Một số biện pháp xử lý khí thải cho các ngành công nghiệp

vấn đề nhiễm khơng khí khơng cịn vấn đề riêng lẻ quốc gia hay khu vực mà trở thành vấn đề toàn cầu Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội quốc gia giới thời gian qua có tác động lớn đến mơi trường làm cho môi trường sống người bị thay đổi ngày trở nên tồi tệ Những năm gần đây, nhân loại phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễm môi trường khơng khí, : biến đổi khí hậu – nóng lên tồn cầu, suy giảm tầng ozon, mưa axit, bệnh đường hô hấp… Nguyên nhân chủ yếu phát thải khí thải từ nhà máy, khu công nghiệp, phương tiện giao thơng Khí thải ngành cơng nghiệp gây ảnh hưởng lớn tới thành phần mơi trường khơng khí Trái Đất Đặc biệt mơi trường khơng khí, khí thải từ hoạt động cơng nghiệp chứa nhiều chất độc hại cho môi trường sức khoẻ người H2S, HF, CO, CO2, NOx,…với nồng độ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép Mỗi ngành cơng nghiệp có đặc tính khí thải khác nhau, dựa vào đặc tính khí thải ngành nghề mà có biện pháp hướng giải khác để hạn chế tối đa phát thải khí ngồi mơi trường Tuy nhiên, cịn nhiều nhà máy chưa đáp ứng việc giải vấn đề gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt chưa giải tình trạng nhiễm khơng khí từ nhà máy ngồi mơi trường Xuất phát từ vấn đề trên, đồ án khí thải này, em đề xuất số biện pháp xử lý khí thải cho ngành công nghiệp giúp giải vấn đề ô nhiễm

ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I MỞ ĐÂU Hiện vấn đề nhiễm khơng khí khơng cịn vấn đề riêng lẻ quốc gia hay khu vực mà trở thành vấn đề toàn cầu Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội quốc gia giới thời gian qua có tác động lớn đến mơi trường làm cho môi trường sống người bị thay đổi ngày trở nên tồi tệ Những năm gần đây, nhân loại phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễm môi trường khơng khí, : biến đổi khí hậu – nóng lên tồn cầu, suy giảm tầng ozon, mưa axit, bệnh đường hô hấp… Nguyên nhân chủ yếu phát thải khí thải từ nhà máy, khu công nghiệp, phương tiện giao thơng Khí thải ngành cơng nghiệp gây ảnh hưởng lớn tới thành phần mơi trường khơng khí Trái Đất Đặc biệt mơi trường khơng khí, khí thải từ hoạt động cơng nghiệp chứa nhiều chất độc hại cho môi trường sức khoẻ người H2S, HF, CO, CO2, NOx,…với nồng độ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép Mỗi ngành cơng nghiệp có đặc tính khí thải khác nhau, dựa vào đặc tính khí thải ngành nghề mà có biện pháp hướng giải khác để hạn chế tối đa phát thải khí ngồi mơi trường Tuy nhiên, cịn nhiều nhà máy chưa đáp ứng việc giải vấn đề gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt chưa giải tình trạng nhiễm khơng khí từ nhà máy ngồi mơi trường Xuất phát từ vấn đề trên, đồ án khí thải này, em đề xuất số biện pháp xử lý khí thải cho ngành công nghiệp giúp giải vấn đề ô nhiễm SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐỒN THỊ OANH mơi Page trường khơng khí ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I CHƯƠNG1: MỤC TIÊU THIẾT KẾ 1.1 Thông số đầu vào A hướng gió B X = 50 KÍCH THƯỚC NHÀ: A B b(m) l(m) h A (m) b(m) l(m) h B(m) 19 70 40 120 x(L) H ố ngk h ó i u10 (m) (m) (m/s) 50 38 THƠNG SỐ KHÍ THẢI NHÀ MÁY A: - Nhiệt độ khí thải: 70O C - Lưu lượng: 45000 m3 /h - Nồng độ khí (mg/m3 ): SO2 H2 S CO Clo 1672 5,5 950 BỤI: - Hàm lượng: 15 g/m3=15000mg/m3 SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I - Khối lượng riêng: 3000 kg/m3 - Dải phân cấp theo cỡ hạt : Cỡ hạt 0-5 - 10 % 11 14 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70 11 13 21 11 11 CÁC GIẢ THIẾT: - Nhiệt độ môi trường: 25OC Đường kính miệng ống khói: 0,5m Khí mức độ trung bình: cấp D 1.2 Xử lý số liệu 1.2.1 Tính tốn nồng độ tối đa cho phép Theo QCVN 19:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp bụi chất vô Cmax = C x Kp x Kv Trong đó: Cmax nồng độ tối đa cho phép bụi chất vơ khí thải cơng nghiệp, tính mg/Nm3 C: nồng độ bụi chất vô theo cột B quy chuẩn Kp: hệ số lưu lượng nguồn thải: lưu lượng P =45000 m3/h Kp=0.9 ( theo mục 2.3 – QCVN 19:2009/BTNMT) Kv: hệ số vùng: Kv=1 Khu công nghiệp; đô thị loại IV, vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách ranh giới nội thành nội đô thị lớn 2km; sở sản xuất công ngiệp, chế biến , kinh doanh, dịch vụ họa động cơng nghiệp khác có khoảng cách đến danh giới khu vực 2km SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I Bảng 1: Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vơ khí thải công nghiệp STT Thông số C (mg/Nm3) (cột B)- QCVN 19:2009 Cmax(mg/Nm3) Bụi tổng 200 180 Clo 10 SO2 500 450 H2S 7.5 6.75 CO 1000 900 1.2.2 Tính tốn nồng độ đầu vào khí thải Theo sơ liệu đầu vào, nồng độ chất vơ (C1) miệng khói có nhiệt độ 700C, nồng độ chất vô tối đa cho phép ( Cmax) nhiệt độ 250C Vậy nên trước so sánh nồng độ để xem bụi khí thải vượt tiêu chuẩn ta cần chuyển đổi nồng độ chuẩn sang nồng độ nhiệt độ khí thải C1(700C)  C2(250) Đây trường hợp điều kiện đẳng áp với p1 = p2 = 760mmHg T1 = 700C T1 = 273 + 70 = 3430C T2 = 250C  T2 = 25 + 273 = 2980C Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: PV=nRT Vì điều kiện đẳng áp nên Mà C1V1=C2V2 C1T1=C2T2 hay C 2= V1 T1 = V2 T2 C 1.T (1.1) T2 Trong đó: SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I +C1 : nồng độ chất thải 70oC +C2 : nồng độ chất thải 25oC +T1 = 70oC +T2 = 25oC - Áp dụng công thức 1.1, nguồn thải: + C2 (Clo) = 70+273 x = 8,05(mg/Nm3 25+273 + C2 (SO2) = 70+273 x 1672 = 1924,53 (mg/Nm3) 25+273 + C2 (H2S) = 70+273 x 5,5=6,3 (mg/Nm3) 25+273 + C2 (CO) = 70+273 x 760 = 874(mg/Nm3) 25+273 Bảng 2: So sánh với QCVN19-2009 STT Thành phần C70o (mg/m3) Cmax C25o (mg/Nm3) (mg/Nm3) Kết Bụi 15000 15000 180 Vượt 83,33 lần Clo 8,05 Đạt QC SO2 1672 1924,53 450 Vượt 4,28 lần H2 S 5,5 6,3 6,75 Đạt QC CO 760 874 900 Đạt QC - Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu , ta thấy tiêu cần xử lý trước thải ngồi mơi trường là: bụi, SO2 SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I - Hiệu suất tối thiểu để xử lý tiêu µ= C v −C r x 100% Cv Trong đó: µ : hiệu suất tối thiểu để xử lý tiêu Cv : hàm lượng chất X hợp khí thải vào( mg/m3) Cr: hàm lượng chất X trịng hỗn hợp khí thải (mg/m3) Thành phần µmin(%) Cv Cr (mg/m3) (mg/m3) Bụi 15000 180 98,8 SO2 1672 450 73,08 1.3 Tính tốn lan truyền nhiễm khơng khí 1.3.1 Xác định nguồn thải nguồn cao hay nguồn thấp  Do nguồn thải ống khói nhà máyA nên nguồn điểm - Ta có: 200C 2,5hA = 2,5 x = 15(m)  Nhà máy A tòa nhà rộng lA = 70(m) > 10hA = 10 x = 60(m)  Nhà A tòa nhà dài  Nhà máyA tòa nhà rộng, dài  Xét khu dân cư B: - Ta có: bB= 40(m)< 2,5hB = 2,5 x = 22,5(m)  nhà B nhà hẹp lB = 120 (m) > 10hB = 10 x = 90 (m)  nhà B nhà dài  Khu dân cư B khu dân cư hẹp dài - Với nhà máy A tòa nhà rộng đứng đầu x1 = L1= 50(m) > 8hA = x = 48(m)  Nhà máy A khu dân cư B đứng độc lập với - Với nhà máy A có chiều ngang rộng đứng độc lập SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I Hgh = 0,36bz + 1,7hA = 0,36 x x bA + 1,7 x hA = 0,36 x - x 19 +1,7 x 6=14,76(m) Theo cơng thức Davidson W.F( Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải) Độ nâng luồng khói là: ∆T ω ∆ h = D( )1,4 (1+ Tk ) u Trong đó: ∆ h: độ nâng ống khói, (m) D: đường kính miệng ống khói, chọn D = 1500mm = 1,5m ω: vận tốc ban đầu miệng ống khói m/s u: vận tốc gió, m/s Tk: nhiệt độ khói miệng ống khói Tk = 343K ∆ T: chênh lệnh nhiệt độ khói nhiệt độ xung quanh: ∆ T = Tk – Txq = 70 – 25 = 500C - Vận tốc ban đầu luồng khói miệng ống khói: ω= - 4L 4.12,5 = 7,07 (m/s) = πD 3,14 x 1,52 Vận tốc gió miệng ống khói: Z u38 = u10( Z )n = 2( 38 0,12 ) = 2,35 (m/s) 10 Trong đó: - u38: vận tốc gió độ cao z = 38m u10: vận tốc gió độ cao đáy quan trắc ( z1= 10m) , u10 = 2m/s n: số mũ( khí cấp D mứ trung tính, độ gồ ghề mặt đất 0,01m nên tra bảng 2.1 sách giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải ta có n = 0,12) Độ nâng luồng khói ∆ h=1,5( - 7,07 1,4 50 ) (1+ )= 8,03(m/s) 2,35 343 Chiều cao hiệu nguồn thải: Hhq= Hô + ∆ h = 38 +8,03 = 46,03 (m) Trong đó: SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I Hơ : chiều cao ống khói (m) Hhq : chiều cao hiệu nguồn thải, (m) ∆ h : độ cao nâng nguồn thải = 8,03(m) Do Hhq = 46,03(m) > Hgh = 14,76(m)  Đây nguồn thải cao 1.3.2 Tính tốn khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao Theo QCVN 05:2009/BTNMT QCNV 06:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng khơng khí xung quanh nồng độ tối đa cho phép cảu số khí độc khơng khí xung quanh là: Thơng số Thời gian trung bình Nồng độ cho phép Số quy chuẩn QCVN Clo 24h 30 06:2009/BTNMT SO2 năm 50 05:2013/BTNMT H2S 1h 42 06:2009/BTNMT CO 8h 10000 05:2013/BTNMT Bụi năm 100 05:2013/BTNMT  Theo công thức Bosanquet Pearson: C max=0,216 M p u H2 q () (CT: 3.14, trang 74, Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải – tập 1) Trong đó: M: lượng phát thải chất nhiễm nguồn (µg/m3), M = H: chiều cao hiệu nguồn thải (m) u: vận tốc gói điểm xét, u = 2,35 m/s SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page C × L ×103 ,¿ 3600 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I p,q hệ số khuếch tán theo phương thẳng đứng phương nằm ngang, không thứ nguyên, xác định thực nghiệm: p=0,02-1, q=0,04-0,16 tùy theo mức độ rối khí từ yếu đến mạnh.Giá trị trung bình p, q ứng với mức độ rối trung bình khí là: p= 0,05; q= 0,08 C 25=Cmax =0,216 M 0,05 =M 6,37 10−5 ( µ m/m 3) 0,08 2,35 46,03 ( ) Khoảng cách từ nguồn thải đến vị trí có nồng độ cực đại mặt đất theoBosanquet Pearson: xmax= H 46,03 = = 460,3 (m) p 2.0,05 Nồng độ tối đa cho phép thải ngồi mơi trường khí theo QCVN 19/2009BTNMT - Cbụi = 200 (mg/Nm3) = 200.10-3 (g/Nm3) - CSO2 = 500 (mg/Nm3) = 500.10-3 (g/Nm3) - CCO = 1000 (mg/Nm3) = 1000.10-3 (g/Nm3) - CH2S = 7,5 (mg/Nm3) = 7,5.10-3 (g/Nm3) - CCl = 10 (mg/Nm3) = 10.10-3 (g/Nm3)  Lượng phát thải chất ô nhiễm:  MCl = Cmax clo x L = 9.10-3 x 12,5 = 0,1125 (g/s) MCO = Cmax CO x L = 900.10-3 x 12,5 = 11,25 (g/s) MSO2 = Cmax SO2 x L = 450.10-3 x 12,5 = 5,625 (g/s) MH2S = Cmax H2S x L = 6,75.10-3 x 12,5 = 0,085 (g/s) Mbụi = Cmax Bụi x L = 180.10-3 x 12,5 = 2,25 (g/s) Giá trị nồng độ cực đại mặt đất: ụi C bmax = 0,216 C Clo max= 0,216 M p 2,25 0,05 = 0,216 = 6,2.10-5(g/m3) = 62 ( μg/m 3¿ 2 q u.H 2,35 46,03 0,08 ( ) M p 0.1125 0,05 0,216 = = 3,05.10-6(g/m3) = 3,05( μg/m 3¿ 2 u.H q 2,35 46,03 0,08 SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH ( ) Page ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I C CO max= 0,216 M p 11,25 0,05 0,216 = = 305.10-6(g/m3) = 305 ( μg/m 3¿ 2 u.H q 2,35 46,03 0,08 ( ) C Hmax2 S = 0,216 C SO max = 0,216 M p 0,085 0,05 = 0,216 = 2,3.10-6(g/m3)= 2,3 ( μg/m 3¿ 2 q u.H 2,35 46,03 0,08 ( ) M p 5,625 0,05 0,216 = = 152.10-6(g/m3)= 152 ( μg/m 3¿ 2 u.H q 2,35 46,03 0,08 ( ) Ta có bảng so sánh giá trị sau: Nồng độ cho phép ( Khí M(g/s) Cmax ( μg/m 3¿ SO2 2,775 152 50 Không đạt QC CO 5,55 305 10000 Đạt QC H2S 0,0416 2,3 42 Đạt QC Clo 0,0555 3,05 30 Đạt QC Bụi 2,5 67,7 100 Đạt QC μg/m 3¿ Kết luận  Từ bảng ta thấy: - B ụi H S C CMl , CCO nhỏ nồng độ cho phép theo QCVN QC 05,06/2009 M ,C M vàC M 2 QC 05/2013/BTNMT - C SO M vượt nồng độ cho phép theo QCVN 05:2013/BTNMT Nhưng x M lại nằm xa khu dân cư B nên ta tính nồng độ chất nhiễm SO vị trí đầu cuối khu dân cư B dọc theo trục hướng gió C(x , y) = M y2 H × −( + )] exp[ /2 2 (2 π ) pqu x q p px (CT 3.12_trang 74_ GT Ô nhiễm khơng khí xử lý khí thải tập SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 10 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I Thể tích tự (m3/m3) : Ftd = ε = 0,79(m3/m3)  w = 0,8w dp=0,8 ×3,5=2,8 (m¿ s ¿  Đường kính tháp : √ D= Vy = 0,785× w √ 2,5 =1,066(m) chọn D = 1,1m 0,785× 2,8  Diện tích tiết diện ngang tháp : S= π × D2 =0,95(m ) 2.3.2.2 Chiều cao tháp hấp thụ *Với SO2 - Động lực trung bình đỉnh tháp hấp thụ: X c =5,05× 10−6 ( ¿  Y c = 6,9×10−4( Kmol )thay vào PTCB Y* = 136,84X ta được: Kmol Kmol ¿ Kmol  ∆ Y Sc O = |Y đ −Y c| = |8,31 ×10−4−6,9× 10−4| ¿ =1,39 ×10−4 ( - Kmol ¿ Kmol Động lực trung bình đáy tháp hấp thụ: X đ =0( ¿  Y đ = 0( Kmol )thay vào PTCB Y* = 136,84X ta được: Kmol Kmol ¿ Kmol  ∆ Y Sđ O = |Y c −Y đ| = |2,18 ×10−4 −0| ¿ =2,18×10-4 ( - Kmol ¿ Kmol Động lực trung bình trình: ∆ Y Sđ O −∆ Y cS O SO ∆ Y TB = S O2 ln ∆Yđ S O2 ∆Yc SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐỒN THỊ OANH 2,18× 10−4 −1,39 ×10−4 Kmol ¿ = = 1,75×10−4 ( 2,18 ×10−4 Kmol ln −4 1,39 ×10 Page 44 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I - Số đơn vị truyền khối: Y Sđ O −Y Sc O n S O2 = S O2 ∆ Y TB 8,31× 10−4 −2,18 ×10−4 = = 4,6 Chọn 1,75 ×10− Chiều cao lớp đệm : H = hy×ny + H: Chiều cao đoạn đệm (m) + hy: Chiều cao đơn vị chuyển khối (m) + ny: Số đơn vị chuyển khối - Chiều cao đơn vị truyền khối: + Theo Kafarov – Duneski thì: Ftd 1,2 hdv = 200( ) σ w0,4 ( CT 3.29_Các q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm-Tập 4_Trang 170) Trong đó: + F td: Tiết diện tự đệm (m2/m2) có trị số thể tích tự đệm ε + w: Vận tốc làm việc tháp (m/s) - Chiều cao tương đương đơn vị truyền khối htđ =200 × Ft σ 1,2 ( ) × ω−0,4=200 × 0.79 95 1,2 ( ) ×2,8−0,4=0.5 → h SO2 = H tđ nSO2 Oy = 0.5 ×5 = 2,5(m) Chọn 3(m) Chiều cao lớp đệm : H = hSO2 = (m) Chiều cao phần tách lỏng Hc đáy Hd chọn theo bảng sau: SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 45 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I D (m) Hc (m) Hd (m) 1-1.8 0.8 2-2.6 2.5 2.8-4 1.2 (Tài liệu học tập Kỹ thuật xử lý khí thải - CBGD Dư Mỹ Lệ - Q trình hấp thụ) ⟶ Hc = 0,8 m Hd = 2m ⟶ Chiều cao tháp hấp thụ : Ht = H + Hc + Hd = + 0,8 + = 5,8 m (1) Đường ống dẫn khí: - Vận tốc khí ống khoảng 10-30 m/s Chọn vận tốc dẫn khí vào vận tốc dẫn khí v=15 m/s  Ống dẫn khí vào: - Lưu lượng khí vào: Qv = 2,5 (m3/s) - Đường kính ống dẫn khí vào: d= - Qv = πv √ √ ×2,5 = 0,46m = 0,5(m) π × 15 Để đảm bảo phân phối khí tháp ta sử dụng đĩa đục lỗ với bề dầy 5mm lỗ có đường kính 50mm bước lỗ 50 mm  Ống dẫn khí ra: - Lưu lượng khí ra: Qr≈ Qv = 2,5 (m3/s) - Đường kính ống dẫn khí ra: d= Qr = πv √ √ ×2,5 = 0,5m π × 15 SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 46 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I Để đảm bảo phân phối khí tháp ta sử dụng đĩa đực lỗ với bề dầy 5mm lỗ có đường kính 50mm bước lỗ 50 mm Bảng : Câc thông số thiết bị tháp hấp thụ Stt Thông số Đơn vị Giá trị Chiều cao đệm m Đường kính tháp m 1,1 Chiều cao tách lỏng Hc m 0,8 Chiều cao phía đáy m Tổng chiều cao tháp hâp thụ m 5,8 Đường kính ống dẫn khí vào, m 0,5 2.3.2.4 Tính tốn trở lực tháp G ∆P = ∆P k 1+A x Gy m ρ y ρx n μ x μy c [ ( ) ( ) ( )] (1) Trong Chọn μ y =μ SO 2=1.37 ×10−5 - Trở lực đệm khô tháp đệm: ∆ Pkhô = λ H w σ ρy V td ¿CT 3.36_Các trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm-Tập 4_Trang 172) Trong đó: H_Chiều cao lớp đệm, m; SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 47 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I w_Vận tốc làm việc khí tháp, m/s;  d td = Ar = d 3td ρ y ( ρ x - ρy ) g ( 0,033) ×1.0605 × ( 1020 – 1.0605 ) ×9.8 = =2,1 × 109 -5 ( 1,37.10 ) μ 2y ' y Re =0.045 × Ar 0.57 Gy Gx V tự × 0.79 = = 0.033 δ 95 0.43 ( ) = 0.045× ( 2,1×10 9) 0.57 ( 1,29 4,1 ×10−3 0.43 ) = 109883,9 ℜ y μy 109883,9 × ×10 -5 ωy = = = 43 d tđ ρy 033 ×1 605 λ' = ⟶∆ P k = 16 = 1,57 Re0,2 y λ' H δ ω y ρ y 1,57 5.95 43 ×1.0605 × × = × × =¿370740.1192 Pa V tự 0.793 Trong đó: hệ khí lỏng thì: A= m=0 405 Chọn : n=0 225 c=0 015 { Tra bảng IX.7 trang 189 – sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2) Thay vào phương trình (1) ΔPư = 6267571,21(Pa) Mơ phỏng: SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 48 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I - Ảnh hưởng nhiệt độ: nhiệt độ tăng lợi cho q trình hấp thụ Nhiệt độ tăng làm giảm hiệu suất hấp thụ để đạt yêu cầu phải tăng them kích thước thiết bị, tăng đường kính chiều cao - Ảnh hưởng áp suất: áp suất có ảnh hưởng đến hiệu suất hấp thụ, làm tăng hiệu suất Nhưng áp suất tăng làm tăng chi phí kinh tế 2.3.3 Thiết kế thiết bị phụ a Chọn máy bơm - Chọn bơm ly tâm để làm việc b Máy nén khí - Chọn máy nén khí máy nén ly tâm: loại máy nén đẩy khí nhờ tác dụng lực ly tâm bánh guồng sinh Dùng máy nén ly tâm áp suất đẩy từ – 10 at Độ nén máy lý tâm nhỏ nên máy có nhiều cấp thường từ 3-7 cấp Độ nén cấp từ 1,2 – 1,5 tốc độ vòng nhỏ 200m/s 2.3.4 Tính chọn khí 2.3.4.1 Chọn vật liệu Bằng vật liệu thép không rỉ, chịu bền chịu nhiệt 2.3.4.2 Chọn chiều dày thân tháp Thiết bị làm việc áp suât khí quyển, dùng để hấp thụ SO2, than tháp hình trụ, chế tạo cách uốn vật liệu với kích thước định sẵn, hàn ghép mối, tháp dặt thẳng đứng - Chọn thân tháp làm vật liệu thép không rỉ, bền nhiệt chịu nhiệt X18H10T ( Bảng XII.24-325)( C < 0,1%, Cr khoảng 18%, Ni khoảng 10%, Ti không – 1,5%) - Thông số giới hạn bền kéo giới hạn bền chảy thép loại X18H10T: SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 49 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I σ k = 550.106(N/m2) σ c = 220.106 (N/m2) Độ giãn tương đối: δ = 38% Độ nhớt va đập : ak = 2.106J/m2 - Chiều dày thân tháp hình trụ, làm việc với áp suất bên xác định công thức: S Dt P C 2.[ k ].  P (m) (Bảng XIII.8-II-360) Trong đó: Dt.: đường kính tháp, m φ: hệ số bền thành thân trụ theo phương dọc, với thân hay có lỗ gia cố hồn tồn φ = φhđối với mối hàn đặc.Với hàn tay hồ quang điện,thép khơng gỉ ta có: φ = φ h = 0,95 [Bảng XIII.8-II-362] C : hệ số bổ xung ăn mòn, bào mòn dung sai chiều dày, m [σ k ]: ứng suất cho phép loại thép X18H10T P: áp suất thiết bị, N/m2 P: áp suất thiết bị ứng với chênh lệch áp suất lớn bên bên tháp, N/m2 P= Pmt+ Ptt Trong đó: Pmt : áp suất làm việc, Pmt= atm = 101,302(N/m2) Ptt : áp suất thuỷ tĩnh cột chất lỏng Ptt = ρx.g.H (N/m2) Với: ρx: khối lượng riêng NaOH, kg/m3 SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 50 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I g: gia tốc trọng trường, g= 9,81 m/s2 H: chiều cao cột chất lỏng, H= 5,8 m => Ptt =ρx.g.H = 1020 x 9,81 x 5,8 = 57976,8 ( N/m2) => P = Pmt+ Ptt = 101,302+57976,8 = 58074,9( N/m2) * Tính C C phụ thuộc vào độ ăn mòn, độ bào mòn dung sai chiều dày Đại lượng C xác định theo công thức: C = C1+ C2+ C3 ,m Trong đó: C1: hệ số bố sung ăn mòn Đối với vật liệu thép X18H10T có độ bền 0,050,1mm/năm lấy C1= 1mm C2: Đại lượng bổ sung hao mịn tính trường hợp nguyên liệu có chứa hạt rắn chuyển động thiết bị Bài toán đặt hấp thụ SO2 nên bỏ qua C2 C3: đại lượng bổ sung dung sai chiều dày, Chọn C3= 0,5mm Vậy C = + + 0,5 = 1,5 (mm ) *Tính[σ k]: Theo bảng XIII-4 ,ta chọn giá trị nhỏ nhất, tính theo công thức sau: k   k    k ή ήk  c ή ήc Theo giới hạn bền kéo ta có: ή: hệ số hiệu chỉnh, ή =1 SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 51 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I бk= 550.106(N/m2) ήk: hệ số an toàn bền, ήk= 2,6 ⇒ k   k ή 550.106    211,5.106 ήk 2, ( N/m2) Theo giới hạn bền chảy: k    c ή ήc Trong đó: ή: hệ số hiệu chỉnh, бc = 220.106 (N/m2) ήc: hệ số an toàn theo giới hạn chảy, ήc = 1,5 k  [II-356]  c ή 220.106    146, 7.106 ήc 1,5 ( N/m2) Ta lấy giá trị bé hai giá trị vừa tính được: [бk] = 146,7.106( N/m2)   k  h P 146, 7.106   271,3 540732 >50 ⇒ S= 1,7.10-3(m) Quy chuẩn bề dày thân tháp S =2mm 2.3.4.3 Chọn chiều dày nắp đáy thiết bị - Nắp đáy phận quan trọng thiết bị, chế tạo loại vật liệu với thân thép X18H10T Thiết bị đặt thẳng đứng - Thường dùng nắp elip có gờ SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 52 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I Chiều dày nắp thiết bị xác định theo công thức: Sn  D.P D  Cn 3,8[ k ]kh  P 2hb Trong đó:     P : Áp suất thiết bị hb : chiều cao phần lồi đáy nắp , hb= 0,25.Dt=0,25×1=0,25 m [σk] : ứng suất cho phép thiết bị , [σk] = 146,7.106(N/m2) φh : hệ số bền mối hàn hướng tâm, với mối hàn tay hồ quang điện, vật liệu thép cacbon không gỉ chọn φh= 0,95  Cn: Đại lượng bổ sung, Cn = 1,5 ( mm )  k : hệ số không thứ nguyên, chọn k = [ k ] 146, 7.106 k h  1.0,95  275,15  30 P 506500 Vì: ⇒Bề dày nắp tính theo cơng thức: Sn  D.P D  Cn 3,8[ k ]kh 2hb  Sn = 0,0019 Sn = 0,0019 + Cn ( m ) Xét thấy Sn = 0,00344 + Cn < 10 mm ⇒ tăng thêm mm so với giá trị Cn ⇒Cn = 1,5+2=2,5 mm ⇒Sn = 4,4 mm Theo quy chuẩn loại thép ta lấy Sn=5mm 2.3.4.4 Chọn mặt bích a Bích nối nắp đáy với thân thiết bị - Để nối thiết bị ( thân, nắp đáy), ta dùng bích liền, chế tạo thép khơng rỉ X18H10T Dùng bích để nối nắp với đáy với thân SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 53 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I - Với đường kính tháp Dt = 1100mm áp suất tính tốn P= 101,325N/m2 , tra bảng XIII.27( Sổ tay 2-423) ta có thơng số bích sau: Bu long D Py Db DI D0 (N/m2) h dbulong Z mm 1.032.106  1240  1190 1160 Cái 1113  28  M20  28 b Bích nối ống dẫn lỏng với thân thiết bị Ta có đường kính ống dẫn lỏng d = 200mm Dựa vào bảng XIII- 32( Sổ tay 2-434) chọn chiều dài ống dẫn lỏng 250 mm Dựa vào bảng XIII- 26( Sổ tay 2-413) Dy Dn D Db DI h Bu lông db mm 200 219 290 Z 255 232 20 M16 2.3.4.5 Chân đỡ, vỏ, tai treo Thông thường người ta không đặt trực tiếp thiết bị lên bề mặt mà phải có tai treo hay chân đỡ, vỏ để đỡ thiết bị để thiết bị ổn định vận hành Muốn chọn chân đỡ, vỏ hay tai treo ta phải dựa vào trọng tải tháp Đệm đệm vòng Rasig đổ lộn xộn: đệm sứ kích thước 30x30x3,5 Tra bảng thơng số kỹ thuật IX.8 (Sổ tay 2-193) ρđệm = 500 kg/m3 Mđệm = Hđệm (п/4).D2.ρđệm= 1,5×.(п/4)×12×500= 588,75(Kg) SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 54 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I Khối lượng chất lỏng: π D M l=ρ H Trong đó: ρ: khối lượng riêng chất lỏng 250C D: đường kính tháp, m H: chiều cao tháp trước bị nước choán hết, m π 1 M l=1020 5,8 Vậy: = 5619.3(kg)  Khối lượng bích Áp dụng cơng thức: π M b = ( D 2b −D2I ) h ρ thep Trong đó: ρthep : khối lượng riêng thép làm bích, ρthep = 7,9.103(kg/m3)   Db: đường kính vịng bulong  DI: đường kính bích  h: chiều dài bích Với bích nối thân với nắp đáy: Db=1190 mm,DI=1160mm , h=28mm ⇒ Mb = 12,24 (kg) Có bích loại một: Mb = 12,24 x = 48,96(kg) Ống dẫn chất lỏng: SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 55 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I Db=255 mm,DI=232 mm , h= 20 mm Mb     0, 2552  0, 2322   0, 02  7,9.103  1, 4( kg ) Có bích dẫn lỏng: M b  1,  5, 6(kg ) Khối lượng bích: ΣMb=11,2+5,6=16,8 (kg) Chọn kết cấu đỡ tháp chân đỡ, chế tạo thép X18H10T Đường kính ống dẫn khí lỏng Đường kính ống dẫn vào thiết bị Áp dụng công thức: d = √ 4.L π v Trong đó: V: lưu lượng thể tích NaOH ống m3/s V = (1,86.10-3.40)/(1020.3600)= 2,02 Theo bảng II.2 chất lỏng ống đẩy bơm 1,5 – 2m/s chọn 2m/s d = 4.L x 2.02 = =0,2(m) π v 3,14.2.3600 √ √ đường kính ống dẫn lỏng vào d = 200mm chọn đường kính ống dẫn lỏng 250mm SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 56 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN - Tính tốn nồng độ chất nhiễm khí thải - Lựa chọn phương pháp xử lý bụi phù hợp với yêu cầu cảu đề - Đưa phương pháp xử lý khí SO2 nhận thấy:  Khí SO2 loại khí độc có khả gây tác động xấu đén sức khỏe người gây nhiễm mơ trường  Khí SO2 khơng thải từ lị mà cịn từ nheieuf ngành cơng nghiệp khác Chính mà phương pháp xử lý SO tháp hấp thụ( tháp đệm) cịn áp dụng rộng rãi việc xử lý khí SO2 từ nguồn khác II - KIẾN NGHỊ Sau tìm hiểu tính tốn để xử lý bụi SO2 có kiến nghị là: + Tiêp tục tìm hiểu thêm phương pháp xử lý bụi SO khác phương pháp tính tốn SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 57 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I TÀI LIỆU THAM KHẢO Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2 Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải tập 1, 2, GS.TS Trần Ngọc Chấn SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 58 ... Page 11 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I CHƯƠNG II: TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH CHÍNH TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI 2.1 Lựa chọn phương pháp xử lý? ?ề xuất dây chuyền công nghệ xử lý bụi, khí thải a Đối với bụi... lỏng xử lý cho nồng độ nước thải đạt nồng độ cho phép để thải mơi trường 2.2 Tính tốn cơng trình xử lý bụi 2.2.1 Tính tốn thơng số đầu vào Bảng 2.1 .Các thơng số bụi Các đại lượng Đơn vị Số liệu...  3NaHSO3 Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý khí thải cho nhà máy A: SVTH: BÙI THỊ THÚY NGA – LDH5CM GVHD: ThS ĐOÀN THỊ OANH Page 19 ĐỒ Á N XỬ LÝ KHÍ THẢ I Khí thải chứa bụi Buồng lắng bụi Xyclon