tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép nghi sơn công suất 40 tấn phôi thép mẻ

Vì vậy, việc xử lý bụi và khí thải trong quá trình sản xuất là điều tất yếu phải có trong các khu công nghiệp, nhà máy để bảo vệ môi trường không khí.. Với mong muốn môi trường sống ngày

1 Đặt vấn đề: 1

2 Mục tiêu của đề tài: 1

3 Đối tượng, phạm vi và địa điểm nghiên cứu: 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GANG THÉP: 2

1.1.1 Giới thiệu chung về ngành gang thép: 2

1.1.2 Công nghệ luyện thép lò hồ quang điện: 2

1.2 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TỪ NGÀNH LUYỆN THÉP: 4

1.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI TỪ NGÀNH LUYỆN THÉP: 5

1.3.1 Xử lý bụi: 5

1.3.2 Xử lý khí CO: 14

CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA NHÀ MÁY LUYỆN THÉP NGHI SƠN 16

2.1 CHỦ ĐẦU TƯ DỰ ÁN: 16

2.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI CỦA NHÀ MÁY LUYỆN THÉP NGHI SƠN: 16

2.3 HẠ TẦNG KỸ THUẬT – GIAO THÔNG: 18

2.4 CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG: 19

2.4.1 Bụi và khí thải: 19

2.4.2 Nước thải: 19

2.4.3 Môi trường đất: 20

2.4.4 Tiếng ồn: 20

2.5 QUY TRÌNH SẢN XUẤT THÉP TỪ LÒ HỒ QUANG: 20

2.5.1 Ô nhiễm nhiệt: 20

2.5.2 Sản phẩm sản xuất: 20

2.5.3 Sơ đồ sản xuất thép: 21

2.5.4 Lưu lượng và nồng độ khí thải từ lò luyện hồ quang: 22

2.5.5 Cơ sở tính toán hệ thống xử lý khí thải từ lò luyện hồ quang: 23

2.5.6 Xác định nồng độ và lưu lượng khí thải: 24

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 25

3.1 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ VÀ LƯU LƯỢNG KHÍ THẢI: 25

3.1.1 Thông số đầu vào: 25

3.1.2 Thông số đầu ra: 25

3.2.2 Cyclone: 32

3.2.3 Thiết bị lọc túi vải: 38

3.2.4 Tính tổn thất áp lực đường ống: 43

3.2.5 Chọn quạt: 47

3.2.6 Ống khói: 47

3.2.7 Khai toán kinh phí: 48

3.3 VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI 53

3.3.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động: 53

3.3.2 Nguyên lý vận hành: 53

3.3.3 Vận hành hệ thống: 53

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

Bảng 1.3 Hiệu quả làm sạch bụi của buồng lắng bụi nhiều ngăn ứng với các kích thước

hạt khác nhau 8

Bảng 1.4 Các loại bộ lọc bụi 10

Bảng 1.5 Hiệu suất lọc của vải lọc 12

Bảng 2.1 Lượng khí bụi thoát ra từ lò điện luyện thép với dung tích lò khác nhau 23

Bảng 3.1 Giá trị C của các thông số làm cơ sở để tính nồng độ tối đa cho phép trong khí thải công nghiệp sản xuất thép 25

Bảng 3.2 Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp tính theo từng ống khói 26

Bảng 3.3 Hệ số khu vực, vùng Kv 26

Bảng 3.4 Kết quả tính toán hiệu quả lọc theo cỡ hạt bụi 35

Bảng 3.5 Tính toán giá thành đường ống 49

Bảng 3.6 Bảng thống kê làm xyclon 50

Bảng 3.7 Bảng thống kê vật liệu làm túi vải 51

Bảng 3.8 Bảng thống kê vật liệu làm ống khói 52

Bảng 3.9 Bảng thống kê các thiết bị khác 52

Hình 1.2 Buồng lắng bụi 7

Hình 1.3 Nguyên lý hoạt động của xyclon 8

Hình 1.4 Xyclon chùm 9

Hình 1.5 Thiết bị lọc túi vải 11

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc bụi tĩnh điện 13

Hình 2.1 Vị trí Nhà máy luyện thép Nghi Sơn 16

Hình 2.2 Quy trình sản xuất thép lò điện hồ quang 22

BTNMT: Bộ Tài Nguyên Môi trường

KCN: khu công nghiệp

KKT: khu kinh tế

QCVN: quy chuẩn Việt Nam

Ngày nay, ô nhiễm không khí đang là mối quan tâm của Việt Nam cũng như toàn thế giới Khi tốc độ đô thị hóa ngày càng tăng thì số lượng các khu công nghiệp, khu chế xuất cũng ngày càng tăng làm ô nhiễm môi trường không khí Vì vậy, việc xử lý bụi và khí thải trong quá trình sản xuất là điều tất yếu phải có trong các khu công nghiệp, nhà máy để bảo vệ môi trường không khí

Với định hướng phát triển của Chính phủ thì ngành công nghiệp sản xuất thép luôn đóng vai trò quan trọng trong hoạt động kinh tế của mỗi quốc gia Thép là vật tư chiến lược không thể thiếu của các ngành công nghiệp, xây dựng và quốc phòng Ngành sản xuất thép có vai trò hết sức quan trọng trong sự nghiệp hiện đại hóa, công nghiệp hóa đất nước Theo nghị định 108/2006/NĐ-CP ngày 22/9/2006 của Chính phủ quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật đầu tư đã quy định: sản xuất thép cao cấp, hợp kim, kim loại đặc biệt, sắt xốp, phôi thép là danh mục lĩnh vực đặc biệt

ưu đãi đầu tư và theo quy hoạch phát triển ngành thép giai đoạn 2007-2015 có xét đến năm 2025 của Thủ Tướng Chính phủ tại Quyết định số 145/2007/QĐ-TTg cho thấy khả năng tự chủ sản xuất trong nước tăng lên theo từng thời kỳ, dần dần giảm bớt tỷ lệ nhập khẩu đối với thép thành phẩm và phôi thép Sau khi xem xét, đánh giá nhu cầu tiêu thụ sản phẩm, các lợi ích của việc xây dựng nhà máy mang lại, việc xây dựng Nhà máy luyện thép Nghi Sơn là rất cần thiết

Với mong muốn môi trường sống ngày càng được cải thiện, hạn chế phát thải khí ô nhiễm vào môi trường, đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy luyện thép Nghi Sơn” là rất cần thiết trong việc hạn chế các tác nhân gây ô nhiễm không khí làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường

2 Mục tiêu của đề tài:

Dựa vào lưu lượng, thành phần, tính chất của khí thải lựa chọn công nghệ, tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho nhà máy luyện thép Nghi Sơn nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khí thải gây ra, đạt quy chuẩn QCVN 51:2013/BTNMT trước khi thải ra nguồn tiếp nhận để bảo vệ môi trường sinh thái và sức khỏe cộng đồng

3 Đối tượng, phạm vi và địa điểm nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu là khí thải phát sinh từ lò điện hồ quang

Phạm vi nghiên cứu: nhà máy luyện thép Nghi Sơn Giới hạn trong việc tính toán hệ thống xử lý khí thải phát sinh từ lò điện hồ quang

SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GANG THÉP:

1.1.1 Giới thiệu chung về ngành gang thép:

Gang thép giữ một vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển của nền văn minh nhân loại qua nhiều thiên niên kỷ do chúng được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành nông nghiệp, xây dựng, sản xuất và phân phối năng lượng, chế tạo máy móc thiết bị, sản xuất hàng gia dụng và trong y học, trong an ninh quốc phòng … Theo nghiên cứu thị trường, thép là một trong những mặt hàng có nhu cầu ngày càng tăng và là một trong những yếu tố chủ chốt đối với hầu hết các ngành công nghiệp Trong vài năm trở lại đây, nhu cầu thép của thế giới không ngừng tăng cao cùng với sự phát triển kinh tế

Để đáp ứng được nhu cầu của thị trường, sản lượng thép của thế giới cũng tăng trưởng liên tục

Một số điểm có thể coi là thuận lợi cho ngành thép Việt Nam là: có thị trường tiêu thụ nội địa đang phát triển và có nguồn tài nguyên quặng sắt Vì vậy, nếu trong quá trình mở cửa và hội nhập chúng ta tiếp thu những bài học của ngành thép các nước (nhất là Thái Lan), có chính sách thích hợp thu hút và huy động được đầu tư nước ngoài vào ngành thép thì ngành thép Việt Nam có thể phát triển cao hơn so với hiện nay

Các nhà máy sản xuất thép của nước ta hiện nay tập trung chủ yếu ở Miền Bắc và Miền Nam Ở Miền Bắc trên các tỉnh Thái Nguyên, Hải Phòng, Hưng Yên, Bắc Ninh

Ở Miền Nam tại thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai và Bà Rịa-Vũng Tàu Trong tương lai, một số nhà máy luyện kim liên hợp sẽ được xây dựng ở Miền Trung như nhà máy luyện kim liên hợp 4,5 triệu tấn/năm ở Hà Tĩnh

Hiện nay, trên thế giới thép được sản xuất bằng hai công nghệ chính :

Công nghệ lò cao - lò chuyển thổi ôxy - đúc liên tục

Công nghệ lò điện hồ quang - đúc liên tục

Ngoài hai công nghệ chính nêu trên, có hai công nghệ mới phát triển là:

Hoàn nguyên nấu chảy - luyện thép lò chuyển – đúc liên tục và

Hoàn nguyên trực tiếp - luyện thép lò điện – đúc liên tục

1.1.2 Công nghệ luyện thép lò hồ quang điện:

Lò hồ quang là loại lò mà nhiệt nung chảy kim loại được tạo ra do sự phóng điện giữa hai điện cực Nhiệt độ bên trong lò hồ quang có thể lên tới 2000oC, nên tạo điều kiện hòa tan các hợp kim trong thép thỏa mãn đầy đủ các yêu cầu của phản ứng luyện kim (oxy hóa, khử) tạo điều kiện tăng tốc độ phản ứng hóa học, thúc đẩy quá trình oxy hóa và hoàn nguyên xảy ra nhanh chóng và triệt để Theo cấu tạo và ứng dụng, lò hồ quang được chia làm ba loại: lò hồ quang trực tiếp, lò hồ quang gián tiếp và lò hồ quang phủ kín Trong đó, lò hồ quang trực tiếp hiện đang được sử dụng phổ biến trên thế giới cũng như ở Việt Nam để nấu luyện thép các loại

Trên thế giới, lò điện được xây dựng đầu tiên ở Pháp vào năm 1889 với dung lượng

3 tấn/mẻ để nấu luyện thép hợp kim Đến năm 1990, ở Mỹ đã sử dụng lò điện hồ quang với dung lượng 10-20 tấn/mẻ để luyện thép Cacbon và thép hợp kim Sau chiến tranh thế giới thứ hai, lò hồ quang điện được sử dụng rộng rãi khắp thế giới Ở Việt Nam, hiện nay được được sử dụng hầu hết trong các công ty gang thép với quy mô công nghiệp như: nhà máy luyện thép Lưu Xá (công ty gang thép Thái Nguyên), nhà máy luyện thép Biên Hòa (công ty thép Miền Nam), nhà máy luyện thép Thủ Đức (công ty thép Miền Nam)…

Một lò điện hồ quang luyện thép được bao bọc bởi lớp tường xây bằng vật liệu chịu lửa và phần lớn kích thước giành cho bộ phận làm mát bằng nước Nắp lò có gắn các điện cực bằng than mà có thể nâng lên hạ xuống Vật liệu dùng làm điện cực thường là: than chì, than vô định hình, và điện cực tự thiêu kết Điện cực phần lớn có dạng tiết diện tròn thường chúng có dạng từng đoạn một giữa các đoạn được gắn kết với nhau bằng vật liệu bọc điện cực, khi hoạt động các điện cực bị mòn dần đi và ta phải thay thế dần chúng trong quá trình hoạt động Hồ quang giữa vật liệu mang diện và điện cực sẽ sinh ra nhiệt làm nóng chảy thép

Trong quá trình hoạt động các điện cực sẽ được tự động nâng lên và hạ xuống bởi

bộ phận định vị, thông qua các cơ cấu nâng sử dụng điện hay xilanh thủy lực Ngoài ra còn có hệ thống kiểm soát dòng diện vào lò và duy trì nó ở mức gần như không đổi trong suốt quá trình nếu chảy kim loại và kể cả dòng chạy qua khối liệu đang nấu trong

lò Bộ phận nắm giữ các điện cực được làm mát bởi các ống đồng (Cu) bên trong có nước Hệ thống ống nước làm mát được đặt cùng với hệ thống điện từ máy biến áp đặt

kề ngay cạnh lò Để bảo vệ máy biến áp khỏi nhiệt độ do lò phát ra người ta lắp đặt nó trong một hộp kín

Vật liệu chịu lửa không được dùng để xây nắp lò mà nắp lò một số bộ phận khác được làm mát bằng nước Đáy lò được xây bằng gạch chịu lửa và vật liệu chịu lửa dạng hạt, lò được xây trên nền phẳng trong quá trình hoạt động thép lỏng có thể được rót ra từ lò thông qua cơ cấu vận chuyển Bộ phận dùng đề rót thép lỏng ra gọi là cửa rót Trước kia một số kiểu lò cũ sử dụng gầu rót bằng gạch chịu nhiệt nên khi rót phải nghiêng lò, còn bây giờ cửa rót được thiết kế ở đáy giúp cho việc thực hiện phản ứng hoàn nguyên nitơ và tháo xỉ được dễ dàng hơn Một số kiểu lò mới hiện nay sử dụng hai vỏ, mỗi vỏ một diện cực: lớp thứ nhất có nhiệm vụ nung nóng ban đầu phôi liệu, lớp thứ hai ở dưới có nhiệm vụ nung chảy phần vật liệu đã chảy lỏng ở trên xuống

Sản xuất thép trong lò điện hồ quang bao gồm các khâu chuẩn bị liệu, nạp liệu, nấu luyện, ra thép và xỉ, tinh luyện, thu gom xỉ và đúc liên tục

 Ưu điểm lò luyện hồ quang:

Trong quá trình nấu thép trong lò quang điện, dễ dàng nâng nhiệt độ và điều chỉnh chính xác thành phần hóa học của thép

Lò hồ quang điện thuận lợi và kinh tế với các loại thép kỹ thuật cao, đơn giản, độc lập với các xưởng đúc, các xưởng luyện gang thép khác

Nguyên liệu chính của công nghệ luyện thép bằng hồ quang điện là sắt thép phế liệu, có khả năng tái sử dụng, tái chế cao, góp phần bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường

2m3 nước thải (SS,dầu,NH3)

Cùng một sản lượng, vốn đầu tư cho lò hồ quang rẻ hơn là lò mactanh hai lần

 Nhược điểm lò luyện hồ quang:

Tiêu hao lượng lớn điện năng

 Thành phần khí thải từ lò luyện hồ quang:

Khí thải lò điện hồ quang có dải thành phần rộng, gồm các thành phần chính như bụi, kim loại nặng, SO2, NOx, CO2, và các chất hữu cơ bay hơi, trong đó thành phần và lượng các chất hữu cơ bay hơi là đặc biệt quan trọng

Theo số liệu tổng hợp của Viện Sắt và Thép quốc tế Bỉ (1997), để sản xuất 1 tấn thép thô bằng lò hồ quang điện sẽ cần một số nguyên nhiên liệu gồm 1130kg vụn sắt, 10kg hợp kim và 40kg chất phụ gia Thành phần năng lượng đầu vào của quá trình sản xuất này sẽ là 450MJ cốc; 5,5GJ điện (572kWh); 205 MJ oxygen; 1,3GJ khí tự nhiên tương đương 40m3

và 120 MJ điện cực tương đương 3,5kg

Phương pháp luyện thép này cho thấy sẽ sản sinh ra một lượng lớn chất thải bao gồm khí thải (CO, CO2, SO2, Bụi, NOx), nước thải và chất thải rắn có mức độ ô nhiễm cao

Hình 1.1 Cân đối vào-ra của vật liệu/năng lượng trong sản xuất thép bằng lò

điện hồ quang

(Nguồn: Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn trong ngành thép từ lò điện hồ quang – Chương trình hợp tác phát triễn Việt Nam – Đan Mạch về môi trường & Viện khoa học và công nghệ môi trường trường ĐH Bách Khoa hà Nội)

1.2 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TỪ NGÀNH LUYỆN THÉP:

Khí thải trong sản xuất thép lò điện bao gồm khí thải trực tiếp từ lò điện hồ quang

và lò thùng tinh luyện, khí thải do vận chuyển và nạp liệu, rót thép và đúc thép và khói

do chế biến xỉ Khí thải trực tiếp từ lò điện và lò thùng tinh luyện chiếm khoảng 95% toàn bộ khí thải trong xưởng thép lò điện

Khí thải trực tiếp cùng với các loại khí thải khác được lọc bụi bằng túi vải hay lọc bụi tĩnh điện Có thể thu hồi 85-90% khí thải trực tiếp để xử lý bằng lỗ bổ sung trên nắp lò điện

Khí thải lò điện hồ quang có dải thành phần rộng, gồm các thành phần chính như bụi, kim loại nặng, SO2, NOx, CO2, và các chất hữu cơ bay hơi, trong đó thành phần và lượng các chất hữu cơ bay hơi là đặc biệt quan trọng Tuy nhiên số liệu khảo sát còn hạn chế

Bụi: Lượng bụi chứa trong khí thải lò điện hồ quang là 14-20 kg/tấn thép cacbon và 6-15 kg/tấn thép hợp kim Nồng độ bụi của các nhà máy thép lò điện ở Châu Âu khoảng từ 10 mg/Nm3 đến 50 mg/Nm3

Kim loại nặng: Hàm lượng kim loại nặng trong khí thải dao động tương đối rộng, nhiều nhất là Zn Hàm lượng Hg tuỳ thuộc vào chất lượng thép phế

SO2, NOx, CO, CO2: phụ thuộc vào số lượng và chất lượng nhiên liệu sử dụng

Chất hữu cơ bay hơi: Phát thải chất hữu cơ, đặc biệt là benzen được ghi nhận là cao đáng kể và phụ thuộc vào than sử dụng được phân hủy trước khi cháy Than được đưa vào để lót trong các thùng thép phế Từ phát thải trên có thể dự đoán phát thải toluen, xylen và các cacbua hydro khác phát sinh từ than Các hợp chất hữu cơ chứa clo như PCB, PCDD/F, PAH cũng được ghi nhận phát thải tại một số nhà máy

1.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI TỪ NGÀNH LUYỆN THÉP:

1.3.1 Xử lý bụi:

Để lọc bụi người ta sử dụng nhiều thiết bị xử lý khác nhau và tùy thuộc vào nguyên

lý hoạt động thu giữ bụi, người ta chia chúng thành 4 nhóm chính sau đây:

- Nhóm thiết bị thu tách theo nguyên lý quán tính và trọng lực: sử dụng lực quán tính, lực hấp dẫn làm cho bụi tách khỏi dòng không khí lắng đọng lại

- Nhóm thiết bị lọc giữ lại bụi khi dòng không khí đi qua lớp vật liệu lọc

- Nhóm thiết bị thu giữ lại bụi được tích điện khi dòng không khí qua điện trường cao thế

- Nhóm thiết bị thu giữ bụi dưới dạng ướt

Các thông số quan trọng của thiết bị hoặc hệ thống lọc bụi:

1 Mức độ làm sạch hay còn gọi là hiệu quả lọc

2 Công suất của thiết bị được tính bằng lưu lượng dòng khí đi qua thiết bị (m3/h)

3 Tải trọng không khí riêng: tỷ số giữa thể tích không khí đi qua thiết bị thùng gom bụi so với bề mặt thiết bị không khí đi qua (m3/h.m2)

4 Dung lượng bụi là lượng bụi được thu giữ lại trong thiết bị sản xuất chu kỳ làm việc theo quy định (kg/lần)

5 Tổn thát áp suất dòng khí khi qua thiết bị xử lý: là hiệu số áp suất đo được của không khí trước và sau thiết bị xử lý (N/m2)

- Buồng lắng bụi làm việc theo nguyên lý trọng lực

- Xyclon và thiết bị kiểu tấm chớp làm việc theo nguyên lý quán tính

Bảng 1.1 Các thông số đặc trưng của một số thiết bị thu hồi bụi khô

STT Thiết bị Năng suất tối

Giới hạn nhiệt độ ( 0 C)

1 Buồng lắng Không hạn giới (>50μm);

( Nguồn: Giáo trình Kỹ Thuật Xử Lý Ô Nhiễm Không Khí – Trần Ngọc Chấn)

a Thiết bị thu hồi bụi theo nguyên lý trọng lực và quán tính:

Phương pháp này đơn giản nhất là xử lý bụi qua cách thu gom bụi dưới tác dụng của lực trọng trường hoặc lực quán tính Thiết bị có hai dạng chính:

Nguyên tắc hoạt động: dòng khí đi qua buồng lắng (có tiết diện tăng), tốc độ khí giảm đột ngột, các hạt bụi dưới tác dụng của lực hấp dẫn rơi xuống phía dưới và rơi vào bình chứa hoặc đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải

Áp dụng: xử lý sơ bộ loại bụi thô từ máy nghiền xi măng, đá vôi, các băng tải vận chuyển đất đá, các máy nghiền đá, lò sấy, than

Buồng lắng được sử dụng ở cấp thu tách bụi đầu tiên (cấp thô) các hạt bụi có kích thước lớn (thường > 30µm) Tuy nhiên, các hạt có kích thước nhỏ vẫn giữ lại trong buồng lắng Trở lực của thiết bị từ 50 – 130 Pa, giới hạn nhiệt độ 350 – 550oC

Hình 1.2 Buồng lắng bụi

a – Kiểu buồng đơn giản nhất; b – Kiểu buồng có vách ngăn;

c – Kiểu buồng có nhiều tầng

Ưu điểm

- Chế tạo đơn giản

- Chi phí vận hành và bảo trì thấp

- Giá thành thấp, rẻ tiền có thể sử dụng nguồn nguyên liệu chế tạo

- Lắng được cả bụi khô và bụi ướt

Nhược điểm:

- Buồng lắng có diện tích lớn, chiếm diện tích nhiều

- Hiệu suất không cao

- Vận tốc dòng khí nhỏ

- Xử lý hiệu quả với các hạt có d > 50µm

- Các hạt bụi có kích thước < 5µm hoàn toàn không lắng, ngay cả buồng lắng có kích thước lớn;

Cấu tạo: rất đa dạng nhưng về nguyên tắc cơ bản bao gồm các bộ phận sau:

Không khí đi vào thiết bị theo ống nối theo phương tiếp tuyến với thân hình trụ đứng

Phần dưới thân hình trụ có phễu và dưới cùng là ống xả bụi Bên trong thân hình trụ

có ống thoát khí sạch

Van xả bụi ở ống xả bụi

Thân của xyclon thường là hình trụ có đáy là chóp cụt Ống khí vào được bố trí theo phương tiếp tuyến với xyclon

Tỷ số tối ưu giữa đường kính và chiều cao xyclon H/D = 2 – 3

Hình 1.3 Nguyên lý hoạt động của xyclon

Nguyên lý hoạt động: không khí sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thân hình trụ của xyclon và khi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng khí bị dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc rồi thoát ra ngoài ống xả Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly tâm dành cho chúng có xu hướng tiến dần

về phía thành ống của thân hình trụ rồi chạm vào đó, mất động năng và rơi xuống đáy phễu Trên ống xả bụi người ta có lắp van để xả bụi

Ưu điểm:

- Không có bộ phận chuyển động, dòng không khí bụi tự nó tách bụi dựa vào sự chuyển động của mình

- Làm việc ở môi trường có nhiệt độ cao (tới 500oC)

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

- Bụi thu gom ở dạng khô, có thể dùng lại được (bột mì, gạo, tinh bột )

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

- Làm việc được với áp suất cao, lắp đặt được ở đường hút hoặc đẩy

- Hiệu quả xử lý cao

- Nồng độ bụi tăng không ảnh hưởng đến hiệu suất làm sạch

- Chế tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, có thể sửa chữa thay thế từng bộ phận

Nhược điểm:

- Tổn thất áp suất trong thiết bị tương đối cao

- Hiệu quả lọc bụi giảm khi kích thước hạt bụi < 5µm

- Không thể thu hồi bụi kết dính

- Để nâng cao hiệu suất xử lý, người ta kết hợp các xyclon, tạo thành xyclon tổ hợp

b Thiết bị lọc bụi:

Nguyên lý làm việc: hạt bụi có kích thước nào đó khi chuyển động qua lớp vật liệu

có lỗ rỗng (như giấy, vải, tấm mỏng có sợi ) sẽ bị giữ lại do lắng đọng trên bề mặt hoặc trong thể tích lớp vật liệu lọc dưới tác dụng của lực quán tính, lực trọng trường và lực điện trường, còn không khí sạch thì đi qua Đặc điểm của những thiết bị này là lỗ rỗng của lớp vật liệu tạo nên sự liên hệ với nhau và liên tục từ bên này qua bên kia của lớp vật liệu Sức cản khí động tăng theo thời gian sử dụng, còn hiệu quả lọc bụi thì giảm theo thời gian sử dụng

Các loại bộ lọc bụi thường được phân làm 3 loại:

Làm sạch tinh

Có thể lọc được các hạt bụi nhỏ hơn 10µm với hiệu suất cao Hiệu quả rất cao (>99%) khi nồng độ đầu vào thấp (<1mg/m3) và vận tốc lọc < 10cm/s

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả lọc:

- Kích thước hạt bụi

- Vận tốc khí đi qua lưới lọc

- Đường kính sợi vật liệu lọc

- Độ rỗng của lưới lọc

 Thiết bị lọc túi vải:

Các thiết bị loại này được sử dụng rất phổ biến Đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng túi vải hình trụ, được giữ chặt trên lưới ống và trang bị cơ cấu giũ bụi

Đường kính túi vải phổ biến nhất là D = 120 ÷ 300mm và chiều dài L = 2200 ÷ 3000mm

Tỷ lệ chiều dài và đường kính túi vải thường vào khoảng L/D = (16 ÷ 20):1

Cấu tạo: thiết bị lọc bụi túi vải nhiều đơn nguyên giữ bụi bằng cơ cấu rung lắc và thổi không khí ngược chiều:

Hình 1.5 Thiết bị lọc túi vải

1- Ống dẫn khí vào; 2-Ống góp vào; 3-Bunke; 4-Túi vải; 5-Van;

6-Ống góp túi sạch; 7-Van thổi; 8-Cơ cấu rung lắc; 9-Guồng xoắn;

10-Đơn nguyên đang thực hiện chu kì hoàn nguyên

Vải lọc dùng trong thiết bị lọc túi vải là vải lọc đan bằng các sợi xoắn từ các sợi ngắn (tơ nhân tạo) hay các sợi các sợi liền đường kính từ 6 đến 20 - 30 µm Vải được làm từ sợi tự nhiên, sợi tổng hợp, sợi thủy tinh hay tơ nhân tạo Vải lọc điển hình có kích thước khe (lỗ) thông xuyên qua giữa các sợi ngang và sợi dọc đường kính 300 –

700 µm đạt 100 – 200 µm

Quá trình lọc bụi trên vải xảy ra theo 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: hiệu suất lọc bụi còn thấp khi vải còn sạch, các hạt bụi lắng trên lớp

sơ nằm trên bề mặt sợi và giữa các sợi

Giai đoạn 2: hiệu suất lọc bụi cao khi đã có 1 lớp bụi bám trên bề mặt vải, lớp bụi

này trở thành môi trường lọc thứ 2 Sau 1 thời gian bụi bám trên vải sẽ dày lên làm tăng trở lực đối với dòng khí vì vậy cần phải làm sạch vải lọc

Giai đoạn 3: hiệu suất lọc vẫn còn cao do sau khi làm sạch vẫn còn một lượng bụi

nằm giữa các sơ

Có các loại vải như sau:

Vải bông: có tính lọc tốt, giá thành tốt nhưng không bền hóa học, nhiệt, dẫn đến dễ cháy và chứa ẩm cao

Vải len cho khí xuyên qua lớn, bảo đảm độ sạch ổn định, dễ phục hồi, không bền hóa học và nhiệt, giá thành cao hơn vải bông Khi làm việc ở nhiệt độ cao sợi len trở nên giòn, thường nhiệt độ giới hạn là 900

Phương pháp hoàn nguyên:

- Cơ khí: rung lắc hoặc đôi khi vặn xoắn

- Thổi bằng khí nén: thổi ngược, thổi liên tục hoặc thổi xung

Ưu điểm:

- Hiệu quả thu hồi bụi cao kể cả những hạt bụi có kích thước nhỏ, có thể ứng dụng nhiều loại bụi

- Tổn thất áp suất thấp

- Gồm nhiều đơn nguyên và có thể lắp ráp tại nhà máy

- Phổ biến trong công nghiệp do chi phí không cao và có thể phục hồi vải lọc

Nhược điểm:

- Dễ cháy nổ, độ bền nhiệt thấp

- Vải lọc dễ bị hư hại nếu nhiệt độ cao và ăn mòn hóa học

- Không thể vận hành trong môi trường ẩm

- Cần diện tích bề mặt lớn

c Thiết bị thu gom bụi bằng điện:

Nguyên lý làm việc: không khí chứa bụi được đưa qua một điện trường mạnh và các hạt bụi bị nhiễm điện và bị hút về một bản cực được thu gom lại đưa ra ngoài

Hiệu quả lọc bụi phụ thuộc vào kích thước hạt bụi, cường độ dòng điện và thời gian hạt bụi nằm trong vùng tác dụng của điện trường

Các loại lọc bụi bằng điện: kiểu ống, kiểu tấm bả, kiểu một vùng (một giai đoạn), kiểu hai vùng (hai giai đoạn) Về biện pháp làm sạch bụi có hai loại (thiết bị lọc điện loại khô, thiết bị lọc điện dạng ướt)

Bụi được xử lý nhờ tác dụng của lực điện Các hạt bụi được tích điện và dưới tác dụng của trường điện chúng chuyển động đến gần và lắng trên các bản điện cực Sự tích điện diễn ra trường phóng điện quầng sáng, theo hai cơ chế: dưới tác dụng của điện trường (các hạt bị bắn phá bởi các ion chuyển động theo hướng điện trường) và bởi sự khuếch tán của các ion Cơ chế thứ nhất chiếm ưu thế khi kích thước hạt lớn hơn 0,5µm Cơ chế thứ hai chiếm ưu thế đối với các hạt có kích thước nhỏ hơn 0,2µm Đối với hạt đường kính 0,2 ÷ 0,5µm cả hai cơ chế đều hiệu quả

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc bụi tĩnh điện

Trường lực được tạo ra bởi hai điện cực: một điện cực – cực âm – quầng sáng để tích điện cho các hạt Đó là các dây dẫn mảnh được bố trí ở một khoảng cách nhất định Điện cực thứ hai – cực lắng, có bề mặt rộng hơn Hình dạng của chúng rất đa dạng: dạng phẳng hoặc dạng lưới tấm, dạng gợn sóng, dạng trụ, dạng lòng móng

Khí đi vào thiết bị lọc từ phái dưới qua hệ thống điện cực được làm sạch và đi ra từ phần trên của thiết bị Thiết bị được trang bị cơ cấu rung để làm sạch bụi trên điện cực Hiệu quả của thiết bị lọc điện khi thu hồi hạt có kích thước 0,5µm đạt 99% và giảm khi vận tốc dòng khí tăng

Điều kiện thực hiện lắng tĩnh điện là:

Trường tĩnh điện đủ mạnh

Độ tích điện cho hệ bụi đạt: 108 ion/cm3

SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền

Trong điện trường các hạt bụi có thể kết hợp với nhau, tạo thành hạt có kích thước lớn hơn, nên làm tăng quá trình lắng

Ưu điểm

- Hiệu suất thu hồi bụi cao, ít tiêu tốn năng lượng

- Có thể thu hồi bụi có kích thước nhỏ (d < 0,1µm, với nồng độ lớn 5x107mg/m3)

- Chịu được nhiệt độ cao, tới 5000C

- Có thể tự động hóa hoàn toàn khâu vận hành

- Có thể làm việc ở áp suất cao hay áp suất chân không

Nhược điểm

- Độ nhảy cảm cao trong quá trình lọc nên khó xử lý bụi có nồng độ bụi thay đổi lớn Khi thay đổi nhỏ các thông số cũng dẫn đến sự thay dổi hiệu suất lớn

- Chi phí chế tạo cao phức tạp hơn các thiết bị khác

- Không thể sử dụng trong dây chuyền xử lý không khí có chứa chất cháy nổ

1.3.2 Xử lý khí CO:

Cacbon mônôxít, công thức hóa học là CO, là một chất khí không màu, không mùi, bắt cháy và có độc tính cao Nó là sản phẩm chính trong sự cháy không hoàn toàn của cácbon và các hợp chất chứa cacbon Cách xử lý khí CO:

 Rửa Nitơ lỏng:

Đây là quá trình hấp thụ vật lý, ngoài khí CO còn hấp thụ cả một số cấu tử khác Quá trình bao gồm các giai đoạn sau:

- Làm lạnh sơ bộ và sấy khô hỗn hợp khí thải

- Làm lạnh sâu hỗn hợp khí và ngưng tụ từng phần các cấu tử của hỗn hợp

- Rửa hỗn hợp khí thải bằng N2 lỏng để tách khí CO, O2, CH4…

 Hấp thụ bằng dung dịch clorua đồng, nhôm:

Ứng dụng khi trong khí thải có O2 và lượng lớn khí CO2 Chất hấp thụ là dung dịch hỗn hợp muối clorua đồng, clorua nhôm và cacbonhydro vòng thơm (thành phần thường dùng là 20 – 50 % CuAlCl4 và 80 – 50 % toluen)

Quá trình thấp thụ:

CuCl2 + AlCl3 + 2C6H5CH3 = (CuAlCl4)(C6H5CH3)2(CuAlCl4)(C6H5CH3)2 + 2CO = (CuAlCl4).2CO + 2C6H5CH3Hơi nước trong khí thải có thể phá hủy phức sinh ra HCl

2CuAlCl4 + H2O = 2HCl + CuCl + CuAlCl4.AlOCl

Do đó phải sấu kĩ khí để tách hết H2O Khí thải sau khi sấy được đưa vào tháp hấp thụ và được tưới bằng dung dịch hấp thụ đã tái sinh Dung dịch hấp thụ đã bão hòa CO

đi ra từ tháp hấp thụ được nung nóng đến 100oC thì đưa vào tháp nhả sơ bộ , dung môi, được tách ra lại quay vào hệ thống để pha chế dung dịch hấp thụ

SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền

CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA

NHÀ MÁY LUYỆN THÉP NGHI SƠN

2.1 CHỦ ĐẦU TƯ DỰ ÁN:

- Chủ đầu tư: CÔNG TY CỔ PHẦN GANG THÉP NGHI SƠN

- Trụ sở: khu công nghiệp luyện kim, xã Hải Thượng, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa

- Đại diện: Ông Nguyễn Bảo Giang

Hình 2.1 Vị trí Nhà máy luyện thép Nghi Sơn

Vị trí Dự án đầu tư xây dựng Nhà máy luyện Thép Nghi Sơn tọa lạc tại lô 4A trong Khu công nghiệp luyện kim thuộc khu kinh tế Nghi Sơn, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hoá với tổng mặt bằng là 300.022 m2

Các mặt của khu đất tiếp giáp như sau:

+ Phía Bắc giáp đường ra cảng Nghi Sơn

+ Phía Nam giáp núi Xước

+ Phía Tây giáp hồ Đồng Chùa

+ Phía Đông giáp khu đất mở rộng phát triển của Công ty

Lân cận khu đất của dự án đã có nhiều công trình nhà máy đi vào hoạt động như nẳm

về phía Bắc của dự án cách 300m song song với đường ra vào cảng Nghi Sơn là nhà máy Xi măng Nghi Sơn, nằm về phía Đông của dự án cách khoảng 800m là nhà máy Nhiệt điện Nghi Sơn

Khoảng cách từ vị trí nhà máy thép Nghi Sơn đến các khu vực trong vùng:

+ Khu dự án nằm trong quy hoạch khu kinh tế Nghi Sơn

+ Khu dân cư gần nhất thuộc 2 thôn: Liên Đình các nhà máy 700m về phía Đông Bắc

và thôn Nam Hải cách nhà máy 800n về phía Đông

+ Cách khu đô thị Hoàng Mai 20km về phía Nam

+ Cách cảng Nghi Sơn 2km về phía Tây Bắc

+ Cách sông Bạng 7km về phía Nam

+ Cách bờ biển 2,5km về phía Đông Bắc

 Khí hậu:

Khu vực thiết kế thuộc khí hậu vùng đồng bằng Bắc Trung Bộ có chế độ gió mùa nhiệt đới ẩm, chịu ảnh hưởng của gió Tây, khô nóng về mùa hè Theo số liệu của trạm khí tượng thuỷ văn Thanh Hoá khí hậu có đặc trưng cơ bản sau:

+ Nhiệt độ cao nhất TB : 27,1oC

+ Nhiệt độ thấp nhất TB : 21,0oC

+ Nhiệt độ trung bình năm 23,6oC

+ Lượng mưa trung bình năm 1745mm , cao nhất là : 3000mm

+ Độ ẩm trung bình năm 85%

+ Tổng số giờ nắng trong năm : 1772 giờ

+ Số ngày mưa trung bình năm : 136 ngày

+ Gió : Hướng chủ đạo : Về mùa hè là hướng Đông Nam, về mùa đông là gió Bắc - Đông Bắc , tốc độ gió trung bình là 1,5 m/s và mạnh nhất là 40 m/s

 Địa chất công trình và địa chất thuỷ văn:

Địa chất : Khu vực Nghi Sơn nằm trong vùng động đất cấp 7 – 8 Hiện tại chưa có tài liệu khảo sát địa chất khu vực quy hoạch nên chưa thể đánh giá được thực tế điều kiện địa chất chất

SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền

Thuỷ văn : khu vực bố trí khu công nghiệp chỉ bị úng cục bộ do hệ thống tiêu bị bồi lấp Nước mưa chảy tràn trên bề mặt ruộng lúa và thoát xuống sông Yên Hoà, thoát ra biển

2.3 HẠ TẦNG KỸ THUẬT – GIAO THÔNG:

+ Từ vị trí cảng Tổng hợp quốc tế Gang Thép nghi Sơn:

+ Hàng không: Sân bay Thọ Xuân tiêu chuẩn cấp 4E cách KKT Nghi Sơn khoảng

60 km Hiện tại, hãng hàng không Việt Nam Airlines đang khai thác tuyến bay Thanh Hóa - Thành phố Hồ Chí Minh với tần suất 02 chuyến bay/ngày Theo kế hoạch đã được phê duyệt, sân bay Thọ Xuân sẽ được nâng cấp mở rộng thành cảng hàng không quốc tế để đáp ứng nhu cầu phát triển của KKT Nghi Sơn và phục vụ nhu cầu đi lại của nhân dân trong tỉnh và trong khu vực

 Hệ thống điện:

Nhà máy thép Nghi Sơn đang sử dụng mạng lưới điện quốc gia bao gồm: đường dây 200 KV Bắc Nam và đường dây 220 KV Thanh Hóa – Nghệ An Hiện có trạm biến áp 220/110/22 KV – 220 MVA Trong năm 2010 và các năm tiếp theo tiếp tục đầu tư tăng phụ tải và hệ thống lưới điện, đáp ứng đủ nguồn điện cho nhu cầu sản xuất của KKT

 Cấp nước:

Nguồn cung cấp nước cho sản xuất công nghiệp lấy từ hồ Đồng Chùa, vị trí tại xã Hải Thượng, gần trung tâm các KCN (phía đông Quốc lộ 1A); hồ Đồng Chùa được bổ sung thường xuyên nguồn nước từ hồ Sông Mực (có dung tích 200 triệu m3

tư và lao động

2.4 CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG:

2.4.1 Bụi và khí thải:

Khí thải trong sản xuất thép lò điện bao gồm khí thải trực tiếp từ lò điện hồ quang

và lò thùng tinh luyện, khí thải do vận chuyển và nạp liệu, rót thép và đúc thép và khói

do chế biến xỉ Khí thải trực tiếp từ lò điện và lò thùng tinh luyện chiếm khoảng 95% toàn bộ khí thải trong xưởng thép lò điện

Khí thải từ vận chuyển liệu, nạp liệu, rót thép và đúc thép nói chung không nhiều, lượng chất ô nhiễm cũng ít hơn khí thải trực tiếp từ lò điện Khói thải từ khâu xử lý xỉ chứa nhiều chất kiềm vì trong xỉ có CaO

2.4.2 Nước thải:

- Nước mưa chảy tràn bề mặt: lượng nước chảy tràn phụ thuộc vào lượng mưa hàng năm tại khu vực và cuốn theo các chất bẩn như bụi, đất, dầu mỡ gây ô nhiễm

nguồn nước mặt trong khu kinh tế

- Nước thải sản xuất: chủ yếu là nước làm nguội, ngoài ra còn có nước thải từ lò hồ quang điện và nước thải vệ sinh nhà xưởng Đối với hệ thống nước làm nguội bao

gồm nước làm nguội liên hợp và làm nguội máy đúc liên tục

- Nước thải sinh hoạt: là nguyên nhân chính ảnh hưởng đến nước khu vực xung quanh Nước thải sinh hoạt chứa nhiều cặn bã, chất hữu cơ dễ phân hủy, chất dinh

Hàm lượng kim loại nặng trong đất ở khu vực bị ảnh hưởng của chất thải có xu hướng tăng Hàm lượng Zn, Fe, Cu thường ít được cây trồng hấp thụ nên nó tích lũy lại trong đất làm giảm tính cơ lý của đất, dẫn đến giảm năng suất cây trồng

Các chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường đất với các mức độ khác nhau Hàm lượng phenol và xianua ở các khu vực bị ảnh hưởng là rất cao và có khả năng gây độc Khu vực có hàm lượng phenol cao là các khu vực có nước thải luyện cốc, khu lò cao và khu luyện gang…

2.5 QUY TRÌNH SẢN XUẤT THÉP TỪ LÒ HỒ QUANG:

2.5.1 Ô nhiễm nhiệt:

Đối với các công đoạn mà công nghệ luyện gang thép có sinh nhiệt, thì tổng các nhiệt lượng do công nghệ sinh ra cùng với nhiệt của bức xạ mặt trời truyền qua tường, mái nhà xưởng sẽ làm cho nhiệt độ bên trong nhà xưởng tăng cao, ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình hô hấp của cơ thể con người, tác động xấu tới sức khỏe và năng suất lao động Vì vậy cần phải đánh giá các tác động của ô nhiễm nhiệt đối với sức khỏe công nhân

- Các chất trợ dung: Các chất trợ dung được sử dụng để tạo xỉ trong quá trình luyện thép, trong đó luyện thép lò điện thường sử dụng vôi, huỳnh thạch, dolomite làm chất trợ dung

- Nguồn vôi có thể được cung cấp từ các nhà máy sản xuất vôi trong nước Huỳnh thạch và dolomite cũng được cung cấp từ các công ty vật tư trong nước hay nhập từ Trung Quốc

- Than: Than được sử dụng trong luyện thép để tăng hàm lượng cacbon trong thép và để khử oxy cho thép

- Nguồn than có thể được cung cấp từ các Công Ty Than của Việt Nam

- Vật liệu chịu lửa: Vật liệu chịu lửa sử dụng trong luyện thép lò điện bao gồm rất nhiều loại từ gạch chịu lửa như MgO-C, cao nhôm, v.v…cho đến các loại chịu lửa

vô định hình như các loại vữa chịu nhiệt, các loại bê tông chịu lửa, v.v…

- Các loại vật liệu chịu lửa quan trọng (chiếm tỷ lệ khoảng 90%) đều được nhập

từ những công ty chuyên sản xuất vật liệu chịu lửa nổi tiếng trên thế giới như RHI Refractories (Áo), Refractechnik (Đức), Công ty Vesuvius (Bỉ), Công ty Hồng Ưng (Trung Quốc), Ngoài ra một số vật liệu chịu lửa riêng rẽ có thể mua từ các công ty sản xuất vật liệu chịu lửa trong Tổng Công ty thép Việt Nam

Sơ đồ hình 2.1 mô tả tóm tắt các công đoạn cơ bản trong quy trình sản xuất thép bằng lò điện quang

Hình 2.2 Quy trình sản xuất thép lò điện hồ quang

(Nguồn: Báo cáo DTM Nhà máy luyện thép Nghi Sơn)

Thuyết minh sơ đồ luyện thép:

Hợp kim fero và các nguyện liệu rời như vôi nung, huỳnh thạch … được vận chuyển đến khu để nguyên liệu trong nhà xưởng chính Hợp kim fero và các nguyện liệu rời sau khi sấy khô được vận chuyển đóng vào các thùng chứa có đáy mở, cầu trục chở thùng chứa nguyên liệu vào vị trí chờ và đưa vào trong lò điện bằng cơ cấu thông qua phần nạp liệu

Lò hồ quang sử dụng dòng điện xoay chiều, tiến hành gia nhiệt nung chảy trực tiếp thép phế liệu bằng hồ quang điện Trong suốt quá trình công nghệ, lò hồ quang đảm nhận hoàn thành 2 nhiệm vụ lớn là nung chảy và oxy hóa, nhiệm vụ hoàn nguyên và điều chỉnh nhiệt độ, thành phần hóa được hoàn thành trong lò tinh luyện

2.5.4 Lưu lượng và nồng độ khí thải từ lò luyện hồ quang:

Khí thải từ lò hồ quang điện là nguồn chủ yếu gây ô nhiễm không khí Thành phần khí, bụi từ lò phụ thuộc vào thành phần phối liệu, công nghệ sản xuất, vận tốc cháy Theo quá trình mẻ luyện, thành phần khí thay đổi tùy theo vận tốc cháy của Cacbon như sau:

Các cấu tử CO2 CO H2 O2 N2

Hàm lượng % thể tích 5-11 15-25 0.5-35 3.5-10 61-72

(Nguồn: Hoàng Kim Cơ – Kỹ thuật môi trường – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật)

Khí thoát ra từ lò chứa bụi đáng kể là do sự bốc hơi kim loại ở vùng tác dụng của lò

hồ quang điện và sau đó kim loại được ngưng tụ trong không gian lò, kích thước các bụi này nhỏ còn các hạt lớn tạo thành do tạo xỉ và các phối liệu (vụn) bổ sung Hàm lượng bụi trung bình 5-30 g/m3 (có thể thấp hơn) và lượng bụi thoát ra từ 6-9 kg/tấn thép

Bảng 2.1 Lượng khí bụi thoát ra từ lò điện luyện thép với dung tích lò khác nhau

Dung tích lò,

m 3

Khối lượng phối liệu, tấn

Công suất máy biến thế, kVA

Thời gian luyện, h

Lượng khí thoát ra trung bình, m 3 /tấn.h

(Nguồn: Hoàng Kim Cơ – Kỹ thuật môi trường – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật)

Cấu tử cơ bản trong bụi là oxit sắt, theo quá trình luyện mẻ sắt oxit có thành phần trong bụi như sau: ở giai đoạn chảy lỏng – 80%, ở giai đoạn sôi (khi thổi oxy – 62%, giai đoạn tinh luyện – 53%) Trong giai đoạn chảy lỏng xuất hiện mangan oxit (11%), vào giai đoạn tinh luyện – canxi oxit (6%) và magie oxit (9%)

Quá trình vận hành lò yêu cầu: nâng hạ điện cực, nâng và xoay nóc lò, nghiêng bể

lò và các công đoạn khác Vì vậy tạo nên thiết bị để thu khí ra là việc khó, nếu khí thoát ra từ mẻ luyện qua của chất liệu, qua khe hở giữa điện cực và nóc lò và qua nhưng chỗ không kín khác vào xưởng từ đó qua cửa mái xưởng thoát ra ngoài Phương pháp có hiệu quả là các ống chụp Nhược điểm của phương pháp này là hiệu quả không cao (70-80%), có sự xáo trộn giữa khí lò thoát ra và không khí bị hút vào

2.5.5 Cơ sở tính toán hệ thống xử lý khí thải từ lò luyện hồ quang:

Lựa chọn phương án và tính toán, thiết kế thiết bị xử lý bụi từ lò hồ quang nhà máy

luyện thép Nghi Sơn có công suất là 40 tấn/mẻ, thời gian luyện 1 mẻ là 4,25h

Nồng độ bụi phát thải:

⁄ ⁄

( ⁄ ) ⁄

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

3.1 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ VÀ LƯU LƯỢNG KHÍ THẢI:

3.1.1 Thông số đầu vào:

Lưu lượng khí Q = 40000 m3/h

Nồng độ bụi = 1500 mg/m3

Khối lượng riêng của không khí khô ở 35oC: ρk = 1,15 kg/m3

Khối lượng riêng của bụi ρb = 6850 kg/m3

3.1.2 Thông số đầu ra:

Nồng độ tối đa cho phép bụi trong khí thải công nghiệp tại QCVN 51:2013

Nồng độ bụi ra khỏi thiết bị túi vải theo QCVN 51 – 2013, loại B1

C = 200 mg/m 3 ở điều kiện chuẩn ( 0oC và áp suất bằng 760 mmHg)

Trong đó:

- Cmax là giá trị tối đa cho phép của các thông số trong khí thải công nghiệp sản xuất thép, tính bằng miligam trên mét khối khí thải chuẩn (mg/Nm3);

- C là giá trị của các thông số quy định tại mục 3.1;

- Kp là hệ số lưu lượng nguồn thải ứng với lưu lượng khí thải từng ống khói của cơ sở sản xuất thép quy định tại mục 3.2;

- Kv là hệ số vùng, khu vực ứng với địa điểm đặt các cơ sở sản xuất thép quy định tại mục 3.3

Bảng 3.1 Giá trị C của các thông số làm cơ sở để tính nồng độ tối đa cho phép

trong khí thải công nghiệp sản xuất thép

(không áp dụng cho công đoạn sản xuất cốc)

2 Cacbon oxit, CO (*) mg/Nm3 1.000 1.000 500

3 Nitơ oxit, NOx (tính theo NO2) mg/Nm3 1.000 850 500

4 Lưu huỳnh đioxit, SO2 mg/Nm3 1.500 500 500

5 Cadmi và hợp chất (tính theo

Bảng 3.2 Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp tính theo từng ống khói

Nội thành đô thị loại đặc biệt và đô thị loại I; rừng đặc dụng; di

sản thiên nhiên, di tích lịch sử, văn hóa được xếp hạng; hoặc

khu vực có khoảng cách đến ranh giới các vùng này dưới 02

km

0,6

Vùng 2

Nội thành, nội thị đô thị loại II, III, IV và khu vực có khoảng

cách đến ranh giới các vùng này dưới 02 km; vùng ngoại thành

đô thị loại đặc biệt, đô thị loại I có khoảng cách đến ranh giới

nội thành lớn hơn hoặc bằng 02 km và nhỏ hơn hoặc bằng 06

km

0,8

Vùng 3

Khu công nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại thị đô

thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội

thị lớn hơn hoặc bằng 02 km; khu vực có khoảng cách đến ranh

giới các vùng này dưới 02 km

1,0