Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MƠI TRƯỜNG ĐỒ ÁN Kỹ thuật xử lý khí thải Họ tên sinh viên: Nguyễn Huy Hiệu Mã sinh viên: 1911071000 Lớp: DH9M1 Giáo viên hướng dẫn: Mai Quang Tuấn Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2022 MỤC LỤC I Đặt vấn đề .1 II Nội dung .2 Tổng quan ngành sản xuất xi măng .2 1.1 Tổng quan ngành công nghiệp sản xuất xi măng 1.2 Công nghệ sản xuất nhà máy 1.3 Đặc trưng thành phần khí thải .4 1.4 Ảnh hưởng đến môi trường sức khỏe người Biểu đồ phát tán khí thải 2.1 Tính tốn nồng độ chất nhiễm 2.2 Biểu đồ phát tán Đề xuất công nghệ xử lý 3.1 So sánh với QCVN 3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý Lựa chọn thiết bị xử lý bụi .10 4.1 Tính tốn buồng lắng bụi 11 4.2 Tính tốn thiết bị cyclon 16 4.3 Tính tốn thiết bị lọc túi vải .22 4.4 Tháp hấp phụ .26 III Kết luận 32 IV Tài liệu tham khảo 33 Đề bài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải bụi cho nhà máy xi măng với lưu lượng khí thải 360000 m3/h Ống khói có chiều cao 100m, đường kính miệng ống khói 1m Biết nhiệt độ khí thải 100 oC, nhiệt độ môi trường 27 oC Vận tốc gió độ cao quan trắc 2m/s Nồng độ CO miệng ống khói 12600 mg/m3  Trọng lượng riêng bụi: 3500 kg/m3  Hệ số vùng: loại  Phân bố nồng độ bụi khí thải bảng dưới: Kích - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 17 11 12 12 10 50 - 60  60 thước hạt bụi % Khối lượng 18 20 I Đặt vấn đề Ơ nhiễm khơng khí – dạng ô nhiễm môi trường, vấn đề xức Trong năm vừa qua, với nỗ lực lớn cấp quyền, đầu tư với kinh phí định doanh nghiệp, bước đầu giảm thiểu mức độ ô nhiễm gây cho mơi trường khơng khí Tuy nhiên, mức độ giảm thiểu chưa đáp ứng “làm môi trường khơng khí” hoạt động có liên quan đến phát triển kinh tế xã hội Có nhiều loại hình cơng nghệ xử lý khí thải áp dụng sở sản xuất với quy mơ khác góp phần khơng nhỏ vào việc giảm thiểu mức độ ô nhiễm Do nhiều nguyên nhân khác nhau, ví dụ: lựa chọn cơng nghệ xử lý chưa hợp lý chưa hiểu cặn kẽ nguồn ô nhiễm chất ô nhiễm dẫn đến việc thiết kế; gia công lắp đặt chưa đáp ứng yêu cầu thực tế cần xử lý; đặc biệt cơng tác vận hành; bảo hành bảo trì hệ thống xử lý thường bị doanh nghiệp xem nhẹ, đối phó…, dẫn đến hiệu xử lý cịn nhiều hạn chế; chất lượng khí thải sau xử lý thường vượt Tiêu chuẩn kỹ thuật Quốc gia (TCVN), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia (QCVN) nhều lần Việc phát triển bền vững không mục tiêu nước ta mà mục tiêu để phát triển nhiều nước giới Chính thế, việc xử lý khí thải, đặc biệt xử lý bụi xi măng từ nhà máy sản xuất xi măng khắp toàn quốc vấn đề cần thiết cần phải lưu tâm đến song song với phát triển để phục vụ cho ngành xây dựng góp thêm phần giúp cho đất nước ngày giàu đẹp II Nội dung Tổng quan ngành sản xuất xi măng 1.1 Tổng quan ngành công nghiệp sản xuất xi măng Cùng với ngành công nghiệp than, dệt, đường sắt, ngành sản xuất xi măng nước ta hình thành từ sớm Bắt đầu việc khởi công xây dựng nhà máy xi măng Hải Phòng vào ngày 25/12/1889, nôi ngành xi măng Việt Nam Trải qua kỉ xây dựng phát triển, đội ngũ người sản xuất xi măng ngày lớn mạnh Với lực lượng cán bộ, công nhân gầng 50.000 người, ngành sản xuất xi măng Việt Nam đạt thành tựu to lớn, đóng góp quan trọng vào nghiệp phát triển kinh tế xã hội đất nước Ngành xi măng trở thành ngành kinh tế then chốt, góp phần vào cơng xây dựng sở hạ tầng, thúc đẩy cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Tuy nhiên, loại hình sản xuất đặc thù, sản xuất xi măng gây hậu nghiêm trọng ô nhiễm môi trường, đặc biệt nhiễm mơi trường khơng khí Nhiều nhà máy phải đối mặt với nhiều khó khăn vấn đề sử dụng tái sử dụng nguồn lượng, việc tận dụng phế thải làm nguyên liệu đầu vào chưa trọng, công tác xử lý chất thải, khí thải cịn mang tính hình thức, đối phó gây phản ứng liệt người dân địa phương 1.2 Công nghệ sản xuất nhà máy Công nghệ sản xuất xi măng nhà máy chia thành giai đoạn:  Giai đoạn 1: Tách chiết ngun liệu thơ: Xi măng có sử dụng nguyên liệu thô gồm: canxi, sắt, silic, nhôm thành phần đất sét, đá vơi cát Nguyên liệu thô tách từ núi đá vôi, sau thơng qua băng truyền vận chuyển tới nhà máy Ngồi cịn nhiều ngun liệu thơ khác tham gia vào q trình sản xuất xi măng như: đá phiến, vảy thép cán, tro bay bơ xít với lượng nhỏ Trước vận chuyển tới nhà máy khối đá lớn nghiền nhỏ có kích thước tương đương với kích thước viên sỏi  Giai đoạn 2: Phân chia tỷ lệ, trộn nghiền: Các nguyên liệu thô từ quặng chuyển đến phịng thí nghiệm nhà máy, phịng thí nghiệm phân tích để chia tỷ lệ xác đá vơi đất sét trước bắt đầu nghiền Thông thường chia theo tỷ lệ 80% đá vơi 20% đất sét Sau nhà máy tiến hành nghiền hỗn hợp với trợ giúp lăn quay bàn xoay Bàn xoay quay liên tục lăn lăn tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp thành bột mịn Hỗn hợp ngun liệu thơ cịn lại dự trữ đường ống sau nghiền hỗn hợp thành bột mịn  Giai đoạn 3: Trước nung: Những nguyên liệu nghiền hoàn chỉnh đưa vào buồng trước nung Buồng chứa chuỗi buồng xoay trục đứng, nguyên liệu thơ đẩy qua vào lị nung Buồng trước nung vận dụng nhiệt tỏa từ lò, giúp tiết kiệm lượng làm cho nhà máy thân thiện với môi trường  Giai đoạn 4: Giai đoạn lị: Nhiệt độ lị lên tới 1450oC xảy phản ứng hóa học khử Cacbon thải khí CO2 Chuỗi phản ứng hóa học Ca SiO2 tạo CaSiO3 thành phần xi măng Lị nhận nhiệt từ bên ngồi nhờ khí tự nhiên than đá Khi nguyên liệu rơi xuống phần thấp lò nung hình thành nên sỉ khơ  Giai đoạn 5: Làm mát nghiền thành phẩm: Sau khỏi lị, sỉ làm mát nhờ vào khí cưỡng bức, sỉ tạo lượng nhiệt hấp thụ từ từ giảm nhiệt, lượng nhiệt sỉ tỏa thu quay trở lại vào lò, giúp tiết kiệm lượng Các viên bi sắt giúp nghiền bột mịn thành xi măng  Giai đoạn 6: Đóng bao vận chuyển: Sau nghiền thành bột, xi măng đóng bao với trọng lượng từ 20 – 40kg/1 bao Chúng phân phối tới cửa hàng tới tay người tiêu dùng 1.3 Đặc trưng thành phần khí thải Khí thải nhà máy xi măng gồm hai thành phần bụi chất gây ô nhiễm Chúng phát sinh quy trình sản xuất từ khai thác nguyên liệu đến đóng gói thành phẩm Ngồi cịn có phát thải từ giao thông vận tải nhiên liệu sử dụng CO2 sinh trình sản xuất Clinker, thành phần xi măng Cụ thể, đá vôi (CaCO3) nung nóng lị quay nhiệt độ 1.000oC CO2 sản phẩm phụ trình nung Lượng CO khí thải nửa từ trình nung, nửa cịn lại từ nhiên liệu hóa thạch sử dụng để làm nóng lị nung Các chất gây nhiễm khơng khí bao gồm SOx NOx phát sinh từ lị nung q trình sấy khô SO tạo từ hợp chất lưu huỳnh quặng nhiên liệu đốt cháy Q trình đốt cháy nhiên liệu lị quay, nung xi măng tạo NOx từ Nito nhiên liệu khơng khí Các hợp chất hữu dễ bay (VOC) phát sinh từ xăng, dung môi lưu trữ hóa chất cơng nghiệp khác Đốt cháy khơng hồn tồn nhiên liệu có chất hữu nguồn thải VOC vào không khí Bụi phát sinh có nguồn gốc từ q trình khai thác, vận chuyển nguyên liệu, đập nghiền, sàng nguyên liệu, nung nguyên liệu nhiệt độ cao, đóng gói vận chuyển thành phẩm Các hạt bụi có kích thước khác lan truyền khơng khí, phát tán xa 1.4 Ảnh hưởng đến môi trường sức khỏe người Tại công trường, công ty xi măng, tình trạng nhiễm khơng khí bụi xi măng chuyện thường xuyên xảy Một số tác hại bụi mịn xi măng mơi trường sức khỏe người kể tới như:  Kích thước bụi xi măng nhỏ, lơ lửng khơng khí, dễ dàng theo gió phát tán theo khơng gian liền kề gây nên tình trạng nhiễm bụi xi măng  Nếu người hít phải bụi xi măng, bụi đất, bụi than gây bệnh đường hơ hấp, nguy hiểm đến sức khỏe  Nếu hàm lượng SiO2 từ tro >2% ngày tăng khả gây bệnh Silicon phổi – bệnh nghề nghiệp nguy hiểm phổ biến công nghiệp sản xuất xi măng  Bụi xi măng theo gió phát tán lắng xuống mặt nước, mặt đất làm suy thối đất trồng, nhiễm nguồn nước Do đó, bụi xi măng ảnh hưởng lớn đến lồi sinh vật  Cùng với bụi xi măng, khí thải động lị đốt cơng nghiệp cần dùng nhiên liệu than, củi, xăng… gây nhiều vấn đề cho môi trường tự nhiên Biểu đồ phát tán khí thải 2.1 Tính tốn nồng độ chất nhiễm  ho : chiều cao ống khói, ho = 100m  D : đường kính miệng ống khói, D = 1m  Tiết diện ống khói: F = = 0,8m2  F = = = 125 m/s  tk : nhiệt độ khí thải, tk = 100oC  tmt : nhiệt độ môi trường, tmt = 27oC  u : vận tốc gió độ cao quan trắc, u = m/s  L : lưu lượng khí thải, L = 360000 m3/h = 100 m3/s  C : nồng độ CO miệng ống khói, C = 12600 mg/m3 = 12,6 g/m3  M = L x C = 100 x 12,6 = 1260 g/s  Khí cấp D, độ ghồ ghề mặt đất 0.1  Vận tốc ban đầu luồng khói: = = 125 m/s  Áp dụng công thức Davison W.F, ta có: = = 390,7 m Trong đó:  ∆T : chênh lệch nhiệt độ khói nhiệt độ khí xung quanh  Tkhói : nhiệt độ tuyệt đối khói, Tkhói = tk + 273 = 100 + 273 = 373 K  Chiều cao hiệu ống khói: H = h0 + ∆h = 100 + 390,7 = 490,7 m  Giả sử điểm x = 150m độ ổn định D  Lượng phát thải CO2 nguồn điểm liên tục: Đổi 360000 m3/h = 100 m3/s M = C x L = 12,6 x 100 = 1260 g/s = 0,35 g/h  Nồng độ CO2 cực đại: (CT 3.13) [2] Trong đó:  M: Lượng phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm liên tục, g/h  H: Chiều cao hiệu nguồn thải dạng ống khói, m  p q: ứng với mức độ rối trung bình khí nhận p=0,05 q=0,08  u: vận tốc gió độ cao ống khói, m/s  mg/m3  Khoảng cách từ nguồn thải đến vị trí  Chọn vị trí cách nguồn thải 500m: mg/m3  Chọn vị trí cách nguồn thải 1000m: mg/m3  Chọn vị trí cách nguồn thải 1500m: mg/m3  Chọn vị trí cách nguồn thải 2000m: mg/m3  Chọn vị trí cách nguồn thải 2500m: mg/m3  Chọn vị trí cách nguồn thải 3000m: mg/m3  Chọn vị trí cách nguồn thải 3500m: mg/m3  Chọn vị trí cách nguồn thải 4000m: mg/m3  Chọn vị trí cách nguồn thải 4500m: mg/m3  Chọn vị trí 10 cách nguồn thải 5000m: mg/m3  Chọn vị trí 11 cách nguồn thải 5500m: mg/m3 2.2 Biểu đồ phát tán Đồồ th dị ọ c theo h ướ ng gió cho t ng nguồồn Nồồng độ CO (mg/m3) 0 0 0 0 0 1000 2000 3000 X (m) 4000 5000 6000  ρb trọng lượng riêng bụi (kg/m3)  L lưu lượng khí thải (m3/s) Vì hàm lượng bụi có kích thước nhỏ sau qua buồng lắng chiếm tới 41,5 % nên ta thiết kế Cyclon giống mắc song song để giảm lưu lượng vào Cyclon, hiệu lọc bụi chung hệ thống tương đối cao mà tổn thất áp suất nhỏ  Tính cho Cyclon Tính tốn xiclon theo phương pháp chọn, dựa vào đường kính thân Cyclon theo Stairmand C.J (Hình 7.8a – trang 97) [2]  Đường kính thân hình trụ (đường kính xiclon): D (m)  Bán kính thân hình trụ : r2 = 0,5D  Bán kính ống trung tâm : r1= 0,5d1 = 0,25D  Chiều dài miệng ống dẫn khí vào : a = 0,5D  Chiều rộng miệng ống dẫn khí vào : b = 0,2D  Chiều cao thân hình trụ : h = 1,5D  Chiều cao thiết bị xiclon : H = 1,5D  Xác định đường kính Cyclon Đường kính Cyclon: = = 4.12(m) => Chọn D = 4m  Bán kính thân hình trụ : r2 = 0,5D =  Bán kính ống trung tâm : r1= 0,5d1 = 0,25D =  Chiều dài miệng ống dẫn khí vào : a = 0,5D =  Chiều rộng miệng ống dẫn khí vào : b = 0,2D = 0,8  Chiều cao thân hình trụ : h = 1,5D =  Chiều cao thiết bị xiclon: : H = 1,5D =  Diện tích tiết diện ngang Cyclon: F = = = 277,7 (m2) Trong đó: F diện tích tiết diện ngang Cyclon (m2) L lưu lượng dịng khí (m3/s) Wq tốc độ quy ước (= 2,2 - 2,5 m/s) => Chọn 2,5 m/s  Vận tốc dòng khí cửa vào: = = 20,8 (m/s)  Vận tốc tiếp tuyến trung bình bên Cyclon: = (0,71) = 0,7 20,8 = 14,56 (m/s)  Bán kính trung bình Xyclon: Ro = ro = = = 1,5 (m)  = = 1,5 (n số vòng quay; vg/s)  Trong đó:  r1: Bán kính ống trung tâm, (m)  r2: Bán kính thân hình trụ, (m)  μ: Hệ số nhớt động lực học khí thải 90oC Hệ số nhớt động lực khí thải theo cơng thức Sutherland (CT 5.14-T16) [2] µ = µo = 17.17 10-6 = 2.18 10-5 (Pa.s)  µo: hệ số nhớt động lực học khơng khí áp suất khí nhiệt độ t = 0oC, µo = 17.17 10-6 (Pa.s)  l: Chiều cao làm việc cyclon, l = h-a = – = = 6,28 x 10-3  Chiều cao phễu: H’ = 2,5D = 10 (m)  Tổng chiều cao làm việc Cyclon: H* = H + H’ = + 10 = 16 (m)  Thể tích làm việc Cyclon: V = F H* = 125 × 16 = 2000 (m3)  Hệ số : = - 3n2l = - 6,22 = − 155,9 108  Hiệu suất cỡ hạt: Cỡ hạt 0-10 η() = = 32,28 %  Lượng bụi 1m3 khí thải: 38,33% x 2280,096 = 873,96 mg/m3  Lượng bụi giữ lại cyclon : 873,96 x 32,28% = 282,11 mg/m3  Lượng bụi cyclon : 873,96 – 282,11 = 591,85 mg/m3 Tính tương tự cỡ hạt lại ta bảng sau: Cỡ hạt () d 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 >60 15 25 35 45 55 65 38,33 22,8 20,5 14 4,37 0 873,96 519,86 467,41 319,21 100 0 32,28 97 100 100 100 100 100 282,11 504,24 0 0 786,35 591,85 15,62 0 0 607,47 Tổng Dải phân cấp % khối 100 lượng Lượng bụi 1m3 khí thải (mg/m3) Hiệu suất lọc theo cỡ hạt η (δ) % Lượng bụi giữ lại (mg/m3) Lượng bụi (mg/m3)  Tổn thất áp suất xiclon: − Tổn thất áp suất qua cyclon: (CT 3.6/61) [1] Trong đó: + : tổn thất áp suất thiết bị cyclon + KE : số loại cyclon xác định KE = = = 6,4 (D1 = 2r1) [6] + : khối lượng riêng khơng khí (kg/m3 ) = 1,293 x = 1,17 (kg/m3 )  = 6,4 x = 25994,8 N/m2 Kích thước chi tiết Cyclon: ST Kí hiệu Đơn vị Giá trị Chiều rộng cửa dẫn khí b m 0,8 vào Chiều cao ống dẫn khí vào Chiều cao thân hình trụ Chiều cao làm việc hiệu a H l m m m 6 Cyclon Bán kính ống trụ trung tâm Bán kính thân hình trụ r1 r2 m m T Các thông số  Tổng lượng bụi giữ lại cyclon 786,35 (mg/m3)  Tổng lượng bụi cyclon 607,47 (mg/m3)  Hiệu suất cyclon = x100% = 23,88 % < 96,8% chưa đạt tiêu chuẩn nên phải xử lí tiếp thiết bị túi lọc vải Do bụi có chứa nhiều hạt có kích cỡ bụi nhỏ nên ta chọn thiết bị túi lọc vải để xử lí hiệu suất túi lọc cao 4.3 Tính tốn thiết bị lọc túi vải  Vật liệu lọc dùng thiết bị loại loại vải bông, len dạ, vải sợi tổng hợp, vải sợi thủy tinh Trong vải tổng hợp sử dụng phổ biến ưu điểm chịu nhiệt độ cao, bền tác dụng học hóa học, rẻ tiền.Thông số quan trọng vải lọc tải khí qua vải (m3/m2.ph)  Q trình lọc bụi vải xảy theo giai đoạn:  Giai đoạn thứ vải sạch, hạt bụi lắng lớp xơ nằm bề mặt sợi Ở giai đoạn hiệu suất lọc bụi thấp  Giai đoạn thứ 2: có lớp bụi bám bề mặt vải, lớp bụi trở thành môi trường lọc thứ Hiệu suất lọc bụi giai đoạn cao  Sau thời gian, bụi bám vải dày lên làm tang trở lực dịng khí, cân thiết phải làm vải lọc Sauk hi làm vải lọc lượng bụi nằm sơ giai đoạn hiệu suất lọc cao  Thiết bị lọc: Vải lọc may thành túi hình trụ có đường kính khơng q 600mm chiều dài thường lấy 16 đến 20 lần đường kính Thơng thường, phía túi lọc có khung đỡ thép Các túi lọc bố trí thành dãy song song so le thiết bị lọc bụi  Nguyên lý làm việc: Khơng khí chứa bụi theo ống dẫn vào hộp phân phối hướng lên túi vải Bụi giữ lại bề mặt ngồi ống, khơng khí vào ống vải lên vào hộp góp ngồi Sau thời gian hoạt động, bụi bám nhiều bề mặt túi vải lam tang trở lực hệ thống, phải tiến hành hoàn nguyên túi lọc  Phương pháp hoàn nguyên túi vải yếu tố quan trọng lien quan đến vật liệu vải lọc, sức cản khí động, tải trọng khơng khí cần lọc chi phí lượng hồn ngun Có phương pháp hồn ngun:  Cơ khí: lắc rung đơi vặn xoắn  Thổi nén khí: thổi ngược, thổi liên tục thổi xung  Thiết bị lọc túi vải có hiệu suất thu bụi cao đến 99% tổn thất áp lực vao khoảng 1300-1400 N/m2  Trở lực khí động vải chưa bám bụi lưu lượng khí từ 0,3-2 m/s thường từ 5-40 N/m2  Nồng độ bụi sau lọc vải 10-50mg/m3 a) Số liệu đầu vào  Lưu lượng đầu vào: L = 100 (m3/s)  Nồng độ bụi vào túi lọc vải: Cv = 607,47 (mg/m3)  Nhiệt độ khí thải là: 100oC chọn chấất liệu túi vải sợi  Hiệu suất tối thiểu mà lưới lọc bụi cần xử lý để bụi thải đạt QCVN 19:2009/BTNMT là: = = 70,4 % b) Tính tốn túi lọc Lựa chọn thiết bị lọc vải có thơng số sau [1]:  Đường kính túi lọc: D = 125-300 mm, chọn D = 300mm  Chiều cao túi lọc: h = 2-3,5 m, chọn h = 2,5 m  Diện tích túi: m2  Diện tích bề mặt lọc: = 3705,3 m2 Trong đó:  q: cường độ lọc bụi (m3/m2.h) : tùy thuộc vào khí, vải lọc, pha phân tán nhiệt độ xác định thực nghiệm Chọn chất liệu vải nhiệt độ 100oC, q= 1.14 m3/m2.ph = 68.4 m3/m2.h  : hiệu suất bề mặt lọc, = 79.7 %  Số túi lọc: Chọn số túi lọc: n = 1570 túi, chia làm đơn nguyên, đơn nguyên 524 túi Chọn hàng ngang n1 = 25 túi; hàng dọc n2 = 20 túi; khoảng cách túi d1 = 0,1m; khoảng cách hàng d2 = 0,1m; khoảng cách túi vải đến mặt thiết bị d = 0,1m; chọn đế dày thiết bị δ = 0,003m Chiều dài đơn nguyên:  L1 = D × n1 + ( n1 -1) × d1 + 2d3 + 2δ = 0.3 × 25 + (25 - 1) × 0.1 + × 0.1 + × 0.003 = 10,106 (m) Chiều rộng đơn nguyên:  B1 = D × n2 + ( n2 - 1) × d2 + 3d3 + 2δ = 0.3 × 20 + (20 - 1) × 0.1 + × 0.1 + × 0.003 = 8,206 (m) Chiều rộng thiết bị : B = 2B1 – δ = × 8,206 - 0.003 = 16,409 (m)  Chọn chiều rộng thiết bị 16,5m Chiều dài thiết bị L = 2L1 - δ = x 10,106 – 0.003 = 20,209 (m)  Chọn chiều dài thiết bị 20,5m Tỉ lệ khí hồn ngun:  m/s Phương pháp hoàn nguyên cấu rung lắc học: = 0,01-0,03 m/s, mà = 0,015 m/s Vậy chọn phương pháp hoàn nguyên rung học Thời gian rung lắc túi lọc khoảng phút nên trình rung lắc chu trình làm việc khoảng 10 phút Kích thước chi tiết thiết bị lọc bụi túi vải: ST T Các thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Đường kính túi vải D m 0,3 Chiều cao túi vải h m 2,5 Diện tích túi vải f m Tổng diện tích bề mặt túi vải cần F m2 3705,3 d1 m 0,1 dùng Khoảng cách túi Khoảng cách hàng d2 m 0,1 Giữa túi vải đến mặt d3 m 0,1 m 0,003 m 0,1 thiết bị, đơn nguyên Chọn bề dày thiết bị, đơn nguyên Khoảng nguyên cách đơn b 10 Chiều dài đơn nguyên L1 m 10,106 11 Chiều rộng đơn nguyên B1 m 8,206 12 Chiều rộng thiết bị B m 16,5 13 Chiều dài thiết bị L m 10,5 4.4 Tháp hấp phụ  Hấp phụ q trình truyền khối mà chất khí liên kết vào chất rắn Chất khí (chất bị hấp phụ) thâm nhập vào mao quản chất rắn (chất hấp phụ) không thâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể chất rắn  Nhìn chung, chất hấp phụ có đặc tính chung diện tích bề mặt hoạt tính đơn vị thể tích lớn Chúng có hiệu chất ô nhiễm dạng Hydrocacbon.Hơn nữa, chúng hấp phụ H2S SO2.Một dạng đặc biết rây phân tử hấp phụ NO2  Ngoại trừ than hoạt tính, chất hấp phụ khác có nhược điểm la chũng ưu tiên tiếp xúc với nước trước chất nhiễm Vì nước phải tách hết khỏi dịng khí trước đưa vao hấp phụ Tất chất hấp phụ bị phá hủy nhiệt độ cao (1500C than hoạt tính, 6000Cđối với rây phân tử, 4000C với silicagel 5000C Nhơm hoạt tính) Hoạt động chúng hiệu nhiêt độ tương ứng trên.Tuy nhiên hoạt tính chúng lại phục hồi lại nhiệt độ  Ưu điểm:  Khử ẩm khơng khí  Khử khí độc hại mùi  Thu hồi khí có lẫn khơng khí khí thải  Nhược điểm:  Ngoại trừ than hoạt tính tất chất hấp phụ ưu tiên tiếp xúc với nước trước Vì phải loại bỏ nước khỏi dịng khí trước vào tháp hấp phụ   Tất chất hấp phụ phá hủy nhiệt độ cao Hoạt động chúng hiệu nhiệt độ bị phá hủy Tuy nhiên hoạt tính chúng lại phục hồi lại nhiệt độ Các đại lượng Lưu lượng khí thải Đơn vị Số liệu 120000 C 27 m /h o Nhiệt độ khí thải vào Áp suất atm Nồng độ CO đầu vào mg/Nm3 15666 Nồng độ CO đầu mg/Nm3 640 kg/ m3 340 Khối lượng riêng than  Tính tốn số liệu đầu vào Vì nhiệt độ khí thải 100oC qua q trình lọc bụi nhiệt độ dịng khí thải bị giảm xuống Vậy giả sử nhiệt độ khí thải sau trình lọc bụi bị giảm xuống 25oC Đây trường hợp điều kiện đẳng áp với: Áp suất p1 = p2 = 760 mmHg  t1 = 100oC => T1 = 373oF  t2 = 27oC => T2 = 300oF Từ phương trình khí lý tưởng : PV=nRT Trong đó:  C1, T1: Nồng độ thành phần khí thải (mg/m 3) nhiệt độ tuyệt đối T1 = 373oF  C2, T2 :Nồng độ thành phần khí thải (mg/Nm 3) nhiệt độ tuyệt đối T2 = 300oF  g/Nm3  Nồng độ khí ban đầu: (mol/l) = 40,65 mol/m3  Nồng độ mol CO2 ban đầu: mol/m3  Nồng độ phần mol ban đầu CO2: mol CO2/mol không khí  mol/mol  Tính tốn số liệu đầu ra: Ta có: t1 = 100oC => T1 = 373oF t2 = 27oC => T2 = 300oF Từ phương trình khí lý tưởng : PV = nRT mg/Nm3  Nồng độ mol O2 ra: mg/Nm = 0,397 g/Nm3  Nồng độ mol CO2 cuối: mol/m3  Nồng độ phần mol cuối CO2 mol CO2/mol khơng khí  mol/mol  Hiệu suất trình hấp:  Lượng CO2 vào tháp giờ:  Lượng CO2 khỏi tháp giờ: g/h = 2340 kg/h g/h = 47,64 kg/h  Lượng CO2 bị giữ lại tháp giờ: kg/h  o Khối lượng riêng cửa CO2 27 C: kg/m3  Thể tích CO2 bị giữ lại tháp: m3  Chọn vận tốc khí thiết bị hấp phụ wk = 2m/s  Tính tốn tháp hấp phụ  Đường kính tháp hấp phụ: m  Chọn D = 4,6m  Tiết diên tháp: m2  Tính tốn than hoạt tính cần cho q trình hấp phụ CO2  Các thơng số than: � = 340kg/m3 (tra bảng X.1 trang 242) [8]  Độ xốp lớp 37%  Đường kính mao quản 22 �0  Diện tích bề mặt hấp phụ 1300 m2/g  Chọn chu trình hấp phụ làm việc 8h  Khối lượng than hoạt tính cần dùng 5h: kg Trong đó: �C�2 : Hoạt độ hấp phụ CO2, �C�2 = 0,4 kg CO2/kg than  Thể tích than lớp hấp phụ: m3  Với độ rỗng than 37% thể tích thực lớp tham là: m3  Thời gian lưu khí lớp than: Trong đó:  �� : thể tích phần rỗng than �� = 37% x Vthan = 49,506 (m3 )  Q: Lưu lượng khí lớp xúc tác Q = 33,33 m3 /s  Đường ống dẫn khí Vận tốc khí ống khoảng 10-30 m/s Chọn vận tốc dẫn khí vào vận tốc dẫn khí v = 25 m/s  Lưu lượng khí vào: Qv = 33,33 (m3/s)  Đường kính ống dẫn khí vào: m Để đảm bảo phân phối khí tháp ta sử dụng đĩa đục lỗ với bề dầy 5mm lỗ có đường kính 50mm bước lỗ 50 mm  Lưu lượng khí ra: Qr ≈ Qv = 33,33 (m3/s)  Đường kính ống dẫn khí ra: m Để đảm bảo phân phối khí tháp ta sử dụng đĩa đực lỗ với bề dầy 5mm lỗ có đường kính 50mm bước lỗ 50 mm  Xác định kích thước thiết bị Chọn tháp hấp phụ CO2 dạng hình trụ đứng, bên chứa lớp than theo hình dạng tháp nên tiết diện ngang tháp 36,3m2 nên chiều cao lớp than: m  Chiều cao tháp: H = Hthan x ac Trong đó:  Hthan: Chiều cao lớp than Hthan = 8m  ac: Hệ số ảnh hưởng số tầng lớp than để tăng khả tiếp xúc tối đa than với khí thải ta chia lớp than thành tầng riêng biệt (a c = 1)  Chiều cao lớp xúc tác = Hthan = 8m  Chọn khoảng cách lớp tiếp xúc 0,5m  Chiều cao xây dựng: Hxd = H + ZL + ZC Trong đó: ZL, ZC: Lần lượt khoảng cách từ lớp đệm đến nắp từ lớp đệm đến đáy tháp (m) Đường kính, mm ZL, mm 400-1000 600 1200-2200 1000 ≥ 2400 1400 Do D = 4,6m => ZL = 1400 mm ZC = 2500 mm ZC, mm 1500 2000 2500  Hxd = 0,5 + 1,4+ 2,5 = 4,4m ST Các thông số Đơn vị Giá trị T Đường kính tháp m 4,6 Chiều cao xây dựng m 4,4 Khoảng cách từ lớp than đến nắp m 1,4 Khoảng cách từ lớp than đến đáy m 2,5 Đường kính ống dẫn khí vào m 1,3 Đường kính ống dẫn khí m 1,3 III Kết luận Ngày vấn đề nhiễm khơng khí tác hại sức khoẻ nguời nói riêng hệ sinh thái nói chung trở thành vấn đề xúc nhân loại Từng quốc gia có chương trình hành động riêng để bảo vệ mơi trường đồng thời có chương trình hành động chung giới với mục đích đẩy lùi hiểm họa mơi trường có khả xảy hành tinh Môi trường khơng khí nước ta khu cơng nghiệp, đặc biệt nhà máy sản xuất hoá chất, vật liệu xây dựng, khí tồn dấu hiệu đáng lo ngại Phần lớn nhà máy xí nghiệp chưa trang bị hệ thống xử lý bụi khí độc hại, hàng ngày hàng thải vào bầu khí lượng khổng lồ chất độc hại Do vậy, việc xử lí bụi khí thải q trình sản xuất bước quan trọng việc bảo vệ khơng khí Nồng độ bụi khí thải sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn cho phép trước thải vào môi trường IV Tài liệu tham khảo Giáo trình kỹ thuật xử lý nhiễm khơng khí, Nhà Xuất Bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2012 Ơ nhiễm khơng khí xử lí khí thải, Trần Ngọc Chấn, tập Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn, tập QCVN 19:2009/BTNMT Sách kỹ thuật xử lý khí thải, Đại học Tài nguyên Môi Trường Hà Nội, trang 77 Sách giáo trình, Đại học Tài nguyên Môi Trường Hà Nội, trang 85 Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập Sổ tay q trình cơng nghệ hóa chất tập