BẢO vệ môi TRƯỜNG KHÔNG KHÍ và xử lý KHÍ THẢI

ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI A SỐ LIỆU BAN ĐẦU Nhiệm vụ thiết kế: Tính toán tải lượng chất ô nhiễm dự báo thiết kế hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường không khí từ nguồn thải nhà máy luyện cán thép Cái Lân Số Liệu Theo quy chuẩn 51- 2013 /BTNMT  Địa điểm xây dựng : Quảng Ninh  Hướng mặt nhà máy : Đông  Các thông số khí hậu : tra trạm Bảng 1.1 : Các thông số khí hậu môi trường xung quanh Mùa mưa (tháng V) φtđ Dm Vm % g/kg m/s 85 14 3,1 tt N o tb t C 26,8 Hướn g gió Đ-N tt N o t C 18,5 Mùa khô(tháng I) φtđtb Dk Vk % g/kg m/s 81 9,1 3,6 Hướng gió Đ-N  Thông số nguồn thải : Bảng 1.2 : Thành phần nhiên liệu nguồn thải Thành phần Ap (%) Sp (%) Wp (%) Op (%) Np (%) Hp (%) Cp (%) Bột than 18,6 1,8 5,8 0,8 0,6 2,6 69,8 Đ.cực 2,3 97,7 Page CHƯƠNG I TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG VÀ NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM 1.1 Phân tích công đoạn gây ô nhiễm môi trường Các trình hoạt động sản xuất tạo chất thải gây ô nhiễm môi trường Với công đoạn sản xuất khác dây chuyền lại tạo chất thải khác Sơ đồ dây chuyền công nghệ luyện phôi thép: Thép phế liệu - Cấp điện - Bột than - Vòi phun caccbon oxy - Điện cực Page - Bụi Kim loại nặng CHC bay Tiếng ồn Nhiệt Đioxin ĐIỆN 1.2 Phân tích sơ đồ dây chuyền côngLÒnghệ : Quá trình sản xuất thép lò điện hồ quang tóm tắt bao gồm công đoạn: 70T 80T - Công đoạn 1: Chuẩn bị nạp liệu : Nguyên liệu sắt thép phế liệu - Công đoạn 2: Nấu chảy (bằng lò điện 70T 80T) Công đoạn phát sinh nhiều khí : - Hợp kim fero SO2, nhiệt NOx, - Argon thải bụi, kim loại nặng ( Kẽm,LÒ chì, thủy ngân), đioxin, chất hữuKhí thải: bay hơi, THÙNG - Điện CO2, CO thải, tiếng ồn : - Công đoạn 3: Tinh luyện ( thường lò thùng) Công đoạn phát sinh nhiều khí 70T 80T thải SO2, NOx, CO2, CO - Công đoạn 4: Đúc liên tục Thép lỏng sau tinh luyện rót vào thùng trung gian máy đúc liên tục để đúc thành thép phôi vuông, phôi dẹt…Công đoạn phát Bụi, KLN, tiếng ồn sinh bụi kim loại nặng,Máy tiếngđúc ồn.liên tục dòng - Điện - Công đoạn 5: Hoàn thiện Phôi thép qua lò nung , hoàn thiện bề mặt, hình dạng để trở thành thành phẩm thép xây dựng Công đoạn phát sinh bụi, kim loại nặng Kết luận: Khí thải sản xuất thép lò điện bao gồm khí thải trực tiếp từ lò điện lò Bụi, KLN thùng lò nung phôi, khí thải vậnPhôi chuyển nạp liệu, rót thép đúc thép khói thép chế biến xỉ Khí thải trực tiếp từ lò điện lò thùng lò nung phôi chiếm khoảng 95% toàn khí thải xưởng thép lò điện Khí thải lò điện hồ quang có dải thành phần rộng, gồm thành phần kim Bụi,như KLN,bụi, nhiệt - Dầu FO LÒ NUNG PHÔI loại nặng, SO2, NOx, CO2, chất hữu bay hơi, thành phần lượng chất hữu bay đặc biệt quan trọng Chất hữu bay hơi: đặc biệt benzen, toluen, xylen cacbua hydro khác phát sinh từ than Các hợp chất hữu chứaMáy clo cán PCB, PCDD/F, PAH Tiếng ồn phát sinh từ lò điện, máy đúc 1.3 Xác định lượng nhiên liệu cần dùng theo định mức lò a Lượng nhiên liệu cần dùng cho lò điện ( lò) Ta có công suất lò : 75T/mẻ ( mẻ 1giờ) Lượng tiêu hao than 22 kg/tấn sản phẩm phôi Vậy 1h lò điện tiêu hao số lượng than : 22x1x75 = 1650 (kg/h) Nhiệt nhiên liệu sử dụng bột than tính theo công thức Mendeleev: QP=81×Cp + 246×Hp - 26×(Op - Sp) - 6× W (kcal/kg) = 81×69,8+246×2,6- 26×(0,8-1,8) - ×5,8 = 6284,6 (kcal/kg ) Mặt khác lò điện tiêu hao điện cực than 10,02 kg/tấn sản phẩm Vậy 1h lò điện sử dụng hết : 10,02x1x75=751.5 (kg/h) điện cực than Nhiệt nhiên liệu sử dụng điện cực QP=81×Cp + 246×Hp - 26×(Op - Sp) - 6× W (kcal/kg) = 81×99,1+246×0- 26×(0-0) - ×0 = 8027,1( kcal/kg ) Page b Lượng nhiên liệu cần dùng cho lò nung phôi ( lò ) Lò nung phôi có công suất 52 T/h sử dụng nhiên liệu dầu FO với định mức tiêu hao lượng 265000 kcal/T phôi Ta có nhiệt nhiên liệu sử dụng dầu FO : Qp = 9272.2 (kcal/kg) Vậy lượng than cám cần sử dụng 1h với lò nung phôi : 52 × 265000 9272, FO B = = 1486.16( kg/h ) 1.3 Xác định tải lượng chất ô nhiễm sản phẩm cháy nguồn thải 1.3.1 Tính toán cho Lò điện a Tính toán với nhiên liệu sử dụng bột than: Bảng 1.3 Các đại lượng trình cháy mùa mưa TT Đại lượng tính Công thức tính toán Kết 01 V0=0,089Cp+0,264 Hp-0,0333(Op- Sp) Lượng không khí khô lý thuyết =0,089×69,8+0,264×2,6-0,0333×(0,8-1,8) 6,93 02 Lượng không khí ẩm lý thuyết d = 20,5 g/kg Va= ( + 0,0016d )V0 7,16 = ( + 0,0016× 20,5) × 6,93 (m3chuẩn/kgNL) 03 Lượng không khí ẩm thực tế (α VT = α Va = 1,5 × 7,16 =1,5) 04 Lượng SO2 V = 0,683×10-2 × Sp sản phẩm cháy = 0,683×10-2× 1,8 SO 05 Lượng CO SPC V (η =0,01) =1,865×10-2×0,01×69,8 CO = 1,865×10-2×η×Cp Page (m3chuẩn/kgNL) 10,74 (m3chuẩn/kgNL) 0,012 (m3chuẩn/kgNL) 0,013 (m3chuẩn/kgNL) 06 Lượng CO2 SPC V (η =0,01 ) =1,865×10-2×(1-0,01)×69,8 V 07 Lượng nước SPC 08 Lượng N2 sản phẩm cháy V Lượng O2 SPC V 09 a) Lượng NOx sản phẩm cháy (Xem NO2) d) Lượng O2 tham gia vào phản ứng NO2 N2 = 0,8×10-2×Np+0,79× VT O2 = 0,21×( α-1 )×Va MNO2= 3,953×10-8×(B×QP)1,18 = 3,953×10-8×(1650×6284,6)1,18 NO N2 7,51 1650*2,054 = = = 0,5 ×V NO = 0,5×2,22×10-3 V (m3chuẩn/kgNL) 0,71 = 0,21×( 1,5 – )×7,16 V 1,29 H 2O = 0,8×10-2×0,6+0,79×10,74 ρNO2=2,054kg/m3 V c) Lượng N2 tham gia vào phản ứng NO2 = 1,865×10-2×(1- η)×Cp =0,111×Hp+0,0124×Wp+0,0016×d×Vt =0,111×2,6+0,0124×5,8+0,0016×20,5×10,74 b) Quy đổi m3 tiêu chuẩn/kgnl 10 CO2 O2 =V NO (m3chuẩn/kgNL) 8,49 (m3chuẩn/kgNL) 0,75 (m3chuẩn/kgNL) 7,51 (kg/h) 2,22×10 (m3chuẩn/kgNL) 1,11×10 (m3chuẩn/kgNL) 2,22×10 (m3chuẩn/kgNL) Page VSPC = V 11 12 Tổng lượng sản phẩm cháy đktc Lưu lượng khói thải đktc tk = 25 ºC O2 +V SO NO L= × = L= × = 13 ρ SO2 ρ SO M= với =2,926 kg/m chuẩn M= Tải lượng CO 14 Tải lượng CO2 15 với ρ CO2 M= ( ) -V H 2O +V +V O (NO 11, 26 ×1650 273 + 25 × 3600 273 11, 26 ×1650 273 + 155 × 3600 273 103 × 0, 012 ×1650 × 2,926 3600 103 × 0, 013 ×1650 ×1,25 3600 ρ CO M= CO2 M M= 16 N NO CO2 N2 ) +V 11,26 (m3chuẩn/kgNL) 5,7(m3/s) 8,09(m3/s) =1,977 kg/m3chuẩn +V 16,09(g/s) M= ρ CO với =1,25 kg/m3chuẩn -V CO = 0,012+0,013+ 1,29 +0,71+8,49+0,75+2,22×10-3 – 1,11×10-3 – 2,22×10-3 tk = 155 ºC Tải lượng SO2 +V Tải lượng NOx M= = 7,45(g/s) 103 ×1, 29 × 1650 × 1,977 3600 1168,9 (g/s) 103 × M NOX 3600 103 × 7,51 3600 Page 2,08 (g/s) M= 17 Tải lượng bụi với a = 0,1 M= Nồng độ phát thải chất ô nhiễm điều kiện tiêu chuẩn 10 × 0,1×18,6 ×1650 3600 8,5 (g/s) 16, 09 5, 2,82 7,54 5, 1,32 (g/m) C= = a) Khí SO b) Khí CO (g/m) C= = 18 1168,9 5, c) Khí CO 205,07 (g/m) C= = d) Khí NO C= M NOX Lt 2, 08 5, = 8,5 5, e) Bụi 0,36 (g/m) 1,49 (g/m) C= = Bảng 1.4 Các đại lượng trình cháy mùa khô TT Đại lượng tính Công thức tính toán Kết 01 V0=0,089Cp+0,264 Hp-0,0333(Op- Sp) Lượng không khí khô lý thuyết =0,089×69,8+0,264×2,6-0,0333×(0,8-1,8) 6,93 02 Lượng không khí ẩm lý thuyết d = 15,5 g/kg Va= ( + 0,0016d )V0 7,10 = ( + 0,0016× 15,5) × 6,93 (m3chuẩn/kgNL) Page (m3chuẩn/kgNL) 03 Lượng không khí ẩm thực tế (α VT = α Va = 1,5 × 7,10 =1,5) 04 Lượng SO2 V = 0,683×10-2 × Sp sản phẩm cháy = 0,683×10-2× 1,8 SO 05 06 Lượng CO SPC V (η =0,01) =1,865×10-2×0,01×69,8 Lượng CO2 SPC V (η =0,01 ) =1,865×10-2×(1-0,01)×69,8 CO = 1,865×10-2×η×Cp CO2 = 1,865×10-2×(1- η)×Cp H 2O 07 Lượng nước SPC V = 0,111×Hp+0,0124×Wp+0,0016×d×Vt =0,111×2,6+0,0124×5,8+0,0016×15,5×10,65 08 Lượng N2 sản phẩm cháy V 09 10 Lượng O2 SPC a) Lượng NOx sản phẩm cháy (Xem NO2) = 0,8×10-2×Np+0,79× VT = 0,8×10-2×0,6+0,79×10,65 V O2 = 0,21×( α-1 )×Va = 0,21×( 1,5 – )×7,10 MNO2= 3,953×10-8×(B×QP)1,18 = 3,953×10-8×(1650×6284,6)1,18 b) Quy đổi m3 tiêu chuẩn/kgnl ρNO2=2,054kg/m3 V c) Lượng N2 tham gia vào phản ứng NO2 N2 V NO N2 7,51 1650*2,054 = = = 0,5 ×V NO = 0,5×2,22×10-3 Page 10,65 (m3chuẩn/kgNL) 0,012 (m3chuẩn/kgNL) 0,013 (m3chuẩn/kgNL) 1,29 (m3chuẩn/kgNL) 0,62 (m3chuẩn/kgNL) 8,42 (m3chuẩn/kgNL) 0,75 (m3chuẩn/kgNL) 7,51 (kg/h) 2,22×10 (m3chuẩn/kgNL) 1,11×10 (m3chuẩn/kgNL) d) Lượng O2 tham gia vào phản ứng NO2 V O2 =V VSPC = V 11 Tổng lượng sản phẩm cháy đktc Lưu lượng khói thải đktc 12 +V Tải lượng SO2 ρ SO2 NO L= × = ρ SO M= Tải lượng CO2 với ρ CO2 +V N NO ( ) CO2 -V H 2O +V +V O (NO N2 ) 11,11× 1650 273 + 175 × 3600 273 +V 11.11 (m3chuẩn/kgNL) 5,56(m3/s) 7,98(m3/s) 103 × 0,012 ×1650 × 2,926 3600 M= 103 × 0, 013 ×1650 ×1,25 3600 ρ CO M= =1,977 kg/m3chuẩn -V CO 16,09(g/s) M= ρ CO với =1,25 kg/m3chuẩn +V 11,11×1650 273 + 25 × 3600 273 L= × = với =2,926 kg/m3chuẩn Tải lượng CO 15 SO = 0,012+0,013+1,29 +0,62+8,42+0,75+2,22×10-3 – 1,11×10-3 – 2,22×10-3 M= 14 (m3chuẩn/kgNL) tk = 25ºC tk = 155ºC 13 O2 2,22×10 NO CO2 M = 7,45 (g/s) 103 ×1, 29 ×1650 × 1,977 3600 Page 1168,90 (g/s) M= 16 Tải lượng NOx 103 × M NOX 3600 10 × 7,51 3600 2,08 (g/s) M= M= 17 Tải lượng bụi với a = 0,1 M= Nồng độ phát thải chất ô nhiễm điều kiện tiêu chuẩn a) Khí SO 10 × 0,1×18,6 ×1650 3600 16, 09 5,56 2,89 (g/m) C= = 7, 45 5,56 b) Khí CO 1,34 (g/m) C= = 18 8,5 (g/s) 1168,9 5,56 c) Khí CO 210,23 (g/m) C= = d) Khí NO C= M NOX Lt 2, 08 5,56 = 8,5 5,56 e) Bụi 0,37 (g/m) 1,59 (g/m) C= = b) Tính toán với nhiên liệu sử dụng điện cực grafit Bảng 1.5 Các đại lượng trình cháy mùa mưa Page 10 v vào I= L × ( M - d1 ) × n + 0.06 (m) Trong đó: - L: lưu lượng khí cần lọc xyclon tổ hợp (m3/s) L = 12.51 (m3/s) - n: Số lượng xyclon dãy ngang so với chiều chuyển động dòng khí - M, d1: kích thước có bảng 14 bảng 15 (m) - vvào: vận tốc dòng khí tiết diện sống dãy xyclon 12.51 10 × ( 0.28 - 0.133) × + 0.06  Thay số: I= Sức cản khí động xyclon tổ hợp: - Nhận áp suất dư xyclon tổ hợp khoảng mmHg khối lượng đơn vị khí thải 135oC theo công thức: ρ135o C = 0.464 × = 1.0 (m) ≈ 70 mmH2O tác xác định P 760 + = 0.464 × 273 + t 273 + 135 = 0.87 (kg/m3) Vận tốc quy ước khói thải qua 64 xyclon có đường kính d = 250 mm là: v= 12.51 × 64 × π × 0.252 = 3,99 ≈ (m/s) Δp = ξ × Vậy sức cản khí động riêng thân xyclon tổ hợp là: ρ × v2 ξ = 90 Trong đó: : Hệ số sức cản cục loại cánh hướng dòng chân vịt α = 25o Δp = 90 × Thay số: 0.87 × 42 η= Hiệu suất lọc xyclon tổ hợp: Trong đó: Фi - = 624.4 (Pa) = 63.8 (mmH2O) ∑ ηi × Ф i 100 : Phân cấp cỡ hạt theo % khối lượng bụi Page 44 Bảng 2-5: Phân cấp cỡ hạt theo % khối lượng Vật liệu tạo bụi BụiTha n ηi - Kích thước hạt bụi (µm) 0-5 5-10 10-20 20-40 40-60 >60 Phân cấp cỡ hạt theo % khối lượng lượng 3,01 1600 bụi 3,71 1,29 35,41 4,41 48,09 Khối riêng (kg/m3) : Hiệu suất lọc loại cỡ hạt Tra theo biểu đồ Bảng 2-6: Hiệu suất làm riêng phần xyclon tổ hợp Kích thước hạt bụi (µm) 2.5 7.5 15 30 50 >60 Hiệu suất lọc theo cỡ hạt (%) 30 57 75,5 92 97 100 Thay số: η= 3, 01* 30 + 3, 71* 57 + 1, 29 * 75, + 35, 41* 92 + 4, 41* 97 + 48, 09 *100 100 = 85,83 (%) η Xác định lượng bụi lại dòng khí thải khỏi xyclon tổ hợp: C = Cbụi ×(1- ) Trong đó: - Cbụi: Nồng độ bụi khí thải vào xyclon (mg/m3) Cbụi = 1650 (mg/m3) C = 1650× (1 – 85,83%) = 233,81 (mg/m3) So sánh: C - = 0.47 Không khí cần làm 62,6% nghĩa khí SO lại khí thải chiếm 37.4%, áp suất riêng phần SO2 khí thải sau xử lí là: ' k P Từ ta tính được: " k Pk" P = 0.75 (mmHg) ; Page 46 = 0.28 (mmHg) = Pk' × 0.374 (mmHg) - Áp suất riêng phần chất lỏng vào không chứa SO2 : PL’=0; PL’’=0 - Xác định đường kính thiết bị: + Diện tích tiết diện ngang tháp Giả thiết tốc độ dòng khí qua tiết diện ngang tháp ωk = m/s Fth = = = 19,15 m2 + Đường kính tháp là: D= = = m Xác định tốc độ khí qua tiết diện thoáng ô đệm: Do tác dụng tương hỗ SO2 Ca(OH)2 không tạo thành sản phẩm ăn mòn Nên - tính ô đệm gỗ có kích thước dày 10mm đặt theo hướng ngang có khoảng cách hai trục thanh, nghĩa tạo khoảng hở (giữa hai thanh) 20 mm Dọc chiều cao đặt nối tiếp lớp đến lớp khác Vậy tiết diện thoáng ô đệm 20/30=0,67 Trong 1m2 ô đệm với chiều dài 1m đặt 1000/30 - - = 33 Vậy 1m3 ô đệm có bề mặt tiếp xúc là: f= 2x33=66m2 Tốc độ khí qua tiết diện thoáng ô đệm: Ω = = = 1,5 m/s Xác định hệ số hấp thụ K: K= = = 0,019 kg/m2h.mmHg Xác định chuyển lực hấp thụ Δp: Δp = = = 0,48 Bề mặt hấp thụ xác định theo công thức: F = = = 8934 m2 Thể tích ô đệm cần phải có: υ= = =135 m3 Chiều cao ô đệm xác định theo công thức: chọn đường kính m H= = =4,8 m Xác định lượng dung dịch Ca(OH)2 để hấp thụ SO2 Hàm lượng SO2 bụi hấp thụ là: X2= 4,5 g/l; X1=0; Nồng độ SO2 khí ban đầu Y1= 2890 mg/m3 Y2=Y1 0,244 = 2890.0,244= 705,16mg/m3 Vậy : L = = = 6074 (l/h)= 6,07m3/h) B LÒ NUNG PHÔI Page 47 2.1.Tính toán xử lí CO cho lò nung Phương pháp xử lý CO thường sử dụng thiêu đốt có buồng đốt Vì sau khỏi lò, hỗn hợp khói thải có nhiệt độ cao, ta tận dụng nhiệt độ để phục vụ cho thiêu đốt xử lý CO đầu tiên, giúp giảm bớt lượng nhiên liệu sử dụng Các thông số đốt cháy CO buồng đốt sau: - Nhiệt độ buồng đốt: tđ = 680 ÷ 800 (oC) - Thời gian lưu khí: τ = 0.2 ÷ 0.5 (s) - Vận tốc khí: v = ÷ (m/s) - Năng lượng đốt khí gas với suất tỏa nhiệt q = 9000 (kcal/m 3) Ta tính toán thiết bị xử lý CO cho mùa có nồng độ CO cao mùa khô, đảm bảo xử lý cho mùa mưa Do ta có nhiệt độ hỗn hợp khói thải trước vào buồng đốt tk = 155 oC Nhiệt độ bé nhiệt độ làm việc buồng đốt nên ta phải gia nhiệt cho Phản ứng cháy đốt khí CO: o CO + O2 t → CO2 2.1.1 Tính toán lượng oxy cần thiết để đốt CO Theo phương trình phản ứng: o t → CO + O2 m3 CO2 0.5 m3 Ta có bảng tổng hợp số liệu tính toán mùa khô: Bảng 2-7: Số liệu tính toán mùa khô TT Chất ô nhiễm Cmax (mg/m3) CO 720 Nồng độ thực tế Cần XL (mg/m3) (mg/m3) 1470 750 Lưu lượng khói thải (m3/s) 7,59 Để đốt cháy hết 56 g CO cần 32 g O Vậy lượng oxy cần thiết cho trình cháy để đốt hoàn toàn lượng khí CO cần xử lí là: 32 56 m = 750 × = 428,57 (mg O2/m3 chuẩn) Do đó, lượng O2 cần thiết với toàn lượng khí thải: Page 48 M = m × L = 428,5 7× 7,59 = 3252,85 (mg/s) = 11,71(kg/h) Ta có bảng tổng hợp lượng khí O2 sản phẩm cháy sau khỏi lò nung mùa tính toán (mùa khô) sau: Bảng 2-8: Tổng hợp lượng khí O2 sản phẩm cháy lò nung vào mùa khô TT Loại Lò Nguyên liệu sử dụng Lò nung phôi Bột than Nồng độ O2 có SPC (m3/kg NL) Lượng nguyên liệu sử dụng (kg/h) 0,11 1486.16 Lượng oxy có khí thải lò đốt: VO2 = VOLÐ2 + VOLN2 = 0,11×1468.16 = 161,5 (m3/h) Biết khối lượng riêng O2 ρ = 1.429 (kg/Nm3) điều kiện chuẩn Vậy khối lượng riêng O2 điều kiện nhiệt độ khói thải là: ρt = ρ × 273 273 = 1.429 × 273 + t 273 + 155 = 0.911 (kg/Nm3) Khối lượng O2 có khói thải là: M’ = VO2 × ρO2 = 161,5 × 0.911 = 147,12 (kg/h) > M Do không cần cung cấp thêm không khí bên 2.1.2 Tính toán buồng đốt CO Tính toán lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ dòng khí thải từ nhiệt độ ban đầu lên đến nhiệt độ làm việc buông đốt: Trong đó: Q = L k × γ k × C k × Δt - Q: Lượng nhiệt cần thiết (kcal/h) - Lk: Lưu lượng khí thải đưa vào buồng đốt (m3/h) Lk = 27324 (m/h) γk - : Khối lượng riêng khí thải đưa vào buồng đốt (Kg/m3) γk = γ0 × 273 273 = 1.25 × = 0.80 273 + t 273 + 155 Page 49 (Kg/m3) - Ck: nhiệt dung riêng khí thải vào buồng đốt (kcal/kg oC).Ck = 0.24 (kcal/kg.oC) - ∆t: Độ tăng nhiệt độ (oC) Giả thiết nhiệt độ buồng đốt 700 oC ∆t = 700 – 155 = 545 (oC) Thay số ta có: Q = 27324 × 0.80 × 0.24 × 545 = 2,86×106 (kcal/h) L NL = Q q (m3/h) Xác định lượng nhiên liệu cần thiết: Trong đó: - LNL: lượng nhiên liệu (khí gas) cần thiết (m3/h) - Q: lượng nhiệt cần thiết (kcal/h) Q = 2,86×106 (kcal/h) - q: suất tỏa nhiệt nhiên liệu (kcal/m3) q = 9000 (kcal/m3) Thay số ta tính được: LNL = 317,78 (m3/h) Tính toán lưu lượng thể tích hỗn hợp khí (khí thải + khí gas) đưa vào buồng đốt Lhh = Lk + LNL (m3/h) Trong đó: - Lk: Lưu lượng khí thải đưa vào buồng đốt (m3/h) - LNL: Lượng nhiên liệu (khí gas) cần thiết (m3/h) Lhh = 27324 + 317,78 = 27641,78 (m3/h) Quy đổi lượng thể tích lưu lượng hỗn hợp khí điều kiện ban đầu sang điều kiện bên buồng đốt: Lt = Lhh × 273 + t đ 273 + t k (m3/h) Trong đó: - Lt: Lưu lượng thực tế hỗn hợp khí điều kiện làm việc buồng đốt - Lhh: Lưu lượng thể tích hỗn hợp khí đưa vào buồng đốt Lhh = 38079.8 (m3/h) - tđ , tk: Nhiệt độ làm việc buồng đốt nhiệt độ khí vào buồng đốt tđ = 700 oC , tk = 155 oC Thay số: Lt = 27641,78 × 273 + 700 273 + 155 Tính toán kích thước buồng đốt: Page 50 = 62839,84 (m3/h) = 17,46 (m3/s) Chiều dài buồng đốt: l = v × τ (m) Trong đó: - v: Vận tốc khí buồng đốt (m/s) Giả thiết v = (m/s) - τ: Thời gian lưu khí thải buồng đốt (s) Giả thiết τ = 0.5 (s) Thay số ta tính l = 4.0 (m) Đường kính buồng đốt: D = 4×F π (m) Trong đó: - F: Diện tích mặt cắt ngang buồng đốt F = Lt 17, 46 = v = 2,18 (m2) Thay số ta tính D = 1.66 (m) Kiểm tra kích thước buồng đốt: ta có l 4.0 = D 1.66 = 2.41 ∈ [ 2;3] ⇒ Thỏa mãn yêu cầu - 2.1.3 Tổng kết Lượng oxy có sẵn khói thải đủ để đốt hoàn toàn khí CO nên không cần cung cấp thêm oxy cho trình đốt cháy - Đặc tính thiết bị: + Chiều dài: l = 4.0 (m) + Đường kính: D = 1.66 (m) η = 0.65 2.2.Tính toán xử lí bụi lò nung - 2.2.1 Xử lí bụi cấp 1: Dùng Xyclon tổ hợp Thông số tính toán: Nhiệt độ khói thải vào thiết bị tk = 135oC (giả thiết nhiệt độ giảm 20oC so với nhiệt độ ban đầu) Lưu lượng khói nhiệt độ thực tế: Lk = 7,59 (m3/s) = 27324 (m3/h) Áp suất xyclon áp suất khí 760 mmHg Hàm lượng bụi khói thải: Cbụi = 430 (mg/m3) Page 51 C max - Hàm lượng bụi cho phép theo QCVN 51:2013/BTNMT: = 288 (mg/m3) Tính toán: Chọn xyclon thép có đường kính D = 250 (mm) với cánh hướng dòng chân vịt α = 25o Theo bảng 7.8 trang 126 – Sách Ô nhiễm không khí xử lí khí thải (tập2) – GS.TS Trần Ngọc Chấn, kích thước xyclon sau: Bảng 2-9: Kích thước xyclon xyclon tổ hợp Loại Trọn cánh g Vật hướn Dqư A B C H E F G d d1 d2 δ lượn liệu g g kG dòng Chân 25 Thé 12 37 52 102 31 27 23 25 1334 46.1 vịt p 0 5 - Lưu lượng xyclon Lqư = 655÷765 (m3/h) Chọn Lqư = 745 (m3/h) Lk Lqu´ - 27324 745 Số xyclon là: N = = = 36(chiếc) Tổ hợp 36 xyclon xếp thành dãy, dãy có Lúc kích thước cạnh tiết diện ngang hình vuông xyclon tổ hợp tra theo bảng 7.10 trang 128 – Sách Ô nhiễm không khí xử lí khí thải (tập2) – GS.TS Trần Ngọc Chấn Bảng 2-10: Kích thước xyclon tổ hợp theo mặt cắt Dqư mm M mm N mm 250 280 170 Kích thước K (mm) phụ thuộc số lượng xyclon dãy 1740 Bề cao ống dẫn khí vào nhận v vào = 10 (m/s) (vvào = 10÷14 m/s), theo công thức 7.64 trang 130 – Sách Ô nhiễm không khí xử lí khí thải (tập2) – GS.TS Trần Ngọc Chấn: v vào I= L × ( M - d1 ) × n + 0.06 (m) Trong đó: - L: lưu lượng khí cần lọc xyclon tổ hợp (m3/s) L = 7,59 (m3/s) - n: Số lượng xyclon dãy ngang so với chiều chuyển động dòng khí Page 52 - M, d1: kích thước có bảng 14 bảng 15 (m) vvào: vận tốc dòng khí tiết diện sống dãy xyclon 7,59 10 × ( 0.28 - 0.133) × + 0.06  Thay số: I= Sức cản khí động xyclon tổ hợp: - Nhận áp suất dư xyclon tổ hợp khoảng mmHg khối lượng đơn vị khí thải 135oC theo công thức: ρ135o C = 0.464 × = 0,81 (m) ≈ 70 mmH2O tác xác định P 760 + = 0.464 × 273 + t 273 + 135 = 0.87 (kg/m3) Vận tốc quy ước khói thải qua 36 xyclon có đường kính d = 250 mm là: v= 7,59 × 36× π × 0.252 = 4.29 ≈ 4,3 (m/s) Δp = ξ × Vậy sức cản khí động riêng thân xyclon tổ hợp là: ρ × v2 ξ = 90 : Hệ số sức cản cục loại cánh hướng dòng chân vịt α = 25o Trong đó: Δp = 90 × Thay số: 0.87 × 4,32 η= ∑ Hiệu suất lọc xyclon tổ hợp: Trong đó: Фi - = 723,88 (Pa) = 73.8 (mmH2O) ηi × Ф i 100 : Phân cấp cỡ hạt theo % khối lượng bụi Bảng 2-11: Phân cấp cỡ hạt theo % khối lượng Vật liệu tạo bụi BụiTha n Kích thước hạt bụi (µm) 0-5 5-10 10-20 20-40 40-60 >60 Phân cấp cỡ hạt theo % khối lượng lượng 3,01 1600 bụi 3,71 1,29 35,41 4,41 48,09 Khối riêng (kg/m3) Page 53 ηi - : Hiệu suất lọc loại cỡ hạt Tra theo biểu đồ Bảng 2-12: Hiệu suất làm riêng phần xyclon tổ hợp Kích thước hạt bụi (µm) 2.5 7.5 15 30 50 >60 Hiệu suất lọc theo cỡ hạt (%) 30 57 75,5 92 97 100 Thay số: η= 3, 01* 30 + 3, 71* 57 + 1, 29 * 75, + 35, 41* 92 + 4, 41* 97 + 48, 09 *100 100 = 85,83 (%) η Xác định lượng bụi lại dòng khí thải khỏi xyclon tổ hợp: C = Cbụi ×(1- ) Trong đó: - Cbụi: Nồng độ bụi khí thải vào xyclon (mg/m3) Cbụi = 430 (mg/m3) C = 430 × (1 - 85,83%) = 60,93 (mg/m3) So sánh: C < Cmax đạt yêu cầu 2.2.2.Tính toán xử lí SO2 cho lò nung Thiết kế tháp ô đệm để hấp thụ SO2 dung dịch Ca(OH)2 Nhận xét: Nồng độ khí SO2 mùa khô lớn mùa mưa, ta chọn số liệu tính toán mùa khô để thiết kế  Với số liệu ban đầu: - Lc : lưu lượng khí cần làm [m3/h] Lc = m3/h - Nhiệt độ khí vào: tv = 145oC (gt nhiệt độ giảm sovới nhiệt độ ban đầu 100C) - η: Hiệu xuất cần làm Hiệu suất tối thiểu là: η= = = 70,6% Chọn hiệu suất xử lý η = 70,6% G SO2 = Hàm lượng SO2 hấp thụ: Trong đó: M SO2 VSO2 × M SO2 vi MSO2 : Khối lượng mol phân tử SO2 = 64 (đvC) vi: thể tích riêng mol khí SO2 vi = 21.89 - Page 54 vi = = = 21,89 G SO2 η × Vok Mặt khác: Nồng độ SO2 khí ban đầu: Y1 = Trong đó: G SO2 - = 3670 mg/m3 : Khối lượng SO2 bị hấp thụ G SO2 η = Y1 × × Vok = 3670 × 0.706 × × 10-6 = 70,79(kg/h) Vậy thể tích khí SO2 bị hấp thụ là: VSO2 = VSO2 = Vok × ( Pk' - Pk" ) 760 = 70,79 × 21.89 64 = 24,21 (m3/h) 27324 × ( Pk' - Pk" ) 760 Pk' Pk" Lại có: = 24,21 => - = 0.67 Không khí cần làm 70,6% nghĩa khí SO lại khí thải chiếm 29.4%, áp suất riêng phần SO2 khí thải sau xử lí là: ' k Pk" = Pk' × 0.294 (mmHg) " k P P Từ ta tính được: = 0.95 (mmHg) ; = 0.28 (mmHg) - Áp suất riêng phần chất lỏng vào không chứa SO : PL’=0; PL’’=0 - - Xác định đường kính thiết bị: + Diện tích tiết diện ngang tháp Giả thiết tốc độ dòng khí qua tiết diện ngang tháp ωk = m/s Fth = = = 11,6 m2 + Đường kính tháp là: D= = = m Xác định tốc độ khí qua tiết diện thoáng ô đệm: Do tác dụng tương hỗ SO2 Ca(OH)2 không tạo thành sản phẩm ăn mòn Nên tính ô đệm gỗ có kích thước dày 10mm đặt theo hướng ngang có khoảng cách hai trục thanh, nghĩa tạo khoảng hở (giữa hai thanh) 20 mm Dọc chiều cao đặt nối tiếp lớp đến lớp khác Vậy tiết diện thoáng Page 55 ô đệm 20/30=0,67 Trong 1m2 ô đệm với chiều dài 1m đặt 1000/30 - - = 33 Vậy 1m3 ô đệm có bề mặt tiếp xúc là: f= 2x33=66m2 Tốc độ khí qua tiết diện thoáng ô đệm: Ω = = = 1,5 m/s Xác định hệ số hấp thụ K: K= = = 0,02 kg/m2h.mmHg Xác định chuyển lực hấp thụ Δp: Δp = = = 0,55 Bề mặt hấp thụ xác định theo công thức: F = = = 6435 m2 Thể tích ô đệm cần phải có: υ= = =97,5 m3 Chiều cao ô đệm xác định theo công thức: chọn đường kính m H= = =3,45 m Xác định lượng dung dịch Ca(OH)2 để hấp thụ SO2 Hàm lượng SO2 bụi hấp thụ là: X2= 4,5 g/l; X1=0; Nồng độ SO2 khí ban đầu Y1= 3670 mg/m3 Y2=Y1 0,244 = 3670.0,244= 895,48mg/m3 Vậy : L = = = 4680 (l/h)= 4,68m3/h) Page 56 Page 57 Page 58 [...]... thải ở t=11000C)Lk =24,32 m3/s Nhiệt độ khí lò vào thiết bị = 1100 (0C) Nhiệt độ khí lò ra thiết bị = (0C) Độ chênh nhiệt độ của không khí = (0C) Chọn vật liệu làm ống của thiết bị là thép chịu nhiệt đảm bảo tính bền ở nhiệt độ 800 - – 9000C Không khí vào thiết bị có nhiệt độ bằng nhiệt độ môi trường ( mùa hè = 28,5 0C, ta có nhiệt dung trung bình của không khí ( có = 1,33 kJ/ m3.độ ) b Phương trình... - Với khói thải vào thiết bị sấy : (1) - Với không khí vào thiết bị sấy : (2) Trong đó : • : Lưu lượng khói thải vào thiết bị ở nhiệt độ t = 11000C Page 31 = 24,32-24,32*5% =23,1 m3/s • : Tỷ nhiệt của khói thải tra theo nhiệt độ = 0,3466 Kcal/ độ = 0,3466* 4,187 = 1,45 kJ/ m3.độ • : Nhiệt độ vào của khói thải , = 1100 0C (1)  23,1*1,45*1100*1000 – 23,1 **1000 = Q • : Lưu lượng không khí vào thiết bị... Rịa-Vũng Tàu và thuộc khu vực loại 2 : k = 0,8 Dựa vào QCVN 51/2013 đối với các chất khí độc hại , với cơ sở sản xuất loại A So sánh với tiêu chuẩn, nếu nồng độ vượt quá tiêu chuẩn thì bắt buộc phải xử lí trước khi thải ra môi trường xung quanh và ngược lại, nếu thấp hơn hoặc bằng thì không cần phải xử lí Xem xét trong cả hai mùa và lập thành bảng sau: Bảng 1.10:Bảng tổng kết lưu lượng phát thải của 2... thiết không thỏa mãn I Tính toán thiết bị xử lý đối với nguồn 2 1 Tính toán thiết bị tận dụng nhiệt cho quá trình sấy - Đối với nguồn 2, có tận dụng nhiệt sấy không khí ,tính toán thiết bị tận dụng nhiệt với lưu lượng khói thải cao nhất vào mùa hè Page 30 a Điều kiện đã biết - Do lưu lượng khói thải tương đối lớn, thiết kế 1 thiết bị xử lý tận dụng nhiệt Lưu lượng khói vào thiết bị(lưu lượng khói thải. .. W ượng nhiệt truyền cho không khí vào môi trường xung quanh phải bằng : q = qk – = 36844500 - 12058200= 24786300 W Giả thiết tổn thất nhiệt trong thiết bị do truyền ra môi trường xung quanh là 10 %, vậy lượng nhiệt do oxy hấp thụ : qkk = * * t = q *0.9 = ( Nm3/h) - Thừa nhận khí chuyển động trong thiết bị có sơ đồ chuyển giao nghịch dòng = 28,5 0C Không khí = 175 0C 0 = 466 C Khí lò = 11000C Page 32... NOx và tro bụi cho phép, tùy thuộc vào vị trí và điều kiện nơi đặt thiết bị; Z – số ống khói; Vkt – Lưu lượng khói thải, m3/s m – hệ số tính đến ảnh hưởng của tốc độ khói thoát; m= ( 0,67 + 0,1 f 1 1/ 2 + 0,34 f 1 / 3 ); f – hệ số phân biệt nguồn nóng, nguội f = 10 3 ω 02 D0 ( H gt2 ∆t ) ; ω0 - tốc độ khói thải, m/s Do – đường kính miệng ống khói thải, m ∆t - độ chênh nhiệt độ giữa khói thải và môi trường, ... Nm3/s) Chấp nhận tốc độ quy ước khí lò và không khí trong thiết bị wok = 3 m/s , wokk= 8 m/s thì tổng tiết diện kênh dẫn không khí qua : Fkk = = = 3,2 2m2 Tổng tiết diện kênh dẫn khí lò qua: Fk = = = 7,7 m2 Giả thiết khói lò chuyển động trong ống còn không khí bao ngoài ống, chọn ống có đường kính 200/207 mm ( đường kính trong d= 200 mm, đường kính ngoài dn = 207mm ) và chiều dày tường ống = dn – d... lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy của lò điện vào mùa mưa: Lkkm = 17721 + 10265,5 = 27986,5 m3/h => Lưu lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy của lò điện vào mùa khô: Lkkk = 17572,5 + 10190,34 = 27762,84 m3/h 1.3.2 Tính toán cho lò nung phôi -Nhiên liệu sử dụng là dầu FO Bảng 1.7: Các đại lượng của quá trình cháy trong lò nung phôi vào mùa mưa Page 17 TT Đại lượng tính 01 Lượng không khí. ..TT Đại lượng tính Công thức tính toán Kết quả 01 Lượng không khí khô lý thuyết V0=0,089Cp+0,264 Hp-0,0333(Op- Sp) 8,82 =0,089×99,1+0,264×0-0,0333×(0-0) (m3chuẩn/kgNL) 02 Lượng không khí ẩm lý thuyết d =20,5 g/kg Va= ( 1 + 0,0016d )V0 9,11 = ( 1 + 0,0016× 20,5) × 8,82 (m3chuẩn/kgNL) 03 Lượng không khí ẩm thực tế (α =1,5) 04 Lượng CO trong V = 1,865×10-2×η×Cp SPC (η =0,01) =1,865×10-2×0,01×99,1... 10,87 *1486,16 = 16154,56 Nm3/h = 4,49 m3/s • : Tỷ nhiệt của không khí tra theo nhiệt độ tH = 28,5 0C = 0,3167 Kcal/ độ = 0,3167* 4,187 = 1,326 kJ/ m3.độ • : Lưu lượng không khí ra thiết bị ở nhiệt độ t H = = 4,49 m3/s • : Tỷ nhiệt của không khí tra theo nhiệt độ t= 175 0C = 0,318 Kcal/ độ = 0,318* 4,187 = 1,33 kJ/ m3.độ • : Nhiệt độ không khí ra khỏi thiết bị sấy quay lại tận dụng nhiệt, = 1750C (2)