Nền kinh tế Việt Nam đang trên đà phát triển. Chất lượng cuộc sống của người dân ngày càng được nâng cao. Ô nhiễm không khí đang là một vấn đề đáng quan tâm của Việt Nam nói riêng cũng như toàn thế giới nói chung. ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi). Khi tốc độ đô thị hóa ngày càng nhanh, số lượng các khu công nghiệp, khu chế xuất ngày càng tăng. Đã dẫn đến một hậu quả nghiêm trọng khi ngày càng nhiều bệnh tật ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người liên quan đến vấn đề ô nhiễm không khí. Các bệnh về da, mắt, đặc biệt là đường hô hấp. Vì vậy việc xử lý bụi trong quá trình sản xuất là điều tất yếu phải có trong các khu công nghiệp, nhà máy để bảo vệ bầu không khí. Từ các nguyên vật liệu tự nhiên như tre, lứa, gỗ, cói…. Người ta có thể tạo ra các sản phẩm không chỉ tiện lợi được dùng để trang trí trong gia đình, trường học, bệnh viện,… mà còn đáp ứng thị hiếu người sử dụng. Tuy nhiên trong quá trình tạo ra các sản phẩm đó, đặc biệt là sử dụng các vật liệu từ gỗ (việc xẻ gỗ, cưa gỗ, trà nhám, đánh bóng…) đã tạo ra rất nhiều loại bụi với các kích thước khác nhau gây ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến sức khỏe công nhân làm việc và các khu vực dân cư xung quanh. Do đó việc thiết kế một hệ thống xử lý bụi trong nhà máy trước khi thải ra môi trường không khí là hết sức cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững. Vì vậy, đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý bụi cho xưởng gỗ nồng độ bụi 650 mgm3, công suất 5000 m3h” là nhu cầu cấp thiết.
Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ : Nền kinh tế Việt Nam đà phát triển Chất lượng sống người dân ngày nâng cao Ơ nhiễm khơng khí vấn đề đáng quan tâm Việt Nam nói riêng tồn giới nói chung "ơ nhiễm khơng khí có mặt chất lạ biến đổi quan trọng thành phần khơng khí, làm cho khơng khí khơng gây toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi)" Khi tốc độ thị hóa ngày nhanh, số lượng khu công nghiệp, khu chế xuất ngày tăng Đã dẫn đến hậu nghiêm trọng ngày nhiều bệnh tật ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người liên quan đến vấn đề ô nhiễm khơng khí Các bệnh da, mắt, đặc biệt đường hơ hấp Vì việc xử lý bụi q trình sản xuất điều tất yếu phải có khu công nghiệp, nhà máy để bảo vệ bầu khơng khí Từ ngun vật liệu tự nhiên tre, lứa, gỗ, cói… Người ta tạo sản phẩm không tiện lợi dùng để trang trí gia đình, trường học, bệnh viện,… mà đáp ứng thị hiếu người sử dụng Tuy nhiên q trình tạo sản phẩm đó, đặc biệt sử dụng vật liệu từ gỗ (việc xẻ gỗ, cưa gỗ, trà nhám, đánh bóng…) tạo nhiều loại bụi với kích thước khác gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe công nhân làm việc khu vực dân cư xung quanh Do việc thiết kế hệ thống xử lý bụi nhà máy trước thải mơi trường khơng khí cần thiết để đảm bảo phát triển bền vững Vì vậy, đề tài “ Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý bụi cho xưởng gỗ nồng độ bụi 650 mg/m3, công suất 5000 m3/h” nhu cầu cấp thiết SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI : Chọn hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ đảm bảo đạt tiêu chuẩn, QCVN 19:2009/BTNMT Tính tốn, thiết kế thiết bị lọc túi vải , ống khói, chọn quạt hút phù hợp PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN : Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu: tìm hiểu khâu sản xuất gỗ sinh bụi, kham khảo đề tài nghiên cứu mạng internet… Phân tích thành phần, nồng độ khí thải từ quy trình sản xuất xưỏng gỗ Từ tính tốn thiết kế chi tiết cơng trình đơn vị xử lý bụi NỘI DUNG ĐỀ TÀI : ♦ Xác định nguồn gây ô nhiễm xưởng gỗ ♦ Các phương pháp xử lý bụi đề đề xuất ♦ Lựa chọn tính tốn thiết kế thiết bị xử lý khí thải cho phương án cơng nghệ đề xuất ♦ Bản vẽ kỹ thuật sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý khí thải phương án cơng nghệ đề xuất ♦ Bản vẽ chi tiết thiết bị quy trình xử lý bụi gỗ SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Nội dung kết Đồ án Tinh thần, thái độ tác phong làm việc Bố cục hình thức trình bày đồ án SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM ĐỒ ÁN Nội dung kết Đồ án Tinh thần, thái độ tác phong làm việc Bố cục hình thức trình bày đồ án SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 LỜI CẢM ƠN Đồ án cơng trình nghiên cứu để em vận dụng kiến thức học năm qua vào cơng trình thực tế mà sau em thực Trong suốt q trình làm đồ án, em nhận quan tâm, tận tình truyền đạt kiến thức chun mơn cần thiết kinh nghiệm quý báu từ giáo viên hướng dẫn Đến với dẫn dắt thầy PGS.TS LÊ HỒNG NGHIÊM giúp em hồn thành đồ án “Thiết kế hệ thống xử bụi cho xưởng gỗ công suất 5000 m3/h nồng độ 650 mg/m3” Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS LÊ HOÀNG NGHIÊM hướng dẫn giúp đỡ em việc nghiên cứu thu thập thông tin từ tài liệu, sách báo để em áp dụng tổng kết lại kiến thức mà em học, đồng thời rút kinh nghiệm thực tế suốt trình thực đồ án Với kiến thức hạn chế, em mong qua đồ án này, em nhận nhiều đóng góp q báu thầy nhằm giúp em hiểu thêm vận dụng kiến thức để có kết tốt sau Cuối em xin chân thàn cảm ơn SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm Trang Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 MỤC LỤC CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BỤI 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BỤI Các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) tạo trình nghiền, ngưng kết phản ứng hóa học khác Dưới tác dụng dòng khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng điều kiện định chúng tạo thành thứ vật chất mà người ta gọi bụi Bụi hệ thống gồm hai pha: pha khí pha rắn rời rạc – hạt có kích thước nằm khoảng từ kích thước ngun tử đến kích thước nhìn thấy mắt thường, có khả tồn dạng lơ lửng thời gian dài ngắn khác Bụi bay cú kớch thc t (0,001ữ10) àm bao gm tro, muội, khói hạt rắn nghiền nhỏ, chuyển động theo kiễu Brao rơi xuống đất với vận tốc không theo định luật Stoke Về mặt sinh học, bụi thường gây tổn thương nặng cho quan hô hấp, phổi nhiễm bụi thạch anh (Silicose) hít thở phải khơng khí chứa bụi boxit silic lâu ngày Bụi lắng có kích thước lớn 10µm, thường rơi nhanh xuống đất theo định luật newton với tốc độ tăng dần Về mặt sinh học, bụi thường gây tổn hại cho da, mắt, gây nhiễm trùng, dị ứng… 1.2 a o o o o o o PHÂN LOẠI BỤI Theo nguồn gốc Bụi hữu tự nhiên (bụi động đất, núi lửa…) Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, phấn hoa…) Bụi động vật (len, lơng, tóc…) Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su, cement…) Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…) Bụi hỗn hợp (do đúc…) b Theo kích thước hạt bụi o Bụi thơ, cát bụi (grit): chứa hạt có kích thước 1-200 µm Có khả lắng nhanh khơng khí SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 o Khói (fume): sinh từ q trình đốt nhiên liệu, hạt mịn có kích thước 0,011 µm o Sương mù (mist): hạt lỏng có kích thước nhỏ 10 µm o Sol khí: hạt có kích thước nhỏ 10 µm o Thu bụi theo phương pháp khơ: thiết bị thu hồi bụi khô hoạt động dựa chế khác nhau: trọng lực (các buồng lắng bụi), quán tính (lắng bụi nhờ thay đổi hướng chuyển động dòng khí nhờ vách ngăn) ly tâm (các xiclon đơn, nhóm tở hợp, thiết bị thu hồi bụi xoáy động) c Theo tác hại o Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen…) o Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, ban… (bụi bơng, gai, phân hóa học, số tinh dầu gỗ…) o Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, chất phóng xạ…) o Bụi gây xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiăng…) Những hạt bụi có tác hại sức khỏe người chúng thâm nhập sâu vào tận phổi trình hơ hấp – tức hạt có kích thước nhỏ 10µm Người ta gọi cở bụi bụi hô hấp Phổi nhiễm bụi 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 công 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 0,7-3,5%, thợ lò gạch chịu lửa Thanh Trì Cầu Đuống mắc silicose từ 10,2-12,9%, thợ làm fibrocement nhiễm bụi amiant 5,5% 1.3 TÍNH CHẤT HĨA ,LÝ CỦA BỤI Độ tin cậy hiệu làm việc hệ thống lọc bụi phụ thuộc đáng kể vào tính chất lý – hóa bụi thơng số dòng khí mang bụi Sau trình bày sơ lược tính chất lý – hóa bụi ảnh hưởng đến trình hoạt động hệ thống lọc sở để chọn thiết bị lọc 1.3.1 Mật độ Mật độ đổ đống (khác với mật độ thực) có tính đến khe chứa khơng khí hạt Mật độ đổ đống dùng để xác định thể tích bụi chiếm chỗ bunke chứa bụi Khi tăng hạt kích thước mật độ đổ đơng giảm thể tích tương đối SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm Trang Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 lớp khơng khí tăng Khi nén chặt, mật độ đổ đống tăng 1,2 ÷ 1,5 lần (so với khí đổ đống) Mật độ không thực tỷ số khối lượng hạt thể tích mà hạt chiếm chỗ, bao gồm lỗ nhỏ, khe hổng không Các hạt nguyên khối, phẳng hạt ban đầu có mật độ không thực thực tế trùng với mật độ thực Những hạt dễ lọc thiết bị lọc quán tính so với thiết bị lọc lỗ rỗng khối lượng khối lượng thực nên chúng bị tác dụng lơi kéo khơng khí từ thiết bị lọc Trái lại hạt có mật độ không thực thấp dễ lọc thiết bị lọc ống vải, vật liệu xốp chúng dễ bị nước vải lọc giữ lại Mật độ khơng thực thường có trị số nhỏ so với mật độ thực thường thấy bụi có xu hướng đơng tụ hay thiêu kết, ví dụ: mồ hóng, oxit kim loại màu… 1.3.2 Tính tán xạ Kích thước hạt thơng số bụi, chọn thiết bị lọc chủ yếu dựa vào thành phần tán xạ bụi Trong q trình đơng tụ, hạt ban đầu liên kết với thiết bị đơng tụ nên chúng to dần Do kỹ thuật lọc bụi kích thước Stoc có ý nghĩa quan trọng Đó đường kính hạt hình cầu có vận tốc lắng chìm hạt khơng phải hình cầu, chất keo tụ Thành phần tán xạ hàm lượng tính số lượng hay khối lượng hạt thuộc nhóm kích thướng khác Kích thước hạt đặc trưng vận tốc treo (vt, m/s) – vận tốc rơi tự hạt khơng khí khơng chuyển động 1.3.3 Tính dính kết bụi Các hạt có xu hướng kết dính vào nhau, với độ kết dính cao bụi dẫn tới tình trạng bệ nghẹt phần hay tồn thiết bị tách bụi Do thiết bị lọc, người ta thường thiết lập giới hạn sử dụng theo độ kết dính hạt bụi Kích thước hạt bụi nhỏ thỉ chúng dễ bị bám vào bề mặt thiết bị Với bụi có (60-70) % hạt có đường kính nhỏ 10 dễ dẫn đến dính bết, bụi có nhiều hạt 10 dễ trở thành tơi xốp 1.3.4 Tính mài mòn Độ mài mòn bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại vận tốc khí nồng độ bụi Độ mài mòn bụi phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng, kích thước mật độ hạt SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 Khi tính tốn thiết kế phải tính đến độ mài mòn bụi 1.3.5 Độ thấm ướt bụi Độ thấm ướt nước hạt bụi có ảnh hưởng đến hiệu làm việc thiết bị tách bụi kiểu ướt, đặc biệt thiết bị làm việc chế độ tuần hồn Theo tính chất thấm ướt vật liệu rắn, chia làm nhóm: - Vật liệu lọc nước: dễ thấm nước (canxi, thạch cao, phần lớn silicat khoáng vật oxy hóa, halogenua kim loại kiềm) - Vật liệu kỵ nước: khó thấm nước (grafit, than, lưu huỳnh) - Vật liệu kỵ nước tuyệt đối: (paraffin, nhựa Teflon, bitum) 1.3.6 Độ dẫn điện bụi Chỉ số dành giá theo số điện trở suất bụi phụ thuộc vào tính chất hạt bụi riêng rẽ, cấu trúc hạt thơng số dòng khí Chỉ số ảnh hưởng lớn đến khả làm việc lọc bụi tĩnh điện Phụ thuộc vào suất điện trở bụi chia thành nhóm sau: - Bụi thuộc nhóm suất điện trở thấp: có suất điện trở lớp 104Ω - Bụi thuộc nhóm suất điện trở trung bình: có suất điện trở lớp từ 104÷1010Ω - Bụi thuộc nhóm suất điện trở cao: có suất điện trở lớp lớn 1010÷1013Ω 1.3.7 Sự tích điện lớp bụi Dấu hạt bụi tích điện phụ thuộc vào phương pháp tạo thành, thành phần hóa học, tính chất vật chất mà chúng tiếp xúc Tính chất ảnh hưởng đến hiệu tách chúng thiết bị lọc khí (bộ tách ướt,lọc ) đến tính chất nổ tính bết hạt 1.3.8 Tính tự bốc nóng tạo hỗn hợp dễ nổ với khơng khí Các bụi cháy dễ tạo với oxy khơng khí hỗn hợp tự bốc cháy dễ nổ bề mặt tiếp xúc lớn hạt Cường độ nổ phụ thuộc vào tính chất hóa học, tính chất nhiệt, kích thước, hình dáng hạt nồng độ chúng khơng khí, độ ẩm, thành phần khí, nhiệt độ nguồn lửa hàm lượng chất trơ Các hạt bụi có khả bắt lửa bụi hữu (sơn, sợi, plastic) số bụi vô nhôm, kẽm, magie… SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 10 Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN & THIẾT KẾ THIẾT BỊ XỬ LÝ 4.1 CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT CHO TÍNH TỐN & THIẾT KẾ Thơng số cho bảng, với tỉ lệ phần trăm kích cở hạt bụi giả sử sau : Bảng 4.1 : Thành phần phần trăm bụi theo cở hạt Lưu lượng (m3/h) Nồng độ bụi (mg/m3) 5000 650 Tỷ lệ bụi (%) 14< (µm) 14-70(µm) >70(µm) 36,5 60,5 Các thơng số khí đầu vào: - Khối lượng riêng hạt bụi ρb = 1200 kg/m3 - Độ nhớt động học điều kiện chuẩn - Nhiệt độ khí thải µO C = 17,17 × 10−6 t = 35o C Nồng độ tối đa cho phép chất ô nhiễm khí thải sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ thải môi trường khơng khí ( QCVN 19 – 2009 ) : Cmax = CTC × Kp × Kv Trong đó: Cmax: Nồng độ tối đa cho phép chất ô nhiễm khí thải sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ thải mơi trường khơng khí, mg/Nm3 CTC: Giá trị nồng độ tối đa cho phép chất ô nhiễm theo QCVN 19 – 2009 CTC = 200 mg/m3 điều kiện chuẩn ( 0oC áp suất 760 mmHg) Kp: Hệ số theo lưu lượng nguồn thải SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm Trang 38 Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 Bảng 4.2: Hệ số Kp theo lưu lượng Lưu lượng nguồn thải (m3/h) Giá trị hệ số Kp P ≤ 20.000 20.000 < P ≤ 100.000 0,9 P > 100.000 0,8 Vì lưu lượng nguồn thải nhà máy 000 m3/h nên chọn hệ số Kp = Kv: Hệ số vùng, khu vực, nơi có sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ Bảng 4.3: Hệ số phân vùng Kv Phân vùng Vùng Vùng Vùng Nội thành đô thị loại đặc biệt (1) đô thị loại I (1); rừng đặc dụng (2); di sản thiên nhiên, di tích lịch sử văn hóa xếp hạng (3); sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ có khoảng cách ranh giới đến khu vực 02 km Nội thành, nội thị đô thị loại II, III, IV (1); Vùng ngoại thành đô thị loại đặc biệt, thị loại I có khoảng cách đến ranh giới cách khu vực 02 km Khu công nghiệp,; đô thị loại IV (1); vùng ngoại thành, ngoại thị thị loại II,III,IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn 02 km; sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ có khoảng cách đến ranh giới khu vực 02 km (4) Giá trị hệ số Kv 0,6 0,8 Vùng Nông thôn 1,2 Vùng Nông thôn miền núi 1,4 ⇒Chọn Kv = ⇒ Cmax = 200 × × = 200 mg/m3 SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm Trang 39 Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 Ở điều kiện thường t = 35oC, nồng độ ra: 200 Cr = 273 273 + 35 = 177 mg/m3 Hiệu suất làm việc thiết bị η cần phải đạt η= Cv − Cr Cv 650 − 177 ×100% 650 = = 72,8% Để đảm bảo hiệu xử lý đạt mức độ cao mà đảm bảo với quy chuẩn, ta cần lắp đặt cyclon Như đảm bảo tính kinh tế hệ thống SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 40 Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 4.2 VẠCH TUYẾN HỆ THỐNG CHỤP HÚT Dựa vào mặt nhà xưởng có sẵn, vị trí máy móc cần thu gom bụi hệ qui chiếu, ta dựng sơ đồ mặt dựng sơ đồ không gian cho đường ống hút bụi ngắn nhất, thuận tiện cho thi công, sữa chữa khơng cản trở tới q trình làm việc cơng nhân Hình 4.1: Sơ đồ khơng gian hệ thống thu bụi xưởng gỗ Hệ thống dẫn bụi vận chyển khí ép bố trí ống dẫn máy thiết bị mặt bằng, sau đánh số thứ tự tuyến ống để tính tốn áp lực hệ thống Tại vị trí phát sinh bụi ta bố trí hệ thống hút *vị trí thiết bị máy móc Trên thiếtb bị máy móc có dạng miệng, chụp hút bụi chờ sẵn tương ứng, có đường kính số lượng tùy thuộc vào thiết bị máy móc khác Lưu lượng hút xác định dựa vào đường kính ống hút vận tốc hút SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 41 Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 4.3 TÍNH TỐN THIẾT BỊ CYCLON Để tính tốn thiết bị cyclon, ta dùng phương pháp chọn : - Chọn điều kiện làm việc ứng với nhiệt độ 350C - Chọn kiểu cyclon ΠH – 24 - Khối lượng riêng hạt bụi là: ρb = 1200 kg/m3 Diện tích tiết diện ngang cyclon: (m2) F: diện tích tiết diện ngang cyclon, m2 Trong đó: Q: lưu lượng dòng khí = 5000 = 1, 3600 m3/s Vtư: vận tốc tối ưu, thường chọn Vtư = 1,0 ÷ m/s Bảng 4.4: Vận tốc trung bình mặt cắt ngang phần hình trụ vài loại xyclon (Q trình thiết bị cơng nghiệp hóa học Tập 13 – Nguyễn Văn Phước) Loại xyclon ΠH-24 Vtt(m/s) 4,5 ΠH-15 ΠH-11 3,5 CDK-ΠH-33 CDK-ΠH-34 2,0 1,7 3,5 Đối với xiclon ΠH-24: Vtư = 4,5 m/s F= 1, = 0,31 4, m2 Đường kính cyclon: D= Q = 0, 785 vtu 5000 = 0, 63m 0, 785 × 4, × 3600 Ta có Tốc độ thực tế khí cyclon : vtt = Q 1, = = 4,54m / s 0, 785 × N × D 0, 785 ×1× 0, 632 Với N số cyclon đơn nguyên – chọn N=1 SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 42 Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 Độ sai biệt so với tốc độ tối ưu: ∆v (vtt − vtu ) ×100% (4,54 − 4,5) × 100% = = = 0,89% < 15% vtu vtu 4,5 ⇒ vtt = 4,49 m/s đạt yêu cầu ♦ Các kích thước chi tiết cyclon Dùng phương pháp chọn: Dựa vào sách “Sổ tay Q trình cơng nghệ hóa chất, tập 1, tr.524, bảng III.4” ta tính tốn kích thước tỷ đối so với D= 0,63m ứng với cyclon dạng ΠH – 24 sau • Chiều cao cửa vào (kích thước bên trong) : • Chiều dài ống dẫn khí vào: a = 1,11D = 1,11× 630 ≈ 700 l = 0, D = 0, × 630 = 378 mm h1 = 2,11D = 2,11ì 630 1330 Chiu cao ng tõm cú mặt bích: mm h2 = 2,11D = 2.11× 630 ≈ 1330 • Chiều cao phần hình trụ: mm h3 = 1, 75D = 1, 75 ì 630 1105 Chiều cao phần thân hình nón: mm h4 = 0, D = 0, ì 630 = 252 Chiều cao phần bên ống tâm: mm H = 4, 26 D = 4, 26 × 630 ≈ 2687 • Chiều cao thiết bị cyclon: mm • Đường kính ống ra: d1 = 0,6D = 378 mm d = 0,3 ÷ 0, D = 189 ÷ 252 • Đường kính cửa tháo bụi: mm Chọn d2 = 220 (mm) • Chiều rộng cửa vào: b = • Chiều dài ống cửa vào: l = 0,6D = 378 mm • Khoảng cách từ tận cyclon đến mặt bích: h5 = 0, 24 ÷ 0,32 D = 151 ÷ 202 mm Chọn h5 = 175 mm • Góc nghiêng nắp ống vào: α =240 • Hệ số trở lực cyclon: ξ = 60 SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm Trang 43 Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 44 Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 ♦Xác định đường kính giới hạn hạt bụi: • Đường kính giới hạn hạt bụi tính theo cơng thức Baturin V.V 1965 Trong − : đường kính giới hạn hạt bụi (m) − : hệ số nhớt động học bụi (Trần Ngọc Chấn – ONKK xử lý khí thải – tập 2) µO C Chọn độ nhớt động học: = 17,17 10-6 g/cm.s − r2: bán kính thân cyclon, r2 = D/2 = 0,315 m − r1: bán kính ống khí sạch, r1 = − ρb: khối lượng riêng bụi, ρb = 1200 kg/m3 − vE: vận tốc khí ống dẫn vào cyclon − l : chiều cao làm việc cyclon, l= h2 –a= 1330- 700 = 630 mm • Hệ số nhớt động học bụi: ==18,87.10-6 (Pa.s) • Vận tốc khí ống dẫn vào cyclon: vE = Q 5000 = = 15, 74 a × b 3600 × 0,7 × 0,126 m/s • Số vòng quay dòng khí bên cyclon: n= 0, × vE 0, ×15, 74 = = 6,96 π (r1 + r2 ) 3,14 × ( 0,189 + 0,315 ) Thay số liệu vào ta có: SVTH: Nguyễn Lê Hồi Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm Trang 45 vòng/s Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 ♦ Hiệu lọc theo phân cấp cỡ hạt cyclon η(δ ) = ( ( ) ) − exp αδ × 100% − exp αδ 02 Với: r2 − r2 ρ α = − π b n 2l µ Q 1200 (0,3152 − 0,1892 )3600 α = − × 3,143 × × 6,96 × 0,629 × = −1,8 ×109 −6 18,87.10 5000 Trong Chiều cao làm việc cyclon, H = 3,58 m Lưu lượng làm việc cyclon, Q=5000 m3/h Kết tính tốn hiệu lọc theo cỡ hạt η(δ) thể bảng sau: Bảng 4.5: Hiệu lọc theo cỡ hạt η(δ) Đường kính hạt bụi δ, m 5.10-6 1-exp(αδ2) 0,04 14.10-6 30.10-6 70.10-6 > 70.10-6 0,29 1-exp(αδ02) η(δ), % 0,8 0,99 - 100 100 0,09 44 100 SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm Trang 46 100 Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 ♦ Hiệu lọc theo khối lượng hệ thống Giả sử ta có phần trăm khối lượng hạt bụi sau: Bảng 4.6: Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu hạt bụi Đường kính cỡ hạt , m 70 Tổng Phần trăm khối lượng % 27 9,5 60,5 100 Lượng bụi 1m3 khí thải, mg/m3 175,5 61,75 6,5 13 393,25 650 Hiệu lọc theo cỡ hạt H % lấy trung bình theo cỡ hạt 44 97 100 100 100 - Lượng bụi lại sau qua xyclon, mg/m3 98,3 1,9 0 100,2 Hiệu suất làm cyclon: η= 650 − 100, ×100 = 84,6% 650 ♦ Khối lượng bụi thu ngày Khối lượng riêng khí thải 35oC: ρ k = 1, 293 × 273 = 1,15 273 + 35 kg/m3 Lượng hệ khí vào cyclon Gv = ρk × Qv = 1,146 × 5000 = 5730 kg/h [1] Trong đó: ρk: khối lượng riêng hỗn hợp khí thải, [ kg/m3] Qv: lưu lượng khí vào cyclon, [ m3/h ] Nồng độ bụi hệ khí vào cyclon (% khối lượng) SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm Trang 47 Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 Cv 650 ×10−6 yv = = ×100 = 0, 06% ρ hh 1,146 Nồng độ bụi hệ khí khỏi cyclon (% khối lượng) yr = yv ( − η ) = 0, 06 ( − 0,846 ) = 0, 0092% Lượng hệ khí khỏi cyclon Gr = Gv × 100 − yv 100 − 0, 06 = 5730 × = 5727 100 − yr 100 − 0, 0092 kg/h Lượng khí hồn tồn Gs = Gv × 100 − yv 100 − 0, 06 = 5730 × = 5726 100 100 kg/h Lượng bụi thu Gb = Gv − Gr = 5730 − 5727 = kg/h Lưu lượng hệ khí cyclon Qr = Gr 5727 = = 4997 ρ hh 1,146 m3/h Năng suất cyclon theo lượng khí hồn tồn Qs = Gs 5726 = = 4996 ρ hh 1,146 m3/h Khối lượng bụi thu cyclon ngày ( làm vệc giờ/ngày đêm) m = × = 24 kg/ngày Thể tích bụi thu cyclon ngày V= m 24 = = 0, 02 ρb 1200 m3/ngày ♦ Tổn thất áp suất cyclon -Trở lực cyclon xác định theo công thức:Pcl SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 48 Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 Pcl = ξ × wtu2 × ρ hh 4,52 × 1,146 = 60 × ≈ 696 N / m 2 Trong đó: ρk: khối lượng riêng hỗn hợp khí thải, [ kg/m3] wtư : vận tốc tối ưu cyclone ΠH 24 [m/s] ξ: trở lực cyclon ΠH 24 SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 49 Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 CHƯƠNG V : VẬN HÀNH Kiểm tra chuẩn bị khởi động Kiểm tra toàn hệ thống Kiểm tra mức độ đóng bụi bụi Vệ sinh xung quanh khu vực thao tác quanh hệ thống Kiểm tra nguồn điện cấp đạt đủ pha điện áp không Kiểm tra tính trạng thiết bị phụ dụng cụ hỗ trợ Bật công tắc điện quạt hút cho hệ thống hoạt động Tiếp nhận bụi sản phẩm thu sang khâu hồi lưu thải bỏ Vận hành ổn định Duy trì lưu lượng xử lý theo yêu cầu Thường xuyên theo dõi áp kế lắp đặt dọc theo hệ thống Ngừng hệ thống Lần lượt tắt quạt hút mơtơ thu bụi Cảnh báo còi trước thực hiển dừng hệ thống SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 50 Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 CHƯƠNG VI : KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Kết luận Xử lý ô nhiễm bụi từ công đoạn chế biến gỗ vấn đề cần thiết nhằm giải ô nhiễm bụi gây Trên sở lý thuyết đồ án tính tốn thiết kế hệ thống xử lý bụi gỗ thiết bị xiclon Nồng độ bụi sau xử lý đảm bảo nhỏ tiêu chuẩn cho phép trước thải vào môi trường Để xử lý bụi nhằm giảm thiểu ô nhiễm cho mơi trường, ngồi biện pháp kỹ thuật tính tốn, việc thường xuyên giáo dục ý thức bảo vệ môi trường cho cơng nhân nhà máy đòi hỏi phải thực thường xuyên thông qua vận động, tuyên truyền giáo dục, chế độ khen thưởng hợp lý công tác bảo vệ môi trường chung cho nhà máy Kiến nghị Trong trình vận hành, yêu cầu người vận hành phải thực quy trình, thường xuyên vệ sinh thiết bị, máy móc để hệ thống làm việc có hiệu cao tăng tuổi thọ cơng trình Nhà máy cần có cán chun trách đào tạo vận hành hệ thống theo quy trình định Khi có cố cần liên hệ với quan chuyên môn để giải Mặt khác, nhà máy cần có liên hệ thường xuyên với quan chức để hướng dẫn cụ thể sách bảo vệ mơi trường vấn đề có lên quan tới mơi trường SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 51 Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 TÀI LIỆU KHAM KHẢO [1] PGS.TS Đinh Xuân Thắng, Giáo trình kỹ thuất xử lý nhiễm khơng khí, NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, Viện Mơi trường Tài ngun [2] PGS.TS Nguyễn Đình Tuấn, Kiểm sốt nhiễm khơng khí, NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, Viện Mơi trường Tài nguyên [3] Nhiều tác giả (1992), Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, NXB Khoa học kỹ thuật [4] Trần Ngọc Chấn (2001), Ô nhiễm khơng khí xử lý khí thải –Tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật [5] QCVN 19:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí cơng nghiệp [6] Hồng Thị Hiền – Thơng gió cơng nghiệp, Nhà xuất xây dựng - 11/1998 [7] Ngồi có kham khảo thêm số tài liệu mạng Internet SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 52 ... trình đơn vị xử lý bụi NỘI DUNG ĐỀ TÀI : ♦ Xác định nguồn gây ô nhiễm xưởng gỗ ♦ Các phương pháp xử lý bụi đề đề xuất ♦ Lựa chọn tính tốn thiết kế thiết bị xử lý khí thải cho phương án cơng nghệ... CHƯƠNG III : CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ BỤI GỖ 3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 3.1.1 Tổng quan phương pháp xử lý bụi Có nhiều loại thiết bị khí kiễu khơ để làm bụi nhờ... phương án cơng nghệ đề xuất ♦ Bản vẽ kỹ thuật sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý khí thải phương án cơng nghệ đề xuất ♦ Bản vẽ chi tiết thiết bị quy trình xử lý bụi gỗ SVTH: Nguyễn Lê Hồi Nam MSSV:0150020180