Các giải pháp giảm NOx

NOx là một mối nguy hiểm đối với con người và môi trường.

Ở tầng thấp khí quyển, nó là tiền chất gây ra sương khói quang hóa ( ozon ở tầng thấp và các hạt) có thể gây kích thích hoặc ảnh hưởng đến hệ hô hấp của con người, có thể gây ra mưa axít.

Ở thượng tầng khí quyển, nó là tiền chất phá hủy tầng ozon, làm gia tăng tia cực tím, làm ảnh hưởng đến con người mùa màng và các sinh vật.

NOx bao gồm NO và NO2. Trong đó 95-98% NOx phát thải trong lò nung dưới dạng NO, phần còn lại là NO2.

Cơ chế hình thành NOx chủ yếu theo hai dạng:

 - NOx do nhiệt ( Thermal NOx) : Từ N2 trong khí cháy với nhiệt độ > 1600°C ở vòi đốt chính.

 - NOx từ nhiên liệu ( Fuel NOx): Từ N trong nhiên liệu được đốt ở vòi đốt chính, điểm đốt thứ cấp hay calciner.

 - Ngoài ra có một lượng nhỏ từ nguyên liệu.

Các yếu tố làm gia tăng NOx là thời gian lưu và nhiệt độ. Ở nhiệt độ càng cao và thời gian lưu càng lâu thì NOx sinh ra càng nhiều.

N2+O2 ==> 2 NO ( thời gian rất ngắn)

                                                       

                                                                      Hình Mô Tả : Các yếu tố hình thành NOx

3 bước để giảm NOx

Thứ 1: Giảm hoặc giới hạn các yếu tố hình thành NOx

Thứ 2: Giảm việc sinh ra NOx bằng cách nâng cấp sửa chữa các hệ thống hiện tại (cần khảo sát và tính toán)

==> các biện pháp giảm sơ cấp ( có thể đạt 800mg/Nm³ , vài trường hợp có thể đạt 500 mg/Nm³  )

Thứ 3: Chuyển  NOx sinh ra thành N2 tự do bằng việc lắp đặt các hệ thống giảm NOx phía sau

 ==> các biện pháp giảm thứ cấp ( có thể đạt 500mg/Nm³ , có thể đạt 200 mg/Nm³  )

Giảm tất cả các yếu tố hình NOx là không đơn giản.

- Giảm [N2] trong khí cháy : khả thi nhưng quá đắt ( cần O2 tinh khiết)

- Giảm [N] trong các nhiên liệu: khả thi nhung  ảnh hưởng chỉ có khả năng ở calciner

 - Giảm [N] trong nguyên liệu thô: thường rất khó thực hiện

- Giảm nhiệt độ ngọn lửa lò: thường khả thi

- Giảm [O2] trong khí cháy: khả thi và hiệu quả ở calciner đốt thứ cấp

- Giảm thời gian lưu ở nhiệt độ cao: không khả thi vì khoảng thời gian phản ứng quan trọng thường rất ngắn

CÁC GIẢI PHÁP SƠ CẤP GIẢM NOX Ở BÉC ĐỐT CHÍNH:

- Cải thiện khả năng nung của liệu ( LSF, SR, độ mịn)

- Tránh nung quá nhiệt ( vôi tự do quá thấp)

- Cải thiện tính ổn định của quá trình công nghệ ( tối ưu hóa công nghệ và vận hành)

CÁC GIẢI PHÁP SƠ CẤP GIẢM NOX Ở ĐIỂM ĐỐT THỨ CẤP HOẶC CALCINER

- Hủy NOx sinh ra từ vòi đốt chính bởi

 * Tạo môi trường yếm khí cục bộ ở calciner : nhiên liệu cục, nhiên liệu có chất bốc cao (tăng tiêu thụ O2)- ví dụ như than Indonesia, điều chỉnh van gió 3 hay nhiên liệu

* Tăng nhiệt độ bằng cách thiết kế phân chia liệu ở calciner để tạo điểm nóng cục bộ (hot spot)

- Giảm NOx hình thành từ nhiên ở điểm đốt thứ cấp hoặc calciner: dùng nguyên liệu/ nhiên liệu có hàm lượng N thấp, tạo điểm nóng thứ cấp

 

CÁC GIẢI PHÁP SƠ CẤP GIẢM NOX KHÔNG ĐƯỢC KHUYẾN CÁO:

- Vòi đốt NOx thấp với gió sơ cấp ( năng suất, chất lượng clinker)

- Giảm gió ở vòi đốt chính, lò ( chất lượng, vòng tuần hoàn sun phua, sinh ra CO)

- Phun nước hoặc bụi ( nhiệt độ ngọn lửa, tiêu hao nhiệt)

Các giải pháp sơ cấp có chi phí thấp nhưng kết quả thấp.

                                                                 

                                                                          Hình Mô Tả : Lắp Đặt SNCR và SCR

Thuận lợi:

- Nhìn chung chi phí đầu tư và vận hành thấp cho một khoảng hiệu quả chắc chắn

- Nỗ lực để giảm chi phí : tối ưu hóa hệ thống lò, sử dụng nhiên liệu thay thế/ dạng cụ

Khó khăn: 

- Ảnh hưởng đến quá trình công nghệ

- Hiệu quả bị giới hạn

- Hiệu quả giảm NOx rất khó dự đoán

- Các điều kiện vận hành bị ràng buộc.

CÁC BIỆN PHÁP GIẢM NOX THỨ CẤP SỬ DỤNG HỆ THỐNG SNCR HOẶC SCR

Dùng các chất phản ứng chứa NH₂° ( amonia, urea..) để có phản ứng như

NH₂° + NO => N2+ H2O

Hệ thống SNCR ( selective non catalytic reduction) thường dùng ở khu vực calciner  phun vào ở nhiệt độ khoảng 1000 ^o C có khả năng giảm tới 75%

Hệ thống SCR (selcatalytic reduction)  thường dùng ở  sau tháp phun vào ở nhiệt độ khoảng 300 ^o C có khả năng giảm tới 95%

Các giải pháp thứ cấp èm năng cao nhưng chi phí cao 

Thuận lợi:

- Hiệu quả cao

- Hiệu suất có thể điều khiển được, có thể dự đoán được

- Nhìn chung không ảnh hưởng đến quá trình công nghệ

- Các điều kiện vận hành không bị ràng buộc

- Tiềm năng giảm các chất gây ô nhiễm khác như NH3, VOC, CO ( đối với SCR)

                                                                   

                                                                     Hình Mô Tả : %NOx Giảm Theo Các Phương Pháp

Khó khăn: 

- Liên quan đến chi phí đầu tư và vận hành cao

- Tiềm năng làm phát sinh N₂O, NH3 hoặc CO ( đối với SNCR)

Tóm lại

Giới hạn NOx rất khó khăn để đạt được ( xem xét việc đốt nhiên liệu thay thế).

Việc tối ưu quá trình công nghệ nên ưu tiên hơn việc tối ưu hóa NOx

- Áp dụng các giải pháp sơ cấp mà không ảnh hưởng đến quá trình công nghệ

- Chú trọng sẽ chuyển qua các giải pháp thứ cấp:

 * SNCR trong trung hạn

 * SCR chắc chắn sẽ phải áp dụng ở một vài nhà máy khi mà áp dụng SNCR vẫn chưa mang lại hiệu quả như mong muốn

Phạm vi bài viết có giới hạn, nếu quý khách có nhu cầu nghiên cứu cụ thể và cần số liệu rõ ràng về các vấn đề liên quan, vui lòng gửi thư về costsolutionscoltd@gmail.com

Cost Solutions Co., Ltd , 2014-10-27 10:27:00