Hệ thống Tháp lọc khí

Oil Tanker

Hệ thống Tháp lọc khí: Nguyên tắc Hoạt động

Chúng hoạt động như thế nào?

Tháp lọc khí đã trở thành một công nghệ quan trọng, quen thuộc trong kinh doanh hàng hải kể từ khi các vùng khu vực kiểm soát phát thải (ECA) SOx ở châu Âu và Bắc Mỹ ra đời vào năm 2015.
Các dòng khí xả được đưa vào bên trong tháp lọc khí, nơi có vật liệu lọc rửa có tính kiềm để trung hòa tính chất axit của khí và loại bỏ bất kỳ hạt vật chất nào ra khỏi khí thải.
Vật liệu lọc rửa đã sử dụng sau đó được thu thập cùng với nước rửa, có thể được lưu trữ hoặc xử lý ngay lập tức dưới dạng nước thải. Khí xả đã làm sạch được đưa ra khỏi hệ thống và vào khí quyển.
Vật liệu lọc rửa được chọn vì khả năng loại bỏ các tạp chất cụ thể – chẳng hạn như SOx hoặc NOx – bằng các phản ứng hóa học. Đối với mục đích khử lưu huỳnh, tháp lọc khí hàng hải sử dụng vôi hoặc xút để sản xuất muối gốc lưu huỳnh sau khi xử lý, có thể dễ dàng xả ra vì chúng an toàn cho môi trường.
Tháp lọc khí có thể sử dụng nước biển, hoặc nước ngọt với các chất hấp thụ calcium/sodium bổ sung, hoặc các viên vôi ngậm nước, làm môi trường lọc rửa do tính kiềm của chúng.
Container Cargo freight ship Terminal in Hongkong, China

Các loại Tháp lọc khí

Trên cơ sở hoạt động của chúng, các tháp lọc khí hàng hải có thể được phân loại thành các phiên bản ướt và khô.
Tháp lọc khí khô sử dụng vôi rắn làm vật liệu lọc rửa kiềm, loại bỏ sulfur dioxide khỏi khí thải. Tháp lọc khí ướt sử dụng nước, được phun vào khí thải với cùng mục đích.
Tháp lọc khí ướt được phân loại thêm thành vòng kín hoặc vòng hở. Tháp lọc khí vòng kín có thể sử dụng nước ngọt hoặc nước biển làm chất lỏng lọc rửa. Khi sử dụng nước ngọt, chất lượng nước xung quanh tàu không ảnh hưởng đến hiệu suất và lượng khí thải của tháp lọc khí. Tháp lọc khí vòng hở tiêu thụ nước biển trong quá trình lọc rửa.
Tháp lọc khí hỗn hợp có thể sử dụng cả chế độ chạy đóng và mở, cùng một lúc hoặc bằng cách chuyển đổi giữa hai chế độ. Tháp lọc khí hỗn hợp nước biển có thể hoạt động ở chế độ đóng hoặc mở, với nước biển được sử dụng làm phương tiện lọc rửa.

Thông tin Bổ sung

Bên trong tháp lọc khí ướt, chất lỏng lọc rửa được sử dụng có thể là nước biển hoặc nước ngọt có phụ gia hóa học. Các chất phụ gia được sử dụng phổ biến nhất là xút (NaOH) và đá vôi (CaCO3). Chất lỏng lọc rửa được phun vào dòng khí xả thông qua các vòi phun để phân phối một cách hiệu quả.
Trong hầu hết các tháp lọc khí, thiết kế đảm bảo chất lỏng lọc rửa di chuyển xuôi dòng; tuy nhiên, cũng có các tháp lọc khí cho phép chất lỏng lọc rửa chuyển động ngược dòng.
Cửa hút khí thải ở bên cạnh hoặc dưới đáy tháp. Các thiết kế đảm bảo rằng các sulphur oxide có trong khí thải được đưa qua chất lỏng lọc rửa, phản ứng với nó để tạo thành axit sulphuric.
Khi pha loãng với nước biển kiềm, axit sulphuric (có tính ăn mòn cao) có thể được trung hòa. Nước rửa được xả ra biển sau khi được xử lý trong máy tách để loại bỏ cặn bẩn, còn khí thải đã làm sạch sẽ đi ra khỏi hệ thống.
Thiết bị khử sương mù được sử dụng trong tháp lọc khí để loại bỏ bất kỳ sương mù axit nào hình thành trong buồng bằng cách tách các giọt có trong khí đầu vào khỏi dòng khí đầu ra. Các quy định của MARPOL yêu cầu phải giám sát nước rửa trước khi xả thải để đảm bảo rằng giá trị PH của nước không quá thấp.

Hệ thống Tháp lọc khí Vòng Hở

Hệ thống này sử dụng nước biển làm phương tiện lọc rửa và trung hòa; không cần thêm hóa chất. Dòng khí thải từ động cơ hoặc nồi hơi đi vào tháp lọc khí và chỉ được xử lý bằng nước biển kiềm – thể tích của nước biển này phụ thuộc vào kích thước của động cơ và công suất đầu ra của nó.
Hệ thống này cực kỳ hiệu quả nhưng đòi hỏi công suất bơm lớn vì nó sử dụng một lượng lớn nước biển. Hệ thống vòng hở hoạt động tốt khi nước biển được sử dụng để lọc rửa có đủ độ kiềm, nhưng nước biển có nhiệt độ môi trường cao, cũng như nước ngọt hoặc nước lợ, không hiệu quả và không thể sử dụng được.
Vì những lý do này, tháp lọc khí vòng hở không được coi là công nghệ phù hợp cho các khu vực như Baltic, nơi mức độ mặn không cao.

Hệ thống Tháp lọc khí Vòng Kín

Hệ thống vòng kín hoạt động trên các yếu tố chính tương tự như hệ thống vòng hở: sử dụng nước ngọt được xử lý bằng hóa chất (thường là sodium hydroxide) thay vì nước biển làm phương tiện lọc rửa. SOx từ dòng khí thải được chuyển thành natri sulphat vô hại.
Trước khi được tái tuần hoàn để sử dụng, nước rửa từ hệ thống tháp lọc khí vòng kín được đưa qua bể xử lý để làm sạch. Tàu có thể chở nước ngọt trong các bồn chứa hoặc tạo ra lượng nước cần thiết từ các máy tạo nước ngọt trên tàu.
Một lượng nhỏ nước rửa được loại bỏ đều đặn vào bể chứa giữ, nơi có thể thêm nước ngọt để tránh sự tích tụ sodium sulphate trong hệ thống. Hệ thống vòng kín yêu cầu gần một nửa lượng nước rửa so với hệ thống vòng hở, nhưng hệ thống này yêu cầu nhiều bể chứa hơn.
Các bể này bao gồm bể chứa xử lý hoặc đệm, bể chứa giữ không được phép xả ra biển, cũng như bể chứa có khả năng điều chỉnh nhiệt độ trong khoảng từ 20º đến 50ºC đối với natri hydroxit, thường được sử dụng làm dung dịch nước 50%.