Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý khí thải

Hiện nay, bảo vệ môi trường đã trở thành vấn đề rất bức xúc trên toàn thế giới, và Việt Nam cũng không phải ngoại lệ. Đặc biệt, trong giai đoạn hiện nay, khi nước ta đang trên đà hội nhập thì việc quan tâm đến môi trường lại càng trở nên cấp thiết hơn cả. Do vậy hiện nay, vấn đề bảo vệ sức khỏe, cải thiện môi trường sống nói chung, và bảo vệ môi trường không khí nói riêng đã và đang được sự quan tâm của Đảng và Nhà nước, cũng như các tổ chức và người dân. Đó đã không còn là trách nhiệm của mỗi cá nhân, mà đã trở thành nhiệm vụ cấp thiết của toàn xã hội. Con người trong hoạt động kinh tế xã hội thải ra môi trường một lượng khí thải rất lớn. Vì vậy vấn đề xử lý khí thải đã, đang và sẽ trở thành vấn đề nan giải đối với Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Để góp phần vào việc bảo vệ môi trường Việt Nam cũng như môi trường nhân loại và giảm bớt nỗi lo về hậu quả của ô nhiễm môi trường, đồ án môn học ”Thiết kế hệ thống xử lý khí thải đạt QCVN 19:2009BTNMT được hình thành”. 2. Mục tiêu của đò án môn học Thiết kế hệ thống xử lý khí thải công nghiệp đạt QCVN 19:2009 ,cột B trước khi thải ra môi trường, góp phần kiểm soát ô nhiễm

Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Hiện nay, bảo vệ môi trường trở thành vấn đề xúc toàn giới, Việt Nam ngoại lệ Đặc biệt, giai đoạn nay, nước ta đà hội nhập việc quan tâm đến môi trường lại trở nên cấp thiết Do nay, vấn đề bảo vệ sức khỏe, cải thiện môi trường sống nói chung, bảo vệ môi trường không khí nói riêng quan tâm Đảng Nhà nước, tổ chức người dân Đó không trách nhiệm cá nhân, mà trở thành nhiệm vụ cấp thiết toàn xã hội Con người hoạt động kinh tế xã hội thải môi trường lượng khí thải lớn Vì vấn đề xử lý khí thải đã, trở thành vấn đề nan giải Việt Nam nói riêng giới nói chung Để góp phần vào việc bảo vệ môi trường Việt Nam môi trường nhân loại giảm bớt nỗi lo hậu ô nhiễm môi trường, đồ án môn học ”Thiết kế hệ thống xử lý khí thải đạt QCVN 19:2009/BTNMT hình thành” Mục tiêu đò án môn học Thiết kế hệ thống xử lý khí thải công nghiệp đạt QCVN 19:2009 ,cột B trước thải môi trường, góp phần kiểm soát ô nhiễm khí thải công nghiệp gây môi trường SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn Lời cảm ơn Để hoàn thành đồ án môn học Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo tận tình hướng dẫn, giảng dạy suốt trình học tập, nghiên cứu rèn luyện Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy cô giáo môn công nghệ - khoa môi trường, đặc biệt thầy giáo hướng dẫn ThS Mai Quang Tuấn Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô giáo giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học Mặc dù có nhiều cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh nhất, nhiên tránh thiếu sót Kính mong quý thầy giáo, cô giáo toàn thể bạn bè góp ý để hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Đường Thị Hợi SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN Độc lập - Tự - Hạnh phúc VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI Họ tên sinh viên: Đường Thị Hợi Lớp : ĐH3CM1 Họ tên giảng viên hướng dẫn: Mai Quang Tuấn 1- Đề xuất sơ đồ công nghệ tính toán công trình hệ thống xử lý khí thải theo số liệu đây: - Lưu lượng khí thải: 30.000 m3/giờ - Chỉ tiêu khí thải: Chỉ tiêu Đơn vị đo SO2 mg/m3 CO Giá trị Chỉ tiêu Đơn vị đo 1382 5-10 µm 8% mg/m3 2200 10-20 µm 10% H2 S mg/m3 20-30 µm 17% NO2 mg/m3 320 30-40 µm 12% Bụi g/m3 35 40-50 µm 15% 0-5 µm 4% 50-60 µm 18% 60-70 µm 16% SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 Giá trị Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn A 2/3bA B lA bA  Kích thước nhà: - Nhà A: bA= 15m lA=50m hA=10m lB x1 bB - Nhà B: bB= 30m lB= 100m hB= 20m x1 = 120m Hô= 50m; D = 500 mm; u10= m/s; Tkt=100oC; Txq=20oC     Khối lượng riêng bụi (kg/m3): 1500 Khí trung tính (cấp D), độ nhám mặt đất z0 = 0,1 Gió thổi từ nhà A sang nhá B Nhà máy đặt khu vực loại 2- Thể nội dung nói 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 Tính toán phát tán nồng độ chất ô nhiễm vị trí cách nguồn thải 1km, 3km Sinh viên thực Đường Thị Hợi SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 Giảng viên hướng dẫn Mai Quang Tuấn Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn PHẦN I: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ TỐI ĐA CHO PHÉP I Tính toán nồng độ cho phép: Theo QCVN 19: 2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải công nghiệp bụi chất vô Cmax=C×Kp×Kv Trong đó: + Cmax: Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vô khí thải công nghiệp + C: Nồng độ bụi chất vô theo cột B QCVN 19:2009/BTNMT + Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp= 0,9 Vì: Lưu lượng thải nhà máy 30000 m3/h (mục 2.3-QCVN 19/2009) + Hệ số vùng, Kv=1 Khu công nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn bằng km; sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới khu vực km Bảng 1: Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vô khí thải công nghiệp SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn II Tính toán nồng độ đầu vào khí thải: Theo số liệu đầu vào, nồng độ chất vô (C 1) miệng khói có nhiệt độ o 100 C, nồng độ chất vô tối đa cho phép (C max) nhiệt độ 25oC Vậy nên, trước so sánh nồng độ để xem bụi khí thải vượt tiêu chuẩn ta cần quy đổi C1(100oC)  C2 (25oC) Đây trường hợp điều kiện đẳng áp với: Áp suất p1=p2= 760 mmHg t1 = 100oC  T1= 373 K t2 = 25oC  T2=298 K Từ phương trình khí lý tưởng : PV=nRT C = C1 × T1 373 = C1 × T2 298 Trong đó: C1, T1: Nồng độ thành phần khí thải (mg/m 3) nhiệt độ tuyệt đối T1=373 K C2, T2 : Nồng độ thành phần khí thải (mg/Nm 3) nhiệt độ tuyệt đối T2=298 K Bảng 2: Nồng độ thành phần khói thải 25oC TT Thành phần Bụi CO H2 S SO2 NO2 C100 oC mg/m3 C25 oC (mg/Nm3) 35000 35000 2200 2754 6,3 1382 1730 320 400 SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn Kết luận: Ta bảng số liệu: Bảng 3: Nồng độ chất ô nhiễm tối đa cho phép So sánh với QCVN 192009 (cột B) TT Thành phần C25 oC (mg/Nm3) Cmax mg/Nm3 Kết luận Bụi 35000 180 Vượt QC CO 2754 900 Vượt QC H2 S 6,3 6,75 Đạt yêu cầu SO2 1730 450 Vượt QC NO2 400  Phải xử lý bụi, khí SO2 khí CO 765 Đạt yêu cầu Hiệu suất xử lý tối thiểu: E = C − C max 100 0 C2 - Hiệu suất xử lý tới thiểu CO : - Hiệu suất xử lý tối thiểu SO2 : - Hiệu suất xử lý tối thiểu bụi : 2754 − 900 × 100 0 = 67,3 0 2754 1730 − 450 × 100 0 = 74 0 1730 35000 − 180 × 100 0 = 99,5 0 35000 SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn PHẦN II: ĐỀ XUẤT DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ I Lựa chọn phương pháp xử lý bụi Buồng lắng bụi  Nguyên lý: Khi dòng khí chứa bụi chuyển động từ đường ống ( nơi có tiết diện nhỏ) vào buồng lắng bụi (nơi có tiết diện lớn nhiều lần), khí bụi chuyển động chậm lại, tạo điều kiện cho hạt bụi lắng lại tác dụng trọng lực  Cấu tạo: không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn khí vào để vận tốc khí giảm xuống nhỏ Nhờ vậy, hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy tác dụng trọng lực bị giữ lại mà không bị dòng khí mang theo SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn  Ưu, nhược điểm: Ưu điểm: + Chi phí đầu tư ban đầu thấp, vận hành thấp + Cấu tạo đơn giản + Sử dụng xử lý khí có nồng độ bụi cao chứa hạt bụi có kích thước lớn đặc biệt tư ngành công nghiệp luyện kim, nấu chảy kim loại + Tổn thất áp suất qua thiết bị thấp + Buồng lắng bụi làm việc tốt với khí có nhiệt độ cao môi trường ăn mòn Nhược điểm: + Phải làm thủ công định kì + Cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích, cần có không gian lớn lắp đặt + Chỉ tách bụi thô + Không thể thu bụi có độ bám dính dính ướt Xyclon  Nguyên tắc: Tách bụi bằng lực ly tâm SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn Xyclon thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào phía Không khí vào Xyclon chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt vỏ hình trụ Xuống tới phần phễu, dòng khí chuyển động ngược lên theo đường xoắn ốc qua ống tâm thoát Hạt bụi dòng không khí chảy xoáy bị theo dòng khí vào chuyển động xoáy Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi rời xa tâm quay tiến vỏ Xyclon 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 thu Ở đó, hạt bụi qua thiết bị xả  Ưu điểm, nhược điểm Ưu điểm: + Không có phận chuyển động; + Có thể làm việc nhiệt độ cao (đến 5000C); + Vận tốc khí làm việc lớn (2,2-5m/s); + Thu bụi dạng khô; + Có khả thu bụi mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt Xyclon; + Chế tạo đơn giản, giá thành rẻ; + Chi phí vận hành sửa chữa thấp; + Có thể làm việc điêu kiện nhiệt độ, áp suất khác nhau; + Tách bụi có đường kính < 20 SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 10 Đồ án môn học y GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn y CO c M CO = CO = 8,835 × 10−5 CO yc M CO + M k (1 − y c ) 'CO c  (kg CO /kghh) Khối lượng riêng hỗn hợp khí đầu ra: c  y cCO M CO + M k (1 − y CO )  T0 P 7,848 × 10−4 × 28 + 29 × (1 − 7,848 ×10 −4 )  × 273 ×1 ρc = = = 1,186(kg / m3 ) 22,4P0T 22, ×1 × 298  Khối lượng CO bị hấp thụ than hoạt tính: d M CO = G CO × η = 2, 293 × 10 −2 × 67,3% = 1,543 × 10 −2 (kg/s)  Lưu lượng khối lượng hỗn hợp khí đầu ra: G c = G dk + G CO = 9,86 + 2, 293 ×10 −2 − 1,543 ×10 −2 = 9,8675 (kg/s) 2.1 Tính đường kính tháp Đường kính tháp hấp phụ: Dt = 4G tb π.v hh ρhh G tb = Với G d + G c 9,883 + 9,8675 = = 9,8753 2 ρ + ρc 1,186 + 1,186 ρhh = d = = 1,186 2 (kg/s) (kg/m3) vhh = (m/s) Dt =  4G tb × 9,8753 = = 2, 45(m) π.v hh ρhh 3,14 × × 1,186 SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 56 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn ể thuận tiện cho gia công ta chọn đường kính tháp D t = 2,6 (m) vận tốc hỗn hợp khí Đ v hh = tháp : 4G tb = 1,67(m/ s) D 2t π.ρhh 2.2 Tính hệ số truyền khối k y = 1,6 Hệ số truyền khối tính theo công thức: D.v0,54 hh 0,54 1,46 γ d g Với: dg : đường kính trung bình hạt hấp phụ dg= 0,004(m) D : hệ số khuếch tán chất hấp phụ nhiệt độ trình(m 2/s) vhh: vận tốc dòng khí tính theo tiết diện ngang thiết bị γ : độ nhớt hỗn hợp khí (m2/s) ky : hệ số truyền khí γ= Độ nhớt trung bình hỗn hợp khí : y CO tb = yd + yc = 1,5924 × 10 −3 µ hh ρhh (kmol/kmolhhk) SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 57 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn CO M hh = 28y CO tb + 29(1 − y tb ) = 29(kg / kmol) M hh M CO y CO M k (1 − y CO tb tb ) = + µ hh µ CO µk Độ nhớt khí 25oC áp suất 1atm ( tra bảng trang 116 Sổ tay Quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2) µ CO µk µ hh = 0,01×10-3 (Pa/m2) = 0,018×10-3 (Pa/m2) = 0,0179×10-3 (Pa/m2) ρhh = ρd + ρc 1,186 + 1,186 = = 1,186 2 Độ nhớt hỗn hợp khí (kg/m3) µ hh 0,0179 × 10−3 γ= = = 0,0152 × 10−3 (Pa / m ) ρhh 1,186 Hệ số khuếch tán CO 25oC atm: 1/2 −3 4,13 × 10 × T 3/2  1  D 25 = + ÷ 1/3 1/3  P(VCO + Vkk )  M CO M kk  4,13 × 10 × ( 25 + 273) = × (30,71/3 + 29,91/3 )2 −3 3/2 1/2   ×  + ÷ = 0,1448(cm / s)  28 29  SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 = 0,1448×10-4 (m2/s) 58 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn Với VCO = 30,7 (cm3/mol); Vkk = 29,9 (cm3/mol) (tra bảng VIII.2 trang 127 Sổ tay Quá trình thiết bị tập 2) Hệ số truyên khối: k y = 1,6 D.v0,54 0,1448 × 10−4 × 1,670,54 hh = 1,6 × = 38,72(m / s) −3 0,54 1,46 γ 0,54 d1,46 (0,0152 × 10 ) × 0,004 g 2.3 Tính thời gian hấp phụ chu kỳ chiều cao tháp hấp phụ Thời gian hấp phụ chu kỳ tính theo công thức: τ= C*x C*x H −b v hh Cd k yCd Trong đó: C*x = nông độ chất bị hấp phụ cân bằng với nồng độ dòng khí vào thiết bi Cđ: nồng độ đầu chất bị hấp phụ thiết bị C*x = a *CO × ρthan = 0,0339 × 500 = 16,95 (kg/m3) Cđ = 2754 ×10-6 (kg/m3) vhh = 1,67 (m/s) b: hệ số xác định theo bảng X.6 trang 260 – Sổ tay trình thiết bị hóa chất b = 0,42 với Cc Cd = 0,3 Vậy thời gian hấp phụ tính theo CO là: SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 59 Đồ án môn học τ= 16,95 16,95 × H − 0,42 = 60,7 × H − 5,3 −6 1,67 × 2754 × 10 38,72 × 2754 × 10−6 Với H = 1,8 (m) H = 1,9 (m) H = 2,0 (m) τ GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn τ τ τ = 5797 (s) = 1,6 (h) = 6142 (s) = 1,7 (h) = 6487 (s) = 1,8 (h) lớn chất hấp phụ bị hấp phụ nhiều, ta chọn chiều cao lớp than H = m, thời gian hấp phụ mẻ τ =1,8 (h)  Khối lượng than cần: πD 2t 3,14 × 2,62 M= × × ρ than = × × 500 = 5305,6(kg) 4  Khoảng cách từ lớp than đến nắp đáy tháp ZL ZC, xác định theo bảng sau: Đường kính D, mm ZL , mm 400 – 1000 600 1200 – 2200 1000 ≥ 2400 1400 Với D = 2600 mm, ta chọn ZL = 1400 mm ZC = 2500 mm ZC , mm 1500 2000 2500 Vây chiều cao tháp là: Ht = H + ZL + ZC = 5,9 (m) 2.4 Trở lực than  Chuẩn số Reynolds v d 1, 67 × 0, 004 Re y = k = = 373,18 µk 0, 0179 × 10−3  Hệ số ma sát dòng khí qua tháp hấp phụ: SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 60 Đồ án môn học δh = GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn 27,8 + 0,8 Re = 0,8745  Đường kính tương đương khe hở lớp vật liệu: ε 0,37 d0 = × ×d = × × 0,004 = 0,00157 1− ε − 0,37 (m)  Vận tốc thật dòng khí: v0 = v k 1,67 = = 4,51 ε 0,37 (m/s)  Trở lực than: 2H v 02 2× 4,512 ∆P = δ h ρhh = 0,8745 × × 1,186 × = 26874 d0 0,00157 (Pa) = 35,36 (mmHg) 2.5 Tính đường ống dẫn khí a) Ống dẫn khí vào Lưu lượng dòng khí vào tháp: Q = 30000 m3/h = 8,33 (m3/s) Vận tốc khí ống vk = 25m/s (khoảng cho phép 4-30 m/s theo bảng II.2 trang 369 Sổ tay Qúa trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1) Vậy đường kính ống dẫn hỗn hợp khí vào: Dk = Q 8,33 = = 0,66(m) 0,785.v k 0,785 × 25 Chọn Dk = 700 mm Bề dày ống chọn b = 13,5 mm b) Ống dẫn hỗn hợp khí Lấy bằng giá trị ống dẫn khí vào: Dr = 700 mm, bề dày 13,5 mm c) Đường kính ông dẫn nước nhiệt đầu vào - Theo Dk = 700 mm ta chọn dhnuoc = 250mm - Bề dày chọn 5mm d) Đường kính ống dẫn nước ngưng ra: - Thường chọn dngưng = dhnuoc = 250 = 125(mm) SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 61 Đồ án môn học - GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn Chọn bề dày bằng 4mm Bảng 16: Thông số thiết kế tháp hấp phụ STT Thông số Chiều cao lớp than Đường kính tháp Khoảng cách từ lớp than đến nắp Khoảng cách từ lớp than đến đáy Tổng chiều cao tháp hấp thụ Đường ống dẫn khí vào, Đơn vị m m m m m mm Giá trị 2,6 1,4 2,5 5,9 700 PHẦN IV: TÍNH TOÁN SỰ KHUẾCH TÁN NỒNG ĐỘ CHẤT Ô NHIỄM I Xác định đặc điểm nguồn thải Gió thổi từ nhà A sang nhà B Xét nhà A có: h = 10 m b = 15 m < 2,5 h —» nhà A nhà hẹp Xét nhà B có: h = 20 m b = 30 m < 2,5 h —» nhà B nhà hẹp x1 =120 m > 10hA —» A B nhà hẹp đứng độc lập • Vậy chiều cao giới hạn ống khói tính theo công thức: Hgh = 0,36 bz + 2,5 h Trong đó: h chiều cao nhà A = 10m SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 62 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn bz khoảng cách từ tâm ống khói đến tường khuất gió Chọn ống khói đặt nhà A, với bz = Hgh = bA = 10m 0,36 × 10 + 2,5 × 10 = 28,6 (m) • Hhq : chiều cao hiệu ống khói, m Hhq = Hô + ∆h Với: Hô_ chiều cao ống khói, Hô = 50 m ∆h ∆h _ độ cao nâng luồng khói, m xác định theo công thức holland: ∆h = Với: ω TK − TXQ  ωD  −3 1,5 + 2,68 × 10 P × D  ÷ u  TK  (3.54) _ vận tốc ban đầu luồng khói miệng ống, m/s ω= 4L × 30000 = = 42,5 π D π × 0,52 × 3600 m/s D: đường kính ống khói, D = 500 mm = 0,5 m u: vận tốc gió miệng ống khói, n u= 0,16 Z  50  u10  ÷ = ×  ÷  10   10  = 3,88m / s Với: n_ hệ số phụ thuộc độ gồ ghề mặt đất: 0,1 độ ổn định khí quyển, chọn khí cấp D Tra bảng B2.4 – giáo trình ô nhiễm không khí xử lý khí thải_Trần Ngọc Chấn, n= 0,16 SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 63 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn Z: độ cao ống khói, Z = Hô = 50 m P: áp suất khí quyển, P = 1013 mbar TK: nhiệt độ tuyệt đối khói miệng ống, TK = 273 + 100 = 373 K TXQ: nhiệt độ tuyệt đối môi trường xung quanh, TXQ = 273 + 20 = 293 K ∆h = 42,5 × 0,5  373 − 293  ×  1,5 + 2,68 × 10−3 × 1013 × 0,5 × ÷ = 9,8 3,88 373   m Chiều cao hiệu ống khói: Hhq = 50 + 9,8 = 59,8 m > Hgh = 28,6 (m) Vậy nguồn phát thải nguồn cao II Tính nồng độ chất ô nhiễm vị trí km 3km so với mặt đất trùng với trục hướng gió chất khí ST T Thành phần Nồng độ (mg/m3) SO2 CO H2 S NO2 450 900 320 Theo QCVN 05:2009/ BTNMT QCVN 06:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng không khí xung quanh nồng độ tối đa cho phép số khí độc không khí xung quanh là: ST T Thành phần SO2 CO H2 S NO2 Nồng độ cho phép trung bình năm µ g / m3 ( ) 50 5000 42 40 QCVN 05: 2009/BTNM QCVN 05: 2009/BTNM QCVN 06: 2009/BTNM QCVN 05: 2009/BTNM Ống khói nhà máy nằm nguồn thải cao: Tính toán nồng độ chất ô nhiễm theo mô hình Gauss biến dạng: SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 64 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn  −H  M CX = EXP  ÷ π × u ×δ y ×δz  2δ z  (3.34) Trong đó: • M: lượng phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm liên tục, M = L x [X] mg / s Với: L_ lưu lượng khí thải, L = 8,33 m3/s mg / m3 [X]_ Nồng độ chất ô nhiễm, • u: vận tốc gió miệng ống khói, u = 3,88 m/s δy : • hệ số khếch tán ngang, phụ thuộc vào khoảng cách x tra H3.9 - giáo trình ô nhiễm không khí xử lý khí thải_Trần Ngọc Chấn δZ : • hệ số khếch tán ngang, phụ thuộc vào khoảng cách x tra H3.10 - giáo trình ô nhiễm không khí xử lý khí thải_Trần Ngọc Chấn • H : chiều hiệu ống khói, H = 59,8 m Bảng 17: Bảng số liệu nồng độ chất ô nhiễm vị trí km km Chất ô nhiễm SO2 CO H2S NO2 X, m 1000 3000 1000 3000 1000 3000 1000 3000 M, (mg/s) u, (m/s) H, m 3750 3,88 59,8 7500 3,88 59,8 41,7 3,88 59,8 2666,7 3,88 59,8 δy δz C, (mg/m3) 75,2 200 75,2 200 75,2 200 75,2 200 32,5 65 32,5 65 32,5 65 32,5 65 23 x10-3 16 x10-3 46 x10-3 31 x10-3 0,258x10-3 0,172x10-3 16 x10-3 11 x10-3 III Tính Cmax vị trí xuất Cmax - Nồng độ cực đại chất ô nhiễm xác định: SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 65 Đồ án môn học Cmax = GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn 2M 0,1656 × M = π × × e × u ×δ y × H u ×δ y × H (3.36) - Vị trí xuất Cmax xác định theo công thức: H 59,8 δZ = = = 42,3 2 m (3.35) Vị trí xuất Cmax xác định theo H3.10 - giáo trình ô nhiễm không khí xử lý khí thải_Trần Ngọc Chấn X = 1500 m Bảng 18: Nồng độ chất ô nhiễm cực đại mặt đất STT Chất ô nhiễm M (mg/s) SO2 CO H2S NO2 3750 7500 41,7 2666,7 δy Cmax, (mg/m3) Vị trí xuất Cmax, m 25x10-3 50 x10-3 0,278x10-3 18 x10-3 1500 1500 1500 1500 (x= 1500 m) 107 107 107 107  So sánh với QCVN 05: 2009/BTNMT, QCVN 06:2009/BTNMT chất lượng không khí xung quanh tra bảng 1,tính trung bình năm µg / m3 Cb(x=1000)và Cb(x=3000) < Cmax ( ) < Cqc Vậy nồng độ chất ô nhiễm vị trí xét đạt QCVN 05:2009/BTNMT, QCVN 06:2009/BTNMT chất lượng không khí xung quanh IV Tính toán khuếch tán bụi Giả thiết : - ρb Khối lượng riêng bụi : = 1500 kg/m3 µ Độ nhớt khí : = 1,6.10-5 kg/ms Nồng độ bụi mặt đất dọc theo trục hướng gió tính theo công thức 3.63b – giáo trình ô nhiễm không khí xử lý khí thải_Trần Ngọc Chấn SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 66 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn Cb( x)   v x H− r   Mb u = EXP  −  2πuδ yδ z δz  2    ÷ ÷ ÷       Trong : - Cb(x) : nồng độ bụi mặt đất dọc theo trục hướng gió khoảng cách x (m), mg/m3 Mb : lượng phát thải bụi thuộc nhóm cỡ hạt cần xem xét, mg/s H : chiều cao hiệu quả, H = 59,8 m u : vận tốc gió miệng ống khói, u = 3,88 m/s - : hệ số khuếch tán theo phương ngang theo phương đứng phụ thuộc vào khoảng cách x, độ rối khí vận tốc gió δ y ,δ Z • δy Giá trị tra theo H 3.9 - giáo trình ô nhiễm không khí xử lý khí thải_Trần Ngọc δz Chấn, tra theo biểu đồ 3.10 - giáo trình ô nhiễm không khí xử lý khí thải_Trần Ngọc Chấn ứng với khoảng cách x độ ổn định khí δ y ,δ Z Dựa vào H 3.9 H3.10 tra giá trị sau - STT δy x = 1000 m 75,2 x = 3000m 200 δZ 32,5 65 vr : vận tốc rơi giới hạn trung bình nhóm cỡ hạt bụi xem xét, m/s vr tính theo công thức 5.13 - giáo trình ô nhiễm không khí xử lý khí thải_Trần Ngọc Chấn ρ b g.δ vr = 18µ δ - Trong cỡ hạt bụi, m x : khoảng cách dọc theo trục hướng gió kể từ nguồn, m Ta có Bảng 19: Phân bố kích thước hạt theo cỡ hạt thông số tính toán theo cỡ hạt sau : SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 67 Đồ án môn học Cỡ hạt ( m) Cỡ hạt trung bình, ( m) % theo khối lượng Nồng độ bụi miệng ống khói ( mg/m3 ) Lượng phát thải bụi Mb (mg/s) GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn 0–5 – 10 10 – 20 20 – 30 30 – 40 40 – 50 50 – 60 60 – 70 2,5 7,5 15 25 35 45 55 65 10 17 12 15 18 16 7,2 14,4 18 30,6 21,6 27 32,4 28,8 60 120 150 255 180 225 270 240 0,0115 0,0319 0,0626 0,1035 0,1546 0,2159 2,25 x10-3 0,68 x10-3 3,76 x10-3 0,56 x10-3 x10-3 Vận tốc rơi vr ρ g.δ tb vr = b 18µ 0,0003 0,0029 0,19 x10-3 0,12 x10-3 0,39 x10-3 0,26 x10-3 (m/s) Cb(x=1000) ( mg/m3 ) Cb(x=3000) ( mg/m3 ) 0,55 x10- 1,22 x10- 1,23 x103 3 0,35 x10- 0,7 x10-3 0,56 x103 0,19 x10-3 Trong : + Phần trăm khối lượng theo cỡ hạt tỷ lệ với nồng độ khối lượng bụi nên : Nồng độ khối lượng bụi miệng ống khói (mg/m3) = nồng độ bụi tổng (mg/m3phần trăm khối lượng theo cỡ hạt µ Ví dụ : cỡ hạt 2,5 m có tỷ lệ % theo khối lượng 4%, nồng độ bụi tổng đầu cho 35000 mg/m3 Do nồng độ khối lượng bụi cỡ hạt 2,5 m = 350000,04=1400 mg/m3 Tính tương tự với cỡ hạt lại ( cỡ hạt lấy theo ) SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 68 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn + Lượng phát thải bụi: Mb = L(m3/s) Nồng độ khối lượng bụi miệng ống khói (mg/m3 ) L : Lưu lượng khí thải, L = 8,33 m3/s  So sánh với QCVN 05: 2009/BTNMT chất lượng không khí xung quanh tra bảng 1,tính trung bình năm µg / m3 Cb(x=1000)và Cb(x=3000) < 140 ( ) Nồng độ bụi vị trí xét đạt QCVN 05:2009/BTNMT chất lượng không khí xung quanh TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Ngọc Trấn, Ô nhiễm không khí xử lý khí thải – tập 1, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2004 Trần Ngọc Trấn, Ô nhiễm không khí xử lý khí thải – tập 2, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2004 SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 69 Đồ án môn học GVHD: ThS.Mai Quang Tuấn Trần Ngọc Trấn, Ô nhiễm không khí xử lý khí thải – tập 3, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2004 Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1, NXBKHKT Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2, NXBKHKT Dư Mỹ Lệ, Kỹ thuật xử lý khí thải- Quá trình hấp thụ - NXBGD Nguyễn Văn May, Thiết Bị Truyền Nhiệt Chuyển Khối SVTH: Đường Thị Hợi – ĐH3CM1 – MSV: DH00301179 70