THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN CAO SU ĐÀ NẴNG

Trong thời đại công nghiệp hoá hiện đại hoá, con người đang phải đối mặt với sự khủng hoảng sinh thái, mà nguyên nhân chính lại do chính con người gây ra. Vấn đề bảo vệ môi trường trở nên mang tính cấp cấp bách và được sự quan tâm của các quốc gia trên toàn thế giới.

1 MỞ ĐẦU Trong thời đại công nghiệp hoá - hiện đại hoá, con người đang phải đối mặt với sự khủng hoảng sinh thái, mà nguyên nhân chính lại do chính con người gây ra. Vấn đề bảo vệ môi trường trở nên mang tính cấp cấp bách và được sự quan tâm của các quốc gia trên toàn thế giới. Cùng với việc xây dựng ngày càng nhiều các nhà máy, khu công nghiệp, các khu chế xuất… phục vụ nhu cầu sống của con người, môi trường không khí cũng theo đó mà ô nhiễm và ngày càng trầm trọng hơn. Tuy nhiên, con người sống không thể thiếu không khí và cần một môi trường không khí trong lành, nên chính con người phải bảo vệ môi trường sống của chính mình và khắc phục những hậu quả mà do hoạt động sống của mình gây ra. Hiện nay, ở Việt Nam, nhiều nhà máy, công ty… đang hoạt động và hằng ngày thải ra môi trường những chất thải rất co hại, có nguy cơ gây ảnh hưởng lớn đến môi trường sinh thái. Cần phải có các biện pháp xử lý chúng, đem lại 2 Công ty cỗ phần cao su Đà Nẵng, nằm trong khu vực có dân cư sinh sống ở xung quanh, có nhiều vấn đề liên quan đến môi trường cần được quan tâm, đặc biệt là môi trường không khí. Trước những vấn đề trên, tôi đã thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN CAO SU ĐÀ NẴNG” 3 1. TÍNH TOÁN LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI THẢI RA TRONG QUÁ TRÌNH ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU 1.1. Tính toán lượng khí thải độc hại - Nhiên liệu được sử dụng tại Công ty cao su Đà Nẵng là dầu FO, với thành phần gồm có: cacbon (C p ), hyđro (H p ), oxy (O p ), nitơ (N p ), lưu huỳnh (S p ), độ tro (A p ) và độ ẩm (W p ), tổng của toàn bộ các thành phần đúng bằng 100% (bảng 8.1). Bảng 8.1. Thành phần của dầu FO C p (%) H p (%) O p (%) N p (%) S p (%) A p (%) W p (%) 83,4 10 0,2 0,2 2,9 0,3 3 - Lượng dầu tiêu thụ của các lò: + Ống khói số 1: 616 l/h ( 558 kg/h). + Ống khói số 2: 1540 l/h (1395 kg/h). + Ống khói số 3: 510 l/h (462 kg/h). - Hệ số thừa không khí: α = 1,4. - Hệ số cháy không hoàn toàn: η = 0,03. - Hệ số tro bay theo khói: a = 0,8. - Nhiệt độ khói thải: t khói = 200 o C. 4 - Có thể tóm tắt các đặc điểm của các nguồn thải theo bảng sau: T T Các thông số Đơn vị Ống khói số 1 Ống khói số 2 Ống khói số 3 I Các thông số lò 1 Chiều cao ống khói m 20 20 20 2 Đường kính ống khói mm 900 1000 600 3 Lưu lượng khí thải m 3 /s 4,168 10,421 3,451 4 Tốc độ khí thải m/s 6,56 13,3 12,2 5 Nhiệt độ khí thải o C 200 200 200 - Các đại lượng của quá trình cháy được tính toán theo bảng 8.2 [2]. Bảng 8.2. TT Đại lượng tính toán Công thức tính Kết quả 1 Lượng không khí 10,153 5 khô lý thuyết cần cho quá trình cháy V 0 =0,089C p +0,264H P -0,0333(O P - S P ) m 3 chuẩn/kgN L 2 Lượng không khí ẩm lý thuyết cần cho quá trình cháy (ở t = 30 0 C; φ=65% → d = 17 g/kg) V a =(1+0,0016d )V o 10,429 m 3 chuẩn/kgN L 3 Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số thừa không khí α = 1,4 V t = αV a 14,600 m 3 chuẩn/kgN L 4 Lượng khí SO 2 trong sản phẩm cháy (SPC) V so2 = 0,683.10 -2 S P 0,020 m 3 chuẩn/kgN L 5 Lượng khí CO trong SPC với hệ số cháy không hoàn toàn về V co = 1,865.10 -2 ηC P 0,047 m 3 chuẩn/kgN L 6 hóa học và cơ học η (η = 0,03) 6 Lượng khí CO 2 trong SPC V co2 = 1,853.10 -2 (1- η)C P 1,499 m 3 chuẩn/kgN L 7 Lượng hơi nước trong SPC V H2O = 0,111.H p + 0,0124.W p + 0,0016.d.V t 1,544 m 3 chuẩn/kgN L 8 Lượng khí N 2 trong SPC V N2 = 0,8.10 -2 N P +0,79V t 11,536 m 3 chuẩn/kgN L 9 Lượng khí O 2 trong không khí thừa V O2 = 0,21(α-1)V a 0,876 m 3 chuẩn/kgN L 10 Lượng tổngcộng ở điều kiện chuẩn (bằng tổng các mục từ 4 ÷ 9) V SPC = V SO2 + V CO + V CO2 + V H2O +V N2 +V O2 15,522 m 3 chuẩn/kgN L 7 Bảng 8.3. Lượng khói thải và tải lượng các chất ô nhiễm có trong khói thải TT Đại lượng tính toán Công thức tính Kết quả Lò hơi số 1 Lò hơi số 2 Lò hơi số 3 1 Lưu lượng khói (SPC) ở điêu kiện tiêu chuẩn 3600 . tcspc C mV L = 2,406 (m 3 /s) 4,015 (m 3 /s) 1,992 (m 3 /s ) 2 Lưu lượng khói điều kiện thực tế t khói = 110 o C 273 )273.( khoiC T tL L + = 4,168 (m 3 /s) 10,42 1 (m 3 /s) 3,451 (m 3 /s ) 3 Tải lượng khí SO 2 với ρ SO2 = 2,926 (kg/m 3 chuẩn) 3600 10 22 3 2 sotcSO SO mV M ρ = 8,938 (g/s) 22,45 8 (g/s) 7,438 (g/s) 4 Tải lượng khí CO với 3600 10 3 COtcCO mV Mco ρ = 9,041 (g/s) 22,60 2 7,484 5 8 ρ = 1,25 (kg/m 3 chuẩn) (g/s) (g/s) 5 Tải lượng khí CO 2 với: ρ co2 = 1,977 (kg/m 3 chuẩn) 3600 10 22 3 2 COtcCO CO mV M ρ = 459,36 (g/s) 1148, 4 (g/s) 380,3 3(g/s ) 6 Lượng tro bụi với hệ số tro bay a = 0,45 3600 10 tcp bui mAa M = 0,372 (g/s) 0,930 (g/s) 0,308 (g/s) Bảng 8.4. Nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm TT Các chất ô Công thức tính toán Đơn vị Kết quả Lò hơi số 1 Lò hơi số 2 Lò hơi số 3 1 Khí SO 2 T 2 2 L Mso Cso = mg/m 3 2155,1 2155,2 2155,2 9 2 Khí CO T L Mco Cco = mg/m 3 2168,9 2169,1 2169,1 3 Khí CO 2 T 2 2 L Mco Cco = mg/m 3 110201,3 110208 ,5 110208, 5 4 Bụi C bụi T bui L M = mg/m 3 89,2 89,2 89,2 - Đối chiếu với giới hạn tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp theo TCVN 5939 – 1995 được trích dẫn trong bảng 8.5, vì công ty là cơ sở sản xuất thuộc loại A nên khí SO 2 của lò hơi số 1 và 2 vượt tiêu chuẩn cho phép 1,44 lần và khí CO vượt tiêu chuẩn cho phép 1,45 lần, còn các khí thải khác đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Vì lượng khí thải CO tại miệng ống khói vượt tiêu chuẩn cho phép do sự cháy không hoàn toàn về mặt hóa học và cơ học, nên chỉ cần quan tâm đến tính toán khuyếch tán và xử lý khí thải SO 2 . Bảng 8.5. TCVN 5939 – 1995, Chất lượng không khí – Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ [5] 10 TT Thông số Giới hạn cho phép (mg/m 3 ) đối với loại cơ sở sản xuất A(đã có trước ngày ban hành tiêu chuẩn) B(có sau ngày ban hành tiêu chuẩn) 1 Bụi khói - Nấu kim loại 400 200 - Bê tông nhựa 500 200 - Xi măng 400 100 - Các nguồn khác 500 400 2 Bụi - Chứa silic 100 50 - Chứa amiăng 0 0 3 Khí CO 1500 500 4 Khí CO 2 Không quy định Không quy định 5 Khí SO 2 1500 500 6 Khí NO X 2500 1000 1.2. Tính toán khuếch tán các chất ô nhiễm có trong khí thải lò hơi - Để tính toán phân bố nồng độ của các chất ô nhiễm (SO 2 , CO, CO 2 , bụi) có trong khí thải lò hơi thuộc Công ty cao Đà Nẵng, tôi sử dụng công thức tính theo mô hình Gauss, [3.30] [2]: [...]... hợp SO2 trên mặt đất của khí thải từ lò hơi 1 và lò hơi 2: + Với trục toạ độ x,y,z có gốc O trùng với chân ống khói của lò hơi số 1 và hướng gió trùng với trục OX, nồng độ hỗn hợp được tính toán theo công thức: C1hh= C1x+ C2(x,y) (mg/m3) + Với trục toạ độ x,y,z có gốc O trùng với chân ống khói của lò hơi số 2 và hướng gió trùng với trục OX, nồng độ hỗn hợp được tính toán theo công thức: C2hh= C2x+C1(x,y)... (Chương 2) theo hệ số ô nhiễm do cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (US.EPA) xây dựng và kết quả nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải được thể hiện trong bảng 3.2 (chương 3), thì chỉ có SO 2 vượt tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5939 – 1995) khoảng 1,92 lần và các kết quả thu được bảng 8.4 cho thấy so với TCVN 5939 –1995 (bảng 8.5) thì SO2 trong khí thải tại miệng ống khói của cả hai lò hơi trong công ty đều vượi... x, m/s ∂y ,∂z : Hệ số khuyếch tán của khí quyển theo trục ngang y, trục đứng z z : Chiều cao của mặt phẳng vị trí tính toán, m H : Chiều cao hiệu dụng của ống khói, m H = h + ∆H , h là chiều cao thực của ống khói ∆H là độ cao phụt lên thẳng của nguồn khí thải - Để áp dụng mô hình Gauss trong tính toán khuyếch tán chất ô nhiễm, Holland J.Z đưa ra công thức sau đây để xác định độ nâng cao của luồng khói,... độ ô nhiễm của khí thải lò hơi 0,20310,357 0,185 9,476 0,175 9,015 0,169 8,725 0,163 8,479 0,158 8,221 0,152 7,937 0,145 7,628 0,139 5,181 0,132 4,865 0,125 4,570 0,119 4,295 0,113 4,038 0,107 3,800 8,4.10-3 7,6.10-3 7,2.10-3 6,9.10-3 6,7.10-3 6,5.10-3 6,2.10-3 6,0.10-3 5,7.10-3 5,4.10-3 5,2.10-3 4,9.10-3 4,6.10-3 4,4.10-3 36 - Từ các tính toán nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi với nhiên... 49,78 55,42 61,00 66,53 72,02 77,47 82,88 88,26 93,60 98,92 104,20 109,46 114,70 8.1.2.2 Tính chiều cao hiệu quả của ống khói - Theo công thức tính của Holland, độ nâng cao của vết khói ∆H được thể hiện trong bảng 8.8 Bảng 8.8 Kết quả tính toán độ nâng cao của vệt khói thải Ống khói D w u Tkhói Txq Pkhí quyển ∆H [oK] [mbar] [m] Mùa số [m] [m/s] [m/s] [oK] 15 Mùa 0,9 6,552 3,1 473 307,3 1013 2,363 0,9... x), với y = 0, [3.34] [2]: Cx,0,0 = M π.u.∂ y ∂ z H2 exp(- 2∂ 2 z 8.1.2.1 Hệ số khuyếch tán ) (g/m3) ∂ y và ∂ z - Để áp dụng được các công thức tính toán khuyếch tán theo mô hình Gauss cần phải biết các giá trị của các hệ số ∂ y và ∂ z 13 Lấy cấp ổn định của khí quyển là cấp độ C – không ổn định nhẹ - Theo Martin D.O [3.38] [2], công thức tính ∂ y và ∂ z có dạng như sau: ∂y = b.xc + d ∂z = a.x0,894 Trong... 8.9 Chiều cao hiệu quả của ống khói Chiều cao hiệu Mùa Hè Ống Ống Ống Mùa Đông Ống Ống Ống quả khói số khói số khói số khói số khói số khói số H (m) 1 22,363 2 3 1 2 3 32,589 24,402 22,211 28,927 24,119 1.2.3 Tính toán phân bố các chất ô nhiễm - Để tính nồng độ cực đại Cmax trên mặt đất, ta có thể sử dụng công thức [3.35] [2]: 16 ∂ z (C max ) = H 2 Bảng 8.10 Kết quả tính Xmax, ∂y , Cmax theo hệ số ∂z... 27,643 0,022 0,504 0,508 29,777 0,021 3 (g/m ) - Áp dụng các công thức trên với hướng gió Bắc – Đông Bắc (về mùa đông) và Đông – Đông Nam (về mùa hè), ta có kết quả tính toán phân bố nồng độ SO2, CO, CO2, bụi được thể hiện trong các bảng sau: Bảng 8.11 Nồng độ các chất ô nhiễm trên mặt đất với trục hướng gió đi qua chân ống khói 1 thuộc lò hơi số 2 vào mùa hè và mùa đông ỐNG KHÓI Mùa hè Mùa đông CO... cho phép 1,44 lần, còn CO thì vượt tiêu chuẩn cho phép1,45 lần - Để tính được mức độ ô nhiễm của khí thải trên mặt đất ảnh hưỡng đến môi trường không khí xung quanh, ta dựa vào bảng 8.15 Bảng 8.15 TCVN 5937:1995 – Tiêu chuẩn chất lượng không khí xunh quanh (giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong không khí xung quanh, mg/m3), [5] ... đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s u : Vận tốc gió, m/s D : Đường kính của miệng ống khói, m p : Áp su t khí quyển, millibar (1atm = 1013 mbar) Tkhói, Txq : lần lượt là nhiệt độ tuyệt đối của khói và của không khí xung quanh, K - Khi tính toán nồng độ ô nhiễm trên mặt đất (z =0), thì công thức trên sẽ trở thành, [3.33] [2]: CX,Y,0 = M π.u.∂ y ∂ z y2 exp(- 2.∂ 2 y H2 ).exp(- 2∂ 2 z ) (g/m3) . tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN CAO SU ĐÀ NẴNG” 3 1. TÍNH TOÁN LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI THẢI RA TRONG QUÁ TRÌNH ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU 1.1. Tính toán lượng khí thải. độ phát thải của các chất ô nhiễm TT Các chất ô Công thức tính toán Đơn vị Kết quả Lò hơi số 1 Lò hơi số 2 Lò hơi số 3 1 Khí SO 2 T 2 2 L Mso Cso = mg/m 3 2155,1 2155,2 2155,2 9 2 Khí CO T L Mco Cco. phân bố nồng độ của các chất ô nhiễm (SO 2 , CO, CO 2 , bụi) có trong khí thải lò hơi thuộc Công ty cao Đà Nẵng, tôi sử dụng công thức tính theo mô hình Gauss, [3.30] [2]: 11 ( ) ( )                   ∂ + −+       ∂ − −         ∂ − ∂∂ = 2 y 2 2 z 2 2 y 2 zy z)y,(x, 2 Hz exp 2 Hz exp 2 y exp v2π M C