4 công nghệ khử lưu huỳnh phổ biến cho lò hơi đốt than
Lò hơi đốt than cám phát sinh SO₂ do lưu huỳnh trong nhiên liệu bị oxy hóa trong quá trình cháy. Vì vậy, hệ thống khử lưu huỳnh cho lò hơi đốt than cám cần được lựa chọn dựa trên hàm lượng lưu huỳnh trong than, lưu lượng khí thải, nồng độ SO₂ đầu vào và yêu cầu phát thải đầu ra. Không nên chọn công nghệ chỉ dựa vào công suất hơi của lò.
Hiện nay, các giải pháp phổ biến gồm FGD ướt, hấp thụ bằng vôi tôi, hấp thụ bằng dung dịch NaOH và công nghệ hấp thụ khô hoặc bán khô. Mỗi phương án có ưu điểm, chi phí và yêu cầu vận hành khác nhau. EPA cũng phân loại FGD thành các nhóm chính gồm wet FGD, spray dry absorber, circulating dry scrubber và dry sorbent injection.
Công nghệ FGD ướt sử dụng đá vôi
FGD ướt sử dụng hỗn hợp đá vôi và nước làm chất hấp thụ. Khí thải từ lò hơi đi vào tháp hấp thụ. Tại đây, dung dịch hoặc huyền phù đá vôi được phun qua hệ thống béc để tăng diện tích tiếp xúc giữa khí và chất hấp thụ. SO₂ hòa tan vào các giọt dung dịch rồi phản ứng với các hợp chất kiềm chứa canxi. Khí sau xử lý đi qua bộ tách giọt trước khi ra khỏi tháp.
Có thể hiểu đơn giản phản ứng theo hướng:
SO₂ + hợp chất canxi → sulfite/sulfate canxi
Tùy cấu hình hệ thống và điều kiện oxy hóa, sản phẩm có thể chứa CaSO₃ và CaSO₄. Một số hệ thống có thể kiểm soát quá trình để tạo sản phẩm phụ chứa calcium sulfate phù hợp với phương án xử lý hoặc tận dụng sau đó.
Đây là công nghệ đáng cân nhắc khi hệ thống khử lưu huỳnh cho lò hơi đốt than cám có tải lượng SO₂ lớn và yêu cầu xử lý cao.
Ưu điểm:
- Khả năng xử lý SO₂ cao.
- Phù hợp với hệ thống có lưu lượng khí lớn.
- Có khả năng đáp ứng tải lượng SO₂ biến động.
- Đá vôi là chất hấp thụ phổ biến và tương đối dễ tìm.
- Có thể thiết kế hệ thống tuần hoàn dung dịch để tăng hiệu quả sử dụng chất hấp thụ.
Nhược điểm:
- Hệ thống có nhiều thiết bị hơn so với phương án khô.
- Cần bơm tuần hoàn, bể chứa và hệ thống béc phun.
- Phát sinh dòng dung dịch, bùn hoặc nước thải cần quản lý.
- Các bộ phận tiếp xúc với môi trường hấp thụ cần được lựa chọn vật liệu chống ăn mòn.
- Cần kiểm soát pH, lưu lượng tuần hoàn và điều kiện vận hành.
Với một nhà máy đang cần hệ thống khử lưu huỳnh cho lò hơi đốt than cám công suất lớn, FGD ướt thường là phương án cần được đưa vào danh sách đánh giá đầu tiên. Tuy nhiên, kỹ sư vẫn phải tính toán cụ thể trước khi lựa chọn.
Khử SO₂ bằng vôi tôi Ca(OH)₂
Vôi tôi Ca(OH)₂ có thể được sử dụng làm chất hấp thụ trong các hệ thống khử SO₂ khô, bán khô hoặc một số cấu hình hấp thụ ướt. Khi tiếp xúc với SO₂, Ca(OH)₂ tham gia phản ứng và tạo thành các hợp chất calcium sulfite hoặc calcium sulfate tùy điều kiện phản ứng.
Trong phương án bán khô, dung dịch hoặc huyền phù chứa chất hấp thụ được phun vào dòng khí nóng. Nước bay hơi, trong khi chất rắn phản ứng với SO₂ và được thu hồi cùng bụi ở công đoạn phía sau.
Ưu điểm của Ca(OH)₂ là hệ thống có thể giảm nhu cầu xử lý nước so với FGD ướt hoàn toàn. Công nghệ cũng phù hợp với những nhà máy muốn hạn chế thiết bị chứa dung dịch lớn.
Tuy nhiên, hiệu quả xử lý phụ thuộc vào độ mịn của chất hấp thụ, tỷ lệ Ca/S, nhiệt độ, độ ẩm và thời gian tiếp xúc. Vì vậy, việc tăng lượng vôi không phải lúc nào cũng là cách tối ưu. Nếu thiết kế không đúng, chi phí hóa chất và lượng chất thải có thể tăng.
Đối với hệ thống khử lưu huỳnh cho lò hơi đốt than cám, phương án dùng Ca(OH)₂ có thể phù hợp khi nhà máy ưu tiên hệ thống tương đối gọn, hạn chế nước thải và có điều kiện cung cấp vôi ổn định.
Khử SO₂ bằng dung dịch NaOH
Dung dịch NaOH là chất hấp thụ kiềm có khả năng phản ứng nhanh với SO₂. Trong hệ thống hấp thụ ướt, khí thải tiếp xúc với dung dịch NaOH trong tháp scrubber. SO₂ được hấp thụ và chuyển thành các muối sulfite hoặc sulfate trong dung dịch.
Ưu điểm nổi bật của phương án này là khả năng kiểm soát pH và tốc độ phản ứng tốt. EPA cũng ghi nhận các hệ thống FGD sử dụng tác nhân kiềm gốc natri bên cạnh các hệ thống sử dụng đá vôi và vôi.
NaOH có thể phù hợp với hệ thống có yêu cầu xử lý SO₂ cao hoặc cần kiểm soát quá trình hấp thụ linh hoạt. Tuy nhiên, chi phí hóa chất thường là yếu tố cần tính toán kỹ. Nếu lượng khí thải lớn và tải lượng SO₂ cao, lượng NaOH tiêu thụ có thể làm chi phí vận hành tăng đáng kể.
Do đó, khi thiết kế hệ thống khử lưu huỳnh cho lò hơi đốt than cám, không nên lựa chọn NaOH chỉ vì khả năng hấp thụ tốt. Cần so sánh đồng thời chi phí hóa chất, lượng nước tuần hoàn, lượng chất thải, điện năng và yêu cầu xử lý sau hấp thụ.
Nên chọn công nghệ nào cho lò hơi đốt than cám?
Không có một công nghệ phù hợp cho tất cả hệ thống khử lưu huỳnh cho lò hơi đốt than cám. Việc lựa chọn cần bắt đầu từ dữ liệu thực tế của nhà máy.
| Tiêu chí | FGD ướt đá vôi | Ca(OH)₂ | NaOH | Khô/bán khô |
|---|---|---|---|---|
| Khả năng xử lý SO₂ | Cao | Khá–cao | Cao | Tùy công nghệ |
| Nhu cầu nước | Cao | Trung bình | Cao | Thấp hơn |
| Thiết bị | Phức tạp | Trung bình | Trung bình | Gọn hơn |
| Chi phí hóa chất | Thường thấp–trung bình | Trung bình | Cao hơn | Tùy chất hấp thụ |
| Nước thải | Có thể phát sinh | Thấp hơn | Có | Thấp |
| Phù hợp tải SO₂ lớn | Tốt | Tốt | Tốt | Tùy cấu hình |
Một ví dụ thực tế: nếu hai nhà máy cùng sử dụng lò hơi 5 tấn hơi/giờ nhưng một nhà máy sử dụng than có hàm lượng lưu huỳnh cao hơn đáng kể, hệ thống xử lý không nên được thiết kế giống hệt nhau. Đây là lý do hệ thống khử lưu huỳnh cho lò hơi đốt than cám cần được tính toán theo tải lượng phát thải thay vì chỉ dựa trên công suất hơi.
Công ty Cổ phần Nồi hơi Công nghiệp Đông Anh (IBC) có thể khảo sát hiện trạng lò hơi, đánh giá nguồn nhiên liệu, tính toán tải lượng khí thải và tư vấn phương án xử lý SO₂ phù hợp. Mục tiêu không chỉ là đạt hiệu quả khử SO₂ mà còn phải cân bằng giữa chi phí đầu tư, chi phí vận hành, tiêu hao hóa chất, điện năng và khả năng bảo trì.
CÔNG TY CỔ PHẦN NỒI HƠI CÔNG NGHIỆP ĐÔNG ANH Hotline: 0947.093.783 (Mr Thắng – TPKD) – Zalo: 0986.822.393 Địa chỉ: Tổ 19, Thị trấn Đông Anh – Hà Nội Email: ibckinhdoanh@gmail.com>>>Xem thêm: Nồi hơi công nghiệp (boiler) là gì?