Công nghệ khử SOx bằng nước biển và hệ thống FGD tại nhà máy nhiệt điện

Lưu huỳnh ôxit (SOx) có tính độc cao và gây ra mưa axit, phá huỷ các công trình kiến trúc và ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Nó được hình thành trong quá trình đốt cháy các nhiên liệu có chứa lưu huỳnh như than đá và dầu. Vì vậy, việc xử lý triệt để SOx trong khí thải là vấn đề cấp thiết đặt ra tại các nhà máy nhiệt điện than, đó chính là nhiệm vụ của các hệ thống FGD. Việc lựa chọn công nghệ (ướt, khô, nước biển) phụ thuộc điều kiện kinh, tế kỹ thuật của từng nhà máy.

Trong bài viết này đề cập đến công nghệ khử lưu huỳnh bằng nước biển.

Nước biển có độ kiềm tự nhiên và một số đặc tính thủy hóa nhất định nên từ những năm 60 của thế kỉ trước, người ta đã dùng nước biển để khử lưu huỳnh trong khói thải. Thông thường, công nghệ khử lưu huỳnh bằng nước biển thích hợp cho những nhà máy điện gần biển, đốt than có hàm lượng lưu huỳnh không cao và đồng thời dùng nước biển làm nước tuần hoàn làm mát.

Hệ thống SWFGD (Seawater Flue Gas Desulfurization) được thiết kế để loại bỏ SOx trong khói thải xuống mức thấp nhất cho phép, sinh ra bởi quá trình đốt trong lò. Hệ thống này có nhiệm vụ đáp ứng tất cả các yêu cầu về khói và nước biển thải ra ngoài môi trường.

1. Đặc điểm của hệ thống SWFGD

Theo công nghệ của nhà máy điện than, khói từ lò hơi sinh ra sau phản ứng cháy đi qua hệ thống SCR để khử NOx, sau đó qua bộ hâm nước (Economizer), qua bộ sấy không khí (Air Heater) đến bộ lọc bụi tĩnh điện (ESP). Khói ra khỏi ESP đi qua quạt khói (ID Fan). Ra khỏi quạt khói, khói thải được chia ra 2 nhánh, 1 nhánh đi thẳng ra ống khói đường dẫn khói này gọi là đường đi tắt (Bypass), chỉ sử dụng khi hệ thống FGD bị sự cố. Khói nóng đi qua bộ sấy khói (Gas Gas Heater) thì được làm nguội xuống và đưa vào tháp hấp thụ, khói sạch sau xử lý được đưa qua bộ GGH để nâng nhiệt độ lên trước khi thải ra môi trường qua ống khói – tránh đọng sương gây ăn mòn đường khói.

Sơ đồ cấu tạo tháp hấp thụ

Sơ đồ cấu tạo hệ thống SWFGD

2. Các tính năng chính của hệ thống SWFGD

• Hiệu suất khử SO_x cao, trên 95%;
• Không cần chất khử, không có sản phẩm phụ;
• Tiêu thụ điện năng thấp;
• Độ tin cậy và giá trị lợi ích cao;
• Hoạt động ổn định và tuổi thọ thiết bị cao;
• Giá thành hợp lý;
• Vật liệu sử dụng phù hợp chống ăn mòn hóa chất và điều kiện thời tiết khắc nghiệt;
• Có đủ dải công suất để khách hàng lựa chọn…

3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống SWFGD

Khói thải được giảm nhiệt khi ra khỏi bộ sấy khói GGH được dẫn đến phía dưới của tháp hấp thụ. Khói từ dưới đi lên phía trên, phía trên của tháp hấp thụ được trang bị các giàn phun nước biển dạng sương mịn, ngược chiều với luồng khói bốc lên. Tại đây, SOx trong khói sẽ được nước biển có độ pH thấp hấp thụ để chuyển thành hợp chất chứa lưu huỳnh không độc hại.

Phía trên giàn phun là hệ thống khử ẩm, khói sau giàn phun sẽ qua hệ thống khử ẩm để đưa vào bộ GGH. Tại bộ GGH, khói sạch được nâng nhiệt độ lên khỏi nhiệt độ của điểm đọng sương, tránh làm ăn mòn đường ống và các thiết bị), sau khi đó dẫn đến ống khói thải ra môi trường.

Nước biển sau khi phun xuống, phản ứng với SOx tạo thành hỗn hợp nước đưa xuống đáy của tháp hấp thụ. Từ đáy tháp hấp thụ, hỗn hợp nước này sẽ được dẫn ra bể sục khí, dưới bể là các giàn ống sục khí. Quạt sục khí dẫn khí xuống để sục hỗn hợp nước, tạo ra các phản ứng trung hòa. Sau một khoảng thời gian nhất định, các phản ứng trung hòa sẽ tạo ra các muối sunphat vô hại và được dẫn ra biển.

Phương trình phản ứng

Trong tháp phản ứng:

SO₂ (khí) + ½ O₂ (khí) + HCO₃^– → HSO₄^– + CO₂ (khí)

Trong bể sục khí:

H⁺ + HCO₃^– → H₂O + CO₂ (hoà tan)

HSO₄^– + HCO₃^– => SO₄^2- + H₂O + CO₂ (hoà tan)

Trong quá trình vận hành hệ thống FGD, hiệu suất khử SOx tổng thể sẽ bị suy giảm theo thời gian do các yếu tố về thiết bị và điều kiện vận hành. Do đó kiểm tra hiệu suất tổng thể hệ thống là việc cần làm định kỳ để kéo dài tuổi thọ hệ thống và tối ưu hóa vận hành.

Nguồn: tổng hợp

Chugai Technos là đơn vị đã thực hiện kiểm tra hiệu suất hệ thống FGD cho nhiều nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam (NMNĐ Vân Phong 1, Vĩnh Tân 4 mở rộng, Thái Bình 1).

Nếu Quý khách hàng có nhu cầu kiểm tra xác nhận lại hiệu suất của hệ thống FGD, hãy gọi ngay đến Hotline: 0909-714-566 hoặc để lại thông tin TẠI ĐÂY để Chugai Technos nhanh chóng liên hệ để giải đáp các thắc mắc và hỗ trợ.