Theo Nghị định 08/2022/NĐ-CP, các cơ sở sản xuất thuộc diện có lưu lượng phát thải lớn như nhiệt điện, xi măng, lò hơi công nghiệp hay lò đốt rác bắt buộc phải lắp đặt hệ thống quan trắc khí thải tự động, liên tục CEMS. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu hệ thống này gồm những gì, đo bằng cách nào và nên chọn kiểu lắp đặt nào. Bài viết này giải thích CEMS là gì, cấu tạo và nguyên lý hoạt động giúp bạn để tìm ra giải pháp tối ưu nhất cho doanh nghiệp!
Hệ thống quan trắc khí thải được lắp đặt trực tiếp tại ống khói.
CEMS là gì?
CEMS là viết tắt của cụm từ Continuous Emission Monitoring System. Dịch ra có nghĩa là hệ thống quan trắc khí thải tự động, liên tục. Hệ thống này được sử dụng để đo lường, phân tích, ghi nhận và truyền dữ liệu về các thông số phát thải từ nguồn khí thải cố định.
Tùy đặc điểm của nguồn phát thải và yêu cầu quan trắc, CEMS có thể theo dõi nhiều thông số khác nhau như: SO₂, NOx, CO, CO₂, O₂, bụi, lưu lượng, nhiệt độ, áp suất và độ ẩm.
Khác với hình thức quan trắc định kỳ, CEMS cập nhật dữ liệu liên tục theo thời gian thực. Dữ liệu từ các thiết bị đo được đưa về hệ thống thu thập và xử lý, sau đó lưu trữ hoặc truyền đến hệ thống quản lý dữ liệu để phục vụ giám sát.
Đối với các doanh nghiệp, việc lắp đặt hệ thống quan trắc khí thải tự động, liên tục sẽ mang đến 3 lợi ích sau đây:
- Hỗ trợ doanh nghiệp giám sát chất lượng khí thải liên tục theo từng giờ thay vì chỉ cập nhật số liệu vài lần mỗi năm.
- Vận hành hệ thống xử lý khí thải hiệu quả hơn. Dữ liệu cập nhật liên tục giúp cho doanh nghiệp biết lúc nào thiết bị xử lý bụi và khí thải hoạt động kém để kịp thời khắc phục.
- Dữ liệu được lưu trữ đầy đủ, phục vụ cho mục đích báo cao và làm việc với cơ quan quản lý môi trường.
Một hệ thống quan trắc khí thải tự động CEMS bao gồm nhiều thiết bị.
Cấu tạo của hệ thống CEMS
Về bản chất, CEMS không phải một thiết bị đơn lẻ mà là một hệ thống gồm nhiều nhóm thiết bị phối hợp với nhau. Tùy phương pháp đo, loại nguồn thải và yêu cầu kỹ thuật, cấu hình cụ thể có thể thay đổi khác nhau. Dưới đây là các nhóm thiết bị cơ bản của hệ thống CEMS:
Nhóm thiết bị lấy mẫu và xử lý mẫu
Nhóm thiết bị này bao gồm đầu lấy mẫu, đường ống dẫn ẫu, bộ gia nhiệt, bộ lọc, bộ làm lạnh hoặc bộ điều hòa mẫu và các thiết bị kiểm soát dòng khí. Các thiết bị này sẽ hoạt động theo quy trình sau đây:
- Thiết bị lấy mẫu được lắp đặt trực tiếp từ ống khói thông qua đầu lấy mẫu.
- Mẫu khí thải sẽ được làm sạch, hạ nhiệt và tách ẩm cho mẫu khí trước khi đưa vào phân tích.
Nhóm thiết bị phân tích khí và bụi
Đây là nhóm thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống CEMS. Các thiết bị này có nhiệm vụ đo đạc chính xác nồng độ từng thông số các chất ô nhiễm trong dòng khí. Dưới đây là các thiết bị chính:
- Máy phân tích khí để đo các chỉ thông số như: SO2, NOx, CO, CO2, O2.
- Thiết bị đo nồng độ bụi dùng để đo tổng lượng bụi lơ lửng trong dòng khí thải.
Nhóm thiết bị đo thông số vật lý và khí tượng
Nhóm thiết bị này dùng để đo các thông số như lưu lượng, nhiệt độ, áp suất và độ ẩm. Dưới đây là các thiết bị chính:
- Thiết bị đo lưu lượng khí thải.
- Cảm biến đo nhiệt độ và áp suất dòng khí.
- Cảm biến đo độ ẩm.
Nhóm thiết bị thu thập xử lý và truyền dữ liệu (Datalogger & DAS)
Dữ liệu từ máy phân tích và các thiết bị đo được tập hợp về bộ thu thập dữ liệu hoặc hệ thống quản lý dữ liệu. Tại đây, dữ liệu có thể được lưu trữ, hiển thị, kiểm tra và xử lý theo cấu hình của hệ thống. Các thiết bị chính
- Bộ Data Logger: Thiết bị này có tác dụng thu thập tín hiệu (4-20 mA hoặc RS485/Modbus) từ các máy phân tích.
- Phần mềm DAS (Data Acquisition System): Phần mềm này phục vụ mục đích tính toán, chuẩn hóa dữ liệu, lưu trữ tại trạm và tự động đóng gói dữ liệu truyền qua phương thức FTP/4G về Sở Tài nguyên và Môi trường theo Thông tư 10/2021/TT-BTNMT.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống CEMS
Hệ thống quan trắc khí thải CEMS vận hành theo một chu trình khép kín và liên tục 24/7. Do đó, nguyên lý hoạt động của hệ thống có thể được hình dung theo một chuỗi như sau:
Giai đoạn 1: Thu nhận khí thải tại nguồn
Đầu đo hoặc đầu lấy mẫu được lắp đặt tại vị trí đại diện trên ống khói, nơi dòng khí ổn định. Tại đây, các thiết bị có nhiệm vụ thu nhận thông tin về thành phần và điều kiện của dòng khí. Tùy kiểu hệ thống, thiết bị đo trực tiếp trong ống khói hoặc hút mẫu ra ngoài để xử lý. Cụ thể:
- Với phương pháp Extractive, một phần khí thải được lấy ra khỏi dòng khí thông qua hệ thống lấy mẫu.
- Với phương pháp In-situ, thiết bị phân tích được bố trí trực tiếp tại vị trí đo để thực hiện phép đo trên dòng khí.
Giai đoạn 2: Phân tích các thông số
Dòng khí sạch và khô được đưa vào buồng quang học của máy phân tích. Tùy thuộc vào dải sóng hấp thụ, các cảm biến sẽ xác định chính xác nồng độ SO2,NOx,CO có trong mẫu.
Giai đoạn 3: Thu thập và xử lý dữ liệu
Các tín hiệu từ thiết bị đo được chuyển về hệ thống thu thập dữ liệu. Dữ liệu được ghi nhận theo thời gian và có thể được kiểm tra, xử lý theo cấu hình của hệ thống.
Bộ xử lý dữ liệu quy đổi nồng độ về điều kiện chuẩn theo yêu cầu, thường dựa trên nhiệt độ, áp suất, độ ẩm và nồng độ O₂ tham chiếu. Việc này giúp số liệu có thể so sánh với quy chuẩn kỹ thuật.
Giai đoạn 4: Lưu trữ và truyền dữ liệu
Sau khi được thu thập, dữ liệu được lưu trữ để phục vụ theo dõi và truy xuất khi cần. Tùy cấu hình, hệ thống có thể truyền dữ liệu đến nền tảng quản lý hoặc hệ thống tiếp nhận dữ liệu theo yêu cầu.
Nhờ quá trình này, doanh nghiệp có thể theo dõi diễn biến phát thải thay vì chỉ dựa trên kết quả của những lần lấy mẫu riêng lẻ.
Phân loại công nghệ quan trắc khí thải In-situ và Extractive
Trên thị trường hiện nay có 2 phương pháp quan trắc khí thải chính được sử dụng là In-situ (đo trực tiếp tại ống khói) và Extractive (trích mẫu gián tiếp). Việc lựa chọn công nghệ phù hợp phụ thuộc vào đặc tính khí thải và điều kiện vận hành của từng nhà máy.
Dưới đây là bảng so sánh chi tiết công nghệ In-situ và Extractive cho các bạn tham khảo:
| Tiêu chí so sánh | Công nghệ In-situ | Công nghệ Extractive |
| Cách lấy mẫu | Trực tiếp đo tại đường ống/ống khói. | Mẫu khí sẽ được trích xuất và đưa vào bộ phân tích |
| Xử lý mẫu | Ít hoặc không cần xử lý mẫu do lấy trực tiếp. | Khí thải sẽ được đưa qua hệ thống xử lý và điều hòa mẫu. |
| Cơ chế hoạt động | Các cảm biến/máy đo sẽ được gắn trực tiếp trên thân ống khói để đo lường dòng khí tại chỗ. | Mẫu khí sẽ được hút ra ngoài qua ống dẫn nhiệt, đem đi làm sạch và làm khô trước khi phân tích. |
| Khả năng hiệu chuẩn | Hiệu chuẩn trực tiếp trên ống khói. | Dễ dàng hiệu chuẩn bằng khí chuẩn ngay tại tủ phân tích. |
| Thời gian phản hồi | Cực nhanh gần như tức thì. | Có độ trễ nhỏ khoảng 20-30 giây do dòng khí cần thời gian di chuyển qua ống. |
| Chi phí bảo trì | Chi phí đầu tư ban đầu thấp nhưng bảo trì khó khăn khi thiết bị đặt ở trên cao. | Chi phí ban đầu cao hơn nhưng bảo trì, bảo dưỡng rất dễ dàng dưới mặt đất. |
Thông qua việc so sánh hai công nghệ In-situ hay Extractive, chúng ta thấy không có công nghệ nào tốt hơn mà chỉ có công nghệ nào phù hợp hơn. Việc lựa chọn cần dựa trên đặc tính khí thải, thành phần cần đo, nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ bụi, điều kiện lắp đặt và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống.
Tạm kết:
Việc lắp đặt hệ thống CEMS không chỉ giúp doanh nghiệp tuân thủ quy định pháp luật theo Nghị định 08/2022/NĐ-CP mà còn giúp tối ưu quá trình vận hành sản xuất. Việc hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý và lựa chọn đúng công nghệ quan trắc chính là chìa khóa giúp nhà máy tiết kiệm chi phí đầu tư lâu dài.
Quý doanh nghiệp đang có nhu cầu tư vấn, lắp đặt hệ thống quan trắc khí thải tự động CEMS? Hãy liên hệ ngay với Việt ECO để được tư vấn phương án kỹ thuật và nhận báo giá tối ưu nhất!
XEM THÊM:
Thông tin liên hệ:
Công ty cổ phần Việt ECO
Địa chỉ: Số 156 Trần Duy Hưng, Phường Yên Hòa, Hà Nội
Hotline: 0388 635 966
Email: Tuvanmoitruong@vietecojsc.com
