thiết kế tháp đệm hấp thu khí so2

Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Chương I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ KHÍ SO2 I.1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO2: I.1.1.Tình hình phát sinh chất ô nhiễm nhà máy phát điện: Năm 1985, tổng công suất nguồn điện Việt Nam khoảng 4000MW, nhiệt điện 21% Năm 1994, tổng sản lượng nhà máy điện ước tính khoảng 12000GW, sản lượng nhiệt điện 19%.Năm 2000, công suất nguồn điện nước ta đạt tới 7100 MW Trong nhiệt điện than-dầu 21,8% Các nhà máy nhiệt điện sở phía Bắc dùng than Hòn Gai với đặc điểm hàm lượng lưu huỳnh thấp(0,5-0,8% khối lượng) Lượng tiêu hao than tiêu chuẩn tính cho kWh điện từ 0,473 kg ( Phả Lại) đến 0,808 kg (Ninh Bình, trước năm 1995),mức trung bình giới nhỏ 0,4 kg Năm 1993, lượng than sử dụng cho nhà máy nhiệt điện phía Bắc 479,520 Như thải khí 6713 khí SO2, 2724 NOX, 277,9.103 CO2 1490,8 bụi 203,5.103 xỉ Các sở phía Nam sử dụng dầu FO, hàm lượng lưu huỳnh thường cao (2,5-3% khối lượng) Gần vận chuyển khí đốt vào bờ, số sở chuyển sang sử dụng nhiên liệu khí đốt, tình hình môi trường xung quanh sở cải thiện Nguồn thải ô nhiễm nhà máy Nhiệt điện Ninh Bình chủ yếu bụi (TSP) khí độc hại (SO2, NO2, CO2, CO) đốt nhiên liệu than gây ra, nguy hại bụi SO2 Hiện nay, vấn đề khử bụi khí độc nhà máy nhiệt điện cần thiết Nếu biện pháp khắc phục nồng độ chất ô nhiễm môi trường không khí( bụi, SO2, CO) khu dân cư xung quanh nhà máy phần lớn vượt trò số tiêu chuẩn cho phép Dưới xin đưa trường hợp ô nhiễm không khí nhà máy Nhiệt điện thuộc tỉnh Đồng Nai: Tải lượng ô nhiễm không khí thải từ nồi đốt than nhà máy Nhiệt điện đốt than gồm tổ máy phát công suất 150 MW thuộc tập đoàn Công nghiệp Formosa: Chất ô nhiễ m Bụi Hệ số ô nhiễ m (kg/ta án) 5A Tải lượng ô nhiễm Máy phát số Máy phát số Tổng Kg/h g/s Kg/h g/s Kg/h g/s 361,0 100,0 361,0 -1- 100.0 722,0 200,0 Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ SO2 NO2 19,5 S 10,5 1.567 757,4 453,3 210,0 1.567 757,4 453,3 210,0 3.134 1.514, CO 0,3 21,6 6,0 21,6 6,0 43,2 THC 0,055 4,0 1,1 4,0 1,1 8,0 Nguồn: Trung Tâm Công Nghệ Môi Trường ,năm 2003 870.0 420,0 12,0 2,2 Nồng độ khí thải ống khói máy phát điện sau xử lý nhà máy Nhiệt điện đốt than thuộc tập đoàn Công nghiệp Formosa: Chất ô nhiễm Bụi SO2 NO2 CO THC Nguồn : Máy phát số Máy phát số Nồng độ Tiêu Nồng độ Tiêu khí thải chuẩn khí khí thải chuẩn khí có kiểm thải TCVN có kiểm thải TCVN soát(mg/N 5939:1995 soát 6991:2001 3 m) (Cột B) (mg/Nm ) 50 400 50 400 143 500 143 150 410 1000 82 300 40 500 40 150 7 705 Trung tâm Công nghệ Môi trường ,tháng 03/2004 Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí thải Nhà máy Nhiệt điện đốt than thuộc tập đoàn Công nghiệp Formosa: Nước nóng MgO Khí thải/ Thu hồinhiệt Bể chứa ,Mg(OH)2 Hệ thống khử lưu huỳnh (FGD) Lọc bụi tónh điện Tro khô Trạm xử lý nước thải tập trung nhà máy điện Bánh bùn -2- Ốn g khó i Sông Thò Vải Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ _ Hệ thống lọc bụi tónh điện: khí thải trình đốt than nồi truyền qua thiết bò lọc tónh điện để tách bụi Bụi làm lạnh lưu giữ bồn chứa,sau vận chuyển cho nhà máy ximăng để tái sử dụng nguyên liệu để sản xuất clinke bán cho nhà máy bêtông trộn sẵn Hiệu suất tách bụi:99,7% _ Hệ thống khử lưu hùynh (FGD): Nhà máy sử dụng than có hàm lượng sulfur 1,3% sử dụng nhiên liệu đốt lò Nếu biện pháp kiểm soát ô nhiễm,nồng độ khí SO2 vượt tiêu chuẩn cho phép Do hệ thống khử lưu hùynh khí thải lắp đặt để tách oxit lưu hùynh Chất hấp thụ Mg(OH)2 tạo cách hòa MgO vào nước nóng Hiệu suất tách sulfua đạt khỏang 95% _ Kiểm soát khí thải:Hệ thống kiểm soát khí thải liên tục tự động(CEMS) lắp đặt đỉnh ống khói để kiểm soát lượng khí thải Hệ thống báo động thành phần khí thải vượt tiêu chuẩn tự động thông báo cho người vận hành giảm bớt lượng thải sữa chữa thiết bò để giảm thiểu ô nhiễm Vấn đề ô nhiễm bầu khí khí SO2 từ lâu trở thành mối hiểm họa nhiều quốc gia, nược phát triển giới Vì lý nêu trên, công nghệ xử lý khí SO2 có ý nghóa kinh tế to lớn SO2 thu hồi từ khí thải nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy sản xuất axit sunfuric(H2SO4) lưu huỳnh nguyên chất I.1.2.Tổng quan khí SO2: I.1.2.1.Tính chất khí SO2 Anhydritsunphurơ loại thể khí không màu, có mùi chua sốc có tính kích thích mạnh SO2 có phân tử lượng 64, nặng không khí, tỷ trọng 2,26 dễ hoà tan nước, dung dòch rượu mêtylic (CH3OH) rượu êtylic (C2H5OH) loại este 200C, thể tích nước hoà tan 40 thể tích khí SO2, hoà tan nước phần khí kết hợp với nước để tạo thành axit sunphurô SO2 + H2O > H2SO4 Anhydritsunphuô axitsunphurơ Cũng nhiệt độ 200C áp suất atm, khí SO2 ngưng tụ thành chất lỏng suốt không màu, sôi -100C SO2 lỏng bay thu nhiệt mạnh làm nhiệt độ môi trường xuống thấp (có thể hạ tới -500C) -3- Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ I.1.2.2.Ảnh hưởng sinh lý SO2 Khi tiếp xúc với nơi ẩm ướt thể người, trước hết khí SO2 chuyển thành axit sunphurơ (H2SO3) sau biến thành axit sunphuric (H2SO4) Như ta biết, khí SO2 dễ hoà tan nướcnên chủ yếu SO2 tác dụng tưói đường hô hấp niêm mạc mắt Khi hít phải khí SO2 niêm mạc khí quản bò kích thích sinh ho ; có đới bò co rút làm người bò nạn không nói Tuy vậy, đứng lâu nơi không khí nhiễm nhẹ khí SO2 ta cảm thấy “quen” dần I.1.2.3.Các triệu chứng nhiễm độc SO2 Người bò nhiễm độc khí SO2 đầu thấy trào nước mắt, chảy nước mũi, nhức đầu, lợm giọng, chân tay bải hoại, dầynh ách khó chòu, đau bụng, ỉa chảy, thở gấp, tức ngực cảm giác với lạnh Nếu bò nhiễm độc mãn tính dẫn tới viêm da, viêm khí quản, viêm phổi biến chứng thành mọng nước phổi, phản ứng vò giác khứu giác giảm sút, mắt đỏ, sưng húp Nếu để SO2 lỏng bắn vào mắt làm cho người bò cứng hoá I.1.2.4.Phạm vi gây nhiễm độc SO2 Sau phạm vi nồng độ gây độc triệu chứng biểu nhiễm độc SO2 Nồng độ SO2 không khí (mg/l) 0,0008 – 0,013 0,020 – 0,030 0,05 0,130 – 0,260 1,000 – 1,200 Tác hại gây độc Có thể ngửi thấy mùi Có kích thích cổ họng Kích thích mạnh cổ họng, gây ho Chòu đựng đước khoảng 0,5 đến Trong thời gian ngắn nhiễm độc nặng -4- Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ I.2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ: I.2.1 Sơ lược phương pháp hấp thụ ( Absorption method): Hấp thụ phương pháp làm khí thải độc hại ( chất bò hấp thụ ) vào môi trường lỏng ( dung môi hấp thụ) Khi tiếp xúc với khí thải,chất độc hại tác dụng với chất môi trường mỏng giữ lại theo cách hấp thụ vật lý hấp thụ hóa học Hấp thụ vật lý: thực chất hòa tan chất bò hấp thụ vào dung môi hấp thụ,chất khí hòa tan không tạo hợp chất hóa học với dung môi ,nó thay đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dòch lỏng( trình hòa tan đơn chất khí chất lỏng) Hấp thụ hóa học: trình chất bò hấp thụ tham gia vào số phản ứng hóa học với dung môi hấp thụ Chất khí độc hại biến đổi chất hóa học trở thành chất khác Cơ cấu trình chia thành ba bước: Khuếch tán phân tử chất ô nhiễm thể khí khối khí thải đến bề mặt chất lỏng hấp thụ Thâm nhập hòa tan chất khí vào bề mặt chất hấp thụ Khuếch tán chất khí hoà tan bề mặt ngăn cách vào sâu lòng khối chất lỏng hấp thụ Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu tùy thuộc vào chất hóa học dung môi chất ô nhiễm khí thải Như để hấp thụ số chất ta phải dựa vào độ hòa tan chọn lọc chất khí dung môi để chọn lọc dung môi cho thích hợp chọn dung dòch thích hợp(trong trường hợp hấp thụ hóa học) Quá trình hấp thụ thực tốt hay xấu phần lớn tính chất dung môi đònh I.2.2 method) : Sơ lược phương pháp hấp phụ( Absorption -5- Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Khác với trình hấp thụ, trình hấp phụ người ta dùng chất rắn xốp để hút chất khí độc có khí thải bề mặt chất rắn gọi chất hấp phụ (adsorbent) cấu tử khí hút vào bề mặt chất hấp phụ gọi chất bò hấp phụ (adsorbate) Phương pháp dùng phổ biến việc thu hồi cấu tử q để sử dụng lại công nghiệp hóa chất Trong kó thuật xử lý ô nhiễm không khí, phương pháp hấp phụ dùng để thu hồi sử dụng lại chất hữu cơ,khử mùi thải nhà máy sản xuất thực phẩm,thuộc da,nhuộm,chế biến khí tự nhiên,công nghệ tổng hợp hữu cơ… Căn vào chất liên kết chất hấp phụ chất bò hấp phụ phân thành loại: Hấp phụ vật lý: hấp phụ đa phân tử ( hấp phụ nhiều lớp),lực liên kết lực hút phân tử( Vanderwaals),không tạo thành hợp chất bề mặt Hấp phụ hóa học: hấp phụ đơn phân tử (hấp phụ lớp) Lực liên kết lực liên kết bề mặt tạo nên hợp chất bề mặt I.2.3 Đại cương phương pháp đốt (Incineration Method): Nhiều ngành công nghiệp sinh dòng khí thải giá trò thu hồi nên phương pháp hấp thụ ,hấp phụ không mang tính khả thi Phương pháp đốt (thiêu hủy) sử dụng cho loại khí dòng khí thải mà việc thu hồi khó thực hiện,chúng cháy sinh chất ô nhiễm thứ cấp không độc hại hay độc hại Các chất khí thải sử lý theo phương pháp đốt thường hợp chất hydrocacbon,các dung môi hữu cơ… Việc xử lý khí thải theo phương pháp sử dụng trường hợp khí thải có nồng độ chất độc cao vượt giới hạn bắt cháy có chứa hàm lượng oxygen đủ lớn Quá trình đốt thực hệ thống gồm thiết bò liên kết đơn giản có khả đạt hiệu suất phân hủy cao Hệ thống đốt bao gồm cửa lò đốt,bộ mồi lửa đốt nhiên liệu khí thải (chất hữu cơ),buồng đốt tạo đủ thời gian oxy hóa Theo cách thực trình đốt ,thiết bò đốt chia làm nhóm sau: Đốt cháy trực tiếp ( Direct Combustion) Thiêu nhiệt (Thermal Incineration) Oxy hóa xúc tác ( Catalytic Oxidization) -6- Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Để lựa chọn phương pháp xử lí ta phải phân tích phạm vi ứng dụng, ưu ,nhược điểm phương pháp xử lí khí thải nêu để làm sở lựa chọn phương pháp thích hợp: Phương pháp hấp thụ: Ưu điểm: Rẻ tiền ,nhất sử dụng H2O làm dung môi hấp thụ,các khí độc hại SO2, H2S, NH3, HF, xử lí tốt với phương pháp với dung môi nước dung môi thích hợp Có thể sử dụng kết hợp cần rửa khí làm bụi, khí thải có chứa bụi lẫn khí độc hại mà chất khí có khả hòa tan tốt nước rửa Nhược điểm: Hiệu suất làm không cao, hệ số làm giảm nhiệt độ dòng khí cao nên dùng xử lí dòng khí thải có nhiệt độ cao, trình hấp thụ trình tỏa nhiệt nên thiết kế, xây dựng vận hành hệ thống thiết bò hấp thụ xử lí khí thải nhiều trường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bò trao đổi nhiệt tháp hấp thụ để làm nguội thiết bò, tăng hiệu trình xử lí Như ,thiết bò trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp Khi làm việc, tượng “sặc” dễ xảy ta khống chế, điều chỉnh mật độ tưới pha lỏng không tốt, đặc biệt dòng khí thải có hàm lượng bụi lớn Việc lựa chọn dung môi thích hợp khó khăn, chất khí cần xử lí khả hòa tan nước Lựa chọn dung môi hữu nảy sinh vấn đề: dung môi có độc hại cho người sử dụng môi trường hay không? Việc lựa chọn dung môi thích hợp toán hóc búa mang tính kinh tế kó thuật, giá thành dung môi đònh lớn đến giá thành xử lý hiệu xử lý Phải tái sinh dung môi (dòng chất thải thứ cấp ) xử dụng dung môi đắt tiền Chất thải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống trở nên cồng kềnh phức tạp Phương pháp hấp phụ: Ưu điểm: Làm thu hồi nhiều chất ô nhiễm thể hay khí Nếu chất có giá trò kinh tế cao sau hoàn nguyên chất hấp phụ, chúng tái sử dụng công nghệ sản xuất mà giảm tác hại gây ô nhiễm Chất hấp phụ dễ kiếm rẻ tiền Thông dụng than hoạt tính ( hấp phụ nhiều chất hữu cơ) Nhược điểm: -7- Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Khi hoàn nguyên chất hấp phụ sinh trường hợp ô nhiễm thứ cấp ( chất ô nhiễm hoàn toàn chất độc hại nguy hiểm cần thải bỏ hay có giá trò kinh tế không cao không cần tái sử dụng) Trường hợp chất hấp phụ có giá thành rẻ, dễ kiếm bỏ Không hiệu dòng khí ô nhiễm chứa bụi lẫn chất ô nhiễm thể hay khí bụi dễ gây nên tắc thiết bò làm giảm hoạt tính hấp phụ chất hấp phụ ( lúc muốn sử dụng ta phải lọc bụi trước cho dòng khí vào thiết bò hấp phụ) Hiệu hấp phụ nhiệt độ khí thải cao Với chất khí bò hấp phụ có khả bắt cháy cao việc tiến hành nhả hấp dòng khí có nhiệt độ cao vấp phải nguy cháy tháp hấp phụ Phương pháp đốt: Ưu điểm: Những khí có khả bắt cháy cao nhiệt trò cao xử lí phương pháp đốt Thông thường hợp chất hữu cơ, nhũng hợp chất chưa no chất có khả bắt cháy cao đốt Phương pháp đốt trực tiếp giải pháp thỏa đáng xử lý khí thải không chứa nhiều chất ô nhiễm vô S, Cl, F… Trong trường hợp khí thải có nhiệt độ cao không cần phải gia nhiệt trước đưa vào đốt Phương pháp đốt hoàn toàn phù hợp với việc xử lý khí thải độc hại không cần thu hồi hay khả thu hồi thấp,khí thu hồi giá trò kinh tế cao Có thể tận dụng nhiệt trình xử lý vào mục đích khác Nhược điểm : Phải có hệ thống thiết bò đốt thích hợp không sinh khói chất ô nhiễm thứ cấp gây độc hại Nên nghiên cứu, thiết kế triển khai phải ý tốt đến tất điều kiện trì phản ứng cháy, để có thiết bò đốt cho hiệu cao Như việc lựa chọn phương pháp hấp thụ làm đối tượng nghiên cứu , áp dụng cho xử lý khí SO2 nhà máy Nhiệt điện hướng phù hợp,và hiệu -8- Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ I.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ Quá trình hấp thụ thực nhiều loại tháp khác Sau số tháp thường dùng: Tháp phun rỗng Tháp rửa khí có đệm Tháp rửa khí theo kiểu sủi bọt I.3.1 Tháp phun rỗng Là dạng tháp chế tạo kim loại bê tông Tiết diện tháp hình tròn hay hình chữ nhật Dòng khí dòch tháp chuyển động chiều,ngược chiều cắt Các mũi phun bố trí tầng nhiều tầng đặt dọc trục thiết bò Dòng khí thải chứa chất ô nhiễm tiếp xúc với dòch phun tháp theo dòch phun Hiệu hoạt động tháp phụ thuộc vào tính chất dòng khí thải, dung dòch phun thông số động lực học tháp I.3.2 Tháp rửa khí có đệm Đây dạng cải tiến từ tháp rửa khí rỗng vừa trình bày Trong phần không gian tháp người ta đặt khâu đệm chế tạo từ vật liệu gốm, sứ, gỗ… Các khâu đệm có hình dạng hình trụ, vành khuyên… xếp ngẫu nhiên hay theo thứ tự Toàn số vật chêm đặt phận đỡ vật chêm phận phân phối khí Dung dòch hấp thụ phân phối đỉnh tháp qua phận phân phối lỏng cho chất lỏng phải thấm ướt toàn vật chêm Dòng khí chuyển động ngược dòng với dòng dung dòch phun theo phương thẳng đứng Loại thiết bò có trở lực lớn nhiều so với tháp rửa rỗng hiệu hấp thụ cao Thiết bò rửa khí có lớp đệm hấp thụ thành phần khí độc hại mà làm lạnh khí lọc bụi ướt có khí thải I.3.3 Thiết bò lọc bụi kiểu sủi bọt Thân tháp hình trụ thẳng đứng có gắn mâm có cấu tạo khác Trên pha lỏng pha cho tiếp xúc Chất lỏng vào đỉnh mâm thích hợp chảy xuống trọng lực qua mâm ống chảy chuyền Pha khí từ lên qua mâmbằng khe hở mâm cấu tạo khác mâm tạo nên Quá trình tiếp xúc pha tạo nên hấp thụ khí Tháp hoạt động đạt hiệu cao khí mức chất lỏng mâm vận tốc khí phải lớn tháp bò ngập lụt Thường -9- Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ loại tháp khó thiết kế đòi hỏi yêu cầu kó thuật thông số tính toán phải thật dung hòa xác cao Qua mô tả ba loại thiết bò nhận thấy áp dụng thiết bò cho trình hấp thụ rửa khí được, nhiên việc ứng dụng loại thiết bò tùy thuộc vào mức độ ô nhiễm điều kiện hữu Trong loại thiết bò này, nghiên cứu thiết bò rửa khí có đệm lí sau: _ Hiệu hấp thu tốt _ Dễ chế tạo _ Dễ vận hành _ Giá thành chế tạo không cao _ Xử lý với khoảng dao động nồng độ rộng _ Xử lý với loại nồng độ cao _ Xử lý với nhiều loại khí thải hỗn hợp khí thải I.4 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÍ KHÍ SO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ: I.4.1 Hấp thụ khí SO2 nước: Qúa trình hấp thụ SO2 nước: SO2 + H2O H+ + HSO3Hấp thụ khí SO2 nước phương pháp đơn giản áp dụng sớm để loại bỏ khí SO2 khí thải, khói từ loại lò công nghiệp Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 nước bao gồm giai đoạn: Hấp thụ khí SO2 cách phun nước vào dòng khí thải cho khí thải qua lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước –scrubơ; Giải thoát khí SO2 khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 (nếu cần) nước Mức độ hòa tan khí SO2 nước giảm nhiệt độ nước tăng cao, nhiệt độ nước cấp vào hệ thông hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp Còn để giải thoát khí SO2 khỏi nước nhiệt độ nước phải cao Lượng nước thực tế phải lớn so với lượng nước lý thuyết nước sau khỏi thiết bò hấp thụ đạt mức bão hòa khí SO2 Để giải hấp thụ cần phải đun nóng lượng nước lớn tức phải có nguồn cấp nhiệt (hơi nước ) công suất lớn khó khăn ra, để sử dụng lại nước cho trình hấp thụ phải làm nguội nnước xuống - 10 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ III.4.5 TÍNH BƠM- QUẠT –ỐNG KHÓI: III.4.5.1 Bơm: Dựa vào đặc tính trình có áp suất không cao nên bơm ta chọn bơm ly tâm Hơn bơm ly tâm loại bơm sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp hóa chất tích chất có nhiều ưu điểm Theo trang 493- Sổ tay trình thiết bò công nghệ hóa chất - Tập 1, công suất bơm tính sau: N Q H  g 0.00447 20 984.35 9.81 1.1025  1.1025  kW   1.47  Hp  1000  1000 0.783 0.746 Trong đó: Q: lưu lượng lỏng đầu vào thiết bò, Q = Ld =4.4 kg/s = 0.00447m3/s H: Chiều cao cột áp bơm Ta lấy H  20 mH20 : hiệu suất bơm Theo bảng II.32 trang 439- Sổ tay trình thiết bò công nghệ hóa chất - Tập 1,ta chọn Hiệu suất số loại bơm 0 Bơm pittông  tl  ck 0.8 – 0.94 0.9 – 0.95 Bơm ly tâm 0.85 – 0.96 0.8 – 0.85 0.95 – 0.96 Bôm xoáy tốc > 0.8 > 0.7 > 0.9 Bơm khía 0.7 – 0.9 Ta có:    tl  ck 0.95 0.85 0.96 0.783 Hệ số dự trữ  Nđc  - 56 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ 50 1.1 (theo II.33 ) Choïn hệ số dự trữ  = 1.4 Công suất bôm: N b  N 1.4 1.47 2.058  kW   2.058 2.758  Hp  0.746  Chọn bôm có công suất 3Hp III.4.5.2 Quạt: Q P Công suất quạt: N   tr  q 1000 Vớ Q: lưu lượng 1.668m /s=6000m3/h khí đầu vào thiết bò, Q = P: Trở lực toàn phần thiết bò, P = 5195 N/m2 : hiệu suất quạt tr = lắp trực tiếp với trục động điện q : tra theo đồ thò đặc tuyến quạt ly taâm  q = 0.535  N 6000 5195 16.183 kW  3600 1 0.535 1000 Công suất thực tế phải tính thêm hệ số dự trữ  , ta chọn  =1.1  Công suất thực tế quaït N = 1.1 x 16.183= 17.8 (kW) = 23.86(Hp)  Chọn quạt có công suất 24Hp III.4.5.3 - ng khói: Đường kính ống khói: Chọn vận tốc khí ống khói v = 12 m/s - 57 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ D Qra 5987  0.42 m  0.785 v 3600 0.785 12 Vôùi Qra=1.7828/1.072*3600=5987(m3/h) Chiều cao ống khói: Ta coù T = 40 - 30 = 100C : hiệu số nhiệt độ khí thải nhiệt độ khí  Đây nguồn nóng  Chiều cao ống khói tối thiểu bảo đảm nồng độ khí sát mặt đất giới hạn cho phép xác đònh sau: H A M F m n N  (Ccf  Cnen ) T L Với: A = 200 : Hệ số phụ thuộc phân bố nhiệt độ theo chiều cao khí quyển, chọn cho điều kiện khí tượng nguy hiểm,đối với phần lớn đòa phương Việt Nam Cnền=0 (xem nơi xây dựng nhà máy nơi đòa hình trống trải chưa có thêm nhà máy khác) Ccp = 300 mg/m3 : Tiêu chuẩn thải SO2 M = Gc = 1.7828(kg/s) =1.7828x103(g/s): Tải lượng ô nhiễm L = 5987 m3/h = 1.663 m3/s : Lưu lượng khí thải N: số nguồn thải N=1 F: Hệ số vô thứ nguyên tính đến vận tốc lắng chất ô nhiễm khí Đối với chất ô nhiễm thể khí F = m, n : hệ số vô thứ nguyên tính đến điều kiện thoát khí thải từ cổ ống khói Giả sử chọn m n 1 A M F m n N 200 1.7828 10 1 1 H    21.578(m) (C cf  C nen ) T L (300  0) 10 1.663 Chọn H = 22m m, n xác đònh theo công thức - 58 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ 10  02 D 10 12 0.42 f   14.5  100 H T 22 10   0.67  0.1  14.5  0.34  14.5   m  0.67  0.1  f  0.34 3 f 1 1 0.532  L T 5987 10 0.65 3 0.592 H 3600 22 0.5  Vm   n 3  Vm 0.65 3 (Vm  0.3)(4.36  Vm ) 1.95 Tính lại H với m, n tìm  H 200 1.7828 10 1 0.532 1.95 (300  0) 3 1.663 10 Kiểm tra lại: 21.97  m  22  21.97 0.00136 0.136%  5% 22 Vậy chọn chiều cao ống khói 22m CHƯƠNG IV: TÍNH GIÁ THÀNH THÁP HẤP THU Vật liệu Thân tháp Loại Thép X18H10T Số lượng (kg) Đơn giá (Ngàn đồng) Thành tiền 1348,24(kg) 60 81000 106 + 106 = 212(kg) 60 13 dày 8mm Đáy nắp Thép X18H10T dày 8mm - 59 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Bộ phận phân phối lỏng Thép X18H10T 2000 2000 Bộ phận đỡ đệm Thép X18H10T 1000 1000 1000 1000 Đĩa đục lỗ Thép X18H10T Lớp tách ẩm Vật liệu đệm đệm vòng sứ rasig 0.34 m3 6000/m3 2040 vòng sứ rasig (25x25x3) 3,16 m3 6000/m3 19000 236,97(kg) 40 9480 Bích Chân đỡ Thép CT3 66(kg) 12 792 Tai treo Thép CT3 4(kg) 12 48 Thép X18H10T 1m 3950 đ/m 3950 Nhựa PVC 10m 80đ/m 800 Van – lưu lượng kế 600 600 Cửa thăm 500 500 Thân – nắp 1,5đ/con 67,6 Đường ống dẫn khí Đường lỏng ống dẫn Bulơng Dùng bích ghép thân với nắp Bích có 28 bulơng Bulơng cho bích nối ống dẫn với thiết bò: 32 bulơng Thiết bị phụ 0,8đ/ Máy bơm nước x 3Hp - 60 - 700đ/Hp 2100 Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Quạt - động 24Hp 600đ/Hp 14400 Vậy chi phí vật liệu = 152 triệu Chi phí phụ khác=10% chi phí vật liệu=15,2 triệu Tổng chi phí vật liệu = 152 triệu+15,2 triệu=167,2 triệu Chi phí chế tạo lắp đặt với tổng chi phí vật liệu=167,2 triệu Chi phí nhân cơng 30% chi phí lắp đặt=50,16 triệu  Tống chi phí = 384,56 triệu CHƯƠNG V: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ Khí SO2 loại khí thải có ảnh hưởng đến sức khoẻ người, phát sinh nhiều hoạt động sản xuất - 61 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ công nghiệp, áp dụng công nghệ xử lý khí SO2 theo phương pháp hấp thu tháp đệm nhiều lónh vực khác công nghệ đốt Thiết kế tháp đệm hấp thu khí SO2 giúp giải vấn đề khí thải từ lò đốt theo công nghệ nhiệt phân - ứng dụng phổ biến giới Việc thiết kế tháp đệm hấp thu khí thải cho ta hiệu suất xử lý lên đến 85 – 90% Những ưu điểm chọn phương pháp xử lý tháp đệm với dung dòch hấp thu sữa vôi Ca(OH)2 công nghệ thiết bò đơn giản, dễ vận hành, giá thành không cao so với thiết bò xử lý khác Hấp thu dung dòch Ca(OH)2 khả xử lý khí SO2 ta ứng dụng để xử lý khí có nguồn gốc acid khác như: HCl, HF … Do mở rộng phạm vi ứng dụng đề tài MỤC LỤC - 62 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Chương I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ KHÍ SO2 I.1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO2 I.1.1.Tình hình phát sinh chất ô nhiễm nhà máy phát điện I.1.2.Tổng quan khí SO2 I.1.2.1.Tính chất khí SO2 I.1.2.2.Ảnh hưởng sinh lý SO2 I.1.2.3.Các triệu chứng nhiễm độc SO2 I.1.2.4.Phạm vi gây nhiễm độc SO2 3 3 I.2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ I.2.1 Sơ lược phương pháp hấp thụ ( Absorption method) I.2.2 Sơ lược phương pháp hấp phụ( Absorption method) I.2.3 Đại cương phương pháp đốt (Incineration Method) I.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ I.3.1 Tháp phun rỗng I.3.2 Tháp rửa khí có đệm I.3.3 Thiết bò lọc bụi kiểu sủi bọt 8 8 I.4 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÍ KHÍ SO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ I.4.1 Hấp thụ khí SO2 nước I.4.2 Xử lý khí SO2 sữa vôi ( Ca(OH)2 ) I.4.3 Xử lý khí SO2 amoniac I.4.3.1 Xử lý SO2 amoniac có chưng áp I.4.3.2 Xử lý khí SO2 amoniac vôi 10 13 14 14 I.4.4 Xử lý khí SO2 magie oxit (MgO) 15 I.4.4.1 Phương pháp magie oxit “kết tinh” theo chu trình 15 I.4.4.2 Phương pháp magie oxit “không kết tinh” 16 I.4.4.3 Phương pháp magie oxit sủi bọt 17 I.4.4.4 Phương pháp magie oxit kết hợp với potas (kali cacbonat) 17 I.4.5 Xử lý khí SO2 kẽm oxit ZnO 18 I.4.5.1 Phương pháp kẽm oxit đơn 18 I.4.5.2 Phương pháp kẽm oxit kết hợp với natri sunfit 18 I.4.6 Xử lý khí SO2 chất hấp thụ hữu - 63 - 19 Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Chương II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 20 II.1 YÊU CẦU THIẾT KẾ 20 II.2 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 20 II.3 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ 22 Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP HẤP THU SO2 23 III.1 TÍNH TOÁN CÁC DÒNG VẬT CHẤT - ĐƯỜNG CÂN BẰNG PHA 23 III.1.1 Xác đònh dòng vật chất 23 III.1.2.Xác đònh suất lượng Ca(OH)2 cho trình hấp thu - Đường cân pha 25 III.2 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA THÁP HẤP THU 28 III.2.1.Xác đònh đường kính tháp hấp thu III.2.2.Xác đònh chiều 31 cao III.2.2.1.Xác đònh số đơn vò truyền khối 28 lớp đệm 31 III.2.2.2.Xác đònh chiều cao tương đương đơn vò truyền khối 34 III.3 TÍNH TRỞ LỰC III.3.1 39 Tổn thất áp suất đệm khô pk 39 III.3.2 Sức cản thủy lực tháp đệm hệ khí – lỏng -lỏng điểm đảo pha: III.3.2 Sức cản thủy lực tháp đệm hệ khí –lỏng 40 -lỏng điểm đảo pha III.3.3 Trở lực tháp - 64 - 40 Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ III.4 TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 40 III.4.1 Tính bề dày thân tháp 41 III.4.2 Tính đáy nắp 43 III.4.2.1 Tính đường ống dẫn khí 44 III.4.2.2 Tính đường ống dẫn lỏng 44 III.4.3 Tính bích 45 III.4.4.Tính thiết bò phụ khác 46 III.4.4.1 ống tháo đệm 46 III.4.4.2 Lưới đỡ đệm 46 III.4.4.3 Bộ phận phân phối lỏng 47 III.4.4.4 ng nhập liệu 47 III.4.4.5 Lớp tách ẩm 47 III.4.4.6 Chân đỡ 47 III.4.4.7 Tai treo 52 III.4.5 TÍNH BƠM- QUẠT –ỐNG KHÓI III.4.5.1 Bơm III.4.5.2 III.4.5.3 52 52 Quạt 53 ng khói 54 CHƯƠNG IV: TÍNH GIÁ THÀNH THÁP HẤP THU 56 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 58 - 65 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kỹ thuật xử lý khí thải công nghiệp, Phạm Văn Bôn, Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM [2] Kỹ thuật thông gió,Trường Đại học Xây dựng - Trần Ngọc Chấn NXB Xây dựng [3] Luận văn nghiên cứu xử lí khí thải công nghiệp chế biến hạt điều phương pháp đốt – Nguyễn Quốc Hùng [4] Luận án cao học-Nghiên cứu thực nghiệm khả giảm thiểu SO2 trình đốt dầu phụ gia tự điều chế – Nguyễn Thành Vinh [5] Ô nhiễm không khí xử lý khí thải - Tập 1, 3, Trần Ngọc Chấn, NXB Khoa học Kỹ thuật [6] Quá trình thiết bò công nghiệp hoá học – Truyền khối - Tập 3,Vũ Bá Minh , Trường đại học Bách Khoa TP.HCM [7] Quá trình thiết bò công nghiệp hoá học – Ví dụ tập - Tập 10,Phạm Văn Bôn – Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam ,Trường đại học Bách Khoa TP.HCM [8] Quá trình thiết bò công nghiệp hoá học – Kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp - Tập 13, Nguyễn Văn Phước, Trường đại học Bách Khoa TP.HCM [9] Sổ tay trình thiết bò công nghệ hóa chất - Tập 1,Bộ môn trình thiết bò công nghệ hoá chất (khoa Hoá, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội,) Nhà xuất khoa học kỹ thuật - 66 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ [10] Thiết kế tính toán chi tiết thiết bò hoá chất,Hồ Lê Viên [11] Thông gió kó thuật xử lý khí thải – Nguyễn Duy Động TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5939-1995 CHẤT LƯNG KHÔNG KHÍ TIÊU CHUẨN KHÍ THẢI CÔNG NGHIỆP ĐỐI VỚI BỤI VÀ CÁC CHẤT VÔ CƠ Air quality Industrial emission standards - Inorganic substances and dusts PHẠM VI ÁP DỤNG: 1.1 Tiêu chuẩn quy đònh giá trò nồng độ tối đa chất vô bụi khí thải công nghiệp (tính mg/m3 khí thải) thải vào không khí xung quanh Khí thải công nghiệp nói tiêu chuẩn khí khí có chứa bụi qúa trình sản xuất, kinh doanh, dòch vụ hoạt động khác tạo 1.2 Tiêu chuẩn áp dụng để kiểm soát nồng độ chất vô bụi thành phần khí thải công nghiệp trước thải vào không khí xung quanh GIÁ TRỊ GIỚI HẠN 2.1 Danh mục giá trò giới hạn nồng độ chất vô bụi khí thải công nghiệp xả vào khí phài phù hợp với quy đònh Bảng 2.2 Giá trò giới hạn cột A áp dụng cho sở hoạt động Giá trò giới hạn cột B áp dụng cho tất sở kể từ ngày quan quản lý môi trường quy đònh 2.3 Đối với khí thải số hoạt động sản xuất, kinh doanh, dòch vụ đặc thù, thải vào khí phải theo quy đònh tiêu chuẩn riêng Bảng 1: Giới hạn tối đa cho phép bụi chất vô khí thải công nghiệp (mg/m3) GIÁ TRỊ GIỚI HẠN TT THÔNG SỐ A B Bụi khói: -nấu kim loại 400 200 -bê tông nhựa 500 200 -xi măng 400 100 -các nguồn khác 600 400 Bụi: -chứa silic 100 50 - 67 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Leä 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 -chứa amiăng Antimon Asen Cadmi Chì Đồng Kẽm Clo HCL Flo, axit HF ( nguồn) H2S CO SO2 NOX (các nguồn) NOX (cơ sở sản xuất axit) H2SO4 (các nguồn) HNO3 Amoniac - 68 - Khoâng 40 30 20 30 150 150 250 500 100 1500 1500 2500 Khoâng 25 10 10 20 30 20 200 10 500 500 1000 4000 1000 300 2000 300 35 70 100 Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5937-1995 CHẤT LƯNG KHÔNG KHÍ TIÊU CHUẨN CHẤT LƯNG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH Air quality_Ambient air quality standards PHẠM VI ÁP DỤNG: 1.1 Tiêu chuẩn quy đònh giá trò giới hạn thông số ( bao gồm bụi lơ lửng, CO, NO2, SO2, O3 chì) không khí xung quanh 1.2 Tiêu chuẩn áp dụng để đánh giá mức chất lượng không khí xung quanh giám sát tình trạng ô nhiễm không khí GIÁ TRỊ GIỚI HẠN: Giá trò giới hạn thông số không khí xung quanh cho Bảng Bảng 1: Giá trò giới hạn thông số không khí xung quanh (mg/m3) TT THÔNG SỐ CO NO2 SO2 Pb O3 Bụi lơ lửng TRUNG BÌNH GIỜ 40  0,4  0,5 _  0,2  0,3 TRUNG BÌNH GIỜ 10 _ _ _ _ _       TRUNG BÌNH 24 GIỜ 0,1 0,3 0,005 0,06 0,2  Chú Thích: Phương pháp lấy mẫu, phân tích, tính toán xác đònh thông số cụ thể quy đònh TCVN tương ứng - 69 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Bảng 1: Các chất hấp thụ cần dùng để khử loại khí độc hại khác Khí độc hại cần Chất hấp thụ khử Oxit nitơ: N2O3, Dung dòch nước chất huyền phù: NO2, N2O5 NaOH, Na2CO3, NaHCO3, KOH, K2CO3, KHCO3, Ca(OH)2, CaCO3, Mg(OH)2, MgCO3,Ba(OH)2, BaCO3, NH4HCO3 Nitô oxit NO Dung dòch FeO2, FeSO4, Na2SO3, Na2S2O3, NaHCO3, NaHSO3 Sunfua đioxit SO2 Nước, dung dòch nước: NaSO3 (1825%),NH4OH(5-15%), Ca(OH)2,Na2CO3(1520%),NaOH(15-25%),KOH,(NH4)2SO3 (2025%),ZnSO3,K2CO3,CaCO3, MgO, ZnO, dung dòch xiliđin-nước 1:1, (CH3)2C6H3NH2 – nước, đimetylanilin C6H5N(CH3)2 Đihro sunfua H2S Dung dòch nước Na2CO3+ Na3AsO4(NaHAsO3), dung dòch nước AsO3 (8-10g/l) + NH3(1,2-1,5g/l) + (NH4)3AsO3(3,5-6g/l), dung dòch monoetanolamin(1015%), dung dòch K3PO4(40-50%), NH4OH, K2CO3, Na2CO3, CaCN2 Cacbon oxit CO Nitơ lỏng ,dung dòch [Cu(NH3)2}n, COCH Cacbon dioxit CO2 Dung dòch nước Na2CO3, K2CO3, NH4OH, NaOH, KOH,Ca(OH)2, etanolamin RNH2, R2NH4 Clo Cl2 Dung dòch NaOH, Na2CO3, Na2S2O3, KOH,Ca(OH)2, CO4 Hơi, sương HCl Nước,dung dòch NaOH, Na2CO3, K2CO3, KOH,Ca(OH)2 Hợp chất flo: HF, SiF4 Nước,dung dòch NaOH, Na2CO3,Ca(OH)2 - 70 - ... nhiều loại khí thải hỗn hợp khí thải I.4 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÍ KHÍ SO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ: I.4.1 Hấp thụ khí SO2 nước: Qúa trình hấp thụ SO2 nước: SO2 + H2O H+ + HSO 3Hấp thụ khí SO2 nước... XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ II.1 YÊU CẦU THIẾT KẾ: Thiết kế tháp đệm sử dụng dung dòch Ca(OH)2 hấp thu khí thải SO2 từ nhà máy phát điện - Lưu lượng khí thải: 6000 m3/h - Nồng độ SO2. .. Trên hình I.1 sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO2 nước : Hình I.1 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 nước 1 -tháp hấp thụ; 2 -tháp giải thoát khí SO2 ; 3thiết bò ngưng tụ ; 4,5- thiết bò trao đổi nhiệt ; 6-bơm