Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khói thải bên ngoài docx

Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương - 1 L£ ANH TUÊN 49 dt MSSV: 6269 49 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XLKT BÊN NGOÀI CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ VÀ TẢI LƢỢNG CÁC CHẤT ĐỘC HẠI CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÍ CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương - 2 L£ ANH TUÊN 49 dt MSSV: 6269 49 CHƢƠNG 1 TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ VÀ TẢI LƢỢNG CÁC CHẤT Ô NHIỄM I.1. SỐ LIỆU BAN ĐẦU I.1.1. Nhiệm vụ Tính toán dự báo và thiết kế hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường không khí từ lò đốt dầu của nhà máy thép: GIA SÀNG I.1.2. Số liệu ban đầu 1) Địa điểm xây dựng : Hà Nội 2) Hướng mặt chính của nhà máy : hướng Nam 3) Các thông số khí hậu Bảng 1-1: Các thông số khí hậu của môi trường xung quanh Mùa Hè Mùa Đông H TB t 0 C H TB  % H tt d g/m 3 H TB v m/s Hướng gió D TB t 0 C D TB  % D tt d g/m 3 D TB v m/s Hướng gió 28,8 Th.7 83 22 3,2 ĐN 16,6 Th.1 80 10 3,5 ĐB 4) Thông số nguồn thải Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương - 3 L£ ANH TUÊN 49 dt MSSV: 6269 49 a) Nhiên liệu sử dụng : Lò đốt dầu với mục đích tạo ra nhiệt nung nóng chảy dung dịch kẽm để mạ ống thép, lò đốt xây dựng ngay bên dưới bể mạ kẽm, khí thải được thu lại theo đường ống dẫn ra ngoài để xử lí trước khi ra khỏi ống khói. Bảng 1-2: Thành phần nhiên liệu đốt bột than Thành Loại phần nhiên liệu C p (%) O p (%) H p (%) N p (%) S p (%) W p (%) A p (%) Số lượng B(kg/h) 2 Lò điện 61,4 2,63 1,93 0,34 0,7 7 26 1890 Lò nung phôi 61,4 2,63 1,93 0,34 0,7 7 26 2567 b) Công suất nhà máy : + Năng suất phôi: 650.000 tấn/năm c) Đặc tính của nguồn thải. Bảng 1-3: Đặc tính nguồn thải TT Loại nguồn thải Số lượng nguồn thải Chiều cao (m) Đường kính miệng ống khói (m) Nhiệt độ khói thải ( 0 C) Lưu lượng khói thải 1 Lò điện 2 50 4,0 90 2 Lò nung 1 48 1,8 120 Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương - 4 L£ ANH TUÊN 49 dt MSSV: 6269 49 1.2. TÍNH TOÁN THỂ TÍCH KHÓI THẢI Nhiệt trị tính theo công thức 12.7-[7] như sau: Q P =81.C p + 246.H p - 26.(O p - S p ) - 6.W p = 81.61,4 + 246.1,93 - 26.(2,63 – 0,7) – 6.7 = 5356 (Kcal/kgNL) -Lò điện: Lượng nhiên liệu tiêu hao của 2 lò điện : 2 45 / 21 / 1890( / )B T h kg T kg h    -Lò nung: Nhiên liệu sử dụng: Q sd =275’000 (kcal/kgNL) Nhiệt lượng cần cung cấp trong 1 h: 6 275000 / 50 / 13,75 10 ( / ) p h th Q Q Q kcal T T h kcal h      Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong 1h: 6 /13,75 10 2567( / ) 5356 / n p kcal h Q B kg h Q kcal kgnl     Khi đốt cháy nhiên liệu, các phản ứng oxihoa- khử (hay gọi là phản ứng cháy), tạo ra các sản phẩm cháy. Đó hầu hết là các chất khí độc hại đối với con người, do vậy trước khi thải ra môi trường xung quanh, nếu nồng độ chất độc hại lớn hơn tiêu chuẩn thải cho phép bắt buộc phải xử lí. Tính toán sản phẩm cháy ở điều kiện tiêu chuẩn dựa vào bảng 12-1 [7] trong cả 2 mùa như sau: I.1.3. 1.2.1. Tính toán cho mùa hè 1.2.1.1Tính cho lò điện: Bảng 1-4: Sản phẩm cháy tính cho mùa hè Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương - 5 L£ ANH TUÊN 49 dt MSSV: 6269 49 TT Đại lượng tính Công thức tính toán Kết quả (m 3 chuẩn/ kgNL) 01 Lượng không khí khô lý thuyết V 0 =0,089C p +0,264 H p -0,0333(O p - S p ) =0,089.61,4+0,264.1,93-0,0333.(2,63-0,7) 5,91 02 Lượng không khí ẩm lý thuyết d =20 g/kg V a = ( 1 + 0,0016d )V 0 = ( 1 + 0,0016.22 ) .5,91 6,12 03 Lượng không khí ẩm thực tế (α =1,4) V T = α .V a = 1,4.6,12 8,568 04 Lượng SO 2 trong sản phẩm cháy V 2 SO = 0,683.10 -2 .S p = 0,683.10 -2 .0,7 4,78.10 -3 05 Lượng CO trong SPC (η =0,01 V CO = 1,865.10 -2 . η.C p =1,865.10 -2 .0,01.61,4 1,145.10 -2 06 Lượng CO 2 trong SPC (η =0,01 ) V 2 CO = 1,865.10 -2 .(1- η).C p =1,865.10 -2 .(1-0,01).61,4 1,13 07 Lượng hơi nước trong SPC V O 2 H =0,111.H p +0,0124.W p +0,0016.d.V t = =0,111.1,93+0,0124.7+0,0016.22.8,568 0,6 08 Lượng N 2 trong sản phẩm cháy V 2 N = 0,8.10 -2 .Np+0,79. V T = = 0,8.10 -2 .0,34+0,79.8,568 6,77 Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương - 6 L£ ANH TUÊN 49 dt MSSV: 6269 49 09 Lượng O 2 trong SPC V 2 O = 0,21.( α-1 )V a = 0,21.( 1,4 – 1 ).6,12 0,514 10 a) Lượng NO x trong sản phẩm cháy (Xem như NO 2 ) M NO2 = 3,953.10 -8 .(B.Q P ) 1,18 = 3,953.10 -8 .(1890.5356) 1,18 7,3 b) Quy đổi ra m 3 tiêu chuẩn/kgnl ρ NO2 =2,054kg/m 3 V 2 NO = 2 2 7,3 . 1890.2,054 NO NO M B   1,88.10 -3 c) Lượng N 2 tham gia vào phản ứng của NO 2 V 2 N = 0,5 .V 2 NO = 0,5.1,88.10 -3 0,94.10 -3 d) Lượng O 2 tham gia vào phản ứng của NO 2 V 2 O = V 2 NO 1,88.10 -3 11 Tổng lượng sản phẩm cháy ở đktc V SPC = V 2 SO + V CO + V 2 CO + V O 2 H + V 2 N +V 2 O +V 2 NO - V 2 N ( 2 NO ) -V 22 (NOO ) 9,034 Vậy thể tích sản phẩm cháy của lò đốt trong mùa hè là: V SPC = 9,034 m 3 /h. Lưu lượng khói thải ứng với khi đốt cháy nhiên liệu Bột than được xác định phụ thuộc vào nhiệt độ của khói thải và được tính toán trong điều kiện thực tế theo công thức sau đây : 273 )t273( . 3600 B.V L SPC T   Do 2 lò điện nên (273 ) 9,034 1890 (273 90) 3600.2 273 3600 2 273 H SPC T VB t L         = 3,15( m 3 /s) Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương - 7 L£ ANH TUÊN 49 dt MSSV: 6269 49 1.2.1.2 .Tính cho lò nung phôi Bảng 1-5: Sản phẩm cháy tính cho mùa hè TT Đại lượng tính Công thức tính toán Kết quả (m 3 chuẩn/ kgNL) 01 Lượng không khí khô lý thuyết V 0 =0,089C p +0,264 H p -0,0333(O p - S p ) =0,089.61,4+0,264.1,93-0,0333.(2,63-0,7) 5,91 02 Lượng không khí ẩm lý thuyết d =20 g/kg V a = ( 1 + 0,0016d )V 0 = ( 1 + 0,0016.22 ) .5,91 6,12 03 Lượng không khí ẩm thực tế (α =1,4) V T = α .V a = 1,4.6,12 8,568 04 Lượng SO 2 trong sản phẩm cháy V 2 SO = 0,683.10 -2 .S p = 0,683.10 -2 .0,7 4,78.10 -3 05 Lượng CO trong SPC (η =0,01) V CO = 1,865.10 -2 . η.C p =1,865.10 -2 .0,01.61,4 1,145.10 -2 06 Lượng CO 2 trong SPC (η =0,01 ) V 2 CO = 1,865.10 -2 .(1- η).C p =1,865.10 -2 .(1-0,01).61,4 1,13 07 Lượng hơi nước trong SPC V O 2 H =0,111.H p +0,0124.W p +0,0016.d.V t = =0,111.1,93+0,0124.7+0,0016.22.8,568 0,6 Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương - 8 L£ ANH TUÊN 49 dt MSSV: 6269 49 08 Lượng N 2 trong sản phẩm cháy V 2 N = 0,8.10 -2 .Np+0,79. V T = = 0,8.10 -2 .0,34+0,79.8,568 6,77 09 Lượng O 2 trong SPC V 2 O = 0,21.( α-1 )V a = 0,21.( 1,4 – 1 ).6,12 0,514 10 a) Lượng NO x trong sản phẩm cháy (Xem như NO 2 ) M NO2 = 3,953.10 -8 .(B.Q P ) 1,18 = 3,953.10 -8 .(2567.5356) 1,18 10,47 b) Quy đổi ra m 3 tiêu chuẩn/kgnl ρ NO2 =2,054kg/m 3 V 2 NO = 2 2 10,47 . 2567.2,054 NO NO M B   1,99.10 -3 c) Lượng N 2 tham gia vào phản ứng của NO 2 V 2 N = 0,5 .V 2 NO = 0,5.1,99.10 -3 0,99.10 -3 d) Lượng O 2 tham gia vào phản ứng của NO 2 V 2 O = V 2 NO 1,99.10 -3 11 Tổng lượng sản phẩm cháy ở đktc V SPC = V 2 SO + V CO + V 2 CO + V O 2 H + V 2 N +V 2 O +V 2 NO - V 2 N ( 2 NO ) -V 22 (NOO ) 9,034 Vậy thể tích sản phẩm cháy của lò đốt trong mùa hè là: V SPC = 9,034 m 3 /h. Lưu lượng khói thải ứng với khi đốt cháy nhiên liệu Bột than được xác định phụ thuộc vào nhiệt độ của khói thải và được tính toán trong điều kiện thực tế theo công thức sau đây : Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương - 9 L£ ANH TUÊN 49 dt MSSV: 6269 49 273 )t273( . 3600 B.V L SPC T   (273 ) 9,034 2567 (273 120) 3600 273 3600 273 H SPC T VB t L        = 9,27( m 3 /s) 1.2.2. Tính cho mùa đông 1.2.2.1.Tính cho lò điện Bảng 1-6: Sản phẩm cháy tính cho mùa đông TT Đại lượng tính Công thức tính toán Kết quả (m 3 chuẩn/ kgNL) 01 Lượng không khí khô lý thuyết V 0 =0,089C p +0,264 H p -0,0333(O p - S p ) =0,089.61,4+0,264.1,93-0,0333.(2,63-0,7) 5,91 02 Lượng không khí ẩm lý thuyết d =20 g/kg V a = ( 1 + 0,0016d )V 0 = ( 1 + 0,0016.10 ) .5,91 6,0 03 Lượng không khí ẩm thực tế (α =1,4) V T = α .V a = 1,4.6,0 8,41 04 Lượng SO 2 trong sản phẩm cháy V 2 SO = 0,683.10 -2 .S p = 0,683.10 -2 .0,7 4,78.10 -3 05 Lượng CO trong SPC (η =0,01) V CO = 1,865.10 -2 . η.C p =1,865.10 -2 .0,01.61,4 1,145.10 -2 Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương - 10 L£ ANH TUÊN 49 dt MSSV: 6269 49 06 Lượng CO 2 trong SPC (η =0,01 ) V 2 CO = 1,865.10 -2 .(1- η).C p =1,865.10 -2 .(1-0,01).61,4 1,13 07 Lượng hơi nước trong SPC V O 2 H =0,111.H p +0,0124.W p +0,0016.d.V t = =0,111.1,93+0,0124.7+0,0016.10.8,41 0,435 08 Lượng N 2 trong sản phẩm cháy V 2 N = 0,8.10 -2 .Np+0,79. V T = = 0,8.10 -2 .0,34+0,79.8,41 6,644 09 Lượng O 2 trong SPC V 2 O = 0,21.( α-1 )V a = 0,21.( 1,4 – 1 ).6,0 0,504 10 a) Lượng NO x trong sản phẩm cháy (Xem như NO 2 ) M NO2 = 3,953.10 -8 .(B.Q P ) 1,18 = 3,953.10 -8 .(1890.5356) 1,18 7,3 b) Quy đổi ra m 3 tiêu chuẩn/kgnl ρ NO2 =2,054kg/m 3 V 2 NO = 2 2 7,3 . 1890.2,054 NO NO M B   1,88.10 -3 c) Lượng N 2 tham gia vào phản ứng của NO 2 V 2 N = 0,5 .V 2 NO = 0,5.1,88.10 -3 0,94.10 -3 d) Lượng O 2 tham gia vào phản ứng của NO 2 V 2 O = V 2 NO 1,88.10 -3 11 Tổng lượng sản phẩm cháy ở đktc V SPC = V 2 SO + V CO + V 2 CO + V O 2 H + V 2 N +V 2 O +V 2 NO - V 2 N ( 2 NO ) -V 22 (NOO ) 8,73 [...]... O2/m3KT 56 Do đó tính cho toàn bộ lượng khói thải thì lượng O2 là: MO 2 = L90  m = 15768m3/h  31600mg/m3 KT 10-6 = 498 kg/h Theo kết quả tính toán ở trên ta thấy lượng O2 cần thiết để dập CO ở 2 mùa như nhau,Mặt khác lưu lượng khói thải về mùa hè cũng lớn hơn, do đó khi tính toán thiết bị để đốt CO thì ta tính cho mùa hè, không cần kiểm tra về mùa đông Trong khi đó lượng Ôxi có trong khí thải từ lò đốt... CÔNG TRÌNH XỬ LÝ II.1 LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ Có rất nhiều phương pháp xử lý các chất ô nhiễm khác nhau, đó là các phương pháp: phương pháp hấp thụ, phương pháp hấp phụ, phương pháp đốt, phương pháp ngưng tụ, phương pháp sinh học Tuy nhiên ở đây, với những chất ô nhiễm này ta quan tâm tới 3 phương pháp xử lý đầu tiên Sơ bộ lựa chọn phương pháp đốt để xử lý CO và phương pháp hấp thụ để xử lý SO2 -... lượng khói thải ứng với khi đốt cháy nhiên liệu Bột than được xác định phụ thuộc vào nhiệt độ của khói thải và được tính toán trong điều kiện thực tế theo công thức sau đây : LT  H LT  VSPC B (273  t) 3600 273 VSPC B (273  t ) 8, 73  2567 (273  120) = 8,96( m3/s)    3600 273 3600 273 1.2.3 Tổng kết lƣu lƣợng khói thải Bảng 1-8 tổng kết lưu lượng của ống khói lò đốt: Số TT Loại nguồn thải lƣợng... Nguyễn Quỳnh Hương Bản vẽ lò đốt CO: Tính lƣợng gas cần cung cấp cho lò đốt : Chọn nhiệt độ trong buồng đốt là 700 C ,qua thiết bị tận dụng nhiệt khói thải được sấy nóng trước khi được đưa vào buồng đốt ,khói thải từ buồng đốt qua thiết bi tận dụng nhiêt có nhiệt độ t = 150 0C (nhiệt độ giới hạn của khói khi vào thiết bị lọc bụi tiếp theo) Tính nhiệt độ của khói ra: khói kh kh kh Q700  Q90 ói  Qra ói... CO, bụi là phải xử lí trước khi xả ra môi trường xung quanh xét trong cả hai mùa I.6 KIỂM TRA CHIỀU CAO ỐNG KHÓI : I.1.6 I.6.1 .Tính ống khói lò điện Chiều cao ống khói được tính theo biểu thức: H e  H o  0,65.( H m  Ht ) Trong đó: Hm: Là độ nâng luồng khói do khí thải phụt ở to=90oc Ht:Là độ nâng của luồng khói do trênh lệch to Ho:Chiều cao thực tế của ống khói He:chiều cao ống khí tính kiểm tra... dụng với O 2 tao thành CO 2 được thải ra ngoài - 28 -MSSV: 6269 49 L£ ANH TUÊN 49 dt Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương Theo tính toán trên lưu lượng khói thải đem đi đốt tại nhiệt độ khói 90 0 C là L = 4,48 (m3/s) = 268,8 (m3/phút) = 16128 (m3/h),để chọn thiết bị đốt ta dựa vào lưu lượng khí thải tính thêm 5 % lưu lượng dự trữ cho thiết bị Dựa vào bảng thông số kĩ... của CO trong khói thải rất bé trong khi lưu lượng khói thải rất lớn, do đó nồng độ CO luôn nằm dưới giới hạn nổ Khi đốt cháy CO cần quan tâm phương trình phản ứng như sau: 2CO + O2 = 2CO2 II.2.1.1 Tính toán lƣợng Ôxi cần thiết để đốt cháy khí CO Từ phản ứng đốt cháy ở trên, lượng O2 cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1m3 CO bằng 0,5 m3 Theo đầu bài lượng khí CO cần phải xử lý ở cả hai mùa tính cho một... hạ xuống đáy thiết bị không khí bị đẩy lên và tiếp tục chuyển động xoắn ốc, thoát ra ngoài qua ống giữa Trong quá trình dòng không khí chuyển động xoắn ốc, các hạt bụi do lực li tâm sẽ văng ra khỏi dòng không khí, đập vào thành thiết bị và rơi xuống đấy hình phễu Tính toán thiết bị : Theo tính toán ở trên, ta thấy hàm lượng bụi ở các lò vào mùa đông lớn hơn mùa hè, do vậy ta sẽ tính toán thiết bị cho... Lưu lượng khói thải ứng với khi đốt cháy nhiên liệu Bột than được xác định phụ thuộc vào nhiệt độ của khói thải và được tính toán trong điều kiện thực tế theo công thức sau đây : LT  H LT  VSPC B (273  t) 3600 273 VSPC B (273  t ) 8, 73 1890 (273  90) = 3,05( m3/s)    3600.2 273 3600  2 273 1.2.2.2 .Tính cho lò nung phôi Bảng 1-7: Sản phẩm cháy tính cho mùa đông Kết quả TT Đại lượng tính Công... bằng sữa vôi Trước khi khí thải từ lò đốt CO đến tháp hấp thụ được làm mát để giảm nhiệt độ về nhiệt độ phù hợp Như vậy trình tự xử lý như sau: CO  SO2 + Với bụi: có hai phương pháp là dùng buồng lắng hoặc dùng thiết bị lọc bụi kiểu quán tính II.2 PHƢƠNG PHÁP XỬ LÍ KHÍ CO Phương pháp xử lý CO được sử dụng là phương pháp thiêu đốt có buồng đốt, do nhiệt độ khói sau nguồn thải là 2500C < 8000C nên để . MSSV: 6269 49 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XLKT BÊN NGOÀI CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ VÀ TẢI LƢỢNG CÁC CHẤT ĐỘC HẠI CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÍ CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN KHUẾCH. dt MSSV: 6269 49 CHƢƠNG 1 TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ VÀ TẢI LƢỢNG CÁC CHẤT Ô NHIỄM I.1. SỐ LIỆU BAN ĐẦU I.1.1. Nhiệm vụ Tính toán dự báo và thiết kế hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường không khí. Đặc tính của nguồn thải. Bảng 1-3: Đặc tính nguồn thải TT Loại nguồn thải Số lượng nguồn thải Chiều cao (m) Đường kính miệng ống khói (m) Nhiệt độ khói thải ( 0 C) Lưu lượng khói