Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải

Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải

Trang 1

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN

KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải.

Giáo viên hướng dẫn : MAI QUANG TUẤN Sinh viên thực hiện : DƯƠNG HỒNG NHUNG Lớp : LĐH4CM

Hà Nội, năm 2015

Trang 2

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN

VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Lớp : LĐH4CM

Họ và tên sinh viên : Dương Hồng Nhung Giảng viên hướng dẫn : Mai Quang Tuấn

1- Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý khí thải theo các số liệu dưới đây:

- Lưu lượng khí thải: 5.000 m3/giờ

- Chỉ tiêu khí thải:

- Chỉ tiêu bụi:

• Hàm lượng: 25 g/m3

• Khối lượng riêng: 0,025 kg/m3

• Dải phân cấp theo cỡ hạt (đơn vị đo ):

2- Thể hiện các nội dung nói trên vào :

- Bản vẽ sơ đồ công nghệ xử lý khí thải cho nhà máy A

- Bản vẽ chi tiết công trình xử lý bụi

- Bản vẽ chi tiết công trình xử lý khí

Sinh viên thực hiện

Dương Hồng Nhung

Giảng viên hướng dẫn

Mai Quang Tuấn

I TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

Trang 3

I.1 Xác định nguồn thải

 Xét nhà A

HA = 5m

bA = 30m > 2.5 × 5 = 12,5m => nhà rộng

lA = 60m > 10 × 5 = 50m => nhà rộng

 Xét nhà B

HB = 10m

bB = 60m > 2,5 × 10 = 25 m => nhà rộng

lB = 110m > 10 × 10 = 100m => nhà rộng

 Gió thổi A → B :

 x1 = 47 m > 8 HA = 40 m => nhà độc lập

 Áp dụng công thức tính Hgh cho nhà rộng – độc lập ta có :

Hgh = 0,36 bz + 1,7 HA

= 15,7 m Trong đó :

Hgh : Chiều cao giới hạn của nguồn điểm, (m)

bz : Khoảng cách từ mặt sau (mặt làm chuẩn) của nhà đến nguồn thải, (m)

x1: khoảng cách của 2 nhà, (m)

l: chiều dài của nhà, chiều trục giao với hướng gió (m)

b: bề rộng của nhà, theo chiều song song với hướng gió (m)

Hnhà : chiều cao của nhà đón gió (m)

Chọn Hống = 19 (m)

 Theo Davidson W.F, độ cao nâng của luồng khói :

(Công thức 3.39 trang 92, GS.TS: Trần Ngọc Chấn)

Trang 4

Trong đó:

D: Đường kính miệng ống khói, D = 1,5m

w: Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s

Với L: lưu lượng nguồn thải, m3/s

u: vận tốc gió tại miệng ống khói Theo đề bài, u10 có giá trị 1 m/s

Khí quyển trung tính cấp D, độ gồ ghề là 0,01, suy ra n = 0,12

z: độ cao cần tính vận tốc uz (m)

Theo công thức 2.35, trang 69, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 1:

Tkhói: Nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, K

: Chênh lệch nhiệt độ giữa khói và không khí xung quanh, độ C hoặc K

Ta có: Hhq = Hống + = 19 + 1,09 = 20,09 m

Ta thấy : H hq > H gh => Nguồn điểm cao.

I.2 Tính toán khuếch tán chất ô nhiễm khí thải ra môi trường

a) So sánh với QCVN 19/2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải

công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ

Giả thiết nguồn phát thải khí tại khu vực nông thôn với nhiệt độ khí thải là 700C và có thành phần như sau :

Trang 5

Thành phần Hàm lượng (mg/m3)

Theo QCVN 19: 2009/BTNMT

Cmax = C Kv Kp

Trong đó:

- Kp: là hệ số lưu lượng nguồn thải, quy định tại mục 2.3 và được xác định trong bảng 2, Kp = 1

- Kv: Hệ số vùng, khu vực nông thôn, quy định tại mục 2.4 và được xác định theo bảng 3, Kv = 1,2

- Cmax: nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp, tính bằng mg/Nm3

- C: nồng độ của bụi và các chất vô cơ quy định tạ mục 2.2, bảng 1

Nồng độ (C) của bụi và các chất vô cơ làm cơ sở tính toán nồng độ tối đa cho phép

trong khí thải công nghiệp:

Giả sử điều kiện tính toán trong môi trường đẳng áp :

Thành phần C thải 70 (mg/m 3 ) QCVN 19: 2009 C thải 25 (mg/m 3 ) C max (mg/m 3 )

Trang 6

CO 200 1000 230 1200

 Cần xử lý bụi, NO2, SO2

b) So sánh với QCVN 05/2013/BTNMT và QCVN 06/2009/BTNMT

Theo QCVN 05/2013/ BTNMT và QCVN 06/2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh thì nồng độ tối đa cho phép của một số khí độc trong không khí xung quanh là:

Thông số trung bình Thời gian phép (µg/m Nồng độ cho 3 ) QCVN

 Theo công thức của Bosanquet và Pearson:

(CT: 3.14, trang 74, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – tập 1)

Trong đó:

M: lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn (µg/m3)

H: chiều cao hiệu quả của nguồn thải (m)

p,q lần lượt là hệ số khuếch tán theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang, không thứ nguyên, được xác định bằng thực nghiệm: p = 0,02 - 1, q = 0,04 - 0,16 tùy theo mức độ rối của khí quyển từ yếu đến mạnh Giá trị trung bình của p, q ứng với mức độ rối trung bình của khí quyển là: p = 0,05; q = 0,08

- Trong điều kiện đẳng áp:

Mà C1V1 = C2V2 C1T1 = C2T2 hay Trong đó:

Trang 7

C1 : nồng độ chất thải ở 25oC

T1 = 25oC

T2 = 70oC

Chỉ tiêu M(µg/m3) C70

oC (µg/m3)

C25oC (µg/m3)

QCVN 05:2013/

BTNMT C (µg/m3)

QCVN 06:2009/

BTNMT C (µg/m3)

Kết luận

Khoảng cách từ nguồn (chân ống khói) đến vị trí có nồng độ cực đại Cmax trên mặt đất tính theo Bosanquet & Pearson

c) Khuếch tán chất ô nhiễm khí thải ra môi trường.

Xét 2 điểm:

- Điểm A: x = 1000m, y = 0

- Điểm B: x = 2000m, y = 0

(CT: 3.34, trang 81, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – tập 1)

Trong đó:

M: lượng chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục (µg/s) u: Vận tốc gió miệng ống khói (m/s), u= 1,09 m/s

H: chiều cao hiệu quả của ống khói Hhq =34,3 m , : Hệ số khuếch tán theo phương y, z

Theo D.O.Martin hệ số khuếch tán tại vùng nông thôn ở cấp độ khí quyển D có công thức theo bảng 3.2 trang 85:

Trang 8

- Tại x = 1000 m ,= 76 ; = 56

- Tại x = 2000m,= 146m, = 105

Sự thay đổi nồng độ theo nhiệt độ:

Ta có : PV= nRT

Trong điều kiện đẳng áp:

Mà C1V1 = C2V2 C1T1 = C2T2 hay C2 =

Trong đó:

T1 = 25oC = 298K

T2 = 70oC = 343K

• Nồng độ chất ô nhiễm cách nguồn 1000 m,=76m = 56m, u = 1,09m/s, H hq =20,09 (m)

C = M.6,4.10-5

Chỉ tiêu M(µg/s) C70o

(µg/m3) C

25o

(µg/m3)

QCVN 05:2013/

BTNMT C(µg/m3)

QCVN 06:2009/

BTNMT C(µg/m3)

Kết luận

• Nồng độ chất ô nhiễm cách nguồn 2000 m,= 146= 105, u = 1,09m/s, H hq =20,09 (m)

Trang 9

C = M.1,87.10-5

Chỉ tiêu M(µg/s) C70o

(µg/m3)

C25o

(µg/m3)

QCVN 05:2013/

BTNMT C(µg/m3)

QCVN 06:2009/

BTNMT C(µg/m3)

Kết luận

II XỬ LÝ BỤI

II.1 Đề xuất phương án xử lí bụi

Ta có dải phân cấp theo cỡ hạt bụi như sau:

- Với các bụi có đường kính d ≥ 40 µm ta chọn buồng lắng để xử lí sơ bộ

- Với các bụi có đường kính d ≤ 40 µm ta chọn phương pháp xử lí bằng túi vải hoặc ống tay áo

Quy trình công nghệ xử lý

Khí vào

Buồng lắng bụi

Túi lọc bằng túi vải hoặc ống tay áo

Khí đạt yêu cầu thải ra ngoài môi trường

Khí đi vào buồng lắng bụi: buồng lắng bụi áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 40 - 50m trở lên Tuy vậy, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại

Trang 10

trong buồng lắng Tiếp đó những hạt bụi có kích thước những hạt bụi có kích thước lớn hơn sẽ được xử lý tiếp qua túi vải lọc bụi: Túi vải lọc bụi chỉ xử lý được những bụi Cuối cùng là xử lý khí SO2 và NO2 bằng cách hấp thụ

II.2 Tính toán công trình chính trong hệ thống xử lý bụi

2.2.1 Thông số đầu vào

- Lưu lượng nguồn thải: L = 5000 m3/h = 1,39 (m3/s)

- Thành phần chất khí:

Thành phần Hàm lượng (mg/m 3 )

- Khối lượng riêng của bụi : 0,025 kg/m3

- Nhiệt độ khí thải tại miệng ống khói : 70oC

a) Xử lý số liệu

 QCVN 19:2009/ BTNMT

Cmax = C Kv Kp

Trong đó:

- Kp: là hệ số lưu lượng nguồn thải, quy định tại mục 2.3 và được xác định trong bảng 2, Kp = 1

- Kv: Hệ số vùng, khu vực, nơi có cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ, quy định tại mục 2.4 và được xác định theo bảng 3, Kv = 1,2

- Cmax: nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp, tính bằng mg/Nm3

- C: nồng độ của bụi và các chất vô cơ quy định tạ mục 2.2, bảng 1

Nồng độ (C) của bụi và các chất vô cơ làm cơ sở tính toán nồng độ tối đa cho phép

trong khí thải công nghiệp:

Trang 11

Thành phần Nồng độ C (mg/NmCột B 3)

Giả sử điều kiện tính toán trong môi trường đẳng áp :

Thành phần C thải 70 (mg/m 3 ) QCVN 19: 2009 C thải 25 (mg/m 3 ) C max (mg/m 3 )

 Cần xử lý bụi, NO2, SO2

Hiệu suất xử lý (Cthải 25 = C0)

Bảng nồng độ chất ô nhiễm ở nhiệt độ 25 0 C (mg/ Nm 3 )

TT Thôngsố Cmax(mg/Nm3 ) C0 ( mg/ Nm3) Hiệu suất xửlý tối thiểu

4,2 lần

Trang 12

-5 NO2 1020 1518 33 Vượt QC ~

1,5 lần

Bảng các thông số đầu vào

Các đại lượng Đơn vị Số liệu

- Dải phân cấp cỡ hạt :

Đường

kính

cỡ hạt

δ (μm)

0 – 5 5 – 10 10 – 20 20 – 30 30 – 40 40 – 50 50 – 60 60 – 70

Phần

trăm

khối

lượng

2.2.2 Buồng lằng bụi

 Kích thước buồng lắng bụi:

(CT 6.11,trang 63, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn, tập 2)

Trong đó:

- B: chiều rộng buồng lắng, m

- l : chiều dài buồng lắng, m

- L: lưu lượng khí, L= 1,39 m3/s

- µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 70oC

(CT 5.14, trang 16, Ô nhiễm không khí & xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn tập 2)

Trang 13

- ρb: Khối lượng riêng của bụi, ρb = 2500kg/m3

- g: gia tốc trọng trường, g = 9,8 m/s2

- : Đường kính hạt bụi nhỏ nhất Chọn 40 10-6 m

 Chọn l = 5,23 m thì B = 2,5 m

 Chiều cao buồng lắng, chọn H = 0,55 m

 Vận tốc khí trong buồng lắng là:

 Kiểm tra lại kích thước buồng lắng:

- Thời gian lưu của cỡ hạt bụi 40m và dòng khí thải bên trong buồng lắng:

- Đối với hạt bụi thì vận tốc rơi giới hạn tuân theo định luật Stokes

- Thời gian lắng của hạt bụi cỡ 40m là:

→ đảm bảo hạt bụi cỡ 40m được lắng hoàn toàn trong buồng lắng

 Vậy tiết diện đứng của buồng lắng bụi:

m2

 Thể tích làm việc của buồng lắng bụi:

7,19 m3

Tính :

= (CT 6.4, trang 60, Ô nhiễm không khí & xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn tập 2)

Với:

- δmin: đường kính nhỏ nhất của hạt bụi mà buồng lắng có thể giữ lại được

- trọng lượng riêng của bụi = 2500 (kg/m3)

- µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 70oC =

- ρ: khối lượng riêng của không khí ở 700C

Trang 14

, kg/m3

( Trang 14, sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 1)

 = = 1.028 kg/m3

- g: gia tốc trọng trường, g = 9,8 m/s2

- B: chiều rộng của buồng lắng bụi B = 2,5 m

-: chiều dài của buồng lắng bụi l = 5,23 m

 = = 4.10-5 m Như vậy các hạt bụi có đường kính 40× đều bị lắng hết xuống đáy buồng lắng

 Hiệu quả lọc

Hiệu quả lọc với hạt bụi có đường kính 40

Tương tự ta tính hiệu quả lọc với các hạt bụi đường kính còn lại

Bảng hiệu quả lọc của buồng lắng bụi theo cỡ hạt

0 - 5 5 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70

Lượng bụi trong

Hiệu quả lọc theo

Lượng bụi giữ lại

trong buồng lắng

(g/m3)

Hiệu suất lọc bụi của buồng lắng :

=> phải tiếp tục xử lí tiếp bằng thiết bị khác

Bảng các thông số thiết kế buồng lắng bụi

STT Thông số thiết kế Giá trị Đơn vị

Trang 15

4 Tiết diện đứng của buồng lắng bụi 1,375 m2

2.2.3 Thiết bị lọc bụi túi vải

 Hiệu suất bề mặt lọc :

Vì t̊

k = 70̊C nên ta chọn loại túi lọc làm bằng sợi bông

Chọn η = 90%

Năng suất lọc đơn vị của vải lọc bằng sợ bông (0,6 – 1,2) là q = 1 m3/m2.phút = 0,017

m3/m2.s

 Tổng diện tích bề mặt lọc:

S = = = 90,85 m2

 Chọn ống lọc túi có kích thước:

Đường kính ống D = 400mm (Phạm vi 200 - 400mm)

Trang 16

Chiều dài làm việc của ống tay áo: l = 2000mm (2000 – 3500 mm)

 Tay áo:

- Tổng số tay áo :

Chọn số ống tay áo để lắp đặt là: 40 ống

- Lựa chọn 4 đơn nguyên làm việc Mỗi đơn nguyên gồm 10 ống để hệ thống làm việc liên tục và quá trình hoàn nguyên được tiến hành định kì và tuần tự cho từng đơn

nguyên trong lúc các đơn nguyên khác trong hệ thống vẫn làm việc theo chu kì bình thường

- Phân bố ống tay áo trong 1 đơn nguyên : Các ống lọc được phân bố thành 2 hàng, mỗi hàng 5 ống

- Khoảng cách giữa các ống tay áo (ngang dọc như nhau) từ 8 ÷ 10 cm Chọn d1 = 10 cm

- Khoảng cách giữa các ống tay áo ngoài cùng đến thành thiết bị 8 ÷ 10cm Chọn d2 = 10cm

 Kích thước 1 đơn nguyên:

+ Chiều dài: L = D × n1 +(n1 – 1) × d1 + 2× d2

= 0,4 × 5 + (5 –1) × 0,1+ 2 × 0,1 = 2,6 m + Chiều rộng: L = D × n2 + (n2 – 1) × d1 + 2 × d2

= 0,4 × 2 + (2 – 1) × 0,1 + 2 × 0,1= 1,1 m + Chiều cao thiết bị: H =H1 + H2 + H3

H1 : Chiều cao bộ phận lọc, H1 = 2 m

H2 : Chiều cao bộ phận chấn động trên túi vải, thường lấy 1,5m

H3 : Chiều cao bộ phận thu hồi bụi, thường dựa theo lượng bụi và thời gian cần thu hồi, thường H3 = 0 ÷ 1,5m, chọn H3 = 1m (chiều cao phần phễu là 600mm, chiều cao phần chứa là 400mm)

Chiều cao thiết bị: H = 2 + 1,5 + 1= 4,5 m

⟶

Bảng thông số thiết kế túi lọc bụi

Trang 17

STT Thông số thiết kế Giá trị Đơn vị

 Hiệu quả xử lý bụi của cả hệ thống

Như đã tính ở trên, hiệu suất xử lý của thiết bị lọc bụi túi vải là: 91,95%

- Lượng bụi đi ra khỏi thiết bị là:

Cr= Cv ×(1 – 0,9195)= 2980×(1 – 0,9195) = 239,89 < 240 (Cmax) (mg/m3)

- Hiệu suất xử lý bụi của buồng lắng và thiết bị lọc bụi túi vải là:

η = × 100% = × 100%= 91,95 %

Trang 18

 Phương pháp hoàn nguyên bộ túi lọc

- Tỉ lệ khí hoàn nguyên:

= = = 0.015 m/s Phương pháp hoàn nguyên cơ cấu rung lắc cơ học: = 0,01 ÷ 0,03 m/s

Mà = 0.015 m/s

Vậy chọn phương pháp hoàn nguyên rung cơ học

Thời gian rung lắc 1 túi lọc khoảng 1 phút, quá trình lọc khoảng 9 phút nên quá trình rung lắc của cả chu trình làm việc khoảng 10 phút

- Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi được tính theo công thức:

• Khối lượng riêng của bụi là: = 2500 kg/m3

• Khối lượng riêng của khí ở 700C: = 1,028 kg/m3

Trang 19

• Nồng độ bụi trong hỗn hợp khí vào:

= 0,00298 kg/m3

→

→ + 1,028 - 7,44 = 0 Giải phương trình ta được: = 2,26 kg/m3

= - 3,29 kg/m3

→ Chọn = 2,26 kg/m3

- Lượng hệ khí bụi đi vào ống tay áo:

= 2,26 5000 = 11300 kg/h

- Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào túi lọc (% khối lượng):

= = 0,128 %

- Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi túi lọc: ( % khối lượng)

= = 0,0128 %

- Lượng hệ khí bụi đi ra khỏi thiết bị

= = 11287 kg/h

- Lưu lượng khí đi ra khỏi túi lọc:

= = 4994,24 m3/h = 1,39 m3/s

- Lượng bụi thu được:

= 11300 – 11287 = 13 kg/h

- Khối lượng bụi thu được trong một ngày ( làm việc 8 tiếng ):

m = 13 8 = 104 kg/ngày

- Thể tích bụi thu được trong 1 ngày:

= 0,0416 m3

Định dạng
Số trang	19
Dung lượng	412,91 KB