ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢITHIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ LUYỆN THÉP

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP HCM KHOA MÔI TRƯỜNG KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LỊ LUYỆN THÉP SVTH: Bùi Thị Thùy Linh MSSV: 0450020136 GVHD: Th.S Vũ Phượng Thư TP HCM, 5/2018 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP HCM KHOA MÔI TRƯỜNG KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LỊ LUYỆN THÉP SVTH: Bùi Thị Thùy Linh MSSV: 0450020136 GVHD: Th.S Vũ Phượng Thư BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TPHCM Khoa Môi Trường Bộ môn Kỹ thuật Môi trường NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI Họ tên sinh viên: Bùi Thị Thùy Linh Lớp : 04ĐHKTMT Ngành : Kỹ Thuật Môi Trường Ngày giao đồ án: 20/01/2018 Ngày hoàn thành đồ án: 01/06/2018 Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị luyện thép, lưu lượng khí thải 16000 m3/h, nồng độ bụi 1500 mg/m3 Yêu cầu số liệu ban đầu: - Khí thải lị luyện thép, lưu lượng khí thải 16000 m3/h, nồng độ bụi 1500 mg/m3 - Qui chuẩn khí thải sau xử lý cột B – QCVN 19:2009/BTNMT (hoặc QCVN 20:2009/BTNMT) Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Lập thuyết minh tính tốn bao gồm:  Trình bày tổng quan nguồn gốc phát sinh bụi/khí thải  Trình bày phương pháp xử lý bụi/khí thải  Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý (2 phương án phải xử lý khí thải), phân tích ưu nhược điểm phương án, từ lựa chọn cơng nghệ phù hợp để xử lý bụi/khí thải  Tính tốn cơng trình đơn vị phương án chọn  Tính tốn lựa chọn thiết bị (motor, quạt, ) cho cơng trình đơn vị  Khái tốn chi phí đầu tư xây dựng cơng trình chi phí vận hành Các vẽ kỹ thuật: - Bản vẽ mặt cắt công nghệ phương án chọn: 01 vẽ khổ A2 (có cao trình) - Bản vẽ mặt bố trí cơng trình: 01 vẽ khổ A2 - Bản vẽ chi tiết công trình đơn vị hồn chỉnh (cơng trình chính): 01 vẽ khổ A2 TP.HCM, ngày 20 tháng năm 2018 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ThS Vũ Phượng Thư NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng năm 2018 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ThS Vũ Phượng Thư NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề: Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường không khí vấn đề thời nóng tồn cầu, việc mơi trường khí dần có nhiều thay đổi cách rõ rệt có nhiều ảnh hưởng đến người động thực vật Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường không khí người tự nhiên, đó, nguyên nhân chủ yếu người gây Ngồi việc phát thải chất khí độc hại ngồi mơi trường khơng khí bên cạnh đó, hạt bụi dịng khí thải gây ảnh hưởng nặng nề đến đời sống người, động thực vật Và đặc biệt hạt bụi hình thành q trình luyện kim cịn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Trong phát triển ngày giới, lĩnh vực sống, nông nghiệp, du lịch, điện tử, công nghệ thông tin, Ngành công nghiệp nặng chiếm vị trí quan trọng, tiền đề cơng trình lớn phát triển sở hạ tầng Ngày đánh dấu thành to lớn nghành cơng nghiệp đóng tàu, sản xuất tơ, luyện thép, luyện kim, Trong đó, luyện thép giữ vai trị quan trọng, tạo nhiều nguyên liệu cho nghành khác sử dụng Q trình sản xuất lị luyện thép gây ô nhiễm môi trường không khí nghiêm trọng, ảnh hưởng đến chất lượng mơi trường sống người dân Vì mà việc xử lý bụi từ lò luyện thép trước xả thải ngồi mơi trường khơng khí việc làm cần thiết để bảo vệ môi trường Nội dung đồ án: - - − − Nghiên cứu tổng quan ngành luyện thép Nghiên cứu sơ lược tình hình sản xuất đặc điểm quy trình cơng nghệ ngành luyện thép Nghiên cứu nhằm xác định nguyên nhân gây nhiễm, từ phân tích đánh giá mức độ gây ô nhiễm môi trường lao động môi trường xung quanh Đề xuất biện pháp ngăn ngừa nhiễm mơi trường góp phần đảm bảo phát triển cân đối phát triển sản xuất bảo vệ môi trường, sức khỏe cho công nhân Đề xuất cơng nghệ xử lý nhiễm thích hợp nhằm hạn chế nhiễm góp phần bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khỏe người dân Phạm vi đồ án Thiết kế tính tốn hệ thống xử lý bụi trình luyện thép Ý nghĩa đồ án MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị luyện thép,lưu lượng khí thải 16000m3/h,nồng độ bụi 1300mg/m Bảng 3.6 Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu hạt bụi Đường kính hạt bụi , µm 20 Tổng Phần trăm khối lượng (%) 10 15 15 35 30 100 Lượng bụi 1m3 khí thải (mg/m3 ) 150 150 225 525 450 Hiệu lọc theo cỡ hạt H% lấy trung bình theo cỡ hạt 27,33 100 100 Lượng bụi lại sau qua xiclon, mg/m3 145,5 144 163,5 454,5 − Nồng độ bụi lại thải là: 454,5 mg/m3 − Hiệu suất làm xiclon 100% = 69,7% − Tổn thất áp suất qua xiclon: (CT 3.6/61–Giáo trình kỹ thuật xử lý nhiễm khơng khí, NXB ĐHQG TPHCM, 2012) − Trong đó: + : tổn thất áp suất thiết bị xiclon + KE : số loại xiclon xác định; SVTH: Bùi Thị Thùy Linh GVHD: ThS Vũ Phượng Thư Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị luyện thép,lưu lượng khí thải 16000m3/h,nồng độ bụi 1300mg/m = = = 9,99 : khối lượng riêng không khí (kg/m3 ) − = 1,293 = 1,076 (kg/m3 ) = 9,99  = 432 N/m2 f Khối lượng bụi thu ngày: Gọi: Gv : suất thiết bị tính theo hệ khí vào (kg/h) Gr : suất thiết bị tính theo hệ khí (kg/h) Gs : suất thiết bị tính theo lượng khí hồn tồn (kg/h) : nồng độ bụi hệ khí vào thiết bị xiclon, % khối lượng : nồng độ bụi hệ khí thiết bị xiclon, % khối lượng − Lượng hệ khí vào cyclone: Gv = Qv = 1,076 16000 = 17216 (kg/h) − Nồng độ bụi hệ khí vào cyclone (% khối lượng): = = 100 = 0,139 % − Nồng độ bụi hệ khí khỏi cyclone(% khối lượng) = ( - ) = 0,139 (1 – 0,679) = 0,044619 % − Lượng hệ khí khỏi cyclone Gr = G v = 17216 = 17199 (kg/h) − Lượng khí hồn tồn Gs = G v = 17216 = 17192 (kg/h) − Lượng bụi thu Gb = Gv - Gr = 17216 - 17199 = 17 (kg/h) − Lưu lượng hệ khí cyclone Qr = = = 15984 (m3 /h) − Năng suất cyclone theo lượng khí hoàn toàn Qs = = = 15977 (m3 /h) − Khối lượng bụi thu cyclone ngày (1 ngày làm việc 24h) SVTH: Bùi Thị Thùy Linh GVHD: ThS Vũ Phượng Thư Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị luyện thép,lưu lượng khí thải 16000m3/h,nồng độ bụi 1300mg/m m = Gb tlv= 17 24 = 408 (kg/ngày) − Thể tích bụi thu cyclone ngày V = = = 0,34 (m3 /ngày) g Tính bề dày than tháp cyclone:  Bề dày tối thiểu than: S’ = = = 0,0005 (m) =0,5 mm Trong − Dt : đường kính quy đổi, Dt =1,5 m − P: áp suất làm việc tháp, P = 9,81.104 N/m2 − : hệ số bền mối hàn Chọn than hình trụ hàn dọc, hàn tay hồ quang điện, đường kính Dt > 700mm => = 0,95 ( Bảng XIII.8/ tr.362/Sổ tay 2) − : ứng suất cho phép tiêu chuẩn Được tính sau: + Chọn vật liệu thép cacbon thường để chế tạo thiết bị Ký hiệu thép CT3, dựa vào tiêu chuẩn ΓOCT 380-71 ta có thơng số sau: • Giới hạn bền kéo: =380-490 N/mm2 => chọn : = 380.106 N/m2 • Giới hạn chảy: 210 N/mm2 => chọn: = 240.106 N/m2 • Chiều dày thép: b= 4-20 mm • Đỗ giãn tương đối: 23% => chọn = 25% + Hệ số an toàn kéo: = 2,6.( Bảng XIII.3/tr.356/Sổ tay 2) + Hệ số an toàn bền chảy: =1,5.( Bảng XIII.3/tr.356/Sổ tay + Hệ số hiệu chỉnh: η =1( thiết bị thuộc nhóm loại 2).(Bảng XIII.2/tr356/số tay 2) + Theo giới hạn bền kéo: [ ] =x η = x = 146,15x106 (N/m2) + Theo giới hạn bền chảy: [ ] = x η = x = 160x106 (N/m2) + Ta thấy giới hạn bé hai ứng suất cho phép làm ứng suất cho phép tiêu chuẩn:[ ] = 146,15x106 (N/m2) − Chọn hệ số bổ sung để quy trịn kích thước: C= C1 + C2 + C3 + C0= 1+0,4+0,12+0,5=2,02(mm) Trong đó: + C0: Hệ số quy trịn kích thước, C0=0,5 mm SVTH: Bùi Thị Thùy Linh GVHD: ThS Vũ Phượng Thư Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị luyện thép,lưu lượng khí thải 16000m3/h,nồng độ bụi 1300mg/m + C1: Hệ số bổ sung bào mịn hóa học thời gian sử dụng thiết bị 15 năm với tốc độ ăn mòn 0,1mm/năm, C1=1 mm + C2: Hệ số bổ sung bào mòn học, C2=0,4 mm + C3: Hệ số bổ sung sung sai âm, C3=0,12 mm.( Bảng XIII-5/Tr.364/sổ tay 2)  Bề dày thực thân thiết bị: S = S’ + C = 0,5 + 2,02 = 2,52 mm  Chọn S = 3mm  Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính tốn: Áp suất thử Pth tính theo cơng thức (Bảng XIII-5/Tr 358/ Sổ tay 2) Pth = 1,5 Plv = 1,5 9,81.104 = 14,715.104 N/m2 Ứng suất theo áp suất thử tính tốn =118,62x106 N/m2 Xét = = 316,67.106 N/m2 > Vậy thân tháp có bề dày mm thỏa điều kiện bền áp suất làm việc 3.2.4 Tính tốn túi vải: − Lưu lượng khí thải vào thiết bị lọc túi vải: L = 15984 m3 /h − Nồng độ bụi vào thiết bị Cv = 454,5 mg/m3 =0,4545 g/m3 − Nhiệt độ bụi khí vào tb = 550C − Khối lượng riêng khơng khí khô 550C: k = 1,076 kg/m3 − Khối lượng riêng bụi b = 1200 kg/m3 − Chọn hiệu suất lọc thiết bị lọc túi vải 99% − Chọn vải lọc làm vật liệu vải N 02 nên ứng với cường độ lọc bụi khí qua túi vải V1 = 120 m3/m2.h (Trang 126-127 – Tính tốn kỹ thuật lọc bụi làm khí,Hồng Kim Cơ, NXB Khoa học kỹ thuật) SVTH: Bùi Thị Thùy Linh GVHD: ThS Vũ Phượng Thư Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị luyện thép,lưu lượng khí thải 16000m3/h,nồng độ bụi 1300mg/m − Nồng độ tối đa cho phép chất nhiễm khí thải sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ thải mơi trường khơng khí: Cmax = CTC x KP x KV Với : + C: nổng độ bụi chất vô quy định mục 2.2, QCVN 19:2009 − Chọn mức độ xử lý cột B =>Chọn C= 200 mg/N.m điều kiện tiêu chuẩn (00C áp suất 760 mmHg) + Kp: hệ số lưu lượng nguồn thải quy định mục 2.3, QCVN 19:2009 L = 15984 m3/h < 20000 m3/h =>Chọn Kp = 1,0 + Kv: hệ số vùng, quy định mục 2.4, QCVN 19:2009 => Chọn Kv = 1,0  Cmax bụi tổng = 200*1*1=200 mg/N.m3  Cần phải xử lý tiếp a Khối lượng bụi thu được: − Lượng hệ khí vào ống tay áo: Gv = k Qv = 1,076 15984 = 17198 kg/h − Nồng độ bụi hệ khí vào thiết bị lọc tay áo (% khối lượng) v = = 100% = 0,039% − Nồng độ bụi hệ khí khỏi thiết bị (% khối lượng) yr = yv (1 – ) = 0,039 (1 – 0,99) = 0,029 % − Lượng khí khỏi thiết bị Gr = Gv = 17198 = 17196 kg/h − Lượng khí hồn tồn G s = Gv = 17198 = 17191 (kg/h) − Lượng bụi thu Gb = Gv - Gr = 17198-17196 = (kg/h) − Lưu lượng hệ khí khỏi thiết bị tay áo Qr = = = 15981 (m3 /h) SVTH: Bùi Thị Thùy Linh GVHD: ThS Vũ Phượng Thư Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị luyện thép,lưu lượng khí thải 16000m3/h,nồng độ bụi 1300mg/m − Năng suất thiết bị lọc theo lượng khí hồn tồn Qs = − = = 17194 (m3 /h) Thể tích bụi thu ngày(24h): m = 24 = 48 kg/ngày − Thể tích bụi thu ngày: V = = = 0,04 m3 /ngày b Tổn thất thiết bị lọc túi vải: N/m2= 1,39 kg/m2 − Trong đó: + A: hệ số thực tế kể đến độ ăn mòn, độ ẩm A= 0,25-2,5.=> Chọn A= 0,35 + Vl : cường độ lọc, V1= 120 m3/m2.h + n: hệ số thực nghiệm n= 1,25-1,3 Chọn n= 1,25 c Thời gian rủ bụi: − Thời gian lọc bụi: = = 2,3 h = 138 phút − Trong đó: + H: trở lực vải bị bám bụi, H = 25 – 150 mmH2O, chọn H = 150 mmH2O + A: hệ số thực nghiệm kể đến chế độ ăn mòn, độ bẩn, A = 0,35 + n: hệ số thực nghiệm, n = 1,25 – 1,3 , chọn n = 1,25 + Vl : cường độ lọc, Vl= 120 m3/m2.h + C : nồng độ bụi (g/m3) d Kích thước thiết bị lọc túi vải:  Tổng diện tích bề mặt lọc cần thiết: F = = = 134,55 m2  Cấu tạo ống vải: - Đường kính ống tay áo: D = 0,2 – 0,3 Chọn D = 0,2m SVTH: Bùi Thị Thùy Linh GVHD: ThS Vũ Phượng Thư Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị luyện thép,lưu lượng khí thải 16000m3/h,nồng độ bụi 1300mg/m - Chiều dài ống tay áo: L = ÷ m Chọn L = 2,5 m (Trang 77 Giáo trình kĩ thuật xử lý nhiễm khơng khí, NXB ĐHQG TP.HCM, 2012.) − Diện tích ống tay áo: Fl túi vải = π D L = π 0,2 2,5 = 1,57 m2 − Tổng số ống tay áo:n = = = 85,7 ống Chọn số ống thiết kế 90 ống  Phân bố ống tay áo − Bố trí ống tay áo thành 10 hàng, hàng ống: số ống 10 = 90 ống − Thiết kế thêm hàng túi hoàn lưu: số ống thực 11 9= 99 ống − Khoảng cách ống ngang dọc nhau: ÷ 10 cm, chọn cm − Khoảng cách từ ống tay áo đến thành thiết bị: ÷ 10 cm, chọn cm  Kích thước thiết bị − Chiều rộng thiết bị B = đường kính ống tay áo số hàng + khoảng cách ống tay áo ( số hàng – ) + khoảng cách ống tay áo đến thiết bị = 0,2 11 + 0,08 ( 11 – ) + 0,08 = 3,16 m − Chiều dài thiết bị L = đường kính ống tay áo số ống + khoảng cách ống tay áo ( số ống – 1) + khoảng cách ống tay áo đến thiết bị = 0,2 + 0,08 ( 9– ) + 0,08 = 2,6 m − Chiều cao thiết bị H = chiều cao phía túi vải + chiều cao túi vải + chiều cao phía túi vải + chiều cao thùng lấy bụi = + 2,5 + 0,8 + 1,7 = m  Vậy kích thước thiết bị : 3,16 x 2,6 x m e Chọn máy nén để rung rủ bụi: − Rung rũ bụi khí nén − Thời gian rũ bụi: 5s − Thời gian hai lần rũ: phút − Lưu lượng khí nén cần để rung rũ = 0,2% Lưu lượng khí cần làm Q = 0,2 % 15984 = 32 (m3 /h) (Trang 78 - Giáo trình kĩ thuật xử lý nhiễm khơng khí, NXB ĐHQG TP.HCM, 2012.) SVTH: Bùi Thị Thùy Linh GVHD: ThS Vũ Phượng Thư Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị luyện thép,lưu lượng khí thải 16000m3/h,nồng độ bụi 1300mg/m f Đường kính trung bình hạt bụi:  Độ phân tán cỡ hạt theo % khối lượng lại sau thiết bị cyclone Đường kính hạt,m Đường kính hạt trung bình,m Độ phân tán,% − Đường kính hạt trung bình Chọn F =2,5 + M tải lượng ô nhiễm, mg/s.M= Qr.Cmax= 4,439.180=799,3 mg/s + m,n hệ số không thứ ngun kể đến điều kiện khí thải miệng ống khói Chọn m = 1, n = + ∆T hiệu số giữ nhiệt độ khí thải nhiệt độ khí quyển, ∆T = 55 – 35 = 20oC (Nguồn: Tính tốn kỹ thuật lọc bụi làm khí – Hồng Kim Cơ – Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội -2002)  Η=  Chọn H = 21 m SVTH: Bùi Thị Thùy Linh GVHD: ThS Vũ Phượng Thư Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị luyện thép,lưu lượng khí thải 16000m3/h,nồng độ bụi 1300mg/m KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ SVTH: Bùi Thị Thùy Linh GVHD: ThS Vũ Phượng Thư Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị luyện thép,lưu lượng khí thải 16000m3/h,nồng độ bụi 1300mg/m TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: Bùi Thị Thùy Linh GVHD: ThS Vũ Phượng Thư Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lị luyện thép,lưu lượng khí thải 16000m3/h,nồng độ bụi 1300mg/m SVTH: Bùi Thị Thùy Linh GVHD: ThS Vũ Phượng Thư ... Phượng Thư BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG TPHCM Khoa Mơi Trường Bộ môn Kỹ thuật Môi trường NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ĐỒ ÁN MƠN HỌC: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI Họ tên sinh viên:... nhiệm vụ sinh viên mơi trường có thêm kinh nghiệm học tập hành trang cho công việc tương lai Nó giúp sinh viên tổng kết kiến thức học sau môn học Kỹ thuật xử lý khí thải kết thúc Từ thực tế đó,... 16000 m3/h, nồng độ bụi 1500 mg/m3 - Qui chuẩn khí thải sau xử lý cột B – QCVN 19:2009/BTNMT (hoặc QCVN 20:2009/BTNMT) Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Lập thuyết minh tính tốn bao gồm:  Trình