Tính toán Scrubber cho hai lò hơi loại 10 tấn hơi/giờ thuộc xưởng năng lượng số 1

8.2.2.1. Tính toán thiết bị Scruber

- Cơ sở cho quá trình tính toán thiết bị scruber là:

+ Lưu lượng khí thải cần xử lý L2 = 10,421 (m3/s) = 37515,6 (m3/h).

+ Thời gian lưu của khí thải trong thiết bị, τ = 1  3 s, chọn τ2 = 1,5 s.

+ Vận tốc dòng khí thải chuyển động trong scrubber, v=1  4m/s ta chọn V2 = 2 (m/s).

- Từ các cơ sở trên ta tính thiết bị xử lý khí SO2 như sau:

+ Thể tích của tháp: V2 = L2 τ2 = 10,421  1,5 = 15,632 (m3).

+ Chiều cao của thiết bị: H2 = V2α  τ2 = 2  1,5= 4(m).

+ Tiết diện ngang của thiết bị: F2 =

2 2

H V =

3 15,632

= 5,21 (m2).

+ Đường kính của Scrubber được tính theo công thức:

2,6

3,14 4 5,21 π

4

D2 F2  



 (m)

Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.

SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 44 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê

+ Chiều cao thực của Scrubber: Ht = Hlv + h1 + h2. - Từ kinh nghiệm thực tế, có thể chọn các thông số sau:

+ Chiều cao lớp vật liệu đệm, hđ = 0,7 (m)

+ Chiều cao từ mép trên của lớp vật liệu đệm đến tấm chắn nước chọn bằng 1 m.

+ chiều cao phun mưa hm = 0,8 (m).

+ chiều cao lớp chắn nước hcn = 0,2 (m).

+ khoảng cách từ miệng vào đến tấm chắn nước bằng 0,4 (m).

+ chiều cao hình phểu hp =1,5 (m).

+ khoảng cách từ mép trên hình phểu đến miệng ống vào chọn bằng 0,3(m).

+ khoảng cách từ mép trên tấm chắn nước đến nắp trên scruber bằng 0,8 (m).

+ Tấm phân phối khí có chiều dày 20 mm trên đó có khoan lổ với đường kính lổ d = 10 mm. Khoảng cách giữa tâm các lỗ là 20 mm.

+Khâu Rasching là các khâu bằng sứ với kích thước 25253 mm, đổ thành lớp dày 700mm trên tấm đục lỗ với diện tích lỗ chiếm 46,7% diện tích bề mặt.

Một m3 loại khâu sứ có kích thước như trên chứa khoảng 50.000 khâu với tổng diện tích xung quanh là 220 m2 và trọng lượng khoảng 570 kg. Lớp chắn nước cũng dùng khâu sứ với bề dày 200 mm.

Cấu tạo của scruber thể hiện trên hình vẽ sau:

8.2.2.2. Tính toán lượng dung dịch hấp thụ

Quá trình khử SO2 trong Scruber diễn ra các phản ứng sau:

CaO + H2O = Ca(OH)2 (1)

Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3 + H2O (2)

CaSO3 + ẵ O2 + 2H2O = CaSO4.2H2O (3) - Lượng vôi cần dung được xác định theo công thức:

S CaO p

CaO K.

. S . . G 10





  (kg/tấn dầu)

Trong đó:

Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.

SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 45 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê

Sp: Thành phần lưu huỳnh trong dầu được tính theo phần trăm khối lượng, Sp = 2,9%.

β: hệ số khử SO2 trong khói thải, β = 0,77.

μS, μCaO: phân tử gam của S và CaO, μS = 32g; μCaO = 40g.

K: tỷ lệ CaO nguyên chất, chọn K = 0,85.

Nên:

974 , 32 45

. 85 , 0

56 . 9 , 2 . 77 , 0 .

10 

CaO 

G (kg/tấn dầu)

- Lượng CaO dùng trong 1 giờ sẽ là:

GhCaO = GCaO . B (kg/h)

Với B là lượng dầu tiêu thụ trong 1 giờ, B = 1,395 kg/h.

GhCaO = 45,974 × 1,395 = 64,133 (kg/h) - Lượng cặn khô thu được trong quá trình xử lý:

 CaSO3.0,5H2O CaSO4.2H2O   CaO

S p

can 0,83.M 0,17M 1 K G

M S . .

G 10   

 Trong đó:

Gcặn: lượng cặn khô thu được (kg/tấn dầu).

Các M là các phân tử gam của các chất có ký hiệu chân tương ứng.

0,83.129 0,17.172 1 0,85.45,974 32

9 , 2 . 77 , 0 .

10   

can  G

= 102,015 (kg/tấn dầu FO) - Lượng nước tuần hoàn từ Scruber về lại bể chứa:

+ Lượng nước tiêu thụ trong phản ứng (1) được xác định theo công thức:

2 ) OH ( Ca 2 ) OH ( Ca

O 2 O H

2 H

) 1

( m

M

m  M  (kg/h)

Trong đó:

MH2O, MCa(OH)2 lần lượt là phân tử gam của nước và vôi sữa:

MH2O = 18g; MCa(OH)2 = 74g.

mCa(OH)2: lượng vôi sử dụng trong 1 giờ, kg/h. Dựa vào phương trình (1) ta có được lượng vôi sữa sử dụng trong 1 giờ là 84,747 kg/h.

614 , 20 747 , 74 84

2 18

) 1

(H O   

m (kg/h)

+ Lượng nước sinh ra ở phản ứng (2) được xác định theo công thức:

Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.

SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 46 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê

2 m m

) 2 (

O 2 O H

2 H

) 2

(  (kg/h)

Theo phản ứng (2) ta có m(H22)O 20,614 kg/h nên:

307 , 2 10

614 ,

2 20

) 2

(H O  

m (kg/h)

+ Lượng nước tiêu thụ ở phản ứng (3) được xác định theo công thức:

3 CaSO SO3

Ca O 2 O H

2 H

) 3

( m

M M .

m  2  (kg/h)

Với:

MH2O, MCaSO3 lần lượt là phân tử gam của H2O và CaSO3.

mCaSO3 là lượng CaSO3 sinh ra trong 1 giờ, dựa vào phản ứng (2) ta có mCaSO3 = 137,428 kg/h.

288 , 41 428 , 120 137

18 .

2 2

) 3

(H O   

m (kg/h)

* Như vậy, lượng nước tuần hoàn từ Scruber về lại bể chứa sẽ là:

O 2 H

) 2 ( O 2 H

) 3 ( O 2 H

) 1 ( O 2 H

th m m m

m    (kg/h)

536 , 51 307 , 10 228 , 41 614 ,

2O 20   

H

mth (kg/h)

8.2.2.3. Tính toán tổn thất cột áp của khí thải khi đi qua scruber

- Tổn thất cột áp qua scruber chủ yếu là qua lớp vật liệu lọc ΔP1 (kg/m2), và lớp vật liệu rổng để chắn nước ΔP2 (kg/m2).

+ Tổn thất qua lớp vật liệu lọc được tính theo công thức:

ΔP1 44δ0,754,6δhm.v2,4δ (kg/m2) Trong đó:

hm: chiều cao từ giàn phun đến mép trên lớp vật liệu lọc, m. hm = 0,8(m).

 : chiều dày lớp vật liệu lọc, m.  = 0,7(m).

v : vận tốc không khí trên tiết diện ngang của scruber, m/s. v = 2(m/s).

- Thay các số liệu vào công thức trên, ta có:

ΔP1 44δ0,754,6δhm.v2,4δ

= 44.0,7(0,754,6.0,7).0,8.22,40,7 110,4(kg/m2) + Tổn thất qua lớp vật liệu rổng để chắn nước được tính theo công thức:

Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.

SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 47 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê

ΔP2 33δcv1,88 (kg/m2) Trong đó:

δc : Bề dày lớp vật liệu rổng chắn nước, m. δc=0,2 m.

33δcv1,88 33 0,2 21,88 24

ΔP2      (kg/m2)

- Tổn thất cột áp của không khí khi đi qua scrubber:

Ps = ΔP1 + ΔP2

= 110,4 + 24 = 134,4 ( kg/m2) = 1318,5 (pa)

8.2.2.4. Tính toán tổn thất cột áp của khí thải trên dường ống dẫn đến quạt hút * Đoạn 1 – 2: có lưu lượng L = 18756 m3/h, l = 5 m.

- Chọn vận tốc không khí là v = 16,7 m/s. Theo phụ lục 9 – Thông gió và xử lý khí thải. Ta tìm được đường kính ống dẫn D (mm), tổn thất áp suất đơn vị R (pa/m), áp suất động Pđ (pa). Như sau:

L = 18756 m3/h; D = 630 mm; R = 3,77 pa/m; v =16,6 m/s; Pđ = 170,6 pa;

R.l = 18,85 pa.

- Tìm tổng trở cục bộ trên đoạn 1- 2, ξ:

+ Trở lực miệng hút: ξ = 0,2.

+ Cút 900 có R = 2D: ξ = 0,2.

+ Cút 450 có R = 2D: ξ = 0,09.

+ Chạc ba ống quần: ξ = 0,4.

Tổng hệ số tổn thất: ξ= 0,89.

- Tổn thất áp suất:

P = R×l + ΔPđ ×ξ = 3,77× 5 + 170,6 × 0,89 = 170,7 (pa)

* Đoạn 2 – 3: có lưu lượng L = 37515,6 m3/h, l = 5,3 m.

- Chọn vận tốc không khí là v = 18,4 m/s. Theo phụ lục 9 – Thông gió và xử lý khí thải. Ta tìm được đường kính ống dẫn D mm, tổn thất áp suất đơn vị R (pa/m), áp suất động Pđ (pa). Như sau:

L = 37515,6 m3/h; D = 850 mm; R = 3,13 pa/m; v =18,4 m/s; Pđ = 207,1 pa;

R.l = 16,6 pa.

Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.

SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 48 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê

- Tìm tổng trở cục bộ trên đoạn 2- 3, ξ:

+ Van điều chỉnh: ξ = 0,15.

Tổng hệ số tổn thất: ξ= 0,15.

- Tổn thất áp suất:

P = R×l + ΔPđ ×ξ = 3,13 × 5,3 + 207,1 × 0,15 = 47,67 (pa)

* Đoạn 4 – 5: có lưu lượng L = 37515,6 m3/h, l = 10 m.

- Chọn vận tốc không khí là v = 18,4m/s. Theo phụ lục 9 – Thông gió và xử lý khí thải. Ta tìm được đường kính ống dẫn D mm, tổn thất áp suất đơn vị R (pa/m), áp suất động Pđ (pa). Như sau:

L = 37515,6 m3/h; D = 850 mm; R = 3,13 pa/m; v =18,4 m/s; Pđ = 207,1 pa;

R.l = 31,3 pa.

- Tìm tổng trở cục bộ trên đoạn 4 - 5, ξ:

+ 3 cút 90o có R = 2D: ξ = 0,2.

+ Van điều chỉnh: ξ = 0,15.

+ Côn mở rộng trước quạt, α = 10o: ξ = 0,05.

Tổng hệ số tổn thất: ξ= 0,8.

- Tổn thất áp suất:

P = R×l + ΔPđ ×ξ = 3,13 × 10 + 207,1 × 0,8 = 165,7 (pa) * Đoạn 6 – 2: có lưu lượng L = 18756 m3/h, l = 2,7 m.

- Chọn vận tốc không khí là v = 16,7 m/s. Theo phụ lục 9 – Thông gió và xử lý khí thải. Ta tìm được đường kính ống dẫn D (mm), tổn thất áp suất đơn vị R (pa/m), áp suất động Pđ (pa). Như sau:

L = 18756 m3/h; D = 630 mm; R = 3,77 pa/m; v =16,6 m/s; Pđ = 170,6 pa;

R.l = 10,18 pa.

- Tìm tổng trở cục bộ trên đoạn 1- 2, ξ:

+ Trở lực miệng hút: ξ = 0,2.

+ Chạc ba ống quần: ξ = 0,1.

Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.

SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 49 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê

Tổng hệ số tổn thất: ξ= 0,3.

- Tổn thất áp suất:

P = R×l + ΔPđ ×ξ = 3,77 × 2,7 + 170,6 × 0,3 = 61,36 (pa) * Đoạn 7 – 8: có lưu lượng L = 37515,6 m3/h, l = 10,3 m.

- Chọn vận tốc không khí là v = 18,4 m/s. Theo phụ lục 9 – Thông gió và xử lý khí thải. Ta tìm được đường kính ống dẫn D mm, tổn thất áp suất đơn vị R (pa/m), áp suất động Pđ (pa). Như sau:

L = 37515,6 m3/h; D = 850 mm; R = 3,13 pa/m; v =18,4 m/s; Pđ = 207,1 pa;

R.l = 32 pa.

- Tìm tổng trở cục bộ trên đoạn 7 - 8, ξ:

+ Cút 90o có R = 2D: ξ = 0,2.

+ Van điều chỉnh: ξ = 0,05.

+ Con vịt chuyển: ξ = 0,4.

Tổng hệ số tổn thất: ξ= 0,7.

- Tổn thất áp suất:

P = R×l + ΔPđ ×ξ = 3,13 × 10,3 + 207,1 × 0,7 = 177 (pa) * Đoạn 8 – 5: có lưu lượng L = 37515,6 m3/h, l = 4 m.

- Chọn vận tốc không khí là v = 18,4 m/s. Theo phụ lục 9 – Thông gió và xử lý khí thải. Ta tìm được đường kính ống dẫn D mm, tổn thất áp suất đơn vị R (pa/m), áp suất động Pđ (pa). Như sau:

L = 37515,6 m3/h; D = 850 mm; R = 3,13 pa/m; v =18,4 m/s; Pđ = 207,1 pa;

R.l = 13 pa.

- Tìm tổng trở cục bộ trên đoạn 8 - 5, ξ:

+ Cút 90o có R = 2D: ξ = 0,2.

+ Ngoặt sắc cạnh tiết diện vuông: ξ = 1,2.

+ Côn mở rộng trước quạt, α = 10o: ξ = 0,05.

Tổng hệ số tổn thất: ξ= 1,45.

- Tổn thất áp suất:

Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.

SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 50 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê

P = R×l + ΔPđ ×ξ = 3,13 × 4 + 207,1 × 1,45 = 313,3 (pa) Bảng 8.2. Tính toán tổn thất của hệ thống xử lý

Đoạn

Lưu lượng hút

D (mm)

l (m)

v (m/s)

R

(pa/m)  ΔPđ

(pa)

PΣ (pa) L

(m3/h)

L (m3/s)

1 - 2 18756 5,21 630 5 16,7 6,57 170,6 107,7

2 - 3 73515,6 10,42 850 5,3 18,4 3,13 207,1 47,67 4 -5 73515,6 10,42 850 10 18,4 3,13 207,1 165,7 6 - 2 18756 5,21 630 2,7 16,7 6,57 170,6 61,36 7 - 8 73515,6 10,42 850 10,3 18,4 3,13 207,1 177 8 - 5 73515,6 10,42 850 4 18,4 3,13 207,1 313,3

8.2.2.5. Tính toán quạt hút và động cơ kéo quạt Đặt quạt trước ống khói, sau thiết bị xử lý Scrubber.

Chiều dài đường ống chính từ lò hơi đến Scrubber là 10,3 m, từ Scrubber đến quạt là 10 m, từ quạt tới ống khói 4 m.

a. Áp lực của quạt:

- Tổng tổn thất áp lực toàn hệ thống dẫn chính, bao gồm:

+ Tổn thất trên đường ống dẫn từ lò hơi tới Scruber, ΔPΣỐng (pa).

+ Tổn thất khi đi qua thiết bị xử lý, ΔPScrbber (pa).

+ Tổn thất trên đường ống dẫn từ thiết bị xữ lý tới quạt hút: ΔPỐng-Quạt (pa).

PΣ = ΔPΣỐng + ΔPScrbber + ΔPỐng-Quạt

= 170,7 + 47,67+ 1318,5 + 165,7 = 1702,6 (pa)

= 173,6 (kg/m2)

b. Công suất của máy quạt

- Với lưu lượng hút L = 37515,6 m3/h, khi chọn quạt cần nhân thêm với hệ số an toàn α = 1,1. Vậy lưu lượng thực tế của quạt:

Ltt = L × α = 37515,6 × 1,1 = 41267,2 ( m3/h)

Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.

SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 51 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê

* Từ lưu lượng Ltt = 41267,2 m3/h, tổn thất áp suất PΣ = 1702,6 pa.Chọn quạt hút li tâm BP – MP No1000, công suất của động cơ kéo quạt N = 27 kw.(Xem phụ lục…).

* Trong trường hợp phải dùng đến ống thoát sự cố (ống thoát 2 – 7), với tổn thất trên đường ống là P’Σ = 500 pa, thì động cơ kéo quạt được chuyển sang chạy ở công suất N’ = 18,5 kw.