1. Trạm quan trắc khí thải ống khói tự động là gì (CEM)

Trạm quan trắc khí thải ống khói tự động là tích hợp nhiều thiết bị quan trắc tự động bao gồm thiết quan trắc các thông số hóa học, thiết bị đo bụi, thiết bị đo nhiệt độ, lưu lượng áp suất. Số liệu được truyền qua mạng internet để theo dõi theo thời gian thực hoặc qua gói dữ liệu theo phương thức ftp.

1.1. Quan trắc các thông số hóa học

Để quan trắc các thông số hóa học như CO, SO2, NO, NO2, O2...có các công nghệ chính như sau:

- Sensor điện hóa (electrochemical)

- Quang phổ hồng ngoại không tán sắc (NDRI)

- Quang phổ tử ngoại (UV-DOAS)

- Quang phổ Laser

1.2. Quan trắc bụi:

Quan trắc bụi sử dụng công nghệ quang học ở vùng khả kiến hoặc laser để đếm hạt bụi trong ống khói. Nồng độ hạt bụi được chuẩn hóa để chuyển sang nồng độ khối lượng (mg/m3)

a) Phương pháp quang học (Opacity Monitor / Light Scattering)

- Nguyên lý: Đo độ suy giảm ánh sáng khi chùm tia laser hoặc đèn đi qua dòng khí chứa bụi (Opacity – đo mức cản sáng) hoặc đo mức tán xạ ánh sáng từ bụi (Light Scattering).

- Ưu điểm: Theo dõi liên tục (CEMS – Continuous Emissions Monitoring System), phản hồi nhanh.

- Nhược điểm: Bị ảnh hưởng bởi hơi nước, giọt nước, nhiệt độ cao. Không đo được chính xác khối lượng bụi (chỉ tương đối).

b) Phương pháp điện động học (Electrostatic/Triboelectric Method). 

- Nguyên lý:Bụi va chạm vào đầu dò → tạo ra tín hiệu điện (dòng hoặc điện áp) do hiệu ứng điện động học → tín hiệu tỷ lệ với nồng độ bụi.

- Ưu điểm:Thiết bị nhỏ gọn, dễ lắp đặt. Phù hợp với bụi có kích thước nhỏ và lưu lượng lớn.

- Nhược điểm: Cần hiệu chuẩn với kết quả đo thủ công để đảm bảo độ chính xác. Bị ảnh hưởng bởi loại bụi và tốc độ dòng khí.

c) Phương pháp β-ray (Beta Attenuation Monitor)

- Nguyên lý: Dòng khí đi qua màng lọc → bụi bị giữ lại → tia beta đi qua màng → mức suy giảm beta tỷ lệ với lượng bụi.

- Ưu điểm: Đo được khối lượng bụi với độ chính xác cao.

- Nhược điểm: Chi phí thiết bị cao. Yêu cầu an toàn bức xạ.

1.3. Quan trắc lưu lượng:

Quan trắc lưu lượng có các công nghệ chính như sau:

a)  Ống Pito:

- Nguyên lý: Ống Pito đo đồng thời áp suất động và áp suất tĩnh của dòng khí. Hiệu áp suất giữa hai loại áp suất này cho phép tính toán vận tốc dòng khí.

- Ưu điểm: đơn giản, chi phí thấp.

- Nhược điểm: độ chính xác bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi hướng dòng khí và bụi 

b)  Cảm biến nhiệt (Thernal Mass Flow Meter) : Dòng khí đi qua cảm biến làm mát một phần tử nhiệt; mức độ làm mát tỷ lệ với lưu lượng khối.  - Ưu điểm:  Không cần đo thêm nhiệt độ hoặc áp suất; đo được lưu lượng rất thấp.

- Nhược điểm: Không phù hợp với dòng khí có chứa bụi nhiều hoặc khí ăn mòn. Cảm biến nhiệt đo lượng nhiệt cần phải duy trì để chênh lệch nhiệt độ không đổi trong dòng khí  

c) Phương pháp đo bằng lưu lượng kế siêu âm (Ultrasonic Flowmeter): Đo thời gian truyền của sóng siêu âm trong dòng khí; chênh lệch thời gian theo hướng xuôi và ngược hướng dòng khí sẽ cho biết vận tốc. 

- Ứng dụng: Đo lưu lượng khí trong các ống khói lớn hoặc khi không muốn tiếp xúc trực tiếp với dòng khí.

- Ưu điểm: Không cản trở dòng khí; lắp đặt bên ngoài ống; phù hợp với lưu lượng lớn. 

- Nhược điểm: Giá thành cao; yêu cầu cấu hình dòng khí ổn định.

d) Phương pháp đo bằng chênh lệch áp suất qua lỗ tiết lưu (Orifice Plate, Venturi, Nozzle)

- Nguyên lý: Đặt một vật cản (lỗ hoặc côn) trong đường ống làm dòng khí tăng tốc, tạo chênh lệch áp suất; áp dụng phương trình Bernoulli để tính lưu lượng

- Ưu điểm: Độ chính xác cao; phù hợp với hệ thống cố định

- Nhược điểm: Gây sụt áp dòng khí; dễ bị ảnh hưởng bởi bụi bẩn, cần bảo trì thường xuyên

e) Phương pháp đo bằng lưu lượng kế Vortex (Vortex Flowmeter)

- Nguyên lý: Dòng khí đi qua vật cản sẽ tạo ra các xoáy (vortex); tần số xoáy tỷ lệ với lưu lượng

- Ưu điểm: Bền, ít bị ảnh hưởng bởi thay đổi áp suất hoặc nhiệt độ

- Nhược điểm: Không phù hợp với dòng khí chứa hạt lớn hoặc dòng chảy không ổn định

 1.4. Quan trắc áp suất: 

Quan trắc áp suất trong ống khói là một phần quan trọng trong hệ thống quan trắc khí thải nhằm:

- Tính lưu lượng dòng khí (nếu kết hợp với vận tốc và nhiệt độ).

- Giám sát tình trạng vận hành của quạt hút và hệ thống xử lý khí thải.

- Đánh giá sự cố trong ống khói (tắc nghẽn, rò rỉ, thay đổi tải,…).

Các loại áp suất cần quan trắc

 Các thiết bị đo áp suất:

a) Dùng cảm biến áp suất (Pressure Transmitter / Pressure Sensor)

- Nguyên lý: Cảm biến chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện (0–5V, 4–20mA).

- Vị trí đặt: Thành ống khói, lắp kèm que lấy mẫu hoặc đầu dò chịu nhiệt.

b) Ống Pitot kết hợp cảm biến chênh áp

- Dùng đo vận tốc dòng khí ⇒ có thể suy ra lưu lượng khi kết hợp với tiết diện ống khói. Có thể dùng ống Pitot chữ L hoặc ống S (S-type Pitot tube – phổ biến trong đo khí thải vì chịu nhiệt cao).

2. Kết luận: 

Quan trắc khí thải ống khói là hoạt động kỹ thuật khá phức tạp tích hợp nhiều thiết bị và kiến thức, kỹ năng làm việc trực tiếp ở trình độ cao, vậy nên trước khi lắp đặt thì cần có những hiểu biểt về yêu cầu chung của  Trạm quan trắc khí thải ống khói tự động, cần phải lựa chọn được các đơn vị có đầy đủ năng lực và kinh nghiệm để tư vấn thiết bị phù hợp với loại hình công nghiệp đặc điểm khí thải của nhà máy đang hoạt động.

 Luôn luôn tiên phong trong việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới, STEPRO là nhà cung cấp các trạm quan trắc tự động cho hầu hết các thành phần môi trường: