hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su đà nẵng

Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng. Luận văn Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng SVTH : Âinh Thë Viãût Haì - Låïp 01MT Trang 1 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê Hin trng mụi trng v thit k h thng x lý mụi trng khụng khớ ti cụng ty c phn cao su Nng. MC LC Bi khúi 6 THIT K H THNG KH NHIT V MI 73 Mc cng mựi p 74 Cm nhn khu giỏc 74 PHN B Thit k h thng x lý mụi trng khụng khớ ti cụng ty c phn cao su Nng Chng 8 THIT K H THNG X Lí KH THI Lề HI THUC CễNG TY C PHN CAO SU NNG 8.1. TNH TON LNG KH C HI THI RA TRONG QU TRèNH T CHY NHIấN LIU 8.1.1. Tớnh toỏn lng khớ thi c hi - Nhiờn liu c s dng ti Cụng ty cao su Nng l du FO, vi thnh phn gm cú: cacbon (C p ), hyro (H p ), oxy (O p ), nit (N p ), lu hunh (S p ), tro (A p ) v m (W p ), tng ca ton b cỏc thnh phn ỳng bng 100% (bng 8.1). Bng 8.1. Thnh phn ca du FO C p (%) H p (%) O p (%) N p (%) S p (%) A p (%) W p (%) 83,4 10 0,2 0,2 2,9 0,3 3 - Lng du tiờu th ca cỏc lũ: + ng khúi s 1: 616 l/h ( 558 kg/h). + ng khúi s 2: 1540 l/h (1395 kg/h). SVTH : inh Thở Vióỷt Haỡ - Lồùp 01MT Trang 2 GVHD: GVC - ThS. Nguyn Th Lờ Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng. + Ống khói số 3: 510 l/h (462 kg/h). - Hệ số thừa không khí: α = 1,4. - Hệ số cháy không hoàn toàn: η = 0,03. - Hệ số tro bay theo khói: a = 0,8. - Nhiệt độ khói thải: t khói = 200 o C. - Có thể tóm tắt các đặc điểm của các nguồn thải theo bảng sau: TT Các thông số Đơn vị Ống khói số 1 Ống khói số 2 Ống khói số 3 I Các thông số lò 1 Chiều cao ống khói m 20 20 20 2 Đường kính ống khói mm 900 1000 600 3 Lưu lượng khí thải m 3 /s 4,168 10,421 3,451 4 Tốc độ khí thải m/s 6,56 13,3 12,2 5 Nhiệt độ khí thải o C 200 200 200 - Các đại lượng của quá trình cháy được tính toán theo bảng 8.2 [2]. Bảng 8.2. TT Đại lượng tính toán Công thức tính Kết quả 1 Lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy V 0 =0,089C p +0,264H P -0,0333(O P - S P ) 10,153 m 3 chuẩn/kgNL 2 Lượng không khí ẩm lý thuyết cần cho quá trình cháy (ở t = 30 0 C; φ=65% → d = 17 g/kg) V a =(1+0,0016d )V o 10,429 m 3 chuẩn/kgNL SVTH : Âinh Thë Viãût Haì - Låïp 01MT Trang 3 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng. 3 Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số thừa không khí α = 1,4 V t = αV a 14,600 m 3 chuẩn/kgNL 4 Lượng khí SO 2 trong sản phẩm cháy (SPC) V so2 = 0,683.10 -2 S P 0,020 m 3 chuẩn/kgNL 5 Lượng khí CO trong SPC với hệ số cháy không hoàn toàn về hóa học và cơ học η (η = 0,03) V co = 1,865.10 -2 ηC P 0,047 m 3 chuẩn/kgNL 6 Lượng khí CO 2 trong SPC V co2 = 1,853.10 -2 (1-η)C P 1,499 m 3 chuẩn/kgNL 7 Lượng hơi nước trong SPC V H2O = 0,111.H p + 0,0124.W p + 0,0016.d.V t 1,544 m 3 chuẩn/kgNL 8 Lượng khí N 2 trong SPC V N2 = 0,8.10 -2 N P +0,79V t 11,536 m 3 chuẩn/kgNL 9 Lượng khí O 2 trong không khí thừa V O2 = 0,21(α-1)V a 0,876 m 3 chuẩn/kgNL 10 Lượng tổngcộng ở điều kiện chuẩn (bằng tổng các mục từ 4 ÷ 9) V SPC = V SO2 + V CO + V CO2 + V H2O +V N2 +V O2 15,522 m 3 chuẩn/kgNL Bảng 8.3. Lượng khói thải và tải lượng các chất ô nhiễm có trong khói thải TT Đại lượng tính toán Công thức tính Kết quả Lò hơi số 1 Lò hơi số 2 Lò hơi số 3 1 Lưu lượng khói (SPC) ở điêu kiện tiêu chuẩn 3600 . tcspc C mV L = 2,406 (m 3 /s) 4,015 (m 3 /s) 1,992 (m 3 /s) 2 Lưu lượng khói điều kiện thực tế t khói = 110 o C 273 )273.( khoiC T tL L + = 4,168 (m 3 /s) 10,421 (m 3 /s) 3,451 (m 3 /s) 3 Tải lượng khí SO 2 với ρ SO2 = 2,926 (kg/m 3 chuẩn) 3600 10 22 3 2 sotcSO SO mV M ρ = 8,938 (g/s) 22,458 (g/s) 7,438 (g/s) 4 Tải lượng khí CO với ρ = 1,25 (kg/m 3 chuẩn) 3600 10 3 COtcCO mV Mco ρ = 9,041 (g/s) 22,602 (g/s) 7,4845 (g/s) SVTH : Âinh Thë Viãût Haì - Låïp 01MT Trang 4 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng. 5 Tải lượng khí CO 2 với: ρ co2 = 1,977 (kg/m 3 chuẩn) 3600 10 22 3 2 COtcCO CO mV M ρ = 459,36 (g/s) 1148,4 (g/s) 380,33 (g/s) 6 Lượng tro bụi với hệ số tro bay a = 0,45 3600 10 tcp bui mAa M = 0,372 (g/s) 0,930 (g/s) 0,308 (g/s) Bảng 8.4. Nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm TT Các chất ô nhiễm Công thức tính toán Đơn vị Kết quả Lò hơi số 1 Lò hơi số 2 Lò hơi số 3 1 Khí SO 2 T 2 2 L Mso Cso = mg/m 3 2155,1 2155,2 2155,2 2 Khí CO T L Mco Cco = mg/m 3 2168,9 2169,1 2169,1 3 Khí CO 2 T 2 2 L Mco Cco = mg/m 3 110201,3 110208,5 110208,5 4 Bụi C bụi T bui L M = mg/m 3 89,2 89,2 89,2 - Đối chiếu với giới hạn tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp theo TCVN 5939 – 1995 được trích dẫn trong bảng 8.5, vì công ty là cơ sở sản xuất thuộc loại A nên khí SO 2 của lò hơi số 1 và 2 vượt tiêu chuẩn cho phép 1,44 lần và khí CO vượt tiêu chuẩn cho phép 1,45 lần, còn các khí thải khác đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Vì lượng khí thải CO tại miệng ống khói vượt tiêu chuẩn cho phép do sự cháy không hoàn toàn về mặt hóa học và cơ học, nên chỉ cần quan tâm đến tính toán khuyếch tán và xử lý khí thải SO 2 . Bảng 8.5. TCVN 5939 – 1995, Chất lượng không khí – Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ [5] SVTH : Âinh Thë Viãût Haì - Låïp 01MT Trang 5 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng. TT Thông số Giới hạn cho phép (mg/m 3 ) đối với loại cơ sở sản xuất A(đã có trước ngày ban hành tiêu chuẩn) B(có sau ngày ban hành tiêu chuẩn) 1 Bụi khói - Nấu kim loại 400 200 - Bê tông nhựa 500 200 - Xi măng 400 100 - Các nguồn khác 500 400 2 Bụi - Chứa silic 100 50 - Chứa amiăng 0 0 3 Khí CO 1500 500 4 Khí CO 2 Không quy định Không quy định 5 Khí SO 2 1500 500 6 Khí NO X 2500 1000 8.1.2. Tính toán khuếch tán các chất ô nhiễm có trong khí thải lò hơi - Để tính toán phân bố nồng độ của các chất ô nhiễm (SO 2 , CO, CO 2 , bụi) có trong khí thải lò hơi thuộc Công ty cao Đà Nẵng, tôi sử dụng công thức tính theo mô hình Gauss, [3.30] [2]: ( ) ( )                   ∂ + −+       ∂ − −         ∂ − ∂∂ = 2 y 2 2 z 2 2 y 2 zy z)y,(x, 2 Hz exp 2 Hz exp 2 y exp v2π M C (g/m 3 ) Trong đó: M : Tải lượng chất ô nhiễm, g/s. V : Vận tốc gió trung bình ngoài trời theo trục x, m/s. zy ,∂∂ : Hệ số khuyếch tán của khí quyển theo trục ngang y, trục đứng z. z : Chiều cao của mặt phẳng vị trí tính toán, m. H : Chiều cao hiệu dụng của ống khói, m. H = h + ∆H , h là chiều cao thực của ống khói. ∆H là độ cao phụt lên thẳng của nguồn khí thải. - Để áp dụng mô hình Gauss trong tính toán khuyếch tán chất ô nhiễm, Holland J.Z. đưa ra công thức sau đây để xác định độ nâng cao của luồng khói, [3.54] [2]: ∆H =         − + − khói xqkhói 3 T TT pD2.68.101,5 u ωD (m) SVTH : Âinh Thë Viãût Haì - Låïp 01MT Trang 6 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng. Trong đó : ω : Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s. u : Vận tốc gió, m/s. D : Đường kính của miệng ống khói, m. p : Áp suất khí quyển, millibar (1atm = 1013 mbar). T khói , T xq : lần lượt là nhiệt độ tuyệt đối của khói và của không khí xung quanh, K. - Khi tính toán nồng độ ô nhiễm trên mặt đất (z =0), thì công thức trên sẽ trở thành, [3.33] [2]: C X,Y,0 = zy .π.u. M ∂∂ .exp(- 2 y 2 2. y ∂ ).exp(- 2 z 2 2 H ∂ ) (g/m 3 ) - Trường hợp tính sự phân bố nồng độ trên mặt đất dọc theo trục gió (trục x), với y = 0, [3.34] [2]: C x,0,0 = zy .π.u. M ∂∂ .exp(- 2 2 2 H z ∂ ) (g/m 3 ) 8.1.2.1. Hệ số khuyếch tán zy và ∂∂ - Để áp dụng được các công thức tính toán khuyếch tán theo mô hình Gauss cần phải biết các giá trị của các hệ số zy và ∂∂ . Lấy cấp ổn định của khí quyển là cấp độ C – không ổn định nhẹ. - Theo Martin D.O. [3.38] [2], công thức tính zy và ∂∂ có dạng như sau: y ∂ = b.x c + d z ∂ = a.x 0,894 Trong đó: x : khoảng cách xuôi theo chiều gió kể từ nguồn, tính bằng km. Các hệ số a,b,c,d được cho ở bảng 8.6. Bảng8.6. Công thức tính toán các hệ số a, b,c,d. Cấp ổn định a x ≤ 1(km) x ≥ 1 (km) b c d b c d A 213 440,8 1,941 9,27 459,7 2,094 -9,6 B 156 106,8 1,149 3,3 108,2 1,098 2,0 C 104 61 0,911 0 61 0,911 0 SVTH : Âinh Thë Viãût Haì - Låïp 01MT Trang 7 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng. D 68 33,2 0,725 - 1,7 44,5 0,516 -13,0 E 50,5 22,8 0,678 -1,3 55,4 0,305 -34,0 F 34 14,35 0,740 -0,35 62,6 0,180 -48,6 - Với cấp ổn định C ( a = 104, b = 61, c = 0,911, d = 0), tính được các hệ số zy và ∂∂ theo bảng 8.7. Bảng 8.7. x (km) y ∂ z ∂ 0,1 13,27 7,49 0,2 24,67 14,08 0,3 35,45 20,37 0,4 45,84 26,47 0,5 55,96 32,44 0,6 65,87 38,30 0,7 75,61 44,08 0,8 85,19 49,78 0,9 94,65 55,42 1,0 104,00 61,00 1,1 113,25 66,53 1,2 122,41 72,02 1,3 131,49 77,47 1,4 140,50 82,88 1,5 149,44 88,26 1,6 158,31 93,60 1,7 167,13 98,92 1,8 175,89 104,20 1,9 184,60 109,46 2,0 193,27 114,70 8.1.2.2. Tính chiều cao hiệu quả của ống khói - Theo công thức tính của Holland, độ nâng cao của vết khói ∆H được thể hiện trong bảng 8.8. Bảng 8.8. Kết quả tính toán độ nâng cao của vệt khói thải Ống khói số Mùa D [m] w [m/s] u [m/s] T khói [ o K] T xq [ o K] P khí quyển [mbar] ∆H [m] 1 Mùa Hè 0,9 6,552 3,1 473 307,3 1013 2,363 SVTH : Âinh Thë Viãût Haì - Låïp 01MT Trang 8 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng. Mùa Đông 0,9 6,552 3,4 473 291,5 1013 2,211 2 Mùa Hè 1 13,268 3,1 473 307,3 1013 12,589 Mùa Đông 1 13,268 3,4 473 291,5 1013 8,927 3 Mùa Hè 0,6 12,205 3,1 473 307,3 1013 4,402 Mùa Đông 0,6 12,205 3,4 473 291,5 1013 4,119 Bảng 8.9. Chiều cao hiệu quả của ống khói Chiều cao hiệu quả Mùa Hè Mùa Đông Ống khói số 1 Ống khói số 2 Ống khói số 3 Ống khói số 1 Ống khói số 2 Ống khói số 3 H (m) 22,363 32,589 24,402 22,211 28,927 24,119 8.1.2.3. Tính toán phân bố các chất ô nhiễm - Để tính nồng độ cực đại C max trên mặt đất, ta có thể sử dụng công thức [3.35] [2]: 2 H )(C maxz =∂ Bảng 8.10. Kết quả tính X max , y ∂ , C max theo hệ số z ∂ và chiều cao hiệu quả H của ống khói NGUỒN THẢI MÙA HÈ MÙA ĐÔNG Các chất ô nhiễm SO 2 CO CO 2 BỤI SO 2 CO CO 2 BỤI Ống khói 1z ∂ 15,813 15,813 15,813 15,813 15,706 15,706 15,706 15,706 1y ∂ 27,648 27,648 27,648 27,648 27,464 27,464 27,464 27,464 X 1max (km) 0,227 0,227 0,227 0,227 0,226 0,226 0,226 0,226 C 1max (g/m 3 ) 0,776 0,781 39,688 0,032 0,717 0,722 36,678 0,030 Ống khói 2z ∂ 23,044 23,044 23,044 23,044 20,454 20,455 20,455 20,455 2y ∂ 40,008 40,008 40,008 40,008 35,592 35,592 35,592 35,592 X 2max (km) 0,343 0,343 0,343 0,343 0,301 0,301 0,301 0,301 C 2max (g/m 3 ) 0,920 0,296 47,053 0,038 1,062 1,069 54,329 0,044 SVTH : Âinh Thë Viãût Haì - Låïp 01MT Trang 9 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng. Ống khói 3z ∂ 17,225 17,225 17,225 17,225 17,055 17,055 17,055 17,055 3y ∂ 30,120 30,120 30,120 30,120 29,777 29,777 29,777 29,777 X 3max (km) 0,250 0,250 0,250 0,250 0,247 0,247 0,247 0,247 C 3max (g/m 3 ) 0,541 0,544 27,643 0,022 0,504 0,508 29,777 0,021 - Áp dụng các công thức trên với hướng gió Bắc – Đông Bắc (về mùa đông) và Đông – Đông Nam (về mùa hè), ta có kết quả tính toán phân bố nồng độ SO 2 , CO, CO 2 , bụi được thể hiện trong các bảng sau: Bảng 8.11. Nồng độ các chất ô nhiễm trên mặt đất với trục hướng gió đi qua chân ống khói 1 thuộc lò hơi số 2 vào mùa hè và mùa đông ỐNG KHÓI SỐ 1 Mùa hè Mùa đông Các chất ô nhiễm SO2 CO CO2 BUI SO2 CO CO2 BUI Khoả ng 100 C 1 (x) (mg/m 3 ) 0,107 0,108 5,484 0,004 0,104 0,105 5,312 0,004 C 1 (x,y) (mg/m 3 ) 6,10 -51 6,10 -51 3,10 -49 2,10 -52 5,10 -51 5,10 -51 3,10 -49 2,2,10 -52 200 C 1 (x) (mg/m 3 ) 0,752 0,757 38,463 0,031 0,698 0,702 35,673 0,029 C 1 (x,y) (mg/m 3 ) 4,10 -15 4,10 -15 2,10 -13 2,10 -16 4,10 -15 4,10 -15 2,10 -13 1,5,10 -16 300 C 1 (x) (mg/m 3 ) 0,699 0,704 35,756 0,029 0,643 0,647 32,868 0,027 C 1 (x,y) (mg/m 3 ) 8,6.10 -08 8,6,10 -08 4,10 -06 4,10 -09 8,10 -08 8,10 -08 4,10 -06 3,310 -09 400 C 1 (x) (mg/m 3 ) 0,532 0,535 27,202 0,022 0,487 0,491 24,922 0,020 C 1 (x,y) (mg/m 3 ) 4,10 -05 4,10 -5 0,0020 2,10-6 0,0000 4,10-5 0,0018 1,5,10-6 500 C 1 (x) (mg/m 3 ) 0,401 0,403 20,485 0,017 0,366 0,369 18,738 0,015 C 1 (x,y) (mg/m 3 ) 0,001 0,001 0,035 3,10 -5 0,001 0,001 0,032 2,6,10 -5 600 C 1 (x) (mg/m 3 ) 0,308 0,310 15,765 0,013 0,282 0,284 14,407 0,012 C 1 (x,y) (mg/m 3 ) 0,003 0,003 0,157 0,000 0,003 0,003 0,143 0,000 SVTH : Âinh Thë Viãût Haì - Låïp 01MT Trang 10 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê [...]... 33 Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng + Vận tốc khí xử lý lưu thông cao 7000 – 10000 m 3/h cho 1 m2 bề mặt phin lọc + Hiệu quả xử lý cao 97 - 99% + Vật liệu sợi trao đổi hàn nguyên được nhiều lần + Có thể xử lý được nhiều chất khí độc hại trong cùng một thời gian làm việc - Nhược điểm: + Giá thành đầu tư ban đầu cao + Yêu cầu công. .. 31 Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng 1c Thiết bị khử khí kiểu sủi bọt - Làm sạch khí thải hút từ bể tẩy rửa có hơi và son khí acid, muối…Sử dụng các đĩa lọc khí, gồm nhiều đơn nguyên ghép lại nên dễ dàng lắp đặt và thay đổi theo nhu cầu xử lý - Có thể sử dụng trong một khoảng giới hạn năng su t lớn: 3000-90000 m3/h b Làm sạch khí. .. (m) Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng 8.1.3.1 Tính chất và tác hại của khí SO2 - Khí SO2 được sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu có chứa lưu huỳnh như than, dầu FO, dầu DO Khí SO2 là loại khí không màu, không cháy, có vị hăng cay, do quá trình quang hóa hay do sự xúc tác khí SO2 dễ dàng bị oxy hóa biến thành SO3 trong khí quyển Khí. .. tiếp xúc thường xuyên với không khí có nồng độ SO2, SO3 cao nên đều mắc bệnh đường hô hấp SVTH : Âinh Thë Viãût Haì - Låïp 01MT GVHD: GVC - ThS Nguyễn Thị Lê Trang 28 Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng - SOx bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh... Trang 32 Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng + Hiệu quả làm việc của thiết bị không cao bởi vì vận tốc khí qua thiết bị nhỏ (khoảng 0,15 - 0,35 m/s) 2b Tháp hấp phụ hoạt động liên tục - Ưu điểm: + Điều chỉnh quá trình tinh vi hơn + Có thể sử dụng kết cấu tối ưu và kích thước tối ưu cho từng đoạn của thiết bị + Quá trìng thực hiện liên... học + Không có tác động ăn mòn đến thiết bị, không độc hại với con người SVTH : Âinh Thë Viãût Haì - Låïp 01MT GVHD: GVC - ThS Nguyễn Thị Lê Trang 30 Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng + Có giá thành rẻ và dễ kiếm trong sản xuất công nghiệp - Yêu cầu của thiết bị: Hiệu quả và khả năng cho khí đi qua, trở lực thấp ( . Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng. Luận văn Hiện trạng môi trường và thiết kế. Thị Lê Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng. 3 Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số