Luận văn Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm vải

h hồ từ công đoạn hồ sợi và giũ hồ: Trong quá trình hồ sợi, các loại hồ được dùng thường là tinh bột và tinh bột biến tính, carboxymetyl cellulose (CMC), polyvinylalcol (PVA), polyacrylat và galactomannan. Các loại hồ này làm tăng COD của nước thải, trong đó có các loại như CMC, PVA, polyacrylat là những chất khó phân hủy sinh học. Thu hồi và sử dụng lại các loại hồ trong công nghiệp dệt nhuộm rất phức tạp và nhiều khi không kinh tế. Từ khi kỹ thuật màng phát triển và đòi hỏi giảm ô nhiễm môi trường trong công nghiệp được đề cao thì có nhiều nghiên cứu để thu hồi và sử dụng lại các loại hồ, đặc biệt là các loại hồ tổng hợp. Phương pháp siêu lọc để thu hồi hồ PVA đầu tiên của Mỹ, được ứng dụng từ năm 1974. Sau đó được nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều nước châu Âu. Nguyên lý của phương pháp siêu lọc để thu hồi hồ được mô tả như hình dưới: Thiết bị hồ sợi dọc Thiết bị dệt Thiết bị giũ hồ, giặt Thiết bị siêu lọc Sợi dọc Dịch hồ Sợi ngang Vải Vải sau giủ hồ Hình 3.4: Nguyên lý phương pháp siêu lọc thu hồi hồ Nguyên lý của phương pháp là nước thải sau giũ hồ và giặt có nồng độ hồ khoảng 12 đến 15 g/l được lọc cơ học để tách tạp chất, sau đó qua màng siêu lọc. Sau siêu lọc nồng độ dịch hồ đạt được từ 80 đến 150 g/l (trung bình 110 – 120 g/l) được tuần hoàn sử dụng lại và phần nước trong cho quay lại làm nước giặt. Hệ thống này cho đến nay được sử dụng để thu hồi các loại hồ tổng hợp PVA, CMC hay hỗn hợp của hai loại hồ trên. Đề xuất các giải pháp SXSH: Toàn bộ 8 nguyên nhân làm phát sinh chất thải có thể được giải quyết bằng kinh nghiệm SXSH tương ứng. Để có được điều đó, thông tin từ các dự báo về nguyên nhân gây ra phế thải phải được sử dụng để xác định các phương án SXSH phù hợp nhất. Việc xây dựng các phương án phòng chống chất thải phù hợp là một bước đi cần nhiều sáng tạo; các thông tin thu lượm được phải được đưa vào sử dụng như những công cụ hướng dẫn cho quá trình sáng tạo này. Các câu hỏi thường thấy trong quá trình xây dựng phương án là: Làm thế nào để có thể cải tiến được các kinh nghiệm hoạt động tác nghiệp và duy trì hoạt động này (các cải tiến về quản lý nhà xưởng) nhằm mục tiêu giảm bớt khối lượng hoặc cải tạo thành phần của chất thải, chất gây ô nhiễm phát sinh trong quá trình này? Các cơ hội tối ưu hóa quy trình nào có thể được xem xét để giảm bớt khối lượng hoặc cải tiến thành phần chất thải, chất gây ô nhiễm phát sinh trong quá trình sản xuất. Cần thay đổi thiết kế hoặc cách bố trí thiết bị hiện có như thế nào để có thể giảm bớt hoặc cải tiến thành phần chất thải, chất ô nhiễm phát sinh trong quá trình sản xuất. Những công nghệ sản xuất nào có thể được áp dụng nhằm giảm bớt khối lượng hoặc cải tiến thành phần của các chất thải, chất ô nhiễm phát sinh trong quá trình sản xuất. Những thay đổi nào về nguyên vật liệu cần được thực hiện để có thể giảm bớt khối lượng hoặc cải tiến thành phần chất thải, chất ô nhiễm phát sinh trong quy trình sản xuất. Làm thế nào để thay đổi đặc tính của dòng chất thải, chất ô nhiễm để có thể tái chế tại chỗ các chất thải, chất ô nhiễm hiện nay. Dựa trên các kỹ thuật sản xuất sạch hơn, hình trên ta có các giải pháp SXSH có thể được đề xuất như sau: Quản lý nội vi tốt Kiểm soát tốt hơn dây chuyền sản xuất Thay đổi nguyên vật liệu. Cải tiến thiết bị, máy móc. Cải tiến sản phẩm Thu hồi và tái chế, tái sử dụng trong nhà máy Sản xuất các loại sản phẩm có giá trị thương mại Thay đổi công nghệ. Quản lý nội vi: Khóa chặt van, kiểm tra đường ống tránh rò rỉ. Tiến hành khắc phục ngay các sự cố rò rĩ. Bảo quản tốt nguyên vật liệu, thuốc nhuộm. Đào tạo, nâng cao nhận thức của công nhân. Bảo ôn các bề mặt nóng (ống dẩn hơi nước, nồi nấu..) có thể làm giảm thất thoát nhiệt đáng kể. Sử dụng bộ điều khiển tự động cung cấp hơi nước cho các nồi hơi. Hơi nước ngưng từ một số công đoạn có thể tái sử dụng lại cho lò hơi. Các ống dẫn trong hệ thống này cũng nên được bảo ôn. Cải tiến bảo dưỡng để tối ưu hóa hiệu suất năng lượng của thiết bị. Ưu tiên sử dụng các thiết bị có hiệu suất năng lượng cao. Kiểm soát tốt hơn dây chuyền sản xuất: Tối ưu hóa quá trình đốt nồi hơi. Thông qua việc đo đạc dòng khí thải từ ống khói nồi hơi để xác định mức độ tổn thất nhiệt tại nồi hơi. Tối ưu hóa điều kiện làm việc (nhiệt độ giặt, thời gian, hệ thống kiểm soát…) Bảo ôn tốt các đường ống nhiệt nóng, thiết kế chiều dài các hệ thống phân phối sao cho đường đi của hơi là ngắn nhất. Kiểm tra hệ thống công suất, độ căng các dây đai. Hạn chế khu vực động cơ chạy non tải, khu vực động cơ chạy quá tải. Thay đổi nguyên vật liệu: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu đầu vào chặt chẽ, tránh mua những nguyên liệu không rõ nguồn gốc hoặc kém chất lượng. Thay thế các loại phẩm nhuộm thân thiện với môi trường, hạn chế sử dụng các loại phẩm nhuộm độc hại. Cải tiến thiết bị máy móc: Bọc cách nhiệt tốt và thay thế vật liệu cách nhiệt amiang bằng polyurethane. Thay hệ thống chiếu sáng bằng bóng đèn compact (giảm tiêu tốn điện năng). Thu hồi và tái chế, tái sử dụng trong nhà máy: Tái sử dụng nước làm nguội. Thu hồi nước ngưng để sử dụng lại cho nồi hơi. Tận dụng nhiệt thải ra từ các hệ thống (khói thải nồi hơi, nhiệt xả đáy, 1 tấn nước cấp cho nồi hơi tăng 10oC sẽ giảm khoảng 1kg dầu đốt) Sử dụng lại thuốc nhuộm màu sáng để nhuộm lại các sản phẩm có màu tối. Sản xuất các sản phẩm có giá trị thương mại: Vải vụn có thể thu gom lại để làm gối, giẻ lau. Thay đổi công nghệ: Sử dụng nhuộm bằng cách phun sương lên bề mặt nhuộm thay vì nhúng toàn bộ vải qua bồn, cách này có thể tiết kiệm được nước và hơi. Sử dụng đẩy vải bằng không khí thay vì bằng thủy lực, có thể giảm đi đáng để lượng nước sử dụng. Kết hợp cùng lúc khâu nấu và tẩy có thể rút ngắn được thời gian quy trình, dễ dàng trong việc tẩy vết bẩn trên vải. Đánh giá sản xuất sạch hơn: Các phương pháp tiết kiệm chi phí năng lượng: Chi phí năng lượng giờ đây đã và đang trở thành vấn đề cấp bách với hầu hết các doanh nghiệp khi mà chi phí sản xuất là một trong những khâu quan trọng tạo nên sức cạnh tranh của mỗi doanh nghiệp. Điều này càng trở nên đúng hơn trong bối cảnh nguồn năng lượng trên thế giới đang ngày càng cạn kiệt và một loạt các vấn đề liên quan đến phí tài nguyên và các vấn đề ô nhiễm môi trường do sử dụng quá nhiều năng lượng. Năng lượng và các vấn đề ảnh hưởng đến môi trường: Năng lượng là một dạng vật chất có khả năng sinh công và được sinh ra từ nhiều nguồn khác nhau. Năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch như: than đá, than bùn, dầu hỏa và khí tự nhiên. Năng lượng tái tạo như thủy năng, gió, ánh sáng mặt trời v.v. Các nước trên thế giới tiêu thụ điện năng chủ yếu từ các nguồn năng lượng như than, dầu, khí tự nhiên, năng lượng nguyên tử, địa nhiệt v.v. Hạn chế lớn nhất của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch nói chung, than và dầu khí nói riêng là gây ra ô nhiễm môi trường do sự phát thải SO2, COx, NOx ... Tính trên một đơn vị nhiệt lượng phát ra thì đốt than phát thải nhiều chất ô nhiễm hơn các nhiên liệu hóa thạch khác (dầu, khí). Chính vì vậy, việc đốt than, dầu đã gián tiếp góp phần làm biến đổi khí hậu, suy thoái môi trường toàn cầu mà nổi bật là hiện tượng hiệu ứng nhà kính và mưa axít. Những nơi xảy ra sự cố tràn dầu và nước thải công nghiệp thì có benzen, toluen rất độc, trực tiếp đe dọa sự sống của động thực vật; polyclorua diphenyl phát tán và tích tụ vào cơ thể cá rồi qua người gây ra nhiều bệnh nguy hiểm, trong đó có bệnh ung thư. Tiết kiệm năng lượng Một trong những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp tới sự phát triển nền kinh tế đồng thời đảm bảo môi trường bền vững của Việt Nam là vấn đề sử dụng năng lượng, đặc biệt là sử dụng hợp lý và tiết kiệm các nguồn năng lượng. Trong chu trình chuyển hóa lý tưởng thì năng lượng được bảo toàn, nghĩa là không có tổn thất trong tất cả các khâu chuyển hóa năng lượng. Trong thực tế bao giờ cũng xảy ra các tổn thất trong từng khâu chuyển hóa. Làm giảm tổn thất trong các quá trình chuyển hóa được gọi là tiết kiệm năng lượng. Tiết kiệm năng lượng là đảm bảo thỏa mãn nhu cầu năng lượng của các quá trình sản xuất, dịch vụ và sinh hoạt với mức tiêu thụ năng lượng ít nhất và hiệu quả kinh tế cao nhất. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả nhằm thực hiện chủ trương của Đảng và Nhà nước về tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên, đảm bảo sự phát triển bền vững của quốc gia, đồng thời giảm chi phí năng lượng, tăng khả năng cạnh tranh, cải thiện chất lượng hàng hóa và tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp. Hiện nay, một số doanh nghiệp đã và đang thực hiện chương trình tiết kiệm và sử dụng hiệu quả các nguồn năng lượng bằng các biện pháp chủ yếu sau: Cải tiến, hợp lý hóa quá trình đốt nhiên liệu; gia nhiệt, làm lạnh và chuyển hóa nhiệt năng; Giảm tổn thất nhiệt; Giảm tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng; Thu hồi năng lượng của chu trình thải để sử dụng lại như thu hồi nhiệt từ khói thải để sấy sản phẩm hoặc phát điện; Giảm tiêu thụ năng lượng bằng cách sử dụng thiết bị và/hoặc công nghệ có hiệu suất cao như sử dụng đèn, động cơ, lò hơi... có hiệu suất cao, hoặc dùng công nghệ khô thay cho công nghệ ướt trong sản xuất xi măng... Giảm tiêu thụ năng lượng nhờ hợp lý hóa quá trình sản xuất do đó nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng; Phát triển, sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (mặt trời, gió, thủy triều, địa nhiệt...) để tiết kiệm các nguồn nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ, khí đốt. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng Tiềm năng tiết kiệm năng lượng của doanh nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố, như trình độ công nghệ, hệ thống quản lý và nhận thức của người lao động về việc sử dụng năng lượng. Một số tiêu chí thường được dùng để đánh giá trình độ công nghệ trong các doanh nghiệp như: Tuổi thọ trung bình của thiết bị; Hiệu suất thiết bị; Loại nhiên liệu sử dụng; Chi phí năng lượng cho đơn vị sản phẩm; Mức độ cơ khí và tự động hóa; Trình độ tổ chức quản lý; Năng suất lao động; Lợi nhuận, hiệu quả sản xuất... Tiềm năng tiết kiệm năng lượng của một số máy móc, thiết bị trong doanh nghiệp có thể kể đến như sau: Trong thiết bị lò hơi: tận dụng nhiệt của hơi, nước hoặc khói thải để gia nhiệt nước cấp hoặc sấy không khí; tối ưu hóa quá trình đốt bằng thiết bị công nghệ hiện đại; sửa chữa và bảo dưỡng thiết bị hợp lý, kiểm soát sức hút buồng lửa... Trong hệ thống phân phối hơi: giảm áp suất hơi đến mức thấp nhất có thể; giảm tổn thất nhiệt rò rỉ và tăng cường bảo ôn đường ống hơi; thiết kế hệ thống hơi thích hợp; lắp đặt và bảo dưỡng bẫy hơi đúng quy cách; tạo lỗ thông khí... Trong hệ thống điều hòa không khí: bảo ôn đường ống lạnh, bảo dưỡng làm vệ sinh tháp giải nhiệt, điều khiển phụ tải, tối ưu hóa chế độ sử dụng điều hòa. Trong các động cơ điện: chọn động cơ có công suất phù hợp là loại động cơ có hiệu suất cao, không để động cơ vận hành quá non tải, chọn phương pháp khởi động và điều chỉnh tốc độ hợp lý... Trong các máy biến áp: không để máy biến áp làm việc ở chế độ không tải hoặc quá non tải (nên sử dụng tải nằm trong khoảng từ 40-70% dung lượng máy biến áp), nâng cao hệ số công suất của tải để giảm tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp, điều chỉnh tỷ số biến áp để hạ điện áp đầu ra, chọn máy có hiệu suất cao... Thay thế bóng đèn sợi tóc bằng đèn huỳnh quang mang lại tiết kiệm lớn nhất (tới 80%), cải tiến động cơ điện cho phép tiết kiệm 4%. Hiện đại hóa các bộ chỉnh lưu (bộ biến tần) và giảm bớt sử dụng điện năng cho sấy nóng và biến đổi nhiệt năng mang lại tiết kiệm đáng kể (tới 20%). Khả năng tiết kiệm năng lượng trong công tác hàn là đáng kể (tới 15%) nhưng tỷ lệ của công việc hàn trong tổng tiêu thụ điện năng lại nhỏ (chỉ 4%). Trong hệ thống chiếu sáng: thay thế các bóng đèn hiệu suất phát quang thấp bằng loại đèn mới có hiệu suất cao hơn; thay chấn lưu sắt từ bằng loại điện tử có thể tiết kiệm được từ 3 đến 7W/chấn lưu, sử dụng tối đa ánh sáng tự nhiên, thiết bị điều khiển đóng cắt tự động, lắp đặt những công tắc thông minh để bật tắt đèn hợp lý, lắp tụ song song với mỗi bóng để giảm tổn thất trên đường dây, hạ thấp chiều cao treo đèn xuống vị trí thích hợp... Trong hệ thống phân phối nhiệt: bọc bảo ôn hoặc tái bảo ôn các bộ phận sinh nhiệt, tận dụng nhiệt khói thải; Tiềm năng tiết kiệm năng lượng được đánh giá theo 3 mức đầu tư: ngắn hạn, trung hạn và dài hạn. Đầu tư ngắn hạn là thực hiện các biện pháp chủ yếu như cải tiến chế độ quản lý năng lượng, tổ chức sản xuất hợp lý, sửa chữa nhỏ, cải thiện quy trình vận hành, bảo dưỡng, chuyển thiết bị phụ trợ sang chế độ kinh tế, chuyển máy biến áp non tải sang chế độ dự phòng nguội, hạn chế sử dụng điện năng để sưởi nóng, chèn kín cửa kính, kẽ hở cửa ra vào, hoàn thiện bảo ôn đường ống cung cấp nhiệt, rửa và làm sạch thiết bị thu nhiệt, cách nhiệt tốt tủ lạnh... Các biện pháp về tiết kiệm năng lượng với chi phí nhỏ chỉ chiếm dưới 5% tổng tiềm năng tiết kiệm năng lượng. Các biện pháp này được thực hiện trong thời gian khoảng 2 - 3 tháng. Đầu tư trung hạn bao gồm cải tạo, nâng cấp hoặc đổi mới từng phần các thiết bị đang làm việc nhằm nâng cao hiệu quả năng lượng, như thay đổi bảo ôn, thu hồi nhiệt, thay thế các bộ phận đã cũ, thay thế các động cơ điện non tải và áp dụng bộ truyền động điều chỉnh kiểu tần số ở các công trình có phụ tải biến động... Các biện pháp chi phí trung bình cho công tác tiết kiệm năng lượng thường chiếm tới 15 - 20% tổng tiềm năng tiết kiệm năng lượng, thực hiện trong khoảng từ 1-2 năm và được hoàn vốn trong 3 năm. Để thực thi các biện pháp chi phí trung bình cần có kế hoạch chi tiết và lập các bản vẽ thi công. Đầu tư dài hạn bao gồm nâng cấp thiết bị hoặc thay đổi công nghệ, thiết bị mới. Biện pháp này thường cần vốn đầu tư lớn, thời gian thu hồi vốn dài nên các doanh nghiệp cần phải xem xét kỹ tính khả thi về kinh tế, các yếu tố về môi trường và an toàn sức khỏe nghề nghiệp. Các biện pháp chi phí lớn về tiết kiệm năng lượng về mặt lý thuyết mang lại tới 75% tiềm năng tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên chi phí cho các biện pháp đó là tương đương và trong nhiều trường hợp, vượt quá chi phí xây dựng nhà máy/phân xưởng mới. Sở dĩ có tình trạng đó là vì trong ngành công nghiệp các biện pháp chi phí lớn về tiết kiệm năng lượng liên quan tới việc thay đổi công nghệ của sản xuất chính, đòi hỏi thay thế các thiết bị đắt tiền và chỉ có thể thực hiện khi cải tạo đầu tư mới xí nghiệp. Các phương pháp tiết kiệm năng lượng: Tiết kiệm trong hệ thống hơi: Tiết kiệm nước sử dụng cho lò hơi: Khói thải do đốt than đá hoặc dầu FO, bao gồm: Khói thải do đốt than đá hoặc dầu FO, bao gồm: CO2, COx, SOx, NOx, bụi than và một số chất hữu cơ bay hơi; Các khói thải này có thể gây các bệnh về đường hô hấp, bệnh phổi. Gây mưa axit do môi trường sinh thái, ăn mòn các công trình bê tông. Khí CO2 gây nên hiệu ứng nhà kính. Đánh giá hoạt động của lò hơi: Tổn thất nhiệt bức xạ và đối lưu Khói thải và chất thải rắn Cơ năng dùng cho bơm, quạt Không khí Nhiên liệu Nước cấp Tro Xả đáy và rò rỉ Hơi nước dùng cho công nghiệp Lò hơi Hình 3.5: Quy trình hoạt động của một lò hơi Từ quy trình hoạt động của lò hơi, ta có lượng nhiệt bị thất thoát trong quá trình hoạt động của lò hơi: Khói thải khô Hàm lượng hydrogen và độ ẩm trong nguyên liệu. Do phải tốn một lượng nhiệt đáng kể để làm bay hơi nước. Độ ẩm trong không khí. Đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn do lượng oxy dư không đủ làm sản sinh ra CO, tro,… Nhiệt do bức xạ và đối lưu từ bề mặt lò hơi. Hình 3.6: Chu trình hơi tiêu biểu Các phương án tiết kiệm khói thải lò hơi: Kiểm soát tốt quá trình đốt, hạn chế tình trạng thiếu oxy làm sản sinh ra khí CO và các chất độc hại khác. Thu hồi nhiệt từ khói thải, một mặt để tránh hiện tượng đọng sương trong ống khói làm hư ống khói, một mặt tiết kiệm lượng dầu sử dụng trong tình trạng tài nguyên đang ngày càng khan hiếm. Thu hồi nước xả đáy. Tính khả thi của các phương án: Thu hồi nhiệt từ khói thải: Các nồi hơi thường được thiết kế có nhiệt độ khói thải khác nhau, từ 175 – 300oC. Tuy nhiên, để tránh tình trạng ăn mòn do đọng sương có trong nhiên liệu, nhiệt độ thường được duy trì khoảng 200 - 220oC. Để thu hồi nhiệt từ khói thải, công ty đã lắp đặt thêm một bộ trao đổi nhiệt vào trong ống khói đầu ra. Bộ này có nhiệm vụ trao đổi nhiệt giữa nước cấp với khói thải mục đích tăng nhiệt độ nước trước khi đưa vào lò hơi, hạn chế hiện tượng đọng sương trong ống khói. Hình 3.7: Bộ thu hồi nhiệt loại ống có cánh Lợi ích của phương án: Đo đạc hệ thống nồi hơi của công ty và hệ thống hơi ta có được các kết quả như sau: Áp suất hơi: 10at, nhiệt độ: 163oC. Năng suất hơi là 10 tấn/h Lượng dầu tiêu thụ so với bảng trên khoảng 720 - 860 lít dầu/h. Ở đây công ty sử dụng dầu FO. Dầu FO có tỷ trọng là 0,92 tương đương với lượng dầu sử dụng là 662 – 791 kg dầu/h Nhiệt độ nước ngưng hồi về là 96oC. Nhiệt độ nước bổ sung bằng nhiệt độ không khí ngoài trời khoảng 30oC, lượng nước ngưng thu hồi được là 3 m3/h. Đo đạc khói thải: O2 = 1,8 %; CO = 0%; CO2 = 13,8%, tkhói = 297oC. Với các thông số trên ta có: Nồng độ CO = 0, quá trình đốt cháy là hoàn toàn. Thành phần O2 dư = 1,8%: đạt yêu cầu Þ Tỷ lệ không khí dư trong khói thải: Trong đó: e: tỷ lệ không khí dư. a: thành phần CO2 trong khói thải. w: thành phần không khí dư trong khói thải. Þ Kết luận: về mặt khói thải: tỷ lệ oxy dư và thành phần khói thải là tốt. Tổn thất nhiệt qua khói lò: Ta có tổn thất nhiệt này còn cao, nhiệt độ khói lò còn cao trong khi đó nhiệt độ nhiệt độ khói cần thiết là khoảng 200 – 220oC. Vì vậy ta phải hạ nhiệt độ khói lò xuống bằng cách gắn thêm bộ trao đổi nhiệt vào trong ống khói: Nhiệt lượng cần thiết để sản xuất ra 10 tấn hơi mỗi giờ. Trong đó: m: khối lượng hơi cần thiết, m = 10 000 kg/h Cp = 4,18 KJ/kg.h = 1 Kcal/kg.h Ts: nhiệt độ hơi, Ts = 163oC. r: nhiệt hóa hơi ở nhiệt độ Ts, tra bảng 56 trang 441 Sách quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 10, ta có Ts = 2080 KJ/kg = 497 kcal/kg Þ Bảng 3.3: Nhiệt trị của một số loại nhiên liệu Nhiên liệu Nhiệt trị (kcal/kg) Củi, gỗ và phụ phẩm nông, lâm sản 3000 – 4500 Than bùn 2000 – 2870 Than nâu 2870 – 3500 Than đá 5500 Dầu diesel 10200 Dầu FO 9900 Dầu hỏa 10300 Khí thiên nhiên và khí đồng hành 9300 Theo bảng nhiệt trị trên, nhiệt trị của dầu FO là 9900 kcal/kg Lượng dầu tiêu thụ theo lý thuyết: Lượng dầu tiêu thụ khoảng 662 - 791 kg/h. Hiệu suất lò hơi: Theo định mức: 1kg dầu FO tương đương 15 kg hơi nước và thải ra môi trường 30 m3 khói thải. kg hơi nước/kg dầu Lượng khói thải tương ứng: 23730 m3/h. Lượng khói thải: Trong đó: rP,T: khối lượng riêng của không khí ở điều kiện P,T ro: khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn, ro = 1,293 kg/m3. Þ Lượng khói lò tương đương: 14689 kg/h Sau khi lắp bộ thu hồi nhiệt, nhiệt độ khói lò lúc đó giảm xuống chuẩn là 200 – 220oC. Lúc đó nhiệt lượng thu hồi được là, với nhiệt dung riêng của khói là 1KJ/kg.oC: Qth = 14689kg/h x 1 KJ/kgoC x (297 – 220) = 1121053 KJ/h » 270 587 kcal/h Lượng dầu tiết kiệm được do thu hồi nhiệt: Lượng khói thải giảm xuống, khi đó ta tiết kiệm được 27,33 kg dầu/h: Thành phần các chất ô nhiễm có trong dầu FO: C = 82%, S = 2,3% Vậy trong 1kg dầu FO có 0,82kg cacbon và 0,023kg lưu huỳnh Phản ứng cháy của C, S: C + O2 ® CO2 12 44 S + O2 ® SO2 32 64 Lượng khí CO2 và SO2 sinh ra khi đốt 1kg dầu: Lượng khói thải giảm trong 1 giờ do thu hồi nhiệt: Một kg dầu FO hiện nay khoảng 5200 đồng. Thì số tiền công ty tiết kiệm được trong 1 giờ làm việc là: 27,33kg x 5200 đồng/kg = 142 116 đồng. Số tiền tiết kiệm được hàng năm: 142 116 x 10 x 365 = 518 723 400 đồng. Vậy trong 1 năm công ty tiết kiệm được cho mình khoảng 518 triệu đồng. Nước ngưng thu hồi được là 3 m3/h ở nhiệt độ 96oC Lượng nhiệt thu hồi được là: 3000kg/h x 1kcal/kg.h x (96 – 30) = 198 000 kcal/h = 47 368 KJ/h Với nhiệt lượng đó, ta sử dụng để tăng nhiệt độ của nước cấp. Khi đó, nhiệt độ của nước cấp là: 3000kg/h x 1kcal/kg.h x (96 – T) = 7000kg/h x 1kcal/kg.h x (T – 30) T = 49,8oC. Lượng dầu tiết kiệm được do nước cung cấp vào cho nồi hơi có nhiệt độ là 49,8oC Q = mCp(T – 30) = 10000kg/h x 1kcal/kg.oC x (49,8 – 30) = 198 000 kcal/h Þ mFO = 20kg/h Lượng khói thải giảm trong 1 giờ do thu hồi nước ngưng để gia nhiệt cho nước cấp nồi hơi: Một kg dầu FO hiện nay khoảng: 5200 đồng/kg Số tiền công ty tiết kiệm được trong 1h: 20 kg/h x 5200 đồng/ kg = 104 000 đồng/h Số tiền tiết kiệm trong 1 năm: 104 000 x 10 x 365 » 379 triệu đồng Thu hồi nhiệt xả đáy: Do tác dụng của nhiệt và do quá trình bốc hơi, trong nước nồi hơi diễn ra các quá trình lý hóa khác nhau, một loạt hợp chất bị phân hủy và một loạt hợp chất khác sinh ra…. Trong nhiều trường hợp quá trình này dẫn đến sự tạo ra các hợp chất không hòa tan, tách ra khỏi dung dịch bão hòa dưới dạng cặn và trong những điều kiện nhất định biến thành cặn bán hoặc bùn. Chất lắng đọng dính chặt trên bề mặt đun nóng hay làm lạnh có khả năng phá hoại sự làm việc bình thường của nồi hơi hay thiết bị trao đổi nhiệt. Chất lắng đọng xốp do cặn lơ lửng trong nước nồi hơi được tích lũy và nén lại, lắng đọng dạng cặn bám và dạng bùn gây ra mức độ nguy hiểm như nhau đối với hoạt động của lò hơi. Theo tính chất vật lý có thể đánh giá chất lắng đọng theo các chỉ tiêu: màu, độ cứng, cường độ kết dính với bề mặt kim loại, chiều dày, độ phân phối đều theo bề mặt…. Theo đặc tính hóa học, thành phần chất lắng đọng thường biểu diễn bằng phần trăm các chất như: CaO, MgO, CuO, SO3, SiO2, Fe2O3, Fe3O4, Al2O3, P2O5 và cả lượng cặn bay hơi. Trong quản lý, điều quan trọng là phải biết thành phần của chất lắng đọng, bởi vì nó thường cho phép tìm ra nguyên nhân cặn bám và bùn. Song phân tích hóa học không thể cho biết chính xác được hợp chất nào có trong thành phần của chất lắng đọng. Thành phần hóa học của cặn bám tạo ra trong nồi hơi rất khác nhau, song có thể phân chúng ra làm bốn nhóm sau: Cặn bám kim loại kiềm thổ chủ yếu bao gồm các hợp chất của canxi và magie: CaCO3, CaSO4, CaSiO3, Ca3(PO4)2, MgO, Mg(OH)2, Mg3(PO4)2. Tùy thuộc vào số lượng của chất nào có nhiều trong cặn bám mà người ta phân biệt ra cặn bám cacbonat CaCO3, sunfat CaSO4, photphat Ca3(PO4)2…. Cũng có thể có cặn bám loại hỗn hợp gồm nhiều hợp chất. Cặn bám oxit sắt: trong thành phần của loại cặn lắng đọng này có thể có silicat sắt, photphat sắt Fe2(PO4)3, sắt photphat natri NaFePO4, oxit sắt Fe2O3, Fe3O4. Cặn bám đồng: trong thành phần cặn bám chứa một lượng lớn đồng. Cặn bám silicat: có các thành phần khác nhau. Tính chất quan trọng nhất của cặn bám là độ dẫn điện thấp, nó thay đổi phụ thuộc vào cấu trúc và độ rỗng của chất lắng đọng từ 0,12 đến 1,2 at/m.oK. Các phương pháp loại trừ cặn bám trong hệ thống hơi: Để ngăn ngừa việc tạo ra cặn bám trong nồi hơi hình trống dùng các phương pháp sau đây: Làm mềm triệt để nước cấp cho nồi hơi. Ngăn ngừa quá trình làm bẩn nước cấp do các sản phẩm của quá trình gỉ kim loại của hệ nồi hơi. Khử hiện tượng thấm hút nước làm lạnh vào thiết bị ngưng tụ của turbin. Tổ chức xử lý nước bên trong nồi hơi để độ hóa học hợp lý của nồi hơi. Khử hiện tượng nung quá nhiệt cục bộ trên các ống phát hơi. Phương pháp làm mềm nước, ngăn ngừa sản phẩm gỉ làm bẩn nước cấp. Xử lý nước cấp cho nồi hơi chính là ngăn ngừa cặn bám trên bề mặt nồi hơi. Các phương pháp để thu hồi nhiệt xả đáy: Hình 3.8: Bộ thu hồi nhiệt xả đáy Phương pháp này cũng gần giống như phương pháp thu hồi nhiệt từ khói lò. Tuy nhiên, phương pháp này không thường xuyên và chỉ thực hiện khi nào lò hơi xả đáy. Hình 3.9: Phương pháp thu hồi nhiệt xả đáy và ẩn nhiệt Lợi ích của phương pháp: Tiết kiệm được một lượng dầu do phải gia nhiệt nước cấp lên nhiệt độ cần thiết. Khi ta thu hồi nhiệt xả đáy thì nhiệt độ nước cấp cho nồi hơi sẽ tăng lên. Giảm đi một lượng khói thải gây hiệu ứng nhà kính do đốt dầu FO. Tiết kiệm được tiền do tiết kiệm dầu, giảm thải ra môi trường. Ngoài các lợi ích hữu hình đó còn có lợi ích vô hình đó là hình ảnh công ty sẽ thay đổi, áp lực phải di dời cơ sở giảm xuống. Bọc cách nhiệt đường ống dẩn hơi, thay thế nhựa amiănng bằng polyurethane: Trên đường ống dẫn hơi nếu không được bọc cách nhiệt thì sẽ dẩn đến hiện tượng thất thoát nhiệt do bức xạ, do đối lưu. Mặt khác, khi đường ống không được bọc cách nhiệt thì hơi khi đến nơi cung cấp sẽ không còn giữ được nhiệt độ yêu cầu. Hơi nước có thể bị ngưng tụ trên đường ống gây ra ăn mòn đường ống. Bảng 3.4: Thất thoát nhiệt trên đường ống hơi Đường kính ống (mm) Nhiệt độ bề mặt Độ dầy cách nhiệt (mm) Thất thoát nhiệt (W/m) Không cách nhiệt Có cách nhiệt 100 90 150 200 30 50 64 290 770 1440 67 115 144 150 90 150 200 30 50 64 410 1250 1920 90 170 170 200 90 150 200 38 50 64 530 1440 1640 110 195 240 Dựa vào bảng trên ra thấy rằng nếu không bọc cách nhiệt tốt thì lượng nhiệt thoát ra trên đường ống cũng đáng kể. Những lưu ý khi bọc cách nhiệt: Bán kính đường ống càng nhỏ, lớp cách nhiệt càng mỏng. Sử dụng vật liệu cách nhiệt chất lượng tốt là đầu tư tốt hơn so với sử dụng vật liệu chất lượng kém, mặc dù có thể đầu tư ban đầu cao hơn. Nhiệt độ vỏ kim loại càng cao, thời gian hoàn vốn đầu tư càng nhanh. Tốt h