Trình bày về sản phẩm của hãng ELEX của Thụy Sỹ, chuyên về sản xuất các phin lọc điện dùng để lọc khí thải công nghiệp. Trong bài nêu ra những ưu điểm của phin lọc điện ELEX, cũng như một số vấn đề đang được quan tâm về khai thác sử dụng và dịch vụ bảo dưỡng các phin lọc điện.
1. Các tháp điều hòa không khí
Trong công nghiệp xi măng, trong các thiết bị đốt chất thải và trong các ngành công nghiệp khác thường sử dụng các máy điều hòa không khí. Chúng tạo ra những điều kiện vật lý theo yêu cầu ở của vào phin lọc điện, đảm bảo cho chế độ làm việc của nó một cách thuận lợi. Các bộ phận quan trọng của máy điều hòa là hình 1:
1- Phễu nạp khí có các bộ phận phân phối khí;
2- Vỏ máy điều hòa hình ống, trong đó các chất khí thải được làm mát bằng cách phun nước ở phần trên cùng của phễu và sau đó nước bay hơi, nhờ đó các khí thải được làm mát và làm ẩm;
3- Vùng trộn ở bên trong máy điều hòa, cho phép pha loãng các chất khí thải khi lọc bằng không khí ở xung quanh, mà trong những trường hợp đặc biệt được nối với vùng bay hơi, tạo thành thể tích hoạt tính;
4- Phễu thu bụi, trong đó bụi được thu lại từ khí thải;
5- Hệ thống phun, có thể có 2 dạng hình 2.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.3830.497' /> |
| Các bộ phận của tháp điều hòa |
.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.3830.498' /> |
| Hệ thống phun A- Hệ thống điều hòa lại; B- Hệ thống nước-không khí |
A. Hệ thống điều hòa lại
Được bắt chặt ở phễu vào của ống có các vòi phun điều hòa lại, cấp nước bằng bơm cao áp nhiều bậc và bằng van điều chỉnh dẫn động vào đường ống điều hòa lại, hệ thống điều chỉnh nhiệt độ có bộ cảm biến, bộ điều chỉnh và các đồng hồ đo.
B. Hệ thống nước-không khí
Các ống được bắt chặt trong phễu nạp vào ống với các vòi phun khí nén nước/không khí, cấp nước bằng các bơm cao áp nhiều bậc và bằng van điều chỉnh dẫn vào đường ống tới các vòi phun, máy bơm không khí nén, hệ thống điều chỉnh nhiệt độ có bộ cảm biến, bộ điều chỉnh và các đồng hồ đo.
Để tránh hiện tượng xấu xảy ra như làm vỡ các vòi phun, thì đối với chất lượng nước làm ẩm phải đạt được những yêu cầu sau đây:
- Giá trị pH=6-8;
- Lượng muối hòa tan tới 400 mg/kg;
- Lượng các chất rắn tới 500 mg/kg;
- Kích thước các hạt 0,1 mm;
- Độ cứng của nước tới 100 mg Ca/kg.
2. Tối ưu hóa quá trình lọc khí
Dòng khí tối ưu hóa được coi là cơ sở để đánh giá chất lượng của các thiết bị lọc khí. Chất khí đi qua thiết bị lọc có ảnh hưởng lớn tới chức năng và hiệu quả của toàn bộ thiết bị, bởi vậy nhiệm vụ quan trọng của ELEX là tối ưu hóa dòng khí từ đầu vào thiết bị tới đầu ra khỏi thiết bị lọc.
Sự giảm áp suất và mài mòn các bộ phận bên trong cũng có thể được hạn chế tới mức tối thiểu, nếu bảo đảm được dòng khí chạy đều đặn. Việc nghiên cứu tối ưu hóa dòng khí có thể xảy ra từ trường hợp này tới trường hợp khác ở các bước ban đầu triển khai dự án. Nhờ sự trợ giúp của mô hình số hóa dòng chảy thì hiệu quả của các thiết bị hiện tại có thể được nâng lên hình 3.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.3830.499' /> |
| Mô hình dòng chảy nhờ đảm bảo Chương trình của Fluent Inc. A- trong máy điều hòa; B- trong phin lọc điện |
Các mô hình vật lý đắt tiền với những thử nghiệm tương ứng đã được sử dụng trước đây. Từ năm 1994, ELEX đã sử dụng phương pháp tiết kiệm hơn, đó là mô hình số hóa dòng chảy.
Công nghệ này cũng có những ưu điểm, đó là lập mô hình dễ dàng đối với áp suất, sự phân bố nhiệt độ và lượng bụi trong khí thải. Các công cụ để xử lý tiếp theo tạo ra khả năng phân tích dòng khí trong các vùng cực hạn. ELEX sử dụng đảm bảo chương trình của Fluent Inc., cũng như hợp tác chặt chẽ với bên cung cấp, nhằm đảm bảo tối ưu hóa liên tục và một phạm vi rộng các phương pháp được áp dụng.
Nhờ có nhiều kinh nghiệm trong những năm trước đây, ELEX có khả năng tiến hành các thử nghiệm về lập mô hình các dòng khí đối với thiết bị của các khách hàng có quan tâm tới việc tiến hành các thử nghiệm này.
3. Các phin lọc hỗn hợp lai ghép
Trong những năm gần đây, ELEX tiến hành nghiên cứu chế tạo trong lĩnh vực công nghệ phin lọc hỗn hợp, tức là kết hợp phin lọc điện với đặt các ngăn tiếp theo bằng phin lọc túi hình 4, nhằm mục đích cải tạo các phin lọc cũ. Ưu điểm chủ yếu của sự làm việc kết hợp của 2 hệ thống này là giảm được tổn thất áp lực trong ngăn phin lọc túi. Một ưu điểm nổi bật khác là giảm được diện tích vải cần thiết và sự làm việc trên các phin lọc túi ban đầu với tổn thất áp lực thấp dưới tốc độ lọc khí qua vải lớn hơn 3,5 m3/m2.phút.
Các kết quả đạt được trong lĩnh vực này đã vượt ra ngoài những dự báo của các nhà chuyên môn. Trong một loạt trường hợp, độ bụi tại cửa ra khỏi phin lọc của các máy nghiền xi măng đạt tới dưới 1 mg/Nm3, còn đối với các lò quay đạt dưới 5 mg/Nm3.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.3830.500' /> |
| Các phin lọc hỗn hợp A- loại thường; B- Thế hệ mới |
Phin lọc hỗn hợp thế hệ mới hình 4B là sự phát triển tiếp tục của phin lọc hỗn hợp bình thường. Hiện nay nó đang trong giai đoạn thử nghiệm thực tế. Cấu tạo của phin lọc này gồm lưới lọc một cực, mà túi của nó làm bằng vải lọc được bố trí ở giữa các điện cực lắng ở xung quanh. Chất khí đi vào không gian giữa các điện cực lắng và điện cực có mũ và chạy qua điện trường như trong phin lọc điện tiêu chuẩn. Điều này đảm bảo thu được 90% bụi và ion hóa sơ bộ phần bụi còn lại. Các hạt bụi không được thu trong vùng các điện cực của phin lọc, sẽ lắng xuống trong túi lọc bụi. Các túi làm bằng màng GORE-TEX thỏa mãn được tất cả những yêu cầu của các bộ thu bụi hiệu suất cao đối với các vật liệu rời. Sự phát minh lớn này trong lĩnh vực lọc sạch khí cho phép các phin lọc túi làm việc với tốc độ lọc khí cao hơn. Phát minh này đã được cấp bản quyền và thuộc sở hữu của hãng ELEX.
4. Các hệ thống Khử xúc tác lựa chọn để thu các oxyt ni tơ
Hãng ELEX đã chế tạo các thiết bị xúc tác để khử các oxyt ni tơ từ năm 1988. Hiện nay trên toàn thế giới đã lắp đặt và đang sử dụng 24 thiết bị kiểu này của ELEX.
Mục đích của công nghệ này là sự làm việc an toàn của hệ thống mà không tạo ra các hỗn hợp cặn độc hại và dễ dàng thích ứng với thiết bị hiện có. Các thiết bị này có hiệu quả cao giảm lượng NOx trong khí thải, đồng thời chất xúc tác cũng làm phá hoại các chất điôxin và furan.
Công nghệ khử xúc tác lựa chọn đối với các lò quay đã được thử nghiệm thành công trên 3 thiết bị thử nghiệm trong các nhà máy xi măng khác nhau tổng cộng gần 30.000 giờ hoạt động. Hãng ELEX có bằng phát minh về hệ thống khử xúc tác lựa chọn để khử các ôxyt nitơ đối với công nghiệp xi măng.
5. Mô tả quá trình
Quy trình khử xúc tác lựa chọn nhằm giảm lượng NOx trong các khí thải đã được áp dụng trong công nghiệp. Trong quá trình này diễn ra những phản ứng sau:
4 NO + 4 NH3 + O2 = 4 N2 + 6 H2O
2 NO2 + 4NH3 + O2 = 3 N2 + 6 H2O
Phản ứng cũng xảy ra khi nhiệt độ cao hơn 700oC mà không có các chất xúc tác. Vai trò của chất xúc tác là khi phản ứng xảy ra dưới nhiệt độ thấp của quá trình công nghệ. Chất xúc tác cấu tạo từ những kim loại hoạt động và các chất mang chất xúc tác. Sự kết hợp của V2O5-TiO2 là thành phần tốt nhất và có thời hạn phục vụ kéo dài nhất. Ngoài ra, phản ứng xảy ra không phụ thuộc vào lượng SOx trong các khí thải được lọc sạch hình 5.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.3830.501' /> |
| Sơ đồ phản ứng trong quá trình khử xúc tác có lựa chọn |
Đối với quá trình này cấu tạo rỗng của chất xúc tác được chọn. Để phục vụ dễ dàng hơn, chất xúc tác cấu tạo từ những mô đun. Trong khối chất xúc tác đã xem xét các lỗ rỗng cần thiết cho phép khử và thay thế từng mô đun. Trong các lỗ rỗng vĩ mô của chất xúc tác có chứa amiắc được dẫn tới đó và ôxyt nitơ có trong các chất khí thải tham gia phản ứng với nó để tạo ra các chất không nguy hiểm sinh thái như nitơ và nước.
Để cho quá trình khử các ôxyt nitơ diễn ra tối ưu, thì lượng amiắc cần thiết để phản ứng xảy ra được xác định bằng cách tạo xung NOx và đo khối lượng của nó tại đầu ra trong khí lọc sạch. Hỗn hợp khí được phân bố đều theo các kênh dẫn khí thải là nhờ sự sắp xếp hợp lý các vòi khí và mức độ mở của chúng.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.3830.502' /> |
| Hệ thống khử xúc tác có lựa chọn |
Các khí thải được phân bố đều trong khối xúc tác thông qua các bản định hướng, và chạy qua một số lớp chất xúc tác, khiến cho đảm bảo biến đổi amiắc một cách tối ưu.
6. Những đặc điểm của hệ thống khử xúc tác lựa chọn trong nhà máy xi măng
- Hiệu xuất khử các ôxyt nitơ đạt tới trên 90%;
- Năng lượng bổ sung tối thiểu;
- Không có các sản phẩm của phản ứng cần phải thu hồi;
- Không có ảnh hưởng nào tới quá trình và sản phẩm;
- Tụt giảm áp suất thấp nhất;
- Thời gian làm việc liên tục trên 8000 giờ;
- Độ an toàn trong công việc đạt trên 90% trong năm;
- Có khả năng phục vụ kỹ thuật và sửa chữa định kỳ trong thời gian ngừng hoạt động;
- Khử được các chất độc hại khác điôxin và furan.
Công nghệ khử xúc tác lựa chọn cho phép giảm được mức độ lớn các chất phát thải trong công nghiệp xi măng, đảm bảo phát thải các ôxyt nitơ ít hơn 60% so với mức quy định của các tiêu chuẩn châu Âu hiện hành.
Đinh Bá Lô dịch
Nguồn tin: T/C Xi măng Nga, N6/2005