thiết kế hệ thống xử lý khí thải, hơi axít, bụi cho dây chuyền công nghệ sản xuất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN - - ĐỒ ÁN MƠN HỌC XỬ LÝ KHÍ THẢI NGÀNH XI MẠ Xử lý khí thải Nhóm II MỤC LỤC GVHD: Ths Nguyễn Văn Hiển Trang Xử lý khí thải Nhóm II NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Mục tiêu: thiết kế hệ thống xử lý khí thải, axít, bụi cho dây chuyền công nghệ sản xuất Các thông số ban đầu: (thông số thiết kế) Sản phẩm • Bản thuyết minh tính tốn, thống kê khối lượng vật liệu • Bản vẽ sơ đồ khơng gian hệ thống xử lý khí thải • Bản vẽ mặt bằng, mặt cắt cần thiết • Bản vẽ chi tiết thiết bị xử lý Thời gian thực Ngày giao đồ án 24/09/2010 Ngày hoàn thành dự kiến 30/11/2010 GVHD: Ths Nguyễn Văn Hiển Trang Xử lý khí thải Nhóm II CHƯƠNG I MỞ ĐẦU I.1 Mơ tả phân xưởng mạ thép tráng kẽm Phân xưởng mạ thép tráng kẽm có bể dung dịch tham gia vào trình xi mạ (bảng 1) Tuy nhiên bể dung dịch có bể axit HCl 15% có phát sinh axit bể kẽm nóng có tỏa nhiệt q trình nhúng kẽm để tiến hành xi mạ Các bể lại bể nước, bể dung dịch NaOH 10% bể dung dịch NH4Cl 15% vấn đề mơi trường khơng đáng quan tâm khơng phát sinh khí độc q trình xi mạ Như vậy, phân xưởng mạ thép tráng kẽm có vấn đề mơi trường cần quan tâm axit nhiệt Tuy nhiên, bể HCl rộng 1500mm nên nhóm chọn hút bên thành kết hợp với thổi (trang 91, sách thiết kế thơng gió cơng nghiệp) Đối với bể kẽm nóng rộng 2100mm, để đảm bảo nhiệt độ, tránh nhiệt q trình xi mạ nên nhóm thiết kế chụp hút bên thành khơng thổi Khí thải sau thu hồi tập trung trạm xử lý để xử lý I.2 Thơng số thiết kế Tên bể Kích thước Dài 20000 20000 20000 20000 20000 hồ dung dịch axit HCl 15% bể nước bể dung dịch NaOH 10% bể dung dịch NH4Cl 15% bể kẽm nóng Bảng 1: Hệ thống bể kích thước bể xi mạ GVHD: Ths Nguyễn Văn Hiển Trang Rộng 1500 1500 1500 1500 2100 Xử lý khí thải Nhóm II CHƯƠNG II TÍNH TỐN II.1 Sơ đồ không gian  Đối với bể kẽm nóng (B) Chọn B1 nhánh bất lợi Ở nhánh B1, B2 tuyến ống mổi nhánh đoạn bất lợi Bể dài 20000mm, thiết kế mổi chụp hút dài 1000mm Vậy thành bể kẽm nóng ta bố trí 20 chụp hút Tổng lượng chụp hút bể 40 chụp  Đối với bể HCl (A) Chọn tuyến ống tuyến ống bất lợi Do bể HCl bố trí gần nên nhóm thiết kế đường ống hút bố trí bể để hút lúc axit từ bể Mổi bể dài 20000mm nhóm thiết kế mổi chụp hút dài 1000mm Vậy mổi bể bố trí 20 chụp hút thành thành lại bố trí 20 chụp thổi  Cả hệ thống nhánh B1 tuyến ống bất lợi II.2 Tính toán chụp hút, chup thổi Thiết kế chụp hút chụp thổi có kích thước • • • • Thiết kế chụp hút có khe Chiều rộng khe 40mm Chiều rộng chụp 400mm Chiều cao tổng chụp hút 140mm II.3 Tính tốn lưu lượng chụp hút, chụp thổi bể HCl (Chụp hút thành, thổi bên, hút bên) II.3.1 Chiều rộng khe thổi Chiều rộng khe thổi b1 = 0.01- 0.03 Chọn b1= 0.02 GVHD: Ths Nguyễn Văn Hiển Trang Xử lý khí thải Nhóm II II.3.2 Chiều cao tối thiểu h khe thổi từ bề mặt dung dịch b1/B = 0.02/1.5 = 0.01 β= 00 (theo bảng 4.16, trang 109, Sách thiết kế thơng gió cơng nghiệp)  Chọn h = 0.43m Trong đó: b1: chiều rộng khe thổi B: chiều rộng bể h: chiều co tối thiểu khe thổi từ bề mặt dung dịch II.3.4 Vận tốc nhỏ trục luồng tiết diện cách miệng thổi đoạn x=B h : Chiều co tối thiểu khe thổi từ bề mặt dung dịch B: Chiều rộng bể Ct hệ số phụ thuộc nhiệt độ dung dịch bể Với nhiệt độ khoảng 28-300C ct = (trang 109, sách thiết kế thơng gió cơng nghiệp) II.3.5 Lưu lượng thổi Lt: lưu lượng thổi Chiều rộng khe thổi: b1 = 0.01- 0.03 GVHD: Ths Nguyễn Văn Hiển Trang Xử lý khí thải Nhóm II II.3.6 Lưu lượng hút Lh: lưu lượng hút (m3/h) II.3.7 Lưu lượng hút thổi chụp bể • Chọn 20 chụp hút thành bể Lh= 20360/20=1018 m3/h • Chọn 20 chụp thổi thành bể Lth=6040/20 = 302 m3/h II.4 Tính tốn lưu lượng chụp hút bể kẽm nóng II.4.1 Lưu lượng khe hút Trong đó: Btt- chiều rộng tính tốn, m l- chiều dài tính tốn chụp hút,m Htt – khoảng cách từ mặt dung dịch đến tâm khe hút,m Lấy Htt= 0.43 + 0.07 = 0.5 m /h II.4.2 Lưu lượng hút chụp bể kẽm nóng Lh= L0 kt kđ k1k2k3k4 Lh= 1964x 1.55x0.5x1x1.2x1x1=1827 m3/h Trong đó: GVHD: Ths Nguyễn Văn Hiển Trang Xử lý khí thải Nhóm II Kt, kđ- hệ số kể đến hiệu số nhiệt độ dung dịch nhiệt độ khơng khí phòng (k t), độ độc chất tỏa từ dung dịch (kđ) Kt= 1.55 (Bảng 4.7, trang 92, Sách thiết kế thơng gió cơng nghiệp) Kđ = 0.5 (Phụ lục 4.1, trang 272, Sách thiết kế thơng gió cơng nghiệp) k1 k2 k3 k4- hệ số kể đến cấu tạo chụp (k1), hòa trộn khơng khí bể( k 2), phủ kín bề mặt bốc dung dịch vật (k3) lớp tạo bọt (k4) • • k1 =1 k2 =1.2 GVHD: Ths Nguyễn Văn Hiển • • Trang k3 =1 k4 =1 Ta chọn k3, k4 =1 bể nhúng sắt liên tục nên bề mặt dung dịch khơng có suất vật lớp tạo bọt (Bảng 4.8, trang 92, Sách thiết kế thơng gió cơng nghiệp) II.4.3 Tổng lưu lượng hút bể mạ kẽm Chọn 20 chụp hút thành bể có 40 chụp hút Lh= 1827x40= 73080 m3/h CHƯƠNG III TÍNH TỐN THỦY LỰC Tính tốn thủy lực cho hệ thống thổi hệ thống hút, cần phải xác định thông số lưu lượng khí qua mổi đoạn ống với vận tốc, đường kính ống, hệ số ξ tổn thất ma sát riêng mổi đoạn ống dẫn khí III.1 Trình tự tính tốn chụp hút chụp thổi • Xác định tuyến ống bất lợi tuyến ống xa nhánh • Tính tốn lưu lượng mổi chụp (chương II) • Chọn vận tốc khí ống phải đảm bảo dao động khoảng 15 – 19m/s • Tính tốn đường kính ống dẫn khí dựa vào cơng thức: L = 3600..d2.v/4 • Dựa vào đường kính vận tốc ta tra thông số R (Theo phục lục – Sách kỹ thuật thống gió - Trang 380) • Tùy theo cách thiết kế ta có số lượng van, co mổi tuyến ống Dựa vào phụ lục ta xác định hệ số ξ (Theo phục lục – Sách kỹ thuật thống gió - Trang 380) • Tổn thất áp suất đường ống chụp thổi chụp hút Tổn thất áp suất đường ống chụp thổi chụp hút tính theo cơng thức sau: P = Pms + Pcb (Pa) Trong đó: o Pms : tổn thất áp suất ma sát (Pa) o Pcb : tổn thất áp suất cục (Pa) Mà: Pms = R.l.n.η Với: ξcba = 20  Đoạn 12 Chọn α = 45o ξ12 =ξcba F1/F2 =(250/280)2 = 0.8 L1/l2 = 3322/ 3624= 0.92 (Tra phụ lục – sách kỹ thuật thơng gió – trang 396) ξcba = 12.8  Đoạn 13 Chọn α = 45o ξ13 = ξcba F1/F2 =(280/280)2 = L1/l2 = 3624/ 3926= 0.92 (Tra phụ lục – sách kỹ thuật thơng gió – trang 396) ξcba = 20  Đoạn 14 Chọn α = 45o ξ14 =ξcba F1/F2 =(280/315)2 = 0.79 L1/l2 = 3926/ 4228= 0.93 (Tra phụ lục – sách kỹ thuật thơng gió – trang 396) ξcba = 12.8  Đoạn 15 Chọn α = 45o ξ15 =ξcba F1/F2 =(315/315)2 = L1/l2 = 4228/ 4530 = 0.93 (Tra phụ lục – sách kỹ thuật thơng gió – trang 396) ξcba = 20  Đoạn 16 Chọn α = 45o ξ16 = ξcba F1/F2 =(315/315)2 = L1/l2 = 4530/4832 = 0.94 (Tra phụ lục – sách kỹ thuật thơng gió – trang 396) ξcba = 20  Đoạn 17 Chọn α = 45o ξ17 =ξcba F1/F2 =(315/355)2 = L1/l2 = 4832/ 5134 = 0.94 (Tra phụ lục – sách kỹ thuật thơng gió – trang 396) ξcba = 20  Đoạn 18 Chọn α = 45o ξ18 = ξcba F1/F2 =(315/355) = 0.79 L1/l2 = 5134/ 5436 = 0.94 (Tra phụ lục – sách kỹ thuật thơng gió – trang 396) ξcba = 12.8  Đoạn 19 Chọn α = 45o ξ19 = ξcba F1/F2 =(355/355)2 = L1/l2 = 5436/ 5738= 0.95 (Tra phụ lục – sách kỹ thuật thơng gió – trang 396) ξcba = 20  Đoạn 20 Chọn α = 45o ξ20 = ξcba F1/F2 =(355/355)2 = L1/l2 = 5738/ 6040 = 0.95 (Tra phụ lục – sách kỹ thuật thơng gió – trang 396) ξcba = 20  Đoạn 21 Chọn α = 45o ξ21 = ξcba F1/F2 =(355/355)2 = L1/l2 = 6040/ 6342 = 0.95 (Tra phụ lục – sách kỹ thuật thơng gió – trang 396) ξcba = 20 III.5 Kiểm tra cân nút Đối với chụp hút Kiểm tra nút cân điểm J Tổng tổn thất đoạn ống từ A – J PA1-J =P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10+P11 + P12 +P13+P14+P15+P16+P17+P18+P19+P20+P21 = 483.39 Tổng tổn thất đoạn ống từ B –J PB1-J =P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10+P11 + P12 +P13+P14+P15+P16+P17+P18+P19+P20+P21 +P22= 558.27 Như chênh lệch trở lực J là: (PB1-J - PA-J )/ PB1-J = (558.27 - 483.39) / 558.27 = 13% > 5% Vì thế, cần đặt van điều chỉnh Đối với chụp thổi Kiểm tra nút cân điểm I (PC1-I - PC2-I )/ PB1-J = % < 5% Vì nhánh C1 C2 thổi bể HCl có kích thước bể số lượng chụp thổi nên điểm cân I trở lực ln ln đảm bảo