MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN 2 MỤC LỤC 3 DANH MỤC HÌNH ẢNH 4 DANH MỤC BẢNG BIỂU 5 ĐẶT VẤN ĐỀ 6 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY 7 1.1. Nhà máy Kiên Lương 7 1.2. Khí thải xi măng 8 1.3. Các quy chuẩn về khí thải xi măng 9 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ NGUỒN THẢI 12 2.1. Quy trình sản xuất 12 2.2. Nguồn thải 15 2.3. Các phương pháp xử lý bụi thải 16 2.3.1. Phương pháp khô 16 2.3.2. Phương pháp ướt 20 2.3.3. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện 21 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỤI THẢI 24 3.1. Phân tích các dây chuyền xử lý của các nhà máy 24 3.1.1 Công nghệ 1 24 3.1.2. Công nghệ 2 26 3.1.3. Công nghệ 3 28 3.1.4. Công nghệ 4 30 3.2. Đề xuất công nghệ 32 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ 33 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY
Nhà máy Kiên Lương
Nhà máy Xi măng Kiên Lương có trụ sở chính đặt tại Thị trấn Kiên Lương, Huyện Kiên Lương, Tỉnh Kiên Giang.
Vào những năm 60 của thế kỷ 20, chính quyền Sài Gòn đã quyết định xây dựng nhà máy xi măng tại vùng Hà Tiên, nơi có nguồn nguyên liệu phong phú và lý tưởng cho sản xuất Từ đó, Xi Măng Hà Tiên chính thức được thành lập và phát triển.
Nhà máy xi măng Kiên Lương, khánh thành vào năm 1964, ban đầu chỉ sản xuất Clinker Sản phẩm này sau đó được chuyển đến nhà máy Thủ Đức để nghiền và đóng bao, mang thương hiệu Xi Măng Hà Tiên – một nhãn hiệu nổi tiếng trong ngành xi măng.
Sau khi thống nhất đất nước vào năm 1975, sản xuất Xi Măng Hà Tiên tiếp tục được quản lý bởi các cơ quan nhà nước Đến năm 1983, nhà máy xi măng Kiên Lương và nhà máy xi măng Thủ Đức đã được hợp nhất thành nhà máy liên hợp Xi Măng Hà Tiên.
Từ năm 1985, nhà máy đã được mở rộng với công nghệ hiện đại từ Pháp Đến năm 1991, dây chuyền sản xuất Clinker theo phương pháp khô đã được hình thành, và từ tháng 8/1992, hệ thống nghiền và đóng bao xi măng tại Kiên Lương chính thức đi vào hoạt động.
Bảng 1.1: Công suất hoại động của nhà máy:
Tên nhà máy Sản xuất xi măng ( tấn/năm) Sản xuất clinker ( tấn/năm)
Dự án Hà Tiên khác 600.000 1.260.000
Với công nghệ hiện đại của VENOTEC-PIC (Pháp - 1964), hãng Polysius (Đức -
1991) thì hiện tại nhà máy đang xử dụng công nghệ sản xuất clinker xi măng bằng lò quay phương pháp khô.
Khí thải xi măng
Khí thải trong nhà máy xi măng gồm hai thành phần chính là bụi và chất ô nhiễm.
CO2 sinh ra trong quá trình sản xuất clinker, một thành phần của xi măng.
Cụ thể, đá vôi (CaCO3) được nung nóng trong lò quay ở nhiệt độ 1.000°C CO2 là sản phẩm phụ trong quá trình nung.
Lượng CO2 trong khí thải một nửa là từ quá trình nung, nửa còn lại từ nhiên liệu hóa thạch được sử dụng để làm nóng lò nung.
Các chất ô nhiễm không khí như SOx và NOx phát sinh từ lò nung và quá trình sấy khô SO2 hình thành từ hợp chất lưu huỳnh trong quặng và nhiên liệu khi bị đốt cháy Trong khi đó, quá trình đốt nhiên liệu trong lò quay nung xi măng tạo ra NOx từ nitơ có trong nhiên liệu và không khí.
Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) được phát sinh từ xăng, dung môi lưu trữ và các hóa chất công nghiệp khác Ngoài ra, việc đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu chứa chất hữu cơ cũng là một nguồn thải VOCs vào không khí.
Bụi phát sinh từ các hoạt động như khai thác, vận chuyển, nghiền sàng nguyên liệu, nung ở nhiệt độ cao, và đóng gói sản phẩm Các hạt bụi này, bao gồm PM2.5 và PM10, có kích thước khác nhau và dễ dàng lan truyền trong không khí, gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người.
Ô nhiễm môi trường không chỉ là nguyên nhân chính gây ra sự nóng lên toàn cầu mà còn ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người Nó tác động xấu đến chất lượng không khí, nước và đất, gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng cho môi trường sống.
Ô nhiễm môi trường làm giảm tốc độ tăng trưởng của cây trồng và thay đổi thành phần hóa học của đất, đồng thời gây hại cho hệ sinh vật dưới nước do các chất ô nhiễm lắng xuống nguồn nước Đối với con người, ô nhiễm gây ra các bệnh về đường hô hấp, kích ứng mắt và da, và tiếp xúc lâu dài có thể là yếu tố nguy cơ dẫn đến ung thư.
Quá trình sản xuất, từ khai thác nguyên liệu cho đến đóng gói thành phẩm, phát sinh nhiều loại khí thải Bên cạnh đó, việc vận chuyển và sử dụng nhiên liệu cũng góp phần tạo ra lượng phát thải đáng kể.
Các quy chuẩn về khí thải xi măng
QCVN 23:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp sản xuất xi măng.
Bảng 1.2: Nồng độ các thông số ô nhiễm trong khí thải công nghiệp sản xuất xi măng (QCVN 23:2009/BTNMT)
STT Thông số Nồng độ C (mg/Nm 3 )
3 Nitơ oxit, NOx (tính theo NO2) 1000 1000 1000
Đối với các lò nung xi măng có kết hợp đốt chất thải nguy hại sẽ có quy chuân kỹ thuật quốc gia về môi trường riêng.
Đối với xưởng nghiền nguyên liệu/clinker không quy định các nồng độ CO,
Cột A quy định nồng độ C của các thông số ô nhiễm trong khí thải của ngành sản xuất xi măng, làm cơ sở để tính toán nồng độ tối đa cho phép cho các dây chuyền sản xuất tại các nhà máy và cơ sở sản xuất xi măng hoạt động trước ngày 16 tháng 1 năm.
2007 với thời gian áp dụng đến ngày 01 tháng 11 năm 2011;
Cột B1 quy định nồng độ C của các thông số ô nhiễm trong khí thải công nghiệp sản xuất xi măng, là cơ sở để tính toán nồng độ tối đa cho phép áp dụng.
Các dây chuyền sản xuất của nhà máy, cơ sở sản xuất xi măng hoạt động trước ngày 16 tháng 1 năm 2007 với thời gian áp dụng kể từ ngày 01 tháng
11 năm 2011 đến ngày 31 tháng 12 năm 2014;
Các dây chuyền sản xuất của nhà máy xi măng đã chính thức hoạt động từ ngày 16 tháng 1 năm 2007 và sẽ tiếp tục hoạt động cho đến ngày 31 tháng 12 năm 2014.
Cột B2 quy định nồng độ C nhằm tính toán nồng độ tối đa cho phép các thông số ô nhiễm trong khí thải của ngành công nghiệp sản xuất xi măng.
Các dây chuyền sản xuất của nhà máy, cơ sở sản xuất xi măng xây dựng mới hoặc cải tạo, chuyển đổi công nghệ;
Tất cả dây chuyền của nhà máy, cơ sở sản xuất xi măng với thời gian áp dụng kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2015;
Ngoài 04 thông số quy định tại Bảng 1, tuỳ theo yêu cầu và mục đích kiểm soát ô nhiễm, nồng độ của các thông số ô nhiễm khác áp dụng theo quy định tại cột A hoặc cột B trong Bảng 1 của QCVN 19: 2009/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quôc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ.
Bảng 1.3: Hệ số công suất nhà máy Kp (QCVN 19: 2009/BTNMT):
Tổng công suất theo thiết kế
(triệu tấn/năm) Hệ số Kp
Bảng 1.4: Hệ số vùng và khu vực Kp và phương pháp xác định dựa trên tiêu chuẩn
Phân vùng khu vực Hệ số Kv
Loại 1 (1) Nội thành đô thị loại đặc biệt và đô thị loại I, rừng đặc dụng, di sản thiên nhiên, di tích lịch sử, văn hóa được xếp hạng, nhà máy, cơ sở sản xuất xi măng có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 5km.
Loại 2 (2) Nội thành, nội thị đô thị loại II,III,IV, vùng ngoại thành đô thị loại đặc biệt, đô thị loại I có khoảng cách đến ranh giới nội thành lớn hơn hoặc bằng 5km, nhà máy cơ sở sản xuất xi măng có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 5km
Loại 3 (3) Khu công nghiệp, đô thị loại V, vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV coa khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn hơn hoặc bằng 5km, nhà máy, cơ sở sản xuất xi măng có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 5km
Loại 5 (5) Nông thôn miền núi 1,4
(1) Đô thị được xác định theo quy định tại Nghị định số 42/2009/NĐ-CP ngày 07 tháng 5 năm 2009 của Chính phủ về việc phân loại đô thị;
Rừng đặc dụng được xác định theo Luật Bảo vệ và Phát triển rừng ban hành ngày 14 tháng 12 năm 2004, bao gồm các loại hình như vườn quốc gia, khu bảo tồn thiên nhiên, khu bảo vệ cảnh quan, và khu rừng nghiên cứu, thực nghiệm khoa học.
(3) Di sản thiên nhiên, di tích lịch sử, văn hóa được UNESCO, Thủ tướng Chính phủ hoặc bộ chủ quản ra quyết định thành lập và xếp hạng;
Khi nguồn phát thải nằm trong khoảng cách dưới 02 km đến hai vùng trở lên, cần áp dụng hệ số vùng, khu vực Kv cho vùng có hệ số nhỏ nhất.
(5) Khoảng cách quy định tại bảng 3 được tính từ nguồn phát thải.
Một số TCVN về khí thải xi măng:
TCVN 5977:2005 Sự phát thải của nguồn tĩnh – Xác định giá trị và lưu lượng bụi trong các ống dẫn khí – Phương pháp khối lượng thủ công;
TCVN 6750:2005 Sự phát thải của nguồn tĩnh – Xác định nồng độ khối lượng lưu huỳnh điôxit – Phương pháp sắc ký khí ion;
TCVN 7172:2002 Sự phát thải của nguồn tĩnh – Xác định nồng độ khối lượng nitơ oxit – Phương pháp trắc quang dùng naphtyletylendiamin;
TCVN 7242:2003 Lò đốt chất thải y tế - Phương pháp xác định nồng độ cacbon monoxit (CO) trong khí thải.
TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ NGUỒN THẢI 12 2.1 Quy trình sản xuất
Nguồn thải
Hình 2.2: Sơ đồ nguồn thải
Các phương pháp xử lý bụi thải
2.3.1.1 Thiết bị cyclon a) Cấu tạo
Máy lọc Cyclone được thiết kế nhỏ gọn với hình dạng ống dài, phần đầu giống như phễu và đuôi thon nhỏ dần Cấu trúc của máy lọc Cyclone bao gồm các thành phần chính giúp tối ưu hóa hiệu suất lọc.
Máy lọc Cyclone có đầu cho nguồn liệu vào (feed inlet), ổ cắm và đầu vào, thân của Cyclone và underflow ổ cắm, xả outlet.
Phần trên là ống dẫn bùn và nước vào.
Thân hình trụ, dạng nón hình nón, to ở phần đầu và thon dần.
Ống dẫn nước đã được lọc ra ngoài.
Hình 2.3: Thiết bị cyclon b) Nguyên lý hoạt động
Cyclone hoạt động dựa trên nguyên tắc lọc ly tâm trầm tích, giúp loại bỏ bụi bẩn và tạp chất khỏi nước thông qua các tác động xoay chiều khác nhau Quá trình lọc này có thể được chia thành hai hoặc ba giai đoạn.
Đầu tiên chất lỏng chứa tạp chất được đưa vào đầu máy lọc Cyclone, tiếp theo nguồn nước này sẽ chịu tác động của một áp lực nước
Máy lọc Cyclone sẽ sản xuất ra 3 chiều elliptic quay phong trào để tiến hành lọc nước
Mỗi loại hạt có mức độ khác nhau, dẫn đến việc máy sản xuất ra các lực xoay như lực ly tâm, lực centripetal nổi và lực kéo cũng sẽ khác nhau.
Lực ly tâm ảnh hưởng đến dòng nước, giúp loại bỏ các hạt nặng hơn Nước sẽ được thoát ra từ cyclone tại đầu ra khi dòng nước chảy đến cuối hình trụ Cuối cùng, các tạp chất và hạt thô sẽ được loại bỏ từ đầu ra của cyclone underflow.
Quá trình lọc nước bằng Cyclone kết thúc khi các hạt mịn và nước đã được lọc trào ra từ bộ phận tràn ống Nhờ vào lực kéo và ly tâm, chất bẩn, cát và rong biển đã được loại bỏ triệt để khỏi nguồn nước.
2.3.1.2 Thiết bị lọc bụi túi vải a) Cấu tạo
Cấu tạo thiết bị lọc bụi túi vải bao gồm:
Khung bao quanh gọi là vỏ máy ( housing).
Phía trên có thể có mái che (weather enclosure) hoặc không.
Van đầu ra (outlet damper ) nơi khí sạch sau khi đã được lọc bụi đi ra.
Đường ống đầu ra (outlet duct) đường ống dẫn khí sạch sau khi được lọc.
Đường ống đầu vào ( inlet duct) dẫn khí bẩn chứa bụi đi vào thiết bị.
Phễu ( hopper) chứa bụi rơi xuống khi rung, giũ bụi.
Cửa xả bụi xử dụng van quay có khóa (air lock), xích cào (drag chain) tự động cào, gạt bụi khi bụi được xả qua cửa xả bụi.
Giá đỡ hay khung đỡ bằng tấm thép (support) giúp làm cho các túi lọc chắc chắn hơn.
Cầu thang (staircase) công nhân kiểm tra thay thế túi lọc khi bị hỏng hóc.
Khí nén (compressed air manifold) giúp làm sạch bụi.
Túi lọc và lồng thép ( bag/ cage).
Hình 2.4: Cấu tạo thiết bị lọc bụi túi vải (1)
Hình 2.5: Cấu tạo thiết bị lọc bụi túi vải (2) b) Nguyên lý hoạt động
Hệ thống lọc bụi túi vải hoạt động bằng cách cho không khí chứa bụi đi qua một tấm vải lọc Ban đầu, các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải sẽ bị giữ lại trên bề mặt vải nhờ nguyên lý rây Các hạt bụi nhỏ hơn sẽ bám dính vào sợi vải do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện Qua thời gian, lớp bụi tích tụ dày lên, tạo thành một lớp màng trợ lọc, giúp giữ lại cả những hạt bụi có kích thước rất nhỏ.
Sau một thời gian, lớp bụi sẽ dày lên, làm tăng sức cản của màng lọc Khi đó, cần ngừng cho khí thải đi qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên bề mặt vải Thao tác này được gọi là giũ bụi.
Bụi được loại bỏ từ túi lọc nhờ lực nén của khí nén, được cung cấp qua hệ thống van điện từ và bình tích khí nén, với áp suất thông thường khoảng 4 bar.
Trong quá trình làm sạch, bụi được thu gom vào phễu và sau đó được vận chuyển ra ngoài qua hệ thống xả và vận chuyển ở đáy lọc bụi, bao gồm van khóa và xích cào.
Trong quá trình lọc, bụi tích tụ bên ngoài túi vải, dẫn đến việc tăng trở kháng vận hành Khi trở kháng đạt đến giá trị cài đặt trước, bộ điều khiển làm sạch sẽ phát tín hiệu để thực hiện quá trình làm sạch.
Van poppet đóng lại để ngừng quá trình lọc, sau đó van khí nén được mở, khí nén được bơm vào túi lọc qua ống định vị ở trên mỗi hàng túi Túi lọc phồng lên và rung mạnh, giúp bụi rơi ra khỏi bề mặt bên ngoài, rơi vào phễu gom.
Bước hoàn nguyên túi lọc là quá trình quan trọng có thể diễn ra song song với chu kỳ làm việc của thiết bị lọc Trong một số trường hợp, chỉ một hoặc một số ngăn có thể ngừng hoạt động để thực hiện việc hoàn nguyên túi vải, không nhất thiết phải dừng toàn bộ hệ thống.
Tải trọng không khí thường dao động từ 150-200 m/h, trong khi trở lực của thiết bị khoảng 120-150 kg/m² Chu kỳ rũ diễn ra trong khoảng 2-3 giờ Sau khi quá trình làm sạch của hệ thống hoàn tất, van poppet sẽ mở lại và quá trình lọc được khởi động Toàn bộ quá trình làm sạch được điều khiển tự động bởi bộ đếm thời gian.
Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải có năng suất lọc khoảng 150 – 180 m 3 /h trên 1m2 diện tích bề mặt vải lọc.
Khi nồng độ bụi khoảng 30, 80 mg/m 3 thì hiệu quả lọc bụi khá cao đạt từ 96á99%.
Nếu nồng độ bụi trong không khí cao trên 5000 mg/m 3 thì cần lọc sơ bộ bằng thiết bị lọc khác trước khi đưa sang bộ lọc túi vải.
Hiệu quả lọc đạt tới 99,5%. c) Cơ chế hoàn nguyên bụi
Bài viết mô tả cơ chế xung bụi bằng khí nén, hoạt động tương tự như thổi khí ngược Khi túi chứa bụi đầy, hệ thống tự động ngừng máy hút và thổi khí ngược lại Ngoài ra, hệ thống còn được trang bị cân điện tử, cho phép hẹn giờ và phun xung khí nén vào thời điểm thích hợp.
Phương pháp ướt trong quá trình lọc bụi sử dụng nguyên lý tiếp xúc giữa dòng khí chứa bụi và chất lỏng, giúp giữ lại bụi và thải ra ngoài dưới dạng cặn bùn Mặc dù thiết bị lọc bụi kiểu ướt có vẻ đơn giản, nhưng nó mang lại hiệu quả cao trong việc loại bỏ bụi.
PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỤI THẢI
Phân tích các dây chuyền xử lý của các nhà máy
Hình 3.6: Sơ đồ công nghệ 1 a) Thuyết minh công nghệ:
Bụi xi măng trong quá trình sản xuất tại các nhà máy được thu gom bằng chụp hút và dẫn qua ống vào thiết bị cyclone Không khí và bụi vào cyclone theo phương tiếp tuyến, tạo ra chuyển động xoáy tròn xuống dưới Khi gặp phểu, dòng khí bị đẩy ngược lên, các hạt bụi chịu tác động của lực ly tâm sẽ va vào thành và rơi xuống phễu thu bụi.
Sau khi đi qua thiết bị cyclone, dòng khí sẽ được dẫn vào thiết bị lọc bụi túi vải Tại đây, các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải sẽ bị giữ lại trên bề mặt, trong khi các hạt nhỏ hơn sẽ bám dính vào sợi vật liệu lọc nhờ va chạm Dưới tác động của lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, lớp bụi sẽ dần dày lên, hình thành một lớp màng trợ lọc có khả năng giữ lại hầu hết các hạt bụi rất nhỏ Tuy nhiên, sau một thời gian, lớp bụi sẽ trở nên dày, làm tăng sức cản của màng lọc, do đó cần phải ngừng hoạt động và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên bề mặt vải bằng phương pháp rũ bụi với dòng khí ngược liên tục.
Dòng khí sau khi qua thiết bị lọc túi vải được dẫn qua ống khói và thoát ra ngoài. b) Ưu nhược điểm Ưu điểm:
Công nghệ phù hợp với đặc điểm tính chất của nguồn thải.
Cấu tạo đơn giản hiệu xuất lọc bụi rất cao nồng độ sau xử lý đạt tiêu chuẩn.
Chi phí thi công, chi phí vật tư thiết bị rẻ.
Chi phí vận hành thấp.
Chi phí bảo dưỡng thấp.
Thu hồi được bụi ở dạng khô nên có khả năng tái sử dụng.
Hiệu quả lọc bụi tương đối cao.
Thiết bị chịu được nhiệt độ cao, chịu ăn mòn.
Dễ dàng chế tạo thi công.
Mẫu mã thiết bị nhiều, có sẵn nhiều mẫu để lựa chọn trên thị trường.
Không có phần chuyển động.
Tốn ít diện tích để xây dựng.
Thời gian sử dụng dài.
Đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc và thiết bị rũ lọc.
Nhân công vận hành lắp đặt phải có tay nghề cao.
Thiết bị lọc túi vải
Quạt hút Ống khói QCVN 23/2009
Hình 3.7: Sơ đồ công nghệ 2 a) Thuyết minh công nghệ
Bụi được thu gom trực tiếp tại nơi phát sinh thông qua các chụp hút, sau đó được dẫn qua hệ thống ống dẫn vào thiết bị lọc túi vải.
Khi không khí và bụi đi qua tấm vải lọc, các hạt bụi lớn hơn sẽ bị giữ lại trên bề mặt vải nhờ nguyên lý rây Các hạt bụi nhỏ hơn bám dính vào sợi vải do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện Qua thời gian, lớp bụi tích tụ dày lên, hình thành một lớp màng trợ lọc, giúp giữ lại tất cả các hạt bụi có kích thước rất nhỏ.
Hiệu quả lọc của thiết bị đạt tới 99,8%, có khả năng loại bỏ tất cả các hạt nhỏ nhờ vào lớp trợ lọc Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng, lớp bụi tích tụ sẽ làm tăng sức cản của màng lọc, buộc người dùng phải ngưng cho khí thải đi qua để tiến hành vệ sinh Việc loại bỏ bụi bám trên bề mặt vải và thay thế túi lọc là cần thiết Tùy vào công nghệ, thiết bị rũ bụi có thể sử dụng dòng khí ngược cho quy trình liên tục, rung cơ học cho quy trình gián đoạn, hoặc xung động bằng khí nén.
Khí sau khi qua thiết bị lọc túi vải của hệ thống xử lí khí thải được dẫn ra ống thải và thoát ra ngoài không khí.
Quạt hút Bụi đầu vào
Bảng 3.5: Đặc tính kĩ thuật của Xi măng sử dụng trong lọc túi[Sổ tay hướng dẫn kiểm soát khí thải công nghiệp]
Khu vực lọc Tốc độ lọc
Loại Hình độ dạng Vật Liệu
Xung Vải dệt hoặc không dệt Ống Sợi tổng hợp( teflon)
Bên trong 6-12 ~200 b) Ưu và nhược điểm Ưu điểm
Công nghệ đề xuất phù hợp với đặc điểm, tính chất của nguồn khí thải.
Nồng độ khí thải sau xử lý đạt QCVN 19:2009/BTNMT.
Hiêu suất lọc bụi tương đối cao.
Không gian lắp đặt nhỏ.
Đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc và thiết bị rũ lọc.
Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm.
Không thể tái sinh vật liệu lọc.
27 Ống Venturi Thiết bị Cyclone
Hình 3.8: Sơ đồ công nghệ 3 a) Thuyết minh công nghệ
Bụi phát sinh được thu thập qua quạt hút và dẫn vào cyclone, nơi không khí và bụi đi vào theo phương tiếp tuyến, tạo ra chuyển động xoáy Khi gặp phểu, dòng khí bị đẩy ngược lên và tiếp tục xoáy trong ống trụ, khiến các hạt bụi bị tác động bởi lực ly tâm va vào thành ống, mất quán tính và rơi xuống phễu thu bụi Phương pháp này cho phép thu hồi và xử lý bụi có đường kính lên đến 5mm.
Bụi có đường kính nhỏ hơn sẽ được dẫn qua ống Venturi, nơi khí thải chứa bụi chuyển động theo phương tiếp tuyến trong thân hình trụ và đi lên ra ngoài Tại chỗ thắt của ống Venturi, vòi phun nước với áp lực lớn sẽ tạo ra các giọt nước mịn khi khí thải đi qua với vận tốc cao Bụi trong khí thải va đập vào các giọt nước và được giữ lại trên bề mặt của chúng Cuối cùng, các hạt nước mang theo bụi sẽ bị ép vào thành ống và trượt xuống, thoát ra ngoài qua ống xả.
Hình 3.9: Ống Venturi b) Ưu và nhược điểm:
Hệ thống lắng tĩnh điện nhiệt độ thấp
Quạt hút Ống khói Ưu điểm:
Khả năng lọc bủi có nhiệt độ và độ ẩm cao.
Khí thải xử lí đạt chuẩn.
Có thể thu hồi bụi có kích thước 1m.
Bụi thu được ở dạng cặn do đó phải xử lý nước thải, làm tăng giá quá trình xử lý.
Các giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lắng trong ống dẫn và máy hút.
Trong trường hợp khí có tính ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường ống bằng vật liệu chống ăn mòn.
Hình 3.10: Sơ đồ công nghệ 4 a) Thuyết minh công nghệ
Sau khi qua thiết bị cyclone, bụi và khí thải còn lại được xử lý qua hệ thống lắng tĩnh điện nhiệt độ thấp, giảm nhiệt độ dòng khí xuống khoảng 135°C Khi đó, khí được phân bổ đều vào không gian giữa hai bản cực, nơi được cấp điện áp một chiều để tạo ra từ trường mạnh, ion hóa các hạt bụi Các ion sẽ di chuyển về các điện cực trái dấu, trong khi dòng khí mang theo hạt bụi sẽ bám dính các ion, khiến các hạt bụi nhiễm điện và tích điện, từ đó di chuyển về các điện cực đối diện.
Sau một khoảng thời gian cài đặt trước, hệ thống búa gõ sẽ bắt đầu hoạt động, tác động vào các điện cực để làm rơi bụi Bụi sẽ được lắng đọng xuống các phễu hứng ở đáy lọc bụi và sau đó được tháo ra ngoài.
Mặc dù quá trình xử lý có thể đạt hiệu quả cao nhờ vào giá trị điện trở suất cực đại của bụi, nhưng hệ thống này gặp phải vấn đề nghiêm trọng khi vận hành trong điều kiện đó, dẫn đến hiện tượng nổ bánh bụi và làm bong lớp bụi bám trên điện cực.
Khi nồng độ bụi vượt quá 10 g/Nm3, quá trình lắng tĩnh điện ướt được áp dụng để xử lý Sau khi qua hệ thống lắng tĩnh điện khô, nồng độ bụi trong khí thải thường giảm còn khoảng 150 mg/Nm3 Quá trình này có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Công nghệ hiện đại, được nhiều nhà máy áp dụng.
Hiệu quả khi xử lí bụi và khí thải.
Khả năng tự động hóa.
Phin lọc tĩnh điện có thể thu thập 99 – 100% các hạt có kích thước 0.05– 5μm.m.
Chi phí vận hành thấp.
Chịu được nhiệt độ cao lên tới 500.
Có thể tái sử dụng lại phin lọc.
Vệ sinh phin 1 cách dễ dàng bằng nước thông thường.
Chi phí đầu tư lớn.
Xuất hiện hiện tượng nổ bánh bụi làm bụi bám trên thiết bị bám trên điện cực.
Khi có sự cố cơ học nhỏ thôi cũng làm ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi.
Không sử dụng được với khí thải có chứa chất dễ nổ vì tạo ra tia lửa điện.
Hình 3.11: Thiết bị lọc tĩnh điện khô dùng cho bụi xi măng ( internet)
Đề xuất công nghệ
Sau khi phân tích tìm hiểu, nhóm em đã chọn ra sơ đồ công nghệ 1 để xử lí bụi xi măng công suất 1.100.000 tấn/ năm.
Công nghệ này mang lại nhiều ưu điểm vượt trội, phù hợp với công suất xử lý lớn của nhà máy, tiết kiệm diện tích mặt bằng và sử dụng thiết bị giá rẻ Đặc biệt, khả năng thu hồi bụi của nó đạt tới 99%, giúp nâng cao hiệu quả hoạt động.
Thiết bị lọc túi vải
Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ 1
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ
I THÀNH PHẦN KHÍ ĐẦU VÀO:
Thông số Đầu vào Đơn vị
Lưu lượng khí vào, Q 18000 m 3 /phút
Nồng độ bụi vào, Cv 50 g/m 3
Nồng độ bụi ra, Cr 22 g/m 3
Khối lượng riêng của bụi, ρpp 2350 kg/m3
Khối lượng riêng của không khí, ρpq 0.996 kg/m3
Nhiệt độ dòng khí vào, t 80 0 C
II CHỈ TIÊU KHÍ ĐẦU RA:
Nồng độ C của các thông số ô nhiễm trong khí thải công nghiệp sản xuất xi măng (Theo QCVN 23:2009/BTNMT).
STT THÔNG SỐ Nồng độ C (mg/Nm 3 )
3 Nito oxit, NOx (tính theo NO2) 1000 1000 1000
A Tính toán thiết bị Cyclone
Sử dụng cyclone standard (tiêu chuẩn) có các thông số sau:
Chiều rộng W 0.2 0.32 Đường kính ống ra De 0.5 0.8
Chiều dài thân cyclone Lb 1.5 2.4
Chiều dài phần hình nón Lc 2.5 4
Chiều cao ống ra S 0.5 0.8 Đường kính ống đáy Dd 0.375 0.6
- Hiệu suất xử lí: H = Cv− Cv Cr ∗100= 50000 50000 −22000 ∗100V %
- Khối lượng riêng không khí: ρpg = 1.2* 293.15 353.15 =0.996 (kg/m 3 )
- Khối lượng riêng chất khí: ρp = ρpp – ρpg = 2350 – 0.996 = 2349 (kg/m 3 ).
- Chọn vận tốc cyclone Vi = 20 m/s
- Các thông số dựa trên cyclone standard (= tỉ số * D)
+ Đường kính ống ra De = 0.8m
+ Chiều dài phần hình nón Lc = 4m
+ Chiều dài thân cyclone Lb = 2.4m
+ Đường kính ống đáy Dd = 0.6m
Tính lại Vi = W∗H Q = 0.32∗0.8 5 53 < 20 m/s áp dụng được.
- Số vòng quay lí thuyết Ne = H 1 ∗ ( Lb + Lc 2 ) =0.81 ∗( 2.4 + 42) =5.5 vòng.
- Đường kính hạt có hiệu suất xử lí 50%: dp50 (2∗3.14∗Ne∗Vi∗(9∗à∗W ρpp – ρpg)) 0.5 ∗10 −6 =6.15 μ m
Bảng cấp phối hạt của bụi xi măng:
- Hiệu suất cho từng nhóm hạt: Hj1 1
- Hiệu suất tổng cho từng nhóm hạt: H1 = 37%* Hj1 = 5.24 %
Tượng tự cho các nhóm hạt còn lại ta được bảng như sau:
Cận trên Cận dưới Trung bình
Hiệu suất nhóm hạt Hiệu suất tổng
- Hiệu suất tổng sau khi xử lí : Hj1 + Hj2+ Hj3 + Hj4+ Hj5+ Hj6 = 59.32%
Đạt yêu cầu xử lí.
- Ta có: nồng độ bụi còn lại sau khi qua cyclone: Cc = 18000*(100% - 59.32%) 7322.4 m 3 /phút = 2.034 m 3 /s
Cmax = C*Kp*Kv = 400*1*0.8 = 320 (mg/Nm 3 ) Vì Cmax < Cc nên cần phải xử lí qua lọc bụi túi vải.
Chọn Nh = 8 (theo cyclone standard)
Tổn thất áp P = ρpg∗Nh∗V i 2
- Thời gian lưu của bụi trong cyclone: t = 3.14∗D∗Ne Vi =1.41 s
- Vận tốc dòng khí trong cyclone Vt = W/t = 0.23 m/s.
B Thiết bị lọc bụi túi vải
I Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải
Lưu lượng khí sau khi qua cyclone: Q’’= Q × H =5 × 59.32%=2.97 m 3 /s
Lưu lượng bụi lọc túi vải cần xử lý: Q’= Q−Q ' ' =5−2.97=2.03m 3 /s = 121.8 phút/m 3
Nhiệt độ khí vào: t o vR o C
Nồng độ bụi vào: Cv = 22000 mg/m 3 = 22 kg/m 3
Nồng độ bụi ra: Cr = 400 mg/m 3 = 0.4 kg/m 3 (Theo QCVN 23:2009/BTNMT) Đường kính: chọn d = 250mm = 0.25m
Hiệu suất sử dụng vải lọc: chọn n = 0.9
Vận tốc: v = 0.45-0.6 m/phút, chọn v = 0,6 m/phút = 0,6 60 = 0,01 m/s = 1 ft/phút
Tổng diện tích vải lọc:
Số túi: n = F A = 226 2.36 z 76túi Chọn 110 túi (10 túi dự phòng)
11 hàng 10 túi, 10 hàng hoạt động và 1 hàng rũ bụi
Số hàng túi nh = 11 hàng
Số túi trong 1 hàng n = 10 túi
Khoảng cách giữa các túi a = 0.08m
Khoảng cách giữa các túi ngoài cùng với thành thiết bị b = 0.08m
Chiều rộng của thùng lọc:
Chiều dài của thùng lọc:
H1: Chiều cao bộ phận lọc chọn H1 = 0.5m
H2: Chiều cao bộ phận thu hồi bụi chọn H2 = 1m
Bảng 1 : Thông số thùng lọc
STT Tên Kích thước Đơn vị
Tổn thất áp suất của thiết bị lọc bụi túi vải
Tỷ lệ khí hoàn nguyên:
Chọn chất liệu là vải len và lọc bằng phương pháp rung lắc cơ học (0.45-0.6 m/phút)
Tên sản phẩm: Vải lọc bụi PE
Dày: 1.4 - 1.8 mm Độ thoáng khí: 14 m 3 /m 2 min
Công suất yêu cầu của quạt:
Hệ số k được cho ở bảng:
ΔPP: áp suất toàn phần (Pa)
η: hiệu suất tổng cộng của quạt η=η 1 x η2 x η3
η 1: hiệu suất lý thuyết của quạt (0.9).
η3: Hiệu suất đối với hệ truyền bang đai (0.9 – 0.95).
Công suất yêu cầu của quạt:
Công suất thực tế của quạt chọn quạt quay ly tâm) :