Cùng với sự phát triển của các doanh nghiệp gạch nung, các công nghệ, thiết bị và trình độ kỹ thuật của các nhà máy đã có sự nâng cao rất lớn. Đối với công tác xử lý khí thải của các cơ sở sản xuất gạch nung, các doanh nghiệp đã từng bước sử dụng các biện pháp để tiến hành xử lý, từ đó nâng cao hình tượng doanh nghiệp, giảm thiểu ô nhiễm khí thải đối với môi trường xung quanh nhà máy.
- Sự sản sinh khí thải
Trong công nghệ sản xuất gạch nung, nhiên liệu đóng vai trò là nhiên liệu bên trong và được trộn vào đá phiến, cũng có thể sử dụng bùn thải công nghiệp chứa lượng phát nhiệt nhất định để làm nhiên liệu bên trong và trộn vào nguyên liệu làm gạch. Trong quá trình nung, một phần SO2 trong nhiên liệu sẽ phát sinh phản ứng với K2O và Na2O trong nguyên liệu làm gạch, tạo ra Sulfate (SO4) và giữ ở trong thân gạch, trở thành nhân tố nổi bọt của gạch nung. Một phần SO2 có trong nhiên liệu bên trong và than được đưa từ bên ngoài, trong quá trình đốt sẽ sản sinh khí thải chứa lưu huỳnh.
Khi sản xuất gạch nung thông thường, trọng lượng của mỗi viên sản phẩm là 2,3 -2,5 kg. Mỗi tấn sản phẩm có 435- 400 viên, trong khi đó lượng than tiêu thụ cho 10 nghìn viên gạch nung lên tới 623 - 678 kg. Khi sản xuất gạch rỗng, căn cứ yêu cầu chỉ tiêu cấp cường độ sản phẩm trong tiêu chuẩn GB 13545- 2003 về “Gạch rỗng nung và khối xây rỗng” của Trung Quốc, tỷ trọng mỗi m3 sản phẩm lần lượt ≤ 1100 kg và ≤ 800 kg. Mỗi m3 sản phẩm gạch rỗng tiêu chuẩn có được 680 viên, lúc này, trọng lượng gạch rỗng tiêu chuẩn là 1,62 - 1,18 kg. Trong khi đó 10 nghìn viên gạch rỗng tiêu chuẩn sẽ hao phí 439 - 320 kg than. So sánh gạch rỗng và gạch thông thường, 10 nghìn viên gạch sẽ hao phí lượng than lần lượt giảm từ 189 - 358 kg.
Khi nhiên liệu gia tăng, lượng không khí cần thiết để đốt nhiên liệu tăng, hệ số không khí dư thừa tăng, lượng khí thải sản sinh tăng mạnh, độ khó trong xử lý khí thải gạch nung cũng gia tăng. Vì vậy, khi sản xuất gạch nung, sản phẩm phải là gạch rỗng hoặc khối xây rỗng. Để giảm thiểu số lượng khí thải sản sinh khi nung gạch, ngoài việc lựa chọn thiết bị có lợi cho việc xử lý khí thải ra, còn phải tính đến khả năng nâng cao hiệu quả khử lưu huỳnh, giảm chi phí vận hành của thiết bị khử lưu huỳnh.
- Tổng lượng khí thải và lượng phát thải SO2
Lấy ví dụ về dây chuyền sản xuất gạch nung thông thường công suất 200 nghìn viên/ngày, độ ẩm khi đúc là 17%, trọng lượng phôi khi ướt là 3,4kg, tỷ lệ nước còn lại khi khô là 7%, nhiệt độ khí thải là 1300C, thể tích khí thải trong mỗi giờ đồng hồ là 133,53 nghìn m3, tổng lượng khí thải trong cả ngày là khoảng 3,2 triệu m3. Cùng với sự giảm xuống của nhiệt độ khí thải, tổng lượng khí thải sau công đoạn sấy khô cũng giảm.
Dựa theo tính toán 10 nghìn viên gạch thông thường sẽ hao phí 678,6 kg than, hàm lượng SO2 trong khí thải đạt 200 nghìn × 6,786 kg/10 nghìn = 135,72 kg, mỗi một giờ đồng hồ sẽ phát thải 5,53 kg SO2. Lượng SO2 phát thải trong mỗi m3 khí thải là khoảng 0,424 mg/m3.
- Phát thải ống khói
Trong công nghệ nung gạch, lợi dụng quạt hút gió của lò đun để chuyển khí thải trong lò hầm tới lò sấy, tiến hành sấy đối với phôi ẩm, cùng với sự thay đổi của các nhân tố như sản lượng, chu kỳ sấy, quy cách sản phẩm, tính năng nguyên liệu, thiết bị sấy, độ ẩm khuôn …, nhiệt độ và thể tích khí thải cần thiết cho khâu sấy khô là khác nhau, khí thải nhiệt độ cao trải qua sự trao đổi nóng ướt với phôi ẩm, lượng khí thải được xả ra sau cùng chủ yếu tập trung tại cửa loại bỏ độ ẩm của lò sấy. Lúc này, ống khói được đặt tại cửa loại bỏ độ ẩm của lò sấy. Sử dụng phương thức khuếch tán pha loãng ở độ cao của ống khói, có thể làm giảm có hiệu quả nguy cơ ô nhiễm SO2 trong khí thải đối với môi trường. Ngoài ra, chế độ công nghệ sấy được cải thiện sẽ giúp nâng cao sản lượng sấy.
Đối với các doanh nghiệp gạch nung có nhiều nhân tố nhạy cảm về môi trường, phương thức xả ống khói chỉ có thể ứng dụng trong trường hợp lượng phát thải SO2 trong khí thải đáp ứng tiêu chuẩn xả thải.
2. Xử lý khí thải
- Đặc trưng khí thải gạch nung
Trong công nghệ nung gạch, có sự khác biệt giữa nung 1 lần và nung hai lần, trong quá trình nung trong lò hầm, khí thải nhiệt độ cao khi nung hoặc khí thải dư nhiệt được quạt hút gió của lò hút lại rồi chuyển tới khoang sấy để sấy phôi gạch.
Trong công nghệ nung 1 lần tại lò hầm dài, quạt hút gió của lò sẽ hút khí thải tại đầu ra, chính là khí thải nhiệt dư tại phần làm mát của lò hầm, hàm lượng SO2 khá thấp, lúc này, khí thải sau khi sấy có thể không cần trải qua xử lý khử lưu huỳnh. Do khí thải được hút vào đầu ra là khí thải nhiệt độ cao, phần khí thải này có hàm lượng SO2 khá cao nên cần phải xử lý khử lưu huỳnh.
Trong công nghệ nung một lần trong lò hầm trung bình, toàn bộ khí thải trong lò hầm được hút bởi quạt hút gió, sau khi trải qua lò sấy, nhiệt độ khí thải giảm, độ ẩm tăng, tốc độ lưu chuyển của khí thải rất thấp. Bộ phận khí thải này có hàm lượng SO2 khá cao, cần phải tiến hành xử lý khử lưu huỳnh.
Công nghệ nung thứ cấp, toàn bộ khí thải trong lò hầm được hút bởi quạt hút gió rồi được chuyển tới phòng sấy dạng đường hầm, sau khi trải qua sấy tại buồng sấy, nhiệt độ khí thải giảm, độ ẩm tăng, tốc độ lưu chuyển của khí thải rất thấp. Bộ phận khí thải này có hàm lượng SO2 khá cao, cần phải tiến hành xử lý khử lưu huỳnh.
Việc xử lý khí thải SO2 từ quá trình nung gạch bằng than được tiến hành cả ở ba giai đoạn là trước khi nung, trong khi nung và sau khi nung.
- Giai đoạn trước khi nung
Giai đoạn trước khi nung nên cố gắng sử dụng chất thải công nghiệp làm nhiên liệu, ví dụ như bột tro than, xỉ lò vì trong đó hàm lượng SO2 thấp, sau khi nung, mối nguy hại từ SO2 trong khí thải cũng khá nhỏ. Thêm vào đó, nên lựa chọn nghiêm ngặt loại than làm nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh thấp hơn 1%.
- Giai đoạn trong khi nung
Giai đoạn trong khi nung, phương thức khử lưu huỳnh với canxi trong lò, do hạn chế về điều kiện đốt cháy của than đưa từ ngoài vào, chất khử lưu huỳnh chứa canxi không thể tiếp xúc đầy đủ với SO2 có trong than nguyên liệu, hiệu quả khử lưu huỳnh khá thấp. Thêm vào đó, trong công nghệ nung gạch, nhiên liệu đóng vai trò là nguyên liệu trộn đốt trong, hòa trộn với nguyên liệu làm gạch, sau khi đóng khuôn và sấy, đưa vào lò hầm để nung, trong khi đốt nhiên liệu, lưu huỳnh và hợp chất kim loại trong nguyên liệu hình thành một phần Canxi sulfat không tan trong nước và sulfate (SO4) hòa tan. Do Sulfate hòa tan trong gạch nung gây ra hiện tượng nổi bọt, từ đó gây ra nứt vỡ vôi trong gạch nung.
- Giai đoạn sau nung
Giai đoạn sau nung chủ yếu dựa vào xử lý khí thải, hiện tại lý luận và mô hình công nghệ xử lý khử lưu huỳnh trong khí thải có nhiều loại. Doanh nghiệp gạch nung ứng dụng các thiết bị khử lưu huỳnh cần lưu ý đặc điểm nhiệt độ thấp, áp lực thấp, hàm lượng lưu huỳnh thấp, độ ẩm cao của khí thải sau khi sấy tại nhà máy gạch nung, đồng thời lưu ý sức cản gia tăng của hệ thống thiết bị khử lưu huỳnh có ảnh hưởng tới hiệu quả sấy tại lò sấy. Nếu không, sau khi lắp đặt đồng bộ thiết bị khử lưu huỳnh vẫn sẽ có tác động tiêu cực nhất định tới hoạt động bình thường của gạch sấy khô và gạch đã nung.
Thứ nhất, phương pháp khử lưu huỳnh và chất khử lưu huỳnh. Các doanh nghiệp gạch nung có thể căn cứ tính năng kỹ thuật của thiết bị khử lưu huỳnh trong “Quy phạm kỹ thuật lò hơi công nghiệp và kỹ thuật khử lưu huỳnh trong khí thải lò nung” kết hợp với điều kiện thực tế của doanh nghiệp để lựa chọn phương pháp khử lưu huỳnh và chất khử lưu huỳnh. Chất khử lưu huỳnh bao gồm chất thải mang tính kiềm như vôi sống, vôi tôi, bột đá vôi, oxit magie, magie hydroxit, natri hydroxit và xỉ cacbua canxi.
Trong phương pháp đá vôi, độ mịn của bột đá vôi khử lưu huỳnh cần đảm bảo tỷ lệ sàng lọc 90% với 250 lưới. Mặc dù chi phí vật liệu đá vôi thấp nhưng cần xây dựng một hệ thống máy nghiền bi với chi phí vận hành cao và không gian chiếm dụng đất lớn. Chi phí cho chất khử lưu huỳnh và chi phí vận hành thiết bị khử lưu huỳnh có ảnh hưởng lớn đến chi phí khử lưu huỳnh.
Thứ hai, tỷ lệ khí lỏng và sức cản hệ thống. Trong số các chỉ số kỹ thuật chính của thiết bị khử lưu huỳnh, chỉ tiêu tỷ lệ khí lỏng chỉ tỷ lệ lưu lượng của dung dịch khử lưu huỳnh và lưu lượng khí thải đi qua tháp hấp thụ. Tỷ lệ khí lỏng quá thấp, dung dịch khử lưu huỳnh có hiệu quả hấp thụ SO2 trong khí thải thấp khiến nồng độ SO2 trong khí thải của tháp khử lưu huỳnh tăng lên và hiệu quả khử lưu huỳnh giảm xuống. Khi tỷ lệ khí lỏng cao, hàm lượng nước trong khí thải tại tháp khử lưu huỳnh tăng lên, mức độ ăn mòn của thiết bị tiếp theo tăng lên. Điều quan trọng là sự ảnh hưởng của thiết bị ngăn đọng sương trong tháp khử lưu huỳnh, bởi vì, để đảm bảo làm sạch khí thải sau khi đi qua ống khói, tránh xuất hiện mưa ống khói, thiết bị ngăn đọng sương trong tháp khử lưu huỳnh đóng vai trò quan trọng. Sau khi hàm lượng nước trong khí thải tăng, ngoài sự gia tăng phụ tải làm việc của thiết bị ngăn đọng sương, sức cản hệ thống trong tháp khử lưu huỳnh tăng không chỉ ảnh hưởng tới sự vận hành ổn định và an toàn của hệ thống khử lưu huỳnh mà còn ảnh hưởng tới việc vận hành sản xuất của buồng sấy và lò hầm
Thứ ba, vật liệu chống ăn mòn. Nhiệt độ thấp và độ ẩm cao là những đặc trưng chính của khí thải gạch nung, do đó, trong hệ thống buồng sấy và thiết bị khử lưu huỳnh, sự ăn mòn của khí thải đối với cấu kiện kim loại cần được lưu ý. Đối với bề mặt bên trong của các cấu kiện như đường ống tháp khử lưu huỳnh, xi lanh …, cần sử dụng các loại vật liệu chống ăn mòn như FRP (glass fiber reinforced plastics - nhựa được gia cố bằng sợi thủy tinh), polypropylene... Quạt thông gió của thiết bị khử lưu huỳnh vận chuyển khí thải ẩm trong một thời gian dài dễ bị ăn mòn, do đó, vỏ quạt phải được phủ nhựa và cánh quạt phải được làm bằng thép không gỉ.
3. Kết luận
Việc ứng dụng công nghệ kỹ thuật khử lưu huỳnh trong khí thải của lò nung của các doanh nghiệp gạch nung đòi hỏi tiến hành cân bằng về công nghệ trong các phương diện như tình hình bố trí công nghệ dây chuyền sản xuất gạch nung, nguyên liệu đốt trong, than nguyên liệu, quy mô sản xuất …, tiến hành quy hoạch hợp lý đối với vị trí mặt bằng và xử lý chất thải khử lưu huỳnh, đồng thời sau khi tiến hành đánh giá môi trường khu vực, đưa ra tháp khử lưu huỳnh phù hợp điều kiện kinh tế, khâu khử lưu huỳnh trong khí thải mới có thể đạt được hiệu suất khử lưu huỳnh cao hơn và lợi ích toàn diện tốt hơn.
Nguồn: Báo Xây dựng Trung Quốc, ngày 6/8/2018
ND: Kim Nhạn