Trạm quan trắc khí thải ống khói

Trạm quan trắc khí thải ống khói
Download tài liệu
Quan trắc liên tục các chất ô nhiễm phát thải từ ống khói. Số liệu truyền về trung tâm qua internet, WIFI, 3G

Quan trắc liên tục các chất ô nhiễm trong khí thải ống khói, số liệu được truyền về Sở bằng internet, 3G ...đáp ứng đầy đủ các yêu cầu như quy định trong thông tư 40:2017/TT-BTNMT và Nghị định 40/2019/NĐ-CP.

1. Quan trắc bụi:

Các thiết bị quan trắc bụi dựa trên một số nguyên lý như sau:

- Phương pháp va đập tia sáng (scattered light): sensor phát ra chùm tia sáng bởi đèn Halogen chiếu vào các hạt bụi trong ống khói. Khi gặp các hạt bụi, chùm tia bị phản xạ trở lại. Dựa vào mức độ phản xạ mà tính được mật độ bụi có ống khói.

- Phương pháp điện động (electroDynamic): sensor được đặt sau bộ lọc bụi. Một điện áp được đặt giữa sensor đo và lọc bụi. Khi các hạt bụi trong dòng khí thải bám lên bộ lọc bụi  sẽ tác động lên sensor đo làm thay đổi sức điện động giữa hai điện cực mà từ đó tính toán được mật độ bụi trong khí thải. Phương pháp này tránh được ảnh hưởng của vận tốc hạt bụi có trong khí thải.

2. Quan trắc lưu lượng:

Thiết bị quan trắc lưu lưu lượng thường sử dụng các nguyên lý sau:

- Phương pháp chênh lệch áp suất: Ống điện cực đo được đặt xuyên qua ống khói. Sự thay đổi áp suất trước và sau ống điện cực sẽ tính được tốc độ dòng khí. Vận tốc nhân với diện tích mặt cắt ống khói cho ta lưu lượng. Phương pháp này bị ảnh hưởng do bụi bị tích lũy trên đầu đo và khó thực hiện với ống khói có đường kính lớn.

- Phương pháp tán xạ nhiệt: Hai điện cực đo được đặt trong ống khói. Một điện cực được gia nhiệt, một điện không được gia nhiệt. Khí thải thổi qua điện cực làm giảm nhiệt độ điện cực đo. Căn cứ vào mức độ mất nhiệt ta tính toán được vận tốc dòng khí từ đó tính được lưu lượng. Phương pháp này  ít bị ảnh của bụi trong khí thải và khong phụ thuộc vào đường kính ống khói.

3. Quan trắc các thông số hóa học:

Quan trắc các thông số hóa học dựa vào các nguyên lý chính như sau:

a) Nguyên lý quang học: Dựa trên sự hấp thụ ánh sáng của các chất cần phân tích. Cường độ hấp thụ ánh sáng tuân theo định luật Labe-Bia. Trong nguyên lý quang học người ta sử dụng các công nghệ như sau:

- Hồng ngoại gần không tán sắc (NDIR) để đo đồng thời 5 chỉ tiêu là O2, CO, SO­­­2, NO, CO2. Muốn đo được NOx thì cần phải đo thêm NO2. Muốn đo NO2 cần phải có bộ chuyển hóa xúc tác NO2 thành NO

- Hồng ngoại chuyển hóa Furie (FTIR): có thể đo một lúc 16 chỉ tiêu là H2O, CO2, CO, N2O, NO, NO2, SO2, HCl, HF, NH3, C2H6, C3H8, C2H4 và CH2O

- Ánh sáng tử ngoại quang phổ hấp thụ quang tán sắc (UV-DOAS :Differential Optical Absorption Spectroscopy): Có thể đo được cùng một lúc các thông số như CO, SO2, NOx là các chất có hiệu ứng hấp thụ tử ngoại.

- Ánh sáng laser (TDLAS-Tubo diode Laser Spectroscopy): đo được nhiều thông số nhưng mỗi thiết bị chỉ có thể đo được một thông số. Phương pháp này sử dụng chùm tia xuyên qua ống khói (cross-duck) nên không có phần nào tiếp xúc với khí thải nên tránh được sự ăn mòn thiết bị, đặc biệt trong ngành sản xuất phân bón apatit chứa khí thải HF. Khí HF là chất ăn mòn cực mạnh, ăn mòn tất cả các kim loại và hợp kim kể cả Haslloy-C là vật liệu chuyên cho nhành công nghiệp hóa chất.

b) Nguyên lý điện hóa: Mỗi sensor điện hóa được tẩm một dung dịch điện hóa tương ứng. Khi các chất cần đo phản ứng với dung dịch điện hóa làm thay đổi điện thế trên bề mặt điện cực. Sự thay đổi này tỷ lệ với nồng độ chất cần đo. Mỗi thông số cần một sensor. Sensor điện hóa làm việc sau một thời gian sẽ bị già hóa và phải thay mới. Thông thường mỗi sensor làm việc được từ 16.000 -18.000 giờ.

Ưu nhược điểm của từng nguyên lý:

- Nguyên lý hồng ngoại gần không tán sắc (NDIR) cũng như hồng ngoại chuyển hóa Furier (FTIR) đòi hỏi phải có môi trường nhiệt độ thấp và khô ráo để bảo vệ thiết bị phân tích và khí đo phải được làm sạch bụi và khô trước khi đi vào máy phân tích. Việc ngưng tụ làm lạnh để loại hơi nước có thể làm mất SO2.

- Nguyên lý tử ngoại (UVDOAS): ) sử dụng gương quang học và các diode array nên chịu được điều kiện môi trường nóng và ẩm và không bị mất mát SO2

- Nguyên lý laser (TDLAS: đo được nhiều chỉ tiêu, tính chọn lọc cao, không bị  ăn mòn bởi khí thải.

- Nguyên lý điện hóa: có thể đo được rất nhiều chỉ tiêu và đặc biệt là các chỉ tiêu không có hiệu ứng hấp thụ ánh sáng mà phương pháp quang học không thể đo được. Tuy nhiên thời gian đáp ứng chậm, sau một thời gian sử dụng thì phải định kỳ thay sensor. Tuổi thọ của sensor điện hóa là từ 16000 đến 18000 giờ làm việc (khoảng 2 năm). Chi phí khí chuẩn thấp, thông thường sau 1 tháng mới hiệu chuẩn một lần ,

Sau đây là các bảng so sánh giữa các công nghệ quang học

Bảng 1:  Bảng so sánh giữa công nghệ tử ngoại (UVDOAS) với công nghệ hồng ng ngoại không tán sắc (NDIR): 

Yếu tố

UVDOAS

NDIR

Phân tách phổ

Đầy đủ dãy phổ, phổ hấp thụ liên tục thông qua lăng kính phản xạ (holographic grating) và phát hiện bằng diode array

Không tán sắc, phổ hấp thụ đặc trưng nhận được thông qua kính lọc

Đáp ứng tuyến tính

Độ phân giải cao dẫn đến đáp ứng tuyến tính tốt

Kính lọc ánh sáng làm tổn hại đến khả năng đáp ứng tuyến tính

Mất SO2

Phân tích trực tiếp khí ướt nóng nên hạn chế sự mất mát SO2

Công đoạn ngưng tụ loại bỏ hơi nước  chắc chắn sẽ làm mất SO2 do sự hòa tan

Hệ thống lấy mẫu

Chỉ yêu cầu lọc bụi, đơn giản và không bị ăn mòn

Làm lạnh- khô (cold-dry): yêu cầu lọc bụi, ngưng tụ, loại bỏ nước nên dẫn đến sự ăn mòn bề mặt thiết bị

Chu kỳ hiệu chuẩn điểm 0

Lâu (ưu điểm của quang phổ hấp thụ quang tán sắc)

Ngắn hơn rất nhiều

Ảnh hưởng cản trở

Không bị ảnh hưởng của bụi, độ ẩm và các loại khí khác có trong khí thải do công nghệ DOAS loại bỏ được các yếu tố này

Độ ẩm ảnh hưởng nghiêm trọng đến không chỉ kết quả mà đến cả kính lọc của thiết bị

Cuvet đo

Được kết nói với cáp quang dễ thay thế và ít phải bảo trì

Kết cấu rất phức tạp và khó bảo trì

Độ bền

Không có các bộ phận chuyển động như bơm hút mẫu, động cơ nén máy làm lạnh ...nên có độ bền cao

Có các bộ phận chuyển động dẫn đến hao mòn nên phải bảo trì bảo dường thường xuyên

 Bảng 2: Bảng so sánh công nghệ  Laser (TDLAS) với công nghệ hồng ngoại không tán sắc (NDIR):

Tính năng kỹ thuật

Công nghệ Laser (TDLAS)

NDIR

Ổn định mẫu

Không yêu cầu

Có yêu cầu

Đo mẫu

Trực tiếp, liên tục, thời gian thực

Thu mẫu, làm khô và phân tích

Môi trường khí

Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt nhiệt độ khí thải cao, bụi nhiều, ăn mòn mạnh

Khí thải cần phải xư rlysơ bộ, ổn đingj nhiệt độ áp suất, làm khô và loại bỏ hết bụi

Thời gian đáp ứng

Nhanh <1s, chỉ bị giới hạn bởi khả năng đáp ứng của các bộ vi xử lý trong thiết bị điện tử

Chậm bị giới hạn bởi quá trình vận chuyển mẫu trên đường ống và khả năng đáp ứng của thiết bị điện tử

Độ chính xác

Kết quả thu được là kết quả trung bình của khí thải dọc theo chùm quang học xuyên qua ống khói, trực tiếp, thời gian thực. Không bị ảnh hưởng bởi bụi, các khí khác và và các yếu tố thay đổi thất thường trong trong ống khói do tính chọn lọc cao của ánh sáng laser

Kết quả chỉ phản ánh nồng độ khí thải ở đầu tip ống lấy mẫu, bị ảnh hưởng bởi các khí cản trở, sự hấp thụ, và sự dò rỉ khi lấy mẫu và chuyển mẫu, ảnh hưởng chéo của các khí khác, bụi, và sự thay đổi thất thường trong ống khói

Tính liên tục

Đo liên tục

Gián đoạn do phải thổi ngược

Độ bền

Không có các bộ phận chuyển động

Có rất nhiều bộ phận trong thiết bị phải chuyển động dẫn đến nhanh chóng hư hỏng khi phải làm việc liên tục 24/24

Ảnh hưởng

Không bị ảnh hưởng  từ hỗn hợp khí thải thải ống khói, tự động bổ chính bụi và sự nhiễm bản kính quang học

Bị ảnh hưởng mạnh bởi hỗn hợp khí thải trong ống khói, bổ chính kém bởi bụi và sự nhiễm bản kính quang học

Thải khí

Không thải ra khí do đo trược tiếp

Khi thu mẫu về máy phân tích, khí thải sẽ thải ra môi trường xung quanh

Hiệu chuẩn và bảo trì

Hiệu chuẩn:

Bảo trì:

Hiệu chuẩn: 2-3 lần/tháng

Bảo trì: thường xuyên

Chi phí vận hành

Không có bộ phận chuyển động nên giá thành vận hành rất thấp

Phải thường xuyên thay thế các bộ phận do mẫu bị tắc nghẽn, hoặc do bị ăn mòn

 Hình ảnh thiết bị quan trắc khí thải ống khói công nghệ TDLAS:

 Kết quả hình ảnh cho continuous monitoring analyser

 Phương pháp lấy mẫu, phân tích:

Có hai phương pháp chính :

a) Phương pháp trực tiếp (insitu): Thiết bị được gắn trực tiếp lên ống khói. Tín hiệu được hiển thị trên màn hình thiết bị hoặc tín hiệu được đưa xuống transmiter đặt dưới mặt đất. Phương pháp này chủ yếu áp dụng cho các thiết bị đo theo nguyên lý phương pháp quang học.

 b) Phương pháp gián tiếp (extractive): Mẫu được thiết bị lấy mẫu hút mẫu từ trong ống khói sau đó được sấy nóng để tránh ngưng tụ, lọc bụi, loại hơi nước  (chủ yếu sử dụng máy làm lạnh ngưng tụ) trước khi đưa về thiết bị phân tích đặt dưới mặt đất. Thiết bị phân tích có thể sử dụng các máy quang học hoặc  sensor điện hóa. 

Tùy theo sự lựa chọn của khách hàng, STEPRO có khả năng cung cấp các trạm quan trắc khí thải ống khói của các hãng như sau:

- Hãng IMR (Mỹ):sử dụng nguyên lý sensor điện hóa, phương pháp extractive

- Hãng Dr. Fodish (Đức): sử dụng nguyên lý hồng ngoại gần không tán sắc (NDIR), phương pháp extrctive

- Hãng STEAM Equipments (Ấn độ): sử dụng nguyên lý UVDOAS và TDLAS, phương pháp in-situ và extractive

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@ Bản quyền thuộc về Công ty TNHH Khoa học Công nghệ và Bảo vệ môi trường

Thiết kế bởi công ty Enuy Việt Nam

Hỗ trợ trực tuyến