Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC CHƯƠNG 1. MỤC TIÊU THIẾT KẾ 5 1.1. Thông số đầu vào 5 1.2. Xử lý số liệu 5 1.2.1. Tính toán nồng độ tối đa cho phép 5 1.2.2. Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải 6 1.3. Kết luận 7 CHƯƠNG 2. ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 8 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 10 3.1. Tính toán khuếch tán 10 3.2. Tính toán chất ô nhiễm từ nguồn cao 11 CHƯƠNG 4. XỬ LÝ BỤI 14 4.1. Buồng lắng 14 4.1.1. Thông số tính toán 14 4.1.2. Tính toán kích thước buồng lắng 15 4.1.3. Kiểm tra lại kích thước buồng lắng: 16 4.1.4. Hiệu quả lắng bụi của buồng lắng 16 4.2. Xyclone 18 4.2.1. Thông số tính toán 18 4.2.2. Tính toán xử lý bụi 19 4.2.3. Các thông số xyclon 21 4.3. Túi lọc vải 21 4.3.1. Kích thước của thiết bị 21 4.3.2. Các thông số của túi vải 23 CHƯƠNG 5. XỬ LÝ KHÍ 24 5.1. Các thông số 24 Bảng 5.1. Các thông số 24 5.2. Tính toán xử lý NO2 bằng phương pháp hấp thụ, dung dịch hấp thụ là NaOH 20% 24 5.2.1. Đầu vào 24 5.2.2. Đầu ra 25 5.2.3. Xây dựng đường cân bằng 26 5.2.4. Xây dựng đường làm việc 26 5.2.5. Kích thước tháp đệm hấp thụ: 27 5.2.6. Tính toán một số thiết bị phụ trợ: 29 5.2.7. Các thông số của thiết bị hấp thụ 31 Bảng 5.2. Các thông số của thiết bị hấp thụ 31 5.3. Hấp thụ CO bằng than hoạt tính 31 5.3.1. Đầu vào: 31 5.3.2. Đầu ra: 32 5.3.3. Tính toán tháp hấp phụ: 33 5.3.4. Tính toán lượng than hoạt tính cần cho quá trình hấp phụ CO 33 5.3.5. Các thông số thiết kế tháp hấp phụ 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ĐỀ BÀI Đề xuất sơ đồ công nghệ tính toán công trình hệ thống xử lý khí thải Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn MỤC LỤC Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Họ tên sinh viên: Vũ Thị Thu Quỳnh Lớp : ĐH2KM2 Họ tên giảng viên hướng dẫn: Mai Quang Tuấn 1- Đề xuất sơ đồ công nghệ tính toán công trình hệ thống xử lý khí thải theo số liệu đây: - Lưu lượng khí thải: 2.000 m3/giờ - Chỉ tiêu khí thải: Chỉ tiêu Đơn vị đo SO2 mg/m3 CO Giá trị Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị 200 5-10 µm 8% mg/m3 1500 10-20 µm 10% H2S mg/m3 11 20-30 µm 14% NO2 mg/m3 1320 30-40 µm 17% Bụi g/m3 45 40-50 µm 21% 0-5 µm 7% 50-60 µm 8% 60-70 µm 15% 2- Thể nội dung nói vào : - Bản vẽ sơ đồ công nghệ xử lý khí thải cho nhà máy A Bản vẽ chi tiết công trình xử lý bụi Bản vẽ chi tiết công trình xử lý khí Sinh viên thực Vũ Thị Thu Quỳnh Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Giảng viên hướng dẫn Mai Quang Tuấn Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn CHƯƠNG MỤC TIÊU THIẾT KẾ 1.1 Thông số đầu vào - Lưu lượng nguồn thải: L = 2000 m3/ h = 0,56 (m3/s ) - Hàm lượng bụi 45 g/m3 = 45000 mg/m3 - Thành phần chất khí: Bảng 1.1 Thành phần khí khói thải Thành phần Bụi SO2 H2S CO NO2 - Hàm lượng ( mg/m3 ) 45000 200 11 1500 1320 Khối lượng riêng bụi : 2000 kg/m3 Khối lượng riêng khí: 1,2 kg/m3 Độ ẩm bụi: 55% Nhiệt độ khí thải miệng ống khói :110oC Nhiệt độ môi trường : 25oC Bảng 1.2 Kích thước bụi % khối lượng Cỡ hạt (µm) 0-5 -10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70 % khối lượng 10 14 17 21 16 1.2 Xử lý số liệu 1.2.1 Tính toán nồng độ tối đa cho phép - Theo QCVN 19:2009 /BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải công nghiệp bụi chất vô Cmax = C KpKv Trong đó: • Cmax : Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vô khí thải công nghiệp • C : Nồng độ bụi chất vô theo cột B QCVN 19:2009/BTNMT • KP:Hệ số lưu lượng nguồn thải KP = (Vì lưu lượng nhà máy 2000m3/h (mục 2.3 – QCVN 19: 2009 /BTNMT ) Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI • GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Kv : Hệ số vùng , Kv = Khu công nghiệp ; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách ranh giới nội thành nội thị lớn km; sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới khu vực km Bảng 1.3 Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vô khí thải công nghiệp Thành phần Bụi SO2 H2 S CO NO2 C (mg/Nm3) – cột B QCVN 19/2009 200 500 7,5 1000 850 Cmax ( mg/Nm3) 200 500 7,5 1000 850 1.2.2 Tính toán nồng độ đầu vào khí thải - Theo số liệu đầu vào, nồng độ chất vô (C1) miệng khói có nhiệt độ 110oC, nồng độ chất vô tối đa cho phép (Cmax ) nhiệt độ 25oC Vậy nên trước so sánh nồng độ để xem bụi khí thải vượt tiêu chuẩn ta cần quy đổi C1(110oC) C2 (25oC) Đây trường hợp điều kiện đẳng áp với p1 = p2 = 760 mmHg t1 = 110oC T1 = 383oF t2 = 25oC T2 = 298oF Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng : PV = nRT Trong : C1, T1 : Nồng độ thành phần khí thải (mg/m3) nhiệt độ tuyệt đối T1=383oF • C2, T2 : Nồng độ thành phần khí thải (mg/Nm 3) nhiệt độ tuyệt đối T2 = 298oF • Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Bảng 1.4 Nồng độ thành phần khói thải Cmax STT Thành phần Bụi 45000 - 200 Vượt QC ~ 225 lần SO2 200 257,05 500 Không vượt QC H2 S 11 14,14 7.5 Vượt QC ~ 1,88 lần CO 1500 1927,85 1000 Vượt QC ~ 1,93 lần NO2 1320 1696,51 850 Vượt QC ~ lần (mg/m3) ( mg/Nm3 ) Kết luận (mg/Nm3) 1.3 Kết luận - Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu Những tiêu cần xử lý trước xả thải - môi trường : Bụi, H2S, CO, NO2 Hiệu suất tối thiểu để xử lý tiêu Trong đó: • • • η:Hiệu suất tối thiểu để xử lý tiêu : Hàm lượng chất X hỗn hợp khí thải vào (mg/m3) : Hàm lượng chất X hỗn hợp khí thải ( mg/m3) Bảng 1.5 Hiệu suất tối thiểu để xử lý tiêu Thành phần ( mg/Nm3 ) (mg/Nm3) η (%) Bụi 45000 200 99,55 H2S 14,14 7,5 46,96 CO 1927,85 1000 48,13 NO2 1696,51 850 49,90 Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn CHƯƠNG ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ Sơ đồ dây truyền xử lý bụi khí Khói thải Buồng lắng xyclon Thiết bị lọc túi vải Tháp đệm hấp thụ NaOH 10% Tháp hấp phụ Than hoạt tính Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Theo đề thành phần bụi có kích thước từ 50 trở lên chiếm 24%, để loại bỏ thành phần bụi khí thải ta sẽ dùng buồng lắng để lắng sơ chúng Buồng lắng không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn khí vào để vận tốc dòng khí giảm xuống nhỏ nhờ mà hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy tác dụng trọng lực bị giữ lại mà không bị dòng khí mang theo Buồng lắng sử dụng cho trường hợp bụi thô dùng để tách sơ bụi trước vào thiết bị tách bụi có khả tách bụi nhỏ - sẽ làm giảm tải lượng chi phí bảo quản thiết bị Tiếp theo, xử dụng xyclon để xử lý hạt bụi có kích thước bé Xyclon hay gọi thiết bị lọc bụi li tâm kiểu đứng, hoạt động dựa nguyên tắc không khí chuyển động xoắn ốc khiến cho hạt bụi tiến dần phía thành ống thân hình trụ, va chạm vào đí, động rơi xuống đáy phễu chịu tác dụng lực li tâm Tại sẽ tách hạt bụi có kích thước < 20 µm, nhiên hiệu lọc bụi sẽ giảm kích thước hạt bụi < 5µm Vì tiếp - tục xử lý túi lọc vải để đảm bảo hiệu suất xử lý đạt yêu cầu Túi lọc vải dùng để lọc hạt bụi có kích thước nhỏ Do hiệu suất đầu yêu cầu 99,55%, tức phải lọc gần hết tất hạt bụi có kích thước nhỏ nhất, lựa chọn thiết bị túi lọc vải phù hợp hiệu suất lọc bụi lên tới - 99% Lựa chọn xử lý CO, NO2: NO2 dùng phương pháp hấp thụ NaOH 10%; CO dùng phương pháp hấp phụ than hoạt tính Cả phương pháp có ưu điểm tiết kiệm chi phí; chất hấp thụ dễ kiếm; giá không đắt; không ăn mòn thiết bị nhiều Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn CHƯƠNG TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 3.1 Tính toán khuếch tán Nhà A có kích thước: - Chiều rộng: b = 12m - Chiều dài : l = 45 m - Chiều cao: hA =3 m - Xét: • b = 12 > 2,5hA = 7,5 m => Nhà A nhà rộng • l = 45m > 10hA = 30m => Nhà A nhà dài Nhà B có kích thước: - Chiều rộng: b = 10 m - Chiều dài: l = 70 m - Chiều cao: hB = m - Xét • b = 10 m < 2,5hB = 12m => Nhà B nhà hẹp • l = 70 m > 10hB = 150m => Nhà B nhà dài Nhận xét - Ta có x1 khoảng cách mép tường sau nhà thứ đến mép tường trước nhà sau x1 = L1 = 20 m Xét x1 = 20m < 8h = 24 m => Nhà A nhà rộng, thuộc nhóm nhà Ta có: Hgh = 0,36.(bz+x)+h’ = 0,36.( • Trong đó: bz : Khoảng cách từ mặt sau nhà đến nguồn thải • • - h’: chiều cao nhà B - Chọn cấp gió ổn định cấp D • Độ gồ ghề zo = 0,01 Vận tốc gió miệng ống khói: • Trong đó: u: vận tốc gió độ cao (m/s) u1 : vận tốc gió độ cao xác định z1 (m/s), chọn u10 = 3m/s z: độ cao cần xác định vận tốc gió (m), z = h = 100 (m) (h:chiều cao ống khói ) z1: độ cao xác định, chọn z1 = 10 (m) Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn 4.2 Xyclone 4.2.1 Thông số tính toán Tính toán xiclon theo phương pháp chọn, dựa vào đường kính thân xiclon theo theo Stairmand C.J( TL4-Trang 90- hình 3.12a) Đường kính thân trụ ( đường - kính xyclon): D(m) Bán kính thân hình trụ: r2 = 0,5 D Đường kính ống trung tâm: d1 = 0,5D Bán kính ống trung tâm:r1= 0,5.d1 = 0,25D Chiều dài miệng ống dẫn khí vào: a = 0,5D Chiều rộng miệng ống dẫn khí vào: b = 0,2D Chiều cao thân hình trụ: h = 1,5D Chiều cao thiết bị xiclon: H = 1,5D+2,5D = 4.D Đường kính đáy phễu: dp = 0,25.D Chiều cao phần bên ống trung tâm: h1 = 0,5 D Chiều cao ống trung tâm : h2 = h1+ 0,5D = D Đường kính cửa tháo bụi: d3=( 0,3÷0,4).D Lưu lượng khí thải L = 2000 (m3/h) = 0,56 (m3/s) Khối lượng riêng bụi: ρb = 2000 kg/m3 Nồng độ bụi đầu vào: Cv = 21,19 g/m3 Nhiệt độ khí thải: t = 1100C Áp suất khí p = 1atm Độ nhớt động học nhiệt độ 1100C: (pa.s) Lưu lượng khí thải vào xyclon: L’ = L/2 = 0,28 (m3/s) 4.2.2 Tính toán xử lý bụi Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn - Chọn δmin = 10 µm = 10.10-6 m Vận tốc dẫn vào xyclon - n số vòng quay ống dẫn khí xyclon - Ta có: (m) - Vậy số vòng quay ống dẫn khí xyclon là: n = vòng/s Hiệu lọc theo cỡ hạt bụi: Bảng 4.5 Hiệu lọc theo cỡ hạt ( xyclon) STT Đường kính hạt bụi (µm) 0-5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 0,08 0,54 0,95 1 100 100 100 30-40 17 40-50 21 0,75 H% - 10,67 72 100 Vậy hiệu lọc theo khối lượng Bảng 4.6 Hiệu lọc theo khối lượng STT Thông số tính toán Phần trăm khối lượng (%) 0-5 5-10 Cỡ hạt 10-20 20-30 10 14 Lượng bụi 1m3 khí thải (g/m3) 3,15 3,6 4,5 6,3 7,65 9,45 Hiệu lọc theo cỡ hạt (%) 10,67 72 100 100 100 100 Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Lượng bụi lại sau qua xyclon 2,81 1,008 - - - - Dải phân cấp cỡ hạt sau lọc 73,6 26,4 - - - - - Vậy hiệu lọc theo hệ thống là: - Yêu cầu hiệu suất theo quy chuẩn: - Hệ thống lọc chưa đạt yêu cầu hiệu suất xử lý theo quy chuẩn nên cần thêm thiết bị lọc túi vải để làm bụi Tính toán tổn thất áp suất: • Theo công thức Shephered and Lapple ta có: Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Các thông số xyclon 4.2.3 Bảng 4.7 Các thông số xyclon STT 10 11 12 Các thông số Đường kính thân hình trụ Bán kính thân hình trụ Đường kính ống trung tâm Bán kính ống trung tâm Chiều dài miệng ống dẫn khí vào Chiều rộng miệng ống dẫn khí vào Chiều cao thân trụ Chiều cao thiết bị xyclon Đường kính đáy phễu Chiều cao phần bên ống trung tâm Chiều cao ống trung tâm Đường kính cửa tháo bụi Kí hiệu D r2 d1 r1 a b h H dp h1 Đơn vị m m m m m m m m m m Giá trị 0,84 0,42 0,42 0,21 0,42 0,168 1,26 3,36 0,21 0,42 h2 d3 m m 0,84 0,252 4.3 Túi lọc vải 4.3.1 Kích thước thiết bị - L=2000m3/h = 0,56 m3 /s - ρb=2000 kg/m3 - Sau xiclon, nồng độ bụi là: 3,818 g/m3 - Chọn sử dung vật liệu vải tổng hợp Nitron (poliacrilonitril) có tải lượng khí từ - 0,5 – m3/m2.phút Hiệu suất thiết bị: η ≥ = Trở lực p=A.vfn (N/m2) • Trong đó: A: hệ số thực nghiệm kể đến độ ăn mòn (A=0,25-2,5), chọn A= n: hệ số thực nghiệm (n= 1,25-1,35), chọn n= 1,3 Vf: vận tốc lọc vải lọc (chọn theo bảng 3.8 trang 106 TL4) Đối với vải tổng hợp vf=0,5-1m3/m2.phút , chọn vf=0,75 m3/m2.phút p=2.(0,75.60)1,3= 281,97 N/m2 - - - Tổng diện tích bề mặt lọc: ∑S= η: hiệu suất bề mặt lọc, thường lấy 90% = m2 Chọn kích thước túi vải: • Đường kính: D = 0,3 m • H = 3,5 m Diện tích bề mặt lọc ống: • St=0,3.3,5.�=3,299 m2 • Số ống: n== Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn - Chọn 15 ống Thiết kế hàng, hàng ống Khoảng cách ống: d1 = 10cm = 0,1 m Khoảng cách từ ống tay áo đến thiết bị: d2 = 10cm = 0,1 m Kích thước thiết bị: • Chiều dài thiết bị: x 0,3 + x 0,1 = 2,7 m • Chiều rộng thiết bị: x 0,3 + x 0,1 = 1,3 m • Chiều cao thiết bị = chiều cao ống tay áo + chiều cao phía ống tay áo + chiều cao phía ống tay áo + chiều cao thùng cấp bụi = 3,5 + + 1,2 + 1,5 = 7,2 m Chọn 1h rũ bụi lần để phục hồi bề mặt lọc Chọn máy nén khí để rung rũ bụi • Rung rũ bụi khí nén • Thời gian rũ bụi 2s • Thời gian lần giũ 64 phút Lượng khí vào thiết bị: Gv = Q.ρk = 2000.1,2 = 2400 kg/h Nồng độ bụi hệ thống vào thiết bị ( % khối lượng ) - Nồng độ bụi hệ thống khí khỏi thiết bị (% khối lượng) - Lượng khí khỏi thiết bị lọc: - Lượng khí thải hoàn toàn - Lượng bụi thu được: ) - Lưu lượng hệ khí thiết bị: - Lượng bụi thu ngày là: m = 7,28.8 =58,24 (kg) - Thể tích thùng chưa: • • • • - - Lượng bụi khỏi hệ thống là: mr = mv x ( – 0,9476) = 3,818 x ( 1- 0,9476) = 0,2 (mg/m3) Hiệu suất xử lý bụi toàn hệ thống là: Đạt yêu cầu xử lý theo quy chuẩn hành 4.3.2 Các thông số túi vải Bảng 4.8 Thông số túi vải STT Các thông số Dài x Rộng x Cao Số túi vải Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Đơn vị m túi Giá trị 2,7 x 1,3 x 7,2 15 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Đường kính túi Chiều dài túi Cường độ lọc bụi Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn m m m /m2.h 0,3 3,5 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn CHƯƠNG XỬ LÝ KHÍ 5.1 Các thông số Bảng 5.1 Các thông số Các thông số đầu vào Cồn suất (Q) Nồng độ H2S đầu vào Nồng độ NO2 đầu vào Nồng độ CO đầu vào Hiệu suất tối thiểu xử lý H2S Hiệu suất tối thiểu xử lý NO2 Hiệu suất tối thiểu xử lý CO Nhiệt độ đầu vào tháp Nhiệt độ làm việc tháp Áp suất Đơn vị m3/h mg/m3 mg/m3 mg/m3 % % % C C at Giá trị 2000 11 1320 1500 46,96 48,13 49,90 30 30 5.2 Tính toán xử lý NO2 phương pháp hấp thụ, dung dịch hấp thụ NaOH 20% 5.2.1 Đầu vào - Sau thiết bị làm mát, nhiệt độ khí thải vào thiết bị hấp thụ 350C Giả thiết nhiệt độ khí thải sau khỏi tháp 25oC Nhiệt độ làm việc thiết bị - - T=30oC , p=1atm Ta có: ( 110oC ) = 1320.10-6 ( kg/m3) • (mg/m3) ( 25oC) = 850.10-6 (kg/m3) • Trong tháp: (kg/m3) (kg/m3) Lượng mol hỗn hợp khí cung cấp đầu vào - Lượng mol NO2 đầu vào - Nồng độ phần mol NO2 - Nồng độ phần mol tương đối NO2 Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn - Lưu lượng mol khí trơ là: - Khối lượng riêng pha khí 0oC 1atm: Trong đó: : khối lượng riêng NO2, = 2,054 kg/m3 ρkk : khối lượng riêng không khí, ρkk = 1,2 kg/m3 => ρđ = 1,2 (kg/m3) - Khối lượng riêng pha khí 110oC atm: 5.2.2 Đầu - Lượng mol khí đầu ra: - Lượng mol khí NO2 đầu - Nồng độ phần mol NO2 - Nồng độ phần mol tương đối NO2 - Lượng khí NO2 chuyển từ pha khí sang pha lỏng là: ⧍Y = Yđ - Yc = 9,08.10-4 – 4,47.10-4 = 4,61.10-4 (kmol/kmol) Khối lượng riêng pha khí 0oC 1atm: - => - Khối lượng riêng pha khí 30 oC atm (xem nhiệt độ dòng khí với nhiệt độ làm việc 30oC): 5.2.3 Xây dựng đường cân - Ta có: Trong : Hệ số Henry (Tra bảng 3.1 – T153 – trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm P áp suất, mmHgnP= 1atm = 760 torr Nhiệt độ làm việc tháp 30OC, ta ycb = 2552,63x Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn 5.2.4 Xây dựng đường làm việc - Phương trình cân vật chất: • Có Xđ = nên • Phương trình đường làm việc có dạng : • Giả thiết Xc = Xcbc ta có • , Ta có :(kmol/kmol) - Vậy phương trình đường làm việc khí NO2 có dạng : - Có Yđ =9,08.10-4 => Xc = 2,9.10-7 Vậy phương trình đường làm việc qua điểm (0; 0,000447) (0,00000029;0,000908) Biểu diễn phương trình đường cân đường làm việc hệ trục tọa đô: - Số đơn vị chuyển bậc lý thuyết Số đơn vị chuyển bậc thực tế là: Ntt = η hệ số hiệu chỉnh (thường từ 0,2 – 0,9) 5.2.5 Kích thước tháp đệm hấp thụ: - Vận tốc khí thiết bị tháp hấp thụ: w k = 0,5 – m/s, chọn wk = • • - 0,5m/s Đường kính tháp hấp thụ: Trong đó: Vy: lưu lượng pha khí, Vy = 0,56 (m3/s) Chọn vật liệu đệm ( trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 4) • Đệm vòng Rasiga đổ lộn xộn • Đệm sứ (do khí có tính axit) • Kích thước : 50x50x5 • Bề mặt riêng ( (m2/m3) : 95 • Thể tích tự (m3/m3) : 0,79 • Số đệm 1m3 58.102 • Khối lượng riêng xốp : Diện tích tháp điệm : - - Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Chiều cao làm việc tháp (chiều cao lớp đệm) theo phương pháp đơn vị chuyển khối: Hlv = hdv x my Trong : • • • Hlv : chiều cao tháp (m) hdv: chiều cao đơn vị chuyển khối my số đơn vị chuyển khối Theo Kafarov – Đưneski ( sách QTCB3 – Trang 170) my = Ntt = ( đơn vị) Hlv = 0,81 x = 4,05 (m) - Theo bảng 6.31/128 sổ tay thiết bị trình tập Đường kính ZL, mm ZC, mm 400 – 1000 600 1500 1200 – 2200 1000 2000 ≥ 2400 1400 2500 ZL: Khoảng cách từ lớp đệm đến nắp ZC: Khoảng cách từ lớp đệm đến đáy tháp - Với đường kính 1200 mm, theo bảng ta sẽ chọn ZL = 100 m, ZC = 200 m - Chiều cao thực tế tháp : H = hd + ZL + ZC = 4050 +1000 + 2000 = 7050 (mm) = 7,05 m Tính toán số thiết bị phụ trợ: a) Đường ống dẫn khí - Lưu lượng tháp: L = 2000 m3/h = 0,56 m3/s - Vận tốc khí ống khoảng 10 – 30 m/s Chọn vận tốc ống dẫn khí vào 5.2.6 vận tốc ống dẫn khí wk = 25 m/s Ống dẫn khí vào: - Lưu lượng khí vào Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Trong đó: = 0,54 ( m3/s) - Đường kính ống dẫn khí vào - Chọn ống có đường kính ống tiêu chuẩn d = 200 mm, bề dày b = 13 mm làm thép không gỉ (Theo bảng XIII.32 trang 434sổ tay QT TBCNHC tập 2) chiều dài đoạn ống nối (ứng với d = 200 mm) 130 mm Ống dẫn khí - Lưu lượng khí - Đường ống dẫn khí - Chọn ống có đường kính ống tiêu chuẩn d = 200 mm, bề dày b = 13 mm làm thép không gỉ (Theo bảng XIII.32 trang 434sổ tay QT TBCNHC tập 2) chiều dày đoạn ống nối (ứng với d = 200 mm) 130 mm b) Đường ống dẫn lỏng - Vận tốc chất lỏng ống khoảng – m/s - Lưu lượng pha lỏng cấp vào tháp : Ống dẫn lỏng vào - Chọn vận tốc ỗng dẫn lỏng vào v = m/s - Đường kính ống dẫn lỏng vào tháp: - Chọn đường kính tiêu chuẩn d3 = 350 mm bề dày b =13 mm Vật liệu làm nhựa PVC Ống dẫn lỏng hàn vào thiết bị (Theo bảng XIII.32 trang 434sổ tay QT TBCNHC tập 2) chiều dài đoạn ống nối 150mm Ống dẫn lỏng Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Chọn lưu lượng dung dịch sau hấp thụ tháo khỏi tháp với lưu lượng vào tháp - Đường kính ống dẫn lỏng khỏi tháp: d3 = d4 = 500 mm 5.2.7 Các thông số thiết bị hấp thụ Bảng 5.2 Các thông số thiết bị hấp thụ ST T Thông số Đơn vị Giá trị Chiều cao đệm m 4,05 Đường kính tháp m 1,2 Chiều cao tách lỏng Hc m 0,8 Chiều cao phía đáy m Tổng chiều cao tháp hấp thụ m 7,5 Đường kính dẫn khí vào, m 0,2 Đường kính dẫn lỏng vào, m 0,5 5.3 Hấp thụ CO than hoạt tính - Ta có: = 1500 mg/m3 (110oC) = 1000 mg/m3 (25oC) = 1000.10-6 kg/m3 - Trong tháp: ) 5.3.1 Đầu vào: - Lượng hỗn hợp khí cung cấp đầu vào : Gđ hh -GNO2= 80,49 – ( 0,073 – 0,036) = 80,453 kmol/h - Lượng mol khí CO đầu vào: - Nồng độ phần mol CO là: - Nồng độ phần mol tương đối CO là: Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Lượng mol khí trơ là: Gtr=Gđhhk-GđCO = 80,49 – 0,135 = 80,355 kmol/h 5.3.2 Đầu ra: - Lượng mol khí CO đầu ra: GcCO = - Lượng mol khí đầu ra: Gchhk=Gtr+GcCO = 80,49 + 0,09 = 80,58 kmol/h - Nồng độ phần mol CO là: - Nồng độ phần mol tương đối CO là: - Lượng khí CO chuyển từ pha khí sang pha lỏng là: ⧍Y=Yđ–Yc=-3 - -3 = 4,7.10-4 kmol/kmol - Lượng CO vào tháp 1h = L = 2000 1,89.10-3 = 3,78 kg/h Lượng khí CO khỏi tháp: = L = 2000 1,26.10-3- = 2,52 kg/h Lượng CO bị giữ lại tháp 1h: = - =3,78 – 2,52 = 1,26 (kg/h) Khối lượng than hoạt tính cần dung cho tháp M1= / 4.aCO = 1,26/4 x 0,0188 = 5,92.10-3 kg = 5,92 (g) Với aCO hoạt độ hấp phụ CO, aCO = 0,0188 kgCO/kg than 5.3.3 Tính toán tháp hấp phụ: Ta chọn tháp hấp phụ Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - - GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Chọn vận tốc khí thiết bị hấp phụ 0,5m/s Đường kính tháp hấp phụ π D2 / Tiết diện tháp: F = = 1,13 m2 Chiều cao công tác tháp H1 = 2D = 1,2 = 2,4 m Chiều cao phụ đầu tháp h1 = h2 = 0,5m Chiều cao tổng cộng tháp H = 3,4 m 5.3.4 Tính toán lượng than hoạt tính cần cho trình hấp phụ CO - Chọn than bùn có kích thước hạt dạng hình trụ 2,85÷4mm - Khối lượng riêng than hoạt tính = 340kg/m3 - Độ xốp bên hạt 40 – 50 % - Độ xốp lớp 37% - Đường kính mao quản 22Å - Diện tích bề mặt hấp phụ 1300m2/g (Theo bảng X.1 – Trang 243 – Sổ tay 2) Thể tích lớp vật liệu hấp phụ: V = H1.F = 2,4 x 1,13 = 2,712 m3 Số tầng vật liệu hấp phụ • Chọn tầng, 1tầng 0,8m, khoảng cách tầng 0,2m • Tổng chiều cao lớp vật liệu = 0,8.2 + 0,2 = 1,8 m • Số lượng than hoạt tính cần cho tầng 5,92.10-3: = 2,96.10-3 kg - Cửa tháo vật liệu hấp phụ, chọn d=0,15m/lớp - Vận tốc khí dẫn vào thiết bị đường ống chọn v = m/s - Tiết diện đường kính dẫn khí vào, khỏi tháp - Với: v0 : vân tốc dòng khí ống (m/s) V: lượng khí ống dẫn( m3/h) Đường kính ống dẫn khí vào tháp • - 5.3.5 Các thông số thiết kế tháp hấp phụ Bảng 5.3 Các thông số thiết kế tháp hấp phụ STT Các thông số thiết kế Đường kính tháp Chiều cao tổng cộng tháp Chiều cao phần hình côn đầu Chiều cao vật liệu đệm Số tầng vật liệu hấp phụ Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Đơn vị m m m m Tầng Giá trị 1,2 3,4 0,5 1,8 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình ô nhiễm không khí xử lý khí thải, Tập Giáo trình ô nhiễm không khí xử lý khí thải, Tập Giáo trình ô nhiễm không khí xử lý khí thải, Tập Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất Tập Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất Tập Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải – Trường ĐH TN&MT Hà Nội Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page [...]... 1,8 2 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 2 3 4 5 6 Giáo trình ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Tập 1 Giáo trình ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Tập 2 Giáo trình ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Tập 3 Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất Tập 1 Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất Tập 2 Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải – Trường... 15 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI 3 4 5 Đường kính 1 túi Chiều dài 1 túi Cường độ lọc bụi Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn m m 3 m /m2.h 0,3 3,5 1 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn CHƯƠNG 5 XỬ LÝ KHÍ 5.1 Các thông số Bảng 5.1 Các thông số Các thông số đầu vào Cồn suất (Q) Nồng độ H2S đầu vào Nồng độ NO2 đầu vào Nồng độ CO đầu vào Hiệu suất tối thiểu xử lý H2S... luận: Các khí sau khi được xử lý để đạt theo QCVN 19: 2008/BTNMT, sau quá trình khuếch tán thì nồng độ của các khí ô nhiễm nằm trong giá trị Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn cho phép được quy định trong QCVN 05/2013 của BTNMT, QCVN 06:2009/ BTNMT Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn CHƯƠNG 4 XỬ LÝ BỤI... 2000 = 7050 (mm) = 7,05 m Tính toán một số thiết bị phụ trợ: a) Đường ống dẫn khí - Lưu lượng của tháp: L = 2000 m3/h = 0,56 m3/s - Vận tốc khí trong ống khoảng 10 – 30 m/s Chọn vận tốc ống dẫn khí vào 5.2.6 bằng vận tốc trong ống dẫn khí ra wk = 25 m/s Ống dẫn khí vào: - Lưu lượng khí vào Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Trong đó: = 0,54 ( m3/s)... được tính theo công thức Tại vị trí Cmax ta có: • δz , δy phụ thuộc vào khoảng cách x, độ rối của khí quyển và vận tốc gió Dựa vào hình 2.11 và 2.12_trang69_sách “ kỹ thuật và xử lý khí thải trường ĐHTN&MT Hà Nội • => δy = 80 - Thông số: • M là tải lượng chất ô nhiễm thải vào khí quyển: M = L.C • u là vận tốc gió tại miệng ống khói : u = 3,95 m/s • x khoảng cách từ nguồn thải đến điểm cần tính toán, ... pha khí ở 30 oC và 1 atm (xem như nhiệt độ dòng khí ra bằng với nhiệt độ làm việc là 30oC): 5.2.3 Xây dựng đường cân bằng - Ta có: Trong đó : là Hệ số Henry (Tra bảng 3.1 – T153 – các quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm P là áp suất, mmHgnP= 1atm = 760 torr Nhiệt độ làm việc trong tháp là 30OC, ta được ycb = 2552,63x Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI... kính trong của cửa tháo bụi: d3=( 0,3÷0,4).D Lưu lượng khí thải L = 2000 (m3/h) = 0,56 (m3/s) Khối lượng riêng của bụi: ρb = 2000 kg/m3 Nồng độ bụi đầu vào: Cv = 21,19 g/m3 Nhiệt độ của khí thải: t = 1100C Áp suất của khí p = 1atm Độ nhớt động học ở nhiệt độ 1100C: (pa.s) Lưu lượng khí thải đi vào 1 xyclon: L’ = L/2 = 0,28 (m3/s) 4.2.2 Tính toán xử lý bụi Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ... hiệu quả lọc theo hệ thống là: - Yêu cầu hiệu suất theo quy chuẩn: - Hệ thống lọc chưa đạt yêu cầu hiệu suất xử lý theo quy chuẩn vậy nên cần thêm thiết bị lọc túi vải để làm sạch bụi Tính toán tổn thất áp suất: • Theo công thức của Shephered and Lapple ta có: Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn Các thông số xyclon 4.2.3 Bảng 4.7 Các thông số của... khói và không khí xung quanh, oC hoặc K Độ cao hiệu quả của nguồn thải: Hhq = h + = 100 + 1,62 = 101,62 (m) Nhận thấy Hhq = 101,62 > Hgh = 15,08 => Nguồn thải là nguồn cao - 3.2 Tính toán chất ô nhiễm từ nguồn cao - Theo QCVN 05:2013/ BTNMT và QCVN 06:2013/BTNMT thì nồng độ tối đa cho phép của một số khí độc trong không khí xung quanh là: Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050 Page ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI... 8 16 - Dựa vào dải phân cấp hạt bụi trên, chúng ta chọn đường kính giới hạn của hạt bụi: δmin = 50 µm Ta có: Trong đó: • µ: độ nhớt của khí thải ở 1100C Hệ số nhớt của khí ở 1100C ( tính theo công thức gần đúng 5.14_sách ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 2_Trần Ngọc Chấn) - L: Lưu lượng khí thải, L = 2000 m3/h ρb: Trọng lượng riêng của bụi, ρb = 2000 kg/m3 ρk: Trọng lượng riêng của khí, ρk = 1,2