Đồ án Không khí chuyên đề: Thiết kế hệ thống hút khí độc H2SO4 cho phân xưởng xi mạ

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG Tp.HCM ngày 21 tháng 1 năm 2013 Tp.HCM ngày 21 tháng 1 năm 2013 MỤC LỤC TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Tính toán hệ thống hút khí độc H 2 SO 4 cho phân xưởng xi mạ Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VƯƠNG THU HẰNG 90902061 Lớp: 09090201 (09MT1D) CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN 1 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1 1.5 NỘI DUNG THỰC HIỆN 2 1.6 THỜI GIAN THỰC HIỆN 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ H 2 SO 4 3 2.1 PHÂN XƯỞNG XI MẠ 3 2.1.1 Quy trình mạ điện 3 2.1.2 Các công đoạn của quá trình mạ điện 3 2.1.2.1 Gia công bề mặt 3 2.1.2.2 Mạ 4 2.1.2.3 Rửa 5 2.1.2.4 Sấy khô 5 2.1.3 Quy trình công nghệ 5 2.1.4 Những vấn đề môi trường cần quan tâm 6 2.2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ H 2 SO 4 8 2.2.1 Các phương pháp xử lý khí độc hại 8 2.2.2 Lựa chọn phương pháp xử lý khí H 2 SO 4 10 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CHỤP HÚT KHÍ H 2 SO 4 11 3.1 TÁC HẠI CỦA AXIT H 2 SO 4 11 3.2 LỰA CHỌN CHỤP HÚT KHÍ H 2 SO 4 CHO PHÂN XƯỞNG XI MẠ 11 3.2.1 Tổng quan các loại chụp hút 11 3.2.2 Lựa chọn chụp hút khí H 2 SO 4 14 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG HÚT KHÍ H 2 SO 4 16 4.1 CHỤP HÚT 16 4.2 ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÍ 18 4.3 QUẠT HÚT 43 4.4 TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ H 2 SO 4 44 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KINH TẾ 46 5.1 VẬT LIỆU 46 5.2 CHI PHÍ ĐOẠN ỐNG 46 5.3 TÍNH TOÁN CHI PHÍ HỆ THỐNG HÚT KHÍ H 2 SO 4 47 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các nguồn gây ô nhiễm trong xi mạ 6 Bảng 4.1: Bảng kết quả tính toán thủy lực hệ thống ống dẫn khí 40 Bảng 5.1: Chi phí đoạn ống 46 Bảng 5.2: Tính toán giá thành hệ thống hút khí H 2 SO 4 48 DANH MỤC H ÌNH Hình 2.1 Quy trình mạ điện 3 Hình 2.2 Sơ đồ bể mạ 5 Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ mạ sắt, thép 6 Hình 3.1: Chụp hút làm việc bằng sức hút tự nhiên 12 Hình 3.2 chụp hút đơn giản 12 Hình 3.3 Chụp hút mái đua 13 Hình 3.4: Chụp hút có các khe xung quanh 13 Hình 3.5: Chụp hút có sự thổi không khí 13 Hình 3.6: Miệng hút trên thành bể loại đơn giản 14 Hình 3.7: Miệng hút trên thành bể loại đảo chiều 14 Hình 4.1: Thông số thiết kế phân xưởng xi mạ 16 Hình 4.2: Hệ thống đường ống hút trong phân xưởng 19 49 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Môi trường lao động là nơi người lao động tiếp xúc với thời gian dài nhất, vì vậy môi trường này có chứa các chất độc hại là nguyên nhân gây hại đến sức khỏe của người lao động, tiếp xúc lâu dài sẽ phát sinh bệnh nghề nghiệp ở công nhân, giảm năng suất lao động, phá hủy máy móc thiết bị…. Ngược lại, môi trường không khí bên trong các nhà xưởng công nghiệp trong sạch, không bị ô nhiễm bởi bụi và khí độc hại hay nhiệt thừa thì sẽ cải thiện đáng kể năng suất lao động và chất lượng sản phẩm, bảo trì thiết bị, máy móc và kết cấu nhà xưởng đồng thời bảo vệ sức khỏe cho người lao động. Ngày nay, ô nhiễm môi trường không khí do các nguồn thải từ hoạt động công nghiệp đang là một trong những vấn đề bức xúc. Đơn cử điển hình là ngành công nghiệp xi mạ, nguồn thải khí H 2 SO 4 trong quá trình xử ký các bề mặt kim loại khi thải vào không khí trong phân xưởng sản xuất tác động trực tiếp đến sức khoẻ và năng suất lao động của công nhân và nếu thải ra môi trường mà không qua các thiết bị xử lý thì sẽ gây hại đến môi trường. Vì vậy, để xử lý yếu tố độc hại, đảm bảo sức khỏe cho người lao động và bảo vệ môi trường thì việc thiết kế hệ thống hút khí H 2 SO 4 là vấn đề tất yếu. 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN Thiết kế hệ thống hút khí H 2 SO 4 cho phân xưởng xi mạ nhằm thu gom và dẫn khí độc hại này đến thiết bị xử lý để đảm bảo sức khỏe cho người lao động và bảo vệ môi trường. 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Phân xưởng xi mạ. Nguồn gốc phát sinh, tính chất độc hại của khí H 2 SO 4 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp luận: Do nhu cầu cấp thiết về việc thu gom khí độc hại H 2 SO 4 cho các phân xưởng xi mạ hiện nay nhằm xử lý môi trường lao động và bảo vệ môi trường. Phương pháp thu thập số liệu: số liệu được thu thập ở các nguồn đáng tin cậy, bên cạnh đó còn tham thảo một số thông tin trên internet và tham khảo sách của các chuyên gia trong ngành. 49 Phương pháp so sánh: So sánh thông số khí độc hại trong phân xưởng xi mạ cần xử lý với QCVN 19:2009/BTNMT từ đó có thể có biện pháp thu gom và đề xuất biện pháp xử lý thích hợp. Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia: Trong quá trình thực hiện đồ án, có tham khảo ý kiến của chuyên gia – PGS.TS Đinh Xuân Thắng. 1.5 NỘI DUNG THỰC HIỆN Nội dung thực hiện gồm có 2 phần: • Phần 1: Tính toán thiết kế chụp hút, đường ống dẫn không khí và chi tiết. Lựa chọn quạt hút. • Phần 2: Thực hiện bản vẽ autocad trên khổ giấy A1. 1.6 THỜI GIAN THỰC HIỆN Đồ án được thực hiện từ ngày 21/01/2013 đến ngày 12/04/2013. GIA CÔNG BỀ MẶT MẠ RỬA SẤY KHÔ KIỂM TRA SẢN PHẨM PHÔI 49 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGÀNH XI MẠ 2.1 PHÂN XƯỞNG XI MẠ 2.1.1 Quy trình mạ điện Mạ điện là dùng phương pháp điện phân để kết tủa trên lớp kim loại hoặc hợp kim một lớp kim loại mỏng với mục đích chống ăn mòn, trang sức bề mặt, tăng tính dẫn điện, tăng độ cứng. Quy trình mạ điện có thể tóm tắt như sau: Hình 2.1 Quy trình mạ điện 2.1.2 Các công đoạn trong quá trình mạ điện 2.1.2.1 Gia công bề mặt Để sản phẩm sau khi mạ có lớp mạ đồng nhất thì gia công bề mặt là giai đoạn không thể thiếu trong quá trình xi mạ. Gia công bề mặt trước khi mạ có ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ. Ngoài việc làm cho bề mặt nhẵn bóng nó còn có tác dụng khử sạch các lớp gỉ, các màng oxit mỏng hoặc các chất bẩn, dầu mỡ trên bề mặt vật liệu cần mạ, tạo điều kiện thuận lợi cho lớp mạ gắn chắc với kim loại nền. Các phương pháp gia công bề mặt: • Phương pháp cơ khí: mài thô, mài tinh, đánh bóng, quay bóng. • Phương pháp hóa học: Tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ. Phương pháp mài: sử dụng các loại bột mài như nhôm oxit, các loại lơ đánh bóng. Chất thải trong quá trình này là các loại bụi do sử dụng các loại bột mài, các vật liệu bị mài mòn. Phương pháp quay bóng: Các vật thể nhỏ không thể mài bống được thì sử dụng phương pháp quay bóng. Có hai cách quay bóng: quay bóng khô và quay bóng ướt. 49 Tẩy dầu mỡ: Trên bề mặt chi tiết cần mạ thường có các loại dầu mỡ hay thuốc đánh bóng dính vào. Màng dầu mỡ gây hiện tượng bong lớp kim loại mạ đồng thời làm bẩn dung dịch mạ. Các phương pháp tẩy dầu mỡ: • Tẩy dầu mỡ trong dung môi hữu cơ. • Tẩy dầu mỡ trong dung dịch kiềm và nhũ tương. • Tẩy dầu mỡ bằng phương pháp điện hóa. 2.1.2.2 Mạ Để bảo vệ kim loại người ta dùng các lớp mạ như kẽm, đồng, niken, crôm, thiếc,… để mạ lên kim loai cần bảo vệ. Mạ điện tiến hành trong các bể mạ với dòng điện một chiều.Vật cần mạ là catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều. Kim loại dùng để mạ là anot và được nối với cực dương. Quá trình điện cực xảy ra như sau: Ở catot xảy ra quá trình khử của kim loại cần mạ: [Me(H 2 O) X ] z+ + Ze = Me + x H 2 O Me: kim loại tạo nên lớp mạ Đồng thời ở catot còn có quá trình phụ khử hydro: 2H + + 2e = H 2 Ở anot xảy ra quá trình hòa tan điện hóa (oxy hóa) kim loại cần dùng để mạ: Me + xH 2 O = [Me(H 2 O) x ] z+ + ze 4 OH - = O 2 + 2H 2 O + 4e Me: kim loại cần mạ [...]... Nồng độ khí H2SO4 có trong phân xưởng: • • Dãy I: Nồng độ khí H2SO4 là 5 g/m3 Dãy II: Nồng độ khí H2SO4 là 7 g/m3   Hình 4.1: Thông số thiết kế phân xưởng xi mạ   Do thuộc khu vực nhà xưởng nên giá trị giới hạn nồng độ H 2SO4 trong không khí vùng làm việc theo TCVS: 3733:2002/QĐ-BYT là 1mg/m 3 Vì vậy cần thiết kế hệ thống hút khí H2SO4 để đảm bảo sức khỏe cho người lao động, 49 đồng thời thu hút và... 49 - Thiết bị rửa khí có lớp đệm Dung dịch hấp thụ: H2SO4 Phạm vi của đồ án này chỉ tính toán, thiết kế hệ thống hút khí H 2SO4, các chi tiết và lựa chọn quạt hút 49 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CHỤP HÚT KHÍ H2SO4 3.1 TÁC HẠI CỦA H2SO4  Đối với công nhân làm việc trong phân xưởng Axit sunfuric (H2SO4) là chất lỏng ở nhiệt độ thường, thường dùng trong xi mạ, hơi axit sunfuric có tính ăn mòn, phá hủy rất mạnh... đặt biệt, nếu không đặt được mương dưới sàn, đường ống đặt trong phân xưởng, dọc tường ở độ cao 2 - 3 mét cách sàn  Kích thước mỗi bể mạ: B x L x H = 1m x 2m x 1.2 m  Khoảng cách từ bề mặt dung dịch đến thành trên của bể là 150 mm  Chọn thiết kế hệ thống hút 2 bên thành bể cho các bể chứa axit trong phân xưởng    49  CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG HÚT KHÍ H2SO4   Phân xưởng xi mạ có kích thước:... dẫn khí độc hại này đến các thiết bị xử lý để xử lý trước khi thải ra môi trường  4.1.1  4.1.2  4.1 CHỤP HÚT Nhiệm vụ Thu gom không khí bị nhiễm khí độc H 2SO4 tại thành bể mạ để đảm bảo TCVS trong phân xưởng xi mạ Hút thải ra ngoài những chất có hại ngay từ chỗ phát sinh, không cho lan toả ra xung quanh làm ô nhiễm không khí trong phân xưởng, làm ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động Tính toán ... phụ, phân hủy các khí độc hại có trong dòng thải Ngoài ra các vi sinh vật còn tiêu thụ một phần đáng kể các tạp chất có trong hỗn hợp khí Phương pháp này được thực hiện theo một quy trình đơn giản nhưng lại mang hiệu quả kinh tế nhất định 2.2.2 Lựa chọn phương pháp xử lý khí H2SO4 Hơi khí H2SO4 trong phân xưởng xi mạ được thu gom và dẫn đến thiết bị xử lý thông qua hệ thống hút khí Chọn xử lý khí H2SO4. .. có hiệu quả cao thì lưu lượng khí ở miệng hút phải bằng tổng lưu lượng không khí ở miệng thổi và không khí ở xung quanh bị cuốn vào luồng  3.2.2 Lựa chọn chụp hút khí H2SO4  Trong phân xưởng khí H2SO4 phát sinh từ các bể axit, nhiệt độ dung dịch là 800C Hút khí H2SO4 hợp lý nhất là hút cục bộ trực tiếp tại nguồn phát sinh 49  Hút cục bộ dưới dạng các chụp hút trên thành bể từ các bể với đường ống... độc ảnh hưởng đến sức khỏe Axit sunfuric, axit cromic Nước thải có chứa cromat rất độc cho người và động vật Cromat là chất gây ung thư da, ung thư phổi Nước thải có chứa muối vô cơ cao, muối đồng, muối amoni, xianua Nước thải chứa độc tố xianua đồng gây ô nhiễm nguồn nước Muối đồng, muối xianuca gây ngộ độc cấp tính cho công nhân làm việc trực tiếp Mạ kẽm Mạ Niken Mạ Crom Mạ đồng (Nguồn: Sổ tay hướng... huyết… Bỏng da: chỗ da không được bảo vệ, bao che thướng bị nổi mẩn ngứa, lở loét, khó chịu  Đối với môi trường Hơi axit sunfuric có tính ăn mòn, phá hủy rất mạnh Khi phát tán ra môi trường sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân, ảnh hưởng đến hệ sinh thái, ăn mòn các công trình… 3.2 LỰA CHỌN CHỤP HÚT KHÍ H2SO4 CHO PHÂN XƯỞNG XI MẠ 3.2.1 Tổng quan các loại chụp hút Chụp hút là dạng hút cục bộ đơn giản... Nhiệt độ tuyệt đối của không khí trong phòng Txq = 250C = 2980K ϕ : góc mở rộng của luồng không khí bị hút Đối với bể đứng độc lập, ϕ π = 3 /2    Trong điều kiện thực tế thì không khí trong phòng ít nhiều có chuyển động, đồng thời không khí còn có thể bị hút vào khe từ hai bên thành ngang của bể Do đó lượng không khí hút thực tế xác định theo công thức sau:  49  Trong đó: Kz  : Hệ số dự trữ tính đến... chụp hút này có thể hút những sản phẩm cháy có trong hỗn hợp với không khí trong phòng Đối với loại lò có cửa thường xuyên mở thì cần thiết phải lắp loại chụp này Hình 3.3 Chụp hút mái đua Hình 3.4: Chụp hút có các khe xung quanh Hình 3.5: Chụp hút có sự thổi không khí  Chụp hút trên thành bể  Khi điều kiện kỹ thuật và công nghệ không cho phép bao bọc kín nguồn tỏa chất có hại, dùng bộ phận hút trên . gây viêm phổi hóa học. Các triệu chứng ở đường hô hấp còn có: phù thanh quản do nghẹt thở, ho ra máu, phù phổi cấp do phù phế nang, xuất huyết… Bỏng da: chỗ da không được bảo vệ, bao che thướng. thải có chứa muối vô cơ cao, muối đồng, muối amoni, xianua Nước thải chứa độc tố xianua đồng gây ô nhiễm nguồn nước. Muối đồng, muối xianuca gây ngộ độc cấp tính cho công nhân làm việc trực. 2e = H 2 Ở anot xảy ra quá trình hòa tan điện hóa (oxy hóa) kim loại cần dùng để mạ: Me + xH 2 O = [Me(H 2 O) x ] z+ + ze 4 OH - = O 2 + 2H 2 O + 4e Me: kim loại cần mạ Vật cần mạ Anot bằng