đồ án khí
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG VŨ THỊ KHÁNH HUYỀN ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Môi trường Mã ngành: 751 04 06 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI Sinh viên thực hiện: Vũ Thị Khánh Huyền Lớp : ĐH8M2 Mã sinh viên : 1811071369 Giảng viên giảng dạy: TS Nguyễn Thu Huyền Hà Nội, tháng 9, năm 2021 SỐ LIỆU ĐẦU BÀI Hướng gió A B l l 2/3b b L1 b Kích thước nhà: - Nhà A: - Nhà B: bA = 30m bB = 40m lA = 80m lB = 70m hA = 10m hB = 5m L1 = 90m; Hô = 35m; uo =1 m/s; Tkt =80oC; Txq=25oC - Lưu lượng L =35000 (m3/h) = 9,72 m3/s Thơng số khí thải nhà máy A: Nồng độ khí thải (mg/m3) Cl2:50 SO2: 1089 NO2: 2662 H2S: 18 CO: 7321 Bụi: - Hàm lượng bụi (g/m3): 25 - Khối lượng riêng (kg/m3):2500 - Cỡ hạt () Đường kính cỡ 0_5 hạt δ (μm) Phần trăm khối 11 lượng (%) 5_10 10_20 20_30 30_40 40_50 50_60 60_70 12 21 11 13 11 12 Chương I: Tính tốn hiệu xử lý cần thiết đề xuất yêu cầu công nghệ, đề xuất dây chuyền cơng nghệ Tính tốn hiệu xử lý cần thiết 1.1 - Xác định nguồn Nhà A: - Nhà B: bA = 30m bB = 40m lA = 80m lB = 70m hA = 10m hB = 5m L1 = 90m; Hô = 35m; =1 m/s; Tkt =80oC; Txq=25oC - Lưu lượng L =35000 (m3/h) Phân loại nhà: Gọi: + Chiều rộng nhà b (m) + Chiều dài nhà l (m) + Chiều cao nhà h (m) + Khoảng cách mép tường sau nhà đến mép tường trước nhà thứ L1 (m) + Khoảng cách từ mặt sau nhà đến nguồn thải bz (m) + Chiều cao tòa nhà thứ h’ (m) - Ta có: 2,5hA = 2,510 = 25 (m) bA = 30(m) - => A nhà rộng Có: 10hA = 1010 = 100 (m) lA = 80 (m) - => bA>2,5hA Lại có: => lA A nhà ngắn 8hA = 810 = 80 (m) => L1>8hA L1 = 90 (m) => độc lập Nhà A nhà rộng ngắn độc lập A B độc lập - Vì A, B độc lập nên chiều cao giới hạn nguồn thải: Hgh = 0,36bz + 1,7 hnhà (CT _ Kỹ thuật XLKT-ĐH TN MT HN) = 0,36 (bA) + 1,7 hnhà = 0,36 (30 ) + 1,710 = 24,2 (m) - Vận tốc gió miệng ống khói: U35 = u10 ( CT 2.1_Trang 40_Kỹ thuật XLKT-ĐH TN MT HN) Tra bảng 2.1 (Kỹ thuật XLKT-ĐH TN MT HN_Trang 40) có: Cấp độ ổn định khí quyển: Cấp D Giả sử độ gồ ghề mặt đất là: z0 = 0,01 m n = 0,12 U35 = u10 = = 1,013 (m/s) - Vận tốc khí thải khỏi miệng ống khói: W = = = 5,501 (m/s) - Độ cao nâng luồng khói: Theo Davidson W.F ta có: ( CT 2.2_Trang 41_Kỹ thuật XLKT-ĐH TN MT HN) H = Dô (1 + = 1,5 (1 + = 18,52 (m) - Chiều cao hiệu nguồn thải: (CT 2.17_Trang 43_Kỹ thuật XLKT-ĐH TN MT HN) Hhq = Hô + H = 35 + 18,52= 53,52 (m) Hhq> Hgh => Nguồn thải nguồn cao Nguồn thải là: + Nguồn cao + Nguồn nhân tạo + Nguồn điểm + Nguồn nóng (200C Chọn B = 3,5m l = m; Chọn vận tốc khí buồng lắng u = 0,8 m/s (Quy phạm 3m/s) Ta có: u= H = = = 1,74 (m) Chọn xây dựng H = m Kích thước buồng lắng: B x l x H = 3,5 x x (m) Kiểm tra lại đường kính giới hạn vận tốc chuyển động bụi: - Đường kính giới hạn bụi: δmin = = = 49 μm - Vận tốc chuyển động bụi (vận tốc dịng khí): u = = = 0,69(m/s) < 3m/s => Thỏa mãn u cầu ( Vì thơng thường vận tốc tối đa dịng khí buồng lắng u=3m/s_Sách kỹ thuật xử lý khí thải-ĐH TN MT HN_trang 82) + Thời gian lưu lại bụi buồng lắng: 14,05 (s) + Thời gian rơi hạt bụi vị trí phía góc trái buồng lắng đến lúc chạm đáy buồng lắng: = 12,68(s) < => Vậy δmin= 49 µm Những hạt bụi có đường kính ≥ 49µm lắng 100% Hiệu lắng bụi buồng lắng a Hiệu lắng theo cỡ hạt Theo cỡ hạt, hiệu lắng tính theo : Trong đó: + µ : Độ nhớt khí thải 80oC + L1 : Lưu lượng khí thải, L1 = 4,86 (m3/s) + ρb : Trọng lượng riêng bụi, ρb = 2500 kg/m3 + l : Chiều dài buồng lắng (m) + B: Chiều rộng buồng lắng (m) b Hiệu lắng bụi buồng lắng: Dải phân cấp cỡ hạt bụi lại sau lọc = 100% STT 0_5 5_10 10_20 20_30 30_40 40_50 50_60 60_70 Tổng cộ 11 12 21 11 13 11 12 100 Phân cấp cỡ hạt ban đầu (%klg) Khối lượng m (kg) 1155 1260 2205 1155 1365 1155 1260 Hiệu lọc theo cỡ hạt η (δ) % buồng lắng 0.26 2.30 9.20 25.55 50.07 82.77 100.00 945 10500 100.00 370 Lượng bụi giữ lại sau buồng lắng Lượng bụi lại sau buồng lắng Dải phân cấp cỡ hạt bụi lại sau lọc 2.95 1152.05 28.97 202.79 295.06 683.47 956.01 1260.00 1231.03 2002.2 859.94 681.53 198.99 18.81% 20.10% 32.69% 14.04% 0.00 945.00 4374 0.00 6126 11.13% 3.25% 100% Hiệu lắng thiết bị: 41.66 % Như vậy, hiệu lọc buồng lắng 41.66 % < hiệu suất tối thiểu cần đạt (98,8%) không thỏa mãn yêu cầu => Cần phải sử dụng đến Xyclon Kích thước chi tiết buồng lắng: STT Các thông số Số buồng lắng Kí hiệu Chiều dài buồng lắng Chiều cao buồng lắng Chiều rộng buồng lắng - l H B Đơn vị m m m Giá trị 3,5 2.1.2 Xử lý Xyclon Các thơng số cần thiết cho tính tốn thiết kế: + Lưu lượng khí vào Xyclon: 35000 m3/h + Khối lượng riêng hạt bụi: 2500kg/m3 Tính tốn đường kính cyclon Chọn cyclon mắc song song với nhau: lưu lượng xyclon 11667 m3/h - Diện tích tiết diện ngang xyclon là: F = = = 1,3 m2 Trong đó: L: lưu lượng dịng khí m3/s N: Số lượng xyclon đơn ngun, N = : Tốc độ quy ước 2,3 m/s Chọn = 2,5 m/s - Đường kính xyclon: D = = = 1,28 m - Tốc độ thực tế khí xyclon: vtt = = = 2,4 m/s - Độ sai lệch so với tốc độ ưu: = = 4% < 15% → vtt = 2,4 m/s đạt u cầu Tính tốn số liệu chi tiết xyclon theo kích thước tiêu chuẩn Stairmand C.J Theo tiêu chuẩn stairmand hình 7.8a trang 97 sách ‘Ơ nhiễm khơng khí Xử lý khí thải tập 2’ - Trần Ngọc Chấn có : - Đường kính xyclon : D = 1,28 m - Đường kính ngồi ống d1 = 0,5 D = 0,65 m - Đường kính cửa bụi : d2 = 0,3 D = 0,38 m - Đường kính thùng chứa bụi : d3 = D = 1,28 m - Chiều cao cửa vào : a = 0,5 D = 0,65 m - Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 0,5 D = 0,65 m - Chiều cao phần hình trụ: h2 = 1,5 D = 1,92 m - Chiều cao phần hình nón: h3 = 2,5 D = 3,2 m - Chiều cao bên ống trung tâm: h4 = 0,5 D = 0,65 m - Chiều cao thùng chứa bụi: h5 = 0,5 D = 0,65 m - Chiều cao tổng cộng xyclon: H = h2 + h3 + h4 + h5 = m - Chiều rộng cửa vào: b = 0,2 D = 0,25 m - Chiều dài cửa ống vào: l = 0,5 D = 0,65 m a Xác định đường kính giới hạn hạt bụi dmin = Trong đó: L: Lưu lượng khí thải xyclon: L = 3,24 m3/s : hệ số nhớt động bụi 800 C: = 2,16 10-5 (kg/m.s) : Khối lượng riêng bụi, = 2500 ( kg/m3) r1: bán kính ống khí sạch, r1 = 0,5 d1 = 0,3 m r2: Bán kính xyclon: r2 = D/2 = 0,64 m n: Số vịng quay dịng khí bên xyclon n = = = = 4,75 vòng/s Với: : vận tốc khí ống dẫn vào xyclon = = = 20,3 m/s l: Chiều cao làm việc xyclon: l = H – a = 1,92 – 0,65 = 1,27 m Với: H: Chiều cao thân hình trụ xyclon (m) a: Chiều cao cửa vào (m) → = = 2,8 10-5 m b Hiệu lọc bụi theo cỡ hạt xyclon = 100% =6126 * / = STT 0_5 5_10 10_20 20_30 30_40 Phân cấp cỡ hạt ban đầu (%klg) Khối lượng m (kg) 768.2 820.9 1335.1 573.4 Hiệu lọc theo cỡ hạt η (δ) % buồng lắng 0.01 0.11 0.41 Lượng bụi giữ lại sau buồng lắng 10.04 93.29 Lượng bụi lại sau buồng lắng 758.16 727.59 Dải phân cấp cỡ hạt bụi lại sau lọc - 18.81 20.10 32.69 14.04 Tổng cộng 40_50 11.13 3.25 100 454.5 132.7 6126*2/3 =4084 1.00 1 3.532248 541.396 573.3936 454.5492 132.73 1805.407 793.66 0.00 0.00 0.00 2279.41 100 33.26 31.92 34.82 0 Hiệu suất xử lý xyclon : =44.20 % - Hiệu suất xử lý bụi sau xử lý buồng lắng xyclon : = 100 = 67 % < Hiệu suất xử lý cần đạt : 98,8 % → phải xử lý tiếp túi lọc vải 2.1.3 Tính tốn thiết bị lọc bụi túi vải Thơng số đầu vào: - Lưu lượng khí thải vào: Q = 35000 m3/h = 9,72 m3/s - Khối lượng riêng bụi: = 2500 kg/m3 - Khối lượng riêng khí 80oC: = 0,9 kg/m3 - Khối lượng bụi vào mb = 2279.41 x = 6838.2 kg - Nồng độ bụi vào = 6838,2.1000/(24×3,6×9,72) = 8142,6 mg/m3 Nhiệt độ khí đầu vào 80oC nên ta chọn vật liệu lọc thiết bị nitron (do độ bền nhiệt tác động lâu dài 120oC tức thời 150oC, bền hóa học axit, chất kiềm chất oxi hóa…) - Thiết bị lọc túi vải có hệ thống rung lắc học - Diện tích túi vải: Trong đó: D: Đường kính túi lọc (theo quy phạm D = 125 – 300 mm), chọn D = 250mm h: Chiều cao túi lọc (theo quy phạm h = – 3,5 m), chọn h = 3,5 m - Tổng diện tích bề mặt túi vải: Trong đó: Q: Lưu lượng khí vào thiết bị (m3/h) v: Cường độ lọc (m3/m2.h), v = 15 – 200 m3/m2.h, tùy thuộc vào khí, vải lọc, pha phân tán nhiệt độ xác định thực nghiệm Chọn v = 100 m3/m2.h - Số túi lọc: Hiệu suất thiết bị, lấy = 90% Chọn số túi lọc: n = 150 túi, chia làm đơn nguyên, đơn nguyên có 30 túi chia thành túi hàng dọc túi hàng ngang Chọn khoảng cách: Giữa túi: d1 = 0,1 m Giữa hàng: d2 = 0,1 m Giữa túi vải đến mặt thiết bị: d3 = 0,1 m Chọn độ dày đế thiết bị: = 0,003 m - Chiều dài đơn nguyên: = = 2,206 m - Chiều rộng đơn nguyên: = = 1,856 m - Chiều cao phận lọc: H1 = h = 3,5 m - Chiều cao phận chấn động túi vải: H2 = 0,3 m - Chiều cao thu hồi bụi: H3 = – 1,5 m Chọn H3 = m - Chiều cao thiết bị: H = H1 + H2 + H3 = 3,5 + 0,3 + = 4,8 m Tính tốn trở lực thiết bị: =A ,N/m2 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 = 1,3 v: Cường độ lọc: v = 100 m3/m2.h → = = 796,2 N/m2 Phương pháp hoàn nguyên túi lọc - Tỉ lệ khí hồn ngun: = = = 0,025 m/s Phương pháp hoàn nguyên cấu rung lắc học: = 0,01 – 0,03 m/s Mà = 0,026 m/s Vậy chọn phương pháp hoàn nguyên rung học Thời gian rung lắc túi lọc khoảng phút nên trình rung lắc chu trình làm việc khoảng 10 phút Tính lượng bụi thu đơn nguyên - Khối lượng riêng hỗn hợp khí bụi tính theo cơng thức: Trong đó: Khối lượng riêng bụi là: = 2500 kg/m3 Khối lượng riêng khí 800C: = 0,9 kg/m3 Nồng độ bụi hỗn hợp khí vào: =8142,6 10-6 kg/m3 → Giải phương trình ta được: = 4,8 kg/m3 Lượng hệ khí bụi vào ống tay áo: = 4,8 = 33600 kg/h Nồng độ bụi hệ khí vào túi lọc: (% khối lượng) = = 0,16 % Nồng độ bụi hệ khí khỏi túi lọc: ( % khối lượng) = = 0,016 % Lượng hệ khí bụi khỏi thiết bị = 33600 = 33551,6 kg/h Lưu lượng khí khỏi túi lọc: = = 6989,9 m3/h = 1,95m3/s Lượng bụi thu được: = 33600 – 33551,6 = 48,4 kg/h Khối lượng bụi thu ngày ( làm việc tiếng ): m = 48,4 = 387,2 kg/ngày Thể tích bụi thu ngày: = 0,15 m3 Chọn thùng chứa bụi có chiều cao h = 0,5, chiều rộng B = 0,4, chiều dài l = 0,8 m Như hiệu suất xử lý bụi tổng cộng qua thiết bị buồng lắng, xyclon, túi vải là: Hiệu suất xử lý bụi cần đạt tới 99,3 %, lượng bụi lại sễ xử lý với q trình xử lý khí thơng qua tháp đệm ... MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI Sinh viên thực hiện: Vũ Thị Khánh Huyền Lớp : ĐH8M2 Mã sinh viên : 1811071369 Giảng viên giảng dạy: TS Nguyễn Thu Huyền... 19/2009) + Hệ số vùng, Kv=1 Khu công nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn km; sở sản xuất công nghiệp, chế biến,