Đồ án xử lý khí thải

Tính toán khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao theo mô hình Gauss.. Bảng 1.1: Tải lượng chất ô nhiễm của bụi và các khí... Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chấtvô cơ trong khí

MỤC LỤC

CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN

Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

I. Tính toán ban đầu.

Số liệu tính toán ban đầu:

Chọn nguồn điểm cao

- Chiều cao ống khói: H = 50m

- Đường kính miệng ống khói: D = 1m

- Lưu lượng khói thải: 21000 m3/h

- Nhiệt độ khí thải: tkhí thải = 900C = 363K

- Nhiệt độ môi trường: tMT = 300C = 303K

2. Vận tốc ban đầu của luồng khói.

ω = Trong đó:

+ ω : vận tốc ban đầu của luồng khói, (m/s)

+ L : lưu lượng khí thải, (m3/s)

+ D : đường kính miệng ống khói, (m).

+ ω : vận tốc ban đầu của luống khói tại miệng ống khói, (m/s)

+ u : vận tốc gió tại miệng ống khói, (m/s)

+Tkhí thải: nhiệt độ tuyệt đối của khí thải, (độ K)

+T : chênh lệch nhiệt độ của khí thải và môi trường, ( độ K)

Vậy:

Ta có: Hhq= Hống+=50+3.16=53.16(m)

Trong đó:

+ Hống: chiều cao của ống khói, (m)

+ : độ cao nâng của luồng khói, (m)

II. Tính toán khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao theo mô hình Gauss.

1. Nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất cách nguồn thải 1km, 5km dọc theo trục

Trong đó:

+ M : tải lượng chất ô nhiễm, M=Co.L (g/s)

Co: nồng độ chất ô nhiễm, (g/m3)

L : tải lượng chất ô nhiễm, L = 21000 (m3/h) = 5.83 (m3/s)

Bảng 1.1: Tải lượng chất ô nhiễm của bụi và các khí.

+ H : chiều cao hiệu quả, (m)

+ u : vận tốc gió ở miệng ống khói, (m/s)

+ : hệ số khuếch tán chất ô nhiễm theo phương ngang, phương đứng

Theo D.O Martin:

Tra bảng 3.3 – trang 85 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập I với khíquyển cấp D, ta có:

QCVN 05:2013/

BTNMT C(µg/m 3 )

QCVN 06:2009/

BTNMT C(µg/m 3 )

QCVN 05:2013/

BTNMT C(µg/m 3 )

QCVN 06:2009/

BTNMT C(µg/m 3 )

Kết luận

Trong đó:

+ M : tải lượng chất ô nhiễm, M=Co.L (g/s)

+ H : chiều cao hiệu quả, (m)

+ u : vận tốc gió ở miệng ống khói, (m/s)

+ : hệ số khuếch tán chất ô nhiễm theo phương ngang

Cmax

30 o C (µg/m 3 )

QCVN 05:2013/

BTNMT C(µg/m 3 )

QCVN 06:2009/

BTNMT C(µg/m 3 )

Kết luận

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG

- Áp suất khí thải : 1at

- Khối lượng riêng của bụi: ρ b = 2500 kg/m3

- Hệ thống xả thải nằm trong khu vực nông thôn

- Nhà máy dự kiến đi vào hoạt động năm 2016

Theo QCVN 19:2009/ BTNMT Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất

vô cơ trong khí thải công nghiệp được xác định theo công thức:

Cmax = C x Kp x Kv

Trong đó:

+ Cmax : nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải côngnghiệp, (mg/Nm3)

+ C : nồng độ bụi và các chất vô cơ

+ Kp : hệ số lưu lượng nguồn thải: P=21000 m3/h =>Kp=0.9

+ Kv : hệ số vùng (giả thiết là vùng nông thôn) => Kv=1.2

Bảng 2.1: Nồng độ và nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ

ở nhiệt độ 25 o C và áp suất tuyệt đối 760mm.

Cmax (QCVN19:2009/

BTNMT) (mg/Nm 3 )

Các đại lượng Đơn vị Số liệu

1. Lựa chọn thiết bị xử lý bụi.

Hàm lượng bụi ban đầu: Cđ = 20000 mg/m3

Nồng độ bụi đầu ra theo QCVN 19: 2009/BTNMT: Cr = 200 mg/m3

Hiệu suất lắng bụi cần đạt được để xử lý đạt quy chuẩn là :

ɳ = = 98.92%

Từ đặc điểm của bụi và hiệu suất cần đạt, ta chọn lọc thiết bị xử lý là haibuồng lắng mắc song song

Lựa chọn thiết bị xử lý bụi sơ bộ:

+ Với các bụi có đường kính d ≥ 50 µm, ta chọn buồng lắng để xử lí sơ bộ

+ Với các bụi có đường kính 10 µm ≤ d ≤ 50 µm ta chọn phương pháp xử lí bằngxyclon

+ Với các bụi có cỡ hạt d ≤ 10 µm, ta chọn phương pháp xử lí bằng thiết bị lọctúi vải

2. Tính toán buồng lắng bụi.

Chọn buồng lắng để xử lí tất cả các hạt có ≥ 50 µm => =50 µm

Lưu lượng đề bài là 21000 m3/h Ta lắp 3 buồng lắng song song để giảm lưulượng vào mỗi buồng và giảm kích thước của các buồng

+ ρb : Khối lượng riêng của bụi, ρb = 2500(kg/m3)

+ ρk :Khối lượng riêng của khí ở 90oC, (kg/m3)

ρk = ,kg/m3[Trang 14_ số tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 1]

 ρk = = 0.972 kg/m3

+ Chiều rộng buồng lắng B = 2m.

+ Chiều cao buồng lắng l = 6m

 Hiệu suất của buồng lắng theo cỡ hạt:

Bảng 2.3 : Hiệu quả lọc của buồng lắng bụi theo cỡ hạt

Lượng bụi giữ

-Tổng lượng bụi giữ lại trong buồng lắng = 8804 (mg/m3)

Tổng lượng bụi đi qua buồng lắng = 11197(mg/m3)

Xem hiệu quả lọc bụi theo cỡ hạt của buồng lắng là hiệu quả lọc của hạt bụi

có đường kính nhỏ nhất trong dải bụi

 Hiệu suất lọc bụi của buồng lắng:

ɳu = x 100%= 44.02 % < 98.92%  Không thoả mãnVậy ta sẽ thiết kế 3 buồng lắng mắc song song có kích thước:

Bảng 2.4: Các thông số thiết kế buồng lắng bụi

4 Tiết diện đứng của buồng lắng bụi (F) 6 m2

5 Thể tích làm việc của buồng lắng bụi (V) 36 m3

Vì buồng lắng chỉ xử lí được những hạt bụi có đường kính trên 50m nên tacần phải xử lí bụi tiếp bằng xiclon

3. Tính toán thiết bị xiclon.

Ta có thành phần bụi theo khối lượng sau khi xử lí sơ bộ bằng buồng lắng

Ta chọn 2 xyclon lắp song song.

Vậy, lưu lượng dòng khí vào mỗi xiclon là:

Tính toán xiclon theo phương pháp chọn, dựa vào đường kính thân xiclon

theo Stairmand C.J [Hình 7.8a – trang 97- giáo trình: ô nhiễm không khí và xử

- Chiều dài của miệng ống dẫn khí vào : a = 0.5D

- Chiều rộng của miệng ống dẫn khí vào : b = 0.2D

- Chiều cao của thân hình trụ : h = 1.5D

- Chiều cao thiết bị xiclon : H = 1.5D+2.5D = 4D

- Chiều cao phần bên ngoài ống trung tâm : h1 = 0.5 D

- Chiều cao ống trung tâm : h2 = h1+ 0.5D = D

- Đường kính trong của cửa tháo bụi : d3=( 0.3÷0.4)D

 Xác định đường kính xiclon (D).

Chọn

Hệ số nhớt động lực của khí thải theo công thức Sutherland [CT 5.14 T16

-Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn, tập 2]

: Hệ số nhớt học của không khí ở áp suất khí quyển và nhiệt độ t=0oC,

+ l: Chiều cao làm việc của xiclon, l =h-a = 1.5D – 0.5D =D

+ n: Số vòng quay của dòng khí trong xiclon, (vòng/s)

Ve: Vận tốc của khí ở ống dẫn vào xiclon, (m/s)



Vậy:

 D = 0.8m

 Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon.

[Trang 95 - Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn, tập 2]

Kết quả tính toán hiệu quả cỡ hạt thể hiện trong bảng sau :

Bảng 2.6 : Hiệu quả lọc theo cỡ hạt η(d)

[CT 7.47- T111 - Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn, tập 2]Trong đó:

+ rE: Bán kính vào của ống thoát, (m)

(m)



+ rm: Bán kính ra hiệu quả của ống thoát, (m)

(m)+ AE = a x b = 0.4 x 0.16 =0.064 (m2)

Vậy:



Bảng 2.5: Các thông số thiết kế xiclon.

1 Đường kính thân hình trụ (đường kính xiclon) D 0.8

5 Chiều dài của miệng ống dẫn khí vào a = 0.5D 0.4

6 Chiều rộng của miệng ống dẫn khí vào b = 0.2D 0.16

8 Chiều cao thiết bị xyclon H = 1.5D+2.5D 3.2

10 Chiều cao phần bên ngoài ống trung

11 Chiều cao ống trung tâm h2 = h1+ 0.5D 0.8

13 Đường kính trong của cửa tháo bụi d3=( 0,3÷0,4)D 0.32

Tổng lượng bụi giữ lại trong xyclon 7278 (mg/m3)

Tổng lượng bụi còn lại sau khi qua xyclon 3919 (mg/m3)

Hiệu suất của xyclon = x100%= 80.41% < 98.92% chưa đạt tiêu chuẩn nênphải xử lí tiếp bằng thiết bị túi lọc vải

Do bụi có chứa nhiều hạt có kích cỡ bụi nhỏ nên ta chọn thiết bị túi lọc vải

để xử lí do hiệu suất của túi lọc cao

4. Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải.

a) Số liệu đầu vào:

- Lưu lượng đầu vào: L = 5.83 (m3/s)

- Nồng độ bụi vào của túi lọc vải: Cv = 3919 (mg/m3)

- Nhiệt độ khí thải là: 90oC chọn chất liệu túi vải là sợi bông.

- Hiệu suất cần thiết để khí thải ra đạt tiêu chuẩn QCVN 19/2009/BTNMT là:

+ q : là cường độ lọc bụi (m3/m2.h) : tùy thuộc vào khí, vải lọc, pha phân tánnhiệt độ và được xác định bằng thực nghiệm Chọn chất liệu vải bông ở nhiệt độ

• Chiều dài của 1 đơn nguyên:

 Vậy chọn phương pháp hoàn nguyên rung cơ học

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

 Tính lượng bụi thu được :

• Nồng độ bụi thu được:

• Hiệu suất xử lí của túi lọc bụi :

 % > 94.49% (Thỏa mãn hiệu suất xử lí)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải –tập 1 – Trần Ngọc Chấn

2. Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải – tập 2 – Trần Ngọc Chấn

3. Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải – tập 3 – Trần Ngọc Chấn

4. QCVN 05: 2013/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về không khí xungquanh.

5. QCVN 06: 2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về một số chất độchại không khí xung quanh

6. QCVN 19: 2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải côngnghiệp đối với bụi và các chất vô cơ