Thiết kế một hệ thống xử lý bụi và khí NOx trong nhà máy

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 8 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 9 1.Tổng quan về bụi và khí NOx 9 1.1. Bụi 9 1.1.1.Định nghĩa và phân loại bụi 9 1.1.2.Tính chất hóa lý của bụi 9 1.2. Khí NOx 11 CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT , THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ 14 2.1. Số liệu đầu vào 14 2.2 Đề xuất phương án xử lý và thuyết minh 15 2.3. Tính toán thiết bị 16 2.3.1 Tính toán xyclon 16 2.3.2 Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải 22 2.3.3 Tính toán tháp hấp phụ xử lý NOx 25 CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

MỤC LỤC SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM LỜI MỞ ĐẦU Hiện Ô nhiễm môi trường vấn đề xúc, đáng quan tâm xã hội thời kỳ CNH-HĐH Hàng loạt khu công nghiệp, khu sản xuất đời kéo theo hàng trăm, hàng nghìn nhà máy, thải nhiều chất thải gây ô nhiễm môi trường không khí, đất, nước đặc biệt tác động tới sức khỏe người Khí thải ngành công nghiệp nay, gây ảnh hưởng không nhỏ tới chất lượng thành phần môi trường Trái đất, đặc biệt môi trường không khí Khí thải từ hoạt động công nghiệp chứa nhiều chất độc hại môi trường SO 2, NOX, CO, CO2, H2S ,với nồng độ vượt ngưỡng tiêu chẩn cho phép Mỗi ngành công nghiệp đặc tính khí thải khác công nghệ để xử lý chúng khác Dựa vào đặc tính khí thải ngành nghề mà có biện pháp hướng giải để hạn chế tối thiểu việc phát thải khí thải độc hại môi trường Khí thải phát sinh từ qua trình sử dụng than số mà Bụi khí NOx nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường không khí Chính việc thiết kế hệ thống xử lý bụi khí NOx nhà máy trước thải môi trường không khí cần thiết Những nội dung cụ thể việc thiết kế giới thiệu SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM    -   CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.Tổng quan bụi khí NOx 1.1 Bụi 1.1.1.Định nghĩa phân loại bụi Bụi chất rắn nhỏ, thông thường hạt có đường kính nhỏ 75µm tự lắng xuống trọng lực chúng lơ lửng thời gian ( theo TCVN 5966:2009 ) Phân loại bụi Theo nguồn gốc: Bụi hữu bụi tự nhiên ( bụi động đất, núi lửa…) Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa…) Bụi động vật (len, lông, tóc…) Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su, cement…) Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…) Bụi hỗn hợp (do mài, đúc…) Theo kích thước hạt bụi: Khi δ > 75µm gọi bụi thô,cát bụi Khi δ < 75µm gọi bụi thường hình thành từ trình khí nghiền, tán , đập; Khi δ = (1 ÷ 5) µm : gọi khói Khi δ < µm : gọi khói mịn Khi δ < 10µm gọi sương Theo tác hại Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen) Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, ban… (bụi bông, gai, phân hóa học, số tinh dầu gỗ…); Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, chất phóng xạ…) Bụi xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiang ) 1.1.2.Tính chất hóa lý bụi Bụi có tính chất : Tính bám dính Tính bám dính hạt xác định xu hướng kết dính chúng Độ kết dính hạt tăng làm cho thiết bị lọc bị nghẽn sản phẩm lọc Kích thước hạt nhỏ chúng dễ bám vào bề mặt thiết bị Bụi có (60 ÷ 70)% hạt có đường kính nhỏ 10 µm coi bụi kết dính (mặc dầu hạt kích thước lớn 10 µm mang tính tản rời cao Tính mài mòn Tính mài mòn bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại vận tốc khí nồng độ bụi Nó phụ thuộc vào độ cứng, SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM hình dạng, kích thước mật độ hạt Tính mài mòn bụi tính đến chọn vận tốc khí, chiều dày thiết bị đường ống dẫn khí chọn vật liệu ốp thiết bị  Tính thấm    Tính thấm nước có ảnh hưởng định đến hiệu thiết bị lọc kiểu ướt, đặc biệt thiết bị làm việc có tuần hoàn Khi hạt khó thấm tiếp xúc với bề mặt chất lỏng, chúng bị bề mặt chất lỏng bao bọc Ngược lại hạt dễ thấm chúng không bị nhúng chìm hay bao phủ hạt lỏng, mà bề mặt nước Sau bề mặt chất lỏng bao bọc phần lớn hạt, hiệu lọc giảm hạt tiếp tục tới gần chất lỏng, kết va đập đàn hồi với hạt nhúng chìm trước đó, chúng bị đẩy trở lại dòng khí Các hạt phẳng dễ thấm so với hạt có bề mặt không Sở dĩ hạt có bề mặt không hầu hết bao bọc vỏ khí hấp thụ cản trở thấm Tính hút ẩm tính hòa tan Các tính chất bụi xác định trước hết thành phần hóa học chúng kích thước, hình dạng độ nhám bề mặt hạt bụi Nhờ tính hút ẩm tính hòa tan mà bụi lọc thiết bị lọc kiểu ướt Tính mang điện Tính mang điện (còn gọi tính nạp điện) bụi ảnh hưởng đến trạng thái bụi đường ống hiệu xuất bụi (đối với thiết bị lọc điện, thiết bị lọc kiểu ướt…) Ngoài tính mang điện ảnh hưởng đến an toàn cháy nổ tính dính bám bụi Tính cháy nổ Bụi cháy bề mặt tiếp xúc với oxi không khí phát triển mạnh (1 m2/g) có khả tự bốc cháy tạo thành hỗn hợp nổ với không khí Cường độ nổ bụi phụ thuộc vào tính chất hóa học tính chất nhiệt bụi, vào kích thước hình dạng hạt, nồng độ chúng không khí, vào độ ẩm thành phần khí, kích thước nhiệt độ nguồn cháy vào hàm lượng tương đối bụi trơ 1.2 Khí NOx Nguồn gốc phát sinh: SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM  • - NOx tên gọi chung oxit Nito gồm chất NO, NO 2, N2O, hình thành kết hợp oxi Nito điều kiện nhiệt độ cao - NOx phát sinh trình tự nhiên hay hoạt động công nghiệ -Tác động: + NOx gây ảnh hưởng tới sức khỏe người: bệnh phổi, da… + NOx gây ảnh hưởng tới thực vật: làm giảm trình quang hợp + NOx coi tác nhân gây phá hủy tầng ozon Tổng quan phương pháp (PP) xử lý bụi khí NOx Các phương pháp xử lý bụi Tùy vào loại bụi, dựa đặc tính lý, hóa mà có nhiều phương pháp xử lý bụi khác Dưới số phương pháp xử lý bụi phổ biến: - Xử lý bụi buồng lắng bụi - Xử lý bụi Xyclon - Xử lý bụi thiết bị lọc bụi ống táy áo… Nguyên lý hoạt động số thiết bị xử lý bụi phương pháp khô Thiết bị lọc bụi ly tâm (Xyclon) Nguyên lý: Không khí chuyển động xoáy ốc bên thân hình trụ xiclon chạm vào ống đáy hình phễu, dòng không khí bị dội ngược trở lên giữ chuyển động xoáy ốc thoát qua ống Trong dòng chuyển động xoáy ốc, hạt bụi chịu tác dụng lực ly tâm làm cho chúng có xu hướng tiến dần phía thành ống thân hình trụ chạm vào đó, động rơi xuống đáy phễu Trên ống xả người ta có lắp van để xả bụi SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM Thiết bị lọc bụi túi vải Nguyên lý: Cho không khí lẫn bụi qua vải lọc, ban đầu hạt bụi lớn khe sợi vải bị giữ lại bề mặt vải theo nguyên lý rây, hạt nhỏ bám dính bề mặt sợi vải lọc va chạm, lực hấp dẫn lực hút tĩnh điện, lớp bụi thu dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc, lớp màng giữ hạt bụi có kích thước nhỏ SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM  Hiệu lọc đạt tới 99,8% lọc hạt nhỏ nhờ có lớp trợ lọc Sau khoảng thời gian lớp bụi dày làm sức cản màng lọc lớn, ta phải ngưng cho khí thải qua tiến hành loại bỏ lớp bụi bám mặt vải Thao tác gọi hoànn guyên khả lọc Xử lý NOx Có nhiều phương pháp để xử lý khí NOx: - Xử lý NOx than hoạt tính - Xử lý NOx nước - Xử lý NOx amoni cacbonat - Xử lý NOx phương pháp khử nhiệt độ cao - Xử lý NOx phương pháp xúc tác chọn lọc… • Nguyên lý hoạt động tháp hấp thụ : hấp phụ NOx than hoạt tính Nguyên lý: Tháp làm việc theo nguyên tắc ngược chiều, khí thải dẫn vào đáy tháp thoát đỉnh tháp Khí NOx qua lớp than hoạt tính bị hấp phụ không khí theo ống đỉnh tháp SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM ۰ ۰  CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT , THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ 2.1 Số liệu đầu vào Bảng 1:Đánh giá chất lượng khí thải đầu vào Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị Bụi SO2 NOX CO H2S mg/m³ mg/m³ mg/m³ mg/m³ mg/m³ 5000 100 1700 500 QCVN 19:2009/BTNM T 200 500 850 1000 7,5 Chỉ tiêu cần xử lý XL XL - Nhận xét: với nồng độ đầu vào chất ô nhiễm nhà máy ta thấy hàm lượng bụi, NOx vượt so với QCVN: 19-2009/BTNMT QCKTQG khí thải công nghiệp bụi chất vô cơ, khí SO 2, CO, H2S nằm giới hạn cho phép quy chuẩn,nên không cần đầu tư công nghệ xử lý Vậy cần có quy trình xử lý hàm lượng bụi, NOx để đảm bảo đầu khí thải nằm giới hạn cho phép quy chuẩn Theo QCVN 19: 2009/ BTNMT, nồng độ tối đa cho phép bụi chất vô khí thải tính theo công thức: Cmax = C×Kp×Kv Trong Cmax: nồng độ tối đa cho phép bụi chất vô khí thải công nghiệp (mg/m3) C: Là nồng độ bụi chất vô cơquy định mục 2.2 (mg/m3) Kp: Hệ số lưu lượng nguồn thải quy định mục 2.3 Kv: Hệ số vùng, khu vực, quy định mục 2.4 Theo bảng mục 2.3 QCVN 19:2009/BTNMT, ta có lưu lượng nguồn thải 7785m3/h < 20000 m3/h nên hệ số Kp=1 Theo bảng mục 2.4 QCVN 19: 2009/BTNMT, ta chọn hệ số Kv = Nồng độ tối đa cho phép bụi chất vô khí thải công nghiệp: Cbụi-max = 200×1×1= 200 (mg/m3) CNOx-max = 850×1×1= 850 (mg/m3) 2.2 Đề xuất phương án xử lý thuyết minh Đề suất phương án xử lý Khí thải chưa xử lý SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM Thiết bị lọc bụi ly tâm( xyclon) Thiết bị lọc bụi túi vải Than hoạt tính Tháp hấp phụ khí NOx Ống khói Thuyết minh quy trình : Khí thải chứa Bụi NOx thu gom vị trí phát sinh thông qua chụp hút bố trí máy công cụ Dưới tác dụng lực hút ly tâm bụi theo hệ thống đường ống dẫn vào Xyclon Hạt bụi dòng không khí chuyển động xoáy bị theo dòng khí vào chuyển động xoáy Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi rời xa tâm quay tiến vỏ xiclon Đồng thời, hạt bụi chịu tác động sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết hạt bụi dịch chuyển dần vỏ Xyclon, va chạm với nó, động rơi xuống phễu, lượng bụi tinh lại theo dòng khí qua thiết bị lọc túi vải Không khí lẫn bụi NOx qua vải lọc, ban đầu hạt bụi lớn khe sợi vải giữ lại bề mặt vải theo nguyên lý rây, hạt nhỏ bám dính bề mặt sợi vải lọc va chạm, lực hấp dẫn lực hút tĩnh điện, lớp bụi thu dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc, lớp màng giữ tất hạt bụi có kích thước nhỏ Dòng khí bụi đưa vào thiết SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM bị hấp phụ NOx Khí NOx qua lớp than hoạt tính bị than hoạt tính hấp phụ không khí theo ống đỉnh tháp 2.3 Tính toán thiết bị công suất đốt than 13 tấn/ngày = 0,5417 tấn/giờ = 541,7 kg/giờ Lưu lượng khí thải đầu vào V = B (Vn20 + ( a − 1)Va ) 273 + t 273 + 150 = 541,7(7,5 + (1,25 − 1)7,1) ≈ 7785 m / h 273 273 Trong đó: B lượng than đá đốt (kg/h) Vn20 a khói sinh đốt 1kg than m /kg, lấy Vn20 = 7,5 m3/kg hệ số thừa không khí (a = 1,25 – 1,53) lấy a= 1,25 Va - lượng không khí cần để đốt 1kg than m /kg, lấy T nhiệt độ khí thải oC lấy t= 150 0C 2.3.1 Tính toán xyclon Lưu lượng khí vào xyclon L= 7785 m3/h=2,16 m3/s - Khối lượng riêng hạt bụi ρb = 1200 kg/m3 - Nồng độ bụi vào xyclon Cv =5000mg/m3  • Độ nhớt động học điều kiện chuẩn Va = 7,1 m3/kg µO C = 17,17 × 10−6 t = 150 o C Nhiệt độ khí thải Các kích thước chi tiết xiclon Theo Chương 6- giảng Thạc Sỹ Lâm Vĩnh Sơn : Diện tích tiết diện cần thiết xiclon L νk 2,16 ≈ 2,2 F= = ( m2 ) L: lưu lượng dòng khí (m3/s) νk • : vận tốc khí tối ưu thiết bị (m/s) 2,2 ÷ 2,5 m/s Chọn Đường kính xyclon νk νk = 2,2 m/s SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 10 : tốc độ quy ước, thường chọn νk = Góc nghiêng nắp ống vào: α =150  Hệ số trở lực = 105 Xác định đường kính giới hạn hạt bụi Theo giáo trình “ ô nhiễm không khí xử lý khí thải ” Trần Ngọc Chấn - Đường kính giới hạn hạt bụi tính theo công thức δ0 = 4,5 × µL π × ρ b (r22 − r12 ) × n × l Trong δ0: đường kính giới hạn hạt bụi(m) µ: hệ số nhớt động học bụi l = H (chiều cao thiết bị) = 5,15 m µ = µ O 0C × 387  273 + t    387 + t  273  3/ 387  273 + 150  = 17,17.10 ×   387 + 150  273  −6 - 3/ = 2,3.10 −5 Pa.s r2: bán kính thân xyclon, r2 = D/2 = 1,13 = 0,56 m 0,67 - r1: bán kính ống thoát khí sạch, r1 = d/2 = - ρb: khối lượng riêng bụi, ρb = 1200 kg/m3 = 0,33 m vE = - vE: vận tốc khí ống dẫn vào xyclon: n= n: số vòng quay dòng khí xyclon vòng/s SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 12 L 2,16 = = 12,52 a × b 0,75 × 0,23 m/s 0,7 × vE 0,7 × 12,52 = = 3,14 π (r1 + r2 ) 3,14 × ( 0,33 + 0,56) - Thay số liệu vào ta có δ0 = =  r2  4,5 × µL  ln 2 π × ρ b ( r2 − r1 ) × n × l  r1  4,5 × 2,3.10 −5 × 2,16  0,56  ln  2 3,14 × 1200(0,56 − 0,33 ) × 3,14 × 5,15  0,33  = 3,1.10 −5 ( m) = 31µm  Hiệu lọc theo cỡ hạt xyclon η(δ ) = ( ( ) ) − exp αδ × 100% − exp αδ 02 SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 13 Với ρ r2 − r2 α = − π b n 2l µ L 1200 (0,562 − 0,332 ) α = − × 3,143 × × , 14 × , 15 × = −3,45 × 109 −5 2,3.10 2,16 Trong l: chiều cao làm việc xyclon, l = H = 5,15 m L: lưu lượng làm việc xyclon, 2,16 m3/s Kết tính toán hiệu lọc theo cỡ hạt η(δ) thể bảng sau: Bảng2 Hiệu lọc theo cỡ hạt η (δ)  5.10 10.10 15.10 20.10 1-exp(αδ2) 0,083 0,29 0,54 0,75 - 1-exp(αδ02) 0,96 η(δ), % 8,64 30,2 56,25 78,125 100 -6 -6 -6 Hiệu lọc theo khối lượng hệ thống Bảng Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu hạt bụi Đường kính cỡ 20.10- Đường kính hạt bụi δ, m -6 – 10 10 – 15 15-20 >20 Tổng 10,5 15,1 19,6 51,7 100 525 755 980 2585 5000 16,5 42,5 67,05 100 - 438,4 434,12 322,91 1336,42 Hiệu suất làm xyclon SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 14 η= 5000 − 1336,42 × 100 = 73,27% 5000 Khối lượng bụi thu ngày  - Khối lượng riêng khí thải 150oC: ρk - 1,293 × P (1 + 0,00367 × t ) 760 = = =0.83 (g/l) = 0,83 (kg/m3) Khối lượng riêng hỗn hợp khí thải 150oC: ρ hh ν1 = = ρ bυ1 C1 ρ hh + ρ kν ρ k = 0,83 mg/m3 kg/m3 Thay vào ta Với = ρ bν + (1 − ν ) ρ k (%) C1 = 5000 - 1,293 × 760 (1 + 0,00367 × 150 ) 760 ρ hh = 2,89 kg/m3 ν1 ν , nồng độ phần thể tích cấu tử hỗn hợp Lượng hệ khí vào xyclon Trong đó: Gv = ρ hh × L = 2,89 × 7785 = 22498,65 ρhh: khối lượng riêng hỗn hợp khí thải, ( kg/m3) - L: lưu lượng khí vào xyclon, L = 7785( m3/h ) Nồng độ bụi hệ khí vào xyclon (% khối lượng) yv = - Cv 5000 × 10 −6 = × 100 = 0,17% ρ hh 2,89 Nồng độ bụi hệ khí khỏi xyclon (% khối lượng) y r = y v (1 − η ) = 0,17(1 − 0,7327 ) = 0,045% - Lượng hệ khí khỏi xyclon G r = Gv × 100 − y v 100 − 0,17 = 22498,65 × = 22470,5 100 − y r 100 − 0,045 SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 15 kg/h kg/h Lượng khí hoàn toàn - G s = Gv × 100 − y v 100 − 0,17 = 22498,65 × = 22460,4 100 100 kg/h - Lượng bụi thu Gb = Gv − Gr = 22498,65 − 22470,5 = 28,15 Lr = kg/h Gr 22470,5 = = 7775,26 ρ hh 2,89 Lưu lượng hệ khí xyclon: Năng suất xyclon theo lượng khí hoàn toàn : - Qs = G s 22460,4 = = 27060,7 ρk 0,83 m3/h Khối lượng bụi thu xyclon ngày ( làm vệc 16 giờ/ngày đêm) - m = 28,15 × 16 = 450,4 kg/ngày V =  - m3/h -Thể tích bụi thu xyclon ngày: Tổn thất áp suất xyclon Trở lực xyclon áp dụng theo công thức: N/m3 = 38,79 Kg/m3 Bảng 4: Các thông số thiết bị xyclon STT Thông số Lưu lượng khí vào m 450,4 = = 0,375 ρ b 1200 m3/ngày Đơn vị Giá trị m3/h 7785 Đường kính cyclone m 1,13 Đường kính ống thoát khí m 0,67 Chiều cao cửa vào m 0,75 Chiều rộng cửa vào m 0,23 Chiều dài ống dẫn khí vào m 0,68 Chiều cao ống tâm có mặt bích m 1,96 Chiều cao phần hình trụ m 2,55 Chiều cao phần thân hình nón m 2,26 10 Chiều cao bên ống dẫn khí m 0,34 SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 16 - 11 Chiều cao thiết bịxyclon m 5,15 12 Đường kính ống đáy m 0,45 13 Hiệu suất làm việc xyclon % 73,27 14 Lượng bụi thu ngày Kg/ngày 450,4 15 Thể tích bụi thu ngày m3/ngày 0.375 2.3.2 Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải Lưu lượng khí cần lọc L = 7775,26 m3/h Nồng độ bụi vào thiết bị Cv = 1336,42 mg/m3 Nhiệt độ khí bụi vào tb = 150oC Khối lượng riêng không khí khô 150oC: ρk = 0,83 kg/m3 Khối lượng riêng bụi ρb = 1200 kg/m3 Nhiệt độ không khí tk = 150oC Nồng độ bụi khỏi thiết bị túi vải theo QCVN 19 – 2009, loại B C TC = 200 mg/Nm3 điều kiện chuẩn ( 0oC áp suất 760 mmHg) Nồng độ tối đa cho phép chất ô nhiễm khí thải sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ thải môi trường không khí: × 1× 1,2 Cmax = CTC × Kp × Kv = 200 =240 (mg/Nm3); Trong đó: Kv : Hệ số phân vùng - thải vùng nông thôn, Kv = 1,2 KP : Hệ số lưu lượng nguồn thải, P ≤ 100000 m3/h, KP =1 240 Ở điều kiện thường t = 150oC, nồng độ ra: Cr = Cv − Cr Cv  - - 273 273 + 150 = 155 mg/m3 1336,26 − 155 × 100% 1336,26 Hiệu suất làm việc thiết bị η: η = = Trong đó: CV: Nồng độ bụi chứa khí thải trước xử lý CR: Nồng độ bụi chứa khí thải sau xử lý Kích thước túi vải Đường kính D = 125 – 300 mm, chọn D = 300 mm= 0,3 m π × 0,3 × 3,5 π×D×l Diện tích ống tay áo: S túi vải = = = 3,3 m2 Chọn hiệu suất bề mặt lọc: η = 85%, cường độ lọc v = 50 m3/m2.h Diện tích bề mặt lọc S = L v×η = 7775,26 50 × 0,85 SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM = 183 m2 17 =88,4 % S S túi 183 3,3 Số ống tay áo cần: n = = = 56 ống Chọn số ống thiết kế 56 ống Thiết kế n1 = hàng, hàng n2 = ống - ×  - Diện tích bề mặt lọc thực tế Stt = n S túi vải = 56 3,3= 184,8 (m2) Kích thước thiết bị Chọn khoảng cách túi d1= 0,08m, hàng d2= 0,08m, khoảng cách túi mặt thiết bị d3= 0,08m Chiều rộng thiết bị: × × B1=D n1+( n1−1) d1+2d3 × × × B1=0.3 8+( 8−1) 0.08+2 0,08=3,12m Chiều dài thiết bị: - × × L1=D n2+( n2−1) d2 +3d3 × -  × × L1=0.3 7+( 7−1) 0,08+3 0,08=2,82m Chiều cao thiết bị: H=h1+h2+h3 Trong đó: h1: chiều cao phận lọc, lấy h1=l =2m h2: chiều cao phận chấn động túi vải, lấy h2=0,6m h 3: chiều cao phận thu hồi bụi, lấy h 3: 0- 1.5m, chọn h3=1 m (với chiều cao phần phễu 0,7m, phần chứa 0,3m => H=2+0.6+1=3,6 m Trở lực thiết bị ∆P = A × v n ( N/m2) Trong đó: A: hệ số thực nghiệm kể đến độ ăn mòn, độ bẩn A = 0,25÷2,5 Chọn A=2 n: hệ số thực nghiệm, n = 1,25÷1,3 Chọn n = 1,3 v: cường độ lọc, v = 50 m3/m2.h Vậy  ∆P = × 501,3 = 323,4( N / m ) = 34kg / m Khối lượng bụi thu - Lượng hệ khí vào ống tay áo: Gv = ρhh×L = 2,89×7775,26 = 22470,5 kg/h SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 18 Nồng độ bụi hệ khí vào thiết bị lọc tay áo (% khối lượng) - Cb ρ hh 1336,42 × 10 −6 × 100% 2,89 yv = = = 0,046% Nồng độ bụi hệ khí khỏi thiết bị (% khối lượng) yr = yv (1 – η) = 0,046 × (1 – 0,884) = 0,0053 % - Lượng hệ khí khỏi thiết bị: G r = Gv 22461,35 kg/h - Lượng khí hoàn toàn: Gs = Gv kg/h - 100 − y v 100 − y r 100 − y v 100 Gr ρ hh = 22470,5 × = 22470,5 × 100 − 0,046 100 − 0,0053 100 − 0,046 100 = = 22460,16 22461,35 2,89 Lưu lượng hệ khí khỏi thiết bị: Lr = = = 7772,1 kg/h Năng suất thiết bị lọc theo lượng khí hoàn toàn - Gs ρk 22460,16 0,83 Qs = = = 27060,4 m3/h Lượng bụi thu Gb = Gv – Gr =22470,5 – 22461,35 = 9,15 kg/h Khối lượng bụi thu ngày: m = 9,15 × 16 = 146,4 kg/ngày - m 146,4 = = 0,122 ρ b 1200  Thể tích bụi thu ngày V = m3/ngày Chọn máy nén khí: Thời gian rũ bụi τ (s) ngắn, thường vài giây thiết bị rủ bụi khí nén, chọn τ = 2s Bảng 5: Các thông số thiết lọc bụi ống tay áo Stt Thông số Đơn vị Giá trị Diện tích bề mặt lọc cần thiết m2 183 Diện tích bề mặt lọc túi vải m2 3,3 Số túi vải cần thiết, (túi) : Các túi bố Cái trí thành hàng, hàng túi Chiều rộng thiết bị m Chiều dài thiết bị m SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 19 56 3,12 2,82 Chiều cao thiết bị m 3,6 Chiều cao phận lọc m Chiều cao phận thu hồi bụi Trở lực thiết bị m Kg/m2 34 10 Hiệu suất làm việc thiết bị % 85 11 Khối lượng bụi thu ngày Kg/ngày 146,4 12 Thể tích bụi thu ngày m3/ngày 0,122 2.3.3 Tính toán tháp hấp phụ xử lý NOx C NOx  Nồng độ NOx vào: CNOx = - Nồng độ khí ban đầu: CK = - 1700 × 46 × 273 22,4 × ( 273 + 40) P R ×T Nồng độ mol NOx: [NOx]bđ= = - = Nồng độ phân mol: Yv =  Tỷ số mol: yv = Đầu ra: Yd − Yv = CK = Nồng độ NOx ra: [NOx]ra = = [ NOx ] - Nồng độ phân mol: Yr = CK = = 0,0389 (mol/l) = 38,9 (mol/m3) = 0,075 (mol/m3) 0,075 38,9 1,93.10 −3 − 1,93.10 −3 C 46 = 3045 (mg/m3) = 3,445 (g/m3) 0,082 × ( 273 + 40) 3,445 46 [ NOxbđ ] - - Nồng độNOx ban đầu =1700 mg/m3 Nhiệt độ khói t = 400C Áp suất P = 1at Nồng độ CNOx = 850 mg/m3 ( QCVN 19-2009, cột B) Đầu vào: = 1,93.10-3 (mol NOx/mol khí) = 1,934.10-3( mol NOx/mol khí) 0,85 46 0,018 38,9 SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM = 0,018 (mol/m3) = 4,6.10-4 (mol NOx/mol khí) 20 4,6.10 −4 − 4,6.10 − Yr − Yr  Tỷ số mol: yr = = Hiệu suất trình hấp phụ yv − y r yv  = 4,602.10-4 ( mol NOx/mol khí) 1,934.10 −3 − 4,602.10 −4 1,934.10 −3 e= 100(%) = 100 = 76,2% Lưu lượng khí NOx dòng khí thải QNOx = 1700.7785 = 13,23.106 mg/h = 13,23 kg/h Gọi: Xđ: Nồng độ ban đầu NOx vật liệu hấp phụ, Xđ = mg/m3 Xc: Nồng độ cuối NOx vật liệu hấp phụ, mg/m3 Yđ: Nồng độ ban đầu NOx hỗn hợp khí thải, Yđ = 1700 mg/m3 Yc: Nồng độ cuối NOx khí thải sau xử lý, lấy theo QCVN 19 – 2009/BTNMT, theo giới hạn B Yc = 850 mg/m3 Gy: Lượng khí thải vào tháp, Gy = 7785 (m3/h) Gx: Lượng dung môi vào thiết bị hấp thụ (m3/h) Gtr: Lượng khí trơ vào thiết bị (m3/h) Ta có lượng khí NOx vào tháp hấp phụ: Gy.Yd = 7785.1700 = 13,234 kg/h Lượng khí NOx khỏi tháp hấp phụ: Yc.Gy = 850.7785 = 6617250 (mg/h) =6,617 (kg/h) Lượng NOx bị giữ lại tháp hấp phụ: 13,234 – 6,67 = 6,617 (kg/h) Tính toán tháp Lưu lượng khí thải cần xử lý L =7785 (m3/h) = 2,16 (m3/s) Thời gian lưu khí thải thiết bị, τ1 = ÷ 5s, chọn τ1 = s Vận tốc dòng khí thải chuyển động tháp =1 ÷ 4m/, ta chọn = (m/s) Đường D= kính tháp hấp phụ 4× V × 7785 = = 1,66 π 3600 ω k 3,14.3600.1 tính theo công thức : (m) Ta có lưu lượng khí đầu vào tháp V = 2,16 m 3/s, chọn vận tốc dòng khí di chuyển lớp vật liệu hấp phụ = 1,5 m/s, thời gian lưu khí 5s SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 21 × × Thể tích tháp: V1 = L τ1 = 2,16 = 10,8(m3) Chiều dày lớp vật liệu hấp phụ H = 5.1 = m Đây chiều cao làm việc tháp hấp phụ, Hlv = 5m Thể tích lớp vật liệu hấp phụ: Vvl = Hlv.F =5 = 3,4 m3 Chọn than hoạt tính có kích thước hạt : 2,36 – 4,76 (mm) Khối lượng riêng than hoạt tính 520kg/m => khối lượng than hoạt tính cần dùng M = 3,4.520 = 1768, chọn 1770 Chiều cao tháp H = + + =7m Chiều cao đầu cuối tháp: H1 = H2 = 1m SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 22 Bảng 6: Các thông số thiết bị hấp phụ NOx Stt  • • Thông số Thể tích tháp Chiều dày lớp vật liệu hấp phụ Đường kính tháp Chiều cao từ mép lớp vật liệu đệm đến mép vật liệu đệm Khoảng cách từ miệng cửa khí vào đến mép lớp vật liệu đệm Tổng chiều cao tháp hấp thụ, (m) Hiệu suất xử lý khí (η) Các công trình phụ Chọn ống khói có: Chân đáy 3m Miệng ống 1m Chiều cao 7m Quạt SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 23 m3 m m m Giá trị 10,8 1,66 m m % 76,2 CHƯƠNG KẾT LUẬN Trên sở lý thuyết kết hợp thực nghiệm, đồ án tính toán thiết kế hệ thống xử lý bụi thiết bị xiclon thiết bị lọc túi vải, xử lý NOx phương pháp hấp phụ than hoạt tính Lượng bụi khí NOx sau xử lý đảm bảo nhỏ quy chuẩn cho phép trước thải vào môi trường Thiết bị xử lý bụi dựa vào lực ly tâm ( xyclon ) thiết bị xử lý bụi với hiệu suất cao, thiết bị làm việc nhiệt đô cao ( đến 500 0C) làm việc tốt áp suât cao,thiết bị có khả thu hồi bụi dạng khô, hiệu không phụ thuộc vào nồng độ bụi Đặc biệt thiết bị chế tạo đơn giản nên dễ vận hành, sử dụng chi phí rẻ, phải bảo trì, chiếm diện tích Tuy nhiên thiết bị đạt hiệu thấp xử lý hạt bụi có kích thước < 5µm, thu hồi bụi có tính kết dính Để xử lý triệt để bụi sau thiết bị xyclon lắp đặt thiết bị lọc bụi túi vải, thiết bị lọc bụi túi vải đưa vào sử dụng cần đạt hiệu cao, có ưu điểm thu hồi bụi trạng thái khô,có thể thu hồi bụi dễ cháy, giữ cho khí xuyên qua tối ưu, lưu lượng khí thải cần lọc không lớn Ngoài lý thiết bị sử dụng ngành công nghiệp dễ vận hành , phục hồi vải lọc Nhưng bên cạnh có nhược điểm dễ cháy nổ, độ bền nhiệt thấp, chi phí vận hành cao vải dễ hỏng, công đoạn rủ bụi phức tạp, thay túi vải phức tạp Để xử lý bụi có nhiều biện pháp sử dụng hai loại thiết bị lượng bụi thô bụi tinh xử lý cao Đối với thiết bị xyclon hiệu xủ lý bụi đạt 73,29%, thiết bị lọc bụi túi vải xử lý bụi đạt 88,4 % Dùng tháp hấp phụ để xử lý NOx có khí thải với chất hấp phụ than hoạt tính Ưu điểm phương pháp quy trình công nghệ đơn giản; có sẵn chất hấp phụ, giá rẻ, dễ tìm, hoàn nguyên được; hệ thống xử lý đơn giản, đẽ vận hành Hiệu suất hấp phụ trình công nghệ đạt 76,2% Tuy nhiên sử dụng phương pháp có hạn chế Đó tiếp xúc với oxit Nito than cháy nổ Việc áp dụng dây chuyên xử lý xử lý đáng kể bụi khí NOx phát sinh trình sản xuất, hạn chế phát thải chúng môi trường SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 24 Để hoàn thành đồ án môn học này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo Bùi Thị Thanh Thuỷ thầy cô giáo khoa Môi trường nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ em suốt thời gian qua Tuy nhiên với kinh nghiệm hạn chế kiến thức chưa sâu nên nhiều sai sót Em mong nhận góp ý thầy cô bạn SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình “ Ô nhiễm không khí xử lý khí thải – tập 2” Trần Ngọc Chấn Giáo trình “ Ô nhiễm không khí xử lý khí thải – tập 3” Trần Ngọc Chấn Bài giảng “ Kiểm soát môi trường không khí” Phạm Tiến Dũng Bài giảng “ Xử lý Aerosol” Lâm Vĩnh Sơn Sổ tay “ Quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1” Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông – Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Sổ tay “ Quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2” Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông – Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội QCVN 19 : 2009 – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải công nghiệp bụi chất vô SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 26 [...]... hai loại thiết bị trên thì lượng bụi thô và bụi tinh xử lý được khá cao Đối với thiết bị xyclon hiệu quả xủ lý bụi đạt 73,29%, thiết bị lọc bụi túi vải xử lý bụi đạt 88,4 % Dùng tháp hấp phụ để xử lý NOx có trong khí thải với chất hấp phụ là than hoạt tính Ưu điểm của phương pháp này là quy trình công nghệ đơn giản; có sẵn chất hấp phụ, giá rẻ, dễ tìm, có thể hoàn nguyên được; hệ thống xử lý đơn giản,... lý khí (η) Các công trình phụ Chọn ống khói có: Chân đáy là 3m Miệng ống là 1m Chiều cao là 7m Quạt SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 23 m3 m m m Giá trị 10,8 5 1,66 1 m 1 m % 7 76,2 CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN Trên cơ sở lý thuyết kết hợp thực nghiệm, đồ án đã tính toán và thiết kế hệ thống xử lý bụi bằng thiết bị xiclon và thiết bị lọc túi vải, xử lý NOx bằng phương pháp hấp phụ than hoạt tính Lượng bụi và khí. .. tính Lượng bụi và khí NOx sau khi xử lý đảm bảo nhỏ hơn quy chuẩn cho phép trước khi thải vào môi trường Thiết bị xử lý bụi dựa vào lực ly tâm ( xyclon ) là thiết bị xử lý bụi với hiệu suất khá cao, thiết bị này có thể làm việc ở nhiệt đô cao ( đến 500 0C) và làm việc tốt ở áp suât cao ,thiết bị này có khả năng thu hồi bụi ở dạng khô, hiệu quả không phụ thuộc vào nồng độ bụi Đặc biệt thiết bị này chế tạo... NOx/ mol khí) 1,934.10 −3 − 4,602.10 −4 1,934.10 −3 e= 100(%) = 100 = 76,2% Lưu lượng khí NOx trong dòng khí thải QNOx = 1700.7785 = 13,23.106 mg/h = 13,23 kg/h Gọi: Xđ: Nồng độ ban đầu của NOx trong vật liệu hấp phụ, Xđ = 0 mg/m3 Xc: Nồng độ cuối của NOx trong vật liệu hấp phụ, mg/m3 Yđ: Nồng độ ban đầu của NOx trong hỗn hợp khí thải, Yđ = 1700 mg/m3 Yc: Nồng độ cuối của NOx trong khí thải sau xử lý, ... Lượng bụi thu được trong ngày Kg/ngày 450,4 15 Thể tích bụi thu được trong ngày m3/ngày 0.375 2.3.2 Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải Lưu lượng khí cần lọc L = 7775,26 m3/h Nồng độ bụi vào thiết bị Cv = 1336,42 mg/m3 Nhiệt độ khí bụi vào tb = 150oC Khối lượng riêng của không khí khô ở 150oC: ρk = 0,83 kg/m3 Khối lượng riêng của bụi ρb = 1200 kg/m3 Nhiệt độ không khí ra tk = 150oC Nồng độ bụi ra khỏi thiết. .. dụng và chi phí rẻ, ít phải bảo trì, ít chiếm diện tích Tuy nhiên thiết bị này đạt hiệu quả thấp khi xử lý hạt bụi có kích thước < 5µm, không thể thu hồi bụi có tính kết dính Để xử lý triệt để được bụi sau thiết bị xyclon lắp đặt thiết bị lọc bụi túi vải, thiết bị lọc bụi túi vải được đưa vào sử dụng khi cần đạt hiệu quả cao, nó có những ưu điểm như thu hồi bụi ở trạng thái khô,có thể thu hồi bụi dễ... m 2 Khối lượng bụi thu được - Lượng hệ khí vào ống tay áo: Gv = ρhh×L = 2,89×7775,26 = 22470,5 kg/h SVTH: Vũ Anh Tuân – Lớp: LĐH4KM 18 Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào thiết bị lọc tay áo (% khối lượng) - Cb ρ hh 1336,42 × 10 −6 × 100% 2,89 yv = = = 0,046% Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi thiết bị (% khối lượng) yr = yv (1 – η) = 0,046 × (1 – 0,884) = 0,0053 % - Lượng hệ khí ra khỏi thiết bị: G r =... lượt là nồng độ phần thể tích của các cấu tử trong hỗn hợp Lượng hệ khí vào xyclon Trong đó: Gv = ρ hh × L = 2,89 × 7785 = 22498,65 ρhh: khối lượng riêng của hỗn hợp khí thải, ( kg/m3) - L: lưu lượng khí vào xyclon, L = 7785( m3/h ) Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào xyclon (% khối lượng) yv = - Cv 5000 × 10 −6 = × 100 = 0,17% ρ hh 2,89 Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi xyclon (% khối lượng) y r = y v (1... Lượng khí thải đi vào tháp, Gy = 7785 (m3/h) Gx: Lượng dung môi vào thiết bị hấp thụ (m3/h) Gtr: Lượng khí trơ đi vào thiết bị (m3/h) Ta có lượng khí NOx đi vào tháp hấp phụ: Gy.Yd = 7785.1700 = 13,234 kg/h Lượng khí NOx ra khỏi tháp hấp phụ: Yc.Gy = 850.7785 = 6617250 (mg/h) =6,617 (kg/h) Lượng NOx bị giữ lại trong tháp hấp phụ: 13,234 – 6,67 = 6,617 (kg/h) Tính toán tháp là Lưu lượng khí thải cần xử lý. .. không khí và xử lý khí thải – tập 3” của Trần Ngọc Chấn Bài giảng “ Kiểm soát môi trường không khí của Phạm Tiến Dũng Bài giảng “ Xử lý Aerosol” của Lâm Vĩnh Sơn Sổ tay “ Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1” của Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội Sổ tay “ Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2” của Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông – Nhà xuất