Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH ĐIỆN ĐỐT THAN Ở VIỆT NAM
I.1 Vấn đề năng lượng nói chung:
Năng lượng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống xã hội của chúng ta,
xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng cao.
Tiêu thụ năng lượng trên thế giới gia tăng liên tục, từ năm 1976 đến năm 2006
tổng mức tiêu thụ năng lượng trên thê giới tăng từ khoảng 6 tỷ tấn đổi đổi ra dầu
(TQD) lên đến 12 TQD. Trong đó năng lượng hoá thạch chiếm 80 % tổng lượng
năng lượng nêu trên, năng lượng sinh khối chỉ chiếm khoảng 10 %, còn lại là 10 %
năng lượng điện sơ cấp, nguồn năng lượng này được sản xuất gồm 55 % là năng
lượng tái tạo mà chủ yếu là thuỷ điện, còn 45% là năng lượng hạt nhân. Khoảng từ
những năm 2000, mức tiêu thụ năng lượng hoá thạch tăng trưởng ngày càng cao,
đặc biệt cùng với sự tăng trưởng kinh tế của các nước đang phát triển.[1]
• Tiềm năng năng lượng ở Việt Nam:
Việt Nam có tiềm năng lớn về các nguồn khoáng sản năng lượng và đang được
huy động tích cực để phục vụ cho sự phát triển nền kinh tế xã hội
Việt Nam có mạng lưới sông ngòi dày đặc có độ dốc cao, là điều kiện tốt cho
việc phát triển các công trình thủy điện phục vụ cung cấp điện cho sự phát triển của
nền kinh tế quốc dân.
Đến nay các nhà địa chất đã phát hiện và xác định được tiềm năng dầu khí ở các
bể trầm tích khoảng 4,3 tỷ tấn dầu quy đổi, trong đó trữ lượng là 1,2 tỷ tấn và trữ
lượng dầu khí có khả năng thương mại là 814,7 triệu tấn. Tổng tài nguyên khoáng
sản than của bể than Quảng Ninh đạt trên 10 tỷ tấn, trong đó trữ lượng đạt hàng tỷ
tấn. Than lignit ở dưới sâu đồng bằng sông Hồng với tiềm năng khoảng 200 tỷ tấn
là nguồn năng lượng lớn cho thế kỷ 21. Như vậy đây là nguồn nhiên liệu dồi dào
cho sự phát triển của ngành nhiệt điện đốt than, đốt dầu và khí thiên nhiên. Ưu thế
của ngành phát triển năng lượng nhiệt điện là nguồn nhiên liệu ổn định hơn và chi
phí đầu tư thấp hơn so với ngành thủy điện.
Ngoài hai nguồn năng lượng truyền thống thì Việt Nam cũng đang có chương
trình nghiên cứu sử dụng các nguồn năng lượng mới như: năng lượng mặt trời, địa

chủ yếu ở tỉnh Quảng Ninh, các mỏ dầu khí tập trung ở miền trung và miền nam.
Chính vì vậy mà các nhà máy nhiệt điện cũng được phân bố một cách hợp lý dọc
theo chiều dài đất nước. Các nhà máy nhiệt điện đốt than tập trung chủ yếu ở miền
Bắc như nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Thái Bình, Hải Phòng, Uông Bí, Cẩm Phả,
Ninh Bình…còn các nhà máy nhiệt điện tua bin khí được xây dựng ở miền trung và
miền nam như nhà máy nhiệt điên Phú Mỹ, Vũng Áng, Nhơn Trạch, Duyên Hải 3…
I.2.2 Xu thế phát triển nhiệt điện đốt than ở Việt Nam
Khoáng sản than năng lượng ở Việt Nam được đánh giá có trữ lượng lớn (10 tỉ
tấn), đáp ứng được nhu cầu cho phát triển nhiệt điện đốt than đến khoảng năm 2025.
Tuy nhiên do trình độ và điều kiện kinh tế của Việt Nam còn thấp nên trữ lượng
than phần lớn còn nằm sâu dưới lòng đất mà chưa khai thác được. Phần có khả năng
khai thác thì cũng đã sắp cạn kiệt, chỉ đủ đáp ứng đến hết năm 2011. Vì vậy, để đáp
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 2
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
ứng đủ nhu cầu sử dụng than trong nước, tập Đoàn điện lực Việt Nam đã chủ trương
chính sách nhập khẩu than Bitum ở các nước láng giềng mà chủ yếu là Indonesia và
Úc. Than nhập khẩu này có thể đốt riêng biệt hoặc pha trộn với than trong nước để
tăng khả năng cháy của than trong nước. Vấn đề ở đây là sẽ phải làm sao bố trí địa
điểm xây dựng nhà máy thật hợp lý, nhằm phân bổ, cân đối công suất các nhà máy
nhiệt điện than giữa các vùng miền. Cụ thể là đảm bảo tỷ lệ 50% công suất ở miền
Nam, còn lại ở miền Bắc và miền Trung. Qua đó mới hạn chế được việc truyền tải
điện Bắc - Nam, giảm tổn thất, nâng cao chất lượng điện năng, đảm bảo có nguồn
cấp cho từng miền, khu vực. Trong việc bố trí xây dựng nhà máy nhiệt điện thì ưu
tiên các nhà máy ở phía Bắc sử dụng nguồn than nội địa, còn các nhà máy ở phía
Nam thì sử dụng nguồn than nhập khẩu và dầu khí.
Trong tương lai việc chuyển giao công nghệ và ứng dụng lò đốt tầng sôi tuần
hoàn cho các nhà máy nhiệt điện than cũng được thực hiện vì công nghệ này ít gây
ô nhiểm môi trường hơn và hiện được nhiều nước trên thế giới ứng dụng.

sản xuất…
• Nước thải: nhu cầu sử dụng nước của nhà máy nhiệt điện là rất lớn nên vấn
đề nước thải là không thể tránh khỏi, nước thải nhà máy nhiệt điện đốt than có
nguồn gốc từ các quá trình khác nhau và mang những đặc trưng khác nhau:Nước
làm mát: được thải ra từ quá trình làm mát bình ngưng và các thiết bị phụ, thường
thì có nhiệt độ cao, thành phần và tính chất ít biến đổi so với nguồn nước ban đầu;
Nước thải ô nhiễm dầu: do các sự cố rò rỉ dầu, quá trình rửa thiết bị có sử dụng dầu,
rửa nồi hơi, các động cơ, nhà dầu, nước mưa chảy tràn… Nước thải chứa dầu
thường có màng dầu nổi ở phía trên, nếu hàm lượng dầu lớn có màu đen; Nước xả
lò hơi: trong quá trình vận hành lò hơi, để tránh tình trạng đóng cặn lắng trong các
bộ quá nhiệt người ta thường bổ sung thêm các hóa chất chống đóng cặn, theo chu
kì thì thải rửa. Loại nước nước thải này không thường xuyên và lưu lượng cũng
không quá lớn, chất lượng nằm trong tiêu chuẩn xả thải; Nước thải tro xỉ: có lưu
lượng lớn, thường để thải 1 tấn tro xỉ phải tốn 4 m
3
nước[3]. Nước thải tro xỉ có độ
đục cao, hàm lượng cặn lớn, khả năng tiếp nhận oxi giảm. Nếu không xử lý thì đây
là nguồn gây ô nhiễm nước đáng lo ngại; Nước thải sinh hoạt: với lượng công nhân
làm việc thường rất đông, nên vấn đề nước thải sinh hoạt cũng đáng quan tâm.
Nước thải sinh hoạt thường có hàm lượng BOD, COD cao, độ màu độ đục cao, hàm
lượng chất dinh dưỡng lớn…; Nước rửa thiết bị, rửa dầm nền thiết bị lọc bụi và
nước mưa chảy tràn: có độ đục cao, chứa các ion kim loại, có chứa dầu mỡ, hàm
lượng chất rắn lớn.
• Chất thải rắn: Chất thải rắn nhà máy nhiệt điện chủ yếu là tro xỉ từ quá trình
đốt nhiên liệu, thạch cao từ quá trình xử lý SO
2
, và một phần là chất thải rắn sinh
hoạt, các thiết bị hư hỏng
- Than có hàm lượng tro cao (30,32%), trong đó có 10% là xỉ lò được thải ra
nhờ hệ thống tháo xỉ. Phần còn lại là tro bay theo khói (90% hàm lượng tro) sẽ được

lá phổi gây viêm phổi, sơ hóa phổi, nếu nồng độ cao và kéo dài có thể dẩn đến ung
thư phổi.Một số bệnh ở con người do bụi gây ra: đối với hệ hô hấp:viêm mũi, viêm
phế quản, hen suyễn, viêm phổi, ung thư phổi; đối với hệ tiêu hóa: giảm men răng
gây sâu răng, gây rối loạn tuyến nước bọt, rối loạn hệ tiêu hóa, viêm dạ dày, viêm
nhiểm đường ruột làm giảm khả năng tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng; đối với
da: tác động đến tuyến nhờn ở da làm khô da, kích thích gây dị ứng da, viêm da,
sinh mụn trứng cá, mụn nhọt, lở loét da; đối với mắt: khi bụi tiếp xúc trực tiếp với
mắt sẽ kích thích đến màng tiếp hợp gây sưng đỏ, chảy nước mắt nếu tình trạng này
kéo dài có thể làm tổn thương màng tiếp hợp gây viêm mi mắt, viêm giác mạc, giảm
thị lực, nặng hơn có thể làm mù mắt.
- Bụi còn gây tác hại đến hệ sinh thái, ảnh hưởng đến mùa màng: khi bụi lắng
đọng trên bề mặt lá cây, nếu không có nước mưa để rửa sạch thì ngăn cản quá trình
quang hợp và trao đổi chất của cây làm cây cối chậm phát triển, hệ sinh thái bị tổn
hại nặng nề và năng suất cây trồng giảm sút.
- Khi bụi phát tán ra môi trường làm giảm độ trong suốt của khí quyển, cản trở
tầm nhìn, hư hỏng thiết bị, giảm tuổi thọ của công trình, làm mất giá trị mỹ quan.
• Tác hại của SO
2
: [5], [6]
- Khí SO
2
, SO
3
gọi chung là SO
x
là những khí độc hại không chỉ với sức khỏe
con người, động thực vật mà còn tác động lên các vật liệu xây dựng, các công trình
kiến trúc. Chúng là những chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 5

- NO
x
là khí có màu nâu đỏ có mùi gắt và cay, mùi của nó có thể phát hiện
được vào khoảng 0.12 ppm. NO2 là khí có tính kích thích mạnh đường hô hấp. Nó
tác động đến hệ thần kinh và phá hủy mô tế bào phổi, làm chảy nước mũi, viêm
họng. Khi NO
2
với nồng độ 100ppm có thể gây tử vong cho người và động vật sau
ít phút. Với nồng độ 5ppm có thể gây ảnh hưởng xấu đến đường hô hấp. Con người
tiếp xúc lâu với NO
2
khoảng 0.06 ppm có thể gây các bệnh trầm trọng về phổi.
- Một số thực vật nhạy cảm cũng bị tác hại bởi NO
2
khi ở nồng độ khoảng 1
ppm. NO
2
cũng là tác nhân gây ra hiệu ứng nhà kính.
• Tác hại của CO [5] [6]
- Khí CO là loại khí không màu, không mùi không vị, tạo ra từ quá trình cháy
không hoàn toàn của nguyên liệu than. Sức đề kháng của con người với CO rất
kém. Những người mang thai và đau tim tiếp xúc với CO sẽ rất nguy hiểm vì ái lực
của CO với hemoglobin cao hơn gấp 200 lần so với oxy, nên khi vào cơ thể sẽ lập
tức phản ứng với hemoglobin, cản trở oxy từ máu đến các mô. Vì vậy cần một
lượng máu lớn hơn nhiều được bơm đến để mang cùng một lượng oxy cần thiết đến
các mô.Ở nồng độ khoảng 5ppm có thể gây đâu đầu chóng mặt. Ở những nồng độ
từ 10-250 ppm có thể gây tổn hại đến hệ thống tim mạch thậm chí gây tử vong.
- Rất nhiều nghiên cứu trên con người và động vật chứng tỏ rằng những người
yếu tim sẽ bị tăng thêm căng thẳng khi lượng CO trong máu vượt quá mức. Đặc biệt
các nghiên cứu lâm sàng đã cho thấy khi tiếp xúc với CO ở mức cao thì những

- Kích thước thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích.
- Chỉ có thể lọc các hạt bụi có kích thước lớn hơn 50µm.
ii) Thiết bị lọc bụi ly tâm:
Thiết bị lọc bụi ly tâm hay còn gọi là xiclon. Có cấu tạo gồm thân hình trụ tròn,
phía dưới thân hình trụ có phễu thu bụi và dưới cùng là ống thu bụi. Không khí
mang bụi đi vào ở phần trên của thiết bị theo đường ống có phương tiếp tuyến với
thân hình trụ, vì vậy dòng khí vào chuyển động theo đường xoắn ốc từ trên xuống.
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 7
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Nhờ vào lực ly tâm mà các hạt bụi có xu hướng tiến về phía thành ống rồi va chạm
vào đó, mất động năng và rơi xuống phễu hứng bụi. Khi dòng khí chạm vào đáy
phễu thì bị dội ngược lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc và đi ra ngoài
theo đường ống thoát khí được lắp cùng trục với thân thiết bị.
Để có được hiệu suất lọc bụi cao người ta thường bố trí hai hay nhiều xiclon
theo kiểu mắc nối tiếp, song song hoặc theo kiểu chùm.
Ưu diểm: Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, chi phí vận hành bảo dưỡng thấp, có
khả năng làm việc liên tục, có thể chế tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau tùy vào
yêu cầu nhiệt độ áp suất.
Nhược điểm: Hiệu suất thấp đối với hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 5µm; Dể bị
mài mòn nếu bụi có độ cứng cao, Hiệu suất sẽ giảm nếu bụi có độ kết dính cao.
iii)Thiết bị lọc bụi bằng vật liệu lọc:
Môi trường lọc hay còn gọi là vật liệu lọc hay lưới lọc. Được cấu tạo từ một
hoặc nhiều lớp sợi mà mỗi sợi được xem là có tiết diện tròn nằm cách nhau từ 5-10
lần so với kích thước của hạt bụi. Khi dòng khí mang bụi đi qua lớp vật liệu lọc thì
bụi bị giữ lại trên bề mặt lớp vật liệu sạch. Sau một khoảng thời gian lớp vật liệu lọc
có sự thay đổi về mặt cấu trúc do bụi bám vào bên trong, do thay đổi độ ẩm hoặc là
do một lí do nào đó làm cho sức cản khí động và hiệu quả lọc bị thay đổi rõ rệt.
iv) Thiết bị lắng bụi tĩnh điện:

quá cao.
- Tốn nhiều không gian để đặt thiết bị.
- Vì môi trường làm việc có điện thế và nhiệt độ cao nên có thể phát sinh các
chất gây ô nhiểm môi trường như NO
x
hay O
3
.
2. Phương pháp ướt:
Phương pháp tách bụi ướt dựa trên nguyên tắc cho dòng khí mang bụi tiếp xúc
trực tiếp với chất lỏng mà thông thường là nước. Bụi sẽ bị chất lỏng giữ lại và tách
ra khỏi dòng khí dưới dạng bùn. Trong quá trình xử lý bụi bằng phương pháp ướt có
thể kết hợp xử lý một số chất ô nhiểm dạng khí như SO
2
, NO
x
, ngoài ra còn kết hợp
để giảm nhiệt độ khí thải trước khi thải ra môi trường. Các thiết bị tách bụi ướt
thường được bố trí các vòi phun nước ở các vị trí thích hợp tuỳ từng loại thiết bị.
Một số thiết bị được sử dụng để tách bụi theo phương pháp ướt là: Cyclon ướt,
ventury ướt, thiết bị lọc bụi có đĩa chứa nước sủi bọt, thiết bị lọc bụi có lớp đệm
bằng vật liệu rỗng được tưới nước, buồng phun-thùng rửa khí rỗng, thiết bị lọc bụi
kiểu ướt có tác động va đập quán tính.
 Ưu nhược điểm của phương pháp tách bụi ướt:
Ưu điểm:
- Chi phí đầu tư ban đầu thấp.
- Có thể xử lý đồng thời bụi và các khí ô nhiểm.
- Có khả năng lọc được những hạt bụi có kích thước nhỏ, hiệu suất lọc bụi cao
hơn phương pháp khô.
- Không có hiện tượng bụi quay lại.

2
tạo thành thạch
cao, dòng khí sạch qua bộ khử ẩm rồi đi ra ngoài, còn dung dịch sau hấp thụ được
trộn với dung dịch hấp thụ mới và tiếp tục được sử dụng đến khi nồng độ thạch cao
trong dung dịch trên 60 % [16] thì được tháo ra nhờ hệ thống tách thạch cao.
Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình xử lý như sau:
CaCO
3
+ SO
2
CaCO
3
+ CO
2
CaO + SO
2
 CaSO
3
2CaSO
3
+ O
2
 2CaSO
4
Hiệu quả hấp thụ SO
2
bằng sữa vôi đạt 98%. Sức cản khí động của hệ thống
không vượt quá 20 mm H
2
O.[7]

3
+ H
2
O + SO
2
= Mg(HSO
3
)
2
Mg(OH)
2
+ Mg( HSO
3
)
2
= 2MgSO
3
 + 2H
2
O
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 10
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Độ hòa tan của sunfit magiê trong nước bị giới hạn, nên lượng dư ở dạng
MgSO
3
.6H
2
O và MgSO

được sử dụng phổ biến là
các amin thơm như anilin C
6
H
5
NH
2
, toluđin CH
3
C
6
H
4
NH
2
, xyliđin (CH
3
)
2
C
6
H
3
NH
2
,
và đimety-anilin C
6
H
5

x
1. Khử xúc tác chọn lọc với chất khử là ammoniac:( SCR)
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 11
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Ammoniac là chất khử có khả năng phản ứng chọn lọc với NO và NO
2
ở nhiệt
độ cao >232
0
c. Quá trình khử được thực hiện trên bề mặt xúc tác tạo thành Nito và
nước theo các phản ứng sau:
Khi có mặt của oxy:
4NO + 4NH
3
+ O
2
→ 4N
2
+ 6H
2
O
2NO
2
+ 4NH
3
+ O
2
→ 3N

- Nhóm xúc tác kim loại quý: platin Pt, Rodi, Pt-Ro, Pt/Al
2
O
3
, nhiệt độ làm
việc từ 200-300
0
C.
- Nhóm xúc tác oxit kim loại: Fe
2
O
3
/Cr
2
O
3
, V
2
O
5
/ TiO
2
…Nhiệt độ làm việc từ
300-450
0
C.
- Nhóm xúc tác Zeolite, nhiệt độ làm việc 300-600
0
C.
Ưu điểm: hiệu quả xử lý cao

+ 2H
2
O.
Các loại xúc tác được sử dụng cho quá trình ở quy mô công nghiệp gồm: Platin,
muối Crom, các oxit kim loại. Khoảng nhiệt độ giới hạn là 350-800
0
C, nhiệt độ tối
ưu khoảng 425-650
0
C.
Ưu điểm: Hiệu suất khử NO
x
cao, có thể đạt 80-90%.
Nhược điểm: Chủ yếu được áp dụng với dòng khói thải có nồng độ oxy thấp.Các
chất xúc tác trên dể bị ngộ độc bởi SO
2
, kẽm và phốt pho có trong khí thải của quá
trình đốt.
3. Khử chọn lọc không có xúc tác:
Phương pháp này cũng dựa trên phản ứng chọn lọc của NH
3
với NO và NO
2
,
giống như khử xúc tác chọn lọc nhưng nhiệt độ để xảy ra các phản ứng cao hơn
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 12
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
(khoảng 900- 1000

nhiểm này đảm bảo nồng độ của chúng sau khi ra môi trường phải đạt tiêu chuẩn
cho phép. Việc lựa chọn các thiết bị cho hệ thống xử lý phụ thuộc vào đặc tính của
dòng thải, phụ thuộc vào điều kiện kinh tế kĩ thuật ở mỗi địa phương mỗi quốc gia,
đồng thời phải đạt hiệu suất xử lý theo yêu cầu.
Vì dòng khí thải có nồng độ bụi khá cao nên việc xử lý bụi trước khi thải ra môi
trường là một vấn đề cần cân nhắc trong quy hoạch xây dựng nhà máy nhiệt điện,
mặc khác khí thải có lưu lượng lớn và độ ẩm của khí thải thường thấp nên sử dụng
phương pháp khô để xử lý vừa đảm bảo an toàn cho thiết bị vừa không phát sinh
lượng lớn nước thải phía sau. Đối với khí thải nhà máy nhiệt điện thì yêu cầu thiết
bị xử lý bụi phải có khả năng làm việc với lưu lượng khí thải lớn, nồng độ bụi rất
cao và quan trọng nhất là hiệu suất xử lý phải đạt yêu cầu. Sau khi so sánh ưu
nhược điểm và khả năng lọc bụi của các thiết bị thấy rằng bộ lắng bụi tĩnh điện có
khả năng đáp ứng được các yêu cầu nhiều nhất. Vì vậy chọn bộ lắng bụi tĩnh điện
(ESP) để xử lý bụi là hợp lý nhất.
Đối với SO
2
, trong các phương pháp xử lý được trình bày ở phần II.1.2 thì
phương pháp hấp thụ SO
2
bằng dung dịch đá vôi, với tháp hấp thụ là tháp rữa khí
rỗng là phù hợp với điều kiện kinh tế kĩ thuật nước ta. Ở nước ta các nhà máy nhiệt
điện đốt than có sử dụng hệ thống xử lý SO
2
đều sử dụng phương pháp này, đây là
điều kiện thuận lợi để người cán bộ kĩ thuật, vận hành cũng như người chế tạo thiết
bị dễ dàng trao đổi kinh nghiệm. Tháp rữa khí rỗng có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo,
chi phí xây dựng hệ thống không cao. Vật liệu hấp thụ - đá vôi - là nguồn vật liệu có
sẵn ở Việt Nam, dễ kiếm rẻ tiền, đồng thời quá trình xử lý cũng ít tiêu tốn vật liệu
mà hiệu suất xử lý thì khá cao. Vì vậy để xử lý khí thải của nhà máy nhiệt điện đốt
than với lưu lượng 10000 m

Bộ trao đổi nhiệt bằng nước
Tro, bụi
Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm
Dung dịch NH
3
Dung dịch sữa vôi
Thạch cao
Không khí
Không khí nóng
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 14
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Tháp khử NO
x
Hình II.2 Sơ đồ dây chuyền xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 15
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
Thuyết minh sơ đồ làm việc của hệ thống:
Dòng khí thải sau khi qua khỏi bộ quá nhiệt thì nhiệt độ vẫn còn cao nên ta phải
cho hạ nhiệt độ của dòng khí trước khi đi vào bộ lắng tĩnh điện nhằm giảm lưu
lượng khí thải vào thiết bị nên có thể giảm được kích thước thiết bị và kích thước
đường ống dẫn. Chất tải nhiệt có thể dùng là nước, vì vừa rẻ tiền lại có sẵn trong hệ
thống cấp nước của nhà máy. Nước nóng sau khi tải nhiệt có thể cấp cho lò hơi, một
phần cung cấp nước nóng cho việc tắm rữa, sinh hoạt của cán bộ trong nhà máy.
Khói thải sau khi đi qua các bộ trao đổi nhiệt để tận dụng nguồn nhiệt thì được
đưa vào bộ lắng bụi tĩnh điện để xử lý bụi. Khi dòng khí mang bụi đi vào thiết bị,
nhờ có điện trường mạnh các phân tử khí sẽ bị ion hóa và nhiểm điện âm và di

Như ta đã biết quá trình hấp thụ SO
2
xảy ra ở nhiệt độ thấp. Do vậy trước khi đi vào
tháp hấp thụ ta cho dòng khói đi qua bộ trao đổi nhiệt ống chùm, để sấy nóng không
khí cung cấp cho buồng đốt. Dòng khí sau khi qua thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm
được đưa đến tháp hấp thụ SO
2
.
Trong tháp hấp thụ, dòng khí đi từ dưới lên dung dịch sữa vôi được phun từ trên
xuống nhờ hệ thống giàn phun. Khí SO
2
tiếp xúc với Ca(OH)
2
xảy ra phản ứng mà
sản phẩm tạo thành là bùn thạch cao. Bùn thạch cao theo dòng lỏng đi xuống đáy
tháp và được tháo ra theo định kì. Khí sạch lên trên qua bộ khử ẩm (để tách nước và
bùn còn dính trong khí) rồi ra ngoài qua ống khói nhờ quạt khói.
Ống khói có nhiệm vụ vận chuyển dòng khí thải ra môi trường ở một độ cao
nhất định, đảm bảo các chất ô nhiểm còn lại không gây tác hại đến môi trường
không khí xung quanh.
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 16
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN CÔNG SUẤT PHÁT THẢI 10000M
3
/H
III.1 Các Thông Số Thiết Kế:
III.1.1 Các thông số đầu vào:

trong khí thải công nghiệp nhiệt điện được xác định như sau:
C
max
= C.K
p
.K
v
Với: C
max
: là nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiểm trong khí thải
công nghiệp nhiệt điện, mg/Nm
3
;C: nồng độ của các thông số ô nhiểm trong khí thải
công nghiệp nhiệt điện được thể hiện trong sau:
Bảng III.1: Nồng độ C của các thông số ô nhiễm
trong khí thải công nghiệp nhiệt điện.
Stt Thông số
Nồng độ C (mg/Nm
3
)
A B (Theo loại nhiên liệu sử dụng)
Than Dầu Khí
1 Bụi tổng 400 200 150 50
2 Nitơ oxit, NO
X
(tính theo NO
2
)
1000 650 (với than có hàm lượng
chất bốc > 10%)

2
chỉ
chiếm 7% hàm lượng NO
x
. Khi đó phân tử lượng trung bình của NO
x
sẽ là:
M
NOx
= 0,07.M
NO2
+ 0,93.M
NO
= 0,07.46 + 0,93. 30 = 31 (đvc)
Theo quy chuẩn cột B, hàm lượng NO
x
tính theo NO
2
là 1000 mg/Nm
3
tương
đương với hàm lượng NO
x
trung bình là: 1000*31/46 = 676 (mg/Nm
3
). Như vậy các
thông số đầu ra được tóm tắc trong bảng sau:
Bảng III.2 Các thông số đầu ra của hệ thống đạt quy chuẩn thải
Stt Thông số Nồng độ (mg/Nm
3)

o
C, khí ra t
1
’’
= 370
o
C. Vì thiết bị làm
việc ở nhiệt độ cao, nên ta chọn ống trao đổi nhiệt làm bằng thép Crom-Mangan có
hệ số dẫn nhiệt λ = 22 W/m.K [8], kích thước ống là d
2
/d
1
= 36/32 mm.
t
2
’’
1 t
2
’
t
1
’
→ → t
1
’’
2
Hình 3.1 Bộ trao đổi nhiệt
1 – kênh dẫn khí; 2 - ống trao đổi nhiệt, dẫn chất lỏng.
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 18

3
/h
→lưu lượng khối lượng khí thải ở 600
o
C là:
G
1
= ρ
600
*V
600
= 0,405*31978 = 12951 kg/h = 3,6 kg/s
Lượng nhiệt khói thải tỏa ra để giảm nhiệt độ từ 600
o
C xuống 370
o
C là:
Q
1
= G
1
*C
1p
* (t
1
’
-t
1
’’
) = 3,6*1214*(600-370) = 1005192 W.

’
)
Với: G
2
: lưu lượng nước cần sử dụng, kg/s
C
2p
: nhiệt dung riêng đẳng áp của nước tại nhiệt độ t
2
, J/kg.độ
Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có:
Q
1
= Q
2
+Q
tt
→ Q
2
= Q
1
-Q
tt
→G
2
* C
2p
*(t
2
’-t

C
- Nhiệt độ khí ra: t
1
”
= 370
0
C
- Lưu lượng nước cần thiết: G
2
= 3,8 kg/s
- Nhiệt độ nước vào: t
2
’
= 25
o
C
- Nhiệt độ nước ra: chọn t
2
”
= 85
o
C
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 19
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
 Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước:
Nhiệt độ trung bình của nước trong bộ hâm nước: t
2
= 55

lớn. Ở đây ta chọn tốc độ dòng nước ω
2
= 0,6 m/s.
Chuẩn số Raynol của dòng lỏng:
Re
2
=
ω
2
∗d
1
ѵ
=
0,6∗0,032
5,17∗10
−7
= 37137,3 > 1*10
4
Vì Re
2
= 37137 > 1*10
4
nên dòng chất lỏng chuyển động trong ống theo chế độ
chảy rối. Nên chuẩn số Nuyxen được xác định theo công thức [9]:
Nu
2
= 0,021ε*Re
2
0,8
*Pr

ε
1
: hệ số hiệu chỉnh tính đến tỉ số giữa chiều dài và đường kính ống, chọn
l/d >50 nên ε =1. [10]
Suy ra:
Nu
2
= 0,021*1*37137,3
0,8
*3,26
0,43
= 158
→Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước ở bề mặt trong của ống là:
Nu
2
= (α
2d
.d
1
)/λ
2
→ α
2d
= (Nu
2
* λ
2
)/ d
1
[9]

1
= 0,4655 (kg/m
3
)
- Độ nhớt động : ѵ
1
= 74,3*10
-6
(m
2
/s)
- Hệ số dẫn nhiệt: λ
1
= 6,4*10
-2
(W/m.độ)
- Chuẩn số Pr
1
: Pr
1
= 0,631
Chuẩn số Raynol của khí: Re
1
=
ω
1
∗d
2
ѵ
1

1
= 0,26*Re
1
0,65
*Pr
1
0,65
*(
Pr
1
Pr
t
)
0,25
*ε
s
Trong đó:
Pr
1
: chuẩn số Pran của dòng khí tra theo nhiệt độ khí,
Pr
t
: chuẩn số Pran của dòng khí tra theo nhiệt độ bề mặt ngoài của ống trao
đổi nhiệt. Đối với dòng khí chuẩn số Pr ít thay đổi nên có thể xem (
Pr
1
Pr
t
)=1.
ε

)/d
2
α
1d
= (55,5*0,064)/0,036 = 98,7 (W/m
2
.
0
K).
 Xác định hệ số tỏa nhiệt bức xạ của khói:
Vì khí thải có chứa CO
2
và hơi nước H
2
O là khí có ba nguyên tử, nên có tỏa nhiệt
do bức xạ α
1b
và được xác định theo công thức: α
1b
=
q
b
t
1
−t
w
Trong đó:
t
1
: nhiệt độ trung bình dòng khí,

qd
=
1
1
ε
k
+
1
ε
w
−1
là độ đen
quy dẩn; và ε
k
độ đen của khói, ε
w
độ đen của bề mặt thép.
• Xác định độ đen của thép:
Vì thành ống trao đổi nhiệt mỏng và hệ số dẫn nhiệt của thép lớn, nên có thể
xem nhiệt độ ở mặt trong và mặt ngoài của ống là bằng nhau và bằng nhiệt độ trung
bình của vách ống thép, t
w1
= t
w2
= t
w
.
Và lượng nhiệt trao đổi qua vách ống: q = α
1
.δt

=
α
2
α
1
* δt
2
=
3227
103,6
∗δ t
2
= 31 δt
2
(1)
Mặc khác: δt
1
+ δt
2
= ∆t = t
1
– t
2
= 485 – 55 = 430
0
C
δt
1
= 430 - δt
2

CO2
+ ε
H2O
Để xác định độ đen của CO
2
và hơi H
2
O, ta cần xác định quảng đường đi trung
bình của tia bức xạ:
l=1,08∗d
2
∗
(
s
1
.s
2
d
2
2
−0,785
)
Với bước ống ngang s
1
=2,75d
2
, bước ống dọc s
2
=2,4d
2

CO2
*
l
= 0,13*23 = 2,99 cm.at
p
H2O
*
l
=0,11*23 = 2,53 cm.at
Tra giản đồ hình 1-5 và 1-6 [8], ứng với nhiệt độ của khí 485
o
C và giá trị p*
l

ta có độ đen của CO
2
và hơi nước: ε
CO2
= 0,073 ;ε
H2O
= 0,065
→ε
k
= 0,073 + 0,065 = 0,138
• Độ đen quy dẩn: ε
qd
=
1
1
0,138

=
q
b
t
1
−t
w
= α
1b
=
2458
485−69
= 5,9 (W/m
2
.
0
K)
• Hệ số tỏa nhiệt tổng hợp của khói đến bề mặt ngoài của ống
α
1
= α
1d
+ α
1b
= 98,7 + 5,9 = 104,6 (W/m
2
.
0
K).
 Xác định hệ số truyền nhiệt qua ống:

– d
1
) = 2 mm = 0,002 m
Hệ số dẩn nhiệt của thép: λ = 22 W/m.K
Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước α
2
= 3227 (W/m
2
.
o
K)
Hệ số tỏa nhiệt tổng hợp của khói: α
1
= 104,6 (W/m
2
.
o
K)
→
k
0
=
1
1
104,6
+
0,002
22
+
1

∆
t1
−∆
t2
ln
∆
t1
∆
t2
Với ∆
t1
: hiệu nhiệt độ của nguồn nóng vào và nguồn lạnh ra:
∆
t1
= t
1
’
- t
2
”
= 600 – 85 = 515
o
C
Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551
Trang 24
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h
Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN
∆
t2
: hiệu nhiệt độ của nguồn nóng ra và nguồn lạnh vào:

= 30,3 (m
2
) ta chọn F =
31 m
2
• Tổng số phần tử ống uống khúc:
n=
4G
2
π d
1
2
∗ρ
2
∗ω
2
=
4∗3,8
3,14∗0,032
2
∗983,2∗0,6
=8(ống )
Chiều dài của một phần tử ống uống khúc
l
với đường kính ống trung bình
d
tb
= 0,5(32+36) = 34 mm = 0,034 m:
F = �*d
tb

2
=37*2,2*0,036 = 2,93 (m).
• Chọn kích thước máng dẫn khí thải:
Chiều cao H = 1,2 m; Chiều rộng B = 0,9 m; Chiều dài L = 3 m
 Kiểm tra vận tốc khói trong thiết bị:
Tiết diện của thiết bị theo hướng vuông góc với chiều chuyển động của dòng
khói: A
1
= B*H = 0,9*1,2 = 1,08 m
2
Tiết diện của các ống: A
2
= h*d
2
*n = 1*0,036*8 =0,288 (m
2
)
Vậy tốc độ dòng khói:
v
k
=
V
600
A
1
− A
2
=
31978
3600∗(1,08−0,288)