TÀI LIỆU ÔN THI THAM KHẢO CHUẨN CÓ CHỈNH SỬA CỦA NHÀ TRƯỜNG, THAM KHẢO CÁC BẢN TRƯỚC ĐÓ, ÁP DỤNG CHO CÁC BẠN THEO HỌC NGÀNH MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC BẠN TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG HN CÁC CÂU HỎI ĐÃ ĐƯỢC XÁC MINH, CHỈNH SỬA PHÙ HỢP VỚI YÊU CẦU ÔN THI
ĐỀ CƯƠNG ƠN TẬP KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI (áp dụng cho đề cương lớp khối M học kì II năm 2017-2018)- Probocfessor A LÝ THUYẾT Nguyên tắc làm việc buồng lắng bụi,xyclon,lọc bụi tay áo, tĩnh điện (vẽ sở đồ nêu nguyên tắc,ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng) Nguyên tắc việc xử lý khí thải phương pháp hấp thụ, hấp phụ ( nguyên tắc loại tháp, thụ, phụ, sơ đồ làm việc hệ thống, yêu cầu thiết kế) vẽ tháp Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc tháp hấp thụ kiểu buồng lắng phun, ventury, tháp đĩa tháp đệm Nêu nguyên tắc xử lý SO2, NOx - nguyên tắc - vẽ sơ đồ quy trình - ưu nhược điểm phạm vi áp dụng - phương trình phản ứng có B BÀI TẬP Tính tốn phát thải nhiễm Tính tốn khuếch tán nguồn cao, đồ thị, mơ hình gauss Tính tốn hiệu xử lý bụi thiết bị(xyclon, buồng lắng bụi) Câu 1: Nguyên tắc làm việc buồng lắng bụi,xyclon,lọc bụi tay áo, tĩnh điện (vẽ sở đồ nêu nguyên tắc,ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng) Buồng lắng bụi a Nguyên lý: tách bụi theo nguyên tắc trọng lực Nguyên lý: Khi dòng khí chứa bụi chuyển động từ đường ống (nơi có tiết diện nhỏ) vào buồng lắng bụi (nơi có tiết diện lớn nhiều lần), khí bụi chuyển động chậm lại, tạo điều kiện cho hạt bụi lắng lại tác dụng trọng lực Nguyên lý làm việc buồng lắng bụi Cấu tạo: khơng gian hình hộp có tiết diện ngang lớn nhiều lần so với tiết điện đường ống dẫn khí vào đề vận tốc dòng khí giảm xuống nhỏ, nhờ vậy, hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy tác dụng trọng lực bị giữ lại mà khơng bị dòng khí mang theo b Ưu, nhược điểm Ưu điểm: - Chi phí đầu tư ban đầu thấp, vận hành thấp; - Cấu tạo đơn giản; - Sử dụng xử lý khí có nồng độ bụi cao chứa hạt bụi có kích thước lớn đặc biệt từ ngành công nghiệp luyện kim, nấu chảy kim loại; - Tổn thất áp suất qua thiết bị thấp; - Buồng lắng bụi làm việc tốt với khí có nhiệt độ cao mơi trường ăn mòn Nhược điểm: - Phải làm thủ cơng định kỳ; - Cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích, cần có không gian lớn lắp đặt; - Chỉ tách bụi thơ; - Khơng thể thu bụi có độ bám dính dính ướt Ứng dụng: - Tách sơ bụi trước vào thiết bị tách bụi có khả tác bụi nhỏ nhằm giảm tải lượng chi phí bảo quản thiết bị Thường dùng để tách bụi thơ có đường kính > 60µm Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (Xyclon) a Nguyên tắc: Tách bụi lực ly tâm Khí chứa bụi đưa vào thiết bị xử lý, dòng khí thay đổi hướng chuyển động đột ngột lặp lại nhiều lần, bụi có qn tính lớn giữ yên chuyển động bạn đâu, va đập vào vật cản giữ lại thiết bị, Khí đưa sang cơng đoạn tiếp theo, bụi xả định kỳ nhờ xả bụi Ưu điểm: - Khơng có phận chuyển động; - Có thể làm việc nhiệt độ cao (đến 5000C); - Vận tốc khí làm việc lớn 2,2 – m/s; - Thu bụi dạng khơ; - Có khả thu bụi mài mòn mà khơng cần bảo vệ bề mặt xyclon; - Chế tạo đơn giản, giá thành rẻ; - Chi phí vận hành sửa chữa thấp; - Có thể làm việc điều kiện nhiệt độ, áp suất khác nhau; - Tách bụi có đường kính σ < 20µm Nhược điểm: - Khơng thể thu bụi có tính kết dính - Tổn thất áp suất lớn - Hiệu lọc bụi giảm kích thước hạt bụi < µm Hình 3.10 Xiclon Hình 3.11 Hình dạng xyclon đơn 3.Thiết bị lọc bụi túi vải a Quá trình lọc bụi vải xảy theo giai đoạn: - Giai đoạn thứ vải sạch, hạt bụi lắng lớp xơ nằm bề mặt sợi sợi Ở giai đoạn hiệu suất lọc bụi thấp - Giai đoạn thứ hai có lớp bụi bám bề mặt vải, lớp bụi trở thành môi trường lọc thứ Hiệu suất lọc bụi giai đoạn cao - Sau thời gian, bụi bám vải dày lên làm tăng trở lực dòng khí, cần thiết phải làm vải lọc Sau làm vải lọc lượng bụi nằm xơ giai đoạn hiệu suất lọc cao Hình 3.21 Thiết bị lọc bụi túi vải a Khí thải chứa bụi vào thiết bị b Khí khỏi thiết bị Ống dẫn khí nén giũ bụi Túi vải Cửa kiểm tra Thùng chứa bụi b Nguyên lý làm việc: Khơng khí chứa bụi theo ống dẫn vào hộp phân phối hướng lên túi vải Bụi giữ lại bề mặt ống, khơng khí vào ống vải lên vào hộp góp ngồi Sau thời gian hoạt động, bụi bám nhiều bề mặt túi vải làm tăng trở lực hệ thống, phải tiến hành hoàn nguyên túi lọc c Ưu nhược điểm Ưu điểm: - Gọn nhẹ - Hiệu suất tách bụi cao > 99% - Tách bụi có kích thước nhỏ d< 0,5 µm Nhược điểm: - Khơng thích hợp vố hỗn hợp khí bụi có độ ẩm cao - Vật liệu làm túi lọc phụ thuộc vào thành phần, tính chất bụi, khí nhiệt độ Ứng dụng: lọc bụi nơi có vị trí chật hẹp Thiết bị thu bụi tĩnh điện a Ngun tắc làm việc Dòng hỗn hợp khí bụi qua thiết bị, tác dụng điện trường sinh dòng điện chiều, hạt bụi tích điện chuyển điện cực trái dấu, trung hòa bám tách khỏi dòng khí Định kỳ dùng gõ để tách khỏi điện cực Hay bụi tách khỏi dòng khí nhờ lực tĩnh điện Ưu điểm: - Hiệu suất tách bụi cao > 99% - Tách bụi có kích thước nhỏ - Tổn thất áp suất thấp - Có thể làm việc nhiệt độ áp suất cao hay môi trường chân không - Dễ điều khiển tự động hố Nhược điểm: - Khi thay đổi thơng số công nghệ, hiệu tách bụi giảm mạnh - Không thích hợp với việc làm khí chứa chất dễ nổ - Cồng kềng, đắt tiền Ứng dụng: Tách bụi khơ ướt khí thải nhiều ngành cơng nghiệp Thiết bị lọc bụi điện kiểu ống gồm dây kim loại nhẵn, tiết diện bé căng theo trục ông kim loại nhờ ống đối trọng Dây kim loại (cực âm) cách điện hoàn toàn với phận xung quanh vị trí nạp điện chiều với điện cao 50.000 V trở lên Cực dương ống kim loại bao bọc xung quanh cực âm nối đất Dưới điện cao mà cực âm nạp, tạo bên ống kim loại điện trường mạnh dòng khí mang bụi qua, phân tử khí dòng khí bị ion hố truyền điện tích âm (electron) cho hạt bụi tác động va đập quán tính khuyến tán ion Nhờ thế, hạt bụi bị hút phía cực dương, đọng lại bề mặt ống hình trụ, điện tích rơi xuống phễu chứa bụi 5 Hình 3.24 Sơ đồ cấu tạo thiết bị lọc bụi điện kiểu ống 1: dây kim lọai 2:ống kim loại 3: ống đối trọng 4:bộ phận cách điện 5: phễu chứa bụi Câu 2:Nguyên tắc việc xử lý khí thải phương pháp hấp thụ, hấp phụ ( nguyên tắc loại tháp, thụ, phụ, sơ đồ làm việc hệ thống, yêu cầu thiết kế) vẽ tháp HẤP THỤ Hấp thụ trình truyền khối mà phân tử chất khí chuyển dịch hòa tan vào pha lỏng Sự hòa tan diễn đồng thời với phản ứng hóa học hợp phần pha khí pha lỏng khơng có phản ứng hóa học Truyền khối thực chất trình khuếch tán mà chất khí nhiễm dịch chuyển từ trạng thái có nồng độ cao đến trạng thái có nồng độ thấp Phương pháp sử dụng chất hấp thụ dung môi, nước hợp chất để hấp thụ Phương pháp sử dụng với dung mơi hữu cơ, khơng khí chứa axit Dung dịch hấp thụ dung môi, cấu tử cần hấp thụ dung môi, nên dung dịch hấp thụ cần phải có độ hòa tan tốt dung môi, chất hay dung nước Việc khử chất khí nhiễm diễn theo giai đoạn: (1) Khuếch tán chất khí nhiễm đến bề mặt chất lỏng (2) Truyền ngang qua bề mặt tiếp xúc pha khí / lỏng (hòa tan) (3) Khuếch tán chất khí hòa tan từ bề mặt tiếp xúc pha vào pha lỏng Người ta phân hai loại hấp thụ : hấp thụ vật lý hấp thụ hóa học - Hấp thụ vật lý: tình dựa tương tác vật lý túy, nghĩa bao gồm khuếch tán, hòa tan chất cần hấp thụ vào lòng chất lỏng hay chất rắn phân bố chúng phân tử chất Hấp thụ hóa học : trình hấp thụ kèm với hay nhiều phản ứng hóa học Sau q trình khuếch tán q trình xẩy phản ứng hóa học Như hấp thụ hóa học khơng phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán chất khí hay vào chất lỏng mà phụ vào tốc độ chuyển hóa chất hay tốc độ phản ứng chất Sơ đồ làm việc tháp hấp thụ(tháp đệm) Các thông số thiết kế q trình đơn vị hấp thụ khí áp dụng cho thiết bị lọc khí dạng phun tia, dạng Venturi nhiều thiết bị qui vào loại thu hồi ướt (wet collection) Tuy nhiên, áp dụng lúc thành công Trong số trường hợp, thông số thiết kế có giá trị buộc phải có tiến trình thực nghiệm trước đưa phương pháp thiết kế hoàn chỉnh HẤP PHỤ Hấp phụ (adsorption) trình truyền khối mà chất khí liên kết vào chất rắn Chất khí (chất bị hấp phụ) thâm nhập vào mao quản chất rắn (chất hấp phụ) không thâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể chất rắn Sự liên kết chất khí chất rắn liên kết vật lý hay hóa học Liên kết vật lý đặc trưng chủ yếu lực hút tĩnh điện liên kết hóa học liên kết tạo nên tương tác hóa học chất rắn chất khí Các bình áp lực có sàn đỡ cố định sử dụng để giữ chất hấp phụ - Quá trình hấp thụ thực cách cho tiếp xúc pha rắn pha khí, điều kiện bình thường pha khí hỗn hợp với khơng khí khơng khí khơng bị hấp phụ Than hoạt tính, rây phân tử, silicagel nhơm hoạt tính chất hấp thụ thơng dụng Nhìn chung, chất hấp phụ có đặc tính chung diện tích bề mặt hoạt tính đơn vị thể tích lớn Quá trình hấp phụ sử dụng rộng rãi để khử ẩm khơng khí, khử khí độc hại mùi khí thải, thu hối loại hơi, khí có giá trị lẫn khơng khí khí thải Ưu điểm trình hấp phụ vật liệu hấp phụ hồn ngun sử dụng lại tốn hoạt động Ứng dụng trình: Chất khí nhiễm khơng cháy khó đốt cháy Chất khí cần khử có giá trị cần thu hồi Chất khí nhiễm có nồng độ thấp khí thải mà q trình khử khí khác khơng thể áp dụng - - Hình 5.2 Sơ đồ hệ thống hấp phụ xử lý SO2 than hoạt tính Phễu chứa than hoạt tính Đo liều lượng Tháp hấp phụ nhiều tầng - Xiclon Bunke Tháp giải hấp phụ - Thiết bị cấp nhiệt Quạt Máy sàng YÊU CẦU THIẾT KẾ: - ĐẢM BẢO THỜI GIAN CHU KỲ LÀM VIỆC THÍCH HỢP - CĨ XỬ LÝ SƠ BỘ ĐỐI VỚI KHÍ THẢI - XỬ LÝ LÀM GIẢM BỚT NỒNG ĐỘ BAN ĐẦU - PHÂN PHỐI DỊNG KHÍ,DUNG MƠI HẤP THỤ, ĐI QUA LỚP VẬT LIỆU ĐỆM - ĐỀU ĐẶN ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG THAY THẾ MỚI HƠẶC HOÀN NGUYÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ Câu 3: Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc tháp hấp thụ kiểu buồng lắng phun, ventury, tháp đĩa tháp đệm Tháp đệm Chất lỏng thường đưa vào đỉnh tháp làm cho nhỏ giọt qua lớp vật liệu đệm có diện tích bề mặt rộng lớn đưa vào đáy tháp, chuyển động lên ngược chiều dung mơi, khí qua lớp đẹm chưa dung mơi ABC… XYZZZ &*^&%^&&*%&$%#@#@* • Ưu điểm + Có bề mặt tiếp xúc pha lớn, hiệu suất cao; + Cấu tạo đơn giản; + Trở lực tháp không lớn lắm; + Giới hạn làm việc tương đối rộng Nhược điểm: Khó làm ướt đệm Do đó, tháp cao thi chất lỏng phân bố khơng Vì người ta phải chia tầng tầng có đặt them phận phân phối chất lỏng Tháp đĩa a Đĩa lưới sàng b Đĩa sủi bọt Hình 4.3 Hai dạng tháp đĩa thông dụng Chất lỏng vào tháp đỉnh đĩa thích hợp chảy xuống nhờ trọng lực qua đĩa ống chảy chuyền Pha khí từ lên qua đĩa nhờ khe hở cấu tạo đĩa tạo nên Trong tháp đĩa, tiếp xúc pha lỏng pha khí diễn đĩa Dòng khí chuyển động từ lên xuyên qua mủi chụp sủi bọt lỗ khoan đĩa sau xuyên qua lớp chất lỏng lại đĩa hòa lẫn với chất lỏng Buồng lắng phun Một dạng buồng phun điển hình Dạng đơn giản buồng phun hình trụ mà vòi phun bố trí phần cao giọt nhỏ làm cho rơi xuống với số chất lỏng chảy xuống dọc theo thành bên buồng Cho dù dòng chất lỏng chất khí chuyển động chiều thơng thường dòng khí đưa vào phần thấp tháp theo hướng tiếp tuyến để tạo chuyển động xoắn ốc giọt chất lỏng phun khỏi vòi phun tia thẳng Trong trường hợp này, tia nước ly tâm thẳng đến tường từ chúng rơi xuống dòng chảy màng mỏng Thiết bị lọc khí ventury Trong thiết bị lọc khí Venturi, dòng khí chuyển động qua Venturi tốc độ cao với chất lỏng lọc đưa vào áp suất tương đối thấp họng Venturi; diễn cắt xé chất lỏng hình thành giọt nhỏ việc xáo trộn kỹ với chất khí cung cấp dòng khí; chất lỏng đưa vào áp suất qui ước 10 Khí SO2 từ q trình hồn ngun chứa số khí khác như: H 2S ÷ 4%; S từ 0,1 ÷ 0,3% có phản ứng sau 2SO2 + 3C + 2H2O = 2H2S + 3CO2 SO2 + C = S + CO2 2S + C + 2H2O = 2H2S + CO2 Xử lý khí SO2 than hoạt tính có tưới nước (LURGI) Theo phương pháp này, khí thải làm cho bão hòa nước nhiệt độ 100 0C qua lớp than hoạt tính có tưới nước làm ẩm thiết bị hấp phụ Khí SO bị giữ lại lớp than hoạt tính oxy hóa thành SO3 nhờ có oxy khí thải Hình 5.3 Xử lý khí SO2 theo tình LURGI Scrubber Venturi Xiclon Thiết bị hấp phụ Bể chứa axit Bơm Than hoạt tính Tiếp theo, SO3 kết hợp với nước biến thành H2SO4 theo nước chảy vào thùng chứa H2SO4 thu với nồng độ 20 – 25% trích phần để làm nguội làm ẩm khí thải cần xử lý Quá trình thực Scrubơ Venturi, axit lỗng dòng khí chuyển động rối với vận tốc lớn xé nhỏ thành giọt min, nhiệt độ khí giảm xuống nhờ có nước bốc hơi, axit lỗng trở lên đậm đặc Sau Scrubơ Venturi tro bụi axit tách khỏi dòng khí xiclon chảy xuống bể chứa, khí vào thiết bị hấp phụ Hệ thống thử nghiệm ban đầu với lưu lượng khói thải 1.000 – 1.500 m3/h Nồng độ ban đầu SO2 khí thải đốt nheien liệu mazut 0,1 – 0,15% Hiệu khử SO2 đạt 98 – 99% Chất hấp phụ làm việc năm liên tục mà hoạt tính khơng bị giảm sút Xử lý SO2 Al2O3 kiềm hóa Quá trình xử lý SO2 Al2O3 kiềm hóa dựa tính chất hấp phụ hỗn hợp nhơm oxit natri oxit (Na2O) với thành phần natri oxit chiếm 20% khối lượng hỗn hợp Trong trình hấp phụ, khí SO2 bị oxy hóa, sau tác dụng với oxit kim loại để biến thành sunfat Chất hấp phụ bão hòa hồn ngun khí trơ nhiệt độ 600 – 6500C - Giai đoạn 1: Hấp phụ SO2 18 + Khí thải sau làm sơ đưa vào phía tháp hấp phụ Chất hấp phụ đưa vào phía tháp chuyển động từ xuống + Trong trình chuyển động ngược chiều, chất hấp phụ khử khí SO2 khí thải Bụi hạt chất hấp phụ có kích thước nhỏ bị dòng khí mang theo, lên phía tháp + Khí tiếp tục qua xiclon để làm tro bụi trước thải vào khí Hình 5.4 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 Al2O3 kiềm hóa 1, Xiclon Tháp hấp phụ Thiết bị giải hấp phụ Phễu nạp chất hấp phụ Đo liều lượng Buồng làm nguội Bề mặt trao đổi nhiệt - Giai đoạn 2: Giải hấp phụ + Một phần chất hấp phụ sau khỏi tháp hấp phụ tuần hoàn trở lại đạt mức bão hòa định + Phần lại qua phận khống chế liều lượng để qua thiết bị hồn ngun Ở nhiệt độ áp suất thích hợp, chất hấp phụ hoàn nguyên + Sau hoàn nguyên, vật liệu hấp phụ làm nguội đưa tuần hoàn trở lại tháp hấp phụ Một lượng chất hấp phụ bổ sung, để lặp lại chu trình làm việc Lượng chất hấp phụ lưu thông hệ thống khoảng 48 – 50 kg cho 1000 m khí thải cần xử lý, với nồng độ ban đầu SO2 khoảng 0,3% Vận tốc chuyển động dòng khí tháp hấp phụ – 2,5 m/s Thì hiệu khử SO2 khí thải đạt 90% Xử lý khí SO2 mangan oxit Xử lý SO2 theo trình mangan (Mỹ) Chất hấp phụ xử dụng Mn2O3 dạng hạt, làm khơ khơng khí chân khơng nhiệt độ 300 – 4000C 19 Khí thải nhiệt độ 130 – 3300C vào thiết bị hấp phụ mangan oxit oxy hóa thành SO 3, sau kết hợp với độ ẩm mao dẫn chất hấp phụ tạo thành H 2SO4 H2SO4 lại kết hợp với Mn2O3 tạo thành mangan sunfat Sự tiếp xúc khí thải với chất hấp phụ dạng hạt thực tương tự phương pháp nhơm oxit kiềm hóa Trong phạm vi nhiệt độ khói thải nên khả khử SO2 chất hấp phụ đạt 25 – 37% trọng lượng thân khả hấp phụ cao nhiệt độ tăng Hình 5.5 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 theo q trình mangan Thiết bị hấp phụ Máy sàng Thùng phản ứng Thùng điện phân Máy lọc ly tâm Máy sấy Khi chất hấp phụ bão hòa SO 2, chất hấp phụ đưa qua máy sàng đưa vào thùng phản ứng, để kết hợp với dung dịch xút theo phản ứng: MnSO4 + 2NaOH = MnO↓ + Na2SO4 + H2O Tiếp theo chất kết tủa thu tách ra, giội nước máy ly tâm, MnO bị oxy hóa thành Mn2O3 Chất đem sấy đưa tuần hoàn trở lại chu trình làm việc Dung dịch thu từ máy ly tâm, có chứa Na2SO4 đưa vào thùng điện phân, để phân giải thành H2SO4 loãng dụng dịch NaOH H 2SO4 cô đặc đem dùng cho mục đích khác Còn NaOH tuần hoàn trở lại vào thùng phản ứng để tiếp tục chu trình hồn ngun vật liệu hấp phụ II Xử lý NOx phương pháp hấp phụ Khí thải có chứa – 1,5% NOx xử lý chất hấp phụ silicagel, alumogel, than hoạt tính… Khi chất hấp phụ có chứa đioxit nitơ trở thàh chất xúc tác để oxy hóa oxit nitơ thành nitơ đioxit Nitơ đioxit bị hấp phụ vào chất nêu tách khỏi chúng cách nung nóng 20 Khả hấp phụ NOx chất rắn nêu nói chung thấp Do muốn khử NO x cách triệt để cần lắp đặt hệ thống với nhiều tầng hấp phụ nối tiêp nhau, dẫn đến tiêu hao nhiều lượng để thắng sức cản khí động hệ thống Mặc khác, bụi khí thải làm giảm nhanh chóng khả hấp phụ vật liệu, khí thải trước vào hệ thống hấp phụ cần lọc tro bụi Tuy nhiên, bên cạnh nhược điểm kể trên, sử dụng chất hấp phụ để khử NOx có ưu điểm có khả thu hồi NO nồng độ cao để điều chế axit HNO phục vụ cho nhiều nhu cầu khác công nghiệp 21 BÀI TẬP Tính tốn phát thải nhiễm Tính tốn khuếch tán nguồn cao, đồ thị, mơ hình gauss Tính tốn hiệu xử lý bụi thiết bị(xyclon, buồng lắng bụi) Câu 1: Tính tốn phát thải nhiễm Than cám có thành phần % khối lượng sau: C 58%; H 14%; O 8%; N 5%; S 4%; W 5%; A 6% Đốt cháy than oxy khơng khí với hệ số thừa khí 1,15 (oxy chiếm 21% khơng khí khơ) Độ ẩm khơng khí 0,15 mol H2O/mol khơng khí khơ * Tính lượng khơng khí thực tế để đốt cháy hoàn toàn 100 gam than cám trên, biết Nitơ than cám chuyển hóa hồn tồn thành NO NO2 với tỉ lệ NO:NO2 1:3 ? * Tính thành phần sản phẩm cháy theo số mol? * Tính nồng độ CO2 sản phẩm cháy, biết nhiệt độ khí thải 1200C, áp suất atm? Bài giải * Tính lượng khơng khí thực tế để đốt cháy hết 100 gam than cám trên, biết sản phẩm cháy khơng có NOx tạo thành - Trong 100 gam than cám có Tên thành phần % Số gam khối lượng Số mol (nguyên tử) C 58 58 4,8333 H 14 14 14,0000 O 8 0,5000 N 5 0,3571 S 4 0,1250 W 5 0,2778 A 6 K 1,15 1,15 - Các phản ứng xảy dạng đơn giản: C + O2 → CO2 S + O2 → SO2 4H + O2 → 2H2O 4N + 7/2O2 → NO + 3NO2 - Số mol oxi lý thuyết cần thiết cho trình cháy : - Số mol oxi khơng khí lý thuyết cần thiết cho trình cháy : 22 - Số mol khơng khí khơ lý thuyết cần thiết cho q trình cháy : Số mol khơng khí khơ thực tế cần : Số mol H2O khơng khí: Như số mol khơng khí thực tế cần để đốt cháy hồn tồn lượng nhiên liệu: * Tính sản phẩm cháy tạo thành theo số mol? Sản phẩm cháy gồm có: CO2, H2O (bao gồm H2O tạo trình cháy H 2O khơng khí), N2, O2 dư, NO, NO2, SO2 - Số mol CO2 - Số mol SO2 - Số mol H2O + Số mol H2O tạo trình đốt nhiên liệu + Số mol H2O không khí + Số mol H2O than Vậy - Số mol N2 - Số mol NO2 - Số mol NO - Số mol O2 dư 23 * Tính nồng độ CO2 sản phẩm cháy, biết nhiệt độ khí thải 1200C, áp suất atm? - Tổng số mol sản phẩm cháy: - Thể tích sản phẩm cháy: - Số gam CO2 sản phẩm cháy: - Nồng độ CO2 sản phẩm cháy Câu 2: Tính tốn hiệu xử lý bụi thiết bị(xyclon, buồng lắng bụi) Buồng lắng bụi Điều kiện để tồn số hạt có kích thước ≥ δo rơi xuống đáy τ1 = τ2 Hay: δmin: đường kính giới hạn hạt bụi, hay bụi có đường kính ≥ δo giữ lại 100% buồng lắng bụi Trong đó: : khối lượng riêng bụi : khối lượng riêng khí : gia tốc trọng trường (g= 9,81m/s2) : hệ số nhớt độc học(18,6.10-6 kg/m.s) L: lưu lượng dòng khí(m3/s) Hiệu lọc theo cỡ hạt buồng lắng Giả thiết cỡ hạt bụi dòng khí vào buồng lắng phân bố đặn toàn tiết diện ngang ban đầu Thì hiệu lọc buồng lắng bụi cỡ hạt δ, tính sau: Xyclon Đường kính giới hạn hạt bụi Đường kính giới hạn hạt bụi có ý nghĩa đường kính bé mà tồn cỡ hạt lớn đường kính bị giữ lại hoàn toàn Xyclon tính theo cơng thức: Trong L : lưu lượng khí thải, m3/s; b : trọng lượng riêng bụi, kg/m3; µ : độ nhớt khí thải, kg/m.s (Pa.s); r1 : bán kính lõi(ống trung tâm) xyclon, m; r2 : bán kính vỏ xyclon, m; 24 l : chiều cao làm việc hiệu xyclon, m l = H – a, m H: chiều cao thân hình trụ Xyclon, m; a: chiều cao ống dẫn khí vào, m n: số vòng quay, vg/s; : vận tốc tiếp tuyến trung bình bên xyclon : bán kính trung bình xyclon : vận tốc dòng khí cửa vào (m/s): Tính hiệu suất Xyclon Hiệu suất Xyclon bụi có đường kính δ tính sau: Trong đó: α: hệ số Ví dụ: tính toán hiệu suất lắng theo giải phân cấp cỡ hạt Xyclon tương tự, khác công thức Hiệu lắng bụi buồng lắng Hiệu lắng theo cỡ hạt Theo cỡ hạt, hiệu lắng tính theo : 25 Trong đó: + µ : Độ nhớt khí thải 80oC + L1 : Lưu lượng khí thải, L1 = 2,08 (m3/s) + ρb : Trọng lượng riêng bụi, ρb = 2500 kg/m3 + l : Chiều dài buồng lắng (l=6m) + B: Chiều rộng buồng lắng (B=2m) a Hiệu lắng bụi buồng lắng: STT 0_10 10_20 20_30 30_40 40_5 50_6 >60 Tổng cộng Phân cấp cỡ hạt ban đầu (%klg) 13 12 10 12 16 32 100 Lượng bụi Gi 1m3 khí thải (g/m3) 1,25 3,25 2,50 3,00 4,00 8,00 25,00 1,06 9,5 26,41 51,77 85,58 100 100 1,24 2,94 2,2 1,2 0,433 0 8,013 15,47 36,69 27,46 14,98 5,4 0 100 Hiệu lọc theo cỡ hạt η (δ) % buồng lắng Lượng bụi lại sau buồng lắng (100-η (δ)%)*Gi/100 (g/m3) Dải phân cấp cỡ hạt bụi lại sau lọc CT: (4)/∑(4)*100% Hiệu lắng thiết bị: = 60,67 % Câu 3: Tính tốn khuếch tán nguồn cao, đồ thị, mơ hình gauss Đề cho: vận tốc gió ví trí quan trắc: U10(m/s); Độ gồ gề, khí Cấp Nhà A: ống khói cáo H (m) so với măt đất; D(m) hA(m); kích thước dọc hướng gió (m) chiều rộng (b) vng góc với hướng gió (m) chiều dài (l) hB(m);kích thước dọc hướng gió (m) vng góc với hướng gió (m) 26 A cách B x(m) khuất gió nhà A đón gió nhà B Gió thổi từ AB TK(oC) Txq(oC) Tính nồng độ chất nhiễm điểm M cách ống khói mét dọc theo hướng gió Xác định vị trí có nồng độ max Bước 1: xác định độ cao nâng luồng khói ((h) Rất nhiều cơng thức ta thường tính theo cơng thức Davidson W.F (m) Trong đó: ∆h: độ nâng luồng khói, m; D: đường kính miệng ống khói, m; w: vận tốc ban đầu luồng khói miệng ống khói, m/s; u: vận tốc gió, m/s; TK: nhiệt độ tuyệt đối khói miệng ống khói, K; ∆T: chênh lệch nhiệt độ khói khơng khí xung quanh, 0C K Ta có: w = (m/s) Q: lưu lượng khí (m3/s) Vận tốc gió miệng ống khói đề chưa cho u1 vận tốc gió đo độ cao đặt máy quan trắc (z1=10m) u : vận tốc gió độ cao z-miệng ống khói n: số mũ Số mũ n công thức Độ gồ ghề z0 mặt đất (m) Các cấp ổn định khí theo Pasquill – Gifford A B C D E F 0,01 0,05 0,06 0,06 0,12 0,32 0,53 0,10 0,08 0,09 0,11 0,16 0,34 0,54 1,00 0,17 0,17 0,20 0,27 0,38 0,61 3,00 0,27 0,28 0,31 0,37 0,47 0,69 A – khí không ổn định B – không ổn định vừa 27 C – không ổn định nhẹ D – trung tính E – ổn định nhẹ F – ổn định vừa Tính (m) Bước 2: phân loại nguồn cao thấp: So sánh Hhq với Hgh: - Hhq> Hgh nguồn cao .HhqHgh nguồn thấp Hhq = Hô + ΔH Trong đó: - Hhq : độ cao hiệu nguồn thải (m) Hô : chiều cao thực nguồn thải (m) ΔH : độ cao nâng luồng khí thải (m) Phân loại tòa nhà theo kích thước Tòa nhà phân thành: tòa nhà rộng hẹp, dài ngắn tòa nhà đứng nhóm nhà tòa nhà đứng độc lập (riêng biệt) So sánh b với 2,5h (chiều cao nhà A) b > 2,5h nhà rộng b ≤ 2,5h nhà hẹp Hai tòa nhà đứng nhóm nhà chúng song song với (theo chiều vng góc với hướng gió) + x1 ≤ 8h tòa nhà đầu rộng + x1 ≤ 10h toàn nhà đầu hẹp Hai tòa nhà đứng đầu độc lập (riêng biệt) với + x1 > 8h tòa nhà đầu rộng + x1 > 10h tòa nhà đầu hẹp Với nhà có chiều ngang hẹp đứng độc lập: Hgh = 0,36.bz + 2,5.h Với nhà có chiều ngang rộng đứng độc lập: Hgh = 0,36.bz + 1,7.h Với nhóm nhà: Hgh = 0,36.(bz + x ) + h’ bz : Khoảng cách từ mặt sau nhà tới nguồn thải (b/2 m) 28 x: khoảng cách nhóm nhà (x1 nó) (m) h: chiều cao tòa nhà A h’: chiều cao tòa nhà B So sánh kết luận nguồn cao hay thấp Chúng ta thi nguồn cao Hhq auto > Hgh Bước 3: tính tốn phát thải Chúng ta dùng cơng thức: Cơng thức Bosanquet Pearson (1936) Mơ hình Gauss biến dạng Công thức Bosanquet Pearson (1936) - Công thức xác định nồng độ chất ô nhiễm mặt đất Bosanquet Pearson có dạng sau: (g/m3) theo đơn vị M Giá trị nồng độ cực đại Cmax mặt đất: Khoảng cách từ nguồn (chân ống khói) đến vị trí có nồng độ cực đại Cmax mặt đất: Trong đó: M: lượng phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm liên tục, g/s; M=CxQ Q: m3/s; C:g/m H: chiều cao hiệu nguồn thải có dạng ống khói, m; u: vận tốc gió miệng ống khói (m/s) p, q – hệ số khuếch tán theo phương thẳng đứng phương nằm ngang, không thứ nguyên, xác định thực nghiệm: p = 0,02 ÷ 0,1 q = 0,04 ÷ 0,16 tuỳ theo mức độ rối khí từ yếu đến mạnh Giá trị trung bình p, q ứng với mức độ rối trung bình khí là: p = 0,05 q = 0,08 e – số logarit tự nhiên (e = 2,7183) Mơ hình gauss biến dạng 29 Như vậy, tính đến phản xạ chất nhiễm từ mặt đất mơ hình Gauss trở thành: (1) Cơng thức (2.34) cơng thức tính tốn chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao, liên tục khơng đổi mơ hình Gauss Cũng gọi cơng thức (1) mơ hình Pasquill – Gifford Khi tính tốn nồng độ chất nhiễm mặt đất z = cơng thức (1) trở thành: (2) Khi tính nồng độ chất nhiễm mặt đất dọc theo trục gió (trục x), ta cho y = thu được: (3) Để tính nồng độ cực đại Cmax mặt đất, ta giả thiết gần tỷ số δy/δz không phụ thuộc vào x, tức số Khi lấy đạo hàm vế phương trình (3) theo δz ta có: (4) Khi ta có ta thay vào Hình 2: Hệ số khuếch tán đứng δ z, m Rồi tìm ngược khoảng cách tính từ nguồn xmax(m) Có xmax ta dùng để tra Hình Mối quan hệ hệ số khuếch tán ngang δ y, m Tra thay vào công thức bên dưới, Thay vào cơng thức ta có: Hệ số khuếch tán δy δz 30 Hình : Mối quan hệ hệ số khuếch tán ngang δ y, m 31 Hình Hệ số khuếch tán đứng δ z, m Chúc bạn thi đạt kết cao tít thò lò!!! Probocfessor 32 ... cho 1000 m khí thải cần xử lý, với nồng độ ban đầu SO2 khoảng 0,3% Vận tốc chuyển động dòng khí tháp hấp phụ – 2,5 m/s Thì hiệu khử SO2 khí thải đạt 90% Xử lý khí SO2 mangan oxit Xử lý SO2 theo... tác Xử lý khí SO2 đá vôi (CaCO3) vôi nung (CaO) Xử lý khí SO2 vơi phương pháp áp dụng rộng rãi cơng nghiệp hiệu xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm Các phản ứng hóa học xảy q trình xử lý: ... khử khí SO2 khí thải Bụi hạt chất hấp phụ có kích thước nhỏ bị dòng khí mang theo, lên phía tháp + Khí tiếp tục qua xiclon để làm tro bụi trước thải vào khí Hình 5.4 Sơ đồ hệ thống xử lý khí