Đang tải... (xem toàn văn)
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MÔN MÁY TB CN HC DK Độc lập Tự do Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tiến Được Số hiệu sinh viên: 20174564 Khóa: 62 Viện Kỹ thuật Hóa học. Ngành: Máy Thiết bị CN HCDK 1. Đầu để thiết kế: Tính toán, thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện sau lò khí hoá than trong công nghiệp sản xuất phân đạm 2. Các số liệu ban đầu: Năng suất: 40 000 m3h Hàm lượng bụi vào: 0,06 gm3 Hàm lượng bụi vào: 0,005 gm3 Kích thước tập hợp hạt bụi: d = 0,5÷10µm Các số liệu khác: Tự tìm hiểu 3. Nội dung các phần thuyếtt minh và tính toán: Tìm hiểu công nghệ sản xuất Tính công nghệ (ứng dụng MATLAB): Tính cơ khí Tính chọn các thiết bị phụ trợ 4. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ): 01 bản vẽ lắp thiết bị, khổ A0 5. Họ tên cán bộ hướng dẫn: PGS. TS Vũ Hồng Thái 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 03 tháng 03 năm 2021 7. Ngày hoàn thành đồ án: ….. Ngày 03 tháng 03 năm 2021 Trưởng Bộ môn Cán bộ hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ, tên) (Ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án ngày 03 tháng 03 năm 2021. Sinh viên (Ký, ghi rõ họ, tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HĨA CHẤT-DẦU KHÍ ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THĨNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN SAU LỊ KHÍ HĨA THAN TRONG CƠNG NGHIỆP SẢN XUẤT PHÂN ĐẠM SVTH MSSV Lớp, khóa GVHD : Nguyễn Tiến Được : 20174564 : Máy hóa - K62 : TS Vũ Hồng Thái HÀ NỘI, 2021 VIỆN KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN MÁY & TB CN HC - DK CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH Họ tên sinh viên: Nguyễn Tiến Được Khóa: 62 Viện Kỹ thuật Hóa học Số hiệu sinh viên: 20174564 Ngành: Máy & Thiết bị CN HC-DK Đầu để thiết kế: Tính tốn, thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện sau lị khí hố than cơng nghiệp sản xuất phân đạm Các số liệu ban đầu: - Năng suất: 40 000 m3/h - Hàm lượng bụi vào: 0,06 g/m3 - Hàm lượng bụi vào: 0,005 g/m3 - Kớch thc hp ht bi: d = 0,5ữ10àm - Các số liệu khác: Tự tìm hiểu Nội dung phần thuyếtt minh tính tốn: - Tìm hiểu cơng nghệ sản xuất - Tính cơng nghệ (ứng dụng MATLAB): - Tính khí - Tính chọn thiết bị phụ trợ Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ): 01 vẽ lắp thiết bị, khổ A0 Họ tên cán hướng dẫn: PGS TS Vũ Hồng Thái Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 03 tháng 03 năm 2021 Ngày hồn thành đồ án: … Trưởng Bộ mơn (Ký, ghi rõ họ, tên) Ngày 03 tháng 03 năm 2021 Cán hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên hoàn thành nộp đồ án ngày 03 tháng 03 năm 2021 Sinh viên (Ký, ghi rõ họ, tên) Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Mục lục Lời nói đầu Phần 1: Tổng quan khí hóa than Cơ sở lý thuyết q trình khí hóa than 2.1 2.1.1 Tổng quan chung khí hóa than 2.1.2 Các cơng nghệ khí hóa phổ biến 2.1.3 Qúa trình tạo khí than khơ 14 2.1.4 Qúa trình tạo khí than ướt dùng nước 15 2.1.5 Qúa trình tạo khí than ướt dùng nước oxy 19 Sản xuất khí than ướt phục vụ sản xuất phân đạm nhà máy phân đạm Hà 20 2.2 Bắc 2.2.1 Cương vị lò tạo khí 651 20 2.2.2 Lưu trình cơng nghệ 20 Phần 2: Thiết bị lọc bụi tĩnh điện 28 Bụi công nghiệp vấn đề xử lý bụi công nghiệp 28 3.1 3.1.1 Khái niệm 28 3.1.2 Phân loại bụi công nghiệp 28 3.2 Cơ sở lý thuyết thiết bị lọc bụi tĩnh điện 29 3.3 Các giai đoạn thiết bị lọc bụi tĩnh điện 30 3.3.1 Tích điện cho hạt (Particle Charging) 30 3.3.2 Thu hồi bụi 37 3.3.3 Tháo bụi 38 Phân loại thiết bị lọc bụi tĩnh điện 38 3.4 3.4.1 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện dạng ống dạng 39 3.4.2 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện bậc hai bậc 40 3.4.3 ÉSPs) Thiết bị lọc bụi tĩnh điện dịng lạnh dịng nóng (Cold-side and Hot-side 42 3.4.4 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện dạng ướt khô 43 Phần 3: Tính cơng nghệ 45 4.1 Các thông số ban đầu 45 4.2 Tính thời gian lắng 45 4.2.1 Tính v 46 4.2.2 Tính λ 46 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất 4.2.3 Tính độ nhớt khí 46 4.2.4 Tính A 47 4.3 Tính kích thước thiết bị 47 4.4 Tính vận tốc khí thiết bị 48 4.5 Tính số điện cực 48 4.5.1 Tính số điện cực 48 4.5.2 Tính diện tích lắng 49 4.5.3 Tính diện tích lắng riêng SCA 49 4.5.4 Tính số điện cực dây 50 4.5.5 Tính tổng chiều dài điện cực dây 50 4.6 Tính cường độ dịng điện 51 4.7 Tính hiệu suất thu hồi bụi 51 4.8 Tính vận tốc lắng trung bình 51 4.9 Tính cơng suất tiêu hao 52 Phần 4: Tính khí 54 5.1 Tính đường kính dây treo điện cực quầng 54 5.2 Tính cấu treo điện cực quầng 55 5.3 Tính cấu treo điện cực lắng 58 5.4 Tính vỏ thiết bị 60 5.4.1 Tính bề dày trần thiết bị 60 5.4.2 Tính bề dày tường 61 5.4.3 Bố trí gân tăng cứng 62 5.5 Tính bích nối thiết bị với mở rộng thiết diện chữ nhật 63 5.5.1 Tính bulong ghép bích 63 5.5.2 Tính bích nối thiết bị phần mở rộng tiết diện chữ nhật 64 Tính bích nối ống gió với phần mở rộng tiết diện hình chữ nhật 66 5.6 5.6.1 Tính bulong ghép bích 66 5.6.2 Tính bích nối ống gió mở rộng thiết diện hình chữ nhật 67 Tính bunke tháo bụi 68 5.7 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Phần : Tính thiết bị phụ 71 6.1 Tính chọn quạt 71 6.1.1 Tính trở lực đường ống 71 6.1.2 Chọn quạt 75 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện 6.2 Tính cấu tháo vận chuyển bụi 76 6.3 Tính chu kỳ rũ bụi điện cực lắng 76 Phần 6: Kết luận 76 Tài liệu tham khảo 77 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Phần 1: Lời nói đầu Đồ án đồ án ngành Đây đồ án giúp cho sinh viên có nhìn cụ thể hơn, thực tế kiến thức học, bên cạnh cịn sở quan trọng môn học chuyên ngành, việc vận dụng kiến thức học để áp dụng vào việc tính tốn thiết kế thiết bị, giúp sinh viên làm quen, có kinh nghiệm với công việc thiết kế trước trường Đề tài mà em giao tính tốn, thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện sau lị khí hóa than sản xuất phân đạm Đây lần đầu em làm quen với công việc thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện, kiến thức hạn chế, dù cố gắng tham khảo tài liệu giảng mơn có liên quan song khơng thể tránh khỏi sai sót Do trình tính tốn, có chỗ cịn thiếu sót kính mong thầy bỏ qua góp ý bổ sung, hướng dẫn để em hoàn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Hồng Thái tận tình giúp đỡ em hồn thành nhiệm vụ giao Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Phần 2: Tổng quan khí hóa than 2.1 Cơ sở lý thuyết q trình khí hóa than 2.1.1 Tổng quan chung khí hóa than Khí hóa than q trình dùng chất khí hóa ( vd: Oxy, nước, nước giàu oxy, ) để phản ứng với than nhiệt độ cao nhằm chuyển nhiên liệu từ dạng rắn sang dạng khí Nhiên liệu gọi chung khí than với thành phần cháy chủ yếu CO, H2, CH4, dùng làm nhiên liệu khí dân dụng, cơng nghiệp, sử dụng để làm nguyên liệu tổng hợp NH3, phân ure, sản phẩm hữu khác, , dùng để sản suất hydro siêu cho xe ô tô điện làm pin siêu Việc sử dụng khí than có ưu điểm rõ rệt so với việc sử dụng nhiên liệu lỏng thơng thường chỗ Khí than tổng hợp từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, làm tới 99% tạp chất gây nhiễm khí than Tuy vậy, tồn nhược điểm ỗ nhiễm mơi trường loại nhiên liệu khác Khí than thường ưu tiên sử dụng trường hợp khí thiên nhiên khơng sẵn có, nhiên liệu lỏng khó cung cấp đắt mà nhiên liệu rắn lại có sẵn 2.1.2 Các cơng nghệ khí hóa phổ biến Hai yếu tố quan trọng q trình khí hóa: +, Loại chất lượng than sử dụng làm nguyên liệu +, Mục tiêu sử dụng sản phẩm khí thu Hiện có kiểu cơng nghệ phổ biến, tùy thuộc vào đường kính than sử dụng làm nguyên liệu: +, Đường kính than 10 – 100 mm: thích hợp với kiểu cơng nghệ khí hóa tầng cố định +, Đường kính than – 10 mm: Khí hóa tầng sơi +, Đường kính than – mm: Khí hóa dịng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Ngồi ra, cịn có hệ thống phân loại khác dựa sở phương pháp cấp nhiệt khác lị khí hóa: +, Phương pháp tự cấp nhiệt: nghĩa nhiệt cung cấp cho phản ứng lấy cách đốt phần than với oxy +, Phương pháp cấp nhiệt từ ngoài: nghĩa nhiệt cung cấp cho phản ứng cấp từ ngồi vào qua dịng tải nhiệt Tùy theo tác nhân khí hóa mà ta thu loại khí than khác khí than khơ, khí than ướt, khí than hỗn hợp, khí than giàu oxy, 2.1.2.1 Khí hóa tầng cố định 2.1.2.1.1 Qúa trình khí hóa thuận Than đưa từ đỉnh lị xuống phía Gió (khơng khí, nước, ) từ lên Sản phẩm khí cửa lị phía Qúa trình có số đặc điểm sau đây: +, Khi phân chia chiều cao lò thành vùng phản ứng, vùng vùng Dưới vùng xỉ, tiếp vùng cháy, vùng khử ( vùng tạo Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện sản phẩm khí hóa), vùng bán cốc cuối vùng sấy, tầng khơng đỉnh lị +, Nhiệt độ vùng lị có phân hóa khác đó: nhiệt độ vùng cháy > nhiệt độ vùng khử > nhiệt độ vùng bán cốc > nhiệt độ vùng sấy Sự truyền nhiệt lò diễn chủ yếu cách truyền nhiệt đối lưu Truyền nhiệt xạ dẫn nhiệt xảy +, Khi từ xuông dưới, trọng lượng kích thước hạt than giảm dần Hàm lượng cacbon cịn lại xỉ tương đối Tại vùng xỉ, hàm lượng O2 H2O cao gió từ đáy lò vào ngược chiều với than Vùng xỉ: Vùng chủ yếu chứa xỉ để chuẩn bị đưa khỏi lò, nhiệt độ tương đối thấp, nhiên oxy gió có phản ứng với phần than cịn lại trng xỉ cịn nóng nên hàm lượng oxy giảm chút Ở vùng chủ yếu khơng khí gia nhiệt để tiếp vào vùng cháy Vùng cháy: Trong vùng cháy xảy phản ứng C + O2 = CO + CO2; CO vừa tạo lại phản ứng tiếp với oxy tự gió để tạo CO2 (2CO + O2 = 2CO2) Trong vùng nhiệt toả mạnh, lượng nhiệt dùng để cung cấp cho phản ứng vùng khử vùng khác Vùng khử: Trong vùng CO2 nước từ vùng cháy vào gây phản ứng sau: 𝐶 + 𝐶𝑂2 = 2𝐶𝑂 + 𝑄 𝐶 + 𝐻2 𝑂 = 𝐶𝑂 + 𝐻2 + 𝑄 𝐶 + 2𝐻2 𝑂 = 𝐶𝑂2 + 2𝐻2 + 𝑄 Đây phản ứng quan trọng vùng khử phản ứng tạo khí dùng làm khí đốt dùng làm ngun liệu cho cơng nghiệp tổng hợp hóa học (CO H2) sản xuất phân đạm hóa chất khác Vùng bán cốc (nhiệt phân): Khí khỏi vùng khử có nhiệt độ thấp vùng khử nhiệt phải cấp cho phản ứng khử Nhiệt khí (nhiệt Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện độ khoảng 500 - 700oC) cung cấp cho than vùng bán cốc Nếu than dùng cho khí hóa than biến tính thấp (như than nâu, than bùn ) bị bán cốc hóa, sản phẩm phân huỷ than chứa nhiều hydrocacbon khí CO2 Kết khí sản phẩm khơng chứa CO, H2, CO2 mà cịn có hợp chất hữu khác sản phẩm khí thuận lợi dùng làm nhiên liệu không thuận lợi cho q trình tổng hợp hóa học Nếu than dùng cho q trình khí hóa than antraxit cho sản phẩm khí CO, H2 có độ tinh khiết cao, thuận lợi cho trình tổng hợp hóa học 2.1.2.1.2 Q trình khí hóa nghịch Q trình khí hóa nghịch tiến hành lị khí hóa, than đổ từ đỉnh lị xuống dưới, gió từ phía lị chiều với than xuống phía Sản phẩm khí q trình khí hóa phía đáy lị (hình 2) Do khí hóa thực điều kiện nên chúng có đặc điểm sau: a/ Phân bố lại khu vực lị ngược với q trình khí hóa thuận (như phần trình bày): Theo đường gió vào, từ xuống bao gồm vùng sau: Vùng sấy khô > Vùng bán cốc > Vùng cháy > Vùng khử > Vùng tro xỉ Than bị nhiệt phân, sau cháy tiếp vào vùng khử Sản phẩm trình nhiệt phân vùng bán cốc khơng ngồi mà tiếp tục qua vùng cháy, vùng khử vùng tro xỉ ngồi với khí than b) Hình thức trao đổi nhiệt lị khí hóa nghịch Trong lị khí hóa nghịch, vùng có nhiệt độ cao vùng cháy, có xu hướng trao đổi nhiệt với khu vực xung quanh Nhiệt truyền cho vùng khử chủ yếu q trình đối lưu, cịn nhiệt truyền lên phía (vùng cốc hóa) chủ yếu xạ dẫn nhiệt Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện +, Q2: Lực cần thiết để ép chặt vòng đệm +, qo: Áp suất cần thiết để làm biến dạng vật liệu làm vòng đệm Tra bảng Bảng7.5- T156-TT TK ta qo= 10 N/mm2 Thay số vào tính Q2: 𝑄2 = 3,14.4920.7.10 = 1081416 𝑁 Vậy chọn lực nén chiều trục Q= 5681660, 143 N Chọn đường kính bulong db= 36 mm Bước bulong 𝑡 = 4,3 𝑑𝑏 = 4,3.36 = 154,8 𝑚𝑚 Số bulong: 𝑍 = 𝑝𝑖.𝐷 𝑡 = 3,14.4870 154,8 = 98,77 𝑐á𝑖 Chọn Z= 99 Bước bulong thực: 𝑡𝑡ℎự𝑐 = 3,14.4870 99 𝑄 = 154,45 𝑚𝑚 Lực tác dụng lên bulong: 𝑄𝑏 = 𝑍 = 5681660,1 99 = 57390,506 𝑁 Kiểm tra điều kiện bền: 𝜎= 𝑞𝑏 57390,506 = = 1,5669 ≤ [𝜎] = 138461538 𝑝𝑖 3,14 𝑑𝑏 36 4 5.5.2 Tính bích nối thiết bị phần mở rộng tiết diện chữ nhật Bích nối thiết bị với phần mở rộng thiết diện chữ nhật làm từ thép SS400, thuộc loại bích liền khơng cổ Chọn sơ chiều dày bích t= 115 mm kích thước sau: A B C Dn S 5100 4870 4980 4920 10 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 mm mm mm mm mm Page 64 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện 𝑆 10 = = 0,0869 𝑡 115 𝐶 − 𝐷𝑛 (T148-TT TK…) 𝐶−𝐵−𝑆 (T148-TT TK…) 𝑙1 = 𝑙2 = Thay số vào tính +, l1= 30 +, l2= 50,217 𝑡 = 0,61 𝑑𝑏 √ [𝜎𝑏 ] 𝑙1 𝑝 𝐷𝑛 [ 𝑍 + 0,7 𝜓 .( ) [𝜎𝑏 ] 𝑑𝑏 𝑘 𝜎𝑏𝑖 𝑙2 (T148-TT TK…) Trong đó: +, db= 36 mm +,[σb]= 138461538 N/m +, k: hệ số Đối với bích khơng cổ: 𝑘 =1+ 𝐵 𝐴 𝑙2 𝑆 [ (1 − ) + ( ) − 1] 𝑙2 𝐵 𝐶 𝑡 4870 5100 2.50,217 =1+ [ (1 − ) + 0,08692 − 1] = 2,637 2.50,217 4870 4980 +,Z: số bulong Z= 99 𝑙 𝐶−2.𝑙2 ) Dn + 𝜓 = (1 − 𝑙1 ) [( 0,2.30 50,217 l 30 4980−2.50,217 ) 4920 + 1] + 0,2 l1 = (1 − 50,217) [( + 1] + = 0,918 Thay số vào xác định t 138461538 30 0,7.0,918.0,3 4920 𝑡 = 0,61.36 √ [ 99 + ( ) = 119,417 2.138461538 50,217 138461538 36 Sai số |119,417−115) 119,417 100 = 3,69% < 5% Vậy chọn sơ hợp lý Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page 65 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện 5.6 Tính bích nối ống gió với phần mở rộng tiết diện hình chữ nhật 5.6.1 Tính bulong ghép bích Bulong làm từ thép SS400 𝑄1 = 𝑝𝑖 𝐷 𝑝 + 𝑝𝑖 𝐷𝑡𝑏 𝑏𝑜 𝑚 𝑝 𝑡 (7-10-t155-tt tk) Trong : +, Dt : đường kính ống 𝐷𝑡 = 𝑓 1.1 = = 𝑚 = 1000 𝑚𝑚 𝑈 (1 + 1) +, p: áp suất môi trường thiết bị p= 0,3 N/mm2 +, Dtb: đường kính trung bình vịng đệm Chọn Dtb= 1070 mm +, bo: bề rộng tính tốn vịng đệm 𝑏0 = (0,5 − 0,8)𝑏 Trong đó: +, b: bề rộng thực vòng đệm Chọn b= mm Vậy chọn bo= 3,5 mm +, m: hệ số áp suất riêng Tra từ bảng Bảng 7.4-T156-TT TK m= +, Q1: Lực nén chiều trục sinh xiết bulong Thay số liệu vào cơng thức tính Q1 tính 3,14 ) 10002 0,3 + 3,14.1070.3,5.3.0,3 𝑄1 = ( = 246083,37 𝑁 N 𝑄2 = 𝑝𝑖 𝐷𝑡𝑏 𝑏0 𝑞0 (7-10-t155-tt tk) Trong đó: +, Q2: Lực cần thiết để ép chặt vòng đệm +, qo: Áp suất cần thiết để làm biến dạng vật liệu làm vòng đệm Tra bảng Bảng7.5- T156-TT TK ta qo= 10 N/mm2 Thay số vào tính Q2: 𝑄2 = 3,14.1070.3,5.10 = 117593 𝑁 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page 66 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Vậy chọn lực nén chiều trục Q= 246083,37N Chọn đường kính bulong db= 20 mm Bước bulong 𝑡 = 4,3 𝑑𝑏 = 4,3.20 = 86 𝑚𝑚 Số bulong: 𝑍 = 𝑝𝑖.𝐷 𝑡 = 3,14.1000 86 = 36,51 𝑐á𝑖 Chọn Z= 40 Bước bulong thực: 𝑡𝑡ℎự𝑐 = 3,14.1000 40 Lực tác dụng lên bulong: 𝑄𝑏 = 𝑄 𝑍 = 78,5 𝑚𝑚 = 246083,37 40 = 6152,0843 𝑁 Kiểm tra điều kiện bền: 𝜎= 𝑞𝑏 6152,0843 = = 0,979 ≤ [𝜎] = 138461538 𝑝𝑖 3,14 𝑑𝑏 40 5.6.2 Tính bích nối ống gió mở rộng thiết diện hình chữ nhật Bích nối ống gió với phần mở rộng thiết diện chữ nhật làm từ thép SS400, thuộc loại bích liền khơng cổ Chọn sơ chiều dày bích t= 38 mm kích thước sau: A B C Dn S 1150 1000 1100 1070 1,45 mm mm mm mm mm 𝑆 1,45 = = 0,038 𝑡 38 𝑙1 = 𝐶 − 𝐷𝑛 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 (T148-TT TK…) Page 67 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất 𝑙2 = Thiết bị lọc bụi tĩnh điện (T148-TT TK…) 𝐶−𝐵−𝑆 Thay số vào tính +, l1= 15 +, l2= 49,275 𝑡 = 0,61 𝑑𝑏 √ [𝜎𝑏 ] 𝑙1 𝑝 𝐷𝑛 [ 𝑍 + 0,7 𝜓 .( ) [𝜎𝑏 ] 𝑑𝑏 𝑘 𝜎𝑏𝑖 𝑙2 (T148-TT TK…) Trong đó: +, db= 20 mm +,[σb]= 138461538 N/m +, k: hệ số Đối với bích khơng cổ: 𝑘 =1+ 𝐵 𝐴 𝑙2 𝑆 [ (1 − ) + ( ) − 1] 𝑙2 𝐵 𝐶 𝑡 1000 1150 2.49,275 =1+ [ (1 − ) + 0,0382 − 1] = 1,491 2.49,275 1000 1100 +,Z: số bulong Z= 40 𝐶−2.𝑙2 ) Dn 𝑙 + 𝜓 = (1 − 𝑙1 ) [( 0,2.30 50,217 l 30 4980−2.50,217 ) 4920 + 1] + 0,2 l1 = (1 − 50,217) [( + 1] + = 0,918 Thay số vào xác định t 𝑡 = 0,61.20 √ Sai số 138461538 15 0,7.1,3650,3 1070 [ 40 + ( ) = 37,461 𝑚𝑚 1,491.138461538 49,275 138461538 40 |37,461−38| 100 37,461 = 1,43% < 5% Vậy chọn sơ hợp lý 5.7 Tính bunke tháo bụi Ta có: Năng suất Hàm lượng bụi vào Hiệu suất 40000 0,06 91,67 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 m3/h g/m3 % Page 68 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Suy ra: Lượng bụi có khí vào: 𝑚1 = 𝐶vào Q = 0,06.40000 = 2400 𝑔/ℎ Lượng bụi thu h: 𝑚 = 𝑛 𝑚1 = 91,67% 2400 = 2200 𝑔/ℎ Chọn số lượng bunke= Vậy khối lượng bụi rơi/1 bunke: 𝑚′ = 2200 = 733,33 𝑔/ℎ Từ bảng 6-T252-Các máy gia công vật liệu rắn dẻo tập phần ta tra góc nghiên tự nhiên khí lẫn bụi than αo= 35o Chọn vật liệu làm bunke: thép SS400 Kích thước: +, Dài= 3,5 m +, Rộng= 3,5 m +, Góc nghiêng α= 50o (Tra từ bảng 6-T252-Các máy gia công vật liệu rắn dẻo tập phần 2) Kích thước tối ưu miệng phễu: 𝑎𝑜 = 𝑘 (𝑏𝑣 + 80) 𝑡𝑎𝑛𝜑 (Chương 1-kết cấu thép bản) Trong đó: +, k: hệ số kinh nghiệm Chọn k từ 2,4 tới 2,6 Chọn k= 2,5 +, bv: Cạnh lớn cục vật liệu Theo số liệu ban đầu ta có bv= 10 um= 0,01 mm + φ: góc nội ma sát cục vật liệu Ta có φ= 35o Thay số vào ta : 𝑎𝑜 = 2,5 (0,01 + 80) 𝑡𝑎𝑛35𝑜 = 140,059 𝑚𝑚 Chọn ao= 150 mm Vậy kích thước miệng 150x150 mm Chiều cao ℎ = ( 3,5.1000 − 150 ) ∗ tan(50𝑜 ) = 1996,18 𝑚𝑚 Chọn h= 2000 mm Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page 69 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Chọn bề dày bunke t= 5mm Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page 70 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Phần : Tính thiết bị phụ 6.1 Tính chọn quạt 6.1.1 Tính trở lực đường ống ∆𝑃 = ∆𝑃𝑚𝑠 + ∆𝑃𝑐𝑏 (Phụ lục 3-T391-Kỹ thuật thơng gió phần 2) Trong : 𝑙 𝑤 𝜌 +, ∆𝑃𝑚𝑠 = 𝑅 𝑙 = 𝜆 𝑑 Trong : +, R : Tổn thất áp suất /1m chiều dài ống +, l : chiều dài ống +, λ: Hệ số ma sát + d : đương kính ống +, g= 9,81 m/s2 +,ρ : khối lượng riêng khí Tại 40oC ρ= 1,128 kg/m3 +, 𝛥𝑃𝑐𝑏 = 𝜁 𝑤2 𝜌 Trong đó: ξ: hệ số trở lực cục Ta chọn ống gió loại ống gió vng có kích thước 1000x1000 mm độ dày 1,45 mm làm từ thép Tra bảng II.15-T381-STHC1 ta độ nhám tuyệt đối = 0,08 mm Sắp xếp mạng ống: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page 71 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện 6.1.1.1 Tính trở lực đoạn ống thẳng Đối với ống có dtd= 1000 mm trở lực tra từ phụ lục 3-T391-Kỹ thuật thơng gió phần Vận tốc khí ống: 𝑤 = 𝑉 𝑑2 𝑝𝑖 = 11,11 1000 ( ) 3,14 1000 = 14,15 𝑚/𝑠 Nội suy từ bảng ta R= 0,154 𝑅𝑡ℎự𝑐 = 𝑅 𝑛 𝜂 Trong đó: +, R= 0,154 +, n: Hệ số điều chỉnh tổn thất áp suất ma sát Tra hình 5.3-T152-Kỹ thuật thơng khí n= 1,1 +,η: Hệ số điều chỉnh tổn thất áp suất nhiệt độ Tra bảng 5-1-T151-Kỹ thuật thơng khí giá trị 40oC η=0,96 Thay số vào ta được: 𝑅𝑡ℎự𝑐 = 0,154.1,1.0,96 = 0,1627 ∆𝑃𝑚𝑠1000 = 𝑅𝑡ℎự𝑐 𝑙 Trong đó: l: tổng chiều dài đoạn ống Chọn l= 24 m Thay số vào ta được: 𝛥𝑃𝑚𝑠1000 = 0,1627.24 = 3,9051463 𝑚𝑚𝐻2 𝑂 = 38,3 𝑁/𝑚2 6.1.1.2 Tính trở lực cho đoạn ống cong Chọn loại ống cong: Ngoặt sắc cạnh tiết diện vuông 90o Tra từ Phụ lục 4- T398-Kỹ thuật thơng gió phần tập ta : ξ=1,2 𝛥𝑃𝑐𝑏 = 𝜁 𝑤 𝜌 1,128 = 1,2.14,152 = 135,59 𝑁/𝑚2 2 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page 72 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện 6.1.1.3 Tính trở lực cho phần mở rộng tiết diện hcn 𝑑2 − 𝑑1 𝜃 −1 = tan 𝐿 Trong đó: +, θ: góc lệch +, d1: đường kính tương đương ống nhỏ d1= 1000mm= 1m +, d2: đường kính tương đương ống lớn d2= 4,87 m +, Chọn chiều dài đoạn côn L= 2,13 m Thay số vào ta được: 𝜃/2 = tan −1 𝑑2 − 𝑑1 4,87 − 2 −1 = tan = 0,737 𝑟𝑎𝑑 = 42,25𝑜 𝐿 2,13 Hệ số trở lực cục cho mở rộng tiết diện hình chữ nhật tính theo ống có đường kính nhỏ hơn: 𝐾1 = (1 − 𝛽 )2 (Equation 2.9.1-P2-11- Flow of fluid throug valves, fittings and pipe) Trong đó: +, K1: hệ số trở lực cục 𝑑 +, 𝛽 = 𝑑1 = 4,87 Thay số vào ta tìm K1: 𝐾1 = (1 − 𝛽 𝛥𝑃𝑐𝑏𝑚𝑟 )2 ) ) = 0,9174 = (1 − ( 4,87 𝑤 𝜌 1,128 = 𝜁 = 0,9174.14,152 = 103,66 𝑁/𝑚2 2 6.1.1.4 Tính trở lực cho phần giảm tiết diện hình chữ nhật 𝑑2 − 𝑑1 𝜃 = tan−1 𝐿 Trong đó: +, θ: góc lệch Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page 73 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện +, d1: đường kính tương đương ống nhỏ d1= 1000mm= 1m +, d2: đường kính tương đương ống lớn d2= 4,87 m +, Chọn chiều dài đoạn côn L= 2,13 m Thay số vào ta được: 𝜃/2 = tan −1 𝑑2 − 𝑑1 4,87 − 2 −1 = tan = 0,737 𝑟𝑎𝑑 = 42,25𝑜 𝐿 2,13 Hệ số trở lực cục cho mở rộng tiết diện hình chữ nhật tính theo ống có đường kính nhỏ hơn: 𝜃 𝐾1 = 0,5 (1 − 𝛽 )2 sin0,5( ) (Equation 2.9.1-P2-11- Flow of fluid throug valves, fittings and pipe) Trong đó: +, K1: hệ số trở lực cục 𝑑 +, 𝛽 = 𝑑1 = 4,87 Thay số vào ta tìm K1: 𝐾1 = 0,5 (1 − 𝛽 )2 sin 𝛥𝑃𝑐𝑏𝑡ℎ𝑢 = 𝜁 0,5 𝜃 ) ) sin0,5(42,25) = 0,2074 ( ) = 0,5 (1 − ( 4,87 𝑤 𝜌 1,128 = 0,2074.14,152 = 23,43 𝑁/𝑚2 2 6.1.1.5 Trở lực áp suất động lực học (II.54-T377-STHC1) 𝜌 𝑤 𝛥𝑃𝑑 = Thay số vào ta được: 𝛥𝑃𝑑 = 𝜌 𝑤 1,128.14,152 = = 112,99 𝑁/𝑚2 2 6.1.1.6 Trở lực thiết bị lọc bụi điện Trở lực thiết bị lọc bụi điện thường từ 10-20kG/m2 (T337- Kỹ thuật thơng gió tập 1) Chọn ΔPlọc điện= 20 kG/m2= 196,136 N/m2 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page 74 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Tổng trở lực hệ thống: 𝛥𝑃 = 𝛥𝑃𝑚𝑠 + 𝛥𝑃𝑛𝑔𝑜ặ𝑡 + 𝛥𝑃𝑐𝑏𝑚𝑟 + 𝛥𝑃𝑐𝑏𝑡ℎ𝑢 + 𝛥𝑃đ + 𝛥𝑃𝑙ọ𝑐 đ𝑖ệ𝑛 = 38,3 + 542,37 + 103,66 + 23,43 + 112,99 + 196,136 = 1016,89 𝑁/𝑚2 STT dtd L W 100 14,1 ξ Bảng tổng hợp Rthực ΔPm ΔPcb ΔPd ΔPlđ ΔP Ghi s 1,2 100 1,2 100 135,5 Ngo ặt 90 135,5 Ngo ặt 90 Mở rộng td Thu hẹp td 0,162 0,162 0,162 0,917 103,6 0,207 23,43 100 0,162 10 1,2 100 1,2 100 Nho ặt 90 135,5 Ngo ặt 90 0,162 11 12 135,5 0,162 Tổn g 38, 669,4 112,9 196,1 1016,8 9 6.1.2 Chọn quạt Ta chọn quạt ly tâm N12 có cột áp 1200 N/m2, số vòng quay 70 Rad/s với thơng số sau: Kích thước Số hiệu D 12 D1 d1 Số lỗ d2 1220 1260 12x12 12x12 n1 n2 Khối lượng kg 20 24 703 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Bánh đai bình thường Do O Số rãnh 500 236 Loại dây đai r Page 75 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện 6.2 Tính cấu tháo vận chuyển bụi Số liệ có: Hàm lượng bụi thu Số lượng bunke Hàm lượng bụi thu bunke/1h 2200 733,33 g/h g/h Chọn chu kỳ tháo bụi: T= ngày= 168 h Tổng lượng bụi thu chu kỳ 𝑚 = 168.2200 = 369600 𝑔 = 369,6 𝑘𝑔 Tổng lượng bụi thu chu kỳ bunke 𝑚′ = 𝑚 =1= 369,6 = 123,2 𝑘𝑔 Ta thấy, lượng bụi thu sau chu kỳ tháo bụi nhỏ nên ta lựa chọn cấu tháo bụi dạng cửa trượt đựng bụi tháo vào túi đựng phái bunke 6.3 Tính chu kỳ rũ bụi điện cực lắng Chọn loại thiết bị rũ bụi: búa gõ từ (MIGI rapper) Thể tích bụi thu bunke: 733,33 𝑀𝑏ụ𝑖 𝑚3 1000 𝑉= = = 0,65 𝜌𝑏ụ𝑖 1,128 ℎ Bề dày lớp bụi lớn hmax= mm= 0,001 m Thể tích bụi tối đa bám bề mặt điện cực lắng: 𝑉𝑏𝑢𝑖𝑗𝑚𝑎𝑥𝑥 = ℎ𝑚𝑎𝑥 𝑎 𝑏 𝑧𝑙𝑎 = 7.2,7.11 = 0,2079 𝑚3 Chu kỳ rũ bụi: 𝑇 = 𝑉𝑏ụ𝑖𝑚𝑎𝑥 𝑉 = 0,2079 0,65 = 0,319 ℎ = 19,18 𝑝ℎú𝑡 Phần 6: Kết luận Dưới dạy tận tình Ts Vũ Hồng Thái thầy cô môn Máy thiết bị công nghiệp hóa chất – dầu khí, em thực đồ án tính tốn, thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện Sau thực đồ án, em tích lũy thêm kiến thức thiết bị xử lí bụi công nghiệp, quy cách thực hiện, trình bày đồ án Đồng thời nắm bắt công nghệ ứng dụng thực tiễn thơng qua q trình tìm hiểu thực đồ án Trên sở đó, em tính tốn, thiết kế phần thiết bị lọc bụi tĩnh điện mà đề tài nêu Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page 76 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Tuy vậy, tập đồ án giải số điểm trọng tâm việc thiết kế thiết bị lọc bụi tĩnh điện mà chưa đủ khả triển khai thực tế Một số phần hệ thống cần tính tốn kỹ lưỡng để khơng đạt u cầu chất lượng mà cịn kinh tế sản xuất Do thời gian tìm hiểu có hạn, khối lượng cơng việc lớn nguồn tài liệu không nhiều, tập đồ án không tránh khỏi sai sót Rất mong nhận góp ý quý báu từ thầy cô Tài liệu tham khảo [1] N M Anh, “Khí hóa than,” 10 04 2011 [Trực tuyến] Available: https://tailieu.vn/doc/tieu-luan-khi-hoa-than-537345.html?view=1 [Đã truy cập Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page 77 Đồ án chuyên ngành QTTB- Máy hóa chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện 29 03 2021] [2] T N T D Vân, “Kỹ thuật sản xuất NH3,” Kỹ thuật hóa học đại cương, Hà Nội, Nhà xuất Bách khoa, 2009, p 259 [3] “HACHECO,” Nguyên liệu sản xuất amoniac từ than đá, [Trực tuyến] Available: https://hacheco.vn/nguyen-lieu-chinh-trong-san-xuatamoniac-tu-than-da/# [4] “Thanviet's Charcoal,” Khí hóa than, 26 2017 [Trực tuyến] Available: http://thanvietbbq.com/khi-hoa-than/ [5] “VINACHEM,” Khí hóa than, 15 05 2004 [Trực tuyến] Available: http://www.vinachem.com.vn/xuat-ban-pham/so-6-2003-vnc/c1411.html [6] D V Tư, “Qui trình công nghệ công ty TNHH thành viên phân đạm hóa chất Hà Bắc,” 22 09 2011 [Trực tuyến] Available: http://123doc.net/document/321755-quy-trinh-cong-nghe-cong-ty-tnhh-motthanh-vien-phan-dam-va-hoa-chat-ha-bac.htm [Đã truy cập 29 03 2021] [7] “Khái quát chung nhà máy phân đạm Hà Bắc,” [Trực tuyến] Available: http://123doc.net/document/11824-khai-quat-chung-ve-nha-may-phan-damha-bac-doc.htm [Đã truy cập 29 03 2021] [8] “NEUNDORFER,” 05 2016 [Trực tuyến] Available: https://www.neundorfer.com/wp-content/uploads/2016/05/ESPKnowledgeBase-01-Operation.pdf [Đã truy cập 04 2021] [9] G T N Chấn, Ô nhiễm khơng khí xử lý khí thải (tập 2), Hà Nội: NXB Khoa học Kỹ thuật, 2001 [10] Trần Hồng Cơn, Đồng Kim Loan, Cơng nghệ xử lý khí thải, Hà Nội: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2006 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Được- 20174564 Page 78