Thiết kế hệ thống xử lý khí thải SO2 từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm) công suất 12000 m3 ngày

TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG Đồ án môn học: Đề tài: GVHD: Th.s PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU MSSV: 90604046 TP.HCM, THÁNG 07/2010 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc Thành phố Hồ Chí Minh Khoa Mơi trường ĐỒ ÁN MƠN HỌC Họ tên sinh viên : Trịnh Thị Minh Châu MSSV : 90604046 Lớp : MO06KMT1 Ngành : Kỹ thuật môi trường 1) Ngày giao đồ án : 15/04/2010 2) Ngày hoàn thành : 06/07/2010 3) Tên đồ án : Thiết kế HTXL khí thải SO2 từ lị thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm) công suất 12000 m3/ngày 4) Nội dung : - Giới thiệu tổng quan phương pháp xử lý Đề xuất công nghệ xử lí Tính tốn thiết kế dựa cơng nghệ chọn Khái tốn chi phí đầu tư Kết luận kiến nghị Thực vẽ mô tả thiết kế Giáo viên hướng dẫn Th.s Phan Xuân Thạnh MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN I KHÁI QUÁT………………………………………………………….5 II ĐẶC ĐIỂM KHĨI THẢI TỪ LỊ HƠI - Đặc điểm khói thải lị đốt than đá……………………….5 - Đặc điểm khói thải lị đốt dầu F.O………………………6 III TÁC HẠI CỦA KHÍ SO2 - Đối với sức khỏe người……………………………………….7 - Đối với thực vật………………………………………………… - Đối với môi trường……………………………………………… IV CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2 - Hấp thụ khí SO2 nước……………………………………… - Hấp thụ khí SO2 dung dịch sữa vơi…………………………10 - Xử lý khí khí SO2 ammoniac………………………………11 - Xử lý khí SO2 magie oxit………………………………… 12 - Xử lý khí SO2 kẽm oxit…………………………………… 13 - Xử lý SO2 kẽm oxit kết hợp natri sunfit ………………… 13 - Xử lý khí SO2 chất hấp thụ hữu cơ…………………… 14 - Hấp phụ khí SO2 than hoạt tính…………………………… 15 - Hấp phụ khí SO2 vơi, đá vơi, đolomit………………………15 CHƯƠNG II ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ - Lựa chọn dung dịch hấp thụ………………………………………17 - Sơ đồ công nghệ………………………………………………… 18 - Thuyết minh sơ đồ cơng nghệ…………………………………….19 CHƯƠNG III TÍNH TỐN Q TRÌNH HẤP THỤ I CÂN BẰNG VẬT CHẤT………………………………………… 20 II XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG CÂN BẰNG……………………………… 22 III XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC………………………………….26 CHƯƠNG IV TÍNH TỐN THÁP HẤP THỤ I TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP HẤP THỤ…………………………….28 II TÍNH CHIỀU CAO THÁP HẤP THỤ Chiều cao tháp hấp thụ……………………………………………32 Tính trở lực tháp………………………………………………… 36 III TÍNH CÁC CƠNG TRÌNH PHỤ TRỢ a Tính bơm………………………………………………………… 37 b Tính quạt………………………………………………………… 39 IV TÍNH CƠ KHÍ Thân tháp………………………………………………………… 40 Nắp đáy tháp……………………………………………………42 Đường ống dẫn khí……………………………………………… 43 Đường ống dẫn lỏng……………………………………………….45 Tính bích………………………………………………………… 46 Lưới đỡ đệm……………………………………………………….48 Đĩa phân phối………………………………………………………49 Cửa nhập liệu cửa tháo đệm…………………………………….49 Tải trọng toàn tháp…………………………………………………49 10 Chân đỡ……………………………………………………………50 11 Tai treo…………………………………………………………… 50 CHƯƠNG V: TÍNH TỐN GIÁ THÀNH…………………………51 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN………………………………………… 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… 55 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I KHÁI QUÁT - Lò nguồn cung cấp nhiệt phổ biến nhiều loại hình công nghệ, thường gặp công đoạn sấy, gia nhiệt định hình, gia nhiệt cho phản ứng hóa học, làm chín thực phẩm, khử trùng…Trong nhiều ngành sản xuất, lị thiết bị khơng thể khơng có - Lị cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác Ở lị cơng suất nhỏ thường cấp nhiệt điện, số lò đại dùng nhiên liệu khí đốt hóa lỏng (gas-LPG) kèm theo hệ thống điều chỉnh tự động Với lị “sạch” thường khơng có vấn đề mặt khói bụi thải Tuy nhiên, thường gặp sở tiểu thủ công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh lị dùng nhiên liệu đốt lị gỗ củi, than đá dầu F.O Các sản phẩm cháy việc đốt nhiên liệu thải vào khơng khí thường ngun nhân dẫn đến tình trạng nhiễm mơi trường II ĐẶC ĐIỂM KHĨI THẢI TỪ LỊ HƠI - Đặc điểm khói thải loại lò khác nhau, tùy theo loại nhiên liệu sử dụng - SO2 chủ yếu sinh trình đốt nhiên liệu than đá dầu F.O  Đặc điểm khói thải lị đốt than đá - Khí thải lị đốt than chủ yếu mang bụi, CO 2, CO, SO2, SO3, NOx…do thành phần hóa chất có than kết hợp với ơxy q trình cháy tạo nên - Hàm lượng lưu huỳnh than khoảng 0,5% nên khí thải có SO2 với nồng độ khoảng 1333mg/m3 SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU   ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH  Đặc điểm khói thải lị đốt dầu F.O - Khí thải lị đốt dầu F.O thường có chất sau: CO2, CO, SO2, SO3, NOx, nước… - Ngoài cịn có hàm lượng nhỏ tro hạt tro nhỏ trộn lẫn với dầu cháy không hết tồn dạng sol khí mà ta thường gọi mồ hóng Bảng: Nồng độ chất khí thải lị đốt dầu F.O Chất gây nhiễm SO2 SO3 CO Tro bụi Hơi dầu NOx Nồng độ (mg/m3) 5217 - 7000 50 280 0,4 428 ( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý nhiễm môi trường sản xuất tiểu thủ công nghiệp – Xử lý khói lị – Sở Khoa học, Cơng nghệ môi trường Tp.HCM ) Bảng: Các chất ô nhiễm khói thải lị Loại lị Chất nhiễm Lị đốt củi Khói + tro bụi + CO + CO2 Lò đốt than đá Lị đốt dầu F.O Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 + SO3 + NOx Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 + SO3 + NOx ( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường sản xuất tiểu thủ cơng nghiệp – Xử lý khói lị – Sở Khoa học, Công nghệ môi trường Tp.HCM ) SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU   ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH TÁC HẠI CỦA KHÍ SO2 III - Khí SO2 loại khí khơng màu, khơng cháy, có vị hăng cay Do q trình quang hóa hay xúc tác, khí SO2 dễ dàng bị oxy hóa biến thành SO3 khí - Khí SO2 loại khí độc hại không sức khỏe người, động thực vật mà cịn ảnh hưởng nghiêm trọng đến mơi trường  Đối với sức khỏe người - SO2 chất có tính kích thích, nồng độ định gây co giật trơn khí quản Ở nồng độ lớn gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản Khi tiếp xúc với mắt, chúng tạo thành axit Bảng: Liều lượng gây độc mg SO2/m3 20 - 30 50 130 - 260 1000 - 1300 - Tác hại Giới hạn gây độc tính Kích thích đường hơ hấp, ho Liều nguy hiểm sau hít thở (30 - 60 phút) Liều gây chết nhanh (30 - 60 phút) SO2 xâm nhập vào thể người qua quan hơ hấp quan tiêu hóa sau hòa tan nước bọt Cuối cùng, chúng xâm nhập vào hệ tuần hồn - Khi tiếp xúc với bụi, SO2 tạo hạt axit nhỏ có khả xâm nhập vào huyết mạch kích thước chúng nhỏ 2-3 μm - SO2 xâm nhập vào thể qua da gây chuyển đổi hóa học Kết hàm lượng kiềm máu giảm, ammoniac bị qua đường tiểu có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt - Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóa đường protein, gây thiếu vitamin B C, ức chế enzyme oxydaza, tạo methemoglobine để chuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU   ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu làm giảm khả vận chuyển oxy hồng cầu, gây co hẹp dây quản, khó thở  Đối với thực vật - Các lồi thực vật nhạy cảm với khí SO2 rêu địa y Bảng: Nồng độ gây độc Nồng độ (ppm) 0,03 0,15 – 0,3 Tác hại Ảnh hưởng đến sinh trưởng rau Gây độc kinh niên 1–2 Chấn thương sau vài tiếp xúc  Đối với môi trường - SO2 bị oxy hóa ngồi khơng khí phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric hay muối sulfate gây tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến môi trường  - Quá trình hình thành mưa axit SO2 Phản ứng hố hợp lưu huỳnh điơxít hợp chất gốc hiđrôxyl: SO2 + OH· → HOSO2· - Phản ứng hợp chất gốc HOSO2· O2 cho hợp chất gốc HO2· SO3 : HOSO2· + O2 → HO2· + SO3 - Lưu huỳnh triơxít SO3 phản ứng với nước tạo H2SO4 Đây thành phần chủ yếu mưa axít SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l)  Các tác hại mưa axit - Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi mặt đất rửa trôi chất dinh dưỡng mặt đất mang kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô nhiễm nguồn nước hồ, phá hỏng loại thức ăn, uy hiếp sinh tồn loài cá sinh vật khác nước SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU   ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH Các sinh vật bậc thấp chuỗi thức ăn bị chết (phù du…), nguồn thức ăn quan trọng cá Cá sinh sản Cá khó sống sót Cá lớn bị dị dạng thiếu dinh dưỡng Cá bị chết ngạt Quần thể cá bị chết Xuất sinh vật khác với sinh vật ban đầu Bảng: Các ảnh hưởng pH đến hệ thủy sinh vật pH σ = 73,35.106 (N / m2 )