Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với năng suất 5 tấnh của nhà máy sản xuất mì gói

Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói CHƯƠNG : TỞNG QUAN 1.1 Khái qt 1.1.1 Quy trình sản xuất mì gói: Chuẩn bị ngun liệu Phối trộn Cán bột, tạo sợi Hấp Hơi nước từ lị Ướp gia vị Tạo hình chiên Bổ sung gói gia vị Đóng gói Hình 1 Quy trình sản xuất mì gói SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói Để sản xuất mì gói cần trải qua nhiều giai đoạn quan trọng Thứ khâu chuẩn bị nguyên liệu, tất nguyên liệu chọn lọc kiểm tra theo quy trình nghiêm ngặt trước nhập kho, đưa vào sản xuất Tiếp theo giai đoạn phối trộn loại nguyên liệu với theo công thức thích hợp tùy với loại sản phẩm Sau cán bột tạo sợi nhờ thiết bị đại Tiếp giai đoạn hấp, cơng đoạn sử dụng nước từ lò để hấp chín mì, giai đoạn quan trọng việc cần phải xử lý khí thải từ lị tạo Sau sợi mì hấp chín ướp gia vị, tạo hình chiên giúp cho q trình bảo quản lâu tạo độ giịn cho sản phẩm Cuối cùng, vắt mì chuyển qua khâu thành phẩm bổ sung gói gia vị đóng gói 1.1.2 Lị Lị (hay cịn gọi nồi hơi) cơng nghiệp thiết bị sử dụng nhiên liệu than đá, dầu DO, FO, để đun sôi nước, tao thành nước mang nhiệt để phục vụ cho yêu cầu nhiệt lĩnh vực công nghiệp như: sấy, đun nấu, để chạy tuabin máy phát điện,… Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người ta tạo nguồn có nhiệt độ áp suất phù hợp để đáp ứng cho loại công nghệ khác Điều đặc biệt lị mà khơng thiết bị thay tạo nguồn lượng an toàn không gây cháy để vận hành thiết bị động nơi cần cấm lửa cấm nguồn điện Lò sử dụng nhiều hầu hết ngành cơng nghiệp, ngành có nhu cầu sử dụng nhiệt mức độ công suất khác Đặc biệt nhà máy thường sử dụng lò hơi: Nhà máy sản xuất mì gói – mì ăn liền sử dụng lị cho cơng đoạn hấp chín mì Nhà máy chế biến thức ăn gia súc, nhà máy sản xuất bánh kẹo nhà máy sử dụng lò  để sấy sản phẩm Một số nhà máy sử dụng lị để đun nấu, trùng nhà máy sản xuất nước giải khát, nhà máy nước mắm, sữa tươi Hình Thiết bị lò SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói 1.1.3 Dầu diesel (DO) Khi chưng cất sơ cấp dầu thô ta thu phân đoạn sôi 200 oC 320oC Phân đoạn gọi gas oil hay dầu diesel Nhiên liệu diesel (Diesel fuel) có khoảng nhiệt độ chưng cất (200 ÷ 320 oC) dầu gas oil dĩ nhiên chúng nhiên liệu sử dụng cho động nén – nổ (được gọi động diesel) chúng gọi nhiên liệu diesel Các động diesel có nhiều dạng tốc độ, sử dụng khoảng rộng nhiên liệu từ distillat dầu thô đến phân đoạn chưng cất dầu than đá dầu thực vật Nguyên lí động diesel dựa nhiệt nén làm bốc cháy nhiên liệu Nhiên liệu tiêm vào buồng nén mà khơng khí nén tới áp lực từ 41,5 – 45,5 kg/cm 2 và đạt tới nhiệt độ 500 oC Nhiệt độ đủ để làm bốc cháy nhiên liệu khí dãn nở làm tăng áp lực lên tới 70 kg/cm Áp lực tác động lên piston làm động chuyển động Trong chu trình làm việc động diesel, nhiên liệu tự bốc cháy điều kiện nhiệt độ áp suất tới hạn, không cần mồi lửa từ bugi Dầu DO tiêu chuẩn có thông số bảng 1.1 Bảng 1 Các thông số kỹ thuật dầu DO Loại nhiên liệu Diesel Các tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu Diesel Chỉ số cetan DO 0,5% S DO 1,0% S ≥50 ≥45 Phương pháp thử ATSM D976 Thành phần chưng cất ở, t0C 50% chưng cất 2800C 2800C 90% chưng cất 3700C 3700C TCVN 2693 – 95 Độ nhớt động học 200C (đơn vị cST: xenti-Stock) 1,8 ÷5,0 1,8 ÷5,0 ASTN D445 Hàm lượng S (%) ≤0,5 ≤1 ASTM D2622 Độ tro (% kl) ≤0,01 ≤0,01 TCVN 2690 – 95 Độ kết cốc (%) ≤0,3 ≤0,3 TCVN6 324 – 97 Hàm lượng nước, tạp chất học (%V) ≤0,05 ≤0,05 TCVN 2693 – 95 SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói Ăn mịn mảnh đồng 500C N0 N0 TCVN 2694 – 95 Nhiệt độ đông đặc, t0C ≤5 ≤5 TCVN 3753 – 95 10 Tỷ số A/F 14,4 14,4 1.2 Đặc điểm khí thải từ lò đốt dầu DO Nhiệt từ thiết bị cơng nghệ tạo từ lị sử dụng dung môi nước nhiên liệu sử dụng từ nhiều loại khác Khói thải lị sinh chủ yếu từ q trình đốt cháy nhiên liệu Quá trình đốt cháy sinh lượng nhiệt lớn, kèm theo lượng khí bụi, hợp chất khí độc hại H2S, NOx, SO2, CO… Nhiệt độ khí thải khỏi lị thường cao Trong q trình hoạt động hệ thống lò đốt dầu DO sinh chất khí nhiễm đặc trưng bụi, COx, NOx, SOx, 1.3 Tác động SO2 đến môi trường người SO2 là loại chất ô nhiễm phổ biến nhất sản xuất công nghiệp cũng hoạt động sinh hoạt của người Nguồn phát thải SO2 chủ yếu từ các trung tâm nhiệt điện, các loại lò nung, lò đốt nhiên liệu than, dầu và khí đốt có chứa lưu huỳnh hoặc các hợp chất lưu huỳnh 1.3.1 Tính độc hại Khí SO2, SO3 gọi chung là SOx, là những khí thuộc loại độc hại không chỉ với sức khỏe người, động thực vật mà còn tác động lên các vật liệu xây dựng, các công trình kiến trúc, là một những chất gây ô nhiễm môi trường Trong khí quyển, khí SO gặp các chất oxy hóa dưới tác động của nhiệt độ, ánh sáng chúng chuyển thành SO3 nhở có oxy không khí Khi gặp H 2O, SO3 kết hợp với nước tạo thành H2SO4 Đây chính là nguyên nhân tạo các mưa axit ăn mòn các công trình, làm cho thực vật, động vật chết hoặc chậm phát triển, biến đất đai thành vùng hoang mạc Khí SO2 gây các bệnh viêm phổi, mắt, da Nếu H2SO4 có nước mưa có nồng độ cao làm bỏng da người hoặc làm mục nát quần áo 1.3.2 Đối với người SOx và hợp chất của SO2 là những chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật trơn của khí quản Ở nồng độ lớn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc khí quản Khi tiếp xúc với mắt chúng có thể thành axit SOx có thể thâm nhập vào thể người qua các quan hô hấp hoặc các quan tiêu hóa sau được hòa tan nước bọt Và cuối cùng chúng có thể thâm nhập vào hệ tuần hoàn Khi tiếp xúc với bụi, SOx có thể tạo các hạt axit nhỏ, các hạt này có thể có thể xâm nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ - 3µm SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói SO2 xâm nhập vào thể người 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 Hầu hết dân cư sống quanh khu vực nhà máy có nồng độ SO2, SO3 cao mắc bệnh đường hơ hấp Nếu hít phải SO nồng độ cao gây tử vong Bảng Độc tính của SO2 Theo Henderson – Haggard Triệu chứng mg/m3 Chết nhanh 30’ – 1h 1300 – 1000 260 – 130 50 30 – 20 13 – Nguy hiểm sau hít thở 30’ – 1h Kích ứng đường hô hấp, ho Giới hạn độc tính Giới hạn ngửi thấy mùi Ppm 500 – 400 100 – 50 20 12 – –3 1.3.3 Đới với thực vật SOx bị oxy hóa ngồi khơng khí phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric tác nhân gây tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến phát triển thực vật Khi tiếp xúc với mơi trường có chứa hàm lượng SO từ - 2ppm vài gây tổn thương Đối với loại thực vật nhạy cảm nấm, địa y, hàm lượng 0,15 - 0,30 ppm gây độc tính cấp 1.3.4 Đới với cơng trình xây dựng Sự có mặt SOx khơng khí ẩm tạo thành axit tác nhân gây ăn mòn kim loại, bê-tông công tr.nh kiến trúc SOx làm hư hỏng, làm thay đổi tính vật liệu, làm thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng đá vôi, đá hoa, đá cẩm thạch; phá hoại tác phẩm điêu khắc, tượng đài Sắt, thép kim loại khác mơi trường khí ẩm, nóng bị nhiễm SO x bị han gỉ nhanh SO x làm hư hỏng giảm tuổi thọ sản phẩm vải, nylon, tơ nhân tạo, đồ da giấy 1.4 Các phương pháp xử lý SO2 1.4.1 Phương pháp hấp thụ Nguyên tắc việc hấp thụ khí tạo tiếp xúc dịng khí chứa chất nhiễm hạt dung dịch hấp thụ thường phun với kích thước nhỏ mật độ lớn Các chất ô nhiễm tách việc hòa tan chất lỏng hấp thụ phản ứng hóa học chất nhiễm dung dịch hấp thụ  Hấp thụ khí SO2 nước -Là phương pháp đơn giản áp dụng sớm để loại bỏ khí SO khí thải, khói từ lị cơng nghiệp SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói -Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hồn ngun -Nhược điểm: độ hịa tan khí SO2 nước thấp nên thường phải dùng lượng nước lớn thiết bị hấp thụ phải tích lớn Hình Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 nước 1-tháp hấp thụ; 2-tháp giải khí SO2; 3-thiết bị ngưng tụ; 4,5-thiết bị trao đổi nhiệt; 6-bơm  Hấp thụ khí SO2 CaCO3 (Đá vôi), CaO (Vôi nung) hoặc vôi sữa Ca(OH)2 - Xử lý SO2 vôi phương pháp áp dụng rộng rãi công nghiệp với hiệu xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền có sẵn nơi - Các phản ứng hóa học xảy trình xử lý sau: CaCO3 + SO2  CaCO3 + CO2 CaO + SO2  CaSO3 2CaSO3 + O2  2CaSO4 SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói Hình Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 sữa vôi 1-tháp hấp thu, 2- phận tách tinh thể, 3-bộ lọc chân không, 4,5- máy bơm, 6-thùng trộn sữa vôi - Hiệu hấp thụ SO2 sữa vôi đạt 98% Sức cản khí động hệ thống khơng vượt 20 mm H2O - Nguyên liệu vôi sử dụng cách hoàn toàn, cụ thể cặn bùn từ hệ thống xử lý thải sử dụng làm chất kết dính xây dựng sau chuyển sunfit thành sunfat lò nung Ưu điểm: Cơng nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu khơng lớn, chế tạo thiết bị vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit khơng chiếm nhiều diện tích xây dựng Nhược điểm: Đóng cặn thiết bị tạo thành CaSO CaSO3 gây tắc nghẽn đường ống ăn mịn thiết bị  Hấp thụ khí SO2 Magie Oxit (MgO) - SO2 hấp thụ oxit – hydroxit magiê, tạo thành tinh thể ngậm nước sunfit magiê Trong thiết bị hấp thụ xảy phản ứng sau: MgO + SO2  MgSO3 MgO + H2O  Mg(OH)2 MgSO3 + H2O + SO2  Mg(HSO3)2 SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói Mg(OH)2 + Mg(HSO3)2  2MgSO3 + 2H2O - Độ hòa tan sunfit magiê nước bị giới hạn, nên lượng dư dạng MgSO3.6H2O MgSO3.3H2O rơi xuống thành cặn lắng  Hấp thụ khí SO2 Zn - Xử lí khí SO2 kẽm oxit (ZnO) tương tự phương pháp oxit magiê tức dùng phản ứng SO2 với kẽm oxit để thu muối sunfit bisunfit, sau dùng nhiệt để phân ly thành SO2 ZnO - Trong phương pháp này, chất hấp thụ kẽm Phản ứng hấp thụ sau: SO2 + ZnO + 2,5H2O  ZnSO3.2,5 H2O + Khi nồng độ SO2 lớn 2SO2 + ZnO + H2O  Zn(HSO3)2  Sunfit kẽm tạo thành không tan nước tách xyclon nước sấy khô Tái sinh ZnO cách nung sunfit 350oC ZnSO3.2,5H2O  SO2 + ZnO + 2,5H2O - SO2 chế biến tiếp tục ZnO quay lại hấp thụ  Hấp thụ khí SO2 natri sunfit (Na2SO3) - Ưu điểm phương pháp: ứng dụng chất hấp thụ hóa học khơng bay có khả hấp thụ lớn Phương pháp ứng dụng để loại SO khỏi khí với nồng độ Có nhiều phương án khác Nếu dùng soda để hấp thụ ta thu sunfit bisunfit natri Na2SO3 + SO2 + H2O  2NaHSO3 - Khí tham gia phản ứng với sunfit 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 1.4.2 Phương pháp hấp phụ - Quá trình hấp phụ sử dụng rộng rãi để khử ẩm khơng khí loại bỏ chất gây mùi, dung mơi, chất màu, ion hịa tan nước Có hai phương thức hấp phụ: + Hấp phụ vật lý: Các phần tử khí bị giữ lại bề mặt chất hấp phụ nhờ lực liên kết phần tử Q trình có toả nhiệt, độ nhiệt toả phụ thuộc vào cường độ lực liên kết phân tử + Hấp phụ hố học: Khí bị hấp phụ có phản ứng hóa học với vật liệu hấp phụ, lực liên kết phân tử trường hợp mạnh hấp phụ vật lý Do lượng nhiệt toả lớn hơn, cần lượng nhiều SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói  Phương pháp hấp thụ amin thơm - Để hấp thụ SO2 khí thải luyện kim màu (nồng độ SO khoảng 1-2% thể tích) người ta sử dụng dung dịch C 6H3(CH3)NH2, tỉ lệ C6H3(CH3)2NH2 : nước = 1:1) C6H3(CH3)2NH2 không trộn lẫn với nước liên kết với SO thành (C6H3(CH3)2NH2)2.SO2 tan nước  Phương pháp CaCO3 - Quá trình hấp thụ huyền phù CaCO 3, diễn theo giai đoạn Ưu điểm phương pháp là: Quy trình cơng nghệ đơn giản, chi phí hoạt động thấp, chất hấp thụ dễ tìm rẻ, có khả xử lí khí mà khơng cần làm nguội xử lí sơ - Q trình hấp thụ thực nhiều tháp khác nhau: tháp đệm, tháp chảy màng, tháp đĩa, tháp phun, tháp sủi bọt tháp tầng sơi  Xử lí khí SO2 chất hấp phụ thể rắn - Các trình xử lí khí SO chất hấp thụ theo phương pháp ướt có nhược điểm nhiệt độ khí thải bị hạ thấp, độ ẩm lại tăng cao gây han rỉ thiết bị máy móc,hệ thống cồng Để khắc phục yếu điểm nhu cầu hồn ngun vật liệu hấp phụ làm khí thải khỏi bụi vật liệu hấp phụ người ta kết hợp q trình khơ ướt ngày trở nên thiết thực      Hấp phụ khí SO2 than hoạt tính Xử lí khí SO2 than hoạt tính có tưới nước - Q trình LURGI Xử lí SO2 nhơm oxit kiềm hóa Xử lí khí SO2 mangan oxit (MnO) Xử lí SO2 vơi dolomit trộn vào than nghiền SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói CHƯƠNG : ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1 Tính tốn lưu lượng nồng độ đầu vào  Tính tốn lưu lượng Bảng Thành phần dầu DO (%) Nguyên tố C H O N S A W %m 86,3 10,5 0,3 0,3 0,5 0,3 1,8 (Nguồn [3]) Năng suất: GN = tấn/h = 5000 kg/h Áp suất: at Nhiệt độ nước: 25 °C; ts = 132,9 °C ( Bảng 41, trang 37, [7]) Nhiệt độ hóa hơi: rhh = 2171 ( Bảng 1.251, trang 315,[1] ) Nhiệt dung riêng nước: CN= 4200×10-3 (J/kg.K) Hiệu suất làm việc: H = 90% QH2O = Q1 + Q2 = GN × CN × ∆ t + GN × rhh = 5000 × 4200 × 10-3 × ( 132,9 - 25 ) + 5000 × 2171 = 12,9×106( kJ/h ) Hiệu suất đạt 90%: Q DO=¿ 14,3 ×106 ( kJ/h ) Nhiệt trị nhiên liệu: LHVDO = 339C + 1256H + 108,8 (O - S) - 25,1 (W - 9H) Trong đó: C,H,O,S,W,H thành phần cacbon, hydro, oxy, lưu huỳnh, nước trọng tự nhiên (%) (Trang 55,[4]) LHVDO = 339×86,3 + 1256×10,5 - 108,8×(0,3 - 0,5) - 25,1×(1,8+9×10,5) = 40048,33 (kJ/kg) QDO 14,3 106   LHV 40048,33 DO GDO = = = 357,1 (k g/h) SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 10 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói CHƯƠNG : TÍNH TỐN CƠ KHÍ 4.1 Thân tháp - Thiết bị làm việc mơi trường ăn mịn - Nhiệt độ làm việc: t = 400C - Áp suất làm việc: p = atm  Chọn vật liệu thép không gỉ để chế tạo thiết bị - Ký hiệu thép: X18H10T (C < 0,12%, Cr 18%, N 10%, T nằm khoảng 11,5%) - Giới hạn bền kéo:  k = 550  106 (N/m2) - Giới hạn chảy:  c = 220  106 (N/m2) - Chiều dày thép: b = mm - Độ giãn tương đối:  = 38% (Bảng XII.4, trang 309,[2]) - Hệ số dẫn nhiệt:  = 16,3 (W/m.0C) - Khối lượng riêng:  = 7900 (kg/m3) [Bảng XII.7, trang 313,[2]) - Chọn công nghệ gia công hàn tay hồ quang điện, cách hàn giáp mối hai bên - Hệ số hiệu chỉnh:  = - Hệ số an toàn bền kéo: nk = 2,6 - Hệ số an toàn bền chảy: nc =1,5 - Hệ số bền mối hàn: h = 0,95 - Đường kính tháp: Dt = 0,8 m = 800 mm 4.1.1 Ứng suất cho phép vật liệu theo giới hạn bền [ k ]   k 550 106   211,5 10 nk 2,6 (N/m2) [ c ]   c 220  106   146 106 nc 1,5 (N/m2) Chọn giá trị nhỏ hơn, [ σ k ] =146 ×10 N/m2 để tính tốn 4.1.2 Chiều dày thân tháp − Áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng Pt =g × ρ × H=9,81× 992× 0,9=8758,4 (N/m2) − Áp suất tính tốn thiết bị Plàm việc =1,0133 ×105 (N/m2) SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 25 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói P=Plàm việc + Pt =1,0133× 105 +8758,4=110088,4 (N/m2) Vì [σk ] × φh = P 146,7 ×10 ×0,95=1266>50 110088,4 Khi chiều dày thân tháp tính theo cơng thức S= Dt × P +C × [ σ k ] × φh Trong đó: Dt : đường kính tháp ( D t =0,8( m) C=C 1+C +C3 C 1: hệ số bổ sung ăn mòn (đối với vật liệu bền có tốc độ ăn mịn 0,05−0,1 mm/ năm, ta chọn C 1=1 mm tính theo thời gian làm việc từ 15 – 20 năm) C 2: hệ số bổ sung hao mòn (C 2=0) C 3: hệ số bổ sung sai chiều dày (C 3=0,5 mm) (Bảng XIII.9, trang 364,[2]) ⟹ C=C1 +C 2+C 3=1+0+ 0,5=1,5 (mm)=1,5 ×10−3(m) Chiều dày thân tháp S Dt  P 0,8 110088, 4  C   1,5  103  1,82  103    k   h 146, 10  0,95 −  − (m) =1,82 (mm) Chọn S = mm Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất tính tốn Áp suất tính tốn P0 tính theo cơng thức P0=1,5 P=1,5 ×182130=273195 (N/m2) − ứng suất tính theo áp suất tính tốn  D   S  C   P0 0,8    1,8  10 3   273195    3, 61 107   S  C   h    1,8  10 3  0,95 (N/m2) Xét: σ c 220 ×106 = =1,83 × 10 N /m >σ 1,2 1,2 Vậy S = mm hợp lý − Khối lượng tháp π π M 1= × ( D 2n−D 2t ) × H × ρ= × ( 0,812−0,8 ) × 9,72× 7900=971(kg) 4 SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 26 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói Trong đó: Dt, Dn: Đường kính ngồi tháp Dn = Dt +2S = 0,8 +  0,005 = 0,81 (m) H: Chiều cao thân tháp (m) 4.2 Tính chiều dày đáy, nắp tháp − Chọn đáy nắp elip tiêu chuẩn − Chọn chiều dài đáy, nắp chiều dày thân Sn = Sđ = S = mm − S  Ca  0,125 Kiểm tra điều kiện: Dt 52  0, 004  0,125 800 : thỏa điều kiện −  P  (6.10, trang 126,[6]) Kiểm tra áp suất dư cho phép tính tốn theo cơng thức:     h ( S  Ca ) Rt  ( S  Ca ) (6.11, trang 126,[6]) Đáy nắp elip tiêu chuẩn Rt = Dt = 800 mm  P  146 1(5  2)  1, 091 800  (5  2) (N/mm2) > 0,2 (N/mm2), thỏa điều kiện Vậy chiều dày đáy nắp mm Chiều cao gờ: h = 25 mm (Tra bảng XIII.11, trang 384,[2]) Khối lượng nắp elip (Tra bảng XIII.11, trang 384,[2]), ta có: M = 30,2 kg Đối với thép khơng gỉ khối lượng nắp elip M=1,01  30,2 = 30,502 (kg) Khối lượng nắp đáy elip M2 =  30,502 = 61,004 (kg) 4.3 Tính ống dẫn lỏng, ống dẫn khí  Ống dẫn khí vào tháp: Đường kính ống dẫn khí: d V 0, 785   (m) (II.36, trang 369, [2]) Trong đó: V: Lưu lượng thể tích khí (m3/s) 5873,  1, 6315 V=5873,4 (m3/h) = 3600 (m3/s)  : vận tốc dịng khí (m/s) Đối với dịng khí với áp suất thường, ta chọn   25 (m/s) SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 27 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói d 1, 6315  0,3 0, 785  25 (m) = 300 (mm) Vậy Với d = 300 mm, vận tốc dịng khí ống dẫn:  4V 1, 6315   23,1 d   0,32 (m/s)  Ống dẫn khí khỏi tháp: Chọn đường kính ống dẫn khí khỏi tháp ống dẫn khí vào tháp: d = 300 mm  Ống dẫn lỏng vào tháp: Đường kính ống dẫn lỏng: d V 0, 785   (m) (II.36, trang 369, [2]) Trong đó: V: Lưu lượng thể tích khí (m3/s) 0, 66  0, 0002 V= 0,66 (m3/h) = 3600 (m3/s)  : vận tốc dòng lỏng (m/s) Đối với dòng lỏng ống hút đẩy bơm, ta chọn   0,5 (m/s) d 0, 0002  0, 02 0, 785  0, (m) = 20 (mm) Với d = 20 mm, vận tốc dòng lỏng ống dẫn:   4V  0, 0002   0, d   0, 022 (m/s) Ống dẫn lỏng khỏi tháp: Chọn đường kính ống dẫn lỏng khỏi tháp ống dẫn lỏng vào tháp: d = 20 mm 4.4 Tính mối ghép bích  Bích ghép thân tháp Theo (Bảng XIII.27, trang 417,[2]) ta có thơng số đo bích sau: Đường kính trong: Dt = 800 mm Đường kính ngồi: Dn = 800 + 2.5 = 810 mm Đường kính ngồi bích: D = 930 mm Đường kính tâm bulon: Db = 880 mm Đường kính mép vát: Dl = 850 mm Đường kính Bulon: db=M20 Số bulon: z = 20 Chiều cao bích: h = 20 mm Chọn vật liệu chế tạo bích thép X18H10T SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 28 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói Khối lượng bích (kg):   ( D  Dn2 )  h     0,932  0,812   0, 02  7,9 103  25,91 4 (kg)  Bích nối đường ống dẫn lỏng vào với thân Chọn bích liền kim loại đen m1  Theo (Bảng XIII.26, trang 412,[2], ta có thơng số đo bích sau: Đường kính ống dẫn lỏng: Dy = 20 mm Đường kính ngồi: Dn = 25 mm Đường kính ngồi bích: D = 90 mm Đường kính tâm bulong: Db = 65 mm Đường kính mép vát: Dl = 50 mm Đường kính Bulon: db = M10 Số bulon: z = Chiều cao bích: h = 12 mm Khối lượng bích (kg): m2    ( D  Dn2 )  h     0,092  0,0232   0, 012  7,9 103  0,6 4 (kg)  Bích nối ống dẫn khí vào với thân: Chọn loại bích liền thép để nối Theo (Bảng XIII.26, trang 415,[2]) ta có thơng số đo bích sau: Đường kính ống dẫn khí: Dt = 300 mm Đường kính ngồi: Dn = 325 mm Đường kính ngồi bích: D = 435 mm Đường kính tâm bulon: Db = 395 mm Đường kính mép vát: Dl= 365 mm Đường kính Bulon: db = M20 Số bulon: z = 12 Chiều cao bích: h = 22 mm m3    ( D  Dn2 )  h     0, 4352  0,3252   0,022  7,9 103  14, 4 (kg)  Bích cửa nạp đệm, tháo đệm: Đường kính trong: Dy = 300 mm Theo (Bảng XIII.26, trang 415,[2]) ta có thơng số đo bích sau: SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 29 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói Đường kính ngồi: Dn = 325 mm Đường kính ngồi bích: D = 435 mm Đường kính tâm bu lon: Db = 395 mm Đường kính mép vát: Dl= 365 mm Đường kính Bulon: db = M20 Số bulon: z = 12 Chiều cao bích: h = 22 mm m4    ( D  Dn2 )  h     0, 4352  0,3252   0,022  7,9 103  14, 4 (kg)  Tổng khối lượng bích: mb = 8m1 + 2m2 + 2m3 + 8m4 = 352,48 (kg) 4.5 Đĩa phân phối Đường kính tháp: Dt = 800 mm (Tra bảng IX.22, trang 230,[2]) ta có: Đường kính đĩa: Dđ = 500 mm Ống dẫn chất lỏng: dS = 44,5  2,5 Chọn dùng đĩa phân phối loại làm thép không gỉ X18H10T Số lượng ống dẫn chất lỏng: Loại 1: 37 chiếc; Loại 2: 28 Bước lỗ: t =70 mm Khối lượng đĩa phân phối lỏng loại 1:   md   Dd  37.d    S  (0,52  37  0, 04452 )  7900  0, 0025  2, 74 4 (kg) Khối lượng đĩa phân phối lỏng loại 2: md    Dd  28d    S  (0,52  28  0, 04452 )  7900  0, 0025  3, 02  4 (kg)  Khối lượng đĩa: mđĩa = md1 + md2 = 2,74 + 3,02 = 5,76 (kg) 4.6 Lưới đỡ đệm (Tra bảng IX.22, trang 230,[2]) ta có: Từ đường kính trong: Dt = 800 mm Chọn đường kính lưới: Dl = 785 mm Chiều rộng bước: b = 30 (đệm 35 x 35) Chọn vật liệu thép Các có tiết diện chữ nhật cạnh có bề rộng 5mm SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 30 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói DI 780   22 b (30  5)  Chọn n = 22 Số đỡ đệm: n = I   DI   7802 S1    477836 4 Diện tích lưới đỡ đệm: (mm2) Tổng khối lượng mà lưới phải chịu: mđ = m1 + m2 Trong đó: m1: khối lượng vật chêm khô (kg) m2: Khối lượng dung dịch (kg) m1  V   d với  d = 520 kg/m3 V  Dt H d  thể tích đệm (m3)   Dt  H d   0,82  6, m1   d   520  540, 12 12 Suy ra: (kg) m2  Vdd  dd  Vd  H  0, 78  0,82  6,  992  Dt  d  dd  12 = 804 (kg) Vậy mđ = m1 + m2 = 1344,2 kg  Khối lượng dung dịch thấm qua đệm    D2     0,82    D2   0,82 mddđ  (  hđ )  (  hđ  Vt )   l  (  6, 2)  (  6,  0, 78)   992 4 4     = 680 (kg) Khối lượng đĩa phân phối khí, lưới đỡ đệm, cửa nhập tháo đệm, bu long có khối lượng nhỏ so với khối lượng dung dịch tháp nên bỏ qua Suy khối lượng toàn tháp = M1+M2+mb +mđ+ mddđ = 3415 kg  tải trọng toàn tháp P = m g = 34159,81= 33502 (N)  Chọn tháp có chân đỡ làm thép CT3  Tải trọng đặt lên chân đỡ SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 31 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói P 33502   8376( N / m ) 4 G= Chọn tải trọng cho phép chân đỡ G = 1104 N (Tra bảng XIII.35, trang 437,[2]) ta được: Bảng Chân đỡ thiết bị L B B1 H B2 h S l d 160 14 75 23 mm 210 150 180 245 300 SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 32 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 5.1 Tính cơng suất bơm Viết phương trình Bernoulli cho mặt thống chất lỏng (mặt cắt 1-1) mặt cắt (2-2) H b  Z1  p1 1V12 p  V2   Z   2  hf  g 2g  g 2g  H b   Z  Z1   P2  P1  2V22   2V22   hf g 2g Trong đó: Z1, Z2: chiều cao mặt cắt (1-1) (2-2) (m) Chọn Z2 −Z = 10 m P1, P2: áp suất mặt cắt (1-1) áp suất mặt cắt (2-2) Xem P1 = P2 = Pkq V1,V2: vận tốc dòng chảy mặt cắt (1-1) mặt cắt (2-2) V1= 0, V2= 0,6 m/s Hf: tổn thất cột áp từ mặt cắt (1-1) đến mặt cắt (2-2) (m) 1 ,  : hệ số hiệu chỉnh động Hb: cột áp bơm, mH2O Chuẩn số Suy ra: Re  Re  Vd   0,  0, 02  992  18146  2300 0,656 103 → Chế độ chảy ống chế độ chảy rối nên   H b  Z  Z1  V2  hf 2g Trong đó: hf = hd + hcb Với hd (m): Tổn thất dọc đường ống hcb (m): Tổn thất cục miệng vào, miệng ra, chỗ uốn, va Tổn thất dọc đường ống (hd) SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 33 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói L V2 hd     d 2g Trong đó: L (m): Chiều dài đường ống Chọn L = 15 m d = 0,02 (m): Đường kính ống dẫn lỏng λ: Hệ số tổn thất: Với   6,81 0,9    2 log     3,    Re  (II.65, trang 380,[1])  d : Độ nhám tương đối Chọn ống thép hàn điều kiện có ăn mòn: ε = 0,2 mm (Bảng II.15, trang 381,[1]) 0,  0, 01  Δ = 20  6,81 0,9 0, 01   2 log    3,    9073,17     λ=¿0,045 hd  0, 045  Vậy 15 0, 62   0, 62(m) 0, 02  9,81 ζ : Hệ số tổn thất cục Chọn hệ thống ống có: (Phụ lục 3-4, trang 236, [7]) - khuỷu cong (uổn góc 90°): ζkh = 1,1 - van: ζv = 0,15 - Đầu vào ống: ζđv = 0,5 - Đầu (cửa vào tháp): ζđr = Ta có: hcb  v2 v2 0, 62          dr     1,1   0,15  0,5  1  0, 073( m)   g  kh v dv 2g  9,81 Cột áp bơm V22 V22 H b   Z1  Z    h f  ( Z  Z1 )   hd  hcb 2g 2g SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 34 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói 0, 62 = 10 +  9,81 + 0,15 + 0,073 = 10,24 (mH2O) Công suất bơm Nb  Q  Hb    g 1000 (kW) (II.189, trang 439,[1]) Trong đó: Q Vtr 0, 66   0, 0002 3600 3600 (m3/s): Lưu lượng bơm   o tl ck  0,96  0,85  0,96  0, 783 : Hiệu suất bơm Với ŋo =0,96, ŋtl =0,85, ŋck = 0,96 : Lần lượt hiệu suất thể tích, hiệu suất thủylực hiệu suất khí loại bơm ly tâm (Bảng II.32, trang 439,[1]) Nb   0,0002  10  992  9,81  0, 025 1000  0, 783 (kW)  Công suất thực bơm N bơmtt = β N b= 1,  0, 025 = 1,425 (kW) (II.191, trang 439,[1]) β = 1,4: Hệ số dự trữ công suất (Bảng II.33, trang 440,[1])  Chọn công suất thực bơm là: 1,5 (kW) 5.2 Tính cơng suất quạt Chọn quạt ly tâm Viết phương trình Bernoulli cho mặt cắt (mặt cắt 1-1) mặt cắt ống thổi khí vào đáy tháp (mặt cắt 2-2) H q  Z1  P1 1V12 P  V2   Z   2  H  g 2g  g 2g P2  P1  2V22   2V22  H q   Z  Z1      g 2g Trong đó: Z1, Z2 (m): Chiều cao mặt cắt (1-1) (2-2) Chọn Z2 =Z P1, P2: Áp suất dịng khí ống hút ống đẩy Chọn P1 = 0; P2 = ΔPư = 8392 (N/ m2) ρ = 1,13 (kg/m3): Khối lượng riêng dịng khí SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 35 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói V1, V2 (m/s): Vận tốc dịng chảy mặt cắt (1-1) (2-2) Chọn đường kính ống hút đường kính ống đẩy nên V1 = V2 = V = 23,1 (m/s) α 1, α 2: Hệ số hiệu chỉnh động Hq (mH2O): Cột áp quạt Ta có: Chuẩn số Re  V  d   23,1 0,3 1,13   7792  2300  1, 005 103 : Chế độ chảy rối  α ¿ α = => α V 21=α V 22 P P2    u   g  g Trong đó: ΔH = hd + hcb Với hd (m): Tổn thất dọc đường ống hcb (m): Tổn thất cục miệng vào, miệng ra, chỗ uốn, van Tổn thất dọc đường L V2 hd     d 2g Trong đó: L (m): Chiều dài ống dẫn khí Chọn L = 10 m d = 0,3 (m): Đường kính ống dẫn khí λ: Hệ số tổn thất: Với   6,81 0,9    2 log     3,    Re  (II.65, trang 380, [1])  d : Độ nhám tương đối Chọn ống thép hàn điều kiện có ăn mịn: ε = 0,2 mm (Bảng II.15, trang 381,[1])   0,  0, 0006 300  6,81 0,9 0, 0006   2 log     3,    4945    λ=¿0,04 Vậy hd  0, 04  10 23,12   36,3(m) 0,3  9,81 SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270 GVHD: Trần Anh Khoa 36 Đồ án khí thải Tên đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lị sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với suất tấn/h nhà máy sản xuất mì gói Tổn thất cục (hcb) ζ : Hệ số tổn thất cục Chọn hệ thống ống có: (Phụ lục 3-4, trang 236, [7]) - khuỷu cong (uổn góc 90°): ζkh = 1,1 - van: ζv = 0,15 - Đầu vào ống: ζđv = 0,5 - Đầu (cửa vào tháp): ζđr = Ta có: hcb  v2 v2    g  2 kh  2 v   dv   dr  2g 23,12   (4  1,1   0,15  0,5  1)  173  9,81 (m) Cột áp bơm  q  hcb  hd  Pu 8392  173  36,3   966,3(m) g 1,13  9,81 Công suất bơm Nq  Q  H q  k  g 1000 Trong đó: Q (kW) (II.189, trang 439,[1]) VKT 5873,   1, 6315 3600 3600 (m3/s): Lưu lượng dịng khí ŋ = ŋ1 ŋ2 ŋ3=0,8 ×0,95 × 0,95=0,722: Hiệu suất bơm Với ŋ1=0,8, ŋ2=0,95,ŋ3 = 0,95 : Lần lượt hiệu suất lý thuyết quạt, hiệu suất ổ đỡ hiệu suất hệ truyền đai (trang 10,[8])  Nq  1, 6315  966,3 1,13  9,81  24, 1000  0, 722 (kW)  Công suất thực bơm N quạt thực = k N q = 1,15 × 24,2 = 27,83 (kW) (trang 153,[8]) k = 1,15: Hệ số dự trữ thêm cho động với quạt ly tâm có 2,01 ¿ N q