xử lý bụi công nghiệp, System Fan Việt Nam chắc chắn sẽ là đối tác tin cậy giúp bạn xử lý triệt để mọi vấn đề về khí thải và bụi cho nhà máy, xưởng sản xuất,... Chúc bạn thành công!

Bình luận
Nội dung này chưa có bình luận, hãy gửi cho chúng tôi bình luận đầu tiên của bạn.
VIẾT BÌNH LUẬN