Xử Lý Khí Thải Lò Hơi Đốt Dầu Diesel: Đặc Điểm và Công Nghệ

Lò hơi công nghiệp đóng vai trò trái tim cung cấp năng lượng nhiệt (dạng hơi nước hoặc nước nóng) cho vô số quy trình sản xuất trong các ngành công nghiệp như thực phẩm, đồ uống, dệt may, hóa chất, giấy, và nhiều lĩnh vực khác. Trong số các loại nhiên liệu được sử dụng, dầu Diesel (DO – Diesel Oil) vẫn là một lựa chọn phổ biến do tính sẵn có, mật độ năng lượng cao và khả năng lưu trữ tương đối dễ dàng.

Tuy nhiên, quá trình đốt cháy dầu Diesel trong lò hơi lại phát sinh ra một lượng đáng kể khí thải chứa nhiều chất ô nhiễm độc hại, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường không khí và sức khỏe con người.

Khí thải từ lò hơi đốt dầu Diesel là một hỗn hợp phức tạp bao gồm các sản phẩm cháy hoàn toàn như Carbon Dioxide (CO2​) và hơi nước (H2​O), các thành phần trơ từ không khí như Nitơ (N2​), Oxy dư (O2​), và quan trọng hơn là các chất ô nhiễm chính: Oxit Lưu huỳnh (SOx​), Oxit Nitơ (NOx​), Bụi (Particulate Matter – PM, chủ yếu là bồ hóng/soot), Carbon Monoxide (CO), và Hydrocarbon chưa cháy hết (Unburned Hydrocarbons – UHC).

Việc kiểm soát và xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm này trước khi thải ra môi trường không chỉ là yêu cầu bắt buộc từ các quy định pháp luật ngày càng nghiêm ngặt mà còn là trách nhiệm xã hội của doanh nghiệp, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và hướng tới sự phát triển bền vững.

Bài viết này sẽ đi sâu phân tích bản chất của khí thải lò hơi đốt dầu Diesel, từ quá trình hình thành các chất ô nhiễm, đặc tính dòng thải, tác động tiêu cực, đến việc giới thiệu và đánh giá các công nghệ xử lý tiên tiến và phổ biến hiện nay. Đồng thời, bài viết cũng thảo luận về các yếu tố then chốt trong việc lựa chọn phương pháp xử lý, quy trình vận hành, bảo dưỡng hệ thống và những xu hướng phát triển trong tương lai của lĩnh vực quan trọng này.

1. Quá Trình Đốt Cháy Dầu Diesel và Sự Hình Thành Các Chất Ô Nhiễm

Dầu Diesel chủ yếu bao gồm các hydrocacbon (C, H) với một lượng nhỏ Lưu huỳnh (S) và các tạp chất khác. Quá trình đốt cháy trong lò hơi là phản ứng oxy hóa nhiên liệu bằng không khí (chứa O2​ và N2​) ở nhiệt độ cao để giải phóng năng lượng.

• Phản ứng cháy lý tưởng (hoàn toàn): Cx​Hy​+(x+y/4)O2​→xCO2​+y/2H2​O S+O2​→SO2​

Tuy nhiên, trong thực tế, quá trình cháy không bao giờ hoàn hảo và luôn đi kèm với sự hình thành các chất ô nhiễm:

• Oxit Lưu huỳnh (SOx​): Chủ yếu là SO2​ và một phần nhỏ SO3​. Chúng được hình thành do sự oxy hóa của Lưu huỳnh có sẵn trong dầu Diesel. Nồng độ SOx​ trong khí thải tỷ lệ thuận với hàm lượng Lưu huỳnh trong nhiên liệu. S(trong daˆˋu)+O2​→SO2​ 2SO2​+O2​⇌2SO3​ (phản ứng này được xúc tác bởi một số kim loại trong tro bay hoặc xảy ra ở nhiệt độ cao)
• Oxit Nitơ (NOx​): Là hỗn hợp chủ yếu gồm NO và NO2​. NOx​ hình thành qua ba cơ chế chính trong lò hơi:
  • Thermal NOx​ (Nhiệt): Ở nhiệt độ rất cao (> 1300°C) trong ngọn lửa, các phân tử N2​ và O2​ trong không khí phản ứng với nhau. Đây là nguồn NOx​ chính trong lò hơi đốt dầu. N2​+O2​⇌2NO
  • Fuel NOx​ (Nhiên liệu): Do sự oxy hóa của các hợp chất chứa Nitơ có sẵn trong dầu Diesel (thường ít hơn so với than đá).
  • Prompt NOx​: Hình thành nhanh trong vùng đầu của ngọn lửa giàu nhiên liệu qua các phản ứng phức tạp giữa các gốc hydrocacbon và N2​. Cơ chế này ít quan trọng hơn so với Thermal NOx​ trong lò hơi đốt dầu.
• Bụi (Particulate Matter – PM): Bao gồm bồ hóng (soot), tro (ash), và các hợp chất hữu cơ ngưng tụ. Bồ hóng là các hạt carbon mịn hình thành do quá trình cháy không hoàn toàn, đặc biệt là ở những vùng thiếu oxy trong ngọn lửa. Tro là thành phần khoáng không cháy có trong dầu. PM từ đốt dầu Diesel thường có kích thước rất nhỏ (PM2.5 hoặc nhỏ hơn).
• Carbon Monoxide (CO): Là sản phẩm của quá trình cháy không hoàn toàn do thiếu oxy, nhiệt độ cháy thấp, hoặc thời gian lưu cháy không đủ. CO là một khí độc, làm giảm khả năng vận chuyển oxy của máu.

Hydrocarbon chưa cháy hết (UHC): Bao gồm các phân tử nhiên liệu chưa phản ứng hoặc phản ứng một phần, bay hơi và thoát ra cùng khí thải. Chúng góp phần vào ô nhiễm không khí (tạo smog) và có thể gây mùi.

2. Đặc Tính Của Khí Thải Lò Hơi Đốt Dầu Diesel

Khí thải từ lò hơi đốt dầu DO có những đặc điểm chung sau:

• Nhiệt độ: Tương đối cao, thường dao động từ 150°C đến 350°C hoặc cao hơn sau khi ra khỏi bộ trao đổi nhiệt cuối cùng của lò (như bộ hâm nước, bộ sấy không khí), tùy thuộc vào thiết kế và hiệu suất lò hơi.
• Lưu lượng: Biến động phụ thuộc vào công suất hoạt động (tải) của lò hơi.
• Thành phần: Chủ yếu là N2​, CO2​, H2​O, O2​ dư (thường 3-6%). Các chất ô nhiễm (SOx​, NOx​, PM, CO, UHC) chiếm tỷ lệ nhỏ nhưng lại là đối tượng cần xử lý.
• Độ ẩm: Tương đối cao do H2​O là sản phẩm cháy.
• Tính ăn mòn: Có thể trở nên ăn mòn nếu nhiệt độ khí thải giảm xuống dưới điểm sương axit (acid dew point), đặc biệt khi có mặt SO3​ tạo thành axit sulfuric (H2​SO4​).
• Màu sắc: Thường có màu xám đen hoặc đen do sự hiện diện của bồ hóng (soot).

3. Tác Động Môi Trường và Sức Khỏe

Các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi đốt dầu Diesel gây ra nhiều tác động tiêu cực:

• SOx​:
  • Gây mưa axit (H2​SO4​), phá hủy hệ sinh thái (rừng, hồ nước), ăn mòn công trình xây dựng, di tích lịch sử.
  • Gây kích ứng hệ hô hấp, làm trầm trọng thêm các bệnh như hen suyễn, viêm phế quản mãn tính.
  • SO2​ có thể chuyển hóa thành các hạt sulfate mịn (PM2.5), ảnh hưởng tầm nhìn và sức khỏe.
• NOx​:
  • Là tiền chất chính (cùng với VOCs) trong phản ứng quang hóa tạo ra Ozon tầng đối lưu (O3​), thành phần chính của khói mù quang hóa (smog), gây hại cho hệ hô hấp và cây trồng.
  • Góp phần vào mưa axit (axit nitric – HNO3​).
  • NO2​ là một khí độc, gây viêm đường hô hấp, giảm chức năng phổi.
  • Góp phần vào hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước.
• Bụi (PM), đặc biệt là PM2.5 (bồ hóng):
  • Xâm nhập sâu vào phổi và thậm chí đi vào máu, gây ra các bệnh về hô hấp (viêm phế quản, hen suyễn, ung thư phổi) và tim mạch (nhồi máu cơ tim, đột quỵ).
  • Giảm tầm nhìn xa.
  • Làm bẩn các bề mặt.
  • Hạt carbon đen (black carbon) là một tác nhân gây biến đổi khí hậu do hấp thụ bức xạ mặt trời.
• CO:
  • Là khí độc không màu, không mùi. Hít phải CO làm giảm khả năng vận chuyển oxy của hemoglobin trong máu, gây ngạt, tổn thương não, tim và có thể tử vong ở nồng độ cao.
• UHC:
  • Một số UHC (như benzen, các hợp chất thơm đa vòng – PAHs) có khả năng gây ung thư.
  • Góp phần tạo ozon tầng đối lưu (smog).
  • Gây mùi khó chịu.

4. Công Nghệ Xử Lý Khí Thải Lò Hơi Đốt Dầu Diesel

Việc xử lý đòi hỏi áp dụng các công nghệ phù hợp để loại bỏ hoặc giảm thiểu từng loại chất ô nhiễm chính. Thông thường, một hệ thống xử lý hoàn chỉnh sẽ bao gồm nhiều giai đoạn.

4.1. Kiểm Soát Bụi (PM/Soot):

Do bụi từ đốt dầu Diesel có kích thước rất nhỏ, các thiết bị hiệu suất cao thường được yêu cầu.

• Cyclon (Xiclon): Thường dùng làm bước xử lý sơ bộ để loại bỏ các hạt bụi thô (> 10-15 micron) dựa vào lực ly tâm. Hiệu quả thấp với bụi mịn từ dầu DO. Chi phí đầu tư và vận hành thấp, cấu tạo đơn giản.
• Thiết bị lọc bụi túi vải (Baghouse/Fabric Filter): Dòng khí đi qua các túi lọc bằng vải (vải dệt hoặc không dệt chịu nhiệt). Bụi bị giữ lại trên bề mặt túi, khí sạch đi qua. Bụi được định kỳ rũ xuống phễu thu bằng cơ chế rung lắc, thổi khí nén ngược (pulse-jet) hoặc dòng khí đảo chiều. Hiệu quả lọc bụi rất cao (>99%), kể cả bụi mịn. Tuy nhiên, nhạy cảm với độ ẩm và nhiệt độ cao (cần chọn vật liệu vải phù hợp), có nguy cơ cháy nếu bụi dễ bắt lửa, chi phí thay túi lọc định kỳ.
• Thiết bị lọc bụi tĩnh điện (Electrostatic Precipitator – ESP): Khí thải đi qua điện trường cao áp, các hạt bụi bị tích điện và sau đó bị hút về các bản cực thu trái dấu. Bụi được loại bỏ khỏi bản cực bằng cách gõ búa định kỳ. ESP có hiệu quả rất cao (>99%) với dải kích thước hạt rộng, kể cả hạt siêu mịn, và có thể hoạt động ở nhiệt độ cao, tổn thất áp suất thấp. Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu rất cao, nhạy cảm với sự thay đổi đặc tính điện của bụi và lưu lượng khí, hiệu quả giảm nếu điện trở suất của bụi quá cao hoặc quá thấp. Cần bảo trì hệ thống điện cao áp cẩn thận.
• Thiết bị lọc bụi kiểu ướt (Wet Scrubber): Cho dòng khí tiếp xúc với chất lỏng (thường là nước), bụi bị giữ lại do va chạm, quán tính, khuếch tán vào các giọt lỏng. Có nhiều kiểu thiết kế: tháp phun, tháp đệm, Venturi… Ưu điểm là có thể xử lý khí nóng, ẩm, vừa lọc bụi vừa hấp thụ một phần khí axit (SO2​). Nhược điểm là tạo ra bùn thải cần xử lý, tiêu tốn nước, có thể gây ăn mòn thiết bị, hiệu quả lọc bụi mịn không cao bằng ESP hay túi vải (trừ Venturi tốc độ cao nhưng tốn năng lượng).

4.2. Kiểm Soát Oxit Lưu huỳnh (SOx​) – Khử Lưu huỳnh (Desulfurization):

Phương pháp hiệu quả nhất là sử dụng dầu Diesel có hàm lượng Lưu huỳnh thấp (ULSD – Ultra Low Sulfur Diesel). Tuy nhiên, nếu vẫn cần xử lý SOx​ trong khí thải, các công nghệ sau được áp dụng:

• Hấp thụ kiểu ướt (Wet Scrubbing): Đây là công nghệ phổ biến nhất. Khí thải được cho tiếp xúc với dung dịch hoặc huyền phù chứa chất hấp thụ có tính kiềm trong tháp hấp thụ.
  • Dùng vôi/đá vôi (Lime/Limestone Scrubbing): Chất hấp thụ là huyền phù Ca(OH)2 (vôi tôi) hoặc CaCO3 (đá vôi). SO2​+CaCO3​+1/2H2​O→CaSO3​⋅1/2H2​O+CO2​ SO2​+Ca(OH)2​→CaSO3​+H2​O Sau đó, CaSO3​ thường được oxy hóa thành CaSO4​⋅2H2​O (thạch cao – gypsum), có thể làm vật liệu xây dựng. CaSO3​+1/2O2​+2H2​O→CaSO4​⋅2H2​O
  • Dùng Natri Hydroxit/Soda (NaOH/Na2CO3 Scrubbing): Phản ứng nhanh hơn, hiệu quả cao hơn nhưng hóa chất đắt hơn và tạo ra muối Natri tan, cần xử lý nước thải phức tạp hơn. SO2​+2NaOH→Na2​SO3​+H2​O SO2​+Na2​CO3​→Na2​SO3​+CO2​ Ưu điểm của hấp thụ ướt là hiệu quả khử SOx​ cao (>90-98%), công nghệ đã được kiểm chứng. Nhược điểm là tạo ra lượng lớn nước thải/bùn thải, tiêu tốn nước, có thể cần gia nhiệt lại khí thải trước khi ra ống khói để tránh cột khói trắng và đảm bảo độ nâng.
• Hấp thụ khô/bán khô (Dry/Semi-Dry Scrubbing):
  • Phun sấy hấp thụ (Spray Dry Absorption – SDA): Phun huyền phù chất hấp thụ (thường là vôi tôi) vào dòng khí nóng. Nước bay hơi nhanh chóng, SO2​ phản ứng với chất hấp thụ khô tạo thành sản phẩm rắn (hỗn hợp CaSO3​, CaSO4​, Ca(OH)2​ dư), được thu cùng bụi trong thiết bị lọc bụi (ESP hoặc túi vải) phía sau. Không tạo nước thải nhưng hiệu quả thường thấp hơn và tiêu tốn nhiều chất hấp thụ hơn so với phương pháp ướt.
  • Phun chất hấp thụ khô (Dry Sorbent Injection – DSI): Phun bột chất hấp thụ khô (vôi tôi, nahcolite, trona) trực tiếp vào đường ống khói hoặc buồng phản ứng. Sản phẩm rắn được thu cùng bụi. Hiệu quả thấp hơn SDA, thường dùng cho lò hơi nhỏ hoặc yêu cầu khử SOx​ không quá cao.

4.3. Kiểm Soát Oxit Nitơ (NOx​):

Các biện pháp kiểm soát NOx​ được chia thành hai nhóm chính:

• Biện pháp sơ cấp (Primary Measures – Điều chỉnh quá trình cháy): Mục đích là ngăn chặn sự hình thành NOx​ ngay từ đầu bằng cách thay đổi điều kiện cháy.
  • Sử dụng vòi đốt NOx​ thấp (Low NOx​ Burners – LNB): Thiết kế vòi đốt đặc biệt để tạo ra ngọn lửa lớn hơn, nhiệt độ đỉnh thấp hơn, và kiểm soát quá trình hòa trộn nhiên liệu-không khí theo từng giai đoạn, giảm sự hình thành Thermal NOx​. Đây là biện pháp phổ biến và hiệu quả về chi phí.
  • Luân hồi khí thải (Flue Gas Recirculation – FGR): Trích một phần khí thải đã làm nguội (~10-20%) và đưa trở lại vùng cháy. Khí thải trơ này hấp thụ nhiệt, làm giảm nhiệt độ đỉnh của ngọn lửa và giảm nồng độ oxy, từ đó giảm Thermal NOx​.
  • Đốt theo giai đoạn (Staged Combustion): Cung cấp không khí vào buồng đốt theo nhiều giai đoạn. Giai đoạn đầu đốt với lượng không khí thiếu (giàu nhiên liệu) để hạn chế NOx​ hình thành, sau đó cung cấp thêm không khí ở giai đoạn sau để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu.
  • Phun nước/hơi nước (Water/Steam Injection): Phun nước hoặc hơi nước vào vùng cháy để hạ nhiệt độ ngọn lửa, giảm Thermal NOx​. Thường áp dụng cho tuabin khí hơn là lò hơi. Các biện pháp sơ cấp thường có thể giảm NOx​ khoảng 30-60%, chi phí tương đối thấp nhưng có thể ảnh hưởng nhẹ đến hiệu suất lò hơi.
• Biện pháp thứ cấp (Secondary Measures – Xử lý sau quá trình cháy): Áp dụng khi các biện pháp sơ cấp không đủ đáp ứng yêu cầu phát thải.
  • Khử xúc tác chọn lọc (Selective Catalytic Reduction – SCR): Đây là công nghệ hiệu quả nhất hiện nay (>90% NOx​ reduction). Khí thải sau khi được xử lý bụi và SOx​ (nếu cần) được trộn với amoniac (NH3​) hoặc urê (CO(NH2​)2​) và dẫn qua lớp vật liệu xúc tác (thường là V2​O5​, TiO2​, WO3​) ở nhiệt độ khoảng 300-400°C. Chất xúc tác giúp NOx​ phản ứng chọn lọc với NH3​ tạo thành N2​ và H2​O vô hại. 4NO+4NH3​+O2​→4N2​+6H2​O 2NO2​+4NH3​+O2​→3N2​+6H2​O NO+NO2​+2NH3​→2N2​+3H2​O Nhược điểm của SCR là chi phí đầu tư cao (thiết bị, xúc tác), xúc tác có thể bị ngộ độc bởi SOx​, bụi, kim loại nặng (cần xử lý sơ bộ kỹ), cần kiểm soát chặt chẽ lượng NH3​ phun vào để tránh “ammonia slip” (NH3 dư thoát ra môi trường).
  • Khử không xúc tác chọn lọc (Selective Non-Catalytic Reduction – SNCR): Phun NH3​ hoặc urê trực tiếp vào vùng có nhiệt độ cao trong lò hơi hoặc đường khói (khoảng 850-1100°C), nơi NOx​ sẽ phản ứng với NH3​ tạo thành N2​ và H2​O mà không cần xúc tác. Hiệu quả khử NOx​ thấp hơn SCR (khoảng 30-70%) và rất nhạy cảm với nhiệt độ (cửa sổ nhiệt độ hoạt động hẹp). Chi phí đầu tư thấp hơn SCR nhưng chi phí vận hành (hóa chất) có thể cao hơn do hiệu quả sử dụng NH3​ thấp hơn và nguy cơ ammonia slip cao hơn.

4.4. Kiểm Soát CO và UHC:

• Tối ưu hóa quá trình cháy: Đây là biện pháp quan trọng nhất. Đảm bảo cung cấp đủ lượng không khí cần thiết (kiểm soát tỷ lệ không khí/nhiên liệu), duy trì nhiệt độ cháy đủ cao, và đảm bảo sự hòa trộn tốt giữa nhiên liệu và không khí trong buồng đốt.
• Sử dụng xúc tác oxy hóa (Oxidation Catalyst): Nếu cần thiết, có thể lắp đặt thêm bộ xúc tác oxy hóa (thường chứa kim loại quý như Platin, Paladi) sau lò hơi để oxy hóa CO và UHC thành CO2​ và H2​O ở nhiệt độ thấp hơn. Đôi khi bộ xúc tác này được tích hợp trong hệ thống SCR.

5. Hệ Thống Xử Lý Tích Hợp

Thông thường, để đáp ứng các tiêu chuẩn phát thải nghiêm ngặt, người ta phải kết hợp nhiều công nghệ xử lý thành một hệ thống tích hợp. Một cấu hình phổ biến có thể là:

Lò hơi -> (Bộ hâm nước/sấy không khí) -> Thiết bị khử NOx​ sơ cấp (LNB, FGR) -> Thiết bị lọc bụi (ESP/Túi vải) -> Thiết bị khử SOx​ (Wet Scrubber/SDA) -> Thiết bị khử NOx​ thứ cấp (SCR) -> Ống khói.

Thứ tự các bước có thể thay đổi tùy thuộc vào công nghệ cụ thể và điều kiện vận hành (ví dụ: SCR có thể đặt trước hoặc sau thiết bị khử SOx​ tùy loại xúc tác và nhiệt độ yêu cầu).

6. Tiêu Chí Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý

Việc lựa chọn công nghệ hoặc tổ hợp công nghệ phù hợp cần cân nhắc các yếu tố sau:

• Tiêu chuẩn phát thải: Yêu cầu giới hạn nồng độ cho từng chất ô nhiễm (PM,SOx​,NOx​,CO) theo quy định của địa phương và quốc gia (Ví dụ: QCVN 19:2024/BTNMT tại Việt Nam).
• Đặc tính lò hơi và nhiên liệu: Công suất lò, chế độ vận hành (liên tục hay thay đổi tải), hàm lượng Lưu huỳnh trong dầu DO.
• Hiệu quả yêu cầu: Mức độ giảm thiểu ô nhiễm cần đạt được.
• Chi phí đầu tư (CAPEX): Chi phí thiết bị, lắp đặt, xây dựng.
• Chi phí vận hành (OPEX): Chi phí năng lượng (điện, hơi), hóa chất (chất hấp thụ, NH3​/urê), vật tư tiêu hao (túi lọc, xúc tác), nhân công, bảo trì, xử lý chất thải (bùn, nước thải, tro bay, thạch cao).
• Không gian lắp đặt: Diện tích và không gian chiều cao cần thiết cho hệ thống.
• Độ tin cậy và bảo trì: Mức độ phức tạp của hệ thống, yêu cầu về bảo trì, thời gian dừng lò để bảo dưỡng.
• Quản lý sản phẩm phụ/chất thải: Khả năng tái sử dụng (thạch cao) hoặc chi phí xử lý các chất thải phát sinh.

7. Vận Hành và Bảo Dưỡng (O&M)

O&M đúng cách là yếu tố sống còn để đảm bảo hệ thống xử lý hoạt động hiệu quả, ổn định và tuân thủ quy định:

• Theo dõi liên tục: Sử dụng Hệ thống giám sát khí thải liên tục, tự động (CEMS – Continuous Emission Monitoring System) để đo nồng độ các chất ô nhiễm (PM,SOx​,NOx​,CO,O2​), lưu lượng, nhiệt độ khí thải theo thời gian thực. Dữ liệu này giúp đánh giá hiệu quả xử lý và tuân thủ quy định.
• Kiểm soát quy trình: Duy trì các thông số vận hành trong giới hạn tối ưu (nhiệt độ, pH dung dịch hấp thụ, tỷ lệ phun hóa chất, áp suất…).
• Bảo dưỡng định kỳ: Thực hiện kiểm tra, vệ sinh, thay thế các bộ phận theo lịch trình: kiểm tra/thay túi lọc, vệ sinh điện cực ESP, kiểm tra/bổ sung/thay thế chất xúc tác SCR, kiểm tra bơm/van/đường ống, hiệu chuẩn CEMS…
• Quản lý hóa chất và chất thải: Lưu trữ, xử lý hóa chất (vôi, NH3​, urê…) an toàn; thu gom, vận chuyển và xử lý tro bụi, bùn thải, nước thải theo đúng quy định.
• Đào tạo nhân viên: Đảm bảo nhân viên vận hành được đào tạo đầy đủ về quy trình vận hành, an toàn và xử lý sự cố.

8. Thách Thức và Xu Hướng Tương Lai

• Thách thức:
  • Chi phí đầu tư và vận hành cao, đặc biệt đối với các hệ thống xử lý đa năng, hiệu suất cao.
  • Xử lý đồng thời nhiều loại chất ô nhiễm với các yêu cầu công nghệ khác nhau.
  • Quản lý và xử lý các sản phẩm phụ, chất thải phát sinh.
  • Đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định khi tải lò hơi thay đổi.
  • Yêu cầu kỹ thuật và trình độ vận hành cao.
• Xu hướng tương lai:
  • Quy định ngày càng nghiêm ngặt: Buộc các doanh nghiệp phải đầu tư vào công nghệ xử lý tốt hơn.
  • Sử dụng nhiên liệu sạch hơn: Chuyển đổi sang dầu Diesel có hàm lượng Lưu huỳnh cực thấp (ULSD) hoặc các nhiên liệu thay thế khác (khí tự nhiên, biomass, hydro) hoặc điện khí hóa.
  • Công nghệ xử lý hiệu quả hơn, chi phí thấp hơn: Nghiên cứu vật liệu xúc tác, hấp phụ mới; tối ưu hóa thiết kế thiết bị.
  • Tăng cường thu hồi năng lượng: Tích hợp các bộ thu hồi nhiệt hiệu quả hơn để giảm tiêu thụ năng lượng tổng thể.
  • Kiểm soát thông minh và tự động hóa: Ứng dụng IoT, AI để giám sát, phân tích dữ liệu và tối ưu hóa vận hành hệ thống xử lý khí thải theo thời gian thực.
  • Công nghệ thu giữ Carbon (CCUS): Mặc dù hiện tại chủ yếu tập trung vào các nguồn phát thải CO2​ lớn, nhưng có thể trở thành một phần của giải pháp dài hạn.

9. Các Quy định và Tiêu chuẩn liên quan (Tham chiếu QCVN 19:2024/BTNMT)

Tại Việt Nam, khí thải từ lò hơi đốt dầu Diesel phải tuân thủ QCVN 19:2024/BTNMT – Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về Khí thải Công nghiệp. Quy chuẩn này quy định giá trị giới hạn cho phép của các thông số ô nhiễm đối với “Thiết bị đốt nhiên liệu lỏng và nhiên liệu khí” tại Bảng 1. Giới hạn phát thải thay đổi tùy thuộc vào công suất thiết bị và khu vực đặt cơ sở xả thải (Cột A, B, C).

Các thông số ô nhiễm chính được kiểm soát đối với lò hơi đốt dầu Diesel theo QCVN 19:2024/BTNMT bao gồm:

• Bụi (PM):
  • Thiết bị có công suất nhiệt từ 20 MW trở lên: ≤15mg/Nm3 (Cột A), ≤20mg/Nm3 (Cột B), ≤25mg/Nm3 (Cột C).
  • Thiết bị có công suất nhiệt dưới 20 MW: ≤20mg/Nm3 (Cột A), ≤25mg/Nm3 (Cột B), ≤30mg/Nm3 (Cột C).
  • Hàm lượng oxy tham chiếu: 3%.
• Cacbon monoxit (CO):
  • Thiết bị có công suất nhiệt từ 20 MW trở lên: ≤100mg/Nm3 (Cột A), ≤120mg/Nm3 (Cột B), ≤150mg/Nm3 (Cột C).
  • Thiết bị có công suất nhiệt dưới 20 MW: ≤120mg/Nm3 (Cột A), ≤150mg/Nm3 (Cột B), ≤200mg/Nm3 (Cột C).
  • Hàm lượng oxy tham chiếu: 3%.
• Lưu huỳnh đioxit (SO2​):
  • Thiết bị có công suất nhiệt từ 20 MW trở lên: ≤150mg/Nm3 (Cột A), ≤250mg/Nm3 (Cột B), ≤300mg/Nm3 (Cột C).
  • Thiết bị có công suất nhiệt dưới 20 MW: ≤200mg/Nm3 (Cột A), ≤300mg/Nm3 (Cột B), ≤350mg/Nm3 (Cột C).
  • Hàm lượng oxy tham chiếu: 3%.
  • Lưu ý: Giới hạn SO2​ có thể được bỏ qua nếu chứng minh được hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu Diesel nhỏ hơn 50 mg/kg (tương đương 0.005%). Điều này khuyến khích sử dụng ULSD để đơn giản hóa việc xử lý.
• Nitơ oxit (NOx​, tính theo NO2​):
  • Thiết bị có công suất nhiệt từ 20 MW trở lên: ≤200mg/Nm3 (Cột A), ≤250mg/Nm3 (Cột B), ≤300mg/Nm3 (Cột C).
  • Thiết bị có công suất nhiệt dưới 20 MW: ≤250mg/Nm3 (Cột A), ≤300mg/Nm3 (Cột B), ≤350mg/Nm3 (Cột C).
  • Hàm lượng oxy tham chiếu: 3%.
• Hydro sunphua (H2​S): Áp dụng giới hạn cho các thiết bị sử dụng nhiên liệu lỏng có hàm lượng lưu huỳnh lớn hơn 50 mg/kg: ≤5mg/Nm3 (A, B, C). Hàm lượng oxy tham chiếu: 3%.
• Độ khói (Ringelmann): ≤1 cho tất cả các thiết bị đốt nhiên liệu lỏng.

Quy chuẩn cũng quy định hàm lượng oxy tham chiếu là 3% cho khí thải từ thiết bị đốt nhiên liệu lỏng và nhiên liệu khí, và 6% cho thiết bị đốt nhiên liệu rắn và các thiết bị khác trừ lò đốt chất thải. Các phương pháp đo đạc, lấy mẫu và phân tích được quy định trong Phụ lục 1, viện dẫn các tiêu chuẩn TCVN, US EPA Method, ISO, v.v.. Việc tuân thủ các giới hạn này đòi hỏi các lò hơi đốt dầu Diesel, đặc biệt là loại công suất lớn hoặc sử dụng dầu hàm lượng lưu huỳnh cao, phải có các biện pháp kiểm soát và xử lý khí thải hiệu quả.

Kết Luận

Khí thải từ lò hơi đốt dầu Diesel là một nguồn ô nhiễm không khí đáng kể, chứa các chất độc hại như SOx​, NOx​, PM, CO. Việc kiểm soát và xử lý hiệu quả nguồn thải này là yêu cầu cấp thiết để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng, đồng thời đáp ứng các quy định pháp luật ngày càng chặt chẽ. Hiện nay, có nhiều công nghệ tiên tiến và đã được kiểm chứng để xử lý từng loại chất ô nhiễm hoặc xử lý đồng thời nhiều chất.

Lựa chọn công nghệ phù hợp đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng giữa hiệu quả kỹ thuật, chi phí đầu tư, chi phí vận hành, điều kiện cụ thể của nhà máy và các yêu cầu pháp lý. Việc vận hành và bảo dưỡng đúng cách, kết hợp với giám sát liên tục, là yếu tố then chốt để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả lâu dài.

Trong tương lai, xu hướng sử dụng nhiên liệu sạch hơn, áp dụng các công nghệ xử lý hiệu quả hơn về năng lượng và chi phí, cùng với việc tăng cường tự động hóa và kiểm soát thông minh sẽ tiếp tục định hình lĩnh vực xử lý khí thải lò hơi, góp phần vào mục tiêu phát triển công nghiệp bền vững và bảo vệ môi trường sống

Xác định lưu lượng phát thải Lượng khí thải :

Lượng khí thải lò hơi khi đốt dầu F.O ít thay đổi. Nhu cầu không khí cần cấp cho đốt cháy hết 1 kg dầu F.O là V020 = 10,6 m3/kg.

Lượng khí lò hơi thải sinh ra khi đốt hết 1 kg dầu F.O là : Vc20 ≈ 11,5 m3/kg ≈ 13,8 kg khí thải/ 1kg dầu.