BỘ
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

TUYỂN TẬP BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
DỰ ÁN PHỤC VỤ QUẢN LÝ NHÀ NƯỚC
VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG NĂM 2007

NHÓM CHUYÊN ĐỀ 9

MÔ HÌNH ĐIỂM HỆ THỐNG THIẾT BỊ
ĐO LƯỜNG, KIỂM SOÁT Ô NHIỄM

Tên dự án:
“ĐIỀU TRA, KHẢO SÁT THỐNG KÊ LƯỢNG THẢI, ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM
MÔI TRƯỜNG DO KHÍ THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM
THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO KHÍ THẢI CÔNG NGHIỆP” Hà Nội - 2007

H
N
ộ
i
,
200
7

2
MC LC

T VN 3
I. Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực
của đề tài 5
I.1. Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài trên thế giới 5
I.2. Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài trong nớc 9
I.3. Những vấn đề KH&CN còn tồn tại, hạn chế của sản phẩm, công nghệ
nghiên cứu trong nớc và các yếu tố, các nội dung cần đặt ra nghiên cứu,
giải quyết ở đề tài này 10
II. MC TiêU, Phạm vi nghiên cứu, cách tiếp cận CA D N 13
II.1.Mục tiêu của dự án 13
II.2.Phạm vi nghiên cứu 13
II.3.Cách tiếp cận của dự án 14

độ ô nhiễm môi trờng do khí thải công nghiệp là cơ sở nghiên cứu, đề xuất các
biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trờng do khí thải công nghiệp gây nên - bớc
đầu triển khai dự án Cải thiện chất lợng không khí các đô thị do nguồn thải
công nghiệp - là cần thiết và hữu ích, góp phần vào thực hiện mục tiêu chung
của chơng trình là ngăn ngừa và giảm thiểu ảnh hởng tiêu cực của khí thải
công nghiệp tới chất lợng môi trờng không khí xung quanh, đặc biệt tại các
khu đô thị tập trung đông dân c, góp phần nâng cao chất lợng cuộc sống, bảo
vệ môi trờng và phát triển bền vững.
Đây là dự án thuộc Khung kế hoạch tổng thể thực hiện Chơng trình cải thiện
chất lợng không khí ở các đô thị do Bộ Giao thông Vận tải chủ trì thực hiện theo
Quyết định số 4121/QĐ-BGTVT ngày 01/11/2005 của Bộ trởng Bộ Giao thông
Vận tải nhằm thực hiện Quyết định số 256/2003/QĐ-TTg ngày 02/12/2003 của
Thủ tớng Chính phủ phê duyệt Chiến lợc bảo vệ môi trờng quốc gia đến năm
2010 và định hớng đến năm 2020.

4
Trong khuôn khổ dự án này, Để góp phần cải thiện chất lượng không khí do
nguồn thải công nghiệp nhóm đề tài đề xuất dự án mô hình điểm “Nghiªn cøu
thiÕt kÕ, c«ng nghÖ chÕ t¹o hÖ thèng thiÕt bÞ khö l−u huúnh (FGD) cho nhµ
m¸y nhiÖt ®iÖn ®èt than bét c«ng suÊt 300 MW”


Bụi Oxit
lu
huỳnh
Oxit
Nitơ
Oxit
cac
bon
Hợ
p
chất
hữu
cơ
Axit/
kiềm
/muố
i v.v.
Tin
h
thể
axit
Hợp
chất
hữu
cơ
nhẹ
Kim
loại
và
muối

Xử lý nớc
thải
N N N
Hệ thống làm
mát
N N N N N
Phát thải từ
tháp làm nguội
K 6
Với những điều nêu trên, ta thấy bài toán giảm phát thải ô nhiễm môi trờng gắn
liền với bài toán hiệu quả năng lợng của nhà máy nhiệt điện. Tăng hiệu quả sử
dụng nhiệt và chuyển hóa nhiệt-điện chính là giảm bụi, giảm khí CO và khí CO2
thải vào khí quyển, giảm hàm lợng NOX và khí SO2 v.v. Do hàm lợng lu
huỳnh trong nhiên liệu than phụ thuộc nhiều vào chất lợng, chủng loại than nên
khí SO2 (và SO3) sinh ra từ nhà máy nhiệt điện đốt than sẽ giao động rất lớn.
Sơ đồ dới đây mô phỏng các dòng vật chất trong công nghệ đốt than lấy nhiệt-
điện: 7

8
Có 4 công đoạn chính của sơ đồ đốt nhiên liệu để phát điện là: Chuẩn bị và
cung cấp nhiên liệu; Hệ thống cấp hơi nớc; Hệ thống turbin hơi quá nhiệt; Hệ


+ Hãng Cottrell Hàn quốc sử dụng CaCO
3
và Ca(OH)
2

+ Hãng Marsulex Environmental Technologies của Mỹ sử dụng
CaCO
3

+ Hãng Kawasaki Nhật Bản sử dụng CaCO
3
và Ca(OH)
2

+ Hãng Alstom Nhật Bản còn sử dụng cả nớc biển(CaCl
2
)

9
+ Hãng Sanrong Trung quốc sử dụng CaCO
3
và nớc biển(CaCl
2
)
Phơng pháp khử lu huỳnh sử dụng sữa đá vôi là phơng pháp tiên tiến
đợc áp dụng phổ biến trên thế giới hiện nay cho các nhà máy nhiệt điện than
công suất lớn.
So với các phơng pháp khác, phơng pháp khử khí oxyt lu huỳnh sử dụng
sữa đá vôi có nhiều u điểm nh:

10
Tuy vậy, hoạt động của một số hệ thống thiết bị này vẫn tồn tại những vấn đề
sau:
- ở các nhà máy khi dùng than cám có hàm lợng lu huỳnh cao: không xử lý
triệt để đợc ôxýt lu huỳnh trong khói thải (còn đến 1200ữ1600mg SOx/m
3
m
tiêu chuẩn môi trờng cho phép là dới 500mg SOx/m
3
).
- Việc xử lý thu hồi bùn thạch cao (chất thải rắn) và nớc sau khi tách từ quá
trình hấp thụ còn cha triệt để.
Cho đến nay chúng ta còn cha làm chủ trong việc nghiên cứu thiết kế,
chế tạo thiết bị hệ thống khử khí oxyt lu huỳnh trong khói đốt than vì những lý
do sau:
+ Việt Nam cha có bộ tài liệu tính toán thiết kế thiết bị đồng bộ và bộ tài
liệu công nghệ chế tạo thiết bị khử oxyt lu huỳnh trong khói đốt than;
Nh vậy việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị hệ thống khử Lu huỳnh
trong khói của nhà máy nhiệt điện than ở nớc ta là cấp thiết và sẽ đem lại lợi ích
to lớn về phát triển KHCN, thúc đẩy ngành cơ khí nớc ta phát triển, góp phần
thực hiện chơng trình nội địa hóa thiết bị toàn bộ trong lĩnh vực nhiệt điện của
Nhà nớc và đem lại hiệu quả kinh tế cho xã hội.

I.3. Những vấn đề KH&CN còn tồn tại, hạn chế của sản phẩm, công nghệ
nghiên cứu trong nớc và các yếu tố, các nội dung cần đặt ra nghiên cứu,
giải quyết ở đề tài này:
Để đáp ứng đợc tiêu chuẩn quy định đối với chỉ tiêu phát thải khí lu huỳnh
của các nhà máy nhiệt điện việc trang bị hệ thống khử oxyt lu huỳnh FGD
trong khói thải cho dây chuyền NM nhiệt điện đốt than là bắt buộc đối với các dự
án xây dựng mới. Tuy nhiên hệ thống khử oxyt lu huỳnh FGD cho nhà máy


12
Bảng 1. Liệt kê các nhà máy nhiệt điện than sẽ đợc xây dựng tại các tỉnh phía
Bắc
TT
Tờn d ỏn Cụng sut (MW)
Nm vn hnh
1 Cẩm Phả-1 1 x 300 2008
2 Hải Phòng 2 x 300 2008
3 Quảng Ninh 1 2 x 300 2008
4 Ninh Bình 1 x 300 2009
5 Quảng Ninh 2 2 x 300 2009
6 Uông Bí MR-2 1 x 300 2009
7 Nghi Sơn Thanh Hoá 2 x 300 2010-2011
8 Mông Dơng-1 2 x 500 2011-2012
9 Vũng áng 1 2 x 600 2010
10 Thăng Long 1 x300 2010
11
Tập đoàn Than-
Khoáng sản (TKV)
2x50 2010

Số lợng cho các nhà máy trong tơng lai là đáng kể, khối lợng thiết bị và
giá trị của hệ thống khử oxyt lu huỳnh FGD là rất lớn, đòi hỏi chúng ta phải
đẩy nhanh tiến trình chế tạo trong nớc, tạo thêm việc làm cho ngời lao động.
Do vậy, đề tài:

Nghiên cứu thiết kế, công nghệ chế tạo hệ thống khử oxyt l-
u huỳnh FGD cho nhà máy nhiệt điện than công suất 300MW


chính sau:
- Nghiên cứu thiết kế công nghệ hệ thống khử oxyt lu huỳnh FGD trong
khói thải NM nhiệt điện.
- Nghiên cứu thiết kế, công nghệ chế tạo các thiết bị chủ chốt của hệ thống khử
oxyt lu huỳnh FGD cho nhà máy nhiệt điện than công suất 300MW.
- Nghiên cứu thiết kế, tích hợp hệ thống điện động lực, hệ thống đo lờng,

14
giám sát và điều khiển thiết bị hệ thống khử oxyt lu huỳnh FGD
- Nghiên cứu xây dựng quy trình lắp đặt thiết bị hệ thống khử oxyt lu huỳnh
FGD
- Nghiên cứu xây dựng quy trình chạy thử hệ thống khử oxyt lu huỳnh FGD
- Đào tạo và hớng dẫn vận hành hệ thống khử oxyt lu huỳnh FGD

II.3.Cách tiếp cận của dự án.
Việc nghiên cứu kỹ thuật tiên tiến của công nghệ khử khí oxyt lu huỳnh trong
khói để áp dụng vào các nhà máy nhiệt điện than ở Việt nam trong các dự án sắp
thực hiện sẽ đợc tiến hành nh sau:
- Trực tiếp khảo sát nghiên cứu hệ thống khử khí oxyt lu huỳnh trong khói
có kỹ thuật tiên tiến của nớc ngoài hiện đang đợc sử dụng tại nhà máy nhiệt
điện Phả lại 2, Uông Bí MR 1, Hải Phòng, Quảng Ninh.
- Lựa chọn hệ thống thiết bị khử lu huỳnh trong khói của hãng Cottrell Hàn
Quốc hoặc Kawasaki Nhật Bản là đối tợng nghiên cứu thiết kế
- Lựa chọn thiết bị điện tự động đo lờng, giám sát và điều khiển hệ thống
thiết bị khử lu huỳnh trong khói của hãng Cottrell Hàn Quốc, Kawasaki Nhật
Bản là đối tợng nghiên cứu thiết kế.
- Phối hợp với các cơ sở nghiên cứu, cơ khí trong nớc, các Viện và hãng
chuyên ngành của nớc ngoài để thiết kế, chế tạo các hệ thống thiết bị.
)
2

Ca(HCO
3
) Ca
+2
+ 2HCO
3
-

Mặt khác ion Ca
+2
lại thủy phân trong môi trờng kiềm:
Ca
+2
+ 2HCO
3
-
+ 2H
2
O Ca(OH)
2
+ H
2
O + CO
2

Vì vậy ở đây Ca(OH)
2

4
, cần có thiết bị
thổi oxy hoá
Ngoài ra trong khói lò còn HCl và HF cũng đợc Ca(OH)
2
hấp phụ và trung
hòa tạo thành các muối tan CaCl
2
, CaF
2
.
*) Một số yếu tố ảnh hởng đến quá trình hấp thụ:
- Độ pH của dung dịch sữa vôi.
- Mức clorua cao theo lý thuyết sẽ làm tăng quá trình tan của CaCO
3
, nhng nó
lại làm giảm mức độ khuyếch tán của SO
2
trong tháp hấp thụ.
- Độ mịn của đá vôi nghiền độ mịn càng cao thì quá trình chuyển thành
Ca(OH)
2
càng thuận lợi.

16
- Quá trình phản ứng xảy ra hoàn toàn trong một khoảng thời gian nhất định, do
đó tốc độ của dòng khí qua tháp hấp thụ phải hợp lý.
Do đó phải nghiên cứu các thông số của các yếu tố ảnh hởng khi thiết kế hệ
thống để cho quá trình trung hoà oxyt lu huỳnh trong tháp hấp thụ là hiệu quả
nhất.

lý và lợng khí đi tắt tháp hấp thụ để không mất nhiệt. Khi hoà trộn hai dòng khí
với nhau trớc khi thải ra môi trờng: khí hỗn hợp có nhiệt độ trên nhiệt độ đọng
sơng và hàm lợng oxyt lu huỳnh d vẫn đạt dới mức cho phép.
+ Khu vực thải thạch cao:
Sau máy phân ly thạch cao, bã thải đợc đa tới máy lọc kiểu băng bằng
chân không để tách nớc cho dung dịch chứa sun phát canxy. Thạch
cao(CaSO
4
.2H
2
O) đợc đóng bánh và vận chuyển vào kho chứa.
Nh vậy khí thải chứa oxyt lu huỳnh sau khi đi qua hệ thống khử lu
huỳnh bằng dung dịch sữa đá vôi sẽ thu đợc khí sạch thải ra môi trờng và chất
thải rắn là thạch cao đợc đem sử dụng vào mục đích khác.
18

2
O
Thit b phõn ly
Khớ thi
cha x lý
Thi ụxy hoỏ
Thit b lc
Bm tun hon

19 H×nh 2 S¬ ®å thiÕt bÞ hÖ thèng khö l−u huúnh trong khãi 20

Bản kê danh mục thiết bị hệ thống FGD

Cho nhà máy Nhiệt điện 300 MW
Khối lợng (kg)
TT Tên thiết bị
Đơn
vị

21
1 Tháp hấp thụ Cái 1
2 Thiết bị khử ẩm Cái 1
3 Các thiết bị khuấy của tháp hấp thụ Cái 3
4 Bơm tuần hoàn tháp hấp thụ Cái 3
5 Bơm bùn thải tháp hấp thụ Cái 1
6 Máy thổi oxy hoá tháp HT Cái 2
D. Hố thu nớc của khu vực tháp hấp thụ
1
E. Hệ thống khử nớc
1 Thiết bị phân ly dạng xiclon thủy Cái 1
2 Thiết bị lọc kiểu băng bằng chân
không
Cái 1
3 Bể chứa nớc rửa băng Cái 1
4 Bơm rửa băng Cái 1
5 Bơm chân không Cái 1
6 Bể thu bằng chân không Cái 1
7 Bơm thu bằng chân không Cái 1
F. Hố chứa chất lọc
1
G. Hệ thống cấp nớc sản xuất cho Hệ thống khử lu huỳnh
1 Bể chứa nớc sạch Cái 1
2 Bơm nớc sạch bố xung Cái 1
3 Bơm nớc rửa thiết bị khử ẩm Cái 1
H. Hệ thống dẫn khói thải
1 Quạt tăng áp Cái 1
2 Bộ điều tiết đầu vào cái 1
3 Bộ điều tiết đầu ra Cái 1
4 Bộ điều tiết tắt Cái 1

- Dùng các phần mềm thiết kế AutoCAD, AutoCAD Mechanical,
Inventor để thiết kế và các phần mềm chuyên dụng để tính toán kết cấu, kiểm
nghiệm bền.

23
- ứng dụng các phơng pháp kỹ thuật tiên tiến để gia công: Gia công một số
chi tiết có yêu cầu kỹ thuật cao trên máy CNC, sử dụng hàn tự động gia công sản
phẩm kết cấu, dùng thiết bị siêu âm để kiểm tra mối hàn, gia công tận dụng tối
đa trên máy và dụng cụ chuyên dùng để đảm bảo tính lắp lẫn cao
- Chế tạo thiết bị: Chế tạo từng bớc từ đơn giản đến phức tạp, chế tạo từng
bộ phận (phù hợp với điều kiện kỹ thuật ở Việt Nam) kết hợp với nhập ngoại các
bộ phận kỹ thuật cao và cuối cùng Việt Nam tích hợp toàn bộ thiết bị.
- Việc chế tạo thiết bị của hệ thống nghiền than đợc áp dụng ngay vào dự
án: Uông Bí mở rộng 2; Vũng áng-1; Thăng Long và các dự án nhiệt điện than
khác trong kế hoạch phát triển năng lợng điện tới năm 2020.

c) Tính mới tính độc đáo, tính sáng tạo của đề tài
- Thực hiện nhiệm vụ đồng bộ với DA KHCN quy mô lớn gồm nhiều đề tài có
cùng một mục tiêu;
- Lần đầu tiên ở Việt Nam hệ thống khử lu huỳnh đợc nghiên cứu, thiết kế,
chế tạo đồng bộ cho nhà máy nhiệt điện than công suất 300 MW.
- Phối hợp chuyên gia có nhiều kinh nghiệm của nớc ngoài để thiết kế: Đối
với dự án đầu Việt Nam thiết có sự t vấn và dẫn dắt của nớc ngoài để từng
bớc các dự án sau Việt Nam làm chủ hoàn toàn. Làm cách đó đội ngũ KHCN
Việt Nam trởng thành nhanh về công tác t vấn thiết kế, quản lý dự án.
- Chế tạo thiết bị từng bớc: từ đơn giản đến phức tạp, chế tạo từng bộ phận
(phù hợp với điều kiện kỹ thuật ở Việt Nam ) kết hợp với nhập ngoại các bộ phận
kỹ thuật cao và cuối cùng Việt Nam tích hợp toàn bộ thiết bị dây chuyền; kết
thúc dự án KHCN thì tỷ lệ chế tạo trong nớc thiết bị nhà máy nhiệt điện than
đạt hơn 70% về khối lợng và khoảng 45% về giá trị.