Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mgm3, công suất 15 000 m3h

Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nờng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h LỜI CÁM ƠN Trong thời gian học trường, em nhận bảo tận tình thầy truyền đạt cho em lý thuyết kinh nghiệm thực tế, em xin chân thành biết ơn Quý thầy cô Trong thời gian thực đồ án mơn học xử lý khí thải, em nhận hướng dẫn nhiệt tình giảng viên khoa Công Nghệ Kỹ Thuật Môi trường, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên Đặc biệt, em chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Lê Hoàng Nghiêm người trực tiếp hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em hồn thành đồ án mơn học Nhưng cịn có hạn chế mặt kiến thức, lý luận kinh nghiệm nên tránh khỏi sai sót q trình báo cáo, em mong nhận góp ý kiến Quý thầy cô để báo cáo đồ án xử lý khí thải em hồn thiện SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nờng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Điểm số số: TP.HCM, ngày SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm Điểm số chữ: tháng năm 2020 Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h MỤC LỤC SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nờng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h DANH MỤC BẢNG SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 nước Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 sữa vơi .8 Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống xử lí SO2 amoniac 10 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 magie oxit kết tinh theo chu trình .12 Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 kẽm oxit kết hợp với natri sunfit .12 Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống xử lí khí SO2 theo trình sunfiđin 13 Hình 2.7 Hấp thụ khí SO2 than hoạt tính 15 Hình 3.8 Xử lý SO2 theo trình LURGI 15 Hình 2.8 Một dạng tháp phun đơn giản .17 Hình 2.9 Cấu tạo tháp đệm 18 Hình 2.10 Tháp đĩa lỗ tháp chóp 20 Hình 2.11 Tháp màng dạng ống 21 Hình 3.1 Sơ đồ xử lý khí SO2 phương án 23 Hình 3.2 Sơ đồ xử lý khí SO2 phương án 24 Hình 4.1 Biểu đồ biểu diễn đường cân đường làm việc 30 SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Khí thải vấn nạn đông đảo người quan tâm Khi mà khơng khí bị ô nhiễm, với hàng loạt loại khí thải từ nhà máy thải Vì thế, xử lý khí thải cơng việc quan trọng cần giải cải tiến theo ngày Xử lý khí thải từ nhà máy nhiệt điện đốt than lại vấn đề quan trọng Năng lượng đóng vai trị quan trọng đời sống người, xã hội ngày phát triển nhu cầu sử dụng lượng ngày tăng cao Theo thời gian, nhu cầu sử dụng điện Việt Nam ngày tăng cao dần, mà sản lượng điện Việt Nam năm tăng mạnh chưa đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng điện người dân Để đáp ứng nhu cầu cung cấp điện cho người dân, nhiệt điện đốt than ưu tiên lựa chọn phát triển nguồn ngun liệu ổn định, chi phí xây dựng thấp thời gian xây dựng nhanh so với thủy điện Nguồn nguyên liệu sản xuất nhiệt điện than, dầu khí tự nhiên Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích kinh tế mà ngành mang lại cho xã hội vấn đề môi trường cần phải quan tâm, đặc biệt mơi trường khơng khí bị nhiễm nặng khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than gây Để giảm thiểu nhiễm mơi trường khơng khí đảm bảo chất lượng môi trường sống người dân việc xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than việc làm cần thiết Chính vậy, em chọn đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h.” để giảm thiểu ô nhiễm mơi trường khơng khí từ hoạt động sản xuất nhà máy điện gây Mục tiêu Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h Nội dung - Trình bày thành phần, nồng độ khí thải từ nguồn thải/ ngành cơng nghiệp cho đầu đề đồ án - Trình bày tổng quan phương pháp xử lý chất thải ô nhiễm nguồn thải/ ngành công nghiệp cho đầu đề đồ án - Đề xuất lựa chọn phương án cơng nghệ xử lý - Tính tốn, thiết kế thiết bị xử lý công nghệ lựa chọn - Vẽ vẽ kỹ thuật chi tiết thiết bị tính tốn thiết kế đồ án Phương pháp thực - Phương pháp thu thập tài liệu: tìm hiểu thành phần, tính chất khí thải số liệu cần thiết khác SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nờng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h - Phương pháp so sánh: So sánh ưu khuyết điểm công nghệ xử lý để đưa để đưa giải pháp xử lý chất thải có hiệu - Phương pháp chuyên gia: Trong trình thực đề tài tham khảo ý kiến giáo viên hướng dẫn vấn đề liên quan - Phương pháp tinh tốn: Sử dụng cơng thức tính tốn để tính tốn cơng trình đơn vị hệ thống xử lý nước thải, chi phí xây dựng vận hành hệ thống - Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm Auto CAD để mô tả kiến trúc công nghệ xử lý chất thải SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO2 1.1 Các đặc trưng khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than Đặc trưng khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than chủ yếu phụ thuộc vào thành phần tính chất nhiên liệu Nguồn ngun liệu sử dụng cho q trình sản xuất than antraxit - loại than có hàm lượng tro cao, đốt tạo lượng khói lớn nên khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than có đặc trưng sau: Lị đốt than có khí thải chủ yếu mang theo tro bụi, CO2, CO, SO2 , SO3 NOx thành phần hố chất có than kết hợp với ơxy q trình cháy tạo nên Hàm lượng lưu huỳnh than ~ 0,5% nên khí thải có nồng độ SO2 cao, vượt q quy chuẩn xả thải cho phép Ngồi cịn có khí thải phương tiện giao thơng lại nhà máy, chất hữu bay bị rị rỉ từ ống dẫn, bụi than trước q trình đốt thường xuất cảng than, cảng lật toa, kho chứa than, trình chuyển than vận chuyển sản xuất… Loại nhiên liệu Than Dầu FO Bảng 1.1 Hệ số phát thải chất gây ô nhiễm Hệ số phát thải (kg/T nhiên liệu) SO2 NOx Bụi CO 5A 19,5S 0,3 0,28 20S 2,84 0,71 VOC 0,055 0,035 (Ng̀n: [1]) 1.2 Tổng quan khí SO2 1.1.1 Tính chất khí SO2 Lưu huỳnh điơxit (hay Anhydritsunphurơ) loại thể khí khơng màu, có mùi chua sốc có tính kích thích mạnh SO2 có phân tử lượng 64, nặng khơng khí, tỷ trọng 2,26 dễ hoà tan nước, dung dịch rượu mêtylic (CH3OH), rượu êtylic (C2H5OH) loại este Ở 200C, thể tích nước hồ tan 40 thể tích khí SO2, hồ tan nước phần khí kết hợp với nước để tạo thành axit sunphurơ SO2 + H2O Anhydritsunphuơ  H2SO4 axitsunphurơ Cũng nhiệt độ 200C áp suất atm, khí SO2 ngưng tụ thành chất lỏng suốt không màu, sôi -100C SO2 lỏng bay thu nhiệt mạnh làm nhiệt độ mơi trường xuống thấp (có thể hạ tới -500C) 1.1.2 Tác hại khí SO2 Đối với mơi trường: SO2 xem chất gây ô nhiễm họ sunfur oxit Khí SO2 khí khơng màu, khơng cháy, có vị hăng cay Do q trình tác dụng quang hoá học hay xúc tác mà khí SO2 bị oxy hố biến thành SO3 khí Chúng lại tác dụng với nước khơng khí ẩm ướt biến thành axit SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nờng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h sunfuric hay muối sulfate, chúng nhanh chóng tách khỏi khí rơi xuống đất gây nguy hại vật liệu xây dựng đồ dùng Đối với sức khoẻ: SO2 vào thể qua đường hô hấp tiếp xúc với niêm mạc ẩm ướt nên hình thành nhanh chóng axit, dễ tan nước nên SO2 sau hít thở vào phân tán máu qua q trình tuần hồn Độc tính chung SO2 rối loạn chuyển hoá protein đường, thiếu vitamin B C, ức chế enzym oxydaza Hấp thụ lượng lớn SO2 có khả gây bệnh cho hệ tạo huyết tạo methemoglobin tăng cường trình oxy hố Fe2+ thành Fe3+ Bảng 1.2 Tác hại SO2 người động vật 30 – 20 mg SO2/m3 Giới hạn độc tính 50 mg SO2/m3 Kích thích đường hơ hấp, ho 260 – 130 mg SO2/m3 Liều nguy hiểm sau hít thở (30 – 60 phút) 1300 – 1000 mg SO2/m3 Liều gây chết nhanh (30 – 60 phút) (Nguồn:[2]) 1.1.3 Ứng dụng - Sản xuất axit sunfuric - Làm chất bảo quản: + Khí SO2 sử dụng làm chất bảo quản cho hoa khơ, đặc tính kháng khuẩn Nó trì tươi sống ngăn ngừa mục nát, nhiên sử dụng chất bảo quản làm cho loại hoa có hương vị khác + Khí SO2 sử dụng nghành công nghiệp chế biến rượu vang Tuy tỷ lệ ít, đóng vai trị chất kháng khuẩn chống oxy hóa Tùy quốc gia, cho phép nồng độ SO rượu mức độ định Ở Mỹ 350 ppm, EU 160 ppm 210 ppm rượu vang đỏ trắng, hồng Ở nồng độ thấp 50 ppm SO không ảnh hưởng đén mùi vị rượu, nồng độ cao hơn, tạo hương vị khác + SO2 dùng trình vệ sinh thiết bị nhà máy sản xuất rượu + Chống nấm mốc + Làm tác nhân khử: Điơxít lưu huỳnh chất khử Trong nước, sulfur dioxide làm phai màu Cho nên thường sử dụng để làm chất tẩy quần áo, tẩy trắng giấy, bột giấy Ngoài ra, cịn sử dụng để xử lý nước thải + Làm thuốc thử dung mơi phịng thí nghiệm: Lưu huỳnh dioxit dung mơi trơ đa sử dụng rộng rãi cho muối hịa tan oxy hóa cao Nó đơi sử dụng nguồn nhóm sulfonyl tổng hợp hữu SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h 1.1.4 Ý nghĩa môi trường Vấn đề nhiễm bầu khí khí SO2 từ lâu trở thành mối hiểm họa nhiều quốc gia, nước phát triển giới Ngồi tác dụng làm bầu khí quyển, bảo vệ mơi trường, xử lý khí SO2 cịn có ý nghĩa kinh tế to lớn SO2 thu hồi từ khí thải nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy sản xuất axit sunfuric (H2SO4) lưu huỳnh nguyên chất SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, cơng suất 15 000 m3/h CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ THÁP HẤP THỤ SO2 Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than xử lý khí SO2 với: - Lưu lượng khí thải: 15.000 m3/h; - Nồng độ SO2 ban đầu: 1550 mg/m3; - Áp suất P = at; - Tiêu chuẩn đầu ra: QCVN 22:2009/BTNMT, cột B 1.2 Căn vật chất  Đầu vào: Suất lượng mol hỗn hợp khí vào tháp: Trong đó: P: áp suất làm việc, P =1atm; V: lưu lượng hỗn hợp khí, V = 15000m3/h; R: số khí lý tưởng, R = 0,082 atm.l/mol.K; T: nhiệt độ khí vào tháp đo độ K Suất lượng mol SO2: Suất lượng mol cấu tử trơ: Nồng độ phân mol SO2 hỗn hợp khí đầu vào: Tỷ số mol: Khối lượng riêng pha khí 1atm 250C: Trong đó: (Bảng 12.2/14/[3]) (Bảng 12.2/14/[3]) Khối lượng riêng pha khí 700C 1atm: SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h  Đầu ra: SO2 đầu yêu cầu đạt tiêu chuẩn loại B (500 mg/m3): Suất lượng mol SO2 hấp thụ: Suất lượng mol SO2 cịn lại hỗn hợp khí đầu ra: Suất lượng mol khơng khí đầu ra: Nồng độ phân mol SO2 hỗn hợp khí đầu ra: Tỷ số mol: Khối lượng riêng pha khí 00C 1atm: Trong đó: (Bảng 12.2/14/[3]) Khối lượng riêng pha khí 500C 1atm: 1.3 Thiết lập đường cân bằng, đường làm việc Một số ký hiệu: Xđ: Nồng độ ban đầu cấu tử cần hấp thụ dung môi, kmol/kmol dung môi Xc: Nồng độ cuối cấu tử cấn hấp thụ dung môi, kmol/kmol dung môi Yđ: Nồng độ ban đầu cấu tử cấn hấp thụ hỗn hợp khí, kmol/kmol khí trơ Yc: Nồng độ cuối cấu tử cần hấp thụ hỗn hợp khí, kmol/kmol khí trơ Gtr: Lượng khí trơ vào thiết bị hấp thụ, kmol/h Ltr: Lượng dung môi vào thiết bị hấp thụ, kmol/h  Thiết lập phương trình đường cân Theo định luật Henry ta có: (CT IX.3/138/[5]) (CT IX.4/140/[5]) Ta có: : số Henry khí SO2 500C; SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nờng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h (Tra bảng IX.1/139/[5]) P: Áp suất chung hỗn hợp khí (760 mmHg) Phương trình cân vật liệu cho thiếi bị: (CT IX.5/140/[5]) Do nên phương trình trở thành: Ứng với nồng độ chất bị hấp thụ dòng lỏng khỏi tháp lớn (Xc = Xcbc) lượng dung môi tối thiểu cần để hấp thụ là: Từ phương trình đường cân bằng: Với Lượng dung mơi cần thiết để hấp thụ: Chọn Khi → Lập bảng: X 0.000002 0.000004 0.0000053 0.000006 0.000008 0.000010 0.000012 0.000014 0.000016 0.000018 SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm Y 0.0002250 0.0003978 0.0005706 0.00068292 0.0007434 0.0009162 0.0010890 0.0012618 0.0014346 0.0016074 0.0017802 Ycb 0.0001719 0.0003438 0.0004556 0.0005158 0.0006878 0.0008599 0.0010321 0.0012043 0.0013766 0.0015489 Đồ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h 0.0020000 0.0018000 0.0016000 0.0014000 0.0012000 Y Ycb 0.0010000 0.0008000 0.0006000 0.0004000 0.0002000 0.0000000 0 0 0 0 0 Hình 4.1 Biểu đồ biểu diễn đường cân đường làm việc 1.4 Xác định kích thước tháp hấp thụ Chọn vật liệu đệm vịng sứ Rasching xếp ngẫu nhiên: (Bảng IX.8/193/[5]) - Kích thước: 50 x 50 x (mm) - Bề mặt riêng: σ = 95 (m2/m3) - Thể tích tự do: Vt = 0,79 (m3/m3) - Số đệm m3: 58.102 - Khối lượng riêng đệm: ρđệm=500 (kg/m3) 4.1.1 Xác định đường kính tháp hấp thụ Trong đó: D: đường kính tháp hấp thụ (m); Q: Lưu lượng dịng khí qua tháp hấp thụ (m3/s); : vận tốc biểu kiến dịng khí ứng với tổng tiết diện tháp (m/s)  Tính vận tốc biểu kiến dịng khí: Tính vận tốc biểu kiến pha khí ứng với điểm lụt theo phương trình sau: (Cơng thức IX.115/187/[5]) Trong đó: : độ nhớt NaOH 500C, =0,98.10-3 N.s/m2; : độ nhớt nước 200C, =1,005.10-3 N.s/m2; SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h σ: bề mặt riêng đệm, σ =95 m2/m3; Vt: Thể tích tự đệm, Vt =0,79 m3/m3; C: hệ số phụ thuộc dạng trình, trình hấp thụ C = 0,022 cho vật liệu đệm vịng xoắn Khối lượng riêng pha khí: Khối lượng pha lỏng la khối lượng riêng NaOH 500C: Nồng độ phần mol trung bình: Suất lượng mol dịng khí: Suất kượng mol dịng lỏng đầu ra: Suất lượng mol pha lỏng: Vì dung dịch hấp thụ NaOH 10% nên: Ta có: Vậy vận tốc làm việc dịng khí tháp: , chọn  Đường kính tháp: Chọn đường kính tháp m  Vận tốc thực tế tháp: SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h 4.1.2 Xác định chiều cao lớp đệm 1.1.1.1Xác định số đơn vị truyền khối  Động lực học trình hấp thụ đáy tháp: Với tính theo phương trình cân với X = Xc = 5,3.10-6  Động lực học trình hấp thụ đỉnh tháp: Với tính theo phương trình cân với X = Xđ =  Động lực trung bình trình:  Số đơn vị truyền khối: 1.1.1.2Xác định chiều cao tương đương đơn vị truyền khối Chiều cao đơn vị truyền khối: Trong đó: m: hệ số góc đường cân h1: chiều cao đơn vị truyền khối theo pha khí h2: chiều cao đơn vị truyền khối theo pha lỏng  Tính h1: (CT IX.76/177/[5]) Trong đó: Vt: thể tích tự đệm, Vt = 0,79 m3/m3; a: hệ số phụ thuộc dạng đệm (vòng rasching), a = 0,123; σ: bề mặt riêng đệm, σ = 95 m2/m3; : hệ số thấm ướt đệm,  Chuẩn số Reynolds: Ta có: Khối lượng mol hỗn hợp khí: SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nờng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h Độ nhớt SO2 500C: (Bảng I.113/115/[6]) Độ nhớt khơng khí nhiệt độ 500C: (Bảng I.114/118/[6]) Độ nhớt pha khí: ↔  Chuẩn số Prandl: Hệ số khuếch tán SO2 pha khí đkc: (Bảng 42/[7]) Hệ số khuếch tán SO2 pha khí 500C, 1atm: Vậy chuẩn số Praudl:  Tính h2: (CT IX.77/177/[5])  Chuẩn số Reynolds:  Chuẩn số Prandl: Hệ số khuếch tán SO2 pha lỏng 200C: (CT 5.25/228[7]) Trong đó: VA, VB: thể tích phân tử dung chất dung môi (cm3/mol); VA = 44,8 cm3/mol; (Bảng 5.4/227/[7]) MA, MB: khối lượng phân tử chất tan dung môi (kg/mol); SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h : độ nhớt động lực dung dịch NaOH 10% 200C (Bảng I.107/100/[6]) A,B : hệ số phụ thuộc tính chất chất tan dung mơi Chất tan khí SO2 nên A=1, dung môi dung dịch NaOH nên B =1 Hệ số khuếch tán SO2 500C: (CT 5.26/ 229/[13]) → Chọn chiều cao lớp đệm 2m Tỷ lệ chiều cao đường kính nên đảm bảo lớp đệm hoạt động tốt (vì hoạt động tháo đệm chế độ chảy màng dịng khí đẩy chất lỏng tưới phía thành tháp, gây ảnh hưởng đến đồng mật độ tưới lên đệm lớp đệm thường khơng cáo q lần đường kính tháp Bảng 4.1 Chiều cao phần tách lỏng Hc đáy Hd Dt (m) Hc (m) Hd (m) – 1,8 0,8 2 – 2,6 2,5 2,8 – 1,2 Vì Dt = m nên chọn Hc = 1,2 m Hd = m → HT = H + Hc + Hd = + 1,2 + = 6,2 m 1.5 Tính trở lực 4.1.3 Tổn thất áp suất đệm khô Trở lực qua lớp chắn lỏng hay trở lực qua lớp vịng đệm khơ tách lỏng pk - tổn thất áp suất đệm khô Rey= 686 > 400 tính theo cơng thức IX.121/189[5]: Trong đó: SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h H = 3m :chiều cao lớp đệm; k = 1,06 kg/m3 : khối lượng riêng pha khí;  = 95 m2/m3 : diện tích bề mặt riêng phần đệm; Vt = 0,79 m3/m3 : thể tích tự đệm; v = 0,3 m/s : vận tốc khí qua tiết diện tháp; k = Pa.s : độ nhớt động lực pha khí 4.1.4 Sức cản thủy lực tháp đệm hệ khí – lỏng – lỏng điểm đảo pha Ta có: Với A=10; m=0,945; n=0,525; c=0,105 (Bảng IX.7/189/[5]) 1.6 Tính tốn khí 1.1.1.3Tính đường ống dẫn khí Vận tốc khí ống khoảng 4-15 m/s (Bảng II.2/369/[6]) Chọn vận tốc ống dẫn khí vào vận tốc ống dẫn khí ra, v = 15 m/s Lưu lượng khí đầu vào – ra: Đường kính ống khí vào Ta chọn đường kính ống D = 600 mm Vật liệu thép khơng gỉ X18H10T 1.1.1.4Tính đường ống dẫn lỏng Vận tốc lỏng khoảng 1,5-2,5 m/s (Bảng II.2/369/[6]) Chọn v=2,5 m/s Lưu lượng lỏng đầu vào – ra: Đường kính ống lỏng Chọn đường kính ống D = 300 mm Vật liệu thép không gỉ X18H10T SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nờng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h 1.1.1.5Lưới đỡ đệm Chọn lưới đở đệm: (Bảng IX.22/ 230/[5]) Đường kính tháp mm 3000 Bảng 4.2 Các thông số lưới đỡ đệm Đường kính lưới D1 Chiều rộng bước b mm đệm mm 5050 2920 41,5 Kích thước đệm: 50×50×5 mm Thể tích tự Chiều cao lớp đệm Khối lượng riêng lớp vật liệu đệm Đường kính tháp D = m 1.1.1.6Bộ phận phân phối lỏng Chọn tiêu chuẩn thép X18H10T: dùng đĩa phân phối tra bảng IX.22/230/[5] Đường kính tháp 3000 Bảng 4.3 Bảng thơng số phận phân phối lỏng Đĩa phân phối loại Đường kính đĩa Dd Ống dẫn chất lỏng 1880 d×S 44,5×2,5 1.1.1.7Lớp tách ẩm Ta dùng lớp tách ẩm để tách lỏng khỏi khí trước hỗn hợp khí ngồi qua ống dẫn khí Ta chọn lớp tách ẩm dày 500 mm làm tơn dập xéo Thể tích lớp tách ẩm 4.1.5 Tính tốn bơm - quạt - ống khói 1.1.1.8Bơm Dựa vào đặt tính q trình áp suất khơng cao nên chọn loại bơm ly tâm Công suất bơm tính sau: (CT II.189/439/[6]) SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, cơng suất 15 000 m3/h Trong đó: Q: lưu lượng lỏng đầu vào thiết bị, Q = Ltb= 242,4 kg/s = 0,24m3/s H: Chiều cao cột áp bơm Ta lấy H  20 mH20 : hiệu suất bơm, (Bảng II.32/439/[6]) Bảng 4.4 Hiệu suất số loại bơm 0  tl Bơm pittông 0.8 – 0.94 Bơm ly tâm 0.85 – 0.96 0.8 – 0.85 Bơm xoáy tốc > 0.8 > 0.7 Bơm khía 0.7 – 0.9 Ta có: Bảng 4.5 Hệ số dự trữ  Nđc 50  – 1.5 1.5 – 1.2 1.2 – 1.15 1.1 Chọn hệ số dự trữ  = 1,1 Công suất bơm: 1.1.1.9Quạt Công suất quạt: Trong đó: Q: lưu lượng khí đầu vào thiết bị, Q =15000 m3/h = 4,2 m3/s P: Trở lực toàn phần thiết bị, P = 579,7 N/m2 0,9 0,96 0,93 = 0,8 Trong : = Hiệu suất lý thuyết quạt = 0,9 = Hiệu suất ổ đỡ , = ( 0,95 – 0,97) = Hiệu suất truyền động, = ( 0,9 – 0,95) Cơng suất thực tế quạt: Chọn quạt có cơng suất 5Hp 1.1.1.10 Ống khói Lưu lượng SO2 bị hấp thụ: SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm  ck 0.9 – 0.95 0.95 – 0.96 > 0.9 - Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h QSO2 = = = 6356,64 lít/h = 63,57 m3/h Trong đó: GSO2: suất lượng mol SO2 hấp thụ, M = 0,24 kmol/h = 240 mol/h R: số khí lí tưởng, R = 0,082 atm.l/mol.K T: nhiệt độ khí HCl, T = 273 + 50oC = 323K P: áp suất làm việc, P = atm Lưu lượng khí khỏi tháp: Qr = Q – QSO2 = 15.000 – 63,57 = 14.936,43 m3/h Lưu lượng khí trung bình trung bình vào tháp: Qtb = = = 14.968,22 m3/h = 4,16 m3/s Lưu lượng dòng khí: Gy = Qtb = 4,16 × 1,09 = 4,53 kg/s Đường kính ống khói: D= Trong đó: Qr lưu lượng khí khỏi thiết bị hấp thụ, Qr = 14.936,43 m3/h V tốc độ dịng khí ống khói, Chọn v = 15 m/s Chiều cao ống khói: Trong đó: T = 50 - 30 = 200C: hiệu số nhiệt độ khí thải nhiệt độ khí M: tải lượng chất nhiễm M = Gtb = 4,3kg/s = 4,3 103 g/s Qr: lưu lượng khí thải Qr = 14.936,43 m3/h = 4,16 m3/s A: Hệ số phụ thuộc phân bố nhiệt độ theo chiều cao khí quyển, chọn cho điều kiện khí tượng nguy hiểm xác định điều kiện phát tán thẳng đứng theo phương ngang chất độc hại khí quyển, A = 200 – 240, Chọn A = 200 F: hệ số khơng thứ ngun tính đến vận tốc lắng chất nhiễm khí chất nhiễm thể khí, F = m, n: hệ số khơng thứ ngun tính đến điều kiện khí thải từ miệng ống khói Chọn m = 1, n = N: số nguồn thải, N = Ccp: nồng độ cho phép chất nhiễm ống khói, Ccp= 500 mg/m3 SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nờng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h Cnền = (xem nơi xây dựng nhà máy nơi địa hình trống trải chưa có thêm nhà máy khác)  H = 19,8 m Chọn H =20m để phịng ngừa trường hợp có cố thiết bị thời tiết xấu với chiều cao tối thiểu 20m phát tán dịng khí đạt tiêu chuẩn SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ Khí SO2 loại khí thải có ảnh hưởng đến sức khoẻ người, phát sinh nhiều hoạt động sản xuất cơng nghiệp, áp dụng cơng nghệ xử lý khí SO2 theo phương pháp hấp thụ tháp đệm nhiều lĩnh vực khác ngồi cơng nghệ đốt Thiết kế tháp đệm hấp thụ khí SO2 giúp giải vấn đề khí thải từ lị đốt theo cơng nghệ nhiệt phân - ứng dụng phổ biến giới Việc thiết kế tháp đệm hấp thụ khí thải cho ta hiệu suất xử lý lên đến 85 – 90% Những ưu điểm chọn phương pháp xử lý tháp đệm với dung dịch hấp thụ NaOH công nghệ thiết bị đơn giản, dễ vận hành, giá thành không cao so với thiết bị xử lý khác SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 1550 mg/m3, công suất 15 000 m3/h TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] World Health Organization, Assessment of Sources of Air and Land Pollution, A guide to rapid source inventory techniques and their use in formulating Environmental Control Strategies, Geneva; [2] Lê Huy Bá, Độc học môi trường, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh – 2008; [3] Trần Ngọc Chấn, Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải tập 3, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2001; [4] Internet [5] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuôn, Sổ tay quá trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, NXB khoa học kỹ thuật, 2006; [6] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khn, Sổ tay quá trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, NXB khoa học kỹ thuật, 2006; [7] Phạm Văn Bôn, Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10, Trường Dại Học Bách Khoa Tp.HCM; SVTH: Bùi Lý Mỹ Linh GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm ... Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 155 0 mg/m3, công suất 15 000 m3/h CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ THÁP HẤP THỤ SO2 Thiết kế hệ thống xử lý khí. .. 0.0013766 0.0 0154 89 Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 155 0 mg/m3, công suất 15 000 m3/h 0.00 20000 0.001 8000 0.001 6000 0.001 4000 0.001 2000 Y Ycb... Đờ án xử lý khí thải Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy điện đốt than nồng độ SO2 155 0 mg/m3, công suất 15 000 m3/h Hình 2.7 Hấp thụ khí SO2 than hoạt tính.[3] 2.1.8 Hấp phụ khí SO2 than