A. Giới thiệu chung
3.3 TÍNH TOÁN KHÁC
3.3.1 Tính ống dẫn khí Tính ống dẫn khí vào tháp : Đường kính ống dẫn khí : D= 4 * Q *V , (m)
Trong đó :
Q: lưu lượng thể tích của khí , m3/s .
Q = 18.000 m3/h
V : vận tốc dòng khí, m/s, chọn V=10(m/s)
Từ đó ta tính được: D=800mm
Tính ống dẫn khí ra khỏi tháp :
Chọn đường kính ống dẫn khí ra khỏi hệ xử lý bằng đường kính ống dẫn khí vào tháp. D = 800(mm).
3.3.2 Tính công suất bơm và số lượng bécphun
- Công suất bơm:
Do năng suất phun là :T= 1,0 lít/m3 khí thải, với lưu lượng khí thải Q=18,000(m3/h).
Công suất bơm: P= TxQ= 18 m3/h.
Cột áp: H=H bể+H béc= 2+8= 10(m).
- Số lượng bécphun :
Năng suất phun của 1 béc phun là: η= 0,7 lít/h
Số lượng béc phun : B= P/η= 18/0,7= 25 (béc phun)
3.3.3 Tính công suất của quạt
Chọn quạt ly tâm.
Ta có lưu lượng quạt : L= 18,000 m3/h.
Tổn thất áp suất của thiết bị đo thực nghiệm bằng: ΔP= P vào- P ra
63
Như vậy tổn thất áp suất của hệ thống là: ΔP= 200 (mmH 2O)
Tra catalogue quạt ly tâm của hãng VINFA, ta có:
L= 18,000 m3/h, ΔP= 200 (mmH 2O), P=25 HP.
Trong thời kỳ khủng hoảng kinh tế hiện nay, nhiều nhà máy gạch tại châu Âu phải giảm sản lượng sản xuất để tồn tại. Phương pháp trình bày dưới đây cho phép nhà sản xuất xác định lại biểu đồ nung tối ưu dựa trên mức công suất giảm.
Lượng nhiệt cấp vào lò nung được hấp thụ bởi khối gạch tại các vùng chức năng của lò: sấy, nung và làm nguội. Công suất nhiệt cấp yêu cầu (Hi) được xác định theo cân bằng nhiệt của các vùng chức năng. Khả năng hấp thụ nhiệt (Ha) được xác định theo phương trình sau:
Ha = h . S. DT.
Trong đó:
h là hệ số truyền nhiệt - phụ thuộc vào tốc độ dòng khí dọc theo kênh lò và bị giới hạn bởi sức cản của dòng khí.
S là khối gạch xếp và DT là chênh lệch nhiệt độ giữa dòng khí và khối gạch, phụ thuộc đường cong nung.
Khi Hi>Ha: lò sẽ làm việc với tổn thất nhiệt.
Khi Hi< Ha : thì không đủ nhiệt để nung gạch.
Đối với chương trình nung tối ưu thì Hi cần bằng Ha.
Để xác định quy trình nung hiệu quả nhất, các thông số nung tại mỗi vùng chức năng cần phải được hiệu chỉnh sao cho Hi = Ha. Ví dụ như khi lò nung dài 336 feet (100 m) với 28 goòng chở 29.600 lb (6000 kg) gạch mỗi goòng thì nh à sản xuất trước tiên phân tích hình học khối gạch để xác định diện tích bề mặt tiếp xúc với nhiệt dòng khí (S = 1165,8 sq ft tức 108 m2) cũng như tiết diện có thể để dòng khí chạy qua khối gạch (A = 21,66 sq ft tức 2 m2).
Sau đó nhà sản xuất nghiên cứu c ân bằng nhiệt của lò để xác định dòng khí ga cần lý thuyết trong vùng sấy, khí lạnh trong vùng làm nguội và tiêu hao nhiên liệu trong vùng nung. Việc tính toán có tính đến khả năng hấp thụ nhiệt của khối gạch và có so sánh với yêu cầu nhiệt cho mỗi vùng nhằm xác định xem nhiệt cấp thừa hay thiếu.
Việc tính toán với các phương án thay đổi đầu vào nhiệt và không khí làm nguội với vài chế độ nung khác nhau sao cho đạt trạng tháI Hi = Ha. Lúc đó sẽ chọn biểu đồ thể hiện nung tối ưu khi công suất lò thay đổi (xem hình dưới). Theo biểu đồ nung này, nhà sản xuất sẽ tìm thấy nó thật dễ dàng xác định thông số đầu vào tối ưu và tiêu thụ nhiệt gần đúng tại các mức công suất khác nhau.
65
Hình 3.2: Biểu đồ xác định chế độ khi công suất lò thay đổi
3.3 ĐIỀU CHỈNH CHẾ ĐỘ CẤP KHÍ VÀ CẤP LIỆU ĐỂ GIẢM THIỂU LƯỢNG KHÍ CO.
Như ta đã nói ở trên, nguyên nhân làm cho nồng độ CO cao là do lượng nhiên liệu trấu được cấp dư bên cạnh đó đôi khi lượng khí cấp không đủ cũng là nguyên nhân gây ra. Vì vậy, để giảm thiểu lượng CO ta tiến hành theo 02 cách như sau:
Hình 3.3: Van cấp khí tự nhiên
Hình 3.4: Cấp khí bằng quạt
Hiện nay, phương thức cấp khí cho lò gạch là 02 cách như trên. Do đó ta tập trung cải tạo và điều chỉnh lượng khí cấp như sau:
67
-
-
-
Kết hợp với người đốt lò, quan sát màu sắc của gạch đốt và ngọn lửa trong lò để đóng mở các van cấp khí tự nhiên cho phù hợp. Phối hợp nhịp nhàng các van cấp khí giữa các cửa đang đốt gạch, khi cửa ở chế độ làm nguội để chế độ đốt được ổn định và tránh hiện tượng dư và thiếu khí.
Các quạt cấp khí cần được trang bị thiết bị biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ tùy chỉnh. Qua đó ta có thể kiểm soát được lưu lượng khí cấp vào lò. Hiện nay quạt cấp khí chỉ chạy chế độ ON/OFF rất hạn chế trong việc điều chỉnh.
Quạt hút khí thải đưa vào hệ thống xử lý cũng c ần phải lắp đặt thiết bị
biến tần để điều chỉnh cân bằng giữa lượng khí cấp vào và hút ra. Tránh khi khí bị hút ra quá nhiều gây giảm nhiệt độ buồng đốt đồng thời ảnh hưởng tới quá trình oxy hóa hoàn toàn CO, làm tăng n ồng độ CO.
3.3.2 Điều chỉnh quá trình cấp nhiên liệu đốt lò.
Hình 3.5: Cấp nhiên liệu bằng máy
Cách cấp liệu hiện nay của DNTN Trang Long, là sử dụng phễu với vít tải và quạt thổi trấu vào lò đ ể đốt. Cách làm này tương đối tốt so với cách cấp liệu bằng thủ công trước đây. Tuy nhiên động cơ vẫn chỉ hoạt động theo chế độ ON/OFF nên vẫn có những hạn chế nhất định. Do đó, các máy cấp liệu cần lắp đặt các thiết bị biến tần để
điều chỉnh tốc độ động cơ. Từ đó sẽ hiệu chỉnh được lượng cấp liệu hợp lý cho các loại nhiên liệu theo mùa hoặc thời điểm trong năm.
Bên cạnh đó, cần có biện pháp bảo quản nhiên liệu đốt tránh bị ẩm ướt hoặc lẫn tạp chất không cháy được. Nhằm đảm bảo nhiên liệu đốt luôn có chất lượng ổn định.
69
Chương 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 KẾT QUẢ ĐO ĐẠC NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ THẢISAU HỆ THỐNG XỬ LÝ SAU HỆ THỐNG XỬ LÝ
4.1.1 Nồng độ khí CO
Hình 4.1: Nồng độ CO trong khói thải sau HTXL
Hình 4.1 cho thấy nồng độ CO trong khói thải sau HTXL vẫn cao hơn so với tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 19:2009-cột B (C cho phép=1,000mg/m3) khi áp dụng biện pháp điều chỉnh công nghệ đốt. Tuy nhiên so với nồng độ CO trước khi điều chỉnh thì đã giảm đáng kể tới 2,8 lần. Do đó khí CO sau xử lý chỉ cao hơn tiêu chuẩn từ 10- 15%. Biện pháp này đơn giản và cho kết quả chấp nhận được của phần lớn các doanh nghiệp sản xuất theo công nghệ Hoffman trong khu vực huyện Đức Hòa.
Hình 4.2: Nồng độ khí HF sau HTXL
Hình 4.2 cho thấy khi sử dụng dung dịch hấp thụ là nước vôi trong Ca(OH) 2. Khí HF bị trung hòa và giảm được hơn 05 lần đạt QCVN 19:2009-cột B (C cho
3
Biện pháp dùng nước vôi rẻ tiền, hiệu quả cao. Vôi là nguyên liệu dễ kiếm và phù hợp với điều kiện tại địa phương.
4.1.3 Nồng độ bụi
Hình 4.3: Nồng độ bụi sau HTXL
Hình 4.3 cho thấy khi sử dụng dung dịch hấp thụ là nước vôi trong Ca(OH) 2. Bụi bị loại bỏ khỏi dòng khí và giảm được từ 1-4 lần lần đạt QCVN 19:2009-cột B (C cho phép=200mg/m3). Biện pháp dùng béc phun nước vôi rẻ tiền và cho hiệu quả tốt.
71
4.2 THẢO LUẬN
So sánh kết quả đo đạc các thông số ô nhiễm trong khí thải của lò nung gạch trước và sau HTXL. Cùng với biện pháp điều chỉnh công nghệ đốt trước và sau áp dụng biện pháp điều chỉnh ta có một số nhận xét như sau:
• Nồng độ các chất ô nhiễm như bụi, HF sau HTXL khí giảm mạnh so với nồng độ các chất ô nhiễm này trong khí thải trước khi lắp đặt HTXL khí thải. Đạt QCVN 19:2009-cột. Điều này chứng tỏ biện pháp sử dụng dung dịch hấp thụ bằng nước vôi Ca(OH) 2 cho hiệu quả tốt
• Nồng độ khí CO giảm thiểu tới 2,8 lần chỉ cao hơn tiêu chuẩn 10-15%. • Quá trình điều chỉnh công nghệ đốt giúp tiết kiệm nhiên liệu đốt, năng lượng
điện và đồng thời giảm được phần lớn nồng độ khí CO gây ô nhiễm.
• Cuối cùng, giải pháp nêu trên cho hiệu quả cao với bụi và HF. Hiệu quả với CO ở mức chấp nhận được. Một điểm quan trọng nữa là biện pháp đơn giản, rẻ tiền phù hợp với điều kiện kinh tế và lộ trình di dời của các doanh nghiệp sản xuất gạch trên địa bàn huyện Đức Hòa tới năm 2020.
• Sau một năm lắp đặt lò Hoffman - kiểu lò gạch đốt trấu liên tục theo công nghệ của Đức, DNTN Trang Long tại xã Lộc Giang, huyện Đức Hòa đã khắc phục được ô nhiễm môi trường và giảm chi phí đầu tư.
• Ngoài việc khắc phục ô nhiễm môi trường khói bụi, một t rong những nguyên nhân để DNTN Trang Long chủ động đầu tư xây dựng lò Hoffman chính là để đáp ứng nhu cầu về chất lượng sản phẩm, tạo môi trường trong lành cho lực lượng công nhân lao động, đồng thời thu nhập của người lao động được nâng lên.
• Từ việc ứng dụng công nghệ truyền nhiệt của lò Hoffman đạt hiệu quả cao, DN đang tiến hành ứng dụng công nghệ này vào sản xuất thử nghiệm trên hệ thống các lò vôi cải tiến. Kết quả ban đầu cho thấy, việc áp dụng cách đốt ở miệng lò này, truyền nhiệt sang để nung cho lò kia là rất khả quan với mức độ giảm thiểu khói bụi ra bên ngoài là 50%.
• Hiện DNTN Trang Long đang tiếp tục nghiên cứu để có thể chuyển giao công nghệ cho các cơ sở sản xuất gạch ngói trong tỉnh.
73
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Căn cứ vào quá trình khảo sát, đo đạc thực địa trong thời gian hơn 06 tháng tại 12 lò gạch áp dụng công nghệ Hoffman trên địa bàn huyện Đức Hòa-Long An. Tác giả nhận thấy, các lò gạch này là nguồn gây ô nhiễm đặc biệt nguy hại tới môi trường xung quanh và sức khỏe con người trong khu vực. Do phần lớn lò gạch sử dụng trấu, mùn cưa hoặc than đá để đốt lò. Cùng với đó là lượng đất sét đem nung, đã làm phát sinh ra các chất khí gây ô nhiễm như: CO, HF và bụi. Với nồng độ khí CO cao hơn QCVN19- 2009/BTNMT-cột B từ 3-7 lần, nồng độ HF cao hơn từ 3-5 lần và bụi cao hơn 2-4 lần.
Phần lớn các lò gạch này đều chưa có hệ thống xử lý khí ô nhiễm và bụi. Hoặc nếu có cũng làm chưa đúng quy cách. Bên c ạnh đó, do địa bàn quản lý rộng lớn và các lò gạch nằm rải rác gây khó khăn cho các cấp quản lý giám sát nên các lò gạch vẫn hoạt động công khai. Và như vậy càng lúc càng gây ô nhiễm môi trường sâu và rộng.
Việc đề xuất ra giải pháp, mô hình công nghệ xử lý khí thải lò gạch áp dụng công nghệ Hoffman là vấn đề cấp bách ở cả nước nói chung và tại Đức Hòa nói riêng. Tuy nhiên, giải pháp và mô hình phải phù hợp với tình hình kinh tế của doanh nghiệp và quy hoạch chung của địa phương tới năm 2020. Mô hình x ử lý phải đáp ứng được các yêu cầu: chi phí đầu tư và vận hành thấp, hiệu quả xử lý ở mức chấp nhận được.
Tác giả đã đề xuất ra mô hình xử lý và áp dụng thực nghiệm tại DNTN Trang Long. Mô hình cho kết quả rất khả quan như : nồng độ HF và bụi đạt QCVN 19-
2009/BTNMT-cột B nhờ biện pháp hấp thụ bằng nước vôi Ca(OH) 2; bằng cách điều chỉnh chế độ cấp khí và cấp liệu nồng độ khí CO sau xử lý đã tiệm cận với quy chuẩn. Chỉ với số tiền 67,500,000 đồng (xem chi tiết phụ lục 1), mô hình đã đáp ứng được các yêu cầu đã đặt ra ở trên.
2. KIẾN NGHỊ
Việc “Nghiên cứu đề xuất mô hình thích hợp xử lý khí thải của các lò nung gạch kiểu Hoffman đốt trấu trên địa bàn huyện Đức Hòa” đã cho kết quả khả quan với chi phí thấp. Mô hình này cần được nhân rộng và phổ biến tới tất cả các doanh nghiệp sản xuất gạch trên địa bàn huyện Đức Hòa nhằm mục đích bảo vệ môi trường không khí và sự phát triển bền vững tại địa phương.
Đề tài này là một ví dụ sinh động cho việc phát triển kinh tế đi đôi với bảo vệ môi trường với chi phí thấp. Đồng thời nó cũng mở ra một hướng nghiên cứu sâu hơn nhằm phát triển công nghệ đốt nâng cao hiệu quả xử lý đối với khí CO.
75
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. QCVN 05:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh.
2. QCVN 19:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ.
33.. UBND tỉnh Long An,, Báo cáo Chiến lược bảo vệ môi trường tỉnh Long An giai đoạn 2003 – 2010.
4. PGS.TS Đinh Xuân Thắng, 2010, Giáo trình ô nhiễm không khí, NXB ĐHQG TP.HCM.
5. GS.TS. Trần Ngọc Chấn, 2002, Giáo trình “Ô nhiễm không khí và kỹ thuật xử lý” tập 2 và 3.
6. Niên giám thống kê 2009, Cục thống kê tỉnh Long An.
7. Ô nhiễm không khí & xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn, Nhà xuất bản khoa học & kỹ thuật, 2002.
8. Các trang Web, các tài liệu khác.
9. Wikipedia, Hoffman Kiln. wikipedia, 2009
10. Carter, G.W., A.M. Cannor, and D.S. Mansell, Properties of bricks
incorporating unground rice husks. Building and Environment, 1982. 17(4): p. 285-291.
11. Andrew Russell, R.V., Evaluation of Hoffman Kiln Technology. 1999. 12. UNOPS, Hoffman Kiln - Technical and Financial fact. 2008.
13. Birmili, W. and T. Hoffmann, ENVIRONMENTAL POLLUTANTS | Particulate and Dust Pollution, Inorganic and Organic Compounds
14. Encyclopedia of Respiratory Medicine, G.J. Laurent and S.D. Shapiro, Editors. 2006, Academic Press: Oxford. p. 110-120.
15. González, I., E. Galán, and A. Miras, Fluorine, chlorine and sulphur emissions from the Andalusian ceramic industry (Spain)--Proposal for their reduction and estimation of threshold emission values. Applied Clay Science, 2006. 32(3-4): p. 153-171.
16. Gomes, E. and I. Hossain, Transition from traditional brick manufacturing to more sustainable practices. Energy for Sustainable Development, 2003. 7(2): p. 66-76.
77
PHỤ LỤC 1
CHI PHÍ THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG XỬ LÝ
STT
NỘI DUNG CÔNG VIỆC ĐVT SL ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN 1 Bơm nước: - Công suất 5 HP 3 - Lưu lượng: 18 m /h Cái 1 5,000,000 5,000,000 2 Quạt li tâm: - Công suất: 25HP 3
PHỤ LỤC 2
79
PHỤ LỤC 3
MỘT SỐ HÌNH ẢNH
Đo đạc mô hình sau xử lý
LOGO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN TH ẮNG
HVTH: LÊ THANH TU ẤN
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH THÍCH
NUN G GẠC H KIỂU HOFF MAN ĐỐT TRẤ U TRÊN ĐỊA BÀN HUY ỆN ĐỨC HÒA TỈNH LONG AN Tp. HCM, 07/2012
NỘI DUNG
MỞ ĐẦU
TỔNG QUAN
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
TÍNH TOÁN MÔ HÌNH XỬ LÝ KHÍ BỤI
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
MỞ ĐẦU
1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Chất lượng môi
trường Công nghiệp Môi trường làm việc thuận lợi Năng lực làm việc của người lao động
tỉnh Long An nói chung và huyện Đức Hòa nói riêng; - Số lượng và quy mô công suất ngày một tăng;
- Gây ô nhiễm môi trường sống: khu dân cư xung quanh, góp phần gây biến đổi khí hậu của Việt Nam và thế giới; - Các chất gây ô nhiễm; bụi, HF và CO đều vượt QCVN
19:2009/BTNMT;
MỞ ĐẦU
2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Khảo sát, đánh giá mức