ĐỒ án môn học kỹ THUẬT xử lý KHÍ THẢI đề tài tính toán thiết kế hệ thống xử lí bụi gỗ, lưu lượng 10 000 m3 h nồng độ bụi 20 gm3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - - ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI Đề tài: Tính tốn thiết kế hệ thống xử lí bụi gỗ, lưu lượng 10.000 m3/h Nồng độ bụi 20 g/m3 GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt Thành viên: Nguyễn Nhật Quang TP.Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021 18150046 Đồ án xử lý bụi gỗ MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ: Mục tiêu đồ án Nhiệm vụ đồ án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Ô NHIỄM KHƠNG KHÍ DO BỤI 1.1.1 Định nghĩa: 1.1.2 Phân loại bụi: 1.1.3 Tính chất hóa lý bụi Tính bám dính 1.2 BỤI TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT GỖ 10 1.2.1 Nhu cầu sử dụng gỗ 10 1.2.2 Sơ lược bụi gỗ 11 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 15 2.1 PHƯƠNG PHÁP KHÔ 15 2.1.1 Buồng lắng bụi 15 2.1.2 Xiclon 16 2.1.3 Thiết bị lọc vải 17 2.1.4 Thiết bị lắng quán tính 18 2.1.5 Thiết bị xách 18 2.1.6 Thiết bị lọc sợi 19 2.1.7 Thiết bị lọc điện 19 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ THẾT BỊ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ TRONG NHÀ MÁY 21 CHẾ BIẾN GỖ 21 3.1 LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ 21 3.1.1 Lựa chọn phương án xử lý 21 3.1.2 Thuyết minh công nghệ: 23 3.1.3 Sơ đồ nguyên lí thiết bị 24 GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt Đồ án xử lý bụi gỗ 3.2 TÍNH TỐN THIẾT BỊ XỬ LÝ 25 3.2.1 Tính tốn xiclon 25 3.2.2 Tính tốn thiết bị lọc túi vải 31 3.3 TÍNH ỨNG SUẤT CỦA THIẾT BỊ 38 3.3.1 Chọn vật liệu 38 3.3.2 Xiclon 39 3.3.3 Lọc túi vải 43 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG – VẬN HÀNH 48 4.1 ỨNG DỤNG 48 4.2 VẬN HÀNH 48 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt Đồ án xử lý bụi gỗ PHẦN MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong năm gần đây, phủ nhận phát triển vượt bậc kinh tế khoa học kĩ thuật giới Nền công nghiệp đạt đến trình độ cao, với nhiều thành tựu đáng ghi nhận Cùng với phát triển ấy, mức sống người nâng cao nhu cầu người thay đổi Tuy nhiên, hệ phát triển loạt vấn đề mơi trường Trái Đất nóng lên, ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, mực nước biển dâng hay biến đổi khí hậu,… Trước thực trạng người có ý thức bảo vệ mơi trường, ý thức mối quan hệ “phát triển kinh tế” “bảo vệ môi trường” Vấn đề “phát triển bền vững” khơng cịn xa lạ mối quan tâm không riêng đặc biệt nước đà phát triển Việt Nam Ngày nhiễm khơng khí vấn đề đáng quan tâm Việt Nam tồn giới “Ơ nhiễm khơng khí có mặt chất lạ biến dổi quan trọng thành phần khơng khí, làm cho khơng khí khơng gây tỏa mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn (do bụi)” Khi tốc độ thị hóa ngày nhanh, số lượng khu công nghiệp, khu chế xuất ngày tăng, ngày nhiều bệnh tật ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người liên quan đến vấn đề ô nhiễm khơng khí bệnh da, mắt,… đặc biệt đường hơ hấp Vì việc xử lý bụi khí thải q trình sản xuất điều tất yếu phải có khu cơng nghiệp, nhà máy,…để bảo vệ mơi trường khơng khí Hiện nước ta đà phát triển, sống người dân ngày nâng cao Từ sản phẩm tự nhiên tre, nứa, gỗ, cói,…người ta tạo sản phẩm bắt mắt tiện lợi, hữu ích, để sử dụng, trang trí gia đình, trường học, bệnh viện,… Tuy nhiên trình tạo sản phẩm gây khơng bụi xả thải vào khơng khí, đặc biệt sử dụng vật liệu làm từ gỗ Trong trình chế biến gỗ tạo nhiều bụi với kích thước khác gây ảnh hưởng khơng nhỏ đến công nhân làm việc khu vực dân cư xung quanh Do việc thiết kế hệ thống xử lý bụi nhà máy trước thải mơi trường khơng khí cần thiết GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt Đồ án xử lý bụi gỗ Mục tiêu đồ án - Tính tốn, thiết kế hệ thống xử lý bụi gỗ xiclon túi vải Nhiệm vụ đồ án - Quy hoạch mặt nhà máy hệ thống xừ lý bụi - Xác định nguồn ô nhiễm nhà máy chế biến gỗ - Các phương pháp xử lý bụi - Lựa chọn thiết bị tính tốn thiết kế hệ thống xử lý bụi cho nhà máy - Tính tốn kinh tế cho hệ thống xử lý - Vẽ sơ đồ công nghệ xử lý bụi GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt Đồ án xử lý bụi gỗ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DO BỤI 1.1.1 Định nghĩa: Bụi tập hợp nhiều hạt, có kích thước nhỏ bé, tồn lâu khơng khí dạng bụi bay, bụi lắng hệ khí dung nhiều pha gồm hơi, khói,mù Bụi bay cú kớch thc t (0,001ữ10)àm bao gm tro, mui, khúi hạt rắn nghiền nhỏ, chuyển động theo kiểu Brao rơi xuống đất với vận tốc không đổi theo định luật stoke Về mặt sinh học, bụi thường gây tổn thương nặng cho quan hô hấp, phổi nhiễm bụi thạch anh (Silicose) hít thở phải khơng khí có chứa bụi bioxit silic lâu ngày Bụi lắng có kích thước lớn 10µm, thường rơi nhanh xuống đất theo định luật Newton với tốc độ tăng dần Về mặt sinh học, bụi thường gây tổn hại cho da, mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng… 1.1.2 Phân loại bụi: - Theo nguồn gốc: +Bụi hữu bụi tự nhiên ( bụi động đất, núi lửa…) +Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa…) +Bụi động vật (len, lông, tóc…) +Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su, cement…) +Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…) +Bụi hỗn hợp (do mài, đúc…) - Theo kích thước hạt bụi: +Khi D > 10µm : gọi bụi; +Khi D = (0,01 ÷ 0,1) µm : gọi sương mù; +Khi D < 0,1 µm : gọi khói GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt Đồ án xử lý bụi gỗ Với loại bụi có kích thước nhỏ 0,1 µm (khói) hít thở phải khơng giữ lại ph nang ca phi, bi t (0,1 ữ 5) àm lại phổi chiếm (80 ÷ 90)%, bụi từ (5 ÷10) µm hít vào lại đào thải khỏi phổi, cịn với bụi lớn 10 µm thường đọng lại mũi - Theo tác hại: + Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen) + Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, ban… (bụi bông, gai, phân hóa học, số tinh dầu gỗ…); + Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, chất phóng xạ…) + Bụi xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiang… 1.1.3 Tính chất hóa lý bụi Độ tin cậy hiệu làm việc hệ thống lọc bụi phụ thuộc đáng kể vào tính chất lý – hóa bụi thơng số dịng khí mang bụi Sau trình bày sơ lược tính chất lý – hóa bụi ảnh hưởng đến trình hoạt động hệ thống lọc sở để chọn thiết bị lọc Mật độ Mật độ đổ đống (khác với mật độ thực) có tính đến khe chứa khơng khí hạt Mật độ đổ đống dùng để xác định thể tích bụi chiếm chỗ bunke chứa bụi Khi tăng hạt kích thước mật độ đổ đơng giảm thể tích tương đối lớp khơng khí tăng Khi nén chặt, mật độ đổ đống tăng 1,2 ÷ 1,5 lần (so với khí đổ đống) Mật độ không thực tỷ số khối lượng hạt thể tích mà hạt chiếm chỗ, bao gồm lỗ nhỏ, khe hổng không Các hạt nguyên khối, phẳng hạt ban đầu có mật độ không thực thực tế trùng với mật độ thực Những hạt dễ lọc thiết bị lọc quán tính so với thiết bị lọc lỗ rỗng khối lượng khối lượng thực nên chúng bị tác dụng lơi kéo khơng khí từ thiết bị lọc Trái lại GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt Đồ án xử lý bụi gỗ hạt có mật độ khơng thực thấp dễ lọc thiết bị lọc ống vải, vật liệu xốp chúng dễ bị nước vải lọc giữ lại Mật độ khơng thực thường có trị số nhỏ so với mật độ thực thường thấy bụi có xu hướng đơng tụ hay thiêu kết, ví dụ: mồ hóng, oxit kim loại màu… Kích thước hạt đặc trưng vận tốc treo (vt, m/s) – vận tốc rơi tự hạt khơng khí khơng chuyển động Tính bám dính Tính bám dính hạt xác định xu hướng kết dính chúng Độ kết dính hạt tăng làm cho thiết bị lọc bị nghẽn sản phẩm lọc Kích thước hạt nhỏ chúng dễ bám vào bề mặt thiết bị Bụi có (60 ÷ 70)% hạt có đường kính nhỏ 10 µm coi bụi kết dính (mặc dầu hạt kích thước lớn 10 µm mang tính tản rời cao) Tính mài mịn Tính mài mịn bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại vận tốc khí nồng độ bụi Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng, kích thước mật độ hạt Tính mài mịn bụi tính đến chọn vận tốc khí, chiều dày thiết bị đường ống dẫn khí chọn vật liệu ốp thiết bị Tính thấm Tính thấm nước có ảnh hưởng định đến hiệu thiết bị lọc kiểu ướt, đặc biệt thiết bị làm việc có tuần hồn Khi hạt khó thấm tiếp xúc với bề mặt chất lỏng, chúng bị bề mặt chất lỏng bao bọc Ngược lại hạt dễ thấm chúng không bị nhúng chìm hay bao phủ hạt lỏng, mà bề mặt nước Sau bề mặt chất lỏng bao bọc phần lớn hạt, hiệu lọc giảm hạt tiếp tục tới gần chất lỏng, kết va đập đàn hồi với hạt nhúng chìm trước đó, chúng bị đẩy trở lại dịng khí GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt Đồ án xử lý bụi gỗ Các hạt phẳng dễ thấm so với hạt có bề mặt không Sở dĩ hạt có bề mặt khơng hầu hết bao bọc vỏ khí hấp thụ cản trở thấm Theo đặc trưng thấm nước vật liệu rắn chia thành nhóm: - Vật liệu lọc nước: dễ thấm nước (canxi, thạch cao, phần lớn silicat khoáng vật oxi hóa, halogennua kim loại kiềm); - Vật liệu kị nước: khó thấm nước (grafit, than, lưu huỳnh); - Vật liệu kị nước tuyệt đối (parafin, nhựa teflon, bitum) Tính hút ẩm tính hịa tan Các tính chất bụi xác định trước hết thành phần hóa học chúng kích thước, hình dạng độ nhám bề mặt hạt bụi Nhờ tính hút ẩm tính hịa tan mà bụi lọc thiết bị lọc kiểu ướt Suất điện trở lớp bụi Suất điện trở lớp bụi phụ thuộc vào tính chất hạt riêng biệt (vào tính dẫn điện bề mặt bên trong, vào hình dạng kích thước hạt) cấu trúc lớp thông số dịng khí Nó ảnh hưởng đến hoạt động thiết bị lọc điện Phụ thuộc vào suất điện trở bụi chia thành nhóm sau: - Bụi thuộc nhóm suất điện trở thấp: có suất điện trở lớp 104.cm - Bụi thuộc nhóm suất điện trở trung bình: có suất điện trở lớp từ 104 ÷1010.cm - Bụi thuộc nhóm suất điện trở cao: có suất điện trở lớp lớn 1010 ÷1013.cm Tính mang điện GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt Đồ án xử lý bụi gỗ Tính mang điện (cịn gọi tính nạp điện) bụi ảnh hưởng đến trạng thái bụi đường ống hiệu xuất bụi (đối với thiết bị lọc điện, thiết bị lọc kiểu ướt…) Ngồi tính mang điện cịn ảnh hưởng đến an tồn cháy nổ tính dính bám bụi Tính cháy nổ Bụi cháy bề mặt tiếp xúc với oxi khơng khí phát triển mạnh (1 m2/g) có khả tự bốc cháy tạo thành hỗn hợp nổ với khơng khí Cường độ nổ bụi phụ thuộc vào tính chất hóa học tính chất nhiệt bụi, vào kích thước hình dạng hạt, nồng độ chúng khơng khí, vào độ ẩm thành phần khí, kích thước nhiệt độ nguồn cháy vào hàm lượng tương đối bụi trơ 1.2 BỤI TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT GỖ 1.2.1 Nhu cầu sử dụng gỗ Trong sống đại người sử dụng địi hỏi đồ gỗ nhà phải có nhiều tính năng, dễ bảo quản Do diện tích nhà thường bị hạn chế nên tận dụng diện tích quan trọng Chính tủ phịng phải có khả chứa nhiều loại đồ hơn, địi hỏi kết hợp với phụ kiện khác Cùng với tiến công nghệ cho phép thiết kế bố trí nhiều chức diện tích Ví dụ bếp ngăn chứa gắn thêm kệ inox, kệ kéo, xoay trượt để phù hợp với loại sản phẩm.Việc sử dụng gỗ tự nhiên ưa chuộng dotruyền thống Gỗ tự nhiên mang lại cảm nhận thiên nhiên thật nên sử dụng khơng gian giao tiếp, phòng ngủ Sự phong phú bề mặt gỗ chế biến giúp sản phẩm có hiệu sử dụng, thẩm mỹ phong phú không khác gỗ thiên nhiên giúp cho nhà thiết kế thực nhiều ý tưởng Vì cơng trình nhà ở, 90% đồ nội thất sử dụng loại gỗ công nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 10 Đồ án xử lý bụi gỗ Chọn máy nén: - Thời gian rũ bụi ngắn, thường vài giây thiết bị rũ bụi khí nén Ta chọn thời gian giũ bụi giây - Thời gian hai lần giũ bụi: 1- phút (Bài giảng kỹ thuật xử lý khí thải – Ts Trần Tiến Khôi ) Chọn t = phút - Quá trình giũ bụi điều khiển valve điện tử gắn trực tiếp hàng ống dẫn khí (10 hàng ống dẫn khí, hàng có 10 ống thổi thẳng vào ống tay áo), áp suất 5atm - Thể tích túi lọc: 𝑉1 = 𝜋×𝐷 ×𝑙 + V1: thể tích túi lọc (m3) + D: đường kính làm việc túi lọc (m), D = 0.25 m + l: chiều dài làm việc túi lọc (m), l = m  𝑉1 = 𝜋×0.252 × = 0.15 m3  Thể tích hàng túi lọc : Vh = n × V1 = 10 × 0.15 = 1.5 m3 Ta có: pV = nRT Trong đó: - p áp suất khối khí - V thể tích khối khí - n số mol khối khí - R số khí - T nhiệt độ khối khí Do lượng khí nén cần sử dụng để rũ bụi ống túi vải với thể tích nên với điều kiện áp suất 5atm (cho nhiệt độ, khối lượng riêng khơng đổi), vậy: - Thể tích khí nén cho lần giũ bụi: Vn = - 𝑉ℎ = 1.5 = 0.3 m3 Lưu lượng khí nén cho lần giũ bụi: GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 37 Đồ án xử lý bụi gỗ Q= 𝑉𝑛 𝑡 = 0.3 = 0.1 m3/s = 360 m3/h Nguyên tắc giũ bụi : Sau giũ bụi cho hàng thứ xong, sau phút valve khí hàng thứ hai hoạt động giũ bụi cho hàng túi thứ hai Quá trình lặp lặp lại hàng túi vải cuối Khi chu kỳ rũ bụi cho hàng thứ lại bắt đầu Chu kỳ rũ bụi cho hàng tay áo = 10×2×60 +10×3 = 1230 s = 20.5 phút Chọn máy nén có áp suất 5atm, lưu lượng khí nén cho lần rũ bụi 360m3/h 3.3 TÍNH ỨNG SUẤT CỦA THIẾT BỊ 3.3.1 Chọn vật liệu Thiết bị làm việc t = 350C Áp suất làm việc Plv = 1at = 9,81.104 N/m2 Chọn vật liệu thép cacbon thường để chế tạo thiết bị Ký hiệu thép: CT3 Giới hạn bền: b = 380.106 N/m2 Giới hạn chảy: c = 240.106 N/m2 Chiều dày thép: b = 4-20 mm Độ dãn tương đối:  = 25% Hệ số dẫn nhiệt:  = 50 W/m0C Khối lượng riêng:  = 7850 kg/m3 Chọn công nghệ gia công hàn tay hồ quang điện, cách hàn giáp mối bên Hệ số hiệu chỉnh:  =1 Hệ số an toàn bền kéo: k = 2,6 GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 38 Đồ án xử lý bụi gỗ Hệ số an toàn bền chảy: c = 1,5 Xác định ứng suất cho phép thép CT3 Theo giới hạn bền: [𝜎𝑘 ] = 𝜎𝑘 𝑛𝑘 ×𝜂 = 380×106 2,6 × = 146,15 × 106 N/m2 Trong k: giới hạn bền kéo, k = 380.106 N/m2 nk : hệ số bền kéo, nk = 2,6 : hệ số hiệu chỉnh,  = Theo giới hạn chảy: [𝜎𝑐 ] = 𝜎𝑐 𝑛𝑐 ×𝜂 = 240×106 1,5 × = 160 × 106 N/m2 Trong đó: c: giới hạn bền chảy, c = 240.106 N/m2 nc : hệ số bền kéo, nc = 1,5 : hệ số hiệu chỉnh,  = Ta lấy giới hạn bé ứng suất cho phép làm ứng suất cho phép tiêu chuẩn [] = 146,15.106 N/m2 = 146,15 N/mm2 3.3.2 Xiclon Đường kính quy đổi: Dt = 0.84 m Chiều dày thiết bị xiclon: 𝑆 ′ = 𝐷𝑡 ×𝑃 2[𝜎]×𝜙ℎ = 0,84×9,81×104 2×146,15×106 ×0,95 = 0,0003 mm Bề dày thực thân thiết bị : S = S’ + C = 0,0005 + 2,3 = 2,3003 mm Chọn S = mm Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính tốn Áp suất thử Pth tính theo cơng thức (Bảng XIII-5- trang 358 - Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hoá chất tập 2): Pth = 1,5 x Plv = 1,5 x 9,81 x 104 = 14,715 x 104 N/m2 Ứng suất theo áp suất thử tính tốn : [𝐷𝑡 + (𝑆 − 𝐶 )] × 𝑃𝑡ℎ [0,84 + (3 − 2,3)] × 14,715 × 104 𝜎= = = 170,3 × 106 𝑁/𝑚2 × (𝑆 − 𝐶) × 𝜙ℎ 2(3 − 2,3) × 10−3 × 0,95 GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 39 Đồ án xử lý bụi gỗ Xét 𝜎𝑘 1,2 = 380×106 1,2 = 316,67 × 106 𝑁/𝑚2 > 𝜎 Vậy thân tháp có bề dày S = mm thỏa điều kiện bền áp suất làm việc Khối lượng thiết bị: Phần hình trụ: 𝜋 × (𝐷𝑛 − 𝐷𝑡 ) × 𝐻 × 𝜌 𝜋 = × (0,8462 − 0,8402 ) × 1,772 × 7,85 103 = 110,5(𝑘𝑔) 𝑚𝑡 = 𝑉 × 𝜌 = Phần hình nón: 𝑚𝑛 = 𝑉 × 𝜌 = (𝑉𝑛 − 𝑉𝑡 ) × 𝜌 = 124,6 (𝑘𝑔) Phần ống tâm: 𝜋 × (𝐷𝑛 − 𝐷𝑡 ) × 𝐻 × 𝜌 𝜋 = × (0,512 − 0,5042 ) × 1,772 × 7,85 103 = 66,5 (𝑘𝑔) 𝑚𝑜𝑡 = 𝑉 × 𝜌 = Phần từ tận cyclone đến mặt bích: 𝜋 𝜋 × (𝐷𝑛 − 𝐷𝑡 ) × 𝐻 × 𝜌 = × (0,3062 − 0,32 ) × 0,25 × 7,85 103 4 = 5,6 (𝑘𝑔) 𝑚𝑐 = 𝑉 × 𝜌 = Phần cửa vào: 𝑚𝑐𝑣 = 𝑉 × 𝜌 = (𝑆𝑛 − 𝑆𝑡 ) × 𝐻 × 𝜌 = 7,57 (kg) Tổng khối lượng: 𝑀𝑡 = 𝑚𝑡 +𝑚𝑐 + 𝑚𝑛 + 𝑚𝑜𝑡 + 𝑚𝑐𝑣 = 314,77 kg Tính bích: Bao gồm loại bích: GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 40 Đồ án xử lý bụi gỗ - Bích nối cửa tháo bụi - Bích nối cửa vào - Bích nối ống tâm ống khí ❖ Bích nối cửa tháo bụi: Số lượng: Chọn bích liền thép để nối thiết bị ( tra bảng XIII.27 trang 417 Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – tập 2) Đường kính trong: Dt = 300 mm Đường kính ngồi: D0 = 325 mm Đường kính ngồi bích: D = 435 mm Đường kính tâm bulong: Db = 395 mm Đường kính mép vát: Dl = 365 mm Đường kính bulong: db = M20 Số bulong: 16 Chiều cao bích: 22 mm 𝜋 Khối lượng bích = × × (𝐷 − 𝐷02 ) × ℎ × 7,85 × 103 = 22,68 𝑘𝑔 ❖ Bích nối cửa vào: Số lượng: Chọn bích liền thép để nối thiết bị ( tra bảng XIII.27 trang 417 Sổ tay Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – tập 2) Đường kính trong: Dt = 150 mm Đường kính ngồi: D0 = 159 mm Đường kính ngồi bích: D = 280 mm Đường kính tâm bulong: Db = 240 mm Đường kính mép vát: Dl = 212 mm GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 41 Đồ án xử lý bụi gỗ Đường kính bulong: db = M20 Số bulong: 16 Chiều cao bích: mm 𝜋 Khối lượng bích = × × (𝐷 − 𝐷02 ) × ℎ × 7,85 × 103 = 5,51 𝑘𝑔 ❖ Bích nối ống tâm ống khí: Số lượng: Chọn bích liền thép để nối thiết bị ( tra bảng XIII.27 trang 417 Sổ tay Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – tập 2) Đường kính trong: Dt = 504 mm Đường kính ngồi: D0 = 511 mm Đường kính ngồi bích: D = 630 mm Đường kính tâm bulong: Db = 580 mm Đường kính mép vát: Dl = 550 mm Đường kính bulong: db = M20 Số bulong: 20 Chiều cao bích: 30 mm 𝜋 Khối lượng bích = × × (𝐷 − 𝐷02 ) × ℎ × 7,85 × 103 = 50,23 𝑘𝑔 Tính chân đỡ, tai treo: Khối lượng toàn xiclon: m = 314,77 + 21,68 + 5,51 + 50,23 = 392,19 kg Tải trọng tồn xiclon: P = m×g = 392,19 × 9,81 = 3848 N Chân đỡ: Chọn tháp có chân đỡ Tải trọng đặt lên chân đỡ: G = 𝑃 = 3848 = 962 𝑁 F = 1,5m x 1,5m = 2,25 m2 Chiều cao = 2485 mm GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 42 Đồ án xử lý bụi gỗ Khối lượng chân đỡ = 845,24 kg Tai treo: Chọn tai treo Tải trọng đặt lên tai treo = 962 N Tra bảng XIII.36 trang 438 Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất-tập 2: L= 80 mm B= 55 mm B1= 70 mm H= 125 mm s= mm l= 30 mm a= 15 mm d= 14 mm Bề mặt đỡ F= 42,5.104 m2 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q= 0,24.106 N/m2 Khối lượng tai treo = 0,53 kg 3.3.3 Lọc túi vải Tính thân túi lọc Tính bề dày Ta có -Hệ số bền mối hàn : thân hình trụ hàn dọc, hàn tay hồ quang điện, hàn giáp mối bên, đường kính D  700 mm → hệ số bền mối hàn h = 0,95 -Hệ số hiệu chỉnh:  = (thiết bị thuộc nhóm loại II) Ta có [𝜎] 𝑃 𝜙ℎ = 146,15.106 9,81.104 × 0,95 = 1415 > 50 -Bề dày tối thiểu thâN: 𝑆 ′ = 𝐷𝑡 ×𝑃 2[𝜎]×𝜙ℎ = 4,6×9,81×104 2×146,15×106 ×0,95 ≈ 0,0016𝑚 = 1,6mm Trong Dt: đường kính quy đổi , Dt = 4,6 m GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 43 Đồ án xử lý bụi gỗ P: áp suất làm việc tháp, P = 9,81.104 N/m2 h: hệ số bền mối hàn, h = 0,95 []: ứng suất cho phép tiêu chuẩn, [] = 146,15.106 N/m2 -Chọn hệ số bổ sung để quy trịn kích thước: C = C1 + C2 + C3 + C0 Với: C0: hệ số quy tròn kích thước, C0 = 0,5 mm C1: hệ số bổ sung bào mịn hóa học thời hạn sử dụng thiết bị 15 năm với tốc độ ăn mòn 0,1mm/năm, C1 = mm C2: hệ số bổ sung bào mòn học, C2 = 0,4 mm C3: hệ số bổ sung dung sai âm C3 = 0,4 mm Vậy C = 2,3 mm -Bề dày thực thân thiết bị: S = S’ + C = 1,6 + 2,3 = 3,98 mm Chọn S = mm Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính tốn: Áp suất thử Pth tính theo cơng: Pth = 1,5 x Plv = 1,5 x 9,81 x 104 = 14,715 x 104 N/m2 Ứng suất theo áp suất thử tính tốn: 𝜎= Xét [𝐷𝑡 +(𝑆−𝐶)]×𝑃𝑡ℎ 2×(𝑆−𝐶)×𝜙ℎ 𝜎𝑘 1,2 = = 380×106 1,2 [4,6+(4−2,3)]×14,715×104 2(4−2,3)×10−3 ×0,95 = 287 × 106 N/m2 = 316,67 × 106 𝑁/𝑚2 > 𝜎 Vậy thân tháp có bề dày S = mm thỏa điều kiện bền áp suất làm việc Trở lực đường ống dẫn thiết bị : − Lưu lượng khí vào : Q2 = 10000 m3 /h − Chọn đường kính ống dẫn khí vào d2 = 400 mm = 0,4 m  1Vận tốc khí vào v2 = = 10000 3600 × 𝜋 × 0,42 = 22,1 m/s − Trở lực đường ống phía sau thiết bị : P2 = Pms2 + Pcb2 [2] ∆P2 : trở lực đường ống sau thiết bị tay áo (N/m2 ) GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 44 Đồ án xử lý bụi gỗ ∆Pms2 : trở lực đường ống ma sát sau thiết bị tay áo(N/m2 ) ∆Pcb2 : trở lực cục đường ống sau thiết bị tay áo (N/m2 ) Trong : ∆Pms2 = R2 x l2 l2 : chiều dài ống dẫn khí từ thiết bị tay áo đến ống khói Chọn l2 = 12 m R2 : tổn thất áp suất ma sát riêng đường ống từ thiết bị đến ống khói, (Pa/m) R xác định cách tra phụ lục [2] Với Qr = 9840 m3 /h, d2 = 400 mm tra phụ lục [2] ta có R2 = 10,2 Pa/m  Pms2 = R2 x l2 = 10,2 x 12 = 122,4 N/m2 − Tính ∆Pcb2 = cb2 Pđ2 Pđ2 : áp suất động học đường ống phía sau thiết bị tay áo (kG/m2 ) 𝑝ℎℎ ×𝑣2 Pđ2 = 2×𝑔 = 1,29 ×22,12 ×9,8 = 32,14 kG/m2 cb2 hệ số trở lực cục đường ống phía sau thiết bị tay áo cb2 = co ngoặt + Tại đoạn ngoặt : sử dụng co 90o tiết diện tròn nhiều đốt với α = 90o => co ngoặt = 0,35 => cb2 = 3x co ngoặt = 0,35 x = 1,05 => ∆Pcb2 = cb2 Pđ2 = 1,05 x 32,14= 33,75 N/m2 Như : ∆P2 = ∆Pms2 + ∆Pcb2 = 122,4 + 33,75 = 156,15 N/m2 Tổn thất đường ống dẫn khí : ∆P2 = ∆Pcb2 + ∆Ptb = 156,15 + 446,25 = 602,4 N/m2 3.4 Tính quạt đưa khí ống khói Cơng suất quạt hút vào thiết bị: Nq = Trong : Q lưu lượng khí (m3 /s) ηq : Hiệu suất quạt, ηq = 0,55 ηt : Hiệu suất truyền động, ηt = 0,95 truyền động đai hình thang 𝑁𝑞 = 𝑄 × ∆𝑃 1000 ×𝑛𝑞 ×𝑛𝑡 = GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 10000×602,4 1000×0,55×0,95×3600 = 3,2 kW 45 Đồ án xử lý bụi gỗ  Chọn quạt kW Công suất lắp đặt động điện : [2] Nlđ = kd x Nq = 1,1 x = 4,4 kW kd : hệ số dự trữ công suất điện [2] Chọn kd = 1,1 3.5 Ống khói 3.5.1 Tính chiều cao ống khói Vận tốc khí ống khói, chọn v = m/s Đường kính ống khói: D = √ 4×𝐿 𝑣×𝜋 H= 9840−200 9840 =√ 4×9840 2×𝜋×3600 = 1,3 m × 100 = 97% Hiệu lọc > 90%: F=2 Hệ số A = 200 Tải lượng: M = C.L= 50 × 10-3 × 9840 3600 = 0,14 g/s Δt = 35 – 30 = (0C) Đây nguồn nóng: f < 100 (m/s2.0C) Δt > 𝐿×∆𝑡 VM = 0,65 × √ 𝐻 Chiều cao tối thiểu ống khói: H =√ 𝐶 𝐴×𝑉×𝐹 200 ×0,14×2 𝑐𝑝 × √𝐿×∆𝑡 f = 103 × m= 𝑤 ×𝐷 𝐻 ×∆𝑡 = √ = 12,3 m 0,2× 1,24×5 √ =103× 22 ×1,3 12,32 ×5 0,67+ 0,1√𝑓 +0,34× 3√𝑓 𝐿×∆𝑡 vM = 0,65 × √ 𝐻 = = 6,9 ( m/s2 ℃) 0,67+0,1√6,9+0,34 3√6,9 9840×5 = 0,65 × √ 12,3 = 0,6 = 15,8 m/s ta có: vM > m/s nên n = GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 46 Đồ án xử lý bụi gỗ Vậy m×n = 0,6 𝐴×𝑀×𝐹×𝑚×𝑛 H1 = √ ∆𝐻 = 𝐶𝑐𝑝 × √𝐿×∆𝑡 𝐻1 −𝐻 𝐻 × 100 = 200×0,14×2×0,6 =√ 0,2× 3√1,24×5 9,5−12,3 9,5 = 9,5 m × 100 (loại) Dựa vào H1, ta tính lại H2: f = 103 × m= 𝑤×𝐷 𝐻 ×∆𝑡 = 103 × 22 ×1,3 9,52 ×5 = 0,67+ 0,1√𝑓 +0,34× √𝑓 𝐿×∆𝑡 vM = 0,65 × √ = 12 ( m/s2 ℃) 0,67+0,1√12+0,34 √12 9840×5 = 0,65× √ 𝐻 9,5 = 0,5 = 11 Vậy m×n = 11 𝐴×𝑀×𝐹×𝑚×𝑛 H2 = √ ∆𝐻 = 𝐶𝑐𝑝 × √𝐿×∆𝑡 𝐻2 −𝐻1 𝐻2 200×0,14×2×11 =√ × 100 = 0,2× 3√1,24×5 29−9,5 29 = 30 m × 100 = 67,3% Vậy chiều cao ống khói là: 30 m GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 47 Đồ án xử lý bụi gỗ CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG – VẬN HÀNH 4.1 ỨNG DỤNG Việc lựa chọn phương án tối ưu vấn đề quan trọng xử lí ô nhiễm môi trường không khí Làm vừa giảm nồng độ bụi đến mức cho phép mà vừa có hiệu kinh tế cao phương án lựa chọn dựa nguyên tắc sau: -Thiết bị phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, với yêu cầu loại bụi cần tách -Thiết bị phải có tính kinh tế: giá thành, vốn đầu tư, lượng cần dùng… -Diện tích chiến mặt sử dụng -Thiết bị dễ vận hành cho công nhân -Thiết bị dễ vận chuyễn từ nơi sản xuất đến nơi lắp đặt -Dễ thi công, lắp đặt Thông thường hiệu lí thiết bị thường liên quan tới yêu cầu độ khơng khí sau xử lí, chi phí đầu tư cho hệ thống xử lí người vận hành thiết bị Thiết bị lọc bụi túi vải, thường ứng dụng nhiều nhà máy khả đáp ứng yêu cầu Đối với nhà máy sản xuất sản phẩm có dạng bột bột mỳ, ximang…hay giai đoạn sản xuất phát sinh bụi bụi than, bụi kim loại…thường áp dụng phương pháp lọc bụi tay áo bụi tái xử dụng sau thu hồi 4.2 VẬN HÀNH ❖Kiểm tra hệ thống chuẩn bị khởi động: Kiểm tra toàn hệ thống Kiểm tra mức độ đóng bụi bụi túi vải Vệ sinh xung quanh khu vực thao tác quanh hệ thống xử lí Kiểm tra nguồn điện cấp đạt đủ pha điện áp khơng Kiểm tra tình trạng van, thiết bị phụ dụng cụ hỗ trợ Bật công tắc điện quạt hút cho hệ thống hoạt động Bật công tắc môtơ lấy bụi hệ thống lọc Tiếp nhận bụi sản phẫm thu sang khâu hồi lưu thải bỏ ❖Vận hành ổn định: GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 48 Đồ án xử lý bụi gỗ Duy trì lưu lượng xử lí theo u cầu Thường xuyên theo dõi áp kế lắp đặt dọc theo hệ thống ❖Ngừng hệ thống: Lần lượt tắt quạt hút mơtơ thu bụi máy nén khí Cảnh báo còi trước thực dừng hệ thống ❖Các cố thường gặp: Hệ thống vỏ thiết bị bị hở Nhưng nguy xảy Trong trường hợp nguyên nhân xuất nguồn từ lúc bắt dâu lắp đặt hệ thống Quạt hút làm việc không ổn định ngưng làm việc - lưu lượng khí thải bị giảm sút Túi vải mau rách túi vải bị rơi : Nguyên nhân: hệ làm làm việc mạnh Ảnh hưởng đến hiệu suất lọc hệ thống Trong thực tế, để đảm bảo điều kiện làm việc túi vải tối ưu thời gian sử dụng kéo dài, giám sát viên ln điều chỉnh lượng khí nén rung rũ bụi cho phù hợp Một hệ làm yếu Một hệ làm mạnh - Độ chênh áp cao -Tiêu hao q nhiều khí -Giảm lượng gió hút nén tắc túi lọc -Giảm tuổi thọ túi -Chi phí chạy qua quạt -Bụi chui qua vải hút tăng cao -Giảm tốc độ bắt bụi điểm bắt bụi làm giảm đợt xung khí Một hệ thiết kế chuẩn -Đảm bảo tất túi làm đầy đủ toàn bề mặt vải -Tăng tối đa diện tích vải hữu dụng -Giảm thiểu tối đa lượng bụi thoát lần xung khí hiệu thu giữ bụi -Tăng tuổi thọ túi vải -Giảm tiêu thụ khí nén -Giảm tiêu thụ điện GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 49 Đồ án xử lý bụi gỗ KẾT LUẬN Xử lý ô nhiễm bụi từ công đoạn chế biến gỗ vấn đề cần thiết nhằm giải ô nhiễm bụi gây Trên sở lý thuyết kết hợp thực nghiệm, đồ án tính tốn thiết kế hệ thống xử lý bụi gỗ thiết bị xiclon thiết bị lọc túi vải Nồng độ bụi sau xử lý đảm bảo nhỏ tiêu chuẩn cho phép trước thải vào môi trường Để xử lý bụi nhằm giảm thiểu nhiễm cho mơi trường, ngồi biện pháp kỹ thuật tính tốn, việc thường xun giáo dục ý thức bảo vệ môi trường cho công nhân nhà máy đòi hỏi phải thực thường xuyên thông qua vận động, tuyên truyền giáo dục, chế độ khen thưởng hợp lý công tác bảo vệ môi trường chung cho nhà máy GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 50 Đồ án xử lý bụi gỗ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – Tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [2] Trần Ngọc Chấn – ONKK xử lý khí thải.Tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội - 2004 [3] Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập - Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [4] Hồng Thị Hiền – Thơng gió công nghiệp, Nhà xuất xây dựng - 11/1998 GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt 51 ... bốc cháy tạo thành h? ??n h? ??p nổ với khơng khí Cường độ nổ bụi phụ thuộc vào tính chất h? ?a h? ??c tính chất nhiệt bụi, vào kích thước h? ?nh dạng h? ??t, nồng độ chúng khơng khí, vào độ ẩm thành phần khí, ... bị tính tốn thiết kế h? ?? thống xử lý bụi cho nhà máy - Tính toán kinh tế cho h? ?? thống xử lý - Vẽ sơ đồ công nghệ xử lý bụi GVHD: TS.Nguyễn Duy Đạt Đồ án xử lý bụi gỗ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU... 1.1.3 Tính chất h? ?a lý bụi Độ tin cậy hiệu làm việc h? ?? thống lọc bụi phụ thuộc đáng kể vào tính chất lý – h? ?a bụi thơng số dịng khí mang bụi Sau trình bày sơ lược tính chất lý – h? ?a bụi ảnh h? ?ởng