Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG Tiểu luận mơn học Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN Tên tiểu luận: Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ TỪ Q TRÌNH ĐỐT NHIÊN LIỆU VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÍ NHĨM THỰC HIỆN LỚP NGÀNH : NHĨM : DH06MT : KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG -02/2009- GVHD: Huỳnh Ngọc Anh Tuấn Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục MỤC LỤC DANH BẢNG BIỂU MỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 PHẠM VI 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC QUÁ TRÌNH ĐỐT .6 2.1 ĐỊNH NGHĨA NHIÊN LIỆU 2.2 PHÂN LOẠI NHIÊN LIỆU 2.2.1 Nhiên liệu lỏng: 2.2.2 Nhiên liệu rắn: 2.2.3 Nhiên liệu dạng khí: .9 2.2.4 Nhiên liệu sinh học: .9 2.3 THÀNH PHẦN NHIÊN LIỆU 10 CHƯƠNG : Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DO Q TRÌNH ĐỐT NHIÊN LIỆU 13 3.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM CHÍNH 13 3.1.1.Cacbon monoxit: 13 3.1.2.Các nitơ oxit (NOx): 14 3.1.3 Lưu huỳnh oxit (SOx): .16 3.1.4 Cacbondioxit (CO2): 18 3.2 TẢI LƯỢNG Ô NHIỄM TRONG QUÁ TRÌNH ĐỐT 18 3.2.1 Tải lượng ô nhiễm trình đốt nhiên liệu phương tiện vận chuyển: 18 3.2.2 Tải lượng chất nhiễm q trình đốt công nghiệp 20 3.3 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM Ô NHIỄM 21 GVHD: Huỳnh Ngọc Anh Tuấn Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục 3.3.1 Nguyên tắc trình xử lý khí độc hại: 21 3.3.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp hấp thụ: 22 3.3.3 Cơ sở lý thuyết phương pháp hấp phụ: .24 3.3.4 Các phương pháp xử lý SO2: .25 3.3.5 Các phương pháp xử lý NOx: 28 3.3.5 Nhiệt 29 3.3.6 Phương pháp xử lý CO: .31 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .33 4.1 KẾT LUẬN .33 4.2 KIẾN NGHỊ .33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 GVHD: Huỳnh Ngọc Anh Tuấn Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục DANH BẢNG BIỂU MỤC Bảng 2.2.1 Các thông số kỹ thuật dầu Diesel Bảng 2.3.1 Thành phần nhiên liệu, % KL 12 Bảng 2.3.2 Thành phần nhiên liệu theo mol .13 Bảng 3.2.1: Hệ số ô nhiễm phương tiện vận chuyển sử dụng dầu diesel 19 Bảng 3.2.2 Tải lượng bụi khí thải từ phương tiện vận chuyển 20 Bảng 3.2.4.Tải lượng chất nhiễm q trình đốt công nghiệp; 21 Bảng 3.2.5 : Hệ số ô nhiễm đốt vôi lò gạch(kg/tấn sản phẩm): 22 GVHD: Huỳnh Ngọc Anh Tuấn Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Nhiên liệu phần thiếu hoạt động sống.Đặc biệt, đóng vai trị quan trọng cơng nghiệp, giao thơng vận tải quốc gia giới, tham gia vào hầu hết trình sản xuất nhằm tạo cải cải, phục vụ lợi ích cho quốc gia, khu vực Vì vậy, vấn đề nhiên liệu vấn đề quan tâm đặc biệt khâu đầu vào ( đáp ứng đủ cho nhu cầu sản xuất, vận chuyển ), khâu đầu ( tình trạng nhiễm khơng khí khu thị, khu cơng nghiệp, khu chế xuất…).Từ đó, vấn đề bảo vệ mơi trường khơng khí quan tâm Do vậy, việc nghiên cứu nhiễm khơng khí từ trình đốt nhiên liệu biện pháp xử lí vấn đề mang tính cấp thiết thực tế 1.2 MỤC TIÊU Tìm hiểu loại nhiên liệu tham gia trình đốt Các loại khí sinh q trình đốt nhiên liệu Đề xt biện pháp xử lí nhằm giảm thiểu nhiễm khơng khí q trình đốt gây 1.3 PHẠM VI Các kết thu thập chủ yếu mạng sách chuyên đề ô nhiễm khơng khí Các liệu loại nhiên liệu tham gia trình đốt Chỉ tìm số loại khí đặc trưng q trình đốt Tìm hiểu biện pháp xử lí tiêu biểu Thời gian thực từ 26/02/2009- 10/03/2009 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Tìm hiểu loại nhiên liệu về: Định nghĩa, phân loại thành phần Tìm hiểu trình hình thành chất ô nhiễm, tải lượng ô nhiễm Đề xuất biện pháp xử lí, giảm thiểu nhiễm GVHD: Huỳnh Ngọc Anh Tuấn Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC QUÁ TRÌNH ĐỐT 2.1 ĐỊNH NGHĨA NHIÊN LIỆU Nhiên liệu vật chất sử dụng để giải phóng lượng cấu trúc vật lý hóa học bị thay đổi Nhiên liệu giải phóng lượng thơng qua q trình hóa học cháy q trình vật lý, ví dụ : phản ứng nhiệt hạch, phản ứng phân hạch Tính quan trọng nhiên liệu lượng giải phóng cần thiết giải phóng lượng kiểm sốt để phục vụ mục đích người 2.2 PHÂN LOẠI NHIÊN LIỆU Có dạng nhiên liệu chủ yếu sử dụng q trình đốt 2.2.1 Nhiên liệu lỏng: gồm có xăng, dầu hỏa, dầu DO, FO  Xăng: hỗn hợp phức tạp hydrocacbon nhẹ có nhiệt độ sôi khoảng từ 30 đến 250 oC Xăng sản xuất chủ yếu từ dầu mỏ, khí dầu mỏ, than đá, than nâu, đá phiến nhiên liệu nhựa than đá Trị số octan cao khả chống kích nổ lớn Để có trị số ốc tan xăng, người ta pha hợp chất chì vào xăng  Dầu hỏa: sản phẩm phân đoạn chưng cất dầu mỏ có nhiệt độ sơi từ 200 300 oC Dầu hỏa có hàm lượng lưu huỳnh nhỏ (0,05%); lượng cacbua hydro thơm thấp  Daàu diezen: loại nhiên liệu lỏng, sản phẩm tinh chế từ dầu mỏ, sản phẩn trình chưng cất trực tiếp Trị số xêtan đánh giá khả tự bốc cháy dầu Thường ta thêm vào dầu lượng không 1% izopropylnitrat để tăng trị số xêtan tới mức qui định Chúng thường có nhiệt độ bốc từ 175 đến 370 độ C Các nhiên liệu Diesel nặng hơn, với nhiệt độ bốc 315 đến 425 độ C gọi dầu Mazut (Fuel oil) GVHD: Huỳnh Ngọc Anh Tuấn Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục Bảng 2.2.1 Các thông số kỹ thuật dầu Diesel Loại nhiên liệu Diesel Các tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu Diesel Chỉ số cetan Thành phần chưng cất, t °C Phương pháp DO DO 0,5% S 1,0% S thử ≥ 50 ≥ 45 ASTM D 976 50% chưng cất 280 °C 280 °C TCVN 90% chưng cất 370 °C 370 °C 2693–95 Độ nhớt động học 20 °C 1,8 ÷ 5,0 1,8 ÷ 5,0 ASTM D 445 (đơn vị cSt: xenti-Stock) Hàm lượng S (%) ≤ 0,5 ≤ 1,0 ASTM D 2622 Độ tro (% kl) ≤ 0,01 ≤ 0,01 TCVN 2690–95 Độ kết cốc (%) ≤ 0,3 ≤ 0,3 TCVN6 324–97 Hàm lượng nước, tạp chất học (% V) ≤ 0,05 ≤ 0,05 TCVN 2693–95 Ăn mòn mảnh đồng 50 °C N0 N0 TCVN 2694–95 TCVN 3753–95 10 Nhiệt độ đông đặc, t °C ≤5 ≤5 11 Tỷ số A/F 14,4 14,4 GVHD: Huỳnh Ngọc Anh Tuấn Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục  Dầu mazut: phần cặn trình chưng cất dầu mỏ áp suất thường Dầu mazut có nhiều loại chủ yếu khác độ nhớt, nhiệt độ nóng chảy, hàm lượng lưu huỳnh nhiệt độ đông đặc Dầu mazut dùng để đốt nồi lị cơng nghiệp nhà máy dệt, đường, rượu bia, nhiệt điện, v.v ; Ở nước ta sử dụng loại dầu mazut nước thuộc khối Liên Xơ cũ có ký hiệu M-40; M-100; M-200; ngồi cịn sử dụng dầu FO nước khác có đặc tính tương tự dầu M-40 M-100 2.2.2 Nhiên liệu rắn:  Gỗ: có thành phần hóa học nhiệt trị thấp ; độ ẩm cao; độ tro thấp, nhiều chất bốc (80 -90%) nên dễ cháy  Than bùn: có độ ẩm cao tới 90%; chất bốc chiếm khoảng 70%  Than nâu: phân hóa địa chất già than bùn; độ ẩm 20 - 60%; độ tro từ 15 - 50%; chất bốc từ 30 - 50%  Than đá: (tên tiếng Anh anthracite) loại nhiên liện hóa thạch hình thành hệ sinh thái đầm lầy nơi xác thực vật nước bùn lưu giữ không bị ô xi hóa phân hủy sinh vật (biodegradation) Than đá, sản phẩm trình biến chất, lớp đá có màu đen đen nâu đốt cháy Than đá nguồn nhiên liệu sản xuất điện lớn giới, nguồn thải khí carbon dioxide lớn nhất, xem nguyên nhân hàng đầu gây nên tượng nóng lên tồn cầu Than đá khai thác từ mỏ than lộ thiên lòng đất (hầm lị) có tuổi hình thành địa chất cao than nâu, hàm lượng cacbon lớn chất bốc thay đổi phạm vi lớn (từ 15 - 50%)  Than cốc: sản phẩm tạo thành từ than đá, loại than chứa lưu huỳnh tro nhờ quy trình luyện than đá thành than cốc điều kiện yếm khí 1000°С Các thành phần dễ bay nước, khí than tro than bị loại bỏ gần hoàn toàn Cacbon phần tro lại bị hòa tan lẫn vào Một phần cacbon bị chuyển sang dạng giống than chì (hay graphít) Than cốc sản phẩm cứng xốp có màu xám, thu nhờ trình luyện cốc than mỡ (loại than tự tạo chất kết dính nung mơi trường yếm khí) GVHD: Huỳnh Ngọc Anh Tuấn Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục Độ xốp đạt 49-53%, tỷ trọng riêng khoảng 1,80-1,95 g/cm³, tỷ trọng biểu kiến khoảng g/cm³, tỷ trọng dạng rời khoảng 400-500 kg/m³, độ tro 9-12%, tỷ lệ chất dễ bay khoảng 1% Độ ẩm tương đối khoảng 2-4% không lớn 0,5% khối lượng Giới hạn sức bền bị nén 15-25 MPa, bị cắt (đặc trưng cho tính bền vững cắt) 6-12 MPa, suất tỏa nhiệt 29-30 MJ/kg 2.2.3 Nhiên liệu dạng khí: Khí thiên nhiên hỗn hợp chất khí cháy được, bao gồm phần lớn hydrocarbon (hợp chất hóa học chứa cacbon hyđrơ) Khí thiên nhiên chứa đến 85% mêtan (CH4) khoảng 10% êtan (C2H6), có chứa số lượng nhỏ propan (C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12), alkan khác Khí thiên nhiên, thường tìm thấy với mỏ dầu vỏ Trái Đất, khai thác tinh lọc thành nhiên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung lượng giới Khí thiên nhiên sử dụng làm nhiên liệu nguyên liệu đầu vào cho ngành chế biến hóa chất Là nhiên liệu gia dụng, đốt bếp ga, lị ga để nấu nướng, sấy khô Là nhiên liệu cơng nghiệp, khí thiên nhiên đốt lị gạch, gốm lị cao sản xuất xi măng Khí thiên nhiên sử dụng để đốt lò đốt tua-bin nhiệt điện để phát điện lò nấu thủy tinh, lò luyện kim loại chế biến thực phẩm Thành phần khí đốt Việt Nam tính theo tỷ lệ % vol sau: CO2 : 1,07% N2 : 2,45% Methane : 80,8% Ethane Propane : 1,11% i-Butane : 0,11% n-Butane : 0,08% Khí khác : 0,08% : 14,3% 2.2.4 Nhiên liệu sinh học: Nhiên liệu sinh học: (tiếng Pháp biocarburant) loại nhiên liệu hình thành từ hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) Ví dụ nhiên liệu chế xuất từ chất béo động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa, ), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương ), chất thải nông nghiệp (rơm rạ, phân, ), sản phẩm thải công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải ), GVHD: Huỳnh Ngọc Anh Tuấn Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục Loại nhiên liệu có nhiều ưu điểm bật so với loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá ):  tính chất thân thiện với mơi trường: chúng sinh hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính (một hiệu ứng vật lý khiến Trái Đất nóng lên) gây nhiễm môi trường loại nhiên liệu truyền thống  nguồn nhiên liệu tái sinh: nhiên liệu lấy từ hoạt động sản xuất nơng nghiệp tái sinh Chúng giúp giảm lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống Tuy nhiên vấn đề sử dụng nhiên liệu sinh học vào đời sống nhiều hạn chế chưa hạ giá thành sản xuất xuống thấp so với nhiên liệu truyền thống Trong tương lai, nguồn nhiên liệu truyền thống cạn kiệt, nhiên liệu sinh học có khả nhiên liệu thay 2.3 THÀNH PHẦN NHIÊN LIỆU Đối với thành phần nhiên liệu thường biểu diễn dạng: - Thành phần hữu Ch + Hh + Oh + Nh = 100% - Thành phần cháy Cc + Hc + Oc + Nc + Sc = 100% - Thành phần khô Ck + Hk + Ok + Nk + Sk + Ak = 100% - Thành phần sử dụng Cd + Hd + Od + Nd + Sd + Ad + Wd = 100% Ví dụ:  Cacbon (C) thành phần cháy chủ yếu nhiên liệu 1kg cacbon cháy tỏa khoảng 8.000 kCal Nhiên liệu rắn chứa nhiều cacbon nhiên liệu lỏng khí, thành phần chất bốc (chất trợ cháy) Than, gỗ già hàm lượng cacbon cao, chất bốc nhiên liệu thấp khó cháy  Hydro (H) thành phần cháy thứ hai nhiên liệu 1kg hydro cháy tỏa nhiệt lượng lớn gấp bốn lần 1kg than Than non lượng hydro nhiều, nên dễ bắt lửa Nhiên liệu lỏng khí có nhiều hydro nhiên liệu rắn  Lưu huỳnh (S) thành phần cháy song phần lưu huỳnh cháy tỏa nhiệt ít, cịn phần khơng cháy tạo thành tro Sản phẩm cháy lưu huỳnh tạo GVHD: Huỳnh Ngọc Anh Tuấn 10