Các thông số đầu vào của quá trình cháy nhiên liệu:
- Lượng nhiên liệu tiêu thụ: B = 12500 kg/h
- Hệ số không khí thừa: α = 2
- Hệ số cháy không hoàn toàn: = 0,02
- Hệ số tro bụi bay theo khói: a = 0,85
- Nhiệt độ khói thải: t = 180 Ckhoi 0
- Tỷ lệ CaCO3 nguyên chất trong đá vôi thương phẩm: k = 0,85
- Nhiệt độ không khí: t = 30 Ckk 0
- Độ ẩm không khí: φ = 0,65
- Phân áp suất bão hòa của hơi nước theo nhiệt độ môi trường không khí: p =bh
0,0421
- Độ chứa hơi trong không khí: d = 17,512 g/kg không khí Nhiệt lượng được xác định theo công thức Mendeleev như sau:
Qp = 81.C + 246.H – 26(O - S ) – 6.W = 4028,2 kcal/kgp p p p p
Lượng nhiệt không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy:
Lượng không khí ẩm lý thuyết cần cho quá trình cháy ở t = 30 C, φ = 65%, độ chứa0
hơi d = 17,512 g/kg:
Va = (1 + 0,0016.d)V = (1 +0,0016.17,512).4,509 = 4,635o
m tc/kgNL3
Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số không khí thừa α = 1,8:
Vt = .Va = 2.4,635 = 9,271 m3tc/kgNL Lượng khí SO trong sản phẩm cháy:2
VSO2 = 0,683.10-2Sp = 0,683.0,01.0,5 = 3,415.10 m-3 3tc/kgNL
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 72
V0=0,089. Clv+0,264. Hlv-0,0333 .(Olv−Slv¿=4,509 m3tc/kgNL
Lượng khí CO trong sản phẩm cháy với hệ số cháy không hoàn toàn về mặt hóa học và cơ học = 0,02:
VCO = 1,865.10-2.Cp = 1,865.0,01.0,02.46,2= 0,0172 m3tc/kgNL Lượng khí CO trong sản phẩm cháy:2
VCO2 = 1,853.10-2.(1- ).C p = 1,853.0,01.(1-0,02).46,2 = 0,839 m3tc/kgNL Lượng hơi nước trong sản phẩm cháy:
VH2O = 0,111.H + 0,0124.W + 0,0016.d.V = 0,111.2,5 + 0,0124.20,6 +p p t
0,0016.17,512.9,271 = 0,793 m3tc/kgNL Lượng khí N trong sản phẩm cháy:2
VN2 = 0,8.10-2.Np + 0,79V = 0,8.0,01.2,7 + 0,79.9,271 = 7,346 mt 3tc/kgNL Lượng khí O trong không khí thừa:2
VO2 = 0,21( -1).Va = 0,21.(2 – 1).4,635 = 0,973 m 3tc/kgNL Lượng sản phẩm cháy tổng:
VSPC = V + V + V + VSO2 CO CO2 H2O + V + V = 3,415.10 + 0,0172+0,839+N2 O2 -3
0,793 + 7,346 + 0,973 = 9,97 m3tc/kgNL Lượng khói sản phẩm cháy ở điều kiện chuẩn:
Lc = V .B/3600 = 9,97.12500/3600 = 34,62 mSPC 3/s Lượng khói sản phẩm cháy ở điều kiện thực tế:
LT = L .(273 + t )/273 = 34,62.(273 + 180)/273 = 57,45mc khói 3/s Lượng khí SO với ρ = 2,926 kg/m2 SO2 3chuẩn:
M =(10 .V .B.SO2 3 SO2 SO2)/3600=(10 .3,415.103 -3.12500.2,926)/3600 = 34,7 g/s
Lượng khí CO với ρ = 1,25 kg/mCO 3chuẩn: MCO = (103.V .B.
CO CO)/3600 = (10 . 0,0172.12500.1,25)/3600 = 74,79 g/s3
Lượng khí CO với ρ = 1,977 kg/m2 CO2 3chuẩn:
MCO2 = (103.V .B.
CO2 CO2)/3600 = (10 . 0,839.12500.1,977)/36003
= 5759,14 g/s
Lượng tro bụi với hệ số tro bay theo khói a = 0,85:
Mbui = 10.a.A .B/3600 = 10.0,85.18,5.12500/3600 = 546,01 g/sp
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 73
Lượng khí NOx phát sinh từ quá trình đốt cháy nhiên liệu theo công thức thực nghiệm của Woolrich sau đây:
MNOx = 3,953.10-8(B*Q)1,18 = 3,953.10-8.(12500.4028,2)1,18
= 48,45 kg/h = 13,46 g/s Nồng độ phát thải SO trong khói:2
CSO2 = MSO2/Lt = 34,7.1000/57,45 = 603,91 mg/Nm3 Nồng độ phát thải CO trong khói:
CCO = MCO/Lt = 74,65.1000/57,45 = 1301,87 mg/Nm3 Nồng độ phát thải CO trong khói:2
CCO2 = MCO2/Lt = 5793,71.1000/57,45 = 100243,54 mg/Nm3 Nồng độ phát thải NO trong khói:x
CNOx = MNOx/Lt = 13,46.1000/57,45 = 234,27 mg/Nm3 Nồng độ bụi trong khói:
Cbụi = Mbụi/Lt = 546,01.1000/57,45 = 9503,79 mg/Nm3
Bảng : Nồng độ (C) của các thông số ô nhiễm trong khí thải lò đốt chất thải rắn sinh hoạt theo QCVN 61-MT:2016/B2TNMT
TT Thông số ô nhiễm Đơn vị Nồng độ(C)
1 Bụi tổng mg/Nm3 100
2 Axit Clohydric, HCl mg/Nm3 50
3 Cacbon monoxyt, CO mg/Nm3 250
4 Lưu huỳnh dioxyt, SO2 mg/Nm3 250
5 Nitơ oxyt, NO (tính theo NOx 2) mg/Nm3 500
6 Thủy ngân và hợp chất tính theo thủy ngân, Hg mg/Nm3 0,2 7 Cadimi và hợp chất tính theo Cadimi, Cd mg/Nm3 0,16
8 Chì và hợp chất tính theo chì, Pb mg/Nm3 1,2
9 Tổng đioxin/furan, PCDD/PCDF ngTEQ/Nm3 0,6
Ta thấy nồng độ các thông số khói thải của khí CO, CO , SO và bụi vượt tiêu2 X
chuẩn nên đòi hỏi ta phải có các công nghệ xử lý khói thải để giảm thiểu các thông
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 74
số ô nhiễm của nhà máy nhỏ hơn. Với phạm vi đề tài đồ án tốt nghiệp và dựa vào thông số khí thải, em xin trình bày phương án xử lý SO .x
5.4 Tính toán quá trình xử lý SOx
Ta có: C = 603,91 mg/NmSO2 3
Để đạt QCVN 30:2012/BTNMT ( C = 250 mg/Nm ) ta cần xử lý SO bằng hai 3 x
phương phương pháp là: Bán khô 50% và khô 50% mSOx cần xử lý = (C so2−C)<1000¿ ¿ = (603,91−250)∗57,45 1000 = 20,33 (g/s) 5.4.1 Phương pháp bán khô mSO2 = 10,17(g/s) tkhói = 180 C L =57,45 m /s = 57,45 kg/s0 T 3
Khói có nhiệt độ t1 (1800C) cần phải hạ xuống t (140 C) để không làm hỏng tui vải.
2 0
Để hạ được nhiệt độ này, tại tháp phản ứng cần phải bổ sung thêm một lượng nước, được tính toán theo phương trình cân bằng sau:
Q1= LT.C (tp. 1- t )= 57,45.1.40 = 2298 kW2
Nhiệt độ nước trong dung dịch t = 30 C => Nhiệt ẩn hóa hơi r = 2430 kj/kgnc 0
Phương trình cân bằng nhiệt: Q1 = LT.C (tp. 1- t )= G2 nc.r
Lưu lượng nước làm mát: G = nc Q1
r = 2298
2430 = 0,9457 (kg/s) = 945,7 (g/s) (1)
Các phương trình phản ứng khi xử lý SO trong tháp bán khô.2
SO2 + H O <==> H2 2SO3 <==> 2H + SO+
32- (2) *H SO +Ca(OH) =CaSO ↓+2H2 3 2 3 2O (3)
CaSO3 + 1/2O = CaSO2 4
Từ phương trình phản ứng (2) và (3): nCa(OH)2 = n SO2
mCa(OH)2 = n . MSO2 Ca(OH)2= 10,17∗74
64 = 11,75 (g/s)
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 75
Hiệu suất của phản ứng: 70%=> mCa(OH)2 thực tế = m 70 % = 11,75 70 % = 16,79 (g/s) (4) Từ (1) & (4) => Nồng độ Ca(OH) : C% = 2 mch tấtan mdungd chị = 16,79 16,79 945,7+ ∗100 % = 1,744% 5.4.2 Phương pháp khô mSO2 xử lý = 10,17(g/s) S = 0.5 p
Nguyên liêu vôi được sử dụng một cách an toàn nên chúng ta sử dụng đá vôi CaO Tỷ lệ CaO nguyên chất trong đá vôi: K = 0.85
Hệ số khử SO trong khói thải: β = x
m SO2x lýử
mSO2−mS02xửlý bán khô = 34,7 10,1710,17− = 0,41
Lượng đá vôi cần để xử lý SO trong khói lò đốt:x
G= 10.β . Sp . MCaO
K . Ms = 10.0,41 .0,5 .56
0,85.32 = 4,265 (kg/tấn nguyên liệu ) Hiệu suất quá trình là: 50% => GCaO thực tế =
G
H = 4,265
50 % = 8.53 (kg/ tấn nguyên liệu)
Tương tư, dựa trên cách tính trên, ta tính toán với nhiều phương án khác nhau, đưa ra được kết quả trong bảng sau đây:
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 76