Hệ thống SCR nhà máy nhiệt điện

1428 Lượt xem - Update nội dung: 26-11-2021 08:32

SCR là công nghệ xử lý khí thải hiện nay được áp dụng rộng rãi với mục đích giảm phát thải khí NOx sau quá trình đốt cháy trong các nhà máy nhiệt điện than, giảm khí thải lò hơi công nghiệp, động cơ diesel. Vậy hệ thống SCR hoạt động theo nguyên tắc và ứng dụng trong những lĩnh vực nào?

Tổng quan về hệ thống XLKT SCR

Đặc điểm của hệ thống SCR

• Giảm xúc tác chọn lọc bao gồm việc bơm ure vào khí thải và sử dụng nhiệt khí thải tạo ra amoniac [NH3]. Chất này sau đó sẽ phản ứng với NOx để phân hủy thành nito vô hại trong môi trường oxy hóa.
• Hệ thống khử xúc tác chọn lọc được ứng dụng rộng rãi trong các lò hơi công nghiệp, lò đốt chất thải rắn động cơ diesel, động cơ tàu biển với hiệu suất giảm NOx từ 70 – 95%.

Chất xúc tác của hệ thống SCR

• Kim loại cơ bản như vanadi và vonfram: ít tốn kém, hoạt động ở nhiệt độ thường nhưng độ bền không cao và thường ứng dụng trong các lò hơi công nghiệp.
• Zeolite: hoạt động ở nhiệt độ cao, làm giảm nguy cơ ăn mòn, giảm nồng độ SO thấp hơn quá trình oxy hóa.
• Sắt và đồng trao đổi SCRs ure zeolite cũng được phát triển thành xúc tác dạng tổ ong và xúc tác dạng tấm.

Ứng dụng trong nhà máy nhiệt điện

• Xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện ứng dụng công nghệ SCR đặt giữa các bộ gia nhiệt không khí. Khi đó, amoniac được bơm vào buồng xúc tác thông qua lưới phun ở nhiệt độ thích hợp.
• Chất độc, hợp chất chứa lưu huỳnh và tro bay cũng được loại bỏ bằng cách lắp đặt các bộ lọc trước hệ thống SCR để tăng tuổi thọ cho chất xúc tác.
• Một số vấn đề cần xem xét là việc hình thành amoni sunfat và amoni bisunfat do hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu cũng như việc tạo thành SO do chất xúc tác không mong muốn gây ra.
• Chất xúc tác hoạt động điển hình thường có tuổi thọ từ 16.000 – 40.000 giờ [khoảng 1,8 – 4,5 năm] trong các nhà máy nhiệt điện than tùy thuộc vào thành phần khí thải và có thể lên đến 80.000 giờ [9 năm] trong các nhà máy nhiệt điện khí sạch hơn.

Nguyên tắc của hệ thống SCR

• Công nghệ SCR chủ yếu dùng ure hòa tan trong nước làm chất khử. Khi ure tiếp xúc với khí thải xảy ra quá trình bay hơi nước làm hòa tan ure rắn và hình thành phản ứng nhiệt phân.
• Quá trình thủy phân axit isocyanic [HNCO] xảy ra trên chất xúc tác tạo ra NH3 và ure. NH3 thực hiện vai trò khử NOx một cách chọn lọc, phân hủy thành nito vô hại và nước. Phản ứng này xảy ra trên chất xúc tác diễn ra nhanh hoặc chậm tùy thuộc vào tỷ lệ NO/NO2 của NOx
• Có nhiều chất xúc tác SCR, mỗi loại sẽ có thành phần hóa học khác nhau. Trường hợp khí thải có hàm lượng lưu huỳnh tương đối cao thì người ta dùng chất xúc tác gốc vanadi vì khả năng chống nhiễm độc lưu huỳnh. Còn amoni sunfat có tính axit làm giảm tốc độ khử NOx nên cần phải giữ khí thải ở nhiệt độ thích hợp.
• Đối với hệ thống NH3-SCR về cơ bản gồm lò phản ứng với chất xúc tác, khu vực lưu trữ NH3 và hệ thống phun. Trước khi vào lò phản ứng, chất khử sẽ được trộn đều với khí lò. NH3 và NOx từ khí thải sẽ phản ứng chọn lọc khi chúng đi qua chất xúc tác và tạo ra khí N2, nước. Nhiệt độ tối ưu cho phản ứng oxy hóa khử này từ 290 – 400 độ C.
• Đôi khi hệ thống SCR cũng được lắp đặt ở hạ lưu thiết bị khử lưu huỳnh [FGD] sử dụng trong các lò hơi. Ưu điểm của mô hình này là tuổi thọ chất xúc tác lâu, giảm chi phí đầu tư, vận hành hơn.

Nếu bạn cần tìm đơn vị tư vấn thiết kế hệ thống XLKT thì hãy liên hệ ngay với Công ty môi trườngHợp Nhất qua Hotline 0938.857.768 để được chúng tôi hỗ trợ tư vấn cũng như báo giá dịch vụ chi tiết nhất.

757 Lượt xem - Update nội dung: 05-04-2022 09:18

Xử lý khí thải đối với các nhà máy nhiệt điện thường phải cân nhắc về nhiều vấn đề khác nhau. Một trong số đó phải hiểu rõ các thành phần ô nhiễm và tính hiệu quả từng công nghệ xử lý khí thải. Đáp ứng được những điều này, cơ sở, nhà máy nhiệt điện sẽ đạt được giới hạn xử lý tiêu chuẩn.

Nhà máy nhiệt điện tác động thế nào đến môi trường?

Các nhà máy nhiệt điện thường sử dụng nguồn nhân tạo, khí độc hại hay bụi. Nhiều nhà máy thường phát thải NOx, SOx, CO2, CO, PM, khí hữu cơ. Quá trình đốt than hình thành mưa axit, ô nhiễm không khí và sự nóng lên toàn cầu.

Than chứa nhiều thành phần hóa học nên thường khó khăn trong việc loại bỏ chúng ra khỏi dòng khí cháy. Nhà máy nhiệt điện dùng than để làm hoạt động các tuabin và tạo ra hơi nước. Chúng có đặc tính không tinh khiết và tạo ra nhiều khí nhà kính, khí thải ô nhiễm. Than được chuẩn bị bằng cách nghiền than thành mảnh vụn có kích thước khác nhau. Các sản phẩm khác từ quá trình đốt cháy than còn bao gồm CO, chuyển từ N2 thành khí NO2 và SO2.

Các thành phần chính của khí thải nhà máy nhiệt điện

Vật chất dạng hạt

• Quá trình đốt cháy hình thành tro bay chứa sunfat, nitrat với kích thước khác nhau
• Bụi gây kích ứng, tắc nghẽn đường dẫn khí, gây ra các bệnh về hô hấp, hen suyễn, phổi, viêm phế quản,…
• Tro bay vì nhẹ lên chúng di chuyển đi xa, lắng xuống và gây ra các tác động như suy thoái, ô nhiễm không khí và nguồn nước nghiêm trọng

Cacbon dioxit

• Phát sinh chủ yếu từ quá trình đốt cháy than, ước tính đốt cháy hoàn toàn 1 tấn than sẽ tạo ra khoảng 2,86 tấn khí CO2
• Vì vậy việc sử dụng hiệu quả sẽ giảm CO2 đáng kể
• Ứng dụng giải pháp thu giữ và lưu trữ cacbon nhưng chi phí sản xuất điện từ than sẽ tăng hơn
• Sản xuất điện sử dụng nhiên liệu dựa trên nguồn cacbon là chính nhưng việc này lại thải ra môi trường lượng lớn CO2 trên toàn cầu. Than chứa nhiều cacbon hơn so với nhiều loại nhiên liệu khác dẫn đến phát thải CO2 cao

Oxit nito và oxit lưu huỳnh

• Nhà máy nhiệt điện than có mức phát thải lớn, chủ yếu chứa các thành phần độc hại như CO2, NOx và SO2
• Trong môi trường không khí, chúng sẽ phản ứng và tạo ra các hợp chất có tính axit như H2SO3, HNO3, H2SO4 và kết tủa.

Các hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện

Nhiều nhà máy điện than hiện nay ít gây ô nhiễm hơn so với các cơ sở cũ vì họ trang bị hệ thống lọc khí thải hiện đại. Nhiều thiết kế đã hạn chế đến mức thấp nhất việc phát thải khí CO2, nito oxit, lưu huỳnh dioxit, chì, thủy ngân, cadimi, crom, asen, selen cùng nhiều hợp chất nito [nitrat và nitrit].

Các công nghệ có sẵn để kiểm soát và ổn định quy trình xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện bằng cách ứng dụng các giải pháp như giảm xúc tác có chọn lọc [SCR], bộ lọc tĩnh điện [ESP], bộ lọc vải [FF], khử lưu huỳnh bằng khí thải [FGD], ESP ướt, hấp thụ khô,…

Hệ thống xử lý ướt

SOx phát thải từ các quá trình pha trộn nhiên liệu. Giải pháp công nghệ đối với việc loại bỏ SOx bao gồm giải pháp khử lưu huỳnh khí thải [FGD] khô và ướt. Trong đó, hệ thống FGD ướt được dùng phổ biến nhất dựa trên việc dùng đá vôi sử dụng axit hữu cơ để loại bỏ SO2. Nó hiệu quả và sử dụng thành công đối với than non, than antraxit, bitum. Hệ thống ướt bao gồm quy trình đá vôi để lưu huỳnh bị oxy hóa và loại bỏ SO2, đồng thời tạo ra thạch cao như sản phẩm phụ.

Và lợi thế của FGD khô so với FGD ướt bao gồm chi phí xây dựng thấp, vận hành đơn giản, tiêu thụ ít nước, cần điện năng lớn, sử dụng kiềm kiểm soát tro bay tốt và sản phẩm phụ dễ quản lý hơn.

Kiểm soát vật chất dạng hạt

Chúng được phân loại thành PM2.5, PM10 với kích thước nhỏ. Một thiết bị xử lý bụi ra khỏi dòng khí trong nhiều nhà máy nhiệt điện bao gồm kỹ thuật lọc tĩnh điện, lọc túi vải, thiết bị cyclon, thiết bị lọc bụi venturi,…

• Thiết bị lọc túi vải: được làm từ chất liệu bền, hiệu quả thu bụi lớn, mức độ tin cậy cao, khả năng chống thay đổi dòng khí cao hơn ESP. Khi thiết kế cần dựa vào các tiêu chí như áp suất, túi lọc, tỷ lệ không khí và hiệu quả thu gom,…
• Thiết bị lọc tĩnh điện ESP được thiết kế với tấm đặt song song hoặc thẳng đứng để khí thải dễ đi qua các tấm này. Hiệu suất thiết bị đạt đến 99,9%. Lợi ích của thiết bị ở mức cao, độ tin cậy, giảm tổn thất áp suất cũng như khả năng thích ứng với nhiệt độ, mức độ bảo trì thấp
• Bộ lọc cyclon hoạt động dựa trên lực quán tính hoặc lực ly tâm để tách các hạt ra khỏi dòng khí. Chuyển động xoắn ốc của dòng khí để hạt bụi va vào thành thiết bị và rơi xuống đáy

Kiểm soát khí NOx

Đối với dòng khí chứa NOx thì giải pháp xử lý bằng hệ thống giảm xúc tác chọn lọc [SCR] và hệ thống giảm xúc tác không chọn lọc [SNCR]. Các phản ứng bằng thuốc thử hóa học bơm vào dòng khí để khử NOx thành N2 và H2O. Những tác nhân hóa học gồm NH3 và ure.

Đối với SCR phân hủy NOx thành NH3, CO2 và nước. Các chất này tiếp tục phản ứng với khí thải trước khi thành chất vô hại. Giải pháp này được cho hiệu quả trong việc loại bỏ khí NOx trong phạm vi nhiệt độ từ 230 – 450 độ C. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào chất xúc tác, nhiên liệu, thành phần khí thải.

Nhà máy nhiệt điện than là nguồn phát thải phức tạp ra ngoài môi trường. Vì vậy, việc áp dụng hiệu quả nhiều công nghệ xử lý kết hợp là điều kiện quan trọng. Nếu bạn cần tư vấn hỗ trợ làm sạch khí thải thì hãy liên hệ ngay Công ty xử lý môi trường Hợp Nhất qua Hotline 0938.857.768.