THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M 3 NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC SVTH: HUỲNH ĐỨC THIỆN NGÀNH: KĨ THUẬT MƠI TRƯỜNG NIÊN KHĨA: 2007 - 2011 TP Hồ Chí Minh Tháng 7/2011 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC Tác giả HUỲNH ĐỨC THIỆN Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư nghành Kĩ thuật môi trường Giáo viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN VĂN HIỂN Tháng năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Huỳnh Đức Thiện Lớp: DH07MT MSSV: 07127154 Họ tên giáo viên hướng dẫn: TH.S Nguyễn Văn Hiển NGÀY GIAO LUẬN VĂN: 30 – 03 – 2011 NGÀY HOÀN THÀNH LUẬN VĂN: 30 – 06 – 2011 TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢISẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC NỘI DUNG THỰC HIỆN:  Tổng quan cơng ty Cổ phần Thép Thủ Đức  Tìm hiểu qui trình sản xuất  Tính chất đặc trưng, lưu lượng nước thải khí thải  Phân tích, đề xuất phương án xử lý phù hợp cho công ty  Tính tốn thiết kế cơng trình đơn vị  Tính tốn kinh tế hệ thống xử lí  Lập vẽ thiết kế hệ thống xử lý nước thải khí thải Ngày … tháng … năm 2011 Ban chủ nhiệm Khoa LÊ QUỐC TUẤN Ngày… tháng ….năm 2011 Giáo viên hướng dẫn ThS NGUYỄN VĂN HIỂN LỜI CẢM ƠN Trong suốt năm học tập thực khóa luận tơi ln nhận quan tâm, động viên giúp đỡ nhiệt tình thầy cô, người thân bạn bè quan tổ chức Đầu tiên, xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến ba mẹ, tất người gia đình ln nguồn động viên, điểm tựa vững chắc, hỗ trợ giúp có đủ nghị lực để vượt qua khó khăn hồn thành tốt nhiệm vụ Tơi xin gửi lời biết ơn chân thành đến TH.S Nguyễn Văn Hiển dành nhiều thời gian, tận tình giúp đỡ truyền đạt nhiều kinh nghiệm thực tế hướng dẫn hồn thành khóa luận tốt nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn đến tất thầy cô khoa Môi Trường Và Tài Nguyên trường ĐH Nông Lâm TP.HCM truyền đạt cho kiến thức quý báu suốt bốn năm học vừa qua Tôi xin chân thành cảm ơn cô công ty Cổ phần Thép Thủ Đức nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian thực tập tốt nghiệp công ty Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lớp DH07MT ủng hộ động viên bốn năm học vừa qua Dù cố gắng trình thực khóa luận,nhưng khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận góp ý sửa chữa thầy khóa luận tốt nghiệp Xin chân thành cám ơn! Sinh viên: Huỳnh Đức Thiện i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH iv DANH MỤC BIỂU BẢNG vi Chương CƠ SỞ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích 1.3 Phạm vi 1.4 Giới hạn 1.5 Phương pháp thực Chương TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT THÉP VÀ CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC 2.1 Tổng quan ngành sản xuất thép 2.1.1 Hiện trạng ngành công nghiệp sản xuất thép giới 2.1.2 Hiện trạng ngành công nghiệp sản xuất thép Việt Nam 2.1.3Công nghệ sản xuất thép 2.1.3.1 Cơng nghệ lò điện hồ quang - đúc liên tục (EAF) 2.1.3.2 Công nghệ lò cao - lò chuyển thổi xy - đúc liên tục (BOF) 2.1.4 Các vấn đề môi trường sản xuất thép 2.2Tổng quan công ty cổ phần thép Thủ Đức 2.2.1Vị trí địa lý: 2.2.2Cơ sở vật chất công ty: 2.2.2.1 Diện tích khu vực sản xuất: 2.2.2.2 Nguyên, vật liệu, thiết bị sản xuất sản phẩm: 2.2.3Quy trình cơng nghệ sản xuất công ty: 2.2.3.1 Quy trình sản xuất 2.2.3.2 Nguyên vật liệu lưu trữ, sử dụng 2.2.3.3 Nhu cầu sử dụng lượng, nước sinh hoạt 2.2.4Hiện trạng môi trường công ty: Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỤI VÀ NƯỚC THẢI 12 3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 12 3.1.1 Khái niệm phân loại bụi 12 3.1.1.1 Khái niệm chung bụi 12 3.1.1.2 Phân loại 12 3.1.2 Biện pháp kỹ thuật thiết bị lọc bụi: 13 3.1.2.1 Phương pháp khô 13 ii 3.2.2.1 Thiết bị lọc bụi phương pháp ướt 19 3.2.2.3Thiết bị lọc điện 23 3.2 Tổng quan phương pháp xử lý nước thải 24 3.2.1 Các phương pháp xử lý nước thải 24 3.2.1.1 Phương pháp học 24 3.2.1.2 Phương pháp hoá học 25 3.2.1.2 Phương pháp hoá lý 26 3.2.1.3 Phương pháp sinh học 27 Chương ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 27 4.1 Nước thải 28 4.1.1 Thành phần tính chất nước thải yêu cầu 28 4.1.1.1 Tiêu chuẩn xử lý 28 4.1.1.2 Tính chất nước thải 28 4.1.1.3 Lưu lượng nước thải 28 4.1.1.4 Mức độ cần xử lý nước thải: 28 4.1.1.5 Một số yêu cầu khác công ty Cổ phần Thép Thủ Đức: 29 4.1.2 Căn đưa phương án: 29 4.1.3 Đề xuất phương án xử lý: 30 4.1.4Khái toán kinh tế: 34 4.1.4.1 Phần xây dựng 34 4.1.4.2 Phần thiết bị 34 4.1.4.3 Phần vận hành 36 4.1.4.4 Tổng giá trị 36 4.2.1 Đề xuất phương án thiết kế 38 4.2.2Thông số thiết kế: 40 4.2.2.1 Buồng đốt CO: 40 4.2.2.2 Tháp giải nhiệt: 41 4.2.2.3 Lọc bụi túi vải: 41 4.2.2.4 Ống khói quạt hút: 42 4.2.3 Khái toán kinh tế: 42 4.2.3.1 Buồng đốt CO Tháp giải nhiệt 42 4.2.3.2 Đường ống lọc túi vải 43 4.2.3.3 Tổng chi phí xây dựng tồn hệ thống xử lý 46 Chương Kết Luận Và Kiến Nghị 47 5.1 Kết Luận: 47 5.2 Kiến nghị 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 iii Phụ Lục 1: Tính tốn hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cơng suất 130m3/ngày.đêm 49 Phụ Lục 2: Tính tốn hệ thống xử lý khí thải 59 BẢNG VẼ THIẾT KẾ 93 DANH MỤC HÌNH iv Hình Hình Hình Hình Sơ đồ khối công nghệ luyện thép Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ cán thép Qui trình sản xuất oxy Sơ đồ xử lý bụi 39 v DANH MỤC BIỂU BẢNG Bảng Mức độ nhiễm khí luyện thép lò điện châu Âu tính cho 1000 kg thép lỏng Bảng 2Các cơng trình hạng mục công ty Bảng 3Các máy móc thiết bị công ty Bảng 4Phân tích tính chất nước thải công ty Cổ phần Thép Thủ Đức Bảng Phân tích tính khí thải cơng ty Cổ phần Thép Thủ Đức 10 Bảng 6Nguồn phát sinh chất thải nguy hại 10 Bảng Các thông số đặc trưng thiết bị thu hồi bụi khô 14 Bảng Phân tích tính chất nước thải cơng ty Cổ phần Thép Thủ Đức 28 Bảng Dự tính hiệu suất qua cơng trình đơn vị 31 Bảng 10 Chi phí hóa chất 37 Bảng 11 Chi phíđiện 37 Bảng 12 Chi phí vận hành 37 Bảng 13Chi phí đoạn ống 43 Bảng 14Tính toán giá thành đường ống 44 Bảng 15 Bảng thống kê vật liệu làm thiết bị lọc túi vải 45 Bảng 16 Bảng thống kê vật liệu làm ống khói 45 Bảng 17 Bảng thống kê thiết bị khác 46 Bảng 18 Bảng thống kê tổng chi phí toàn hệ thống 46 vi THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC Chương 1CƠ SỞ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Hiện nước ta tiến trình thực cơng nghiệp hóa, đại hóa, ngày có nhiều hoạt động cơng nghiệp diễn Tuy nhiên, hoạt động công nghiệp thải nhiều chất thải, chất ô nhiễm vượt khả tự làm môi trường gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, dẫn đến cân sinh thái Như biết, với nhu cầu xây dựng chế tạo máy móc lớn nay, ngành cơng nghiệp sản xuất thép chiếm vị trí quan trọng kinh tế nước ta Song song với q trình phát triển ngành cơng nghiệp dịch vụ khác, ngành công nghiệp sản xuất thép ngày phát triển, cung cấp sản phẩm cho ngành cơng nghiệp khác góp phần giải phần nhu cầu lao động nước Do ngành cơng nghiệp thép giữ vị trí quan trọng đời sống người dân Dù mang đến lợi ích kinh tế lớn cho nước nhà, ngành công nghiệp sản xuất thép gây khơng nhiễm mơi trường thải trực tiếp khí thải sản xuất chưa xử lí ngồi mơi trường Độc tính loại khí thải cao có chứa nhiều loại khí độc như: COx, SO2, NOx, bụi,… gây tác động mạnh đến mơi trường người Ngồi ra, với lượng công nhân đông để phục vụ cho việc sản xuất liên tục ca ngày, cơng ty thép cho thải ngồi lượng nước thải sinh hoạt lớn với hàm lượng BOD coliforms vượt mức cho phép Điều làm ảnh hưởng lớn đến môi trường nước kênh rạch, sơng ngòi gần nước khơng qua xử lý Ý thức tốt, trách nhiệm bảo vệ môi trườngn, góp phần phát triển bền vững, cơng ty Cổ phần Thép Thủ Đức dành quỹ đất vốn đầu tư xây dựng hệ thống xử lí khí thải sản xuất trạm xử lí nước thải sinh hoạt nhằm bảo vệ môi trường, sức khỏe người 1.2 Mục đích Nhận thức mối quan hệ phát triển kinh tế bảo vệ môi trường, thấy rõ vấn đề xử lý khí thải sản xuất thép nước thải sinh hoạt cần thiết giai đoạn nên tiến hành đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cơng suất 130m3/ngàyđêm hệ thống khí thải sản xuất thép công ty Cổ phần Thép Thủ Đức” cho Luận Văn Tốt Nghiệp Kỹ Sư Ngành Kỹ Thuật Môi Trường 1.3 Phạm vi Việc ứng dụng công nghệ xử lý chung cho ngành cơng nghiệp khó khăn, nhà máy có đặc trưng riêng cơng nghệ, nguyên vật liệu sản xuất, … nên SVTH: Huỳnh Đức Thiện THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC Phần B: Xử lý bụi 2.4 Xác định thành phần lưu lượng cần xử lý: Tổng lưu lượng khói khỏi lò luyện thép buồng đốt CO m Bảng: Thành phần chất nhiễm có khí thải đầu từ buồng đốt CO Nồng độ C (mg/m3) QCVN 19:2009 Tên Khối lượng G (kg) C = G/Vhh (mg/m3) CO2 7726,24 72016,83 SO2 15,05 140,28 960 NOx 19,952 185,97 640 N2 17765,97 165597,86 O2 1114,732 10390,5 H2O 1740,124 16219,82 A(Bụi) 5336,154 49738,67 256 Ngồi có nồng độ bụi đo phía bên khu luyện thép chứa lò EAF: C2 = 290 mg/m3 2.5 Tính tốn chụp hút tính tốn đường ống: Do lò luyện thép EAF LF có sẳn ống khí nên ta khơng cần thiết kế chụp hút mà cho đường ống hút trực tiếp từ lò luyện Thiết kế chụp hút bên cho lò EAF: Kích thước chụp hút: a  b = 4,6m  4,6m Chiều cao chụp hút: l = 1,96m Diện tích miệng hút: F = 4,6m 4,6 m = 21,16m Góc mở miệng hút:  = 1000 Khoảng cách từ chụp hút tới lò EAF: Z = 2m Chọn vận tốc miệng hút: v = m/s Tính tốn lưu lượng: Lưu lượng hút chụp hút lò EAF L1 = v×F = 1×33,64= 33,64m3/s = 76176 m3/h Lưu lượng khí khỏi lò đốt EAF lò LF là: 36000m3 50000m3 Tính tốn tổn thất từ đường ống: SVTH: Huỳnh Đức Thiện 79 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CƠNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC Hình: Sơ đồ không gian hệ thống xử lý bụi Chọn nhánh 1,2,3,4,5 làm nhánh ống Nhánh ống phụ nhánh 1’ Nhánh chính: *Đoạn 1: L1 = 50000m 3/h l = 3,5 m Chọn v = 22m/s Đường kính ống dẫn d1  4 L  50000   0,803(m) [4.2]  v   22  3600 chọn d= 0,9m Vận tốc thực ống dẫn vt  4L  50000   21,83( m / s ) d   0,9 2  3600 Tra phụ lục – Kỹ thuật thơng gió – Trần Ngọc Chấn, ta R = 0,401 kG/m2.m Pđ = 29,15 kG/m Tra phụ lục – Kỹ thuật thơng gió – Trần Ngọc Chấn Ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt góc 900( cái) , R=2D:  = 0,8  Tổng trở lực cục đoạn 1:  = 0,8 Tổn thất áp lực đoạn (chọn η = 0,96, n = 0,98) P1 = Pms + Pcb SVTH: Huỳnh Đức Thiện 80 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC P1 = Rl×η×n+Pđ = 0,401×3,5×0,96×0,98 + 0,829,15 =24,64 (kg/m2 ) *Đoạn 2: L2 = 86000 m 3/s Chọn v = 22 m/s l =1 m Đường kính ống dẫn d  4Q  86000   1,17(m)  v   22  3600 chọn d= 1,3 m Vận tốc thực ống dẫn vt  4L  86000   18(m / s) 2 d   1,3  3600 Tra phụ lục – Kỹ thuật thơng gió – Trần Ngọc Chấn, ta được: R = 0,164 kG/m2.m Pđ = 19,81 kG/m Tra phụ lục – Kỹ thuật thơng gió – Trần Ngọc Chấn Trở lực chạc ba nhánh thẳng Lt 36000   0,43 Lc 86000 t = 0,39 Ft d  0,9   0,48   Fc d t  1,32 Tổng trở lực đoạn 2:  = 0,39 Tổn thất áp lực đoạn P2 = Pms + Pcb P2 = Rl×η×n + Pđ = 0,164×1×0,96×0,98+0,39×19,81=7,9 (kg/m2 ) *Đoạn 3: L2 = 107283,813 m3/s Chọn v = 22 m/s l =8 m Đường kính ống dẫn d  4 Q 107283,813   1,31(m)  v   22  3600 chọn d= 1,3 m Vận tốc thực ống dẫn vt  4L 107283,813   22,45(m / s) 2 d   1,3  3600 SVTH: Huỳnh Đức Thiện 81 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC Tra phụ lục – Kỹ thuật thơng gió – Trần Ngọc Chấn, ta được: R = 0,25 kG/m2.m Pđ = 30,83 kG/m Tra phụ lục – Kỹ thuật thông gió – Trần Ngọc Chấn Ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt góc 900, R=2D:  = 0,4 Tổn thất áp lực đoạn P3 = Pms + Pcb+ PLoCO P3 = Rl×η×n + Pđ+ PLoCO = 0,25×8×0,96×0,98 + 0,4×30,83 + 44,28 =58,49 (kg/m ) Với PLoCO tổn tất áp lực lò đốt CO gây PLoCO = 44,28 (kg/m2) *Đoạn 4: L2 = 107283,813 m3/s Chọn v = 22 m/s l =10 m Đường kính ống dẫn d  4 Q  107283,813   1,31(m)  v   22  3600 chọn d= 1,3 m Vận tốc thực ống dẫn vt  4L 107283,813   22,45(m / s) 2 d   1,3  3600 Tra phụ lục – Kỹ thuật thơng gió – Trần Ngọc Chấn, ta được: R = 0,25 kG/m2.m Pđ = 30,83 kG/m Tra phụ lục – Kỹ thuật thơng gió – Trần Ngọc Chấn Ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt góc 900, R=2D:  = 0,4 Tổn thất áp lực đoạn P4 = Pms + Pcb+ Ptgn P4 = Rl×η×n + Pđ+ Ptgn = 0,25×10×0,96×0,98 + 0,4×30,83 + 25 =39,68 (kg/m2 ) Với Ptgn tổn thất áp tháp giải nhiệt gây ra, ta lấy Ptgn = 25 kg/m2 *Đoạn 5: L2 = 183459,813 m3/s Chọn v = 22 m/s l =3 m SVTH: Huỳnh Đức Thiện 82 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CƠNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC Đường kính ống dẫn d  4Q  183459,813   1,71(m)  v   22  3600 chọn d= 1,7 m Vận tốc thực ống dẫn vt  4L  183459,813   22,45(m / s) 2 d   1,7   3600 Tra phụ lục – Kỹ thuật thơng gió – Trần Ngọc Chấn, ta được: R = 0,205 kG/m2.m Pđ = 30,83 kG/m Tra phụ lục – Kỹ thuật thơng gió – Trần Ngọc Chấn Ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt góc 900 (2 cái), R=2D:  = 0,8 Trở lực chạc ba nhánh thẳng Lt 107283,813   0,58 Lc 183459,813 t = 1,85 Ft d  1,3    0,58 Fc d t  Tổng trở lực đoạn 2:  = 0,8 + 1,85 = 2,65 Tổn thất áp lực đoạn P4 = Pms + Pcb P4 = Rl×η×n + Pđ = 0,205×3×0,96×0,98 + 2,65×30,83 =82,28(kg/m2 ) Nhánh phụ: *Đoạn 1’: L1’ = 76176m3/h l = 13,6 m Chọn v = 25m/s Đường kính ống dẫn d1'  4 L  74176   1,07(m) [4.2]  v   25  3600 chọn d= 1,12m Vận tốc thực ống dẫn vt  4L  76176   24,05( m / s ) d   (1,1)  3600 Tra phụ lục – Kỹ thuật thơng gió – Trần Ngọc Chấn, ta R = 0,37 kG/m2.m Pđ = 35,38 kG/m SVTH: Huỳnh Đức Thiện 83 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC Tra phụ lục – Kỹ thuật thơng gió – Trần Ngọc Chấn Ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt góc 900, R=2D:  = 0,4 Van điều chỉnh cánh góc 100:  = 0,2 Trở lực miệng hút:  = 0,18(α=100 o, l/d 0=1)  Tổng trở lực cục đoạn 1:  = 0,78 Tổn thất áp lực đoạn (chọn η = 0,96, n = 0,98) P1’= Pms + Pcb P1’ = Rl×η×n+Pđ =0,37×13,6×0,96×0,98 + 0,7835,83 =32,86(kg/m ) Do tổn thấp áp nhánh nhánh phụ lớn nên ta phải đặt van điều chỉnh lưu lượng điểm giao nhánh Bảng kết tính tốn thủy lực hệ thống ống dẫn khí Stt Đoạn ống Lưu lượng Độ dài ống (m) Vận tốc Đường kính (m) Tổn thất Pm s Ʃ Pđ Pcb P 1.3 0.15 1.88 2.35 0.58 0.8 0.39 0.4 0.4 2.65 29.15 19.81 30.83 30.83 30.83 23.32 7.73 12.33 12.33 78.92 24.64 7.9 58.49 39.68 82.28 4.73 0.78 35.38 27.6 32.86 245.85 ĐƯỜNG ỐNG CHÍNH 5 50000 86000 107283.8 107283.8 183459.8 3.5 10 1’ 76176 13.6 21.83 18 22.45 22.45 22.45 0.9 0.402 1.3 0.164 1.3 0.25 1.3 0.25 1.7 0.205 ĐƯỜNG ỐNG PHỤ 24.05 1.12 0.37 TỔNG CỘNG 2.6 Tính tốn thiết bị lọc túi vải: Nhiệt độ khơng khí tk = 35oC , khối lượng riêng khơng khí ρk = 1,146 kg/m3 Nhiệt độ khí bụi tb = 200oC, khối lượng riêng bụi ρb = 3020kg/m3 Lưu lượng khí thải vào thiết bị túi vải: L = 183459,813 (m3/h) Nồng độ bụi vào thiết bị: + 107283,12 × 49738,67 + 76176 × 290 = = 183459,813 ⁄ ) = 29206,45( Nồng độ bụi tổng cho phép thải môi trường theo QCVN 19-2009/BTNMT cột A là: Cmax = C × Kv × Kp = 400 × 0,8 × 0,8 = 256 mg/m Trong đó: SVTH: Huỳnh Đức Thiện 84 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC C: nồng độ bụi chất vô quy đinh mục 2.2 QCVN 192009/BTNMT Kp: hệ số lưu lượng nguồn thải quy đinh mục 2.3 QCVN 192009/BTNMT Kv: hệ số vùng khu vực quy đinh mục 2.4 QCVN 19-2009/BTNMT Ở điều kiện thường nhiệt độ khơng khí 35oC nồng độ khí thải ra: 273 ⁄ = 256 = 229,14 273 + 35 Hiệu suất làm việc bề mặt lọc: − 29206,45 − 229,14 η= = = 99,2% 29206,45 2.6.1 Kích thước túi vải Chọn vải lọc vải sợi tổng hợp Tổng diện tích bề mặt lọc tính công thức sau: F L 183459 ,813   1849,39( m ) v L   100  0,992 Trong vL: cường độ lọc, m3/m2.h: 80 ÷ 100(m3/m 2.h) Chọn V = 100 m3/m2.h : hiệu suất làm việc bề mặt lọc,  = 99,2% Chọn ống tay áo có kích thước Đường kính ống tay áo: D = 125 ÷ 300mm, chọn D = 300 mm Chiều dài làm việc ống tay áo: l = 6000 : 9000 mm Chọn l = 6000mm Tổng số ống tay áo n F 1849,39   327  D.l 3,14  0,3  Phân bố ống tay áo Các ống lọc tay áo phân bố thành 22 hàng, hàng15 ống Khoảng cách ống tay áo (ngang dọc nhau) 8-10cm, chọn 8cm Khoảng cách từ ống tay áo đến thành thiết bị 8-10cm, chọn 8cm Vậy số ống tay áo thực thiết bị là: 15×22 = 330 (ống) Kích thước thiết bị Chiều dài : 300  22  80  ( 22  1)  80   8440 ( mm ) Chiều rộng: 300  15  80  (15  1)  80   5780 ( mm ) Chiều cao (H) thiết bị = chiều cao phía túi vải + chiều cao túi vải + chiều cao phía túi vải + chiều cao thùng lấy bụi H = 1,7 + + 1,6 + 1,7 = 11m 2.6.2 Khối lượng bụi thu SVTH: Huỳnh Đức Thiện 85 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC Lượng hệ khí vào lọc Gv   k  Qv  1,146  183459,813  210245(kg / h) Trong đó: k: khối lượng riêng khí, kg/m3 Qv: lưu lượng khí vào thiết bị lọc túi vải, m3/h Nồng độ bụi hệ khí vào thiết bị lọc túi vải (% khối lượng) C v 29026  10 6 yv    0,025 k 1,146 Nồng độ bụi hệ khí khỏi thiết bị lọc túi vải (% khối lượng) y r  y v 1     , 025 1  ,992   10  Lượng hệ khí khỏi thiết bị lọc túi vải G r  Gv  100  y v 100  0,025  219245   129190 ,62( kg / h) 100  y r 100  2.10 4 Lượng khí hồn tồn Gs  Gv  100  y v 100  0,025  219245   219190,19(kg / h) 100 100 Lượng bụi thu được: Gb  Gv  Gr  219245  219190,62  50,38(kg / h) Lưu lượng hệ khí thiết bị lọc túi vải Qr  Gr 219190 , 62   191265 ,81( m / h ) k 1,146 Năng suất thiết bị lọc túi vải theo lượng khí hồn tồn Qs  G s 219190 ,19   191265 ,44( m / h) k 1,146 Khối lượng bụi thu thiết bị lọc túi vải ngày: m  50 ,38  24  1209 ,12 ( kg / ngày ) Thể tích bụi thu thiết bị lọc túi vải ngày: V  m 1209,12   0,4( m / ngày ) b 3020 Chọn vận tốc vào lọc túi vải là: 20m/s Đường kính ống dẫn khí vào thiết bị lọc là: = × 183459,813 = 1,71 ( ) × 22 × Chọn ống cố đường kính 1,7 m 2.6.3 Tính tốn tổn thất áp suất thiết bị: SVTH: Huỳnh Đức Thiện 86 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC  P  A  v n , N/m Trong đó: A: hệ số thực nghiệm kể đến độ ăn mòn,độ bẩn A = 0,25÷2,5 Chọn A = n: hệ số thực nghiệm, n = 1,25÷1,3 Chọn n = 1,26 v: cường độ lọc, v = 100 m3/m 2.h  P   1001, 26  331,13( N / m )  33,11(kg / m ) 2.6.4 Thời gian rung giũ bụi: Thời gian rung giũ bụi khôi phục bề mặt lọc: H A 150 0,25    n1 4 4 2,26 4 2,210 C V 2,210 C V 2,2.10  29,01100 2,2.10  29,01100  0,32h  19,2 phut Trong C: nồng độ bụi vào thiết bị lọc, g/m3 C = 29,01 g/m V: cường độ lọc, V = 100 m3/m2.h H: trở lực vải bị bám bụi, H = 25-150 mmH2O; Chọn H = 150 mmH2O = 1500 Pa 2.6.5 Chọn máy nén khí dùng để rung rũ bụi: Rung rũ bụi khí nén Thời gian rũ bụi: 2s Thời gian lần rũ: 19,2 phút Lưu lượng khí nén cần để rung rũ = 0,2% × Lưu lượng khí cần làm  4 Q  0,2%  183459,813  366,92(m / h) 2.6.6 Tính ứng suất thiết bị Chọn vật liệu Thiết bị làm việc t = 2000C Áp suất làm việc Plv = 1at = 9,81.104 N/m2 Chọn vật liệu thép cacbon thường để chế tạo thiết bị Ký hiệu thép: CT3 Giới hạn bền: b = 380.10 (N/m2) Giới hạn chảy: c = 240.106 (N/m2) Chiều dày thép: b = 4-20mm Độ dãn tương đối:  = 25% Hệ số dẫn nhiệt:  = 50 (W/m 0C) Khối lượng riêng:  = 7850 (kg/m3) Chọn công nghệ gia công hàn tay hồ quang điện, cách hàn giáp mối bên SVTH: Huỳnh Đức Thiện 87 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC Hệ số hiệu chỉnh:  =1 Hệ số an toàn bền kéo: k = 2,6 Hệ số an toàn bền chảy: c = 1,5 Xác định ứng suất cho phép thép CT3 Theo giới hạn bền:  k    k   380  10 nk   146,15  106 ( N / m ) 2,6 Trong k: giới hạn bền kéo, k = 380.106 (N/m2) nk : hệ số bền kéo, nk = 2,6 : hệ số hiệu chỉnh,  = Theo giới hạn chảy:  c    c    240  10 nc 1,5   160  10 ( N / m ) Trong đó: c: giới hạn bền chảy, c = 240.106 (N/m2) nc : hệ số bền kéo, n c = 1,5 : hệ số hiệu chỉnh,  = Ta lấy giới hạn bé ứng suất cho phép làm ứng suất cho phép tiêu chuẩn [] = 146,15.106 (N/m2) = 146,15 (N/mm 2) Tính tốn vật liệu làm thiết bị lọc túi vải: Tính bề dày thân tháp: Ta có Hệ số bền mối hàn : thân hình trụ hàn dọc, hàn tay hồ quang điện, hàn giáp mối bên, đường kính D  700mm  hệ số bền mối hàn h = 0,95 (Bảng XIII.8– Trang 362-Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2) Hệ số hiệu chỉnh:  = (thiết bị thuộc nhóm loại II) (Bảng XIII.2 – Trang 356 - Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2) Ta có   P h  146,15.10  0,95  1415  50 9,81.10 Bề dày tối thiểu thân S'  Dt  P 4,6  9,81 10   0,0016(m)  1,6( mm) 2   h 146,15 10  0,95 Trong SVTH: Huỳnh Đức Thiện 88 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC Dt: đường kính quy đổi , Dt = 4,6 m P: áp suất làm việc tháp, P = 9,81.104 N/m h: hệ số bền mối hàn, h = 0,95 []: ứng suất cho phép tiêu chuẩn, [] = 146,15.106 N/m2 Chọn hệ số bổ sung để quy tròn kích thước: C = C1 + C2 + C3 + C0 Trong đó: C0: hệ số quy tròn kích thước, C0 = 0,5 mm C1: hệ số bổ sung bào mòn hóa học thời hạn sử dụng thiết bị 15 năm với tốc độ ăn mòn 0,1mm/năm, C1 = mm C2: hệ số bổ sung bào mòn học, C2 = 0,4 mm C3: hệ số bổ sung dung sai âm (Bảng XIII.9-Trang 364-Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập 2), C3 = 0,4 mm C = 2,3 mm Bề dày thực thân thiết bị: S = S’ + C = 1,6 + 2,3 = 3,98 mm Chọn S = mm Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính tốn Áp suất thử Pthđược tính theo cơng thức (Bảng XIII-5- trang 358 - Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập 2) Pth = 1,5× Plv = 1,5 × 9,81 × 104 = 14,715 × 104 N/m Ứng suất theo áp suất thử tính tốn  Xét Dt  S  C  Pth  4,6  (4  2,3) 14,715 104  287  106 N / m 2  (S  C )  h 2(4  2,3)  103  0,95  k 380  10   316,67  10 N / m   1, 1,2 Vậy thân tháp có bề dày S = (mm) thỏa điều kiện bền áp suất làm việc Bề dày nắp: Bề dày nắp lấy bề dày thân, S = mm Bề dày đáy: Bề dày đáy lấy bề dày thân, S = mm Tính chân đỡ: Để chọn chân đỡ thích hợp, trước tiên ta phải chọn tải trọng toàn tháp Chọn vật liệu làm chân đỡ thép CT3 Khối lượng riêng thép CT3 là:  = 7850kg/m3 2.7 Tính tốn chiều cao ống khói: Nồng độ bụi lại khí thải ống khói C  C max  229 ,14 ( mg / m ) Đường kính ống khói SVTH: Huỳnh Đức Thiện 89 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC Ta xây dựng ống khói đặt cạnh để giảm đường kính ống khói Dok  4 L , (m)  v Trong L: Lưu lượng khí thải ống khói 183459,813(m3/h) v: tốc độ dòng khí ống khói Chọn v = 20(m/s) Dok   183459,813  1,71(m) 3,14  20  3600  Chọn Dok = 1,8 (m) Chiều cao ống khói Nồng độ bụi cho phép thải theoQCVN 19:2009 Ccp=256mg/m Nhiệt độ khí thải: 2000C Nhiệt độ khơng khí xung quanh: 300C Vậy ống khói cần phải có chiều cao tối thiểu: H A.M F n.m C max L.T Trong : A: Hệ số kể đến độ ổn định khí Đối với phần lớn địa phương Việt Nam A = 200 – 240 Chọn A = 240 Cmax: nồng độ bụi cực đại mặt đất, L: lưu lượng khí thải, L = 50,96 m3/s M: Tải lượng ô nhiễm, g/s M  L  Cmax  50,96  229,14  11677(mg / s)  116,77( g / s) F: hệ số kể đến loại chất khuếch tán Đối với bụi F=2;F=2,5; F=3 ứng với trường hợp có lọc bụi với hiệu suất lọc 90% ; 90–75%  75% khơng có thiết bị lọc bụi Với hiệu suất thiết bị lọc tay áo 95%Chọn F = ΔT: hiệu số nhiệt độ khí thải nhiệt độ khí (0C) ΔT = 200 – 30 = 1700C m, n: hệ số không thứ nguyên kể đến điều liện khí thải miệng ống khói = ( ) = (0,67 + 0,1 × + 0,34 ) với = × × ×∆ n = : Vm< 0,3m/s n=3- ( − 0,3)(4,36 − n=1 Vm> 2m/sVới ) 0,3 m/s < Vm< m/s = 0,65 ∆ Tính tốn chiều cao ống khói theo phương pháp vòng lặp: Chọn m = 1, n = ta có: SVTH: Huỳnh Đức Thiện 90 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC = 240 × 116,77 × × × 229,14 50,96 × 170 = 3,45 f = 355,83 => m = 0,2 Với nguồn nóng ta có : Vm = 8,8 Vm> m/s nên n=1 Với m = 0,2 ; n=1 ta có : H2 = 1,54 m Ta có : × 100% = , , , × 100% = 55% > 5% Do ta phải tính lặp tiếp : Với H2 = 1,54 m => f = 1758 => m = 0,11 Vm = 11,56 => n=1 Với m = 0,11 ; n = ta có H3 = 1,144 m Ta có : × 100% = , , , × 100% = 21% > 5% Tiếp tục lặp lại ta có bảng sau : m n H % 1 3,45 0,2 1,54 55 0,11 1,144 25,6 0,088 1,024 10,5 0,08 0,98 4,3 Vậy chiều cao ống khói 0,98 m Nhưng để đảm bảo nhiệt độ thải từ ống khói khơng làm ảnh hưởng đến mơi trường làm việc chiều cao mái nhà khu nấu thép 12 m Do ta xây ống khói cao 14 m Chọn xây dựng ống khói thép CT3, dày mm, cao 30 m, đường kính 1800 mm v th  4L  183459 ,813   20,03( m / s ) D 3,14  3600  (1,8) Nồng độ bụi cực đại thoát khỏi ống khói C max  0,116 (1  n ) M u1 H 1, (1 n ) k1 k u1 Trong M: lượng phát thải bụi M = 116,77 (g/s) H: chiều cao thực ống khói, H = 14(m) u1: vận tốc gió độ cao 1m, u = 3(m/s) n: 0,15 ÷ 0,2 lấy n = 0,2 k1 = 0,1 ÷ 0,2 (m/s) lấy k1 = 0,15 (m/s) ko = 0,5 ÷ 1m điều kiện khí ổn định 0,1 ÷ 1m khí ổn định Lấy ko = 1m C max  0,116  1, 2  116 , 77 0,15  0,0126 ( g / m )  12 ,6( mg / m )  14 1,51, 1 SVTH: Huỳnh Đức Thiện 91 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC Khoảng cách Xm từ nguồn đến vị trí có nồng độ lớn u H 1n  1410 , Xm      330( m) k1 (1  n) 0,1(1  0,2) 2.8 Chọn quạt hút Lưu lượng để chọn quạt: L = 183459,813 (m3/h) Tổn thất áp suất toàn hệ thống PHT  Pod  Ptv Trong Pod : tổn thất áp suất toàn hệ thống ống dẫn Ptv : tổn thất áp suất thiết bị lọc túi vải PHT  245,85  33,11  278,69(kg / m )  2786,9( Pa ) Ta chọn quạt hút SAF-A (airfoil fan) số #16 Hiệu suất quạt q = 70% Số vòng quay quạt: n = 550 vòng/phút Cơng suất máy quạt L  PHT 183459,813 2786,9 Nq    202,89( KW )  135,26( Hp) 36001000 36001000 0,7 Trong L: lưu lượng khí thải, m3/h PHT : tổn thất áp suất toàn hệ thống, Pa chọn quạt có cơng suất 210KW Cơng suất động điện N q  K 210  1,1 N đc    243,16( KW )  tđ 0,95 Trong tđ : hệ số truyền động phụ thuộc vào cách nối quạt với động điện, chọn cách truyền động puli :  tđ = 0,9 – 0,95, chọn  tđ = 0,95 K = hệ số dự trữ công suất động điện, K = 1,1 Do nối động puli, dây đai  Ta Chọn động motor điện pha có cơng suất 250KW (166,67HP), vận tốc 1400 vòng/phút Ta có đường kính puli quạt D2 = 465 mm  Đường kính puli động cơ: D1  1,05 D2 SVTH: Huỳnh Đức Thiện n2 550  1,05  400   165( mm ) n1 1400 92 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SẢN XUẤT THÉP VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 130M3/NGÀY CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP THỦ ĐỨC BẢN VẼ THIẾT KẾ SVTH: Huỳnh Đức Thiện 93