Xử lý khí thải lò đốt bằng nhiên liệu hóa thạch và gỗ

Quá trình hấp phụ là quá trình phản ứng của khí lên trên bề mặt chất rắn. Người ta áp dụng phương pháp hấp phụ để làm sạch khí được sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu.

1. Thành phần, tính chất khí thải đốt bằng nhiên liệu hóa thạch và gỗ

Các hợp chất ở dạng khí sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch và gỗ. Là những chất ở điều kiện thông thường tồn tại dưới dạng khí như: CO, CO2, NOx, SOx, Cl2...

Khí lưu huỳnh dioxit (SO2): 

Khí lưu huỳnh dioxit là loại chất ô nhiễm phổ biến nhất, sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch và gỗ, cũng như trong sinh hoạt của con người

Tính chất vật lý:

Ở điều kiện thường, SO2 là chất khí không màu, mùi xốc, gây ho, nặng gấp 2 lần không khí (d = 2,2). SO2 hóa lỏng không màu ở -100C, hóa rắn thành tinh thể trắng ở -750C. SO2 tan nhiều trong nước (1 thể tích nước ở 200C hào tan được 40 thể tích SO2).

Tính chất hóa học:

Lưu huỳnh dioxit là oxit axit. Tan trong nước tạo thành dung dịch axit sunfuro (H2SO3) không bền, dễ phân hủy thành H2O và SO2. SO3 tác dụng với bazo tạo hai loại muối: muối trung hòa và muối axit. SO2 vừa là chất khử, vừa là chất oxy hóa.

Oxit nitơ:

Oxit nitơ có tất cả 6 loại ổn định: N2O, NO, NO2, N2O3, N2O4 và N2O5  và loại oxit nitơ không ổn định là NO3. Riêng 3 loại NO, NO2 và N2O4 được hình thành trong quá trình đốt cháy nhiên liệu từ các lò nung, lò hơi…

Tính chất vật lý:

Với mỗi loại hợp chất của oxit nitơ thì tính chất vật lý của nó cũng sẽ khác nhau khác nhau.

Tính chất hóa học: 

Tất cả các hợp chất oxit nitơ đều có tính khử và tính oxy hóa, tuy nhiên tùy vào tính chất của từng loại hợp chất mà tính khử, tính oxy hóa mạnh yếu khác nhau.

Hơi nước (H2O):

Hơi nước được sinh ra trong khí, khi sử dụng tháp hấp thụ và tháp giải nhiệt khí thải trong quá trình tiền xử lý khí thải trước khi vào tháp hấp phụ.

Hình ảnh lò hơi đốt củi

2. Xử lý khí thải lò đốt bằng phương pháp hấp phụ

Quá trình hấp phụ là quá trình phản ứng của khí lên trên bề mặt chất rắn. Người ta áp dụng phương pháp hấp phụ để làm sạch khí được sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu. 

Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho dòng khí đi qua vật liệu hấp phụ.

Vật liệu dùng để làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp với diện tích bề mặt bên trong lớn và có khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm trong khí thải

Vật liệu hấp phụ được tạo thành do nhân tạo hoặc trong tự nhiên.

Trong công nghiệp hay dùng các chất hấp phụ như: than hoạt tính, silicagel, keo nhôm, zeolit và ionit chất trao đổi ion và các chất hấp phụ tự nhiên.

Ưu điểm của tháp hấp phụ: 

• Sơ đồ hệ thống đơn giản.
• Có thể làm việc với khí thải có nhiệt độ cao.
• Xử lý được khí thải có nồng độ tương đối cao.
• Hiệu quả xử lý cao 80% - 90%.
• Mang lại hiệu quả kinh tế cao vì ít tốn kém chi phí.

3. Vật liệu hấp phụ trong hệ thống xử lý khí lò đốt

Các chất hấp phụ thông thường là những loại vật liệu có cấu tạo dạng hạt, đường kính giao động từ 6 – 10 mm đến 200µm và có độ rỗng lớn. 

Yêu cầu của các chất hấp phụ là vật liệu phải có khả năng hấp phụ cao, Phạm vi tác dụng của chất hấp phụ rộng. Ngoài ra các loại vật liệu này phải có độ bền cơ học cần thiết, khả năng hoàn nguyên dễ dàng và giá thành rẻ.

a. Than hoạt tính:

Là một chất hấp phụ dạng thể rắn; xốp không phân cực, chất này có bề mặt riêng rất lớn. 

Đối với than hoạt tính khi đã hấp phụ no, không còn hấp phụ được nữa thì ta có thể tái sinh bằng hơi nước và sử dụng lại. Khi ở trong môi trường nhiệt độ cao các chất hữu cơ cũng như các phân tử axit bay hơi và tách khỏi bề mặt của than. 

b. Silicagel:

Silicagel tồn tại ở dạng gel của anhydrite axit silisic, chất này có cấu trúc lỗ xốp. Bề mặt của gel là các nhóm hydroxyl (OH-) và nó quyết định tính chất hấp phụ của silicagel.

Silicagel rất dễ dàng hấp phụ các chất dễ phân cực cũng như các chất có thể tạo với hydroxyl các liên kết kiểu cầu hydro. Đối với những chất không phân cực, sự hấp phụ trên silicagel chủ yếu là tác dụng của lực mao dẫn trong các lỗ xốp nhỏ.

c. Zeolit:

Zeolit là một hợp chất aluminosilicat có tinh thể. Tính chất đặc trưng của Zeolit phụ thuộc vào tỉ lệ Si và Al và mức độ tinh thể của sản phảm cuối cùng. Đồng thời nó còn chịu ảnh hưởng trực tiếp của các cation kim loại khác được nhận thêm vào trong quá trình hình thành nên sản phẩm.

Trong công nghiệp ngày nay dùng phổ biến nhất là các zeolit A và zeolit X. Các zeolit này đều có ưu điểm là tinh hấp phụ khá tốt và tương đối chọn lọc.

d. Các chất hấp phụ tự nhiên.

Trong tự nhiên có nhiều khoáng chất có tính hấp phụ như sét, bentonit, diatomit... Các hợp chất trên muốn xử lý khí cần có biện pháp phù hợp cho từng loại. Ưu điểm lớn nhất của các chất hấp phụ tự nhiên đó là chúng có giá thành thấp hơn so với chất hấp phụ nhân tạo.

4. Thuyết minh công nghệ dùng than hoạt tính

Khí thải có chứa NOx, SOx, đưa vào tháp hấp phụ nhiều tầng, và trong đó có tầng chứa than hoạt tính, bằng ống dẫn. Khí NOx, SOx sẽ bị giữ lại trong lớp than hoạt tính của các tầng hấp phụ, sau đó khí thải sẽ qua cyclone để lọc sạch tro trước khi thải khí thải ra khí quyển.

Khi than hoạt tính hấp phụ khí SO2 sẽ xảy ra những quá trình phản ứng như sau:

2SO2 + 3C + 2H2O = 2H2S +3CO2

SO2 + C = S + CO2

2S + C + 2H2O = 2H2S + CO2

Từ phương trình phản ứng trên, ta có thể thấy khí thoát ra từ quá trình hấp phụ còn chứa một số khí H2S và S tuy nhiên nồng độ các chất này thấp, không đáng kể.

Trong quá trình mà than hoạt tính hấp phụ NOx có thể xảy ra trường hợp sau: nếu trong chất hấp phụ có chứa NO2 thì bản thân nó sẽ trở thành chất xúc tác để oxy hóa NOx thành NO2. Lúc đó NO2 sẽ được hấp phụ bởi than hoạt tính và được tách ra bằng cách đun nóng.

Hiệu quả xử lý bằng phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính đối với khí SO2 tương đối cao lên đến 98% - 99%. Còn NOx thì tương đối 65% - 70%. 

Quý khách hàng có nhu cầu xử lý khí thải lò đốt bằng nhiên liệu hóa thạch và gỗ có thể liên hệ ngay với chúng tôi qua Hotline 0923 392 868 để được tư vấn và giải đáp mọi thắc mắc, hoặc tham khảo thêm: Phương pháp xử lý khí thải bằng hệ thống Cyclon