3.1. Tổng quan về hệ thống tự động khống chế nồng độ khớ CO
CO là loại khớ khụng mầu, khụng mựi, khụng vị, tỷ trọng 0,967. Nú được sinh ra do sự chỏy khụng hoàn toàn của cỏc vật liệu cú chứa cỏcbon. Mỗi năm trờn trỏi đất sinh ra khoảng 250 triệu tấn CO, trong đú cú một phần CO sinh học. Khớ CO chiếm tỷ trọng lớn trong cỏc chất ụ nhiễm mụi trường khụng khớ, nhưng nồng độ CO trong khụng khớ khụng ổn định, biến đổi nhanh ta khú xỏc định được chớnh xỏc. Khớ CO là loại khớ rất độc hại, người và động vật cú thể tử vong đột ngột khi tiếp xỳc hớt thở phải khớ CO. Mỗi năm trờn thế giới cú hàng trăm người chết vỡ trỳng độc khớ CO. Do đú việc hiện đại hoỏ, hoàn thiện cỏc hệ thống tự động khống chế nồng độ khớ CO trong mụi trường đặc biệt là trong mụi trường làm việc lõu dài cú nồng độ khớ CO cao là vụ cựng quan trọng và cần thiết. Thành phần CO trong khụng khớ khụ bị ụ nhiễm tớnh theo tỷ lệ thể tớch là 0,1%. Khi nồng độ CO cao (100ữ10000ppm) thỡ ảnh hưởng của CO đến mụi trường và con người là rất lớn.
Hiện nay ở một số cơ sở sản xuất quy mụ vừa và nhỏ cú ỏp dụng cỏc phương phỏp xử lý khớ độc đơn giản như: thỏp rửa khớ, thỏp hấp thụ bằng vật liệu rỗng tưới nước hoặc dung dịch sữa vụi, nhưng nhỡn chung cỏc thiết bị và hệ thống xử lý khớ ở cỏc khu cụng nghiệp này cũn ở mức thấp do trỡnh độ thiết kế, chế tạo, trỡnh độ vận hành của cụng nhõn và ý thức tự giỏc của doanh nghiệp. Theo kết quả điều tra tại cỏc khu cụng nghiệp ở cỏc tỉnh phớa Nam cú khoảng 5% cỏc cơ sở sản xuất cụng nghiệp cú lũ đốt nhiờn liệu được lắp đặt hệ thống xử lý khớ độc hại. Chỉ cú một số rất ớt cỏc cơ sở sản xuất mới xõy dựng hiện đại cú cỏc hệ thống xử lý kốm theo dõy truyền cụng nghệ, số cũn lại hiện nay mới chỉ xõy dựng phương ỏn hoặc ỏp dụng cỏc biện phỏp truyền thống như sử dụng cỏc hệ thống thụng giú trong nhà xưởng hoặc trồng nhiều cõy xanh nờn khụng thể hoàn toàn chủ động trong việc khống chế nồng độ của khớ độc này.
Giả sử ta chọn đối tượng để thiết kế hệ thống là một nhà xưởng cú diện tớch khoảng 2000m2, chiều cao nhà xưởng là 7m, trong nhà xưởng này cú cỏc thiết bị mà trong quỏ trỡnh làm việc chỳng thải ra khớ CO làm thay đổi nồng độ khớ CO trong mụi trường làm việc và cú khả năng gõy nguy hiểm cho người tham gia lao động tại nhà xưởng. Khi nồng độ khớ CO trong nhà xưởng vượt quỏ giỏ trị cho phộp thỡ hệ thống sẽ tự động điều khiển mở van khớ Oxi để xả khớ oxi vào và làm giảm nồng độ khớ CO xuống mức cho phộp.
- Bỡnh thường khi nồng độ khớ CO nằm trong phạm vi cho phộp đầu, vào của bộ điều chỉnh nồng độ cũng khụng thay đổi và van xả khớ oxi khụng cần mở
- Khi nồng độ khớ CO tăng vượt quỏ giỏ trị cho phộp, tớn hiệu vào của bộ điều chỉnh nồng độ theo đú cũng tăng lờn, độ mở của van sẽ được tăng làm cho lượng khớ oxi cấp vào nhiều hơn, do đú mà nồng độ khớ CO lại giảm xuống mức cho phộp
Nồng độ cho phộp của khớ độc hại CO như sau:
- Đại lượng biểu thị lượng chất độc hại trong khụng khớ gọi là nồng độ. Kớ hiệu là C (đơn vị là [mg/l] hoặc [g/m3] khụng khớ ). Ngoài ra nồng độ được biểu diễn bằng tỷ lệ % theo trọng lượng: m(%) – Theo thể tớch; K(%) – theo trọng lượng. Quan hệ giữa C, K và m như sau:
C = m . à
2, 24
Nồng độ độc hại khụng phải là hằng số mà thay đổi theo khụng gian và thời gian. Cú cỏc loại nồng độ sau: Nồng độ tức thời, nồng độ trung bỡnh, trung bỡnh thỏng, trung bỡnh năm cho một điểm trong khụng gian hoặc nồng độ trung bỡnh cho một vựng, một mặt phẳng nào đấy. Trị số nồng độ lớn nhất trong quỏ trỡnh quan trắc gọi là nồng độ tức thời. Tuỳ thuộc theo mức độ tỏc hại của chất độc hại đối với con người cú thể phõn ra, giới hạn cho phộp, giới hạn nguy hiểm và mức gõy tử vong. Ở nước ta chất lượng khụng khớ được nhà nước quy định tại cuốn “Một số tiờu
chuẩn tạm thời về mụi trường ” của nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, ta cú tiờu chuẩn về nồng độ CO như sau:
1.Nồng độ tối đa cho phộp của khớ độc CO trong khụng khớ ở cơ sở sản xuất là: 75ppm.
2.Nồng độ cho phộp của khớ độc CO trong khụng khớ ở khu vực dõn cư là: - Từng lần tối đa 70ppm
- Trung bỡnh trong ngày đờm là 40ppm
Một số tổ chức an toàn và sức khẻo thế giới đặt ra những giới hạn cho phộp nồng độ khớ CO ở nơi làm việc, nhà xưởng và khu cụng nghiệp như sau:
- Tổ chức an toàn vệ sinh Hoa Kỳ (OSHA) đưa ra giới hạn chấp nhận được đối với nồng độ khớ CO là 65 ppm trong 8 giờ làm việc.
-Viện an toàn sức khoẻ quốc gia Mỹ (NIOSHA) đề nghị giới hạn khớ CO là 35ppm trong 8 giờ làm việc.
Trước khi đo nồng độ khớ nào đú ta phải tỏch khớ đú ra khỏi hỗn hợp khớ sau đú mới cú thể đo nú bằng một dụng cụ đo chuyờn nghiệp. Phương phỏp tỏch CO ra khỏi hỗn hợp khớ bằng cỏch dựng cỏc phương phỏp hoỏ học hoặc cỏc phương phỏp lọc vật lý để cú thể tỏch hỗn hợp khớ thành cỏc thành phần cần thiết thoả món cho nhiệm vụ đo một nồng độ chất khớ nào đú. Đối với mỗi một nguồn khớ thải khỏc nhau ta cú thành phần cỏc khớ trong hỗn hợp khỏc nhau dẫn đến phương phỏp tỏch chỳng cũng khỏc nhau.
Hỗn hợp khớ thải thụng thường bao gồm cỏc khớ sau: SOx , NOx, COx, CxHy, O2, H2, Bụi…Nhưng đối với mỗi nguồn thải ta cú số khớ và tỷ lệ của nú trong hỗn hợp là khỏc nhau: Tỏch bằng cỏc dụng cụ thớch hợp, tỏch bằng cỏc cột tỏch sắc ký khớ…
Sơ đồ khối của việc thực hiện tỏch khớ như sau:
Khớ thải h2
khớ CO vào CO ra
THIẾT BỊ LỌC
BỤI THIẾT BỊ TÁCHKHÍ THIẾT BỊ ĐO
Bụi ra Cỏc khớ khỏc Tớn hiệu đo
Hỡnh 3.1: Sơ đồ khối việc thực hiện tỏch khớ
Cỏc phƣơng phỏp đo khớ:
Cú nhiều phương phỏp đo nồng độ chất khớ, đú là cỏc phương phỏp sau: - Phương phỏp điện hoỏ: Cỏc dụng cụ đo nồng độ vật chất dựa trờn sự ứng dụng cỏc
chuyển đổi điện hoỏ.
- Phương phỏp ion hoỏ: Đõy là phương phỏp dựa trờn sự ion hoỏ cỏc chất cần phõn tớch và đo dũng điện ion hoỏ để xỏc định nồng độ của chất đú
- Phương phỏp phổ: Là phương phỏp dựa trờn khả năng hấp thụ, bức xạ, tỏn xạ, phản xạ hoặc khỳc xạ cú chọn lọc của cỏc chất khỏc nhau với cỏc loại bức xạ khỏc nhau.
- Phương phỏp phõn tớch nhiệt: Là phương phỏp đo độ dẫn nhiệt của thành phần trong hợp chất khớ và nồng độ của thành phần ấy.
- Phương phỏp sắc kớ: Khi phõn tớch những hợp chất phức tạp người ta thương dựng phương phỏp sắc kớ, phương phỏp này thực hiện bằng cỏch chia hợp chất thành cỏc thành phần riờng rẽ nhờ hiện tượng hỳt tập trung khụng di chuyển. Do sự làm chậm cú lựa chọn được thực hiện bằng chất hỳt, cỏc thành phần bị hỳt ớt đi qua nước, do
đú sự phõn chia hợp chất thành nhiều thành phần khỏc nhau, những thành phần này được di chuyển qua cột sắc kớ thành những vựng riờng rẽ và theo trỡnh tự được dẫn đi bằng khớ mang. Mỗi thành phần được đưa ra khỏi cột nước với thời gian khỏc nhau, nồng độ của chỳng được xỏc định theo tỷ số diện tớch của mỗi khoảng với diện tớch của tất cả sắc phổ
3.2.Tớnh toỏn mụ phỏng hệ thống tự động khống chế nồng độ khớ CO ở chế độ khởi động
Ta cú sơ đồ khối hệ thống như sau:
Tớn hiệu đặt
(-) RC Van khớO xi tượngĐối C
Đo CO