2.4.1 Lựa chọn thiết bị xử lý khí thải khu vực máy sấy
Do đặc tính làm việc của máy sấy thùng phuy nên khí thải của nó là chất hữu cơ có mùi rất khó chịu như xylen, phenol. Do đó việc xử lý khí thải của khu máy sấy thùng phuy sẽ quy về việc xử lý mùi do nó tạo ra. Để xử lý được mùi này ta có thể lựa chọn phương án : Sử dụng O3
để xử lý mùi.
O3 là một chất có tính oxy hóa cực mạnh, có khả năng oxy hóa nhiều hợp chất hữu cơ trong đó có cả hợp chất hữu cơ gây mùi như xylen, phenol. Đây là phương pháp xử lý mùi triệt để, dễ lắp đặt và vận hành hệ thống nên được sử dụng rộng rãi.
35
2.4.2 Tính toán thiết bị xử lý khí thải khu vực máy sấy
❖ Máy phát O3
Để xử lý mùi hôi từ khí thải nhà máy sấy thùng phuy thải ra thì nồng độ O3 cần cung cấp là G = 60 mg/m3
Công suất cung cấp O3 cho hệ thống:
P = L×Gc= 7000×60 = 420000 mg/h = 420 g/h
Trong đó:
• L: Lưu lượng khí thải từ nhà máy sấy thùng phuy; L = 7000 m3/h • G: Nồng độ O3 cần cung cấp; GO3 = 60 mg/m3
Vậy ta chọn mua máy phát O3 có công suất 420g/h ❖ Tháp hòa trộn
Giới thiệu về tháp hòa trộn
Để quá trình xử lý mùi được hiệu quả thì cần những điều kiện sau
- Diện tích tiếp xúc phải đủ lớn để O3 có thể tiếp xúc với toàn bộ các chất hữu cơ trong khí thải
- Thời gian lưu phải đủ lớn để phản ứng giữa O3 với các chất hữu cơ gây mùi trong khí thải xảy ra hoàn toàn
- Do đó để đáp ứng điều kiện trên thì tháp hòa trộn phải có hình trụ ( khí dễ lưu thông) và có các thanh chắn ngang theo hình zic-zac.
Tính toán thiết bị
Tiết diện ngang của tháp: S = 𝐿
𝑉 = 1,94
1 = 1,94 m2
Trong đó:
• L: lưu lượng khí thải; L = 7000 m3/h = 1,94 m3/s
• V: Vận tốc khí thải qua mặt cắt ngang của tháp; chọn V = 1 m/s Đường kính tháp: D = √4×𝑆
𝜋 = 1,57 m, chọn D = 1,6 m Chiều cao tháp hòa trộn: H = 2,5D = 2,5×1,6 = 4 m
36 Trong tháp thiết kế các khoang trung hòa hơi hóa chất dạng tổ ong
Tổn thất áp suất: ∆Ptb = 50 kG/m2
2.5 Hệ thống xử lý khí thải khu làm việc của máy bào gỗ 2.5.1 Chọn thiết bị xử lý cho máy bào gỗ 2.5.1 Chọn thiết bị xử lý cho máy bào gỗ
Máy bào gỗ có nồng độ gỗ phát sinh 600 mg/m3 ( bụi có đường kính 150 µm). Bụi do máy bào gỗ thải ra có thể thu hồi để sử dụng cho mục đích khác do đó ta sẽ sử dụng cyclone và thiết bị lọc bụi tay áo. Sơ đồ công nghệ đề xuất
Hình 2.5: sơ đồ công nghệ xử lý khu vực máy bào gỗ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thuyết minh:
Khí thải từ máy bào gỗ sẽ được thu bởi chụp hút, sau đó dẫn qua xiclone chum để loại bỏ bụi thô, bụi mịn, khí sau đó sẽ được quạt hút dẫn ra ống khói để thải trực tiếp ra môi trường
2.5.2 Tính toán thiết bị xử lý cho máy bào gỗ
Lưu lượng máy bào gỗ : L= 20250 (m3/h)
Tính toán thiết bị Cyclone chùm
Để đảm bảo hiệu quả xử lý đạt mức độ cao nhất mà vẫn đảm bảo với quy chuẩn, ta có thể chỉ cần lắp đặt một cyclone chùm. Như vậy vẫn đảm bảo tính kinh tế của hệ thống.
Khối luợng riêng của bụi là: 𝜌b=1200 kg/m3
Chọn xiclon con bằng gang, đường kính quy ước Dqư= 150mm với cánh hướng dòng loại chân vịt 8 cánh α = 25o Lưu lượng cực đại của một xiclon con Lqư = 250 m3/h
• Số lượng xiclon con là: n = Lt
Lqư=20250 250 = 81 Khí thải Cyclone chùm Quạt hút ống khói
37
• Tổ hợp 81 xiclon con thành 9 dãy, mỗi dãy 9 chiếc.. Bề cao của ống dẫn khí vào khi nhận vvào= 10 m/s
I= Lt
vvào[(M-d1)n+0,06] = 20250
3600×10×[(0,18 - 0,083)×9 + 0,06]= 0,6(m)
Trong đó: L (m3/s)
n : Số lượng xiclon con
M và d1 các kích thước tra ở bảng 7.10 và 7.8
• Vận tốc quy ước của khí đi qua 81 xiclon con có đường kính quy ước Dqư=150mm
V = L × 4
3600. n. 3,14Dqư2 = 20250 × 4
3600 × 81 × 3,14 × 0,152 = 3,9 m/s Trong đó: L (m3/h)
n: số lượng xiclon con
Dqư: Đường kính quy ước của xiclon con (m) • Xác định sức cản thủy lực qua xiclon chùm Tại 30oC: γk = 1,293 1 +273 + 30273 = 0,6 ∆P = ξ ×γk.V2 2 = 90.0,6×3,92 2 = 410 pa • Xác định hiệu suất lọc của cyclone chùm
Bảng 2.7: Hiệu suất lọc bụi của cyclone chùm
Đường kính hạt
38 Phần trăm khối lượngθ(i) 8 6 16 33 25 Hiệu suất lọc η(i), % 90 95 99 99 100 η = Σηi × θi 100 = (90 × 8) + (95 × 6) + (99 × 16) + (99 × 33) + (100 × 25) 100 = 76,51 %
• Lượng bụi còn lại trong dòng khí thải đi ra khỏi xiclon chùm là: C = Cbụi – η.Cbụi = 600 – 76,51% x 600 =140,9 mg/m3
So sánh với QCVN 19:2009/BTNMT thì Cbụi còn lại thấp hơn Cmax
theo QCVN 19:2009/BTNMT là 200 mg/m3 nên đã đạt yêu cầu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tổn thất áp suất trong cyclon
Trở lực của cyclon được xác định theo công thức:Pcl
𝑃𝑐𝑙 = 𝜉 ×𝑤𝑡𝑢2 ×𝜌ℎℎ
2 = 60 ×3,92×1,146
2 ≈ 522𝑁/𝑚2=696 Pa= 53 kG/m2
Trong đó:
• k: khối lượng riêng của hỗn hợp khí thải, [ kg/m3] • wtư : vận tốc tối ưu của cyclone 3,9 [m/s]
• ξ: trở lực của cyclon
CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN THỦY LỰC VÀ CHỌN QUẠT 3.1 Tính toán cho lò hơi và lò nấu nhôm
3.1.1 Vạch tuyến ống hệ thống chụp hút
Dựa vào mặt bằng nhà xưởng đã có sẵn, vị trí máy móc cần thu gom bụi và hệ qui chiếu, ta dựng sơ đồ trên mặt bằng rồi dựng sơ đồ không gian sao cho đường ống hút bụi là ngắn nhất, thuận tiện cho thi công, sửa chữa và không cản trở tới quá trình làm việc của công nhân.
39
Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống tuyến ống của lò hơi và lò nấu nhôm
Hệ thống dẫn bụi được bố trí ống dẫn trên các máy móc thiết bị như mặt bằng, sau đó đánh số thứ tự trên các tuyến ống để tính toán áp lực của hệ thống. Tại các vị trí phát sinh bụi ta bố trí hệ thống hút. Trên mỗi thiết bị máy móc có các dạng miệng, chụp hút bụi chờ sẵn tương ứng, có đường kính và số lượng tùy thuộc vào từng thiết bị máy móc khác nhau. Lưu lượng hút được xác định dựa vào đường kính ống hút và vận tốc hút.
3.1.2 Tính toán thủy lực
Đoạn ống (1) từ lò nấu nhôm đến chạc 3
Đường kính ống dẫn: D = 2×√ 𝐿
𝜋×𝑣 = 2×√1,11
𝜋× 15 = 0,3 m
Trong đó:
• L: lưu lượng dòng khí; L = 4000 m3/h = 1,11 m3/s
• v : Vận tốc dòng khí trên đoạn ống được tính trên điều kiện kinh tế và giảm tiếng ồn. v = 10 – 20 m/s. Chọn v = 15 m/s.
Khi đó vận tốc thực tế của dòng khí trong ống: vt = 4.𝐿
𝜋.𝐷2 =4×1,11
𝜋×0,32 = 15,7 m/s
Với lưu lượng L = 4000 m3/h ; v = 15,7 m/s; Tra phụ lục 3 và phụ lục 4 giáo trình “Kĩ thuật thông gió” của GS. Trần Ngọc Chấn ta được:
40
- Tổn thất áp suất do ma sát trên một 1m chiều dài đường ống R= 0,85 kG/m2
- Áp suất động 𝑉2×𝛶
2.𝑔 = 15,08 kG/m2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt góc 900, R/D = 1,5 => 𝜉0= 0,4
- Chụp hút có l/d = 0,8 ; α0 = 300 => 𝜉0 = 0,1
Chiều dài đường ống: l = 3,5 + 1 = 5,5 m ( trong đó: chiều cao lò nấu nhôm là 4,5m, chiều cao từ chụp hút đến trần nhà lấy 3,5m, chiều dài từ trần nhà tại lò nấu đến chạc 3 là 1m)
Bảng 3.1 Bảng thống kê các chi tiết trên đường ống từ lò nấu nhôm đến chạc ba
Chi tiết Số lượng 𝜉0
Ngoặt 900 1 0,4
Chụp hút 1 0,1
Bảng 3.2 Bảng tính toán thủy lực đường ống đoạn từ lò nấu nhôm đến
chạc ba TT L (m3/h) l (m) v (m/s) D (mm) R (kG/m2) R.l Σ ξ0 v 2.𝛶/2g CPcb (kG/m2) ∆P = R.l + ∆Pcb (kG/m2) 1 4000 5,50 15 300 0,85 4,67 0,5 15,08 7,54 12,21 Đoạn ống (1’) từ Lò hơi đến chạc ba Đường kính ống dẫn: D = 2× √ 𝐿 𝜋× 𝑣 =2×√0,348 𝜋×15 = 0,2 m Trong đó:
41
• L: lưu lượng dòng khí; L = 0,348 m3/s = 1252,8 m3/h
• v : Vận tốc dòng khí trên đoạn ống được tính trên điều kiện kinh tế và giảm tiếng ồn. v = 10 – 20 m/s. Chọn v = 15 m/s.
Khi đó vận tốc thực tế của dòng khí trong ống: vt = 4×𝐿
𝜋×𝐷2 = 11,1 m/s Với lưu lượng L = 1252,8 m3/h ; v = 11,07 m/s; Tra phụ lục 4 giáo trình “Kĩ thuật thông gió” của GS. Trần Ngọc Chấn ta được:
- Tổn thất áp suất do ma sát trên một 1m chiều dài đường ống R= 0,727 kG/m2
- Áp suất động 𝑉2.𝛶
2.𝑔 = 7,54 kG/m2
- Ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt góc 900, R/D = 1,5 => 𝜉0= 0,4
- Chọn chạc ba hút có:α = 300 ; F0/Ft = (D1/D2)2 = (0,2/0,3)2 = 0,4; L0/Lc = 1252,8/(4000 + 1252,8) = 0,25 => 𝜉0 = 0,47
- Chụp hút có l/d = 0,8 ; α0 = 300 => 𝜉0 = 0,1
Chiều dài ống l = 4+ 10=14 m ( trong đó chiều cao lò là 4,5 m, lấy chiều cao nhà máy là 10m => chiều cao đoạn ống từ chụp hút lên đến trần là 4m, chiều dài ống từ trần tại lò đến chạc 3 là 10m)
Bảng 3.3 Bảng thống kê các chi tiết trên đường ống từ lò hơi đến chạc
ba
Chi tiết Số lượng 𝜉0
Ngoặt 900 1 0,4
Chạc ba hút 1 0,47
42
Bảng 3.4 Bảng tính toán thủy lực đường ống đoạn từ lò hơi đến chạc
ba TT L (m3/h) l (m) v (m/s) D (mm) R (kG/m2) R.l Σ ξ0 v 2.𝛶/2g CPcb (kG/m2) ∆P = R.l + ∆Pcb (kG/m2) 1 1212,8 14 11,07 200 0.727 10,1 0.97 11.82 11,46 21,56 Đoạn ống (2) từ chạc ba đến khu xử lý. Lưu lượng L = 4000 + 1212,8 = 5252,8 m3/h = 1,46 m3/s Đường kính ống dẫn: D = 2× √ 𝐿 𝜋× 𝑣 =2×√ 1,46 𝜋× 15 = 0,35 m Trong đó: • L: lưu lượng dòng khí
• v : Vận tốc dòng khí trên đoạn ống được tính trên điều kiện kinh tế và giảm tiếng ồn. v = 10 – 20 m/s. Chọn v = 15 m/s. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi đó vận tốc thực tế của dòng khí trong ống: vt = 4×𝐿
𝜋×𝐷2 = 15,7 m/s Với lưu lượng L = 5252,8 m3/h ; v = 15,7 m/s; Tra phụ lục 3 và 4 giáo trình “Kĩ thuật thông gió” của GS. Trần Ngọc Chấn ta được:
- Tổn thất áp suất do ma sát trên một 1m chiều dài đường ống R= 0,71 kG/m2
- Áp suất động 𝑉2.𝛶
2.𝑔 = 15,08 kG/m2
- Ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt góc 900, R/D = 1,5 => 𝜉0= 0,4
43
Bảng 3.5 Bảng thống kê các chi tiết trên đường ống từ chạc ba đến khu xử lý
Chi tiết Số lượng 𝜉0
Ngoặt 900 1 0,4
Bảng 3.6 Bảng tính toán thủy lực đường ống đoạn từ chạc ba đến khu xử lý TT L (m3/h) l (m) v (m/s) D (mm) R (kG/m2) R.l Σ ξ0 v 2.𝛶/2g ∆Pcb (kG/m2) ∆P = R.l + ∆Pcb (kG/m2) 1 5252,8 13,00 15,7 350 0.71 9,230 0.4 15,08 6.03 15,26 Tổn thất áp suất do thiết bị ∆Ptb =∆Pcyclone + ∆Pscrubber=70,97+134,4=205,37 kG/m2 Tổn thất áp suất đường ống: ∆P = ∆P1 + ∆P2 + ∆P3 = 12,21 + 21,56 + 15,26 = 49,03 kG/m2 Tổng tổn thất áp suất: ∆Ptổng =254,4 kG/m2
Lưu lượng khí thải L = 5252,8 m3/h
Vì tổn thất áp suất của hệ thống lớn nên ta chọn 3 quạt ly tâm mắc nối tiếp với nhau. Khi đó ta có thông số tính toán mỗi quạt như sau:
∆P1 = ∆P2 = ∆P3 = ∆Ptổng /3 = 84,8 kG/m2
L1 = L2 = L3 = L = 5252,8 m3/h.
Ta chọn quạt ly tâm Ц 4-70Nō 6 với thông số:
- Hiệu suất quạt η = 0,73
- Số vòng quay n = 1200 vòng/phút
- Vận tốc quay v = 37,7 m/s Công suất mỗi quạt : Nq = 𝐾×𝐿×∆P
102×η = 1,1 × 1,45 × 84,8
44 Trong đó:
• Nq: công suất quạt (KW)
• K hệ số dự trữ : Đối với quạt li tâm có cánh uốn cong ra trước thì có thể lấy K = 1,1-1,15; Đối với quạt li tâm có cánh uốn cong ra sau và quạt trục : K = 1,05-1,1. ta chọn k = 1,1. • ∆P = 160,57 kG/m2
• η: hiệu suất quạt; η = 0,73
L: lưu lượng khí thải; L =5252,8 m3/h = 1,45 m3/s Công suất 3 quạt: 1,81× 3=5,43 kW
3.2 Tính toán trở lực và chọn quạt cho hệ thống xử lý hai KW hóa chất chất
3.2.1 Vạch tuyến ống
Hình 3.2: Sơ đồ hệ thống tuyến ống của KW III và KW VII
3.2.2 Tính trở lực
➢ Đoạn ống (1) từ KW3 đến chạc 3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đường kính ống dẫn: D = 2×√ 𝐿
𝜋×𝑣 = 2×√4,38
45 Trong đó:
• L: lưu lượng dòng khí; L = 4,38 (m3/s)
• v : Vận tốc dòng khí trên đoạn ống được tính trên điều kiện kinh tế và giảm tiếng ồn. v = 10 – 20 m/s. Chọn v = 15 m/s.
Khi đó vận tốc thực của dòng khí trong ống: vt = 4×𝐿
𝜋×𝐷2 =4×4,38
𝜋×0,62 =15,4m/s Với lưu lượng L = 15768 (m3/h); v = 15,4 m/s; Tra phụ lục 3 và phụ lục 4 giáo trình “Kĩ thuật thông gió” của GS. Trần Ngọc Chấn ta được:
- Tổn thất áp suất do ma sát trên một 1m chiều dài đường ống R= 0,343 kG/m2
- Áp suất động 𝑉2×𝛶
2.𝑔 = 14,5 kG/m2
- Ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt góc 900, R/D = 1,5 => 𝜉0= 0,4
- Chụp hút có l/d = 0,8 ; α0 = 300 => 𝜉0 = 0,1
Chiều dài đường ống: l = 13 + 6 = 19 m ( trong đó: chiều cao KW là 3m, chiều cao từ chụp hút đến trần lấy 6m, chiều dài từ trần tại KW đến chạc 3 là 13m)
Bảng 3.7: Các chi tiết có trên đường ống 1 khu vực hóa chất III (KW3)
Chi tiết Số lượng 𝜉0
Ngoặt 900 1 0,4
Chụp hút 1 0,1
Bảng 3.8: Bảng tính toán thủy lực đường ống khu vực hóa chất.
TT L (m3/h) l (m) v (m/s) D (mm) R (kG/m2) R.l Σ ξ0 v2.𝛶/2g CPcb (kG/m2) ∆P = R.l + ∆Pcb (kG/m2) 1 15768 19,0 15,4 600 0.343 6,517 0,5 14,5 7,25 13,767
46 ➢ Đoạn ống (1’) từ KW7 đến chạc 3 Đường kính ống dẫn: D = 2×√ 𝐿 𝜋×𝑣 = 2×√ 7,6 𝜋× 15 = 0,8 m Trong đó: • L: lưu lượng dòng khí; L = 7,6 (m3/s) = 27360 (m3/h)
• v : Vận tốc dòng khí trên đoạn ống được tính trên điều kiện kinh tế và giảm tiếng ồn. v = 10 – 20 m/s. Chọn v = 15 m/s.
Khi đó vận tốc thực của dòng khí trong ống: vt = 4×𝐿
𝜋×𝐷2 = 4×7,6
𝜋×0,82 =15,1m/s Với lưu lượng L = 27360 (m3/h); v = 15,1 m/s; Tra phụ lục 3 và phụ lục 4 giáo trình “Kĩ thuật thông gió” của GS. Trần Ngọc Chấn ta được:
- Tổn thất áp suất do ma sát trên một 1m chiều dài đường ống R= 0,23 kG/m2
- Áp suất động 𝑉2×𝛶
2.𝑔 = 13,95 kG/m2
- Ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt góc 900, R/D = 1,5 => 𝜉0= 0,4
- Chụp hút có l/d = 0,8 ; α0 = 300 => 𝜉0 = 0,1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chiều dài đường ống: l = 10 + 6 = 16 m ( trong đó: chiều cao KW là 3m, chiều cao từ chụp hút đến trần lấy 6m, chiều dài từ trần tại KW đến chạc 3 là 10m)
Bảng 3.9: Các chi tiết có trên đường ống 1 khu vực hóa chất VII (KW7)
Chi tiết Số lượng 𝜉0
Ngoặt 900 1 0,4
47
Bảng 3.10: Bảng tính toán thủy lực đường ống khu vực hóa chất.
TT L (m3/h) l (m) v (m/s) D (mm) R (kG/m2) R.l Σ