TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ

Bảo vệ môi trường được coi là một vấn đề sống còn của nhân loại. Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật hiện nay, tốc độ đô thị hoá ngày càng cao làm cho tình hình ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm không khí nói riêng ngày càng trầm trọng. Với tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường như vậy, các cấp các ngành trong cả nước đã và đang đẩy mạnh công tác bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, môi trường không khí ở nước ta hiện nay, đặt biệt là ở các khu công nghiệp và các đô thị lớn vẫn tồn tại dấu hiệu ô nhiễm đáng lo ngại. Phần lớn các nhà máy xí nghiệp chưa được trang bị các hệ thống xử lý bụi và khí thải độc hại. Hàng ngày hàng giờ vẫn đang thải vào khí quyển một lượng lớn các chất độc hại làm cho bầu khí quyển xung quanh các nhà máy trở nên ngột ngạt khó chịu .

Page 1 of 114 LỜI MỞ ĐẦU Bảo vệ môi trường được coi là một vấn đề sống còn của nhân loại. Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật hiện nay, tốc độ đô thị hoá ngày càng cao làm cho tình hình ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm không khí nói riêng ngày càng trầm trọng. Với tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường như vậy, các cấp các ngành trong cả nước đã và đang đẩy mạnh công tác bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, môi trường không khí ở nước ta hiện nay, đặt biệt là ở các khu công nghiệp và các đô thị lớn vẫn tồn tại dấu hiệu ô nhiễm đáng lo ngại. Phần lớn các nhà máy xí nghiệp chưa được trang bị các hệ thống xử lý bụi và khí thải độc hại. Hàng ngày hàng giờ vẫn đang thải vào khí quyển một lượng lớn các chất độc hại làm cho bầu khí quyển xung quanh các nhà máy trở nên ngột ngạt khó chịu . Còn ở các đô thị do tốc độ phát triển nhanh cộng với thiếu qui hoạch hợp lý nên khu vực cách ly của khu công nghiệp ngày càng bị lấn chiếm hình thành các khu dân cư làm cho môi trường ở đây thêm phần phức tạp và khó được cải thiện . Trên cơ sở những kiến thức đã được học và được cô giáo, thầy giáo hướng dẫn, em đã hoàn thành đồ án kiểm soát môi trường không khí Page 2 of 114 Nội dung đồ án gồm các vấn đề: Tính toán sự khuếch tán ô nhiễm từ các ống khói. Thiết kế hệ thống xử lý khí (bụi) đạt yêu cầu cho phép. Tính toán thông gió cho nhà công nghiệp. Các bản vẽ kèm theo. Do nhiều yếu tố khác nhau nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong thầy, cô giáo hướng dẫn thêm để đồ án này trở nên hoàn chỉnh hơn. Page 3 of 114 CHƯƠNG 1 TÍNH SẢN PHẨM CHÁY 1.1. Thông số tính toán 1.1.1.Mùa hè Tra Bảng 2.3. Nhiệt độ không khí cao nhất trung bình tháng và năm ( o C) (QCVN 02-2009/BXD) ở địa điểm là Phan Thiết ta có được: t kk = 32,6 0 C. Tra Bảng 2.10. Độ ẩm tương đối của không khí trung bình tháng và năm (%) (QCVN 02-2009/BXD) có được: φ = 79,8%. Từ hai giá trị: t kk = 32,6 0 C và φ = 79,8% tra biểu đồ I-d ta có được d = 24,8. Tra Bảng 2.16. Tần suất lặng gió (PL %) tần suất (P %) và vận tốc gió (V m/s) trung bình theo 8 hướng (QCVN 02-2009/BXD), ta có vận tốc gió u 10 = 3,3 m/s. 1.1.2.Mùa đông Tra Bảng 2.3. Nhiệt độ không khí cao nhất trung bình tháng và năm ( o C) (QCVN 02-2009/BXD) ở địa điểm là Phan Thiết ta có được: t kk = 21,2 0 C. Tra Bảng 2.10. Độ ẩm tương đối của không khí trung bình tháng và năm (%) (QCVN 02-2009/BXD) có được: φ = 74,3%. Từ hai giá trị: t kk = 21,2 0 C và φ = 74,3% tra biểu đồ I-d ta có được d = 11,3. Page 4 of 114 Tra Bảng 2.16. Tần suất lặng gió (PL %) tần suất (P %) và vận tốc gió (V m/s) trung bình theo 8 hướng (QCVN 02-2009/BXD), ta có vận tốc gió u 10 = 5,4 m/s. Từ đây ta có bảng sau: Bảng 1.1: Thông số tính toán mùa hè Địa điểm Mùa hè Tháng 5 Nhiệt độ không khí cao nhất ( 0 C) Hướn g gió chính Vận tốc gió u 10 (m/s ) Độ ẩm tương đối của không khí (%) Dung ẩm không khí d (g/ kg KKK) Phan Thiết 32,6 Tây 3,3 79,8 24,8 Bảng 1.2: Thông số tính toán mùa đông Địa điểm Mùa đông Tháng 1 Nhiệt độ không khí cao nhất ( 0 C) Hướn g gió chính Vận tốc gió u 10 (m/s ) Độ ẩm tương đối của không khí (%) Dung ẩm không khí d (g/ kg KKK) Phan Thiết 21,2 Đông 5,4 74,3 11,3 1.2. Tính toán sản phẩm cháy – Lượng khó thải và tải lượng các chất ô nhiễm trong khói Page 5 of 114 Ta sử dụng nhiên liệu đốt là than cám và thành phần nhiên liệu như sau: Bảng 1.3: Thành phần sản phẩm cháy Đề số Thành phần nhiên liệu than cám (%) Cp Hp Op Np Sp Ap Wp 15 69,00 2,25 2,59 0,88 0,90 16,00 8,38 Page 6 of 114 Bảng 1.4: Tính toán sản phẩm cháy – Lượng khói thải và tải lượng các chất ô nhiễm Thứ tự Đại lượng tính toán Đơn vị Ký hiệu Công thức tính Mùa hè Mùa đông Ống khói số 1 Ống khói số 2 Ống khói số 1 Ống khói số 2 1 Lượng không khí khô lý thuyết m 3 chuẩn/ kg NL V 0 V 0 = 0,089C p + 0,264H p - 0,0333(O p -S p ) 6,679 6,679 2 Lượng không khí ẩm lý thuyết m 3 chuẩn/ kg NL V a V a = (1 + 0,0016d)V 0 6,944 6,799 3 Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số α = 1,4 m 3 chuẩn/ kg NL V t V t = αV a 9,721 9,519 4 Lượng khí SO 2 m 3 V SO2 V SO2 = 0,683.10 -2 S p 6,147E-03 6,147E-03 Page 7 of 114 Thứ tự Đại lượng tính toán Đơn vị Ký hiệu Công thức tính Mùa hè Mùa đông Ống khói số 1 Ống khói số 2 Ống khói số 1 Ống khói số 2 trong SPC chuẩn/ kg NL 5 Lượng khí CO trong SPC với ƞ = 0,03 m 3 chuẩn/ kg NL V CO V CO = 1,865.10 -2 ƞC p 3,861E-02 3,861E-02 6 Lượng khí CO 2 trong SPC m 3 chuẩn/ kg NL V CO2 V CO2 = 1,853.10 -2 (1-ƞ)C p 1,240 1,240 7 Lượng hơi nước trong SPC m 3 chuẩn/ kg NL V H20 V H2O = 0,111H p + 0,0124W p + 0,0016dV t 0,739 0,526 8 Lượng khí N 2 trong SPC m 3 chuẩn/ V N2 V N2 = 0,8.10 -2 N p + 0,79V t 7,687 7,527 Page 8 of 114 Thứ tự Đại lượng tính toán Đơn vị Ký hiệu Công thức tính Mùa hè Mùa đông Ống khói số 1 Ống khói số 2 Ống khói số 1 Ống khói số 2 kg NL 9 Lượng khí O 2 trong không khí thừa m 3 chuẩn/ kg NL V O2 V O2 = 0,21(α-1)V a 0,583 0,571 10 a) Lượng khí NOx trong SPC kg/ h M NOx M NOx = 3,953.10 -8 Q 1,18 = 3,953.10 -8 (Q p B) 1,18 3,974 2,741 3,974 2,741 b) Quy đổi ra m 3 chuẩn kg NL m 3 chuẩn/ kg NL V NOx V NOx = M NOx /(Bρ NOx ) 1,935E- 03 1,828E -03 1,935E -03 1,828E -03 c) Thể tích khí N 2 tham gia vào m 3 chuẩn/ kg NL V N2(NOx) V N2(NOx) = 0,5V Nox 9,674E- 04 9,142E -04 9,674E -04 9,142E -04 Page 9 of 114 Thứ tự Đại lượng tính toán Đơn vị Ký hiệu Công thức tính Mùa hè Mùa đông Ống khói số 1 Ống khói số 2 Ống khói số 1 Ống khói số 2 phản ứng của NO x d) Thể tích khí O 2 tham gia vào phản ứng của NO x m 3 chuẩn/ kg NL V O2(NOx) V O2(NOx) = V Nox 1,935E- 03 1,828E -03 1,935E -03 1,828E -03 11 Lượng SPC tổng cộng ở điều kiện chuẩn m 3 chuẩn/ kg NL V SPC V SPC = Tổng các mục (4-9) + 10b - 10c - 10d 10,293 10,294 9,908 9,908 12 Lưu lượng khói m 3 / s L T L T = L c (273 + t khói )/273 = 4,849 3,540 4,668 3,407 Page 10 of 114 Thứ tự Đại lượng tính toán Đơn vị Ký hiệu Công thức tính Mùa hè Mùa đông Ống khói số 1 Ống khói số 2 Ống khói số 1 Ống khói số 2 (SPC) ở điều kiện thực tế (t khói 0 C) V SPC B(273 + t khói )/(3600.273) 13 Tải lượng khí SO 2 với ρ SO2 = 2,926 kg/m 3 chuẩn g/ s M SO2 M SO2 = (10 3 V SO2 Bρ SO2 )/3600 4,996 3,647 4,996 3,647 14 Tải lượng khí CO với ρ CO = 1,25 kg/m 3 chuẩn g/ s M CO M CO = (10 3 V CO Bρ CO )/3600 13,405 9,785 13,405 9,785 15 Tải lượng khí g/ s M CO2 M CO2 = (10 3 V CO2 Bρ CO2 )/3600 681,08 497,19 681,08 497,19 [...]... 1500 500 1030 1030 1070 2 Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt đạt đạt Đạt Đạt Đạt Đạt 2872 oxit, CO Lưu huỳnh 3 1 Không đạt Cacbon 2 Không đạt Không 200 1 1 Không đạt Không 400 2 1070 đioxit, SO2 Nitơ oxit, NOx 4 1000 850 Không Không (tính theo 5 NO2) Cacbon 228 215 237 223 Page 14 of 114 quy đioxit, CO2 quy định định Page 15 of 114 CHƯƠNG 2 TÍNH KHUẾCH TÁN Page 16 of... khói = tkhói + 273 = 190 + 273 = - 463K ∆Tkhói : độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ khói thải T khói và nhiệt độ môi trường xung quanh Txq ∆Tkhói = Tkhói - Txq = tkhói - txq - txq : nhiệt độ không khí của môi trường - Kết quả tính toán được thể hiện ở các bảng sau: Page 20 of 114 Bảng 2.3 Bảng tính chiều cao hiệu quả ống khói ω (m/s) Ống LT khói 3 Δh (m) = u10 ΔT = Tkhói - Txung H (m) D h Mùa (m/s...Page 11 of 114 Mùa hè Mùa đông toán Công thức tính hiệu Ống Ống khói khói khói số 1 số 2 1,104 Ký Đơn vị tự Ống số 2 Thứ Đại lượng tính 0,762 1,104 0,762 22,222 16,222 22,222 16,222 Ống khói số 1 CO2 với ρCO2 = 1,977 kg/m3 chuẩn Tải lượng khí 16 MNOx(g/ s) = 103.MNOx(kg/ g/ s MNOx NOx Tải lượng tro 17 bụi với hệ số a 18 = 0,5 Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói: h)/3600 g/ s Mbụi... lượng chất ô nhiễm, (mg/s) u : Vận tốc gió tại chiều cao hiệu quả của ống khói, (m/s) σy, σz : Lần lượt là hệ số khếch tán theo chiều ngang, theo chiều đứng Trường hợp tính nồng độ hỗn hợp nguồn thải trên mặt đất của ống khói 1 chịu ảnh hưởng từ ống khói 2 và ngược lại: Chh = C(x,y) + C(x) Page 17 of 114 σy, σz được xác định theo công thức sau: σy = a.x0,894 ; σz = b.xc + d; Với x: khoảng cách xuôi theo... Ta có mô hình khuyếch tán Gauss (áp dụng đối với nguồn điểm, nguồn cao) M × 2π u.σ y σ z Cx,y,z = EXP  ( z - H) 2   y2    (z + H) 2     ÷+ EXP  − − ÷ EXP  − ÷ 2 ÷ 2 2  2.σ  2.σ z ÷ 2.σ z   y        Khi tính toán nồng độ ô nhiễm trên mặt đất thì z = 0, khi đó công thức trên trở thành: C( x,y )  y2   H2  M = EXP  − EXP  − 2   2.σ 2 ÷ ÷ π.u.σ y σ z y   2.σz   Tính. .. 81Cp + 246Hp - 26(Op-Sp) Qp nhiên liệu Ống số 1 CSO2 = kcal/ d) Khí NOx Ống số 2 Thứ Đại lượng tính 6048 - 6Wp Bảng 1.5 So sánh với QCVN 19-2009/BTNMT 6048 Page 13 of 114 Nồng độ Cmax (mg/Nm3) T Thông số Nồng độ phát thải các chất ô So sánh với QC 19-2009/BTNMT 3 nhiễm trong khói C (mg/m ) Mùa hè Mùa đông Ống Ống Ống Ống Mùa hè Ống Ống Mùa đông Ống Ống T A B khói khói số khói số khói số khói số khói số... nguồn, (km) Các hệ số a, b, c lấy tùy cấp độ khí quyển, lấy theo bảng sau theo bảng sau: Bảng 2.1 Các hệ số a, b, c, d Cấp x < 1 km x > 1 km độ ổn định khí a B C d b quyển A 123 440,8 1,941 9,27 459,7 B 156 106,6 1,149 3,3 108,2 C 104 61 0,911 0 61 D 6,8 33,2 0,725 -1,7 44,5 E 50,5 22,8 0,678 -1,3 55,4 F 34 14,35 0,74 0,35 62,6 Trong trường hợp này cấp độ khí quyển là C Ta có bảng tính σy, σz theo... g/ s MNOx NOx Tải lượng tro 17 bụi với hệ số a 18 = 0,5 Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói: h)/3600 g/ s Mbụi Mbụi = 10aApB3600 Page 12 of 114 Mùa hè Mùa đông Ống Ký Đơn vị tự toán a) Khí SO2 b) Khí CO c) Khí CO2 Công thức tính hiệu g/ m 3 g/ m 3 g/ m 3 g/ m 3 e) Bụi g/ m 3 Nhiệt năng của 19 kgNL MSO2 CSO2 CCO CCO = CCO2 CCO2 = khói khói khói số 1 số 2 Ống khói LT 1,030 1,030 1,070 1,070... ô nhiễm M = 22,22 g/s Mùa đông 3 Cx (mg/m ) Cx,y (mg/m3) Chh (mg/m3) h= h = 25 h = 30 h = 15 h = 25 h = 30 h= h = 25 h = 30 m m m m m 15 m m m 0,109 0,104 0,090 0,081 0,078 0,185 0,168 0,161 0,096 0,092 0,082 0,074 0,071 0,165 0,150 0,144 0,085 0,082 0,074 0,068 0,066 0,147 0,135 0,130 Bảng 2.7 Tính nồng độ Cx, Cxy, Chh Bụi của ống khói 2 vào mùa hè Page 34 of 114 Cmax Ống khói 2 Tải lượng chất ô nhiễm. .. 0,110 0,106 0,239 0,219 0,210 49 47 140, 82, 0,30 1,40 50 88 149, 88, 0,30 1,50 44 26 Bảng 2.6 Tính nồng độ Cx, Cxy, Chh Bụi của ống khói 1 vào mùa đông Page 29 of 114 Cmax Bụi Kho σy σz( QCV ảng (m) m) N 05- cách = Ống khói 1 Tải lượng chất ô nhiễm M = 22,22 g/s Mùa đông 3 Cx (mg/m ) Cx,y (mg/m3) Chh (mg/m3) = 2009 (mg/ x (km) 0, a.x 894 b.x c +d h= h = 25 h = 30 h = 15 h = 25 h = 30 h= h = 25 h = 30 . 4761 Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt 2 Cacbon oxit, CO 1000 1000 2764 2764 2872 2872 Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt 3 Lưu huỳnh đioxit, SO 2 1500 500 1030 1030 1070 1070 Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt 4 Nitơ. tính toán mùa đông Địa điểm Mùa đông Tháng 1 Nhiệt độ không khí cao nhất ( 0 C) Hướn g gió chính Vận tốc gió u 10 (m/s ) Độ ẩm tương đối của không khí (%) Dung ẩm không khí d (g/ kg KKK) Phan Thiết 21,2. 114 Nội dung đồ án gồm các vấn đề: Tính toán sự khuếch tán ô nhiễm từ các ống khói. Thiết kế hệ thống xử lý khí (bụi) đạt yêu cầu cho phép. Tính toán thông gió cho nhà công nghiệp. Các bản vẽ kèm theo. Do