đồ án khí thải luyện kim

Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân CHƯƠNG : TỔNG QUAN NGÀNH LUYỆN KIM – KHÍ THẢI TỪ LUYỆN KIM I/ Một số sở ngành luyện kim Luyện kim trình xử lý lý, hóa lý để sản xuất kim loại từ nguồn nguyên liệu thiên nhiên ( quặng ) Có hai vấn đề cần quan tâm luyện kim quặng lượng +Vấn đề quặng : Quặng khai thác từ lòng đất có chứa kim loại dạng hợp chất hóa học, nguồn đề sản xuất kim loại từ luyện kim Có loại quặng chủ yếu: 1, Quặng tự sinh (tự nhiên):là kim loại gần nguyên chất có vỏ trái đất Chủ yếu đồng(Cu), vàng(Au) Loại không kết hợp hóahọc với tạp chất, nên cần nấu chảy chúng đúc thành sản phẩm, xử lý qúa phức tạp 2, Quặng oxýt: loại quặng có nhiều tự nhiên cho kim loại màu kim loại đen Chúng dạng hợp chất hữu với oxy tạo thành oxýt, hydroxit, muối: Fe3O4, Fe2O3, TiO2, SnO2, AlOOH, PbCO3, CuCO3, Be3Al2(Si6O18)… 3, Quaëng sunfua: kim loại dạng hợp chất hữu với sunfua(s)→ phần nhiều kim loại màu PbS, CuS, Cu 2S, CuFeS2, Cu2FeSnS4, … HT xử lý khí thải luyện kim Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân Dù loại quặng trình xử lý, sinh nhiều chất ô nhiễm dòng khí ra, đặc biệt bụi dạng oxít kim loại ( nhiều sắt oxít ) khí axít SO2, CO… + Vấn đề lượng luyện kim: Ngành luyện kim tiêu thụ lượng nhiều Muốn xây dựng nhà máy luyện kim tìm nguồn lượng quan trọng Nguồn lượng than, thủy điện, dầu khí thiên nhiên, khí đồng hành, đòa nhiệt Những nguồn lượmg đốt cháy sinh lượng khí thải: CO, CO 2, SO2, NOx, Như vậy, trình chế biến quặng đốt nhiên liệu, phần khí thải sinh khí oxít bụi Hiện nay, số lượng nhà máy luyện kim không nhiều phân bố đòa bàn rộng có xu hướng phát triển Các nhà máy luyện kim gây ô nhiễm lớn, đặc biệt ô nhiễm khí thải Ngành công nghiệp luyện kim gồm có nhiều công đoạn sản xuất, ứng với công đoạn có thiết bò tương ứng, ví dụ xưởng thiêu kết, lò sản xuất cốc, lò cao để sản xuất gang, lò thổi ôxy,… đó, xưởng thiêu kết công đoạn mà lượng khí thải thoát nhiều Thiêu kết trình thiêu, tiến hành nhiệt độ cao, làm thay đổi thành phần hoá học khoáng sản chứa quặng Đồng thời làm mềm chảy lỏng phần khoáng sản, làm chúng kết dính lại với nhau, trình làm tăng cỡ hạt độ xốp nguyên liệu, thuận tiện cho xử lý trình sau Thêm vào đó, trình thiêu kết nhằm mục đích tạo hợp chất dễ xử lý kim loại có ích kìm hãm tác hại tạp chất nguyên liệu II/ Khí thải luyện kim – xưởng thiêu kết:  Khí bụi thải từ nhà máy luyện kim chiếm tỷ lệ lớn khí thải công nghiệp, bụi chiếm 20%, khí CO chiếm 43%, SO2 chiếm 16%, nitơ oxít : 23% Trong vùng phát triển luyện kim, khí bò nhiễm bẩn chiếm tỉ lệ 50÷60% Bảng nêu hàm lượng bụi, khí SO2, CO có khí từ xưởng nhà máy luyện kim HT xử lý khí thải luyện kim Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân Các xưởng Thiêu kết Sản xuất cốc Lò cao Lò thổi ôxy Lò máctanh Cán thép Sửa chữa Vận chuyển Khí đốt Vật liệu chòu lửa Năng lượng Các xưởng khác Bụi 34.3 1.1 SO2 82.5 0.9 CO 62.5 7.5 1.7 8.3 4.0 0.01 1.1 0.3 2.7 1.6 0.6 0.6 3.0 0.2 0.3 0.2 2.7 0.4 0.2 4.3 5.0 7.5 0.1 36.9 9.6 7.5 2.6 9.8 Bảng: Hàm lượng bụi, SO2, CO khí thải nhà máy luyện kim (Nguồn: Kỹ thuật lọc bụi làm khí_Hoàng Kim Cơ_Trang 177) Từ bảng ta thấy, xưởng thiêu kết, lượng có tỉ lệ chất độc hại thoát nhiều Các bụi khó thu hồi bụi thoát từ xưởng: lò thổi, lò máctanh Khí thoát từ xưởng lò cao, khí CO chiếm tỷ lệ lớn Khi đốt nhiên liệu chứa lưu huỳnh lượng khí thoát từ xưởng lượng chứa lưu huỳnh  Khí từ xưởng thiêu kết làm bẩn môi trường không khí chủ yếu bụi khí CO, thiêu kết quặng chứa lưu huỳnh chủ yếu khí SO Khí thoát từ máy thiêu kết phụ thuộc vào độ thấu khí phối liệu, lượng nhiên liệu có phối liệu lượng không khí rò vào máy thiêu kết Lượng khí thoát chiếm khoảng 2500 ÷ 4800 m3 cho quặng thiêu kết Hoặc 3000 ÷4000 m3/h Trong giới hạn đồ án này, chọn nhà máy có lưu lượng khí thải từ máy thiêu kết 3000 m 3/h  Bụi khí thải xưởng thiêu kết: Bụi có khí thoát từ máy thiêu kết phụ thuộc vào lượng hạt nhỏ có phối liệu, độ ẩm phối liệu việc chuẩn bò Giá trò giao động giới hạn ÷30 kg/T quặng thiêu kết Lượng bụi có khí thường HT xử lý khí thải luyện kim Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân khoảng ÷ g/m3 Thành phần hóa học bụi dao động phụ thuộc vào thành phần quặng Thường bụi có chứa 40 ÷ 50 % Fe oxít Fe, ÷ 15% canxiôxít, ÷ 6% cácbon, ÷ 8% nhân ôxít, 0.5 ÷ 1.5% magiê ôxít số cấu tử khác Khối lượng riêng bụi ~ 3.8 ÷ 4.0 g/cm3 Thành phần bụi cho bảng sau : Kích thước hạt bụi(µm) Khí thoát từ vùng thiêu kết phối liệu(%kl) Khí thoát từ vùng làm nguội(% kl) Trung bình >40 40-30 30-20 20-10 5-0 8,4 105 7,3 45,8 18,3 9,3 71 5,5 7,5 58.4 11.65 7.4 7.95 7.6 6.9 10, Để thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho xưởng thiêu kết, chọn thành phần bụi theo bảng khối lượng riêng bụi 3.9 g/cm3  Khí thải SO2 CO: Các cấu tử khí độc hại có khí từ máy thiêu kết SO2, CO Lượng SO2 khí từ nhà máy tính : M SO2 = 64 ( S pl − S tk − S b ) ≈ * k * S pl 32 Trong đó: Spl : lượng lưu huỳnh có quặng, kg/T quặng thiêu kết Stk, Sb : lượng lưu huỳnh quặng thiêu kết bụi k : hệ số khử lưu huỳnh Lượng SO2 thoát phụ thuộc vào dạng liên kết lưu huỳnh quặng – sunfua sunfat Nếu liên kết dạng sunfua ( firitFeS2) lưu huỳnh cháy ~ 90 ÷95% (k=0.9÷0.95) liên kết dạng sunfat (barit) lưu huỳnh cháy ~ 50÷ 60% (k=0.5÷0.6) Hàm lượng khí SO2 dòng khí phụ thuộc vào nhiên liệu đốt HT xử lý khí thải luyện kim Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân Khí CO chứa khí từ nhà máy thiêu kết 12 ÷ 15g/m3 Hàm lượng CO phụ thuộc vào thành phần quặng thiêu kết nhiên liệu đốt  Trong khuôn khổ đồ án này, dựa cớ sở lý thuyết trên, tiến hành thiết kế hệ thống xử lý khí khí thải cho xưởng thiêu kết với thông số dòng khí sau:       Lưu lượng dòng khí: 3000 m3/h (hay 0.83 m3/s) Nhiệt độ dòng khí : 100 0C Hàm lượng bụi : g/m3 Hàm lượng SO2 : 20 g/m3 p suất dòng khí hệ thống : at Trong giới hạn đồ án này, ta không đề cập đến vấn đề xử lý khí thải CO Chương 2: Đề xuất quy trình công nghệ HT xử lý khí thải luyện kim Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân I Các phương pháp xử lý khí thải từ máy thiêu kết nay: Để xử lý bụi khí thải từ hộp góp khí nhà máy thiêu kết qua hệ thống thu bụi Cho đến hệ thống góp khí ứng dụng thiết bò cuối hệ thống lọc bụi xyclon chùm Qua nghiên cứu thực nghiệm nhiều năm rõ, hệ thống thiết bò làm việc nhà máy thiêu kết không thích hợp phân bố khí không đồng thiết bò kích thước chúng lớn, đơn nguyên xyclon bò bào nhanh dễ bò tắc bẩn, lượng không khí bò hút vào làm giảm hiệu thu bụi xuống 60 ÷70% Lượng khí làm ra, mặt không đạt nồng độ bụi yêu cầu khí môi trường khí quyển, mặt khác gây ăn mòn nhanh rôto, mặt khác gây ăn mòn nhanh roto máy hút.(hình a) Những năm gần đây, nhiều nhà máy thiêu kết bắt đầu áp dụng nhiều hệ thống thiết bò lọc bụi theo phương pháp ẩm khác Một số nhà máy thiêu kết không áp dụng lọc khí sơ mà hộp góp khí từ nhà thiêu kết đặt tháp ly tâm Mặc dù hiệu suất thu bụi đạt 0.94 ÷0.96 lượng bụi có khí mang 150 ÷ 250 mg/m3, vượt yêu cầu (80÷100 mg/m3).(hình b) Hình c trình bày sơ đồ thiết bò lọc bụi khí dùng tháp rửa ly tâm đặt sau xyclon chùm Với hệ thống lọc khí này, ta đạt hiệu suất thu bụi đến 0.96÷0.98 hàm lượng bụi khỏi hệ thống lại 80÷150mg/m3 Trong số nhà máy khác chọn sơ đồ lọc bụi khí theo hình d theo sơ đồ này, tháp rửa ventuary đặt trực tiếp sau hộp góp khí từ nhà máy thiêu kết, độ giảm áp qua tháp rửa venturi ~ 2.5÷3.5 kPa, suất tiêu hao nước m= 0.10÷0.15 dm3/m3, hiệu suất thu bụi đạt 0.93÷0.95 lượng bụi tháp 200÷300 mg/m3 Như hệ thống lọc bụi khí theo phương pháp ẩm, nay, không đảm bảo làm khí đến đònh mức vệ sinh môi trường Mặt khác, mặt thiết bò lọc bụi, đường dẫn khí bụi roto phủ lớp bụi rắn, điều làm trở ngại việc vận hành chúng Vấn đề tối ưu hóa sơ đồ làm khí nhà máy thiêu kết vấn đề giải Thêm vào đó, công nghệ xử lý khí ô nhiễm S02 chưa ứng dụng rộng rãi HT xử lý khí thải luyện kim Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân II Đề xuất thuyết minh quy trinh công nghệ : Yêu cầu thiết kế: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho dòng khí từ xưởng thiêu kết nghành sản xuất luyện kim đen với thông số ô nhiễm dòng khí sau:      Lưu lượng dòng khí: 3000 m3/h (hay 0.83 m3/s) Nhiệt độ dòng khí : 100 0C Hàm lượng bụi : g/m3 Hàm lượng SO2 : 20 g/m3 p suất dòng khí hệ thống : at Và yêu cầu hệ thống xử lý dòng khí đạt tiêu chuẩn khí thải xung quanh khu vực đô thò : SO : 300 mg/m3 Bụi : 200 mg/m3 Đề xuất quy trình công nghệ: Quy trình công nghệ xử lý khí thải đề xuất sau: Hộp góp khí có nhiệm vụ thu dòng khí thải từ máy thiêu kết Tiếp đường ống dẫn khí dẫn HT xử lý khí thải luyện kim Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân dòng khí thải qua xyclon để xử lý bụi Dòng khí từ xyclon dẫn đến tháp hấp thu để xử lý SO2 dung dòch Ca(OH)2 10% Dòng khí lên qua ống khói phát tán để đạt tiêu chuẩn Bụi thu từ bụi lắng đọng đường ống từ đáy xyclon đưa chôn lấp với cặn CaSO3 từ bể lắng thiết bò hấp thụ Sơ đồ công nghệ sau: Khí Ghi chú: 01 : Hai xyclon nối tiếp 02 : Quạt 07 03 : Tháp hấp thụ SO2 04 : Bểtrộn dd vôi sữa 05 : Bơm 06 : Bểlắng 07 : Ống khói 03 01 Khí thải từmáy thiêu kết CaO H2O : Dòng khí 02 bụi lắng : Dòng lỏng đường ống bụi 05 04 : Bụi khôvà bùn từbểlắng 06 Chôn lấp Hệ thống xửlý nước Thuyết minh quy trình công nghệ:  Lọc bụi: Xử lý bụi lựa chọn xyclon đơn nối tiếp Ta sử dụng xyclon đơn mà không dùng xyclon chùm lưu lượng HT xử lý khí thải luyện kim Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân khí thải không lớn ( 3000m3/h) nồng độ bụi lớn (5 g/m3) Đồng thời dụng phương pháp khử bụi ẩm dòng khí có chứa nhiều khí axít, việc kết hợp với nước tạo axit gây ăn mòn thiết bò Thêm vào đó, xyclon đơn thiết kế chế tạo đơn giản , giá thành thấp xử lý bụi đạt tiêu chuẩn  Xử lý SO2 : Phương pháp lựa chọn hấp thụ SO2 tháp hấp thu tháp đệm, sử dụng dung dòch hấp thụ vôi sữa Ca(OH)2  Dung môi sử dụng dung dòch sữa vôi Ca(OH) vì: o Chất thải thứ cấp đưa dạng thạch cao CaSO3 không gây ô nhiễm thứ cấp cho nguồn nước tách khỏi nước đem chôn lấp an toaøn (SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O) o Là loại dung dòch rẻ tiền, dễ kiếm o Tính ăn mòn thiết bò yếu gây nguy hại cho thiết bò xử lý o Dung dòch nhiệm vụ hấp thụ acid SO 2, CO2, có tác dụng làm nguội khí thải đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn nhiệt độ khí thải đầu ống khói  Vật liệu chế tạo tháp hấp thu: Do phải chòu tác dụng hoá học với khí thải dung dòch có tính ăn mòn cao nên vật liệu chế tạo tháp hấp thu đường ống dẫn khí chọn loại thép hợp kim đặc biệt thuộc nhóm thép không gỉ, chúng có tính chống ăn mòn cao điều kiện làm việc thiết bò Thiết bò xử ly:ù tháp hấp thu làm vật liệu thép không gỉ với lớp đệm vòng sứ do: o Có khả chòu đựng môi trường hoá chất nhiệt độ cao o Lớp đệm có tác dụng tăng diện tích thời gian tiếp xúc pha khí - lỏng để trình hấp thu xảy triệt để Bố trí chuyển động ngược chiều: khí chuyển động từ lên, dung dòch từ xuống HT xử lý khí thải luyện kim Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân o Ngoài lớp đệm vòng sứ có tác dụng va đập, kết dính bụi kim loại nặng khí thải vào dung dòch hấp thu sau tách dạng cặn bể lắng o Có thép chống gỉ đục lỗ để đỡ phân phối khí qua tiết diện ngang tháp Chương 3: Đường ống Vật liệu chế tạo ống dẫn khí: Việc chọn vật liệu làm ống dẫn khí phụ thuộc vào nhiệt độ thành phần khí Vât liệu chế tạo đường ống thường thép dùng thép hợp kim, chì, titan, chất dẻo vingla Hiện tượng gỉ đường ống xẩy kết ngưng tụ dòch thể có hại lên thành ống bò nguội Để chống gỉ, bề mặt thành ống bọc lớp cao su phủ lớp nhựa Các lớp bọc chống gỉ làm việc nhiệt độ đònh Khi bảo vệ lớp bọc cao su nhiệt độ làm việc không qúa 70÷90 oC Nếu khí chuyển động đường ống có nhiệt độ cao lớp bảo vệ nhiệm vụ chống gỉ phải chòu tác dụng nhiệt độ cao Vì phải lót thêm gạch chòu axit Tuy nhiên cần lưu ý, lớp lót bò nứt, tạo khe nứt qua dòch thể ngưng tụ thấm sâu vào phá hoại kim loại Khi bảo vệ kim loại chống gỉ cách phủ lớp vật liệu lớp vật liệu lên thành ống nmà lớp lót cần ý đến chất lượng chuẩn bò bề mặt ống trước phủ lớp bảo vệ HT xử lý khí thải luyện kim 10 Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân D30 = D20 [1 + b(30 − 20)] = 1.61 *10 −9 * [1 + 0.02(30 − 20)] = 0.1932 * 10 −8 (m2/s) Trong đó: hệ số nhiệt =0.2*1.0051/2*984.35-1/3 =0.02 độ b: b=0.2*µ1/2*ρ-1/3 Vậy chuẩn số Prandi pha lỏng là: Prdl = µx 0.8007 * 10 −3 = = 421.03 ρ x * D x 984.35 * 0.1932 * 10 −8 Chiều cao đơn vò truyền khối theo pha lỏng:  µ2  hx = 119 x   ρ1 * g   0.8007 * 10 −6 119  984.35 * 9.8    0.33 Re 0k.25 * Prdl0.5 = 0.33 72.2686 0.25 * 421.030.5 = 0.3207 m Chiều cao đơn vò truyền khối laø: ho = h y + m * Gtb 44.668 * 0.97 kg / s hx = 0.0148 + 0.3207 = 0.3206 m Ltb 45.42kg / s c Tổng chiều cao cần thiết cho lớp đệm: H=my*h0 = 7.149112124*0.3206=2.292 m Tỉ lệ chiều cao đường kính: H 2.292 = = 1.13 D Vậy lớp vật liệu đệm cao 2.3m Nhận xét: hoạt động tháp chế độ chảy màng, dòng khí đẩy chất lỏng tưới phía thành tháp, gây ảnh hưởng đến đồng mật độ tưới lên đệm Vì lớp đệm thường không cao lần đường kính tháp đây, tỉ lệ 2.7, đạt yêu cầu nên ta không cần phải bố trí thành hay nhiều lớp đệm, cần thiết kế lớp đệm Chiều cao phần tách lỏng H c Hđ chọn bảng, phụ thuộc đường kính tháp: D Hc ,m HT xử lý khí thải luyện kim Hđ ,m 28 Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân 1.0 – 1.8 2.0 – 2.6 2.8 - 4.0 0.8 1.0 1.2 2.0 2.5 3.0 Tháp hấp thụ thiết kế có D =1.5m, ta chọn Hc =0.8, Hđ =2 m tổng chiiều cao tháp là: H = H + Hc + Hñ = 2.3 + 0.8 + =5.1 m Thời gian lưu nước phần đệm laø: t= Vd = Ltb π D2 22 Hd π 2.3 4 = = 157( s) = 2.62 phuùt Ltb 0.046 V Tính trở lực cho tháp: Sức cản thủy học cuả tháp đệm hệ khí –lỏng hơi-lỏng điểm đảo pha xác đònh theo công thức: c n m   Gx   ρ y   µ x    (N/m2)    ∆P = ∆Pk 1 + A   Gy ρ µ     x   y    Trong đó, ∆Pk : tổn thất áp suất đệm khô ∆Pk = 1.56 * H * ω y 1.8 * ρ y0.8 * σ d1.2 * µ y0.2 Vd3 = 1.56 * 2.3 * 0.26341.8 * 1.17234 0.8 * 10001.2 * (0.01860 * 10 −3 ) 0.2 = 698( N / m ) 0.62 H = 2.3 m :chiều cao lớp đệm ρk = 1.17234 kg/m3 : khối lượng riêng pha khí σ = 1000 m2/m3 : diện tích bề mặt riêng phần Vd = 0.62 m3/m3 : thể tích tự vật chêm ωk = 0.2634 m/s : vận tốc khí qua tiết diện tháp HT xử lý khí thải luyện kim 29 Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân µk = 0.01860 x 10-3 Pa.s : độ nhớt động lực pha khí Gx, Gy: lưu lượng pha lỏng pha khí (kg/s); G x =0.97 kg/s; Gy =45.42 kg/s ρx , ρy : khối lượng riêng lỏng khí, kg/m3 µx , µy : độ nhớt lỏng khí (N.s/m 2)  Gx     Gy  1.8  ρy   ρx  µ x    µ y     0.2 1.8  45.42   1.17234  0.8007  =      0.97   984.35  0.01860  0.2 = 2.57 > 0.5 → A=10 ; m =0.945 ; n= 0.525 ; c=0.105 c n m   G x   ρ y   µ x   =    ∆P = ∆Pk 1 + A Gy   ρ x   µ y       0.945 0.525 0.105    45.42   1.17234   0.8007  = 6981 + 10       = 12149.7( N / m ) = 0.12at  0.97   984.35   0.01860    Vậy trở lực tháp đệm 0.12 at VI Tính khí cho tháp hấp thu: Tóm tắt thông số làm việc tháp:  Đường kính trong: Dt = 1.5m  Nhiệt độ làm việc trung bình tháp: t= 50 0C  Làm việc môi trường ăn mòn, SO2 hấp thụ vào dung dòch Ca(OH)2 tạo CaSO3 SO2 hấp thụ vào nước sinh axít  p suất làm việc tháp: P=1 at= 0.1 N/mm a.Chọn thiết bò làm tháp: Chọn vật liệu làm tháp phải loại vật liệu không gỉ, đường ống dẫn khí phải làm vật liệu chống gỉ, bền nhiệt Tuy nhiên trường hợp này, nhiệt độ làm việc trung bình khoảng 30 0C, đồng thời, dòng khí nóng vào tiếp xúc với lượng nước lớn có nhiệt độ khoảng 200C, nên ta chọn vật liệu làm tháp thép không gỉ loại 12MX, loại thép chống gỉ chòu bền nhiệt đến 400-500 0C, giá thành tương đối HT xử lý khí thải luyện kim 30 Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân thấp loại thép không gỉ có độ bền nhiệt cao • Chiều dày thép: – 60 • ng suất kéo tiêu chuẩn thép: σk=450 N/mm • ng suất chảy tiêu chuẩn thép: σc =240 N/mm2 b Tính thân thiết bò: Thân chế tạo hàn dọc trục Công nghệ gia công hàn tay hồ quang điện, cách hàn giáp mối bên • • • • Hệ Hệ Hệ Hệ số số số số hiệu chỉnh: η = an toàn bền kéo: nk = 2,6 an toàn bền chảy: nc = 1,5 bền mối hàn φh=0.95 ng suất kéo cho phép tiêu chuẩn: σk 450 η= = 173 (N/mm2 ) nk 2,6 ng suất chảy cho phép tiêu chuẩn : σ [σk] = 240 c [σc] = n η = 1,5 = 160 ( N/mm2 ) c Lấy giá trò nhỏ [σk] [σc] để làm ứng suất tính toán Vậy chọn [σc]=160 N/mm2 Tháp hấp thu làm việc áp suất thấp( < 1.6*106N/m2) nên ta chọn thiết kế tháp thân hình trụ hàn, làm việc chòu áp suất phân bố p suất tính toán: P= 0.1+Pthủy tónh cột chất lỏng=0.1+g*ρ*H=0.1+9.8*984.35*2.3*10-6= =0.32 N/mm2 Kiểm tra điều kiện: [σ ]ϕ P h = 160 * 0.95 = 475 > 25 0.32 → Bề dày tối thiểu thân là: HT xử lý khí thải luyện kim 31 Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân S’= Dt * P 2000 * 0.32 = = 2.1mm * [σ ] * ϕ h *160 * 0.95 Do D=2000 mm neân ta chọn S’=4 mm Chiều dày tháp thiết kế tính đến hệ số bổ sung là: S= S’+Ca+Cc+C0 Trong đó, Ca hệ số bào mòn, hóa chất trog tháp có tính ăn mòn cao nên lấy Ca =1mm ( tính cho vật liệu bền0.05-0.1mm/năm tính theo thời gian làm việc từ 15-20 năm) Cc hệ số dung sai theo chiều dày, theo bảng XIII9-Sổ tay tập Cc=0.22 C0 hệ số làm tròn S = 4+1+0.22+2.78=8 mm Kiểm tra điều kiện bền: S − Ca = 0.0035 < 0.1 → hoàn toàn thảo mãn Dt p suất cho phép thân thiết bò bề dày S = mm: [ P] = * [σ ] * ϕ h ( S − Ca ) = *160 * 0.95 * (8 − 1) = 1.06( N / mm ) ≥ P Dt + ( S − Ca ) 2000 + (8 − 1) Vậy: Thân tháp hấp thu có bề dày S = mm thoả mãn điều kiện bền áp suất làm việc c Tính đáy nắp: Vì áp suất làm việc P = 0.131N/mm2 → ta chọn đáy nắp tháp elip Chọn vật liệu làm đáy nắp thiết bò với vật liệu làm thân tháp Các thông số biết:  Đáy (nắp) làm thép không gỉ 12MX  Ca=1mm; Cc=0.22mm  [σ] = 160 (N/mm2)  Áùp suất làm việc phần thân 0.131(N/mm2)  Đường kính tháp Dt = 2000 mm HT xử lý khí thải luyện kim P = 32 Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân  Tỷ số: ht/Dt = 0.25 → elip chuẩn → Rt =Dt  Hệ số bền mối hàn ϕh = 0.95 Ta coù: → S’ = [σ ] ϕ P h = 160 0.95 = 475 > 0.32 P * Rt 0.32 * 2000 = = 2.1 mm * [σ ] * ϕ h *160 * 0.95 Bề dày thực tế đáy (nắp) : S = S’ + Ca +Cc +Co=0.52+1+0.22+1.26=3mm Nhận xét: ta chọn bề dày đáy = bề dày nắp bề dày thân tháp = 8mm Kiểm tra điều kiện bền: S − Ca = 0.0035 < 0.125 Dt → áp suất cho phép ứng với bề dày S = 8mm: [ P] = 2[σ ]ϕ h ( S − C a ) = *160 * 0.95 * (8 − 1) = 1.06( N / mm ) > P = 0.131 Rt + ( S − C a ) 2000 + (8 − 1) Vậy bề dày đáy nắp S = 8mm Chọn đáy nắp elip có gờ, chiều cao gờ h = 25 mm Theo bảng XIII.10 XIII.11-trang 382,383,384- Sổ tay trình thiết bò, ta có bảng sau: D, mm ht mm 2000 500 Bề mặt riêng phần(m2 ) 4.48 thể tích đáy 1095 Đường kính phôi D (mm) 2398 ρ ,kg/m3 Khối lượng (kg) 7850x1.0 1=7928.5 283x1.01= 286 d Đường ống dẫn khí vào ra: Như tính chương đường ống, đường kính ống dẫn khí vào và 300mm e Đường ống dẫn lỏng: Vận tốc lỏng khoảng – (m/s) Ống dẫn lỏng vào: HT xử lý khí thải luyện kim 33 Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân Chọn vận tốc lỏng ống 3m/s đường kính ống dẫn lỏng vào là: dl = * Vl * 45.42kg / s = = 0.14 π *v 3.14 * 984.35kg / m * 3m / s Vaäy ta chọn đường kính ống dẫn lỏng 150 mm Bề dày ống b = (mm) Vật liệu làm ống nhựa PVC ng dẫn lỏng ra: Đường kính ống dẫn lỏng chọn giống đường ống dẫn lỏng vào: d=150mm VII Tính thiết bò phụ: a Tính bích nối thân đáy, nắp: Bích chọn để nối liền thân với nắp, thân với đáy bích hàn liền với thân, áp suất thiết bò không cao Tra bảng từ sổ tay trình thiết bò công nghệ hóa chất tập 2, ta có bảng sau: P(N/mm Dt ) D 0.1 214 200 Db 209 D1 206 Do 201 Bulong db M20 Z 4 h Raêng loại cao su cứng m= 2.25 b Tính ống tháo đệm nhập đệm : ống dẫn nối với thiết bò mối ghép tháo được, mối nối mặt bích chiều dài cửa( chiều dài đoạn ống nối chọn dựa theo bảng XIII.32- Sổ tay trình thiết bò tập Áp suất làm việc cho phép [P] = 0.131 N/mm2 Chọn đường kính ống tháo đệm d = 300 mm Vật liệu thép không gỉ 12MX Ống tháo đệm hàn vào thân thiết bò, bên có lắp mặt bích Theo bảng tra → chiều dài đoạn ống nối 140 mm HT xử lý khí thải luyện kim 34 Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân Theo bảng XIII.26- Sổ tay trình thiết bò hóa chất tập 2,ta có: P(N/mm ) 0.1 Dt 300 Dn 325 D 435 D0 395 Dl 365 Bulong db M20 Z 12 Kieåu H 22 c Ống dẫn lỏng : Tương tự ống tháo đệm, ta chọn ống dẫn lỏng vào có d=150 chiều dài đoạn ống nối 130 mm Chọn loại bích liền kim loại đen để nối Theo bảng XIII.26- Sổ tay trình thiết bò hóa chất tập 2,ta có: P(N/mm ) 0.1 Dt 150 Dn 159 D 260 D0 225 Dl 202 Bulong db M16 Z Kiểu H 16 d Ống dẫn khí: d= 300 chiều dài đoạn nối ống 140mm sau: Tương tự, bích nối ống dẫn khí thân chọn P(N/mm ) 0.1 Dt 300 Dn 325 D 435 D0 395 Dl 365 Bulong db M20 Z 12 Kiểu H 22 e Lưới đỡ đệm: Chọn đường kính lưới đỡ đệm theo bảng IX.22- Sổ tay trình thiết bò tập → thông số lưới: Đường kính tháp (mm) 2000 Đường kính lưới D1 (mm) 1955 HT xử lý khí thải luyện kim Chiều rộng bước b (mm) đệm 5x5x1 35 Đồ án môn học kó thuật xử lý chất thải GVHD: Nguyễn Phước Dân Lưới đỡ đệm cấu tạo nửa vỉ thép không gỉ nối lại với Bên có hàn lỗ tay để dễ dàng cầm nắm tháo lắp Bề mặt lưới cấu tạo thép không gỉ có kích thước =2mm Kích thước đệm: x x (mm) Thể tích tự Vt = 0.62 m3/m3 Khối lượng riêng vật liệu đệm ρd = 900 kg/m3 Đệm đổ đống ngẫu nhiên f Chọn bơm : Chọn bơm cho cột áp bơm thắng trở lực tháp trở lực ma sát trở lực cục đường ống Do chiều cao từ bể chứa lên tháp m, nên trở lực chủ yếu trở lực tháp Công suất bơm: N = L.∆P 45.42 * 12149 = = 0.7 (kw) η 1000 0,8 *1000 * 984.35 η : hiệu suất động cơ, thông thường lấy η = 0.8 Công suất động cơ: Ndc = β* N=1.5*0.7 =1.05 Để đảm bảo thắng trở lực ma sát trở lực cục đường ống dẫn khí, ta chọn bơm có công suất động 1.1 kw Chọn bơm hiệu II B: bơm li tâm cấp nằm ngang để bơm chất lỏng có độ pH= 6-8, khối lượng riêng chất lỏng < 1,8 kg/m3 + suất: 12.5 -1250 m3/h +áp suất toàn phần 12.5-60 m +số vòng quay 965-1450 v/phút +nhiệt độ chất lỏng: