Khí thải lò hơi: Đặc điểm và tác động đến môi trường

Khí thải lò hơi là sản phẩm phụ không thể tránh khỏi của quá trình đốt nhiên liệu (than, dầu, gas, sinh khối…) để tạo ra hơi nước (steam) phục vụ cho sản xuất công nghiệp và phát điện. Việc kiểm soát và xử lý loại khí thải này là một nhiệm vụ môi trường cực kỳ quan trọng đối với bất kỳ cơ sở sản xuất nào sử dụng hệ thống lò hơi.

TỔNG QUAN VỀ KHÍ THẢI LÒ HƠI

Khí thải lò hơi có chứa nhiều thành phần ô nhiễm, để có thể xử lý khí thải đạt hiệu suất cao, trước hết chúng ta cần nắm bắt được thành phần của loại khí này.

Đặc điểm khí thải từ lò hơi đốt củi

Lò hơi đốt củi đang có xu hướng ít dần vì chủ trương quản lý rừng chặt chẽ của nhà nước, và thực tế dùng gỗ để đốt lò hơi là quá lãng phí. Hiện tại củi đốt lò hơi thường là loại gỗ không còn dùng được vào việc gì khác.

Quá trình củi cháy trong lò hơi, là quá trình cháy lớp nhiên liệu rắn trong buồng đốt ghi thủ công. Không khí cần cho sự cháy được quạt vào dưới mặt ghi và đi lên trên tham gia vào quá trình cháy. Khí cháy có nhiệt độ cao đi qua các hàng ống lửa của lò, sau khi truyền nhiệt cho áo nước bên ngoài làm nước sinh hơi, khói lò được gom thải ra ngoài qua ống khói.

Dòng khí thải lò hơi ra ở ống khói có nhiệt độ vẫn cón cao khoảng 120 ~ 1500C, phụ thuộc nhiều vào cấu tạo lò. Thành phần của khói thải bao gồm các sản phẩm cháy của củi, chủ yếu là các khí CO2, CO, N2, kèm theo một ít các chất bốc trong củi không kịp cháy hết, oxy dư và tro bụi bay theo dòng khí. Thành phần khí thải có thể thay đổi rất lớn tùy thuộc vào chế độ cháy trên mặt ghi. Ở chế độ cháy tốt, khí thải mang theo rất ít

Các chất bốc trong củi nên nhìn thấy khí trong hay có màu xám nhạt . Khi chế độ cháy xấu, thiếu ôxy và nhiệt độ buồng lửa thấp, khí thải có màu xám đen tới đen do các hạt mồ hóng ngưng kết từ các phân tử cacbua-hyđrô nặng có nhiều trong khí thải.

Khi đốt củi, thành phần các chất trong khí thải thay đổi tùy theo loại củi, tuy vậy lượng khí thải sinh ra là tương đối ổn định.

Lượng bụi tro có trong khói thải chính là một phần của lượng không cháy hết và lượng tạp chất không cháy có trong củi, lượng tạp chất này thường chiếm tỷ lệ 1% trọng lượng củi khô. Tro bị khí cháy cuốn theo vào dòng khí lò tạo thành 1 lượng bụi nhất định trong khí thải. Lượng bụi này có nồng độ dao động rất lớn vì phụ thuộc vào các thao tác của công nhân đốt lò. Bụi phát sinh lớn nhất khi công nhân nạp thêm củi vào lò hay “chọc ghi”. Nó còn phụ thuộc vào vận tốc dòng khí cháy trong lò và cấu tạo lò. Bụi trong khói thải lò hơi đốt củi có kích thước hạt từ 500µm tới 0,1µm, nồng độ dao động trong khoảng từ 200-500 mg/m3. Khi củi bị ướt hay mục, lượng khói với cỡ hạt nhỏ bay ra nhiều hơn.

Đặc điểm khí thải lò hơi đốt than đá

Kinh nghiệm của đơn vị xử lý khí thải tại Hà Nội HDC: Các loại than đá được sử dụng đều là than gầy hay An-tra-xít. Đây là loại than ít chất bốc, không xốp nên khó cháy và cháy lâu.

Nguyên lý cháy của than trong lò hơi tương tự như củi, nghĩa là: Khi đốt than trong buồng đốt cháy lớp có ghi thủ công, không khí được quạt vào từ phía dưới ghi, than cháy dần từ lớp phía dưới lên lớp phía trên và từ phía ngoài vào trong cục than.

Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang theo bụi, CO2, CO, SO2 , SO3 và NOx do thành phần hoá chất có trong than kết hợp với ôxy trong quá trình cháy tạo nên.

Lượng bụi trong khí thải có kích thước hạt và nồng độ dao động trong khỏang rộng và phụ thuộc nhiều vào thời điểm “chọc ghi” và thêm than vào lò. Hàm lượng lưu huỳnh trong than ≅ 0,5% nên trong khí thải có SO2 với nồng độ khoảng 1.333 mg/m3.

Lượng khí thải phụ thuộc vào mỗi loại than, với than An-tra-xít lượng khí thải khi đốt 1 kg than là: V020 ≈ 7,5 m3/kg.

Bụi trong khói thải lò hơi là một tập hợp các hạt rắn có kích thước rất khác nhau, từ vài µm tới vài trăm µm.

Đặc điểm khói thải lò hơi đốt dầu F.O

Lò hơi sử dụng nhiên liệu dầu F.O để đốt sinh nhiệt là loại phổ biến nhất hiện nay (F.O – chữ viết tắt của Fuel Oil, còn gọi là dầu đen). Dầu F.O là một phức hợp của các Hyđrô Cacbon cao phân tử. Dầu F.O dạng lỏng có lượng sinh nhiệt đơn vị cao, độ tro ít nên ngày càng được sử dụng rộng rãi. Mặt khác vận hành lò hơi đốt dầu F.O đơn giản và khá kinh tế

Khi đốt dầu F.O trong lò hơi, người ta phun dầu qua các vòi phun đặc biệt (béc phun) để tạo thành sương dầu trong hỗn hợp với không khí đi vào buồng đốt. Các hạt sương dầu sẽ bay hơi và bị phân hủy dưới nhiệt độ cao thành các Cacbua hyđro nhẹ, dễ cháy và cháy hết trong buồng đốt của lò. Khi hạt dầu phun quá lớn hay buồng chứa quá nguội, các hạt sương dầu bay hơi và phân hủy không hết sẽ tạo thành khói và muội
đen trong khí thải. Điều này thường gặp ở các vòi phun quá cũ hay khi khởi động hoặc tái khởi động lò.

Trong khí thải của lò hơi đốt dầu F.O người ta thường thấy có các chất sau: CO2, CO, NOx , SO2 , SO3 và hơi nước, ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng son khí mà ta thường gọi là mồ hóng.

Nồng độ các chất trong khí thải lò hơi đốt dầu F.O 

CÁC TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG CỦA KHÓI THẢI LÒ HƠI

Khí thải lò hơi chứa nhiều thành phần ô nhiễm gây hại, vì vậy nếu không được xử lý đúng cách, sẽ gây tác động vô cùng nghiêm trọng tới môi trường. Cùng công ty môi trường tại Hà Nội HDC làm rõ vấn đề này:

Các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi

Có thể nhận diện các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi ở bảng 4 dưới đây, trong đó các yếu tố được tô đậm là các tác nhân gây ô nhiễm chính cần phải kiểm soát đối với mỗi loại lò hơi.
Các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi :

Tác động của các chất ô nhiễm

Thành phân ô nhiễm trong khí thải lò hơi này rất đa dạng, tác động của từng thành phần ô nhiễm có trong thành phần tới sức khỏe và môi trường như sau:

Tác hại của khí SO2, SO3

Khí SO2, SO3 được sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu có chứa lưu huỳnh như than, dầu FO, DO. Khí SO2 là loai khí không màu, không cháy, có vị hăng cay, do quá trình quang hoá hay do sự xúc tác khí SO2 dễ dàng bị oxy hoá và biến thành SO3 trong khí quyển.

Khí SO2, SO3 gọi chung là SOx, là những khí thuộc loại độc hại không chỉ đối với sức khoẻ 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 giật ở cơ trơn của khí quản. Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản. Khi tiếp xúc với mắt chúng có thể tạo thành axit.
SOx có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt. Và cuối cùng chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn. Khi tiếp xúc với bụi, SOx có thể tạo ra các hạt axit nhỏ, các hạt này có thể xâm nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2 -3 µm.

SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể của người qua da và gây ra các chuyển đổi hóa học, kết quả của nó là hàm lượng kiềm trong máu giảm, amoniắc bị thoát qua đường tiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt. Hầu hết dân cư sống quanh khu vực nhà máy có nồng độ SO2, SO3 cao đều mắc bệnh đường hô hấp.

SOx bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển thực vật. Khi tiếp xúc với môi trường có chứa hàm lượng SO2 từ 1 – 2ppm trong vài giờ có thể gây tổn thương lá cây. Đối với các loại thực vật nhạy cảm như nấm, địa y, hàm lượng 0,15 – 0,30 ppm có thể gây độc tính cấp.

Sự có mặt của SOx trong không khí nóng ẩm còn là tác nhân gây ăn mòn kim loại, bê-tông và các công trình kiến trúc. SOx làm hư hỏng, làm thay đổi tính năng vật lý, làm thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng như đá vôi, đá hoa, đá cẩm thạch; phá hoại các tác phẩm điêu khắc, tượng đài. Sắt, thép và các kim loại khác ở trong môi trường khí ẩm, nóng và bị nhiễm SOx thì bị han gỉ rất nhanh. SOx cũng làm hư hỏng và giảm tuổi
thọ các sản phẩm vải , nylon , tơ nhân tạo , đồ bằng da và giấy …

Tác hại của khí NO2

Nitơ dioxit (NO2) 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 thần kinh và phá hủy mô tế bào phổi, làm chảy nước mũi, viêm họng.

Khí NO2 với nồng độ 100 ppm có thể gây tử vong cho người và động vật sau một số phút tiếp xúc. Và với nồng độ 5 ppm sau một số phút tiếp xúc có thể dẫn đến ảnh hưởng xấu đối với bộ máy hô hấp. Con người tiếp xúc lâu với khí NO2 khoảng 0,06 ppm có thể gây các bệnh trầm trọng về phổi .

Một số thực vật có tính nhạy cảm đối với môi trường sẽ bị tác hại khi nồng độ NO2 khoảng 1 ppm và thời gian tác dụng trong khoảng một ngày, nếu nồng độ NO2 nhỏ khoảng 0,35 ppm thì thời gian tác dụng là một tháng.

NO2 cũng góp phần vào sự hình thành những hợp chất như tác nhân quang hóa và tạo axit, tính chất quan trọng của nó trong phản ứng quang hoá là hấp thụ bức xạ tử ngoại đóng vai tró quan trọng trong sự hình thành khói quang học, có tác dụng làm phai màu thuốc nhuộm vải, làm hư hỏng vải bông, và nylon, làm han gỉ kim loại và sản sinh ra các phân tử nitrat làm tăng sự tích tụ của hạt trong không khí. Ngoài ra, NO2 là chất góp phần gây thủng tầng Ozon.

Tác hại của bụi tro và mồ hóng trong khí thải lò hơi

Trong phổi người, bụi có thể là nguyên nhân gây kích thích cơ học gây khó khăn cho các hoạt động của phổi, chúng có thể gây nên các bệnh về đường hô hấp. Nói chung bụi tro và mồ hóng ảnh hưởng đến sức khỏe con người như gây bệnh hen suyễn, viêm cuống phổi, bệnh khí thủng và bệnh viêm cơ phổi. Bụi khói được tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu có thể chứa các hydrocacbon đa vòng (giống như 3,4- benzpyrene) với độc tố cao, có thể gây ung thư.

Bụi góp phần chính vào ô nhiễm do hạt lơ lửng và các sol khí, có tác dụng hấp thụ và khuyếch tán ánh sáng mặt trời, làm giảm độ trong suốt của khí quyển, tức là làm giảm bớt tầm nhìn. Loại ô nhiễm này hiện là vấn đề ô nhiễm không khí thành thị nghiêm trọng nhất, các nghiên cứu cho thấy mối liên kết chặt chẽ giữa ô nhiễm không khí hạt và sự tử vong, chúng gây tác hại đối với thiết bị và mối hàn điện, làm giảm năng
suất cây trồng, gây nguy hiểm cho các phương tiện giao thông đường bộ.

Tác hại của khí CO

Khí CO là loại khí không màu, không mùi và không vị, tạo ra do sự cháy không hoàn toàn của nhiên liệu chưá carbon. Con người đề kháng với CO rất khó khăn. Những người mang thai và đau tim tiếp xúc với khí CO sẽ rất nguy hiểm vì ái lực của CO với hemoglobin cao hơn gấp 200 lần so với oxy, cản trở oxy từ máu đến mô. Thế nên phải nhiều máu được bơm đến để mang cùng một lượng oxy cần thiết. Một số nghiên cứu trên người và động vật đã minh hoạ những cá thể tim yếu ở điều kiện căng thẳng trong trạng thái dư CO trong máu, đặc biệt phải chịu những cơn đau thắt ngực khi lượng CO bao quanh nâng lên. Ở nồng độ khoảng 5ppm CO có thể gây đau đầu, chóng mặt. Ở những nồng độ từ 10ppm đến 250ppm có thể gây tổn hại đến hệ thống tim mạch, thậm chí gây tử vong. Người tiếp xúc với CO trong thời gian dài sẽ bị xanh xao, gầy yếu.

Khí CO có thể bị oxy hoá thành cacbon dioxyt (CO2) nhưng phản ứng này xảy ra rất chậm dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. CO có thể bị oxy hoá và bám vào thực vật và chuyển dịch trong qúa trình diệp lục hoá. Các vi sinh vật trên mặt đất cũng có khả năng hấp thụ CO từ khí quyển. Tác hại của khí CO đối với con người và động vật xảy ra khi nó hoà hợp thuận nghịch với hemoglobin (Hb) trong máu.

LỜI KẾT

Khí thải lò hơi là một trong những loại khí thải gây ô nhiễm nhiều nhất trong ngành tiểu thủ công nghiệp hiện nay ở Việt Nam. Vì vậy xử lý khí thải lò hơi làm một trong những nhiệm vụ quan trọng của nhà máy, cơ sở sản xuất trước khi thải ra ngoài môi trường.

Nếu doanh nghiệp của bạn đang tìm kiếm một đơn vị chuyên về xử lý khí thải lò hơi, hãy liên hệ với công ty cổ phần xây dựng và phát triển công nghệ cao HDC để được tư vấn chi tiết và báo giá