Kỹ Thuật Xử Lý NOx Sau Quá Trình Cháy

NOx là tên gọi chung của các khí thải như oxit nitric, nitơ đioxit là một trong những thành phần gây ô nhiễm trong không khí, gây ra hiện tượng mưa axit và hiệu ứng nhà kính, đây cũng là tác nhân gây ra nhiều hệ lụy đối với môi trường sống và sức khỏe con người. Vậy hiện nay có những kỹ thuật xử lý NOx sau quá trình cháy nào? Hãy cùng Môi trường Hợp Nhất tìm hiểu qua nội dung dưới đây.

1. Hấp thụ NOx bằng nước

Sản phẩm cháy sau khi ra khỏi lò hơi có nồng độ thấp thường được thu hồi theo phương pháp hấp thụ bằng nước trong các thiết bị rửa khí, sục khí sủi bọt, ống Venturi… Hiệu quả thu hồi NOx thường chỉ đạt đến 50%. Tuy nhiên chi phí vận hành của phương pháp này rẻ. Hiệu quả hấp thụ NOx phụ thuộc vào nồng độ NOx trong dòng khói thải và loại thiết bị sử dụng để hấp thụ được thể hiện trong hình sau đây:

Quá trình hấp thụ NOx được thực hiện theo các phản ứng:

2NO₂ + H₂O --- > HNO₃ + HNO₂

N₂O₄ + H₂O --- > HNO₃ + HNO₂

HNO₂ --- > NO + NO₂ + H₂O

HNO₂ --- > NO + 1/2N₂O₄ + H₂O

NO + 1/2O₂ --- > NO₂

2 NO₂ --- > N₂O₄

Các phản ứng hấp thụ NOx xảy ra đến cùng trên bề mặt tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng. Tuy nhiên các phản ứng này bị hạn chế khi có sự xuất hiện sản phẩm HNO₃, vì vậy phải thường xuyên phun nước sạch vào để nâng cao khả năng hấp thụ NOx.

Một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm về quan hệ giữa lượng nước cấp với lưu lượng dòng khói tương ứng trong các thiết bị hấp thụ được thể hiện trong bảng dưới đây:

Bảng: Quan hệ lượng nước và dòng khói thải khi hấp thụ NOx [2]

Xử lý NOx bằng phương pháp khử ở điều kiện nhiệt độ cao và chất xúc tác.

Phun dung dịch ure vào dòng khói thải trên 800^oC thì NOx trong khói thải sẽ bị khử và chuyển thành khí N₂, CO₂ và H₂O theo các phương trình phản ứng:

NO + NO₂ + (NH₂)₂CO --- > 2N₂ + CO₂ + H₂O

(NH₂)₂CO + H₂O --- > 2NH₃ + CO₂

2NP + 2NH₃ + 1/2O₂ --- > 2N₂ + 3H₂O

6NO₂ + 8NH₃ ---> 7N₂ + 12H₂O

Phương pháp này có ưu điểm là sử dụng nguồn nhiệt cao của dòng khói sau khi ra khỏi buồng đốt nên chi phí vận hành rất thấp, đơn giản. Tuy nhiên, phương pháp này hiệu quả xử lý không cao.

Ngoài ra hiện nay để xử lý khí NOx trong khí thải có thể sử dụng phương pháp xúc tác chọn lọc SCR (selective catalytic removal). Các chất tiếp xúc có nhiệm vụ làm các phản ứng khi phun dung dịch ure vào dòng khói ở trên sẽ giảm nhiệt độ phản ứng xuống còn 180 – 450    C.

Các chất xúc tác thường được sử dụng như V₂O₅, hỗn hợp oxit kim loại chuyển tiếp, zeolit mang kim loại, hợp kim platin – rodi. Ngoài ra V2O5 có thể thêm TiO2 mang trên nền gốm hay lưới kim loại, loại này có ưu điểm là giá thành rẻ nhưng hiệu quả xử lý khí NOx cao, dễ dàng lắp đặt.

2. Xử lý đồng thời NOx và SO2

Trong quá trình đốt cháy nhiên liệu nếu cả hai khí NOx và SO₂ đồng thời sinh ra và vượt tiêu chuẩn cho phép xả thải ra môi trường thì cần phải xử lý. Vì vậy lựa chọn công nghệ xử lý kết hợp cho cả hai khí này sao cho đạt hiệu quả cao và giảm chi phí đầu tư cũng như chi phí vận hành cần phải được lưu ý.

Khi xử lý khí SO₂ bằng phương pháp khô hay ướt thì luôn luôn có một phần khí NOx được xử lý. Đặc biệt trong trường hợp xử lý SO₂ trong môi trường có khí oxy (xử lý SO₂ trong buồng đốt lò tầng sôi) thì sulphites bị oxy hóa thành sunphat, lúc này khí NOx được xử lý cùng với SO₂ càng nhiều hơn. Ngược lại nếu quá trình sunphit bị oxy hóa thành sunphat ở giai đoạn cuối cùng (trước khi khói thải ra môi trường) thì khí NOx được xử lý cùng với SO₂ nhưng không nhiều. Như vậy, khi xử lý cả NOx và SO₂ thì khí NOx xử lý không được triệt để đặc biệt là khí NO.

Hiện nay có hai công nghệ đồng thời cùng xử lý khí NOx và SO₂ là xử lý trong lò đốt và xử lý sau khi đốt bằng chùm tia điện tử năng lượng cao. Với công nghệ xử lý trong lò đốt, khí SO₂ được xử lý bằng đá vôi hoặc vôi tôi như mục 4.1.4.2 khí NOx được xử lý như mục 4.2.4.2. Công nghệ này có hiệu quả không cao nhưng chi phí đầu tư và vận hành tương đối thấp.

Việc xử lý sau khi đốt bằng chùm tia điện tử năng lượng cao theo nguyên lý chùm tia điện tử năng lượng cao chiếu trực tiếp lên dòng khói thải có khí SO₂, NOx và hơi nước. Lúc này các điện tử đập vào các phân tử khí và H₂O tạo ra các radical. Các Radical sẽ tác dụng với khí SO₂ tạo thành các phân tử H₂SO₄ và tác dụng với khí NOx tạo thành các phân tử HNO₃. Công nghệ này có hiệu quả xử lý cao nhưng chi phí đầu tư cao, vận hành phức tạp.

Trên đây là các kỹ thuật xử lý NOx sau quá trình cháy, nếu bạn đang tìm một nhà thầu uy tín chuyên nghiệp trong lĩnh vực thiết kế, thi công hệ thống xử lý khí thải NOx phù hợp với quy mô của dự án mình, hãy liên hệ Công ty Môi trường Hợp Nhất qua Hotline: 0938.857.768 để được hỗ trợ nhanh chóng.