Tính toán thiết kế hệ thống xử lý bụi và khí thải lò đốt rác công nghiệp công suất 3 tấn

MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 8 I. KHÁI QUÁT 8 1. Rác thải công nghiệp thông thường 8 2. Dầu diesel (DO) 8 II. TÁC HẠI CỦA BỤI 8 III. TÁC HẠI CỦA SO2 9 IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 10 1. Phương pháp khô 10 2. Phương pháp ướt 16 V. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2 17 1. Phương pháp hấp thụ 17 2. Phương pháp hấp phụ 20 CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 21 A. TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG VÀ NỒNG ĐỘ ĐẦU VÀO 22 B. ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 26 1. Cơ sở lựa chọn công nghệ 26 2. Quy trình công nghệ đề xuất 27 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ 29 A. CYCLON 29 B. THÁP HẤP THỤ 34 C. TÍNH CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ 51 D. TÍNH CƠ KHÍ 53 E. TÍNH CHIỀU CAO ỐNG KHÓI 62 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 I. KẾT LUẬN 64 II. KIẾN NGHỊ 64 LỜI CẢM ƠN Trong ba năm học tập tại trường, em chân thành cảm ơn các thầy cô đã tận tình dạy dỗ và truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức vô cùng quý báu. Giúp bản thân em nhận thức rõ hơn về ý nghĩa của ngành Môi Trường và trách nhiệm trong tương lai. Để hoàn thành đồ án môn học này, trước hết em xin chân thành cảm ơn thầy PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm là giảng viên hướng dẫn trực tiếp, đã quan tâm và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Đồng thời, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Môi Trường đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em học tập và nghiên cứu. Do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức của cá nhân còn hạn chế nên trong quá trình làm bài còn gặp nhiều sai sót. Vì vậy, em mong nhận được sự góp ý của thầy cô để em có thể bổ sung kiến thức cho bản thân mình. Thay mặt cho các sinh viên đang học tập và nghiên cứu, em xin chân thành cảm ơn đến nhà trường và quý thầy cô. NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG Hình 1.1: Các dạng buồng lắng bụi Hình 1.2: Thiết bị lắng bụi quán tính Hình 1.3: Thiết bị lá sách Hình 1.4: Xiclon Hình 1.5: Tháp đệm Hình 1.6: Tháp đĩa Bảng 1.1: Tác hại của SO2 đối với người và động vật Bảng 1.2: Các thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô Bảng 2.1: Thành phần dầu DO(%) Bảng 2.2: Thành phần rác công nghiệp thông thường (%) Bảng 2.3: Thành phần các chất phát sinh trong quá trình cháy khi đốt nhiên liệu Bảng 2.4: Thành phần các chất phát sinh trong quá trình cháy khi đốt rác Bảng 2.5: Nồng độ các chất ô nhiễm từ lò đốt Bảng 3.1: Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon Bảng 3.2: Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống Bảng 3.3: Bảng thể hiện độ hòa tan của SO2 trong nước ở 40oC và áp suất 1 atm Bảng 3.4: Bảng kết quả hệ số Henry Nồng độ phần mole SO2 trong pha khí và pha lỏng Bảng 3.5: Bảng kết quả hệ số Henry Bảng 3.6: Khối lượng riêng của dung dịch NaOH 10% (kgm3) theo nhiệt độ (ở áp suất khí quyển) Bảng 3.7: Độ nhớt động học của dung dịch NaOH 10% theo nhiệt độ Bảng 3.8: Chiều cao phần tách lỏng(Hc) và đáy (Hđ¬¬) Bảng 3.9: Hệ số dự trữ k Bảng 3.10: Hiệu suất của một số loại bơm Bảng 3.11: Hệ số an toàn công suất MỞ ĐẦU Ngày nay, kinh tế của đất nước ngày càng phát triển, đi cùng với sự phát triển đó là các khu công nghiệp, khu chế xuất được đầu tư rất nhiều. Trong đó, các khu công nghiệp có sử dụng lò đốt rác để phục vụ cho việc sản xuất. Các đốt rác phần lớn sử dụng các loại nhiên liệu như: dầu DOFO…. Các loại nhiên liệu đốt của lò tạo ra tro bụi, CO, CO2, SO2, NO2,.... Ở Việt Nam, hầu hết các lò đốt rác đều sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt. Đây là loại dầu có hàm lượng lưu huỳnh cao, khi cháy sẽ thải ra một lượng lớn khí SO2 – loại khí được xem là độc hại nhất trong họ các khí độc hại thải ra do cháy nhiên liệu. Trong khi đó các nhà đầu tư và các doanh nghiệp vẫn chưa quan tâm lắm đến việc xử lý khí thải, do vậy đa số các lò trên vẫn hoạt động mà không có hệ thống xử lý khí thải, từng giờ từng ngày vẫn thải vào môi trường không khí hàng ngàn hàng triệu tấn các chất khí độc hại gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Do đó, có thể nói đề tài “ Lựa chọn phương án công nghệ và tính toán, thiết kế hệ thống xử lý bụi và khí thải lò đốt rác công nghiệp thông thường công suất 3 tấnh” là một đề tài rất hay để nghiên cứu và học tập.

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP HCM

KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI VÀ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT RÁC CÔNG NGHIỆP THÔNG THƯỜNG CÔNG SUẤT 3

TẤN/H

GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm SVTH: Phạm Đăng Minh

MSSV: 0250020237 Lớp: 02_ĐHKTMT_1

Tháng 7 năm 2016

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 8

I KHÁI QUÁT 8

1 Rác thải công nghiệp thông thường 8

2 Dầu diesel (DO) 8

II TÁC HẠI CỦA BỤI 8

III TÁC HẠI CỦA SO 2 9

IV CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 10

1 Phương pháp khô 10

2 Phương pháp ướt 16

V CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO 2 17

1 Phương pháp hấp thụ 17

2 Phương pháp hấp phụ 20

CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 21

A TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG VÀ NỒNG ĐỘ ĐẦU VÀO 22

B ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 26

1 Cơ sở lựa chọn công nghệ 26

2 Quy trình công nghệ đề xuất 27

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ 29

A CYCLON 29

B THÁP HẤP THỤ 34

C TÍNH CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ 51

D TÍNH CƠ KHÍ 53

E TÍNH CHIỀU CAO ỐNG KHÓI 62

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

I KẾT LUẬN 64

II KIẾN NGHỊ 64

LỜI CẢM ƠN

Trong ba năm học tập tại trường, em chân thành cảm ơn các thầy cô đã tận tình dạy dỗ

và truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức vô cùng quý báu Giúp bản thân em nhận thức rõhơn về ý nghĩa của ngành Môi Trường và trách nhiệm trong tương lai

Để hoàn thành đồ án môn học này, trước hết em xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS

Lê Hoàng Nghiêm là giảng viên hướng dẫn trực tiếp, đã quan tâm và tận tình hướng dẫn

em trong suốt quá trình thực hiện đồ án Đồng thời, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến cácthầy cô trong Khoa Môi Trường đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em học tập và nghiêncứu

Do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức của cá nhân còn hạn chế nên trong quátrình làm bài còn gặp nhiều sai sót Vì vậy, em mong nhận được sự góp ý của thầy cô để

em có thể bổ sung kiến thức cho bản thân mình

Thay mặt cho các sinh viên đang học tập và nghiên cứu, em xin chân thành cảm ơnđến nhà trường và quý thầy cô

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG

Hình 1.1: Các dạng buồng lắng bụi

Hình 1.2: Thiết bị lắng bụi quán tính

Hình 1.3: Thiết bị lá sách

Hình 1.4: Xiclon

Hình 1.5: Tháp đệm

Hình 1.6: Tháp đĩa

Bảng 1.1: Tác hại của SO 2 đối với người và động vật

Bảng 1.2: Các thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô

Bảng 2.1: Thành phần dầu DO(%)

Bảng 2.2: Thành phần rác công nghiệp thông thường (%)

Bảng 2.3: Thành phần các chất phát sinh trong quá trình cháy khi đốt nhiên liệu

Bảng 2.4: Thành phần các chất phát sinh trong quá trình cháy khi đốt rác

Bảng 2.5: Nồng độ các chất ô nhiễm từ lò đốt

Bảng 3.1: Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon

Bảng 3.2: Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống

Bảng 3.3: Bảng thể hiện độ hòa tan của SO 2 trong nước ở 40 o C và áp suất 1 atm

Bảng 3.4: Bảng kết quả hệ số Henry Nồng độ phần mole SO2 trong pha khí và pha lỏng Bảng 3.5: Bảng kết quả hệ số Henry

Bảng 3.6: Khối lượng riêng của dung dịch NaOH 10% (kg/m 3 ) theo nhiệt độ (ở áp suất khí quyển)

Bảng 3.7: Độ nhớt động học của dung dịch NaOH 10% theo nhiệt độ

Bảng 3.8: Chiều cao phần tách lỏng(H c ) và đáy (H đ )

Bảng 3.9: Hệ số dự trữ k

Bảng 3.10: Hiệu suất của một số loại bơm

Bảng 3.11: Hệ số an toàn công suất β

MỞ ĐẦU

Ngày nay, kinh tế của đất nước ngày càng phát triển, đi cùng với sự phát triển đó làcác khu công nghiệp, khu chế xuất được đầu tư rất nhiều Trong đó, các khu công nghiệp

có sử dụng lò đốt rác để phục vụ cho việc sản xuất Các đốt rác phần lớn sử dụng các loạinhiên liệu như: dầu DO/FO… Các loại nhiên liệu đốt của lò tạo ra tro bụi, CO, CO2, SO2,

NO2, Ở Việt Nam, hầu hết các lò đốt rác đều sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt Đây

là loại dầu có hàm lượng lưu huỳnh cao, khi cháy sẽ thải ra một lượng lớn khí SO2 – loạikhí được xem là độc hại nhất trong họ các khí độc hại thải ra do cháy nhiên liệu Trongkhi đó các nhà đầu tư và các doanh nghiệp vẫn chưa quan tâm lắm đến việc xử lý khí thải,

do vậy đa số các lò trên vẫn hoạt động mà không có hệ thống xử lý khí thải, từng giờtừng ngày vẫn thải vào môi trường không khí hàng ngàn hàng triệu tấn các chất khí độchại gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Do đó, có thể nói đề tài “ Lựa chọn phương án công nghệ và tính toán, thiết kế hệthống xử lý bụi và khí thải lò đốt rác công nghiệp thông thường công suất 3 tấn/h” là một

đề tài rất hay để nghiên cứu và học tập

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1 Rác thải công nghiệp thông thường

1.1 Khái niệm

-Rác thải công nghiệp là rác được thải ra từ các nhà máy, khu công nghiệp, khu chế xuất,

… và không có giá trị đối với người sử dụng nữa

-Rác thải công nghiệp bao gồm: rác từ quá trình sinh hoạt của công nhân, nhân viên (túi,bao bì ni lông, hộp đựng thức ăn, thức ăn dư thừa…) và rác từ quá trình sản xuất của nhàmáy

1.2 Hiện trạng rác thải công nghiệp

-Năm 2009, theo kết quả khảo sát của Tổng cục Môi trường, lượng chất thải rắn thôngthường phát sinh trong cả nước vào khoảng 28 triệu tấn/năm, trong đó chất thải rắn côngnghiệp thông thường là 6,88 triệu tấn/ năm

2 Dầu diesel (DO)

2.1 Dầu DO là gì?

-Dầu Diesel ( DO – Diesel Oil) là một loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn dầu lửa và xăng, sửdụng chủ yếu cho động cơ Diesel và một phần được sử dụng cho các tuabin khí Nhiên liệuDiesel được sản xuất từ phân đoạn gasoil và là sản phẩm của quá trình chưng cất trực tiếpdầu mỏ

2.2 Ô nhiễm không khí do đốt rác công nghiệp thông thường bằng dầu DO

-Gần đây ở nước ta, xử lý CTR công nghiệp bằng phương pháp thiêu đốt được áp dụng kháphổ biến Tuy nhiên, vấn đề nảy sinh là phải xử lý lượng khí thải vô cùng lớn

-Quá trình đốt cháy: CTR thông thường + O2  sản phẩm cháy + Q (nhiệt)

Sản phẩm: bụi, NOx, SOx, CO2, THC, HCl, HF và tro

Bụi là những phần tử vật chất rất nhỏ phân tán trong không khí, gồm các loại: bụi hữu cơ,bụi vô cơ và bụi hỗn hợp Bụi được phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt (ăn ở, vui chơi,học tập ), từ sản xuất, từ giao thông, của con người Đặc biệt, trong sản xuất côngnghiệp, bụi là nguồn thải phổ biến nhất Bụi làm ảnh hưởng đến sức khỏ và môi trườngsống

 Đối với sức khỏe con người

-Gây ảnh hưởng đến sức khoẻ: hệ hô hấp (gây viêm phổi, ung thư phổi), da và giảm tầmnhìn

 Đối với môi trường tự nhiên

-Có khả năng ăn mòn vật liệu khi kết hợp với những chất khí có tính ăn mòn

-Bụi không có khả năng gây hại cho thực vật trừ khi bụi có tính ăn mòn cao, lắng đọng quánhiều trên lá cây làm giảm khả năng quang hợp cho cây Ví dụ: bụi xi măng lắp đầy các lỗkhí khổng, bao quanh các hạt diệp lục làm giảm khả năng quang hợp, tăng khả năng nhiễmbệnh, giảm sức sống, giảm khả năng thụ phấn

-Gây ô nhiễm nguồn nước

III TÁC HẠI CỦA SO 2

-Khí sunfurơ là chất khí không màu, có mùi hăng cay khi nồng độ trong khí quyển là1ppm, là sản phẩm của quá trình đốt cháy các nhiên liệu có chưa lưu huỳnh

-SO2 có tỷ trọng d=2,92, tan nhiều trong nước nên dễ phản ứng với cơ quan hô hấp của conngười và động vật

-Tác hại của SO2 là do hình thành axid H2SO3, H2SO4

Bảng 1.1 : Tác hại của SO 2 đối với người và động vật

20-30 mg SO2/m3 Giới hạn của độc tính

50 mg SO2/m3 Tác hại đường hô hấp, ho

130-260 mg SO2/m3 Liều nguy hiểm sau khi hít thở (30-60 phút)

260-1000 mg SO2/m3 Liều gây chết nhanh (30-60 phút)

-Độc tính làm rối loạn chuyển hóa protein và đường, gây thiếu vitamin B, C, ức chế

enzyme,  tạo ra methemoglobine để chuyển Fe2+ (hoà tan) thành Fe3+(kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển ôxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh  quản, khó thở

-Hít một lượng lớn SO2 có nồng độ từ 260-1000 mg/m3 trong vòng 30-60 phút sẽ gây tử nhanh

-Gây các bệnh cho người như viêm phổi, mắt

-SO2 nhiễm độc qua da làm giảm dự trữ kiềm trong máu, đào thải amoniac ra nước tiểu và kiềm ra nước bọt

 Đối với thực vật:

-Ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của rau quả (nồng độ SO2 0,03 ppm)

-Các loại thực vật nhạy cảm với SO2 : rêu, địa y…lá sẽ vàng úa và bị rụng

-Mưa axit gây tổn thương cho cây cối, cản trở sinh trưởng của bộ phận rễ, suy giảm khả năng chống bệnh và sâu hại của cây Làm axit hóa đất , giải phóng các ion kim loại trong đất gây độc cho thực vật

1 Phương pháp khô

1.1 Thiết bị thu hồi bụi

Bảng 1.2 Các thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô

tối đa (m 3 /h)

Hiệu quả xử lý Trở lực

(Pa)

Giới hạn nhiệt độ ( 0 C)

1 Buồng lắng Không giới

 Có thể thu gom các hạt bụi có kích thước lớn hơn 10μm

 Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo

 Xử lý hiệu quả các hạt > 50μm Không xử lý được bụi có kích thước nhỏ.

 Hiệu quả xử lý thường chỉ đạt < 70%

-Vận tốc của khí trong thiết bị khoảng 1 m/s, còn ở ống vào khoảng 10 m/s Hiệu quả xử lýcủa thiết bị này dạng này từ (65÷80)% đối với các hạt bụi có kích thước (25÷30 )m Trởlực của chúng trong khoảng (150÷390) N/m2

a) Có vách ngăn b) Có chóp mở rộng c) Nhập khí ngang hông

Hình 1.2: Thiết bị lắng bụi quán tính

c) Thiết bị lá sách

-Khí đi qua mạng chắn, đổi hướng đột ngột, các hạt bụi do quán tính chuyển động theohướng cũ tách ra khỏi khí hoặc va đập vào các tấm phẳng nghiêng, lắng trên đó rồi rơixuống dòng khí bụi

-Kết quả khí được chia thành hai dòng: Dòng chứa bụi nồng độ cao (10% thể tích) đượchút qua xiclon để tiếp tục xử lý, rồi sau đó được trộn với dòng đi qua các tấm chắn (chiếm90% thể tích)

-Vận tốc khí trước mạng chóp phải đủ cao (15m/s) để đạt hiệu quả tách bụi quán tính) Trởlực của lưới khoảng(100÷500)N/m2

-Thiết bị lá sách được sử dụng để thu hồi bụi có kích thước trên 20m

Hình 1.3: Thiết bị lá sách

-Trong công nghiệp, xiclon được chia làm hai nhóm: hiệu quả cao và năng suất cao Nhómthứ nhất đạt hiệu cao nhưng yêu cầu chi phí lớn, còn nhóm thứ hai có trở lực nhỏ nhưngthu hồi các hạt mịn kém hơn.

Ưu điểm:

 Không có phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị

 Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C)

 Thu hồi bụi ở dạng khô

 Trở lực hầu như cố định và không lớn (250÷1500) N/m2

 Làm việc ở áp suất cao

 Năng suất cao; rẻ

 Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt xiclon

 Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi

 Chế tạo đơn giản

Nhược điểm:

Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 m

Không thể thu hồi bụi kết dính

Xiclon đơn là thiết bị hoàn chỉnh hoạt động độc lập và có nhiều dạng khác nhau như dạnghình trụ, dạng hình côn Việc sử dụng loại nào là tùy thuộc vào đặc tính của bụi và yêu cầu

xử lý Dạng hình trụ có năng suất lớn, còn loại hình côn có hiệu suất lớn

-Nguyên lý làm việc của xiclon tổ hợp: Khi bụi đi vào ống nối và sau đó di vào hộp phânphối, từ đó đi vào các không gian giữa vỏ đơn nguyên và ống xả Trong khoảng khônggian này có đặt các dụng cụ định hướng để tạo sự chuyển động xoáy Bụi sau khi tách điqua lỗ tháo bụi và vào thùng chứa

Hình 1.4: Xiclon

e) Thiết bị thu hồi bụi xoáy

Cũng giống như xiclon, thiết bị này ứng dụng có chế lắng bụi ly tâm Điểm khác cơ bản sovới xiclon là trong thiết bị này có dòng khí xoáy phụ trợ.

Ưu điểm của thiết bị thu hồi bụi xoáy so với xiclon là:

 Hiệu quả thu hồi bụi phân tán cao hơn

 Bề mặt trong của thiết bị không bị mài mòn

 Có thể xử lý khí có nhiệt độ cao hơn do ứng dụng dòng khí thứ cấp lạnh

 Có thể điều chỉnh quá trình phân riêng bụi bằng cách thay đổi lượng khí thứ cấp

Nhược điểm:

Cần có cơ cấu thổi khí phụ trợ

Vận hành phức tạp

 Lượng khí qua thiết bị lớn

1.2 Thiết bị lọc bụi khô

a) Thiết bị lọc vải

Đây là thiết bị phổ biến nhất Thiết bị gồm nhiều ống tay áo đường kính từ 125-300 mm, chiều cao từ 2,5-3,5 m

Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

 Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi bảo đảm hiệu quả lọc cao;

 Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu;

 Độ bền cơ học cao khi ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn;

 Có khả năng được phục hồi;

 Giá thấp

Ưu điểm: Hiệu suất lọc bụi cao (98-99%), phù hợp với các loại bụi có đường kính nhỏ Nhược điểm:

 Giá thành và chi phí quả lý cao

 Độ bền nhiệt của thiết bị lọc bụi thấp và thường dao động theo độ ẩm

b) Thiết bị lọc bụi tĩnh điện

-Những thiết bị thu bụi tĩnh điện là những thiết bị tổng hợp để làm sạch không khí khỏinhững phần tử bụi rắn và lỏng

Ưu điểm:

Mức độ làm sạch cao (99%)

Chi phí năng lượng thấp

Có thể thu gom các hạt bụi có kích thước 0,1-100m (và nhỏ hơn) khi nồng độ trongkhông khí từ vài gam đến 50 g/m3

-Thiết bị rửa khí trần là tháp đứng, thường là hình trụ mà trong đó có sự tiếp xúc giữa khí

và các giọt lỏng (được tạo ra bởi các vòi phun) Theo hướng chuyển động của khí và lỏng,tháp trần chia ra ngược chiều, cùng chiều và tưới ngang

-Tháp trần đạt hiệu quả xử lý cao đối với hạt bụi có d  10m và kém hiệu quả khi bụi có

d < 5 m

-Vận tốc dòng khí trong thiết bị thường trong khoảng (0,6÷1,2) m/s đối với thiết bị không

có bộ tách giọt và khoảng (5÷8) m/s đối với thiết bị có bộ tách giọt Trở lực của tháp trầnkhông có bộ tách giọt và lưới phân phối khí thường không quá 250N/m2

b) Thiết bị rửa khí đệm.

-Tháp rửa khí đệm là tháp với lớp đệm đổ đống hoặc được sắp xếp theo trật tự xác định.Chúng được ứng dụng để thu hồi bụi dễ dính ướt, nhưng với nồng độ không cao và khi kếthợp với quá trình hấp thụ do lớp đệm hay bị bịt kín nên loại thiết bị này ít được sử dụng.-Để đảm bảo độ dính ướt của bề mặt lớp đệm, chúng thường được để nghiêng 7÷100 vềhướng dòng khí, lưu lượng lỏng (0,15÷0,51) l/m3

-Hiệu quả xử lý bụi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cường độ tưới, nồng độ bụi, độ phântán Hiệu quả thu hồi bụi có kích thước d  2m trên 90% Thực tế hạt có kích thước(2÷5)m được thu hồi 70% còn hạt lớn hơn (80÷90)%

c) Thiết bị rửa khí vận tốc cao (thiết bị rửa khí Venturi)

-Để làm sạch khí khỏi bụi có kích thước (1÷2) m và nhỏ hơn, người ta ứng dụng chủ yếucác thiết bị rửa khí có vận tốc lớn

-Nguyên lý hoạt động: dòng khí bụi chuyển động với vận tốc (70÷150)m/s đập vỡ nướcthành các giọt cực nhỏ Độ xoáy rối cao của dòng khí và vận tốc tương đối giữa bụi và giọtlỏng lớn thúc đẩy quá trình lắng bụi trên các giọt lỏng

-Loại thiết bị này dễ bị tắc khi bụi bám dày các khâu đệm Nó được sử dụng nhiều khidùng lọc bụi thấm ướt tốt và đặc biệt trong các trường hợp lọc bụi kèm theo làm nguội vàhấp thụ khí

-Các thiết bị rửa khí Venturi có năng suất đến 500000 m3khí/h, vận tốc khí đến 150m/s

-Là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất

là trong khói từ các lò công nghiệp

-Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được

-Nhược điểm: do độ hòa tan của khí SO2 trong nước quá thấp nên thường phải dùng mộtlượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất lớn

- Là phương pháp áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả xử lí cao, nguyên liệu

rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi Các phản ứng xảy ra trong quá trình xử lí như sau:

Hình 1.5: Tháp đệm

Hình 1.6: Tháp đĩa

- SO2 được hấp thụ bởi oxit – hydroxit magiê, tạo thành tinh thể ngậm nước sunfit magiê.Trong thiết bị hấp thụ xảy ra các phản ứng sau:

MgO + SO2  MgSO3

MgO + H2O  Mg(OH)2

MgSO3 + H2O + SO2  Mg(HSO3)2

Mg(OH)2 + Mg(HSO3)2  2MgSO3 + 2H2O

- Độ hòa tan của sunfit magiê trong nước bị giới hạn, nên lượng dư ở dạng MgSO3.6H2O

và MgSO3.3H2O rơi xuống thành cặn lắng

2SO2 + ZnO + H2O  Zn(HSO3)2

 Sunfit kẽm tạo thành không tan trong nước được tách ra bằng xyclon nước và sấy khô.Tái sinh ZnO bằng cách nung sunfit ở 350oC

ZnSO3.2,5H2O  SO2 + ZnO + 2,5H2O

- SO2 được chế biến tiếp tục còn ZnO quay lại hấp thụ

 Hấp thụ khí SO 2 bằng natri sunfit (Na 2 SO 3 )

- Ưu điểm của phương pháp: là ứng dụng chất hấp thụ hóa học không bay hơi có khả nănghấp thụ lớn Phương pháp có thể được ứng dụng để loại các SO2 ra khỏi khí với bất kì nồng

độ nào Có nhiều phương án khác nhau Nếu dùng soda để hấp thụ ta thu được sunfit vàbisunfit natri

Na2SO3 + SO2 + H2O  2NaHSO3

- Khí tham gia phản ứng với sunfit và bisunfit làm tăng nồng độ bisunfit

SO2 + NaHCO3 + Na2SO3 + H2O  3NaHSO3

- Dung dịch hình thành tác dụng với kẽm tạo thành sunfit kẽm

NaHSO3 + ZnO  ZnSO3 + NaOH

2 Phương pháp hấp phụ

- Quá trình hấp phụ được sử dụng rộng rãi để khử ẩm trong không khí loại bỏ những chấtgây mùi, hơi dung môi, những chất màu, những ion hòa tan trong nước Có hai phươngthức hấp phụ:

+ Hấp phụ vật lý: Các phần tử khí bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ nhờ lực liên kết giữacác phần tử Quá trình này có toả nhiệt, độ nhiệt toả ra phụ thuộc vào cường độ lực liên kếtphân tử

+ Hấp phụ hoá học: Khí bị hấp phụ do có phản ứng hóa học với vật liệu hấp phụ, lực liênkết phân tử trong trường hợp này mạnh hơn ở hấp phụ vật lý Do vậy lượng nhiệt toả ra lớnhơn, và cần năng lượng nhiều hơn

- Để hấp thụ SO2 trong khí thải của luyện kim màu (nồng độ SO2 khoảng 1-2% thể tích)người ta sử dụng dung dịch C6H3(CH3)NH2, tỉ lệ C6H3(CH3)2NH2 : nước = 1:1)

C6H3(CH3)2NH2 không trộn lẫn với nước nhưng khi liên kết với SO2 thành(C6H3(CH3)2NH2)2.SO2 tan trong nước

- Quá trình hấp thụ bằng huyền phù CaCO3, diễn ra theo các giai đoạn Ưu điểm củaphương pháp này là: Quy trình công nghệ đơn giản, chi phí hoạt động thấp, chất hấp thụ dễtìm và rẻ, có khả năng xử lí khí mà không cần làm nguội và xử lí sơ bộ

- Quá trình hấp thụ được thực hiện trong nhiều tháp khác nhau: tháp đệm, tháp chảy màng,tháp đĩa, tháp phun, tháp sủi bọt và tháp tầng sôi

- Các quá trình xử lí khí SO2 bằng chất hấp thụ theo phương pháp ướt có nhược điểm lànhiệt độ của khí thải bị hạ thấp, độ ẩm lại tăng cao gây han rỉ thiết bị máy móc,hệ thốngcồng Để khắc phục yếu điểm trên và do nhu cầu hoàn nguyên vật liệu hấp phụ và làm sạchkhí thải khỏi bụi của vật liệu hấp phụ người ta đã kết hợp giữa quá trình khô và ướt ngàycàng trở nên thiết thực.

 Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính

 Xử lí khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước - Quá trình LURGI

 Xử lí SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa

 Xử lí khí SO2 bằng mangan oxit (MnO)

 Xử lí SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền

CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH

CÔNG NGHỆ

A TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG VÀ NỒNG ĐỘ ĐẦU VÀO

(Nguồn: Quản lý và xử lý chất thải rắn-Nguyễn Văn Phước)

Lượng nhiên liệu tiêu thụ: 100l dầu DO/1 tấn rác

Để đốt 1 tấn rác cần 100 l dầu DO

Lượng dầu DO cần cho 1h:

3 tấn/h × 100 l dầu = 300 l dầu/h = 279 kg dầu/h (1 l dầu = 0,93 kg dầu)

Bảng 2.3: Nồng độ các chất phát sinh trong quá trình cháy khi đốt nhiên liệu

STT Thông số Đơn vị Công thức Kết quả

1 Lượng không khí khô lý thuyết Nm3/kg DO V0=0,089Cp+0,264Hp

4 Lượng khí SO2 trong sản phẩm cháy Nm3/kg DO V SO2=¿0,683.10-2.Sp 0,00342

5 Lượng khí CO trong sản phẩm cháy

với hệ số cháy không hoàn toàn

η=0,006

Nm3/kg DO VCO=1,865.10-2 η.Cp 0,00966

6 Lượng khí CO2 trong sản phẩm cháy Nm3/kg DO V CO2=1,853.10-2.(1- η).Cp 1,58954

7 Lượng hơi nước trong sản phẩm cháy Nm3/kg DO V H2O=

0,111.Hp+0,0124Wp+0,0016dVt

1,5385

8 Lượng khí N2 trong sản phẩm cháy Nm3/kg DO V N2=0,8.10-2.Np+0,79.Vt 10,18757

9 Lượng O2 trong không khí thừa Nm3/kg DO V O2=0,21.(α−1¿Va 0,45124

12 Thể tích khí O2 tham gia vào phản

2+V CO+V H2O+V N2+VO2+V NO x− ¿V N2( NOx)13,77877−V O2( NOx)¿ ¿

15 Lưu lượng khói ở điều kiện thực tế

Bảng 2.4: Nồng độ các chất phát sinh trong quá trình cháy khi đốt rác

Bảng 2.5: Nồng độ các chất ô nhiễm từ lò đốt

Chỉ tiêu Nồng độ ô nhiễm

từ đốt cháy dầu(mg/Nm3)

Nồng độ ô nhiễm

từ đốt cháy rác(mg/Nm3)

Nồng độ ô nhiễm(mg/Nm3) 30:2012/BTNMTTheo QCVN

cột B

Tổng lưu lượng khí thải L =1,85+6,93=8,78 m3/s=31608 m3/h

B ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1 Cơ sở lựa chọn công nghệ

Nguồn khói thải từ lò đốt có các thông số sau :

- Hiệu quả xử lý cao

- Chế tạo, vận hành đơn giản

- Giá thành thiết bị chấp nhận được

Vật liệu đệm là vòng sứ với ưu điểm là chịu được môi trường ăn mòn tốt và chịu đuợcnhiệt độ cao

Dung dịch hấp thụ có thể là Ca(OH)2, NaOH, nước…

-Trong khói lò đốt ngoài khí SO2 ra còn có CO2 Nếu dung dịch hấp thụ là Ca(OH)2 thìlượng khí này sẽ phản ứng với dung dịch nước vôi theo phản ứng:

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

Phản ứng không mong muốn này làm tiêu tốn thêm hóa chất trong hệ thống Đồng thờiCaCO3 sẽ lắng đọng trên bề mặt đệm Chúng còn đóng trên hệ thống phun dung dịch làmtắc nghẽn hệ thống này.

-Khí SO2 có độ hòa tan trong nước thấp, nên nếu dùng dung dịch hấp thụ là nước, thì phảidùng một lượng nước rất lớn, đồng thời thiết bị hấp thụ phải có thể tích lớn Mặt khác đểtách SO2 ra khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 1000C nên tốn nhiều năng lượng

-NaOH và Na2CO3 là các chất hấp thụ có hoạt độ hấp thụ mạnh, có thể xử lý SO2 ở bất kýnồng độ nào

Do đó, dung dịch hấp thụ lựa chọn cho quy trình công nghệ là dung dịch NaOH

2 Quy trình công nghệ đề xuất

Khí thải lò đốt

Hệ thống tháp giải nhiệtbằng không khí

NaOH

Hơi nóng tuầnhoàn sấy rác

 Thuyết minh quy trình công nghệ:

Khí thải từ buồng đốt thứ cấp được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí để hạnhiệt độ khí thải đến giá trị cho phép trước khi vào thiết bị xử lý bụi bằng cyclone và tháphấp thụ kiềm

Thiết bị trao đổi nhiệt làm nguội khí thải bằng không khí, khí cấp vào từ quạt hướng trục

có lưu lượng lớn Dòng khí thải sau khi qua thiết bị giải nhiệt này có nhiệt độ cao, được tậndụng để sấy nhiên liệu trước khi đem đốt

Khí thải sau khi được giảm nhiệt độ xuống khoảng 150-3000C đưa qua hệ thống xử lý tro,bụi khô bằng cyclone Phần tro bụi tách khỏi khí thải được thu gom định kỳ

Khí thải từ cyclone được đưa vào tháp hấp thụ từ dưới lên tiếp xúc với dung dịch hấp thụ(NaOH) đi từ trên xuống Tại đây xảy ra các phản ứng giữa chất ô nhiễm với dung dịch

Ống khói

Khí thải đạt QCVN30:2012/BTNMT

Bể chứa dd trung

hòa

Quạt hút có tác dụng khắc phục trở lực của khí thải trên đường dẫn từ lò đến ống khói vàtạo dòng xoáy trong cyclone.

Dung dịch sau khi tiếp xúc với khí thải có nhiệt độ cao và chứa các chất ô nhiễm, thu gom

về bể chứa dung dịch hấp thụ, tại đây thực hiện quá trình lắng tách cặn và bổ sung thêmnươc, kiềm để tái sử dụng lại nhờ bơm tuần hoàn

Nước thải từ quá trình hấp thụ được đưa về trạm xử lý nước thải Bùn cặn tách ra từ bểchứa nước giải nhiệt và bể chứa dung dịch hấp thụ được thu gom và đưa đi xử lý theo quyđịnh

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ

-Diện tích tiết diện ngang của xiclon:

Chiều cao cửa vào: a=0,66D=0,594 m

Chiều cao ống tâm mặt bích: h1 = 1,74D=1,566 m

Chiều cao phần hình trụ: h2 = 2,26D=2,034 m

Chiều cao phần hình nón: h3 = 2D=1,8 m

Chiều cao phần bên ngoài ống tâm: h4 = 0,3D=0,27 m

Chiều cao chung H: H=4,56D=4,104 m

Đường kính ngoài ống ra: d1 = 0,6D=0,54 m

Đường kính trong cửa tháo bụi: d2 = 0,35D = 0,315 m

Chiều rộng cửa vào: b = 0,2D=0,18 m

Chiều dài ống cửa vào: l = 0,6D=0,54 m

Khoảng cách từ tận cùng xiclon đến mặt bích h5 = 0,24D-0,32D = 0,216 m -0,288 m chọn h5 = 0,25 m

Góc nghiêng giữa nắp và ống vào: α=150

ρ b: khối lượng riêng của bụi

v E: vận tốc của khí ở ống dẫn vào xiclon

Ứng với các hạt bụi >= 10,8μm thì sẽ được xiclon xử lý sạch bụi với hiệu suất 100%

-Tổn thất áp suất trong xiclon :

-6 10.10-6 10,8.10-6 > 10,8.10-6

-1−e αδ 0 0,2424

Bảng 3.2: Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống

Đường kính cỡ hạt , m < 5 5-10 10-40 >40 Tổng

Lượng bụi trong 1 m3 khí thải,

Hiệu quả lọc theo cỡ hạt H%

lấy trung bình theo cỡ hạt 23,8 51,7 100 100

-Lượng bụi còn lại sau khi qua

(Nguồn: Kỹ thuật lọc bụi và làm sạch khí thải-Hoàng Kim Cơ (1999))

- Hiệu suất làm sạch của xiclon

η=1033−257,21033 ×100=75,1%

Khối lượng bụi thu trong 1 ngày

- Khối lượng riêng của khí thải ở 55oC: ρ k =1,293×273273+55=1,076 kg/m 3

- Lượng hệ khí vào xiclon G v =ρ k ×Q v =1 ,076×31608=34010

kg/h

Trong đó:

k: khối lượng riêng của khí thải, [ kg/m3]

Qv: lưu lượng khí vào xiclon, [ m 3 /h ]

Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào xiclon (% khối lượng)