đồ án môn xử lý khí thải, tính toán thiết bị cyclone

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ THẢI BỤI CỦA NHÀ MÁY SẢN XUẤT NHỰA, CAO SU VỚI NĂNG SUẤT N = 60000 m3/h (THEO PHƯƠNG PHÁP LẮNG BẰNG LỰC QN TÍNH KẾT HỢP VỚI LY TÂM) GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: BÙI THỊ QUỲNH NHƯ LỚP: 13150 KHĨA: 2013 Tp.HCM, tháng … năm … LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, khoa học kỹ thuật giới có phát triển vượt bậc, song song với đó, cơng nghiệp giới đạt đến trình độ kỹ thuật cao, với nhiều thành tựu đáng ghi nhận Cùng với phát triển ấy, mức sống người nâng cao nhu cầu người thay đổi Tuy nhiên, hệ phát triển loạt vấn đề mơi trường trái đất nóng lên, nhiễm khơng khí, nhiễm nguồn nước, mực nước biển dâng hay biến đổi khí hậu … Trước thực trạng người có ý thức bảo vệ mơi trường, ý thức mối quan hệ “phát triển kinh tế” “bảo vệ mơi trường” Vấn đề “phát triển bền vững” khơng xa lạ mối quan tâm khơng riêng đặc biệt nước đà phát triển Việt Nam Ngày nhiễm khơng khí vấn đề đáng quan tâm Việt Nam tồn giới Khi tốc độ thị hóa ngày nhanh, số lượng khu cơng nghiệp, khu chế xuất ngày tăng, ngày nhiều bệnh tật ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người liên quan đến vấn đề nhiễm khơng khí Các bệnh da, mắt, đặc biệt đường hơ hấp Vì việc xử lý bụi khí thải q trình sản xuất điều tất yếu phải có khu cơng nghiệp, nhà máy để bảo vệ mơi trường khơng khí cần thiết để đảm bảo phát triển bền vững Phạm vi đồ án mơn kỹ thuật xử lý khí thải, tơi thực đồ án này-tính tốn thiết kế hệ thống thiết bị xử lý khí thải bụi nhà máy sản xuất nhựa, cao su với suất 60000 m 3/h Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đở, hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Tấn Dũng Để tránh xảy sai xót mong nhận ý kiến đóng góp từ phía thầy người góp phần cho đồ án hồn thiện BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc TP.HCM KHOA CN HĨA HỌC - THỰC PHẨM NGÀNH CNKT MƠI TRƯỜNG -o0o - ĐỒ ÁN MƠN HỌC Mơn học: Đồ án xử lý khơng khí Mã mơn học: Họ tên sinh viên: Bùi Thị Quỳnh Như MSSV: 13150056 Tên đồ án: Tính tốn thiết kế hệ thống thiết bị xử lý khí thải bụi nhà máy sản xuất nhựa, cao su với suất 60000 m3/h Mục đích đồ án: Giúp sinh viên vận dụng kiến thức học vào tính tốn ứng dụng thực tế Nhiệm vụ: - Quy hoạch mặt để lắp đặt hệ thống thiết bị - Lựa chọn thiết bị lọc khí bụi thích hợp - Tính tốn thơng số cho thiết bị lọc khí, bụi - Thiết kế thiết bị lọc khí bụi - Giá thành thiết bị - Vận hành ứng dụng thiết bị - Vẽ vẽ hệ thống xử lý khí bụi phương pháp lắng lực qn tính kết hợp với ly tâm Ngày nhận đồ án: 01/10/2015 Ngày nộp đồ án: Nội dung u cầu Đồ án thơng qua Bộ NGƯỜI HƯỚNG DẪN mơn (Ký ghi rõ họ tên) Tp.HCM, ngày … tháng … năm 201 Chủ Nhiệm Bộ Mơn NHẬN XÉT CUẢ GVHD …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………… Điểm số: … .; Điểm chữ: …………… Bụi phát sinh Tp.HCM, ngày … tháng … năm 201… Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Chụp hút Hệ thống đường ống Lắng qn tính Chương TỔNG QUAN xiclon VỀ BỤI VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 HỆ THỐNG THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ THẢI Quạt hút Khí 1.2 TỔNG QUAN VỀ BỤI VÀ THÀNH PHẦN CỦA BỤI 1.2.1 Khái niệm chung bụi phân loại 1.2.1.1 Khái niệm chung bụi Các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) tạo q trình nghiền, ngưng kết, phản ứng hóa học Dưới tác dụng dòng khí khơng khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng điều kiện định chúng tạo thứ vật chất mà người gọi bụi Bụi hệ thống gồm pha: pha khí pha rắn rời rạc, hạt có kích thước nằm khoảng từ kích thước ngun tử đến kích thước nhìn thấy đượcbằng mắt thường, có khả tồn thời gian dài ngắn khác Sol khí (aerozon) hệ thống vật chất rời rạc từ hạt thể rắn thể lỏng dạng lơ lửng thời gian dàikhơng hạn định Tốc độ lắng chúng bé Aerozon thơ xem là đồng nghĩa với bụi Chúng có kích thước hạt đồng khơng đồng Bụi thu giữ bụi lắng đọng thường đồng nghĩa với khái niệm “bột” – loại vật chất vụn, rời rạc Kích thước hạt bụi δ đường kính, độ dài cạnh hạt lỗ rây, kích thước lớn hình chiếu hạt Đường kính tương đương δtđ hạt có hình dáng đường kính hình cầu tích thể tích hạt bụi Vận tốc lắng chìm vc hạt bụi vận tốc hạt mơi trường tỉnh tác dụng trọng lực vc hạt phụ thuộc vào hình dáng, kích thước, khối lượng hạt, khối lượng đơn vị, độ nhớt mơi trường Trong khơng khí, bụi tồn dạng tập hợp hạt rắn có kích thước khác khuếch tán khơng khí Duy có loại bụi có nguồn gốc từ ngưng tụ lại cho loại bụi có kích thước Tùy thuộc vào kích thước trọng lượng riêng, hạt bụi tồn lâu hay mau khơng khí Về nguồn gốc, bụi chia làm loại: bụi hữu (có nguồn gốc từ động – thực vật), bụi vơ (bụi kim loại, bụi khống chất) bụi hỗn hợp 1.2.1.2 Phân loại bụi Về hình dáng, bụi phân thành dạng: dạng mảnh (mỏng), dạng sợi dạng khối Về kích thước, bụi phân chia thành loại sau: - Bụi thơ, cát bụi (grit): gồm hạt bụi chất rắn có kích thước δ > 75 µm Bụi (dust): hạt chất rắn có kích thước nhỏ bụi khơ 75 µm > δ > µm, hình thành từ q trình khí nghiền, tán, đập,… Khói (smoke): gồm hạt chất rắn lỏng có kích thước nhỏ bụi khơ 5µm > δ > 1µm, tạo q trình đốt nhiên liệu q trình ngưng tụ Khói mịn (fume): gồm hạt chất rắn mịncó kích thước δ < µm Sương (mist): hạt chất lỏng có kích thước δ < 10 µm Khi nồng độ cao chúng làm giảm tầm nhìn chúng gọi sương giá (fog) Theo tính kết dính bụi, gồm có loại: - Bụi khơng kết dính: xỉ thơ, thạch anh, đất khơ,… Bụi kết dính yếu: bụi từ lò cao, tro bụi,… Bụi có tính kết dính: bụi kim loại, than bụi tro mà khơng chứa chất cháy, bụi sữa, mùn cưa,… Bụi có tính kết dính mạnh: bụi xi măng, thạch cao, sợi bơng, len,… Theo độ dẫn điện, có loại bụi như: - Bụi có điện trở thấp: nhanh bị trung hòa điện, dễ lơi trở lại dòng khí Bụi có điện trở trung bình: thích hợp cho phương pháp xử lý Bụi có điện trở cao: hiệu xử lý khơng cao 1.2.2 Tính chất bụi 1.2.2.1 Độ phân tán phân tử Kích thước hạt thơng số bụi Việc lựa chọn hạt bụi phụ thuộc vào thành phần phân tán bụi tách Các thiết bị đặc trưng cho kích thước hạt bụi đại lượng vận tốc lắng chúng đường kính lắng Các hạt bụi cơng nghiệp có đường kính khác nhau, khối lượng chúng lắng với vận tốc khác (những hạt gần với hình tròn tốc độ lắng nhanh Kích thước hạt bụi đặc trưng cho độ phân tán chúng 1.2.2.2 Tính kết dính bụi Các hạt bụi ln có xu hướng kết dính lại với nhau, với độ kết dính cao gây tình trạng bệ nghẹt hệ thống tách bụi thiết bị vị trí cục tồn hệ thống Vì , người ta thường thiết lập giới hạn sử dụng theo độ kết dính hạt bụi Đối với bụi có kích thước nhỏ khả kết dính, bám lên bề mặt thiết bị cao; đặc biệt bụi có 60-70% hạt có đường kính δ < 10 µm dễ dẫn đến dính bết, hạt có đường kính δ > 10 µm dễ trở thành tơi xốp 1.2.2.3 Độ mài mòn bụi Độ mài mòn bụi đặc trưng cho khả mài mòn kim loại chuyển động vận tốc nồng độ bụi Độ mài mòn bụi phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, độ cứng mật độ chúng Tính chất quan trọng, cần ý đến độ mài mòn kim loại tính tốn thiêt kế hệ thống 1.2.2.4 Độ thấm ướt bụi Độ thấm ướt bụi ảnh hưởng đến hiệu làm việc thiết bị tách bụi kiểu ướt, đặc biệt thiết bị làm việc tuần hồn Theo tính chất thấm ướt vật liệu rắn, chúng chia làm loại: - Vật liệu lọc nước: dễ thấm nước (canxi, thạch cao, phần lớn silicat khống vật oxy hố, halogenua kim loại kiềm,…) Vật liệu kỵ nước: khó thấm nước (grafit, than, lưu huỳnh) Vật liệu nước tuyệt đối: (paraffin, nhựa Teflon, butim) 1.2.2.5 Độ hút ẩm bụi Khả hút ẩm bụi phụ thuộc vào hình dạng, độ nhám, kích thước thành phần hóa học bụi Độ hút ẩm bụi tạo điều kiện tách bụi cách thiết bị lọc bụi kiểu ướt 1.2.2.6 Độ dẫn điện bụi Độ dẫn điện bụi phụ thuộc vào tính chất, cấu trúc hạt riêng rẽ thơng số dòng khí Chỉ số đánh giá theo số điện trở suất bụi, ảnh hưởng lớn đến khả làm việc lọc bụi tĩnh điện 1.2.2.7 Sự tích điện lớp bụi Sự tích điện bụi phụ thuộc vào phương pháp tạo thành, thành phần hóa học tính chất vật chất mà chúng tiếp xúc Sự tích điện bụi ảnh hưởng đến hiệu tách chúng cách thiết bị lọc khí 1.2.2.8 Tính tự bốc nóng tạo hỗn hợp dễ nổ với khơng khí Cường độ nổ phụ thuộc vào tính chất hóa học, tính chất nhiệt, kích thước, hình dạng nồng độ bụi khơng khí Bụi nhỏ diện tích tiếp xúc với oxy lớn, bụi dễ bốc cháy, dễ gây nổ có mồi lửa Các hạt có khả bắt lửa bụi hữu (sơn, sợi, plastic), số bụi vơ nhơm, kẽm, magie,… 1.2.2 Thành phần bụi Tùy theo nguồn gốc phát sinh bụi mà chúng có thành phần khác nhau, đa số bụi hơ hấp (bụi có kích thước δ < µm) Nồng độ bụi cao khu vực máy cán, giai đoạn đổ phụ gia lên keo khe trục cán, khu vực chứa ngun liệu… Bụi có thành phần silic dioxyt, hàm lượng silic dioxyt tự cao gây xơ hóa phổi mạnh Bên cạnh bụi bị nhiễm hóa chất q trình sản xuất gây nhiễm độc chung hấp thụ qua da hệ hơ hấp 1.3 ẢNH HƯỞNG CỦA BỤI ĐỐI VỚI MƠI TRƯỜNG  Đối với thực vật: ảnh hưởng đến q trình quang hợp, hơ hấp nước; cản trở phát triển, suất trồng,…  Đối với động vật: ảnh hưởng đến khả hơ hấp, kích thích bệnh dị ứng động vật  Đối với người: Nhờ có hệ thống hơ hấp mà ta cản loại trừ 90% bụi có kích thước khoảng µm Các hạt bụi nhỏ µm theo khơng khí thở vào đến tận phế nang, lớp niêm dịch đại thực bào ăn loại khoảng 90% hạt bụi phổi Số bụi lại đọng đường hơ hấp gây nhiều bệnh như: - Bệnh phổi nhiễm bụi Là vấn đề lớn bệnh lý nghề nghiệp khoảng vài chục năm trở lại đây, chiếm khoảng 40-70% bệnh nghề nghiệp nội thương Vài số liệu thống kê cho ta thấy rõ tính chất trầm trọng u cầu phòng chống cấp bách bệnh Ở Mỹ, từ 1950-1955 phát 12.763 cơng nhân bị mắc bệnh phổi nhiễm bụi đá (silicose), có 75% bệnh nhân tuổi 50 Ở Việt Nam qua điều tra cho thấy thợ mỏ tỷ lệ mắc bệnh phổi nhiễm bụi than đá 0,73,5%, thợ lò gạch chịu lửa Thanh Trì Cầu Đuống mắc silicose từ 10,2-12,9%, thợ làm fibrocement nhiễm bụi amiant 5,5% Một số điều tra gần cho thấy tỉ lệ bệnh bụi phổi Silic miền Trung 14,08% (N N Cảnh ctv, 1992) Trong ngành đúc khí, tỉ lệ Việt nam lên đến 40% (N.V Hồi ctv, 1992) Bệnh phổi nhiễm bụi nhóm bệnh ngun nhân nghề nghiệp, gây hít phải loại chủ yếu bụi khống kim loại, dẫn tới tượng xơ hóa phổi, làm suy giảm chức hơ hấp (bệnh bụi phổi bơng dạng bệnh lý khác, bệnh lý phế quản) Tùy theo loại bụi hít phải mà có bệnh phổi nhiễm bụi mang tên khác - Các bệnh khác bụi gây Bệnh đường hơ hấp: tùy theo loại bụi mà gây loại bệnh viêm mũi, họng, khí phế quản khác Bụi hữu cơ, lơng, sợi, gai, lanh dính vào niêm mạc gây viêm phù thũng, tiết nhiều niêm dịch; bụi bơng, lanh, gai gây co thắt phế quản; viêm, lt lòng phế quản Bụi vơ rắn, cạnh sắc nhọn, ban đầu thường gây viêm mũi phì đại làm cho niêm mạc dày lên, tiết nhiều niêm dịch làm cho hít thở khơng khơng khí khó khăn, vài năm sau chuyển thành thể viêm mũi teo, giảm chức lọc giữ bụi, làm cho bệnh bụi phổi dễ phát sinh Loại bụi crom, arsen gây viêm lt thủng vách mũi vùng trước sụn mía Loại bụi gây dị ứng: bụi bột, bụi len, bột thuốc kháng sinh gây viêm mũi, viêm phế quản dạng hen Bụi Mangan, phosphat, bicromat kali gây bệnh viêm phổi làm thay đổi tính miễn dịch sinh học phổi Một số bụi kim loại mang tính phóng xạ gây bệnh ung thư phổi bụi cobalt, kền, crom, nhựa đường Bệnh ngồi da: bụi đồng gây nhiễm khuẩn da khó chữa Bụi tác động lên tuyến nhờn, làm cho khơ da, phát sinh bệnh da trứng cá, viêm da, gặp cơng nhân đốt lò hơi, thợ máy, sản xuất xi măng, sành sứ Bụi kích thích lên da, sinh mụn nhọt, lở lt bụi vơi, thiếc, dược phẩm, thuốc trừ sâu, đường Bụi nhựa than có tác dụng quang học vùng da để hở tác dụng ánh sáng làm da sưng tấy, đỏ bỏng, ngứa, làm cho mắt sưng đỏ, chảy nước mắt, tượng khơng xảy làm việc bóng râm làm việc đêm Bụi gây chấn thương mắt: khơng mang kính phòng hộ nên bụi bẩn vào mắt kích thích màng tiếp hợp, lâu dần gây viêm màng tiếp hợp, viêm mi mắt Bụi kiềm bụi axit gây bỏng giác mạc, để lại sẹo lớn làm giảm thị lực mù mắt Bụi kim loại phoi bào, phoi tiện bắn vào mắt gây vết thương màng tiếp hợp tổn thương giác mạc, sau để lại sẹo làm giảm thị lực, nặng làm mù mắt Bệnh đường tiêu hóa: bụi đường, bột làm sâu răng, bụi động lại mặt răng, bị vi khuẩn phân giải thành axit lactic làm hỏng men Bụi kim loại, bụi khống to, nhọn, cạnh sắc vào dày có ảnh hưởng, gây rối loạn tiêu hóa  Bên cạnh đó, bụi ảnh hưởng đến mỹ quan thị, làm tăng khả ăn mòn cơng trình xây dựng, vật liệu, máy móc,…và đặc biệt nguồn nước 1.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG 1.4.1 Thiết bị lắng bụi lực qn tính Thiết bị lợi dụng tác dụng lực qn tính để làm thay đổi chiều hướng chuyển động dòng khí cách liên tục, lặp lặp lại nhiều loại vật cản có hình dáng khác Khi đó, bụi có lực qn tính lớn khơng thể thay đổi hướng chuyển động mà giữ hướng chuyển động ban đầu mình, va đập với vật cản bị giữ lại bị động Khi vận tốc bụi đột ngột bị giảm, nhờ mà hạt bụi bị ép vào thành vật cản rơi vào bẫy bụi Tại khí hất ngược trở lên ngồi, bụi bẫy rơi xuống phiễu chứa bụi thiết bị tác dụng trọng lực bị giữ lại, sau chuyển ngồi Vận tốc thiết bị khoảng 1m/s, ống khoảng 10m/s Hiệu thiết bị lắng bụi lực qn tính đạt 65 - 80% bụi có kích thước hạt δ (25-30) µm Trở lực chúng khoảng 150 – 390 N/m2 Các dạng khác thiết bị lọc bụi lực qn tính: Khí Khí Khí bẩn Khí bẩn Khí bẩn Khí Bụi Bụi Bụi Khí Khí bẩn Bụi Có vách ngăn Với chỗ quay khí nhẵn Có chóp mở rộng Nhập khí ngang hơng Hình 1.3: Thiết bị lắng bụi qn tính Hình 1.2: Thiết bị lọc bụi lực qn tính kiểu Venturi Hình 1.3: Thiết bị lọc bụi lực qn tính kiểu chắn uốn cong Khí bụi Khí Khí bụi Hình 1.4: Thiết bị lọc bụi lực qn tính kiểu “lá sách” Hình 1.5: Thiết bị lọc bụi lực qn tính kết hợp với thùng lắng bụi  Ưu điểm thiết bị lắng bụi lực qn tính: - Chế tạo đơn giản, cấu tạo gọn nhẹ - Tổn thất áp suất thấp thiết bị khác - Khả lắng cao buồng lắng - Năng suất hiệu suất thiết bị tương đối cao - Được ứng dụng quy mơ cơng nghiệp  Nhược điểm thiết bị lắng bụi lực qn tính: - Hiệu xử lý khơng cao bụi có kích thước δ < µm - Chủ yếu để lọc bụi khơ - Khơng thể phân riêng hệ khí khơng đồng có độ ẩm cao có tính bám dính, hạt rắn chuyển động đập vào mặt phẳng nghiêng bị dính vào bề mặt, đến lúc khe hở bị bít lại 1.4.2 Thiết bị lắng bụi lực ly tâm Thiết bị lọc bụi ly tâm gồm: kiểu nằm ngang, kiểu đứng, kiểu guồng xoắn 1.4.2.1 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang Thiết bị có cấu tạo đơn giản gồm ống bao hình trụ bên ngồi, bên có lõi hình trụ hai đầu bịt tròn thon để đảm bảo chảy bọc tốt Khơng khí mang bụi vào thiết bị cánh hướng dòng tạo thành chuyển động xốy Lực ly tâm sản sinh từ chuyển động xốy tác dụng lên hạt bụi đẩy chúng xa lõi hình trụ chạm vào thành ống bao qua khe vành khăn để tơi vào nơi tập trung bụi Khơng khí theo ống loa với cánh hướng dòng kết hợp với van điều chỉnh ngồi Hình 1.6: Sơ đồ cấu tạo thiết bị lắng bụi ly tâm kiểu nằm ngang Do dòng khí từ đầu sang đầu thiết bị chiều nên gọi thiết bị lọc ly tâm chiều Thiết bị thường sử dụng để xử lý bụi khơ, hiệu thấp bụi có đường kính δ < µm, nên sử dụng 1.4.2.2 Thiết bị ly tâm kiểu thẳng đứng (xiclon) Thiết bị sử dụng theo ngun lý cho khơng khí mang bụi dược lắp dặt vào thiết bị theo phương tiếp tuyến với than hình trụ xiclon , khơng khí chuyển động xoắn ốc bên than hình trụ xiclon, cho đén chạm vào đáy ống khơng khí dội ngược trở lại giữ chuyển động theo chiều xoắn ốc khơng khí ngồi Còn hạt bụi chịu tác dụng lực quay ly tâm bị chuyển động xuống dưới, đồng thời động nên hạt bụi bị lắng xuống đáy thiết bị Hình 1.7: Sơ đồ cấu tạo xiclon Ống dẫn khơng khí bẩn vào Vỏ Xiclon Phiễu chứa bụi Ống trụ Van chặn  Ưu điểm thiết bị lắng bụi lực ly tâm: Sử dụng rộng rãi, giá thành rẻ Khơng có chi tiết chuyền động, vận hành đơn giản Có thể vận hành dễ dàng nhiệt độ 500 oC, áp suất lớn, trị số tổn thất áp suất ổn định, thu hồi bụi dạng khơ - Hiệu xử lý khơng phụ thuộc vào nồng độ bụi - Khả phân riêng tốt, suất hiệu suất cao, thời gian phân riêng nhỏ - Phù hợp với quy mơ sản xuất lớn  Nhược điểm thiết bị lắng bụi lực ly tâm: Hiệu thấp bụi có đường kính δ < δm - - - Khơng thể thu hồi bụi kết dính Thiết bị dễ bị mài mòn có khí độc dòng khí độc Thiết bị có cấu tạo phức tạp, khó chế tạo, khó vệ sinh, bảo dưỡng, sửa chữa .4.2.3 Thiết bị ly tâm kiểu guồng xoắn a) Thiết bị kiểu guồng xoắn đơn giản Bụi tác dụng lực ly tâm tập trung đậm đặc bên vỏ xoắn ốc Tại đó, người ta mở rãnh hẹp để thải bụi phần khí vào nơi tập trung bụi, phần khí lọc bớt bụi theo đường ống khí thải đén cấp lọc tinh b) Thiết bị kiểu guồng xoắn có kèm theo xiclon Thiết bị hoạt động theo ngun tắc: phần nhỏ khí đậm đặc bụi tập trung lớp vỏ xoắn ốc dẫn vào xiclon, bụi tách khỏi dòng khí rơi xuống phiễu chứa Còn khí nhập trở lại dòng khí để tuần hồn trở lại, khí theo ống ngồi  Hiệu xử lý bụi thiết bị ly tâm kiểu guồng xoắn: Hình 1.8:a) Thiết bị lắng bụi guồng xoắn đơn giản b) Thiết bị lắng bụi guồng xoắn có xiclon c) Đường cong hiệu lọc theo kích thước bụi c) Thiết bị TURBO tương tự thiết bị ly tâm kiểu guồng xoắn Thiết bị hoạt động theo ngun tắc: guồng cánh quạt ép hạt bụi sát vào thành bao quanh vỏ quạt xoắn ốc đẩy phận khí đậm đặc bụi vào xiclon Ở đó, bụi tác khỏi dòng khí rơi xuống phiễu chứa, khí tuần hồn trở lại quạt Phần khí theo miệng thổi quạt thải ngồi qua đường ống khí điều chỉnh van 1.5 Những kết nghiêm cứu nước 1.6 Những kết nghiêm cứu giới Chương QUY HOẠCH MẶT BẰNG VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊM CỨU 2.1 Quy hoạch mặt xây dựng nhà xưởng xử lý khí thải 2.1.1 u cầu việc quy hoạch mặt Đặc điểm nhà máy chế biến nhựa, cao su nguồn gốc phát sinh bụi chủ yếu giai đoạn sấy khơ ngun liệu q trình vận chuyển ngun vật liệu tới sở sản xuất, phương tiện xếp dỡ, vận chuyển nội cở sở sản xuất Khi hoạt động vậy, phương tiện vận tải thải mơi trường lượng khói bụi làm nhiễm mơi trường Đồng thời, việc sử dụng lượng axit vào giai đoạn đánh đơng kết hợp với sấy nhiệt độ 110-1100oC, lượng khí độc kết hợp với bụi giai đoạn phát sinh Mà thành phần chủ yếu bụi chứa axit loại hydrocacbon Trước thành lập cơng ty, nhà máy cơng ty phải có bảng đánh giá tác động mơi trường, phải nêu rõ làm mức độ ảnh hưởng đến mơi trường, kèm theo phải có hướng khắc phục, xử lý để khơng gây nhiễm mơi trường Và phải đảm bảo đưa vào vận hành, sử dụng cơng trình khơng gây nhiễm mơi trường, tức nồng độ chất độc hại cơng ty thải nhập vào nồ độ chất độ hại khu vực khơng vượt q nồng độ cho phép Cần phân tích rõ điều kiện thời tiết (nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa năm) vi trí địa lý mặt cầ quy hoạch Khi thiết kế, quy hoạch mặt nhà máy hệ thống xử lý khí bụi càn phải nắm rõ quy trình cơng nghệ, u cầu mặt khâu dây chuyền Khi địa điểm quan trọng q trình vận hành hệ thống trơng suốt thời gian sau Với việc xếp địa điểm cách hợp lý tạo điều kiện cho việc thu gom, khai thác, tận dụng lực nâng cao hiệu sử dụng hệ thống xử lý 2.1.2 Quy hoạch mặt 2.1.2.1 Vị trí địa lý Nhà máy khơng đặt q xa nguồn ngun liệu đầu vào để dễ dàng cho q trình vận chuyển nhằm mục tiêu tiết kiệm chi phí Đồng thời n hà máy cần xây dựng hệ thống giao thơng hợp lý, tránh gây ùng tắc q trình sản xuất Địa hình thời tiết hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến suất hoạt động nhà máy, đó, cần quy hoạch nhà máy vào khu vực có sở hạ tầng giao thơng phù hợp, điều kiện thời tiết ổn định để tăng suất - - Phù hợp với quy hoạch dài hạn Có đủ điều kiện thiên nhiên (khí hậu, địa chất,…) Đảm bảo đủ điều kiện xây dựng mở rộng trước mắt lâu dài diện tích mặt bằng, quy mơ sản xuất địa chất ổn định, vững cho việc thi cơng cơng trình, khơng lầm ảnh hưởng đến hoạt động kinh tế, trị, văn hóa, xã hội đời sống người dân Hệ thống xử lý nhiễm phải xây dựng gần khu vực gây nhiễm Khi xây dựng hệ thống cần ý: - Yếu tố xã hội: phân bố khơng gian lực lượng sử dụng phải đảm bảo tính cân đối, hài hòa hệ thống nhà máy ảnh hưởng đến người dân sống gần khu vực nhà máy - Yếu tố xí nghiệp: cung ứng ngun vật liệu, chất phụ trợ, lượng ( điện, nước,…) tác động đến mơi trường xung quanh (tiếng ồn, chất thải, khí thải,…) Việc lựa chọn địa điểm cho cơng trình xây dựng cần xem xét yếu tố ảnh hưởng như: Kích thước, hình dạng khu đất Tính chất bề mặt Nền móng cơng trình u cầu thủy văn Đầu mối giao thơng sẵn có Nhu cầu mức đáp ứng lượng (điện, nhiên liệu,…), nước cho xuất sinh hoạt nhu cầu lao động - Ảnh hưởng mơi trường xung quanh (tiếng ồn, độc hại,…) - Xây dựng nhà máy tránh tổn hại đến mỹ quan thị mơi trường sinh thái - Phòng chống cháy nổ an tồn cho sản xuất - - 2.1.2.2 Vị trí đặt hệ thống xử lý bụi Trong nhà máy cần phân rõ khu xây dựng cách hợp lý để khơng làm gián đoạn hoạt động khu vực Hệ thống xử lý phải thiết kế gần khu vực phát sinh khí thải để đảm bảo cho việc vận chuyển dễ dàng với đoạn đường ngắn đặc biệt việc phát sinh khí thải khơng ảnh hưởng đến hoạt đọng sản xuất Quy hoạch mặt phải đảm bảo tiện lợi chi phí sử dụng thấp Bố trí phải hợp lý, phù hợp với dây chuyền cơng nghệ Đồng thời phải đảm bảo dây chuyền xử lý áp dụng cách khoa học Bên cạnh đó, việc quy hoạch phải đảm bảo tính thẩm mỹ cơng nghiệp, an tồn Dễ ngăn chặn có cố sảy để hạn chế tổn thất cho nhà máy, cơng ty mà khơng ảnh hưởng đến khả mở rộng nhà máy 2.1.2.3 Mạng lưới điện quốc gia Quy hoạch xây dựng khu vực có đường điện quốc gia để đảm bảo điện cung cấp cho hệ thống sử dụng vận hành Nguồn điện cung cấp cho nhà máy phải đáp ứng nhu cầu ổn định suốt q trình sản xuất Nhà máy phải có chu trình cơng nghệ khép kín việc tự tạo điện năng, nước để chủ động việc sản xuất sản xuất cách liên tục kể lưới điện quốc gia gặp cố khơng đáp ứng đủ Bố trí quy hoạch cho diện tích sử dụng cách tối ưu, hiệu Áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất để vừa tiết kiêm lượng vừa tiết kiệm khoản kinh tế cho cơng ty, nhà máy (như việc sử dụng pin lượng mặt trời,…) TB LẮNG QN TÍNH XICLON Hình 2.1: Sơ đồ vẽ quy hoạch mặt 2.2 Đối tượng nghiêm cứu phương pháp tính tốn Đối tượng nghiêm cứu: hệ thống thiết bị xử lý khí thải bụi nhà máy sản xuất nhựa, cao su với suất 60000 m3/h – Theo phương pháp lắng lực qn tính kết hợp với lực ly tâm Chương TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỖNG XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tính tốn 3.1.1 Các thơng số ban đầu cần thiết cho tính tốn Bụi có khối lượng riêng: ρb =1500 kg/m3 Nhiệt độ bụi vào: tb =100oC Nhiệt độ khơng khí ra: tk =40oC Năng suất thiết bị: Q = 60000 m3/h Nồng độ bụi vào: Cv = Cb =12000 mg/m3 Độ nhớt động học điều kiện chuẩn: µo = 17,17x10-6 Pa.s Khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ t (oC) xác định theo phương trình sau: ρk(toC) = Suy ra, nhiệt độ khơng khí tk =40oC thì: ρk(40oC) = kg/m3 Ở nhiệt độ bụi vào tb =100oC thì: ρk(100oC) = kg/m3 Bảng : Giá trị hệ số Kp theo lưu lượng Lưu lượng nguồn thải P ≤ 20.000 20000 < P ≤ 100000 P > 1000000 Giá trị hệ số Kp 0,9 0,8 Bảng: Hệ số phân vùng Kv Phân vùng Nội thành thị loại đặc biệt (1) thị loại (1): Giá trị hệ số Kv 0.6 rừng đặc dụng (2); di sản thiên nhiên; di tích lịch sử văn Vùng hóa xếp hạng (3), sở sản xuất kinh doanh dịch vụ; có khoảng cách ranh giới đến khu vực 0.2 km Nội thành, nội thị thị loại II, III, IV khu vực ngoại Vùng 0.8 thành đặc biệt khoảng cách đến khu vực khơng q 0.2 km Vùng Khu cơng nghiệp, khu thị loại IV,vùng ngoại thành thị loại II, III, IV có khoảng cách đến nội thành nội thị nhỏ 0.2 km, sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ có khoảng cách đến khu vực bé 0.2 km Vùng Nơng thơn 1.2 Vùng Nơng thơn miền núi 1.4 Nồng độ bụi tối đa cho phép xác định: Cmax = CTC Kp Kv = 50 x 0,9 x = 45 mg/m3 Ở điều kiện thường t = 400C, nồng độ thải : Cr = Cmax = 45 x = 39,25 mg/m3 Hiệu suất làm việc thiết bị: η x 100% = 99,67% 3.1.2 Tính cân vật chất Lưu lượng khối lượng khí vào thiết bị lắng qn tính xác định : Gv = ρv Qv Trong đó, ρv: khối lượng riêng hỗn hợp khí bụi xác định phương trình: Với: ρb khối lượng riêng bụi, ρb = 1500 kg/m3 ρk khối lượng riêng khí 100oC, ρk(100oC) = 0,95 kg/m3 yv (%) nồng độ bụi vào thiết bị xác định: Thay vào phương trình ta có: ↔ Khi đó, ρv = 0,951 kg/m3 Thay vào phương trình: = = 0,526 x = 0,0526% Đồng thời, ta có: Gv = ρv Qv = 0,951 x 60000 = 57060 kg/h Nồng độ bụi thiết bị xác định: yr = yv (1 – η) = 0,028 (1 – 0,9215) = 0,0022 % Lượng hệ khí khỏi thiết bị: Gr = Gv = 57060 x = 57031 kg/h Lượng khí hồn tồn: Gs = Gv = 57060 x = 57030 kg/h Lưu lượng khí ngồi thiết bị nhiệt độ t = 400C: Qr = Trong đó: ρr: khối lượng riêng hỗn hợp khí xác định phương trình: Với: ρb khối lượng riêng bụi, ρb = 1500 kg/m3 ρk khối lượng riêng khí 100oC, ρk(40oC) = 1,128 kg/m3 yr (%) nồng độ bụi thiết bị xác định: = 0,0022% Thay vào phương trình ta có: Khi đó, ρr = 1,13 kg/m3 Suy ra: Qr = = = 50470 m3/h Năng suất thiết bị lọc theo lượng khí hồn tồn: Qs = = =50558,5 m3/h Lượng bụi thu giai đoạn : Gb = Gv – Gr = 57060 – 57031 = 29 kg/h Khối lượng bụi thu ngày: m = 29 x 24 = 696 kg/ngày Thể tích bụi thu ngày: V= = = 0,464 m3/ngày 3.1.3 Tính cân lượng 3.1.4 Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý khí thải Ở giai đoạn lắng lực qn tính: Tại vị trí đường ống vào thiết bị có: Qv = 60000 m3/h Tính tốn thiết bị ( chia làm 10 thiết bị qn tính): Chọn vv = v1 = 25 m/s Khi đó, đường kính ống xác định: d1 = = = 0,291 m Do đó, ta lấy d1 = mm Tại vị trí đường ống thiết bị có: Qr = 50470 m3/h Chọn vr = v2 = 18 m/s Khi đó, đường kính ống xác định: d2 = = = 0,31 m Do đó, ta lấy d2 = m Chọn đường kính thiết bị D = 0.8 m, vận tốc w dòng khí bên thiết bị tính : = = 3,3 m/s w = va = vb = 3,3 m/s Theo phương trình Becnully, (a) (b) – mặp phẳng chuẩn nằm ngang + + = + + Mà , nên ta viết lại: = Trong đó: Với : λ : hệ số ma sát dọc chiều dài đường ống : hệ số trở lực cục • Xác định λ; Hệ số Reynolds: Với: kg/m3 : độ nhớt tuyệt đối, xác định theo cơng thức sau: Có Pa.s → Pa.s Như vậy: Chọn thiết bị ống thép khơng hàn, có độ nhám tuyệt đối ε = 0,1 mm Khi hệ số Reynolds giới hạn : Hệ số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: Do đó, : dòng chảy q độ, hệ số ma sát xác định: Suy ra: • (Pa) Xác định ξ: hệ số trở lực cục (đặc trưng cho cấu tạo phận gây trở lực cho thiết bị), chọn ξi = 0,2 chắn Chọn số chắn thiết bị n = 20 Từ , ta có: Giải phương trình ta tìm được: H = 29,7 m ≈30m Bố trí chắn khoảng chiều dài thiết bị là: m Khoảng cách chắn là: 29/20 = 1,45 m = 145cm Chọn chiều rộng chắn 0,7 m Kích thước chiều dài chắn khác bố trí khác hình trụ, chọn chiều dài trung bình 1,1 m 3.1.5 Thiết kế hệ thống xử lý khí thải 3.2 Thảo luận KẾT LUẬN Khảo sát tính lưu lượng chụp hút Tại vị trí phát sinh bụi ta bố trí hệ thống hút vị trí thiết bị máy móc Trên thiết bị máy móc có sẵn dạng miệng hút bụi tương ứng, có đường kính số lượng tuỳ thuộc vào thiết bị máy móc khác Lưu lượng hút xác định dựa theo cơng thức: Trong đó: v: vận tốc hút, bụi gỗ lấy từ 20 -22m/s.chọn(v = 20(m/s) d: đường kính đầu hút (m) Tính tốn đường kính, vận tốc tổn thất áp suất ma sát cho đoạn ống với lưu lượng L = 60000 m3/h Cơng thức tính đường kính đoạn ống: d= = 1,03 (m) Từ suy vận tốc thực ống là: v= Và tổn thất áp suất ma sát R [...]... sut thi gian sau ny Vi vic sp xp a im mt cỏch hp lý s to iu kin cho vic thu gom, khai thỏc, tn dng nng lc v nõng cao hiu qu s dng ca h thng x lý 2.1.2 Quy hoch mt bng 2.1.2.1 V trớ a lý Nh mỏy khụng c t quỏ xa i vi cỏc ngun nguyờn liu u vo d dng cho quỏ trỡnh vn chuyn nhm mc tiờu tit kim chi phớ ng thi trong n h mỏy cng cn xõy dng h thng giao thụng hp lý, trỏnh gõy ựng tc trong quỏ trỡnh sn xut a hỡnh... - - 2.1.2.2 V trớ t h thng x lý bi Trong nh mỏy cn phõn rừ tng khu v xõy dng mt cỏch hp lý khụng lm giỏn on hot ng ca bt c mt khu vc no H thng x lý phi c thit k gn khu vc phỏt sinh khớ thi m bo cho vic vn chuyn d dng vi on ng ngn nht v c bit l vic phỏt sinh khớ thi khụng nh hng n hot ng sn xut Quy hoch mt bng phi m bo s tin li v chi phớ s dng l thp nht B trớ phi hp lý, phự hp vi dõy chuyn cụng ngh... theo ú phi cú hng khc phc, x lý khụng gõy ụ nhim mụi trng V phi m bo khi a vo vn hnh, s dng cụng trỡnh ú s khụng gõy ụ nhim mụi trng, tc l nng cht c hi do cụng ty ú thi ra khi nhp vo n cht hi ca khu vc ú khụng vt quỏ nng cho phộp Cn phõn tớch rừ iu kin thi tit (nhit , m, lng ma hng nm) v vi trớ a lý ca mt bng c quy hoch Khi thit k, quy hoch mt bng nh mỏy cng nh h thng x lý khớ bi cn phi nm rừ quy... nm ngang Do dũng khớ i t u ny sang u kia ca thit b trờn cựng mt chiu nờn cú th gi õy l thit b lc ly tõm mt chiu Thit b ny thng s dng x lý bi khụ, hiu qu thp i vi bi cú ng kớnh < 5 àm, nờn ớt c s dng 1.4.2.2 Thit b ly tõm kiu thng ng (xiclon) Thit b s dng theo nguyờn lý ú l cho khụng khớ mang bi dc lp dt vo thit b theo phng tip tuyn vi than hỡnh tr ca xiclon , khi ú khụng khớ s chuyn ng xon c bờn trong... qut c thi ra ngoi qua ng ng khớ v c iu chnh bng van 1.5 Nhng kt qu nghiờm cu trong nc 1.6 Nhng kt qu nghiờm cu trờn th gii Chng 2 QUY HOCH MT BNG V I TNG NGHIấM CU 2.1 Quy hoch mt bng xõy dng nh xng x lý khớ thi 2.1.1 Yờu cu c bn trong vic quy hoch mt bng c im ca nh mỏy ch bin nha, cao su l ngun gc phỏt sinh bi ch yu giai on sy khụ nguyờn liu v quỏ trỡnh vn chuyn nguyờn vt liu ti cỏc c s sn xut, phng... gn nh - Tn tht ỏp sut thp hn cỏc thit b khỏc - Kh nng lng cao hn bung lng - Nng sut v hiu sut ca thit b ny tng i cao - c ng dng quy mụ cụng nghip Nhc im ca thit b lng bi bng lc quỏn tớnh: - Hiu qu x lý khụng cao i vi bi cú kớch thc < 5 àm - Ch yu lc bi khụ - Khụng th phõn riờng h khớ khụng ng nht cú m cao v cú tớnh bỏm dớnh, cỏc ht rn chuyn ng p vo cỏc mt phng nghiờng s b dớnh vo b mt, n mt lỳc... thit b lng bi bng lc ly tõm: S dng rng rói, giỏ thnh r Khụng cú chi tit chuyn ng, vn hnh n gin Cú th vn hnh d dng nhit trờn 500 oC, ỏp sut ln, tr s tn tht ỏp sut n nh, thu hi bi dng khụ - Hiu qu x lý khụng ph thuc vo nng bi - Kh nng phõn riờng tt, nng sut v hiu sut cao, thi gian phõn riờng nh - Phự hp vi quy mụ sn xut ln Nhc im ca thit b lng bi bng lc ly tõm: Hiu qu thp i vi bi cú ng kớnh < 5... dng v m rng trc mt v lõu di v din tớch mt bng, quy mụ sn xut cng nh a cht n nh, vng chc cho vic thi cụng cụng trỡnh, khụng lm nh hng n hot ng kinh t, chớnh tr, vn húa, xó hi v i sng ca ngi dõn H thng x lý ụ nhim phi c xõy dng gn khu vc gõy ra ụ nhim Khi xõy dng h thng cn chỳ ý: - Yu t xó hi: s phõn b khụng gian ca lc lng s dng phi m bo tớnh cõn i, s hi hũa ca h thng v ca c nh mỏy cng nh cỏc nh hng n... khớ m c bi c tp trung lp v xon c v c dn vo xiclon, ti õy bi c tỏch ra khi dũng khớ v ri xung phiu cha Cũn khớ c nhp tr li dũng khớ chớnh tun hon tr li, khớ sch thỡ theo ng thoỏt i ra ngoi Hiu qu x lý bi ca thit b ly tõm kiu gung xon: Hỡnh 1.8:a) Thit b lng bi gung xon n gin b) Thit b lng bi gung xon cú xiclon c) ng cong hiu qu lc theo kớch thc bi c) Thit b TURBO tng t thit b ly tõm kiu gung xon... ngn nht v c bit l vic phỏt sinh khớ thi khụng nh hng n hot ng sn xut Quy hoch mt bng phi m bo s tin li v chi phớ s dng l thp nht B trớ phi hp lý, phự hp vi dõy chuyn cụng ngh ng thi phi m bo dõy chuyn x lý c ỏp dng mt cỏch khoa hc Bờn cnh ú, vic quy hoch phi m bo tớnh thm m cụng nghip, an ton D ngn chn s khi cú s c sy ra hn ch tn tht cho nh mỏy, cụng ty m khụng nh hng n kh nng m rng ca nh mỏy 2.1.2.3 ... TRƯỜNG -o0o - ĐỒ ÁN MƠN HỌC Mơn học: Đồ án xử lý khơng khí Mã mơn học: Họ tên sinh viên: Bùi Thị Quỳnh Như MSSV: 13150056 Tên đồ án: Tính tốn thiết kế hệ thống thiết bị xử lý khí thải bụi nhà... cần thiết để đảm bảo phát triển bền vững Phạm vi đồ án mơn kỹ thuật xử lý khí thải, tơi thực đồ án này -tính tốn thiết kế hệ thống thiết bị xử lý khí thải bụi nhà máy sản xuất nhựa, cao su với suất... tốn thơng số cho thiết bị lọc khí, bụi - Thiết kế thiết bị lọc khí bụi - Giá thành thiết bị - Vận hành ứng dụng thiết bị - Vẽ vẽ hệ thống xử lý khí bụi phương pháp lắng lực qn tính kết hợp với