Phân biệt công nghệ đo trong quan trắc khí thải tự động

Quan trắc khí thải tự động là gì? Có những công nghệ đo nào trong quan trắc khí thải tự động? Phân biệt công nghệ này ra sao? Hãy cùng BKCEMS tìm hiểu thong qua bài viết “Phân biệt công nghệ đo trong quan trắc khí thải tự động” dưới đây nhé!

I. HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ THẢI TỰ ĐỘNG LÀ GÌ?

1.1. Giới thiệu về hệ thống quan trắc khí thải tự động

Hệ thống quan trắc khí thải tự động là một phần quan trọng của các nhà máy, cơ sở sản xuất, hoặc các cơ sở công nghiệp khác nhằm theo dõi và kiểm soát chất lượng không khí thải được phát ra từ quá trình sản xuất hoặc hoạt động công nghiệp. Dưới đây là một số yếu tố cơ bản của hệ thống quan trắc khí thải tự động:

a. Cảm biến và Thiết bị Phân tích, đo lường trong hệ thống quan trắc khí thải tự động:

• Hệ thống quan trắc sẽ sử dụng một loạt các cảm biến và thiết bị phân tích để đo lường các chất gây ô nhiễm trong không khí thải, bao gồm Bụi, lưu lượng, nhiệt độ, áp suất, SO2, NOx, CO, O2, HCl, HF, NH3 và các chất gây ô nhiễm khác được quy định theo Nghị Định 08/2022/NĐ-CP.
• Cảm biến này thường được đặt ở các điểm quan trắc chiến lược trong hệ thống, như ở đầu ống khói hoặc trên các thiết bị xử lý khí thải.

b. Hệ Thống Ghi Nhận Dữ Liệu (Datalogger) trong hệ thống quan trắc khí thải tự động:

• Dữ liệu từ các cảm biến được gửi đến các bộ ghi dữ liệu hoặc hệ thống giám sát để ghi nhận và lưu trữ thông tin.
• Các thiết bị ghi dữ liệu này thường được cài đặt với các phần mềm quản lý dữ liệu để phân tích và báo cáo kết quả quan trắc.

c. Kiểm Soát và Điều Khiển Tự Động trong hệ thống quan trắc khí thải tự động:

• Hệ thống quan trắc khí thải tự động thường được tích hợp với các thiết bị điều khiển tự động để điều chỉnh quá trình sản xuất hoặc xử lý khí thải để đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định về chất lượng không khí thải.
• Khi các cảm biến phát hiện ra mức ô nhiễm vượt quá một ngưỡng quy định, hệ thống điều khiển có thể tự động kích hoạt các biện pháp kiểm soát như tăng cường quá trình xử lý hoặc giảm sản lượng sản phẩm.

d. Hệ Thống Giao Tiếp và Báo Cáo trong hệ thống quan trắc khí thải tự động:

• Hệ thống quan trắc khí thải tự động thường được kết nối với hệ thống mạng để truyền dữ liệu và thông tin quan trắc đến các bộ phận quản lý hoặc cơ quan giám sát.
• Thông tin này cũng có thể được sử dụng để tạo báo cáo hàng ngày, hàng tuần hoặc hàng tháng về chất lượng không khí thải và tuân thủ các quy định liên quan.

1.2. Phân biệt công nghệ đo hot-wet và cold-dry trong quan trắc khí thải tự động

• Phép đo hot-wet (nóng-ướt) trong quan trắc khí thải tự động có nghĩa là phân tích mẫu khí thải trên cơ sở nguyên trạng và đảm bảo tính toàn vẹn của mẫu, từ quá trình chiết xuất đến phân tích, được duy trì. Mục tiêu chính của phép đo nóng-ướt là ngăn chặn sự ngưng tụ của sương axit hoặc hơi nước.
• Phân tích cold-dry (khô lạnh) trong quan trắc khí thải tự động đề cập đến việc làm mát mẫu khí nóng-ướt cho đến khi nước ngưng tụ. Ở đây chúng tôi sẽ chủ yếu tập trung vào các ứng dụng nóng-ướt. Đánh giá toàn diện về cả hai phương pháp đều có sẵn và có thể được cung cấp theo yêu cầu

• Theo kinh nghiệm thực tế, độ chính xác của các phép đo cold-dry (khô lạnh) có thể bị ảnh hưởng nếu máy làm lạnh thực hiện loại bỏ nước không hiệu quả 100%. Một lý do cần yêu cầu loại bỏ độ ẩm là để giảm thiểu ảnh hưởng chéo từ độ ẩm. Việc loại bỏ nước có thể làm chậm thời gian phản hồi và làm cho phép đo không chính xác bằng một số kỹ thuật đo.
• Máy phân tích dựa trên tia laser phân tầng lượng tử hoạt động ở vùng hồng ngoại giữa, nơi hầu hết các loại khí đều có khả năng hấp thụ chính. Khi thuộc tính này và khả năng phân giải cao vốn có được kết hợp với nhau, người ta sẽ có một kỹ thuật đo rất hiệu quả có thể đo nóng/ướt.
• Khi nói nóng / ướt, nhiệt độ có thể đo ở nhiệt độ lên tới 190 độ C (giá trị này thường cao hơn điểm sương) và không làm khô độ ẩm từ mẫu khí. Kỹ thuật này giúp thời gian phản hồi nhanh hơn vì không có độ trễ xảy ra trong máy sấy và cho kết quả đọc mang tính đại diện hơn. Nếu yêu cầu phép đo “khô”, chúng ta có thể chuyển đổi phép đo khí không ẩm thành phép đo khô bằng cách sử dụng số đo nước đo được trong phép tính chuyển đổi.
• Kỹ thuật này đã được công nghệ của các hãng lớn trên thế giới sử dụng nhiều lần trong các máy phân tích của họ trong các ứng dụng đốt cháy để thử nghiệm sản phẩm cuối dây chuyền và trong CEMS hàng hải.
• Ứng dụng đo khí của bạn có được hưởng lợi từ phép đo nóng/ướt không? Kỹ thuật này hiện có thể thực hiện đo nhiều loại khí trong một máy phân tích duy nhất của nhiều hãng trên thế giới. 

c. Case study: Áp dụng phép đo nóng-ướt trong quan trắc khí thải tự động

• Lò đốt Claus SRU có thể tạo ra một lượng đáng kể lưu huỳnh trioxit (SO3) cũng như nhiệt độ cao trong các điều kiện khó chịu (cuốn theo lưu huỳnh, sai tỷ lệ, v.v.). SO3 rất ăn mòn và có thể làm hỏng khí khô hoặc máy phân tích tại chỗ. Giữ mẫu ở trên điểm sương axit giúp đơn giản hóa việc bảo trì. Phép đo nóng-ướt không yêu cầu xử lý, làm khô và pha loãng mẫu cụ thể, do đó có thể đạt được độ tin cậy và độ chính xác cao hơn.
• Phép đo khô lạnh trong quan trắc khí thải tự động yêu cầu loại bỏ nước nên có thể loại bỏ một số thành phần hòa tan. Ví dụ, nếu một mẫu chứa một lượng SO2 hữu hạn được làm lạnh xuống dưới điểm sương theo nước, SO2 sẽ hòa tan trong pha nước, làm giảm nồng độ SO2 trong pha hơi, nơi nó được đo. Nếu mẫu được làm lạnh đến điểm SO3 ngưng tụ thì có thể xảy ra hiện tượng ăn mòn.
• Đo mẫu trên cơ sở nguyên trạng tương thích với phép đo phát thải khối lượng (kg/h SO2), trong đó cả vận tốc khí ống khói và thành phần quan tâm đều được đo trên cơ sở ướt. Tuy nhiên, trong phân tích khô lạnh, chất phân tích và tốc độ dòng chảy của ống khói được đo tương ứng ở trạng thái khô và ướt.
• Trong hệ thống nóng-ướt trong quan trắc khí thải tự động, không có bộ phận chuyển động nào trong máy phân tích, mẫu được chiết và rút qua máy phân tích bằng bộ truyền dẫn điều khiển bằng không khí. Không sử dụng bơm cơ học và máy phân tích được thiết kế cực kỳ chắc chắn.

II. PHÂN BIỆT CÔNG NGHỆ ĐO TRONG QUAN TRẮC KHÍ THẢI TỰ ĐỘNG

2.1. Yếu tố thiết kế hệ thống quan trắc khí thải tự động

a. Phương pháp Nóng ẩm (Hot-wet)

• Đầu dò lấy mẫu khí với bộ lọc bụi được gia nhiệt
• Vận chuyển khí mẫu qua ống dẫn đã được gia nhiệt
• Phân tích khí bằng máy phân tích được gia nhiệt.

b. Phương pháp Lạnh khô (Cold-dry)

• Đầu dò lấy mẫu khí với bộ lọc bụi được gia nhiệt
• Vận chuyển khí mẫu qua ống dẫn đã được gia nhiệt
• Làm khô mẫu bằng cách sử dụng bộ làm mát bằng khí hiệu suất cao
• Đo mẫu khô như vậy trong Máy phân tích.

2.2. Ưu điểm

a. Phương pháp Nóng ẩm (Hot-wet)

• Đo được nhiều loại khí
• Mô đun hệ thống đo
• Có thể tự động hiệu chỉnh
• Thích hợp cho khí hoà tan trong nước.

b. Phương pháp Lạnh khô (Cold-dry)

• Đo được nhiều loại khí
• Mô đun hệ thống đo
• Có thể tự động hiệu chỉnh
• Chi phí đầu tư thấp.

2.3. Nhược điểm

a. Phương pháp Nóng ẩm (Hot-wet)

• Phù hợp với các thành phần chứa khí axit.

b. Phương pháp Lạnh khô (Cold-dry)

• Không thích hợp với các khí hòa tan trong nước như NH₃, HCl, HF,….
• Mất SO₂ trong quá trình làm khô (Loại bỏ nước ngưng dẫn đến mất mát các khí axit hấp thụ vào hơi nước, nước ngưng khiến giá trị đo được thấp hơn giá trị thực tế).

2.4. Với khí Hydrocacbon

a. Phương pháp Nóng ẩm (Hot-wet)

• Không bị bám dính hoặc cô đặc ảnh hướng đến thiết bị đo.

b. Phương pháp Lạnh khô (Cold-dry)

• Trở nên dính và ảnh hưởng đến hoạt động của các bộ phân tích.