Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò hơi dùng dầu FO công suất hơi 5t h

Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/h MỤC LỤC CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ DẦU FO VÀ KHÍ THẢI TỪ LO HƠI DÙNG DẦU FO 1.1.Tổng quan dầu FO 1.2.Khí thải chủ yếu từ lị 1.3.Đặc điểm khí thải lị đốt dầu FO 1.4.Tổng quan khí thải 1.4.1 Tổng quan khí SO2 1.4.2 Tổng quan bụi 1.5.Thực trạng dùng dầu FO tai TP HCM CHƯƠNG II:CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI 11 I.Các phương pháp xử lý khí thải 11 I.1 Phương pháp hấp thụ 11 I.2.Phương pháp hấp phụ 12 I.3.Phương pháp đốt 13 II.Ưu nhược điểm phương pháp 13 II.1 Phương pháp hấp thụ 13 II.2 Phương pháp hấp phụ 14 II.3 Phương pháp đốt 14 III.Một số phương pháp hấp thụ S02 15 CHƯƠNG III:ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 17 3.1Tính tốn tải lượng chất ô nhiễm đốt dầu FO 17 3.1.1 Lựa chọn phương pháp xác định tải lượng 17 3.1.2 Lựa chọn hệ số phát thải ô nhiễm 17 3.1.3 Tính tải lượng nồng độ 17 3.2.Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý 18 3.3.Thuyết minh quy trình cơng nghệ 21 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án mơn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/h CHƯƠNG IV:TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ 23 4.1.TÍNH TỐN Q TRÌNH HẤP THỤ 23 4.1.1 Đầu vào 23 4.1.2 Đầu 24 4.1.3 Xác định phương trình cân 25 4.1.4 Xác định phương trình đường làm việc 27 4.2.TÍNH TỐN THÁP HẤP THỤ 29 4.2.1 Chọn vật liệu đệm 29 4.2.2 Vận tốc khí tháp 29 4.2.3 Tính đường kính tháp hấp thụ 30 4.2.4 Tính chiều cao tháp hấp thụ 31 4.2.5 Tính trở lực tháp 36 4.3.Tính cơng trình phụ trợ 36 4.3.1 Tính bơm 36 4.3.2 Tính quạt 38 4.4.TÍNH TỐN CƠ KHÍ 39 4.4.1 Tính bề dày thân tháp 40 4.4.2 Tính nắp đáy thiết bị 42 4.4.3 Tính đường ống dẫn khí vào 43 4.4.4 Tính đường ống dẫn lỏng vào 44 4.4.5 Tính bích 45 4.4.6 Tính thiết bị phụ khác 47 CHƯƠNG 5:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 5.1 KẾT LUẬN 52 5.2 KIẾN NGHỊ 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ DẦU FO VÀ KHÍ THẢI TỪ LO HƠI DÙNG DẦU FO 1.1 Tổng quan dầu FO Dầu FO, gọi dầu nhiên liệu hay dầu Mazut, phân đoạn nặng thu chưng cất dầu thô parafin asphalt áp suất khí chân khơng Các dầu FO có điểm sơi cao Trong kĩ thuật đơi người ta cịn chia thành dầu FO nhẹ FO nặng Vì thế, đặc trưng hố học dầu mazut có thay đổi đáng kể tất đặc trưng ảnh hưởng tới việc sử dụng chúng làm nhiên liệu kỹ thuật sử dụng để đạt hiệu cao Dầu FO sử dụng làm nhiên liệu đốt lị cơng nghiệp nồi hơi, lị nung, lị đốt dạng bay hơi, dạng ống khói cho loại động đốt tàu biển, Nhiệt trị dầu FO 10,175 kcal/kg tỷ trọng 0,7 – 0,97 kg/l Phân loại:  Dầu FO nhẹ có độ sơi 200-3.000C, tỷ trọng 0,88 - 0,92  Dầu FO nặng có độ sơi lớn 3.200C tỷ trọng 0,92 - 1,0 hay cao Độ nhớt dầu FO cao thay đổi phạm vi rộng từ 250-7.000 đơn vị Red-Wood chuẩn, độ nhớt dầu đo 40-70 đơn vị Các tiêu xác định chất lượng dầu FO  Hàm lượng lưu huỳnh: Nhiên liệu đốt lò thường chứa lượng lưu huỳnh lớn, nồng độ thay đổi tuỳ theo loại.Lưu huỳnh tồn nhiên liệu đốt lò nhiều dạng khác nhau, thông thường dạng hợp chất sulfua, disulfua hay dạng di vòng Khi bị đốt cháy lưu huỳnh chuyển thành SO2, khí với khói thải ngồi, thời gian chúng tiếp xác với oxy để chuyển phần thành khí SO3 Khi nhiệt độ dịng khí thải xuống thấp khí kết hợp với nước để tạo thành axit tương ướng, axit vơ có độ ăn mịn kim loại lớn Thực tế axit sulfuaric gây ăn mòn nhiệt độ thấp 100 ÷ 150oC, cịn axit sulfuarơ gây ăn mịn nhiệt độ thấp 40 ÷ 50oC Để hạn chế ăn mịn người ta thường dùng phương pháp sau: - Dùng nhiên liệu đốt lị có hàm lượng lưu huỳnh thấp -Giảm lượng khơng khí thừa dịng khí - Gửi cho bề mặt trao đổi nhiệt lớn nhiệt độ điểm sương khí GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/h - Dùng số kim loại oxyt kim loại (MgO, CaO) để chuyển SO2 thành hợp chất khơng ăn mịn CaO + SO2 + 1/2O2 = CaSO4  Phương pháp vừa giảm ăn mòn vừa giảm nhiễm mơi trường SO2, SO3 khói thải.Ngồi vấn đề ăn mịn hàm lượng lưu huỳnh cao làm giảm nhiệt trị nhiên liệu đốt lò  Độ nhớt Cũng giống nhiên liệu Diesel hay nhiên liệu phản lực, trước bị đốt cháy nhiên liệu phun dạng hạt sương, từ hạt sương nhiên liệu bay tạo với khơng khí hỗn hợp cháy Q trình bay nhanh hay chậm phụ thuộc nhiều vào chất nhiên liệu, kích thước hạt sương dầu phunra Ở gốc độ độ nhớt ảnh hưởng sau: độ nhớt lớn kích thước hạt sương phun lớn, động lớn nên khơng gian trộn lẫn nhiên liệu với khơng khí lớn Tuy nhiên kích thước hạt lớn khả bay để tạo hỗn hợp cháy kém, điều làm cho q trình cháy khơng hồn tồn, làm giảm nhiệt cháy thải nhiều chất gây ô nhiễm cho môi trường Ngoài ảnh hưởng đến trình cháy độ nhớt lớn làm tăng trở lực ma sát hệ thống bơm  Tỷ trọng Tỷ trọng đại lượng quan trọng nhiên liệu đốt lị liên quan đến chất nhiên liệu, độ nhớt, độ bay nghĩa liên quan đến q trình cháy nhiên liệu, tất vấn đề ta đề cập đến Ngoài ra, trình xử lý nhiên liệu, người ta tách loại nước phương pháp ly tâm yêu cầu tỷ trọng nhiên liệu nước phải khác để đảm bảo cho q trình tách loại có hiệu Trong trình vận chuyển hay tồn chứa nước thường lẫn vào nhiên liệu, chênh lệch tỷ trọng hai loại lớn giúp cho trình lắng tách nước tốt  Hàm lượng nước Nước thành phần dầu mỏ ln có mặt dầu thơ hay tất sản phẩm dầu mỏ Sự có mặt nước ln gây tác hại định Nước có mặt dầu thơ hay sản phẩm từ nguồn gốc sau: GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h - Trong dầu thô ban đầu không tách loại hết trình xử lý - Do thở bồn chứa - Do thủng thiết bị đun nóng lại - Do lỗi chổ nối - Nước nhiên liệu gây tác hại sau: - Sự rít bơm - Hiện tượng xâm thực - Quá trình bay lớn dẫn đến hoạt động mỏ đốt khơng bình thường - Sự có mặt nước gây rỉ bảo quan  Cặn Carbon Để đánh giá khả tạo cặn, người ta thường sử dụng tiêu chuẩn đặc trưng độ cốc hoá, tùy theo phương pháp tiến hành xác định cặn mà cặn thu gọi cặn crcbon conradson cặn carbon rabostton Hàm lượng cặn cacbon conradson dầu nhiên liệu đốt lò thường dao động từ - 10% khối lượng, có lên đến 20% khối lượng Tỷ lệ cao cặn cacbon conradson nhiên liệu đốt lị cao ln ln gây trở ngại cho trình cháy, làm tăng hàm lượng bụi chất thải rắn dịng khí thải  Hàm lượng tro Các hợp chất kim muối có dầu mỏ tập trung đa phần dầu cặn, đốt biến thành tro Tro có nhiều nhiên liệu đốt lò làm giảm hiệu sử dụng gây tắc ghi lò, làm giảm khả truyền nhiệt lò, nhiệt độ cao số kim loại vanadi kết hợp với sắt để tạo hợp kim tương ứng có nhiệt độ nóng chảy thấp dễ dẫn đến thủng lò  Nhiệt trị Nhiệt trị tiêu chất lượng quan trọng nhiên liệu đốt lị Thường nhiệt trị nhiên liệu đốt lị khác cao (>10000 cal/g) yếu tố làm cho nhiên liệu đốt lị sử dụng rộng rãi công nghiệp Nhiệt trị phụ thuộc vào thành phần hoá học Nếu thành phần nhiên liệu đốt lị có nhiều hydrocacbon mang đặc tính parafinic, có hydrocacbon thơm nhiều vịng trọng lượng phân tử bé nhiệt chúng cao Những thành phần không thuộc loại hydrocacbon dầu cặn có ảnh hưởng lớn đến nhiệt trị Các hợp chất lưu huỳnh dầu mỏ tập trung GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h chủ yếu vào dầu cặn Sự có mặt lưu huỳnh làm giảm bớt nhiệt dầu cặn, khoảng 85 kcal/kg tính cho 1% lưu huỳnh  Điểm chớp cháy Cũng giống sản phẩm phẩm dầu mỏ khác, nhiên liệu đốt lị điểm chớp cháy đặc trưng cho mức độ hỏa hoạn nó.Ngồi tiêu nhiên liệu đốt lị cịn phải đạt tiêu chất lượng khác điểm đông đặc, độ ổn định oxy hố… 1.2 Khí thải chủ yếu từ lị Khí SO2 sản phẩm chủ yếu trình đốt cháy nhiên liệu có chứa lưu huỳnh (S) than,…hay nguyên liệu chứa lưu huỳnh đốt quặng Pirit sắt (FeS2), đốt cháy lưu huỳnh,…trong trình sản xuất axit Sunfuric (H2SO4) Trong tự nhiên, SO2 phát tán khơng khí chủ yếu đốt than, phần núi lửa phun Trong lò hơi, khí SO2 chủ yếu sinh từ q trình đốt nhiên liệu than đá dầu F.O 1.3 Đặc điểm khí thải lị đốt dầu FO Lò đốt dầu FO loại phổ biến Dầu FO phức hợp hợp chất cao phân tử Dầu FO dạng lỏng có lượng sinh nhiệt cao Độ tro nên ngày sử dụng rộng rãi Mặt khác, vận hành lò đốt dầu FO đơn giản kinh tế Khí thải lị đốt dầu F.O thường có chất sau: CO2, CO, SO2, SO3, NOx, nước…Ngồi cịn có hàm lượng nhỏ tro hạt tro nhỏ trộn lẫn với dầu cháy khơng hết tồn dạng sol khí mà ta thường gọi mồ hóng - Lượng khí thải: Lượng khí thải đốt dầu FO thay đổi; nhu cầu khơng khí cần cấp cho đốt cháy hết 1kg dầu FO VO20 = 10,6 kg/m3 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/h Lượng khí thải sinh đốt 1kg dầu FO là: VC20  11,5 m3/kg  13,8 kg khí thải/ kg dầu - Nồng độ chất nhiễm khí thải: Với dầu FO theo tiêu chuẩn chất lượng, đốt cháy lị có nồng độ chất khí thải bảng sau: Bảng 1.1 Nồng độ chất khí thải lị đốt dầu F.O điều kiện cháy tốt Chất gây ô nhiễm Nồng độ (mg/m3) SO2 SO3 5217 – 7000 CO 50 Tro bụi 280 Hơi dầu 0,4 NOx 428 (Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường sản xuất tiểu thủ cơng nghiệp – Xử lý khói lị – Sở Khoa học, Cơng nghệ Mơi trường Tp.HCM) Bảng 1.2 Các chất nhiễm khói thải lị Loại lị Chất nhiễm Lị đốt củi Khói + tro bụi + CO + CO2 Lị đốt than đá Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 + SO3 + NOx Lị đốt dầu F.O Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 + SO3 + NOx (Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường sản xuất tiểu thủ công nghiệp – Xử lý khói lị – Sở Khoa học, Cơng nghệ Môi trường Tp.HCM) - CO: sản phẩm trình cháy điều kiện thiếu O2, CO gây ức chế hô hấp động vật tế bào thực vật Có thể gây tử vong cấp kì nồng độ 0,8 ppm GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h - NOx: bao gồm NO, NO2… chất nhiễm q trình đốt cháy nhiên liệu phát thải vào bầu khí quyển, gần lửa khí NO chiếm 90 – 95% phần lại NO2 - SOx: hầu hết loại nhiên liệu lỏng có chứa lưu huỳnh dầu đốt Khi cháy thành phần lưu huỳnh nhiên liệu phản ứng với oxy tạo thành khí oxit lưu huỳnh, khoảng 99% khí sunfua đioxit SO2 - Bụi: sản phẩm cháy nguyên liệu lỏng, rắn hầu hết có mang theo bụi; nhiên liệu cháy sinh hàm lượng bụi lớn thiết cần xử lý để tránh bụi phát tán môi trường gây bệnh liên quan đến đường hô hấp làm vệ sinh môi trường xung quanh nguồn thải 1.4 Tổng quan khí thải 1.4.1 Tổng quan khí SO2 o Khí sunfurơ chất khí khơng màu ,có mùi hăng cay nồng độ khí 1ppm,là sản phẩm trình đốt cháy nhiên liệu có chứa lưu huỳnh (ví dụ dầu FO) 0 o SO2 có nhiệt độ nóng chảy -75 C nhiệt độ sôi -10 C o SO2 bền nhiệt((ΔH tt =- 296,9kJ/mol) o Khí SO2 chất khí nhiễm điển hình.SO2 có khả hịa tan nước cao khí gây ô nhiễm khác nên dễ phản ứng với quan hô hấp người động vật o Độc tính chung SO2 thể rối loạn chuyển hoá protein đường,thiếu vitamin B,C ức chế enzyme oxydaza Khi hàm lượng thấp, SO2 có th ể làm sưng viêm mạc Bảng 1.3 Liều lượng gây độc mg SO2/m3 Tác hại 20 – 30 Giới hạn gây độc tính 50 Kích thích đường hơ hấp, ho 130 – 260 Liều nguy hiểm sau hít thở (30 – 60 phút) GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án mơn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/h 1000 – 1300 Liều gây chết nhanh (30 – 60 phút) o SO2 làm thiệt hại đến mùa màng, nhiễm độc trồng.Khí SO2 khí gặp chất oxy hóa tác động nhiệt độ,ánh sáng chúng chuyển thành SO3.Khi gặp nước SO3 + H2O = H2SO4 nguyên nhân gây nên mưa axit gây thịêt hại lớn.Nhà cửa,kiến trúc cơng trình làm kim loại dễ bị ăn mòn, động vật thực vật chậm phát triển chết 1.4.2 Tổng quan bụi o Ô nhiễm bụi gây tác hại đến sức khoẻ đặc biệt bụi chứa chất độc hại Thành phần hoá học ,thời gian tiếp xúc yếu tố ảnh hưởng đến quan nội tạng Mức độ bụi máy hô hấp phụ thuộc vào kích thước ,hình dạng, mật độ hạt bụi cá nhân người o Bụi đất không gây phản ứng phụ thể có đặc tính trơ khơng chứa hợp chất có tính độc hại.Bụi đất ,cát có kích thước lớn (bụi thơ) ,nặng , có khả di vào phế nang phổi , ảnh hưởng đến sức khoẻ o Bụi than tạo thành trình đốt nhiên liệu có thành phần chủ yếu chất Hydrocacbon đa vịng chất nhiễm có độc tính cao có khả gây ung thư Khi tiếp xúc ,phần lớn bụi than có kích thước lớn micromet bị dich nhầy tuyến phế quản long giữ lại Chỉ có hạt bụi có kích thước nhỏ micromet vào phế nang Bụi vào phổi gây kích thước học,xơ hố phổi dẫn đến bệnh hơ hấp khó thở ,ho, khạc đờm, ho máu, đau ngực,… o Tiêu chuẩn y tế Việt Nam năm 1992 quy định bụi than khơng khí khu vực dân cư 0.15 mg/m3,TCVN 1995 quy định bụi tổng cộng khơng khí xung quanh 0.5 mg/m3 1.5 Thực trạng dùng dầu FO tai TP HCM Do đặc điểm địa lý hầu hết nhà máy phía Nam nước ta hay khu vực TP Hồ Chí Minh sử dụng sản phẩm chưng cất từ dầu mỏ làm nhiên liệu cung cấp lượng:lò hơi,lò sấy,lò nung… Nguồn thải dầu đốt (chủ yếu dầu FO) coi nguồn thải quan trọng nhất,có khối lượng lớn phân bố rộng nhất.Là nguồn thải có chứa đầy đủ chất nhiễm gây ảnh hưởng đến sức khỏe người động vật Nhu cầu tiêu thụ dầu FO Tp.HCM ngày tăng thấy bảng sau: GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h Bảng 1.4 Nhu cầu tiêu thụ dầu FO TP.HCM Năm 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Lượng FO(tấn/ngày) 1.107.000 1.895.000 1.885.000 1.748.000 1.882.000 1.843.000 dầu 10 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/h 4.4.1 Tính bề dày thân tháp Các thơng số ban đầu tháp mà ta biết sau: - Đường kính tháp: D = 1m = mm Chiều cao tháp: H = 3,45m = 3450 mm Khối lượng riêng pha lỏng: ρl = 1100 kg/m3 Tốc độ ăn mòn: 0,01 mm/năm Hệ số bền mối hàn φ: Thân hình trụ hàn dọc, hàn tay hồ quang điện, hàn giáp mối bên, đường kính thân lớn 700mm Do đó, hệ số bên mối hàn φh = 0,95 (lấy bảng XIII.8 – Trang 362 – Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2) - Hệ số hiệu chỉnh: η = 1(thiết bị thuộc nhóm loại II) (Lấy bảng XIII.2 – Trang 356 – Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2) a Xác định ứng suất cho phép thép X18H10T Theo giới hạn bền: σk 550 106 [ σk ] = η = = 211,54 106 (N/m2 ) nk 2,6 Theo giới hạn chảy: σ 220 106 [ σc ] = c η = = 146,67 106 (N/m2 ) nc 1,5 Ứng suất cho phép thép (ứng suất cho phép tiêu chuẩn) b Xác định áp suất làm việc tháp Áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng thiết bị: Pl = g ρl H = 9,8.1100.3,45 = 37191 (N/m2 )=0,0372(N/mm2) Áp suất pha khí thiết bị: Plv= 1atm = 0,0372 (N/mm2) Áp suất làm việc tháp: P = Pl + Plv = 0,1099 + 0,0372 = 0,1471 (N/mm2) [σ] = ( [σk ]; [σc ] ) = 146,67 106 (N/m2 ) 40 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/h c Bề dày thân hình trụ hàn làm việc chịu áp suất tính theo lý thuyết vỏ mỏng Dt P 1000.0,1471 S= +C= + 1,8 = 2,32 mm [σ] φh 2.146,67.0,95 Hệ số bổ sung để quy trịn kích thước: C = C1 + C2 + C3 = + + 0,8 = 1,8mm Trong đó: C1 – Hệ số bổ sung bào mịn hóa học thời hạn sử dụng thiết bị 1520 năm với tốc độ ăn mỏn 0,05-0,1 mm/năm, C1= mm C2 – Hệ số bổ sung cho bào mòn học, Cb = mm C3 – Hệ số bổ sung dung sai âm (tra bảng XIII.9 – Trang 364 – Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2), Cc = 0,8 mm Chọn S = 8mm ứng với đường kính tháp D ∈ (1000; 2000) mm theo tiêu chuẩn Kiểm tra điều kiện bền S − Ca − 1,5 = = 0,0065 < 0,1 (thỏa điều kiện) Dt 1000 Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử: Áp suất thử: P0 = Pth + Pl = 1,5P + Pl = 1,5.0,1471 + 0,0372 = 0,25785 (N/mm2) Ứng suất theo áp suất thử tính tốn: [Dt + (S − C] P0 [1000 + (8 − 1,8)] 0,25785 σ= = = 85,025(N/mm2 ) ( S − C ) φh 2(8 − 1,8) 0,95 Xét: 𝜎𝑐 220 106 = = 183,33 106 > 𝜎 = 85,025 106 (N/m2 ) 1,2 1,2 Vậy S = mm hợp lý 41 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án mơn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/h 4.4.2 Tính nắp đáy thiết bị Chọn đáy nắp tháp elip; Chọn vật liệu làm đáy nắp thiết bị với vật liệu làm thân tháp; Các thông số biết: - Đáy (nắp) làm thép X18H10T - C = 3,35 mm - [𝜎] = 146,67 (N/mm2) - Áp suất làm việc phần thân tháp, P = 0,2112 (N/mm2) - Đường kính tháp D = 1000 mm - Chọn elip tiêu chuẩn → ht/D = 0,25( trang 381 sổ tay tập 2) Chiều cao phần lồi tháp: ht = 0,25.1000 = 250 (mm) Bán kính cong phía đỉnh đáy: D2 10002 Rt = = = 1000 (mm) ht 4.475 Tính tỷ số: [σ] 146,67 × φh = 0,95 = 9414,16 > 50 P 0,1471 Bề dày tối thiểu đáy nắp: S, = Rt × P 1000.0,1471 = = 0,52(mm) × [σ] × φh 2.146,67.0,95 Bề dày thực tế đáy nắp: S = S` + C = 1,44 + 1,8 = 3,24 mm Nhận xét: Chọn bề dày đáy = bề dày nắp bề dày thân tháp = mm Áp suất cho phép ứng với bề dày S = mm xác định: [P] = [σ] φh (S − Ca ) 2.146,67.0,95 (8 − 1,5) = = 1,357 (N/mm2 ) > P D + (S − Ca ) 1000 + (8 − 1,5) Vậy bề dày đáy nắp S = mm 42 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h Chọn đáy nắp elip có gờ, chiều cao gờ h = 25mm Cho ta thông số đáy sau: Bảng 4.6 Các thơng số đáy nắp Đường kính D, mm 1000 Chiều cao ht, mm 250 Bề mặt trong, m2 1,16 Thể tích V.10-3 m3 162 Đường kính phơi, mm 1254 Khối lượng riêng, kg/m3 7930 Khối lượng, kg 143,42 (Nguồn - bảng XIII.10 XXIII.11 –Trang 382,383,384 –Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập – PTS Trần Xoa) 4.4.3 Tính đường ống dẫn khí vào Vận tốc khí ống khoảng 10 – 30m/s, chọn vận tốc khí vào vận tốc khí ống 20m/s Ống dẫn khí vào: Lưu lượng khí đầu vào: Qv=Gl.Mv= 185,826.29,12=5411,253 (kg/h)=1,15(kg/s)=1,1 m3/s Đường kính ống khí vào: d=√ 𝑄𝑣 4.1,1 =√ = 0,264 (m) π v π 20 chọn đường kính ống tiêu chuẩn : d=250 mm, bề dày: b=13 mm, làm thép không gỉ Chiều dài đoạn ống nối l=140mm, để đảm bảo phân phối khí tháp ta sử dụng đĩa đục lỗ với đường kính 30mm, bước lỗ 50 mm ( bảng XIII.32 trang 434 sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa tập 2- NXB Hà Nội) 43 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/h Ống dẫn khí ra: - Khối lượng phân tử khí đầu Mra=yc.𝑀𝑠𝑜2 +(1-yc).Mkk= 2,69.10-5.64+(1- 2,69.10-5).29= 29(kg/kmol) - Lưa lượng khí đầu Qr = 𝐺𝑐 𝑀𝑟𝑎 185,821.29 𝜌𝑐 = 1,128 =4777,21 m3/h=1,327(m3/s) Đường kính ống khí ra: d=√ 𝑄𝑟 4.1,327 =√ = 0,291 (m) π v π 20 Ta chọn đường kính ống tiêu chuẩn d = 250 mm, bề dày ống 13mm, vật liệu làm thép không gỉ, chiều dài đoạn ống nối 140 mm Để đảm bảo phân phối khí tháp ta sử dụng đĩa đục lỗ, lỗ có đường kính 20mm, bước lỗ 20 mm, đĩa đục lỗ dày 5mm 4.4.4 Tính đường ống dẫn lỏng vào Vận tốc dòng lỏng khoảng – m/s, ta chọn vận tốc dòng lỏng 2,5 m/s  Ống dẫn lỏng vào: Lưu lượng lỏng đầu vào: 𝐿𝑡𝑏 (kg/s) 2,221 Qv = = = 0,0021(m3 /s) ρ(kg/m ) 1106,75 Đường kính ống khí vào: d=√ 𝑄𝑣 4.0,0021 =√ = 0,032 (m) π v π 2,5 Ta chọn đường kính ống tiêu chuẩn d = 40 mm, bề dày ống 12 mm, vật liệu làm nhựa PVC, chiều dài đoạn ống nối 60 mm 44 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h -  Ống dẫn lỏng ra: Chọn vận tốc v=1,5m/s Lưu lượng lỏng đầu ra: 𝐿𝑡𝑏 (kg/s) 2,223 Qv = = = 0,0021(m3 /s) ρ(kg/m ) 1106,75 Đường kính ống khí vào: d=√ 𝑄𝑟 4.0,0021 =√ = 0,032 (m) π v π 1,5 Ta chọn đường kính ống tiêu chuẩn d = 40 mm, bề dày ống 13 mm, vật, chiều dài đoạn ống nối 60 mm 4.4.5 Tính bích Bích dùng để ghép nắp với thân thiết bị để nối phần thiết bị với nhau; Chọn kiểu bích liền áp suất nhiệt độ làm việc khơng cao; Vật liệu thép X18H10T; Chọn bích kiểu I bảng XIII.27 – Trang 417 – Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, với áp suất làm việc atm Các thông số đo bích sau: a) Tính bích nối đáy tháp với thân, chọn bích liền thép để nối thiết bị: Đường kính trong: Dt = 1000 mm Đường kính ngồi: Dn = 1000 + 2.8 = 1016 mm=1,016(m) Tra bảng XIII.27 – Trang 417 – Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, ta có: Đường kính ngồi bích, D = 1140 mm Đường kính tâm bulong, Dbl = 1090 mm 45 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/h Đường kính mép vát, Dl = 1060 mm Đường kính bulong, db = M20 Số bulong, z = 28 Chiều cao bích, h = 22mm Khối lượng bích: m1 = π π (D2 − D2n ) h 7930 = (1,1402 − 1,0162 ) 0,022.7930 = 36,613(kg) 4 b) Tính mặt bích nối ống dẫn thiết bị  Ống dẫn lỏng vào ra: d =40mm Chọn loại bích liền kim loại đen để nối Theo bảng XIII.26 – Trang 415 – Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, ta có: Đường kính ngồi: Dn = 45 mm Đường kính ngồi bích, D = 130 mm Đường kính tâm bulong, Dbl = 100 mm Đường kính mép vát, Dl = 80 mm Đường kính bulong, db = M12 Số bulong, z = 12 Chiều cao bích, h = 12 mm Khối lượng bích: π π (D2 − D2n ) h ρ = (0,1302 − 0,0452 ) 0,019.7930 = 1,111(kg) 4 π π m2 = (D2 − D2n ) h ρ = (0,3702 − 0,2732 ) 0,022.7900 = 9(kg) 4 m2 =  Ống dẫn khí vào ra: d = 400 mm 46 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h Chọn loại bích liền kim loại đen để nối Theo bảng XIII.26 – Trang 412 – Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, ta có: Đường kính ngồi: Dn = 426 mm Đường kính ngồi bích, D = 535 mm Đường kính tâm bulong, Dz = 495 mm Đường kính mép vát, Dl = 465 mm Đường kính bulong, db = M20 Số bulong, z = 16 Chiều cao bích, h = 22 mm Khối lượng bích: m3 = π π (D2 − D2n ) h ρ = (0,5352 − 0,4262 ) 0,022.7930 = 14,345(kg) 4 4.4.6 Tính thiết bị phụ khác a Lưới tách ẩm Ta dùng lớp tách ẩm để tách lỏng khỏi khí trước hỗn hợp khí ngồi qua ống dẫn khí Ta chọn lớp tách ẩm dày 300mm làm vật liệu đệm loại với vật liệu đệm tháp hấp thụ Thể tích lớp tách ẩm: π D2 π 12 h = 0,3 = 0,2355(m3) 4 b Ống tháo đệm ống nhập liệu Chọn ống tháo nhập đệm dựa theo bảng XIII.32 –Trang 434 – Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 47 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h Áp suất làm việc cho phép P = 0,1733 N/mm2 Chọn đường kính ống tháo nhập đệm d = 150 mm Vật liệu thép X18H10T Ống tháo nhập đệm hàn vào thân thiết bị, bên ngồi có lắp mặt bích Theo bảng tra → chiều dài ống nối 130mm c Lưới đỡ đệm Các thông số lưới: Bảng 4.4 Các thơng số lưới Đường kính tháp D, mm Đường kính lưới D1, mm Chiều rộng bước đệm 25×25, mm 1000 980 22 (Nguồn bảng IX.22 – Trang 230 – Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2) Lưới đỡ đệm cấu tạo nửa vỉ thép CT3 nối lại với Bên có hàn lỗ tay để dễ dàng cẩm nắm tháo lắp Bề mặt lưới cấu tạo thép CT3 có kích thước b × h = × 15 mm Diện tích bề mặt lưới đỡ đệm: π × D1 π × 0,982 S= = = 0,75 (m2 ) 4 d Bộ phận phân phối lỏng Chọn theo tiêu chuẩn thép X18H10T: Dùng đĩa phân phối loại bảng IX.22 –Trang 230 – Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập Bảng 4.7 Các thơng số đĩa phân phối lỏng Đường kính tháp Đĩa phân phối loại Ống dẫn chất lỏng Đường Bước kính đĩa Dd d×S t mm Số lượng lỗ (loại 2) Chiếc 48 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/h 1000 600 44,5 × 2,5 70 55 Bề dày ống: mm Đường kính lỗ: 44,5mm Bước lỗ (khoảng cách lỗ): 70 mm e Chân đỡ Để chọn chân đỡ thích hợp, trước tiên ta phải tính tải trọng tồn tháp, Chọn vật liệu làm chân đỡ thép CT3, Khối lượng riêng thép CT3 là: ρo = 7,85 103 (kg/m3) Khối lượng riêng thép X18H10T: ρ = 1,01 ρo = 1,01.7,85 103 = 7,93 103 (kg/m3 ) Khối lượng thân: mt = π π (D2n − D2t ) H ρ = (1,0162 − 12 ) 7.7,93 103 = 1405,560(kg) 4 Khối lượng đáy nắp: mdn = 143,42.2 =286,840 kg Khối lượng đệm: π D2 π md = Hd ρd = 0,65.500 = 255 (kg) 4 Khối lượng dung dịch đệm (tính cho trường hợp ngập lụt): mdd π D2 π = Hđ ρx Vt = 0,65.1051,84.0,78 = 418,627 (kg) 4 Khối lượng lớp tách ẩm: 49 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h π D2 π mta = ht ρd = 0,3.500 = 117,75 (kg) 4 Bộ phận phân phối lỏng: Không đáng kể Khối lượng lưới đỡ đệm: mlđ = Sld htb ρ = 3.0,75.0,005.7850 = 88,2125(kg) Khối lượng bích mb = m1 + m2 + m3 = 4.36,612 + 4.0,147 + 4.14,325 = 200,844(kg) Khối lượng tổng cộng tháp: ∑ 𝑚 = 2781,102(kg) Tải trọng toàn tháp: G = ∑ m g = 11462,56.9,81 = 27254,79 (N) Ta chọn chân đỡ gồm chân, tải trọng chân: 9084,933 N Chọn tải trọng cho phép chân 2,5.10-4 N Theo bảng XIII.35 – Trang 437 – Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, thơng số chân đỡ trình bày bảng sau: Bảng 4.8 Các thông số chân đỡ Bề mặt đỡ, F.10-4 (m2) Tải trọng bề mặt đỡ, q.10-6 (N/m2) L (mm) B (mm) B1 (mm) B2 (mm) H (mm) h (mm) 444 0,56 250 180 215 290 350 185 50 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h s (mm) l (mm) d (mm) 16 90 27 f Tai treo Tính tốn tương tự chân đỡ, tải trọng tai treo 2,5.10-4 N; Vật liệu thép CT3; Theo bảng XIII.36 – Trang 438 – Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2; Các thơng số tai treo trình bày bảng sau Bảng 4.9 Các thông số tai treo Tải trọng cho phép tai treo G.10-4 (N) Bề mặt đỡ F.104, m2 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.10-6 L,mm B, mm Bl, mm H, mm S, mm l, mm a, mm d, mm 2,5 173 1,45 150 120 130 215 60 20 30 51 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Lò đốt củi, lị đốt than, lị đốt dầu… ln sinh lượng khí thải gây nhiễm nghiêm trọng bầu khí Nhìn chung, phương pháp xử lý khí thải lị hiệu phương pháp hấp thụ Thơng thường, việc xử lý khí CO2 CO khơng quan trọng khí CO2 khơng có tiêu chuẩn quy định, khí CO kiểm sốt trình đốt để đảm bảo đạt tiêu chuẩn cho phép Đối với khí SO2, có nhiều biện pháp xử lý khác phương pháp hấp thụ Tuy nhiên, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể nhà máy (đặc điểm sản xuất, kinh tế, kỹ thuật…) mà lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp Với đề tài: “Nghiên cứu đề xuất phương án xử lý khí SO2 từ lị với cơng suất 10000 m3/h”, đề xuất phương án hấp thụ SO2 tháp đệm với chất hấp thụ dung dịch NaOH 10%, hiệu xử lý đạt 91,67%, khí thải sau xử lý thải mơi trường khơng khí đạt tiêu chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT, cột B Quy trình cơng nghệ đề xuất phổ biến, không phức tạp mặt công nghệ kỹ thuật nên tiết kiệm chi phí xây dựng vận hành, sữa chữa so với cơng nghệ đắt tiền nước ngồi, phù hợp với điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng khu vực; việc đề xuất công nghệ dựa sở lý thuyết, chưa kết hợp với khảo sát khu vực, thiếu kinh nghiệm thực tế nên cịn nhiều sai sót Q trình làm đồ án giúp tìm hiểu cụ thể củng cố kiến thức môn học, biết thêm nhiều kiến thức nhiều kinh nghiệm thiết kế lựa chọn công nghệ xử lý khí thải, kỹ sử dụng văn pháp luật ngành, tiếp cận rèn luyện kỹ trình bày báo cáo, thực vẽ; 52 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/h sở để thực nghiên cứu sâu lĩnh vực nghiên cứu ngành tương lai công việc thực tế sau Kiến thức lý thuyết thân chưa vững nên nhiều thiếu sót, chưa xác định định hướng triển khai đắn trình làm đồ án gây sai sót, thời gian 5.2 KIẾN NGHỊ Việc đề xuất công nghệ dựa sở lý thuyết, chưa kết hợp với khảo sát khu vực, thiếu kinh nghiệm thực tế nên cịn thiếu sót Cần có khảo sát thực tế làm sở cụ thể để thiết kế công nghệ, kiểm tra chất lượng, hiệu quy trình xử lý Cần nắm vững, tìm hiểu kỹ, tham khảo tài liệu để xây dựng sở lý thuyết giúp lựa chọn thiết kế quy trình xác, mục tiêu; cần tham khảo ý kiến thầy hướng dẫn tìm hướng đắn, tiếp thu góp ý thầy để thực đồ án tốt 53 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án môn học: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/h TÀI LIỆU THAM KHẢO Kỹ thuật môi trường – GS.TS Lâm Minh Triết (2007) – NXB Đại học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường sản xuất tiểu thủ công nghiệp, tập – Xử lý khói lị – GS.TS Nguyễn Thiện Nhân (1998) – NXB Sở Khoa học, Công nghệ Môi trường Tp.HCM Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập – TS Trần Xoa (2006) – NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải, tập – Lý thuyết tính tốn cơng nghệ xử lý khí độc hại – GS.TS Trần Ngọc Chấn (2001) – NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 54 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn SVTT: Đặng Quốc Cường (msvs:0510020031) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... Thiết kế h? ?? thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO công suất 5T/ h CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ DẦU FO VÀ KHÍ THẢI TỪ LO H? ?I DÙNG DẦU FO 1.1 Tổng quan dầu FO Dầu FO, gọi dầu nhiên liệu hay dầu Mazut, phân... môn h? ??c: Thiết kế h? ?? thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/ h thiết bị Đối với dịng khí phương pháp lựa chọn để xử lý thích h? ??p phương pháp h? ??p thụ III Một số phương pháp h? ??p thụ S02... luanvanchat@agmail.com Đồ án môn h? ??c: Thiết kế h? ?? thống xử lý khí thải lị dùng dầu FO cơng suất 5T/ h nhiễm dạng khí hiệu Đối với dịng khí u cầu hiệu suất xử lý đạt 95% h? ??n h? ??p khí chứa thành phần nhiễm