Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU DANH MỤC BẢNG .4 DANH MỤC HÌNH CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ THƠNG GIĨ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 1.1 Tính tốn nhiệt thừa bên cơng trình 1.1.1 Lựa chọn thông số 1.1.1.1 Chọn thơng số tính tốn bên ngồi cơng trình: 1.1.1.2 Chọn thơng số tính tốn bên cơng trình: 1.1.1.3 Tính tởn thất nhiệt qua kết cấu bao che: .7 1.1.2 Diện tích kết cấu: 1.1.3 Hệ số truyền nhiệt K: 1.1.4 Tính tởn thất nhiệt: 11 1.1.4.1 Tổn thất nhiệt qua kết cấu: 11 1.1.4.2 Tính tởn thất nhiệt rò gió .13 1.1.4.3 Tổng tổn thất nhiệt 16 1.1.5 Tính tốn tỏa nhiệt .16 1.1.5.1 Tỏa nhiệt thắp sáng .16 1.1.5.2 Tỏa nhiệt động điện 16 1.1.5.3 Tỏa nhiệt người 17 1.1.5.4 Tổng tỏa nhiệt 18 1.1.6 Tính tốn xạ nhiệt vào mùa hè 18 1.1.6.1 Bức xạ mặt trời qua cửa kính 18 1.1.6.2 Bức xạ mặt trời qua mái 19 1.1.6.3 Tổng xạ nhiệt .21 SVTH: Trần Công Cường – 14MT Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn 1.1.7 Tởng nhiệt thừa: 21 1.2 Tính tốn lưu lượng thơng gió: 21 1.2.1 Lưu lượng thơng gió: 21 1.2.2 Số lượng miệng thổi: 22 1.3 Sơ đồ không gian miệng thổi: 22 1.4 Tính tốn thủy lực hệ thống thơng gió: 23 1.4.1 Chọn quạt động cho hệ thống hút: .24 CHƯƠNG 2: KHUẾCH TÁN Ô NHIỄM .27 2.1 Tính sản phẩm cháy 27 2.1.1 Thơng số tính tốn 27 2.1.2 Tính tốn sản phẩm cháy – Lượng khói thải tải lượng chất nhiễm khói: 28 2.2 Tính chiều cao hiệu ống khói (H) 32 2.3 Tính nồng đợ kh́ch tán: 33 2.3.1 Nồng độ cực đại Cmax 33 2.3.2 Nồng đợ trục gió, Cx .34 2.4.Lựa chọn phương pháp, công nghệ xử lý: 42 2.4.1 Phương pháp xử lí: 42 2.4.2 Lựa chọn sơ đồ hệ thống xử lý: 42 2.4.3 Tính tốn thiết bị xử lý: .43 2.4.3.1.Tính tốn tháp hấp thụ: 43 2.4.3.2 Tính lượng vôi cần sử dụng: 45 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 SVTH: Trần Cơng Cường – 14MT Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, môi trường vấn đề quan tâm hàng đầu Với phát triển mạnh mẽ khoa học kĩ thuật cợng thêm q trình thị hố ngày nhanh làm cho tình hình nhiễm mơi trường nói chung nhiễm khơng khí nói riêng ngày trầm trọng Với tầm quan trọng việc bảo vệ môi trường vậy, cấp ngành nước đẩy mạnh công tác bảo vệ môi trường Tuy nhiên, môi trường khơng khí nước ta nay, đặt biệt khu công nghiệp đô thị lớn tồn dấu hiệu ô nhiễm đáng lo ngại Phần lớn nhà máy xí nghiệp chưa trang bị hệ thống xử lý bụi khí thải độc hại Hàng ngày hàng thải vào khí mợt lượng lớn chất đợc hại làm cho bầu khí xung quanh nhà máy trở nên ngợt ngạt khó chịu Còn thị tốc độ phát triển nhanh cộng với thiếu qui hoạch hợp lý nên khu vực cách ly khu cơng nghiệp ngày bị lấn chiếm hình thành khu dân cư làm cho môi trường thêm phần phức tạp khó cải thiện Trên sở kiến thức học thầy giáo, giáo hướng dẫn, em hồn thành đồ án kiểm sốt mơi trường khơng khí Nợi dung đồ án gồm vấn đề: Tính tốn kh́ch tán nhiễm từ ống khói Thiết kế hệ thống xử lý khí (SO2) đạt yêu cầu cho phép Tính tốn thơng gió cho nhà cơng nghiệp Các vẽ kèm theo Sau một thời gian hướng dẫn thầy cô bộ môn, đồ án hồn thành Trong q trình thực đồ án chưa hoàn thiện kiến thức thiếu kinh nghiệm thực tế, nên đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót Em kính mong thầy cô thông cảm giúp em thiếu sót để đồ án em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực Trần Công Cường SVTH: Trần Công Cường – 14MT Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thơng số tính tốn bên bên ngồi nhà Bảng 1.2 Tính hệ số truyền nhiệt K Bảng 1.3 Thống kê phân xưởng Bảng 1.4 Tính diện tích truyền nhiệt qua kết cấu bao che Bảng 1.5 Tính nhiệt thừa qua kết cấu bao che vào mùa hè Bảng 1.6 Tính nhiệt truyền qua kết cấu bao che vào mùa đơng Bảng 1.7: Lượng nhiệt tiêu hoa rò gió vào mùa hè Bảng 1.8 Tổn thất nhiệt làm nóng vật liệu Bảng 1.9 Tởng tởn thất nhiệt Bảng 1.10 Tính nhiệt tỏa đợng điện Bảng 1.11 Tính nhiệt tỏa người Bảng 1.12 Tồng tỏa nhiệt Bảng 1.13 Tính nhiệt thu xạ mặt trời qua cửa kính Bảng 1.14 Bức xạ qua mái Bảng 1.15 Tổng xạ nhiệt Bảng 1.16 Thống kê nhiệt thừa Bảng 1.17 Thủy lưc tuyến ống Bảng 1.18 Thống kê hệ số sức cản cục bộ ống Bảng 1.19: Thống kê hệ số sức cản cục bợ đoạn ống hút Bảng 1.20 Kích thước quạt Bảng 2.1 Thơng số tính tốn Bảng 2.2 Thành phần sản phẩm cháy Bảng 2.3 Tính tốn sản phầm cháy Bảng 2.4 Nồng độ C bụi chất vơ cho phép khí thải cơng nghiệp Bảng 2.5 So sánh với quy chuẩn 19-2009/BTNMT Bảng 2.6 Tính tốn chiều cao hiệu ống khói Bảng 2.7 nồng độ cực đại mặt đất Cmax khoảng cách x theo trục gió thởi Bảng 2.8 Nồng đợ Cx bụi vào mùa hè mùa đông Bảng 2.9 Nồng độ Co vào mùa hè mùa đông Bảng 2.10 Nồng độ SO2 vào mùa hè mùa đông Bảng 2.11 Hiệu suất xử lý SO2 SVTH: Trần Công Cường – 14MT Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu tạo tường Hình 1.2 Chia dải cho Hình 1.3 Hình vẽ thể hướng bở sung Hình 1.4 Phạm vi mặt đón gió Đơng – Nam Hình 1.5 Phạm vi mặt đón gió Đơng – Bắc Hình 1.6 Bức xạ qua mái Hình 1.7 Sơ đồ khơng gian hệ thống thơng gió Hình 1.8 Cấu tạo quạt ц 4-70 N012 Hình 2.1 Nồng đợ bụi (Cx) mùa đơng Hình 2.2 Nồng đợ bụi (Cx) mùa hè Hình 2.3 Đồ thị nồng đợ CO (Cx,) vào mùa hè Hình 2.4 Đồ thị nồng đợ CO (Cx,) vào mùa đơng Hình 2.5 Đồ thị nồng đợ SO2 (Cx,) vào mùa hè Hình 2.6 Đồ thị nồng đợ SO2 (Cx,) vào mùa đơng Hình 2.7 Nồng đợ SO2 (Cx,y) vào mùa hè Hình 2.8 Sơ đồ dây chuyền xử lý SO2 Hình 2.9 Cấu tạo scrubber SVTH: Trần Công Cường – 14MT Đồ án: Thông gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ THƠNG GIĨ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 1.1 Tính tốn nhiệt thừa bên cơng trình 1.1.1 Lựa chọn thơng số 1.1.1.1 Chọn thơng số tính tốn bên ngồi cơng trình: Mùa hè: - Nhiệt đợ ngồi cơng trình vào mùa hè t HN = 32,80C ( Nhiệt đợ cực đại trung bình tháng Thái Nguyên Bảng 2.3 – QCVN 02:2009) - Độ ẩm: φ tt(H) = 83,6% (Độ ẩm tương đối trung bình vào tháng Thái N Nguyên Bảng 2.10 – QCVN 02:2009) - Hướng gió chủ đạo: Đơng Nam (Bảng 2.16 – QCVN 02:2009) - Vận tốc gió mùa hè: V Hgio = 2,3 (m/s) (Bảng 2.16 - QCVN 02:2009/BXD) Mùa đơng: - Nhiệt đợ ngồi nhà vào mùa đông: t DN = 13,60C ( Nhiệt độ cực tiểu trung bình tháng ở Thái Nguyên Bảng 2.4 – QCVN 02:2009) -Độ ẩm: φ tt(H) = 79,7% (Độ ẩm tương đối trung bình vào tháng ở Thái N Nguyên Bảng 2.10 – QCVN 02:2009) -Hướng gió chủ đạo: Đơng Bắc ( Bảng 2.16 QCVN 02:2009/BXD) Đ -Vận tốc gió mùa đơng: V gio = 2,7 (m/s) (Bảng 2.16 - QCVN 02:2009/BXD) 1.1.1.2 Chọn thông số tính tốn bên cơng trình: Mùa hè: Nhiệt đợ khơng khí tính tốn bên nhà cần cao bên nhà từ 1-3oC Do ta chọn nhiệt độ là: 𝑡𝑇𝐻 = 33,8oC Mùa đông: Nhiệt đợ khơng khí tính tốn bên nhà lấy từ 18÷24 oC Chọn 𝑡𝑇Đ = 20oC Bảng 1.1: Thơng số tính tốn bên bên ngồi nhà Mùa Hè H t HN t TH V gio (oC) (oC) (m/s) 32,8 33,8 2,3 Mùa Đơng Hướng gió Đơng Nam SVTH: Trần Công Cường – 14MT D t DN t TD V gio (oC) (oC) (m/s) Hướng gió 13,6 20 2,7 Đơng Bắc Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn 1.1.1.3 Tính tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che: Lựa chọn kết cấu bao che cho bộ phận công trình phân xưởng sau: Hình 0.1 Cấu tạo của tường Tường ngồi: tường chịu lực, gồm có ba lớp: Lớp 1: lớp vữa xi măng trát mặt với thông số Dày:   15 mm Hệ số dẫn nhiệt: 𝜆1 = 0,93 W/mK Lớp 2: lớp gạch phổ thông xây với vữa nặng Dày:   220 mm Hệ số dẫn nhiệt: 𝜆2 = 0,81 W/mK Lớp 3: lớp vữa xi măng trát mặt với thông số Dày:   15 mm Hệ số dẫn nhiệt: 𝜆3 = 0,93 W/mK Cửa sổ cửa mái: bề mặt tường kết cấu cửa kính có song chắn thép Dày   mm Hệ số dẫn nhiệt:   0,76 W / mK (Theo phụ lục 3: Bảng thông số vật lý vật liệu xây dựng) Cửa chính: cửa tơn Dày:   mm Hệ số dẫn nhiệt:   58 W / mK Mái che: mái tơn có lớp cách nhiệt xốp - Mái tôn với thông số kĩ thuật : Dày: 1  0,8 mm Hệ số dẫn nhiệt:   58 W / mK - Lớp cách nhiệt xốp mái che: SVTH: Trần Công Cường – 14MT Đồ án: Thông gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn Dày :   30 mm Hệ số dẫn nhiệt:   0,032 W / mK Nền: loại khơng cách nhiệt, chia dải tính tốn 1.1.2 Diện tích kết cấu: Lựa chọn loại khơng cách nhiệt, với lớp vật liệu đặc trưng Ta chia làm dải sau: Dải Dải Dải 24000 Dải Hình 2: Chia dải tính tốn 2.1.2 Hệ số truyền nhiệt K 30000 Hình 1.2: Chia dải cho 1.1.3 Hệ số truyền nhiệt K: K T  i  i  N T : hệ số trao đổi nhiệt mặt bên kết cấu T = 8,72 W/m2.oC  N : hệ số trao đổi nhiệt mặt bên kết cấu  N = 23,26 W/m2.oC  i : chiều dày lớp kết cấu thứ i (m) i : hệ số dẫn nhiệt lớp kết cấu thứ i ( W/m.oC) t : chênh lệch nhiệt đợ bên bên ngồi nhà (Với  = 1, kết cấu bao che tiếp xúc với khơng khí bên ngoài) t D  (tTD  t ND ). = 20-13,6=6,4 t H  (t TH  t NH ). = 33,8-32,8 = SVTH: Trần Công Cường – 14MT Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn Bảng 1.2 Tính hệ số truyền nhiệt K TT Tên kết cấu Kt  Tường 1 0,015 0, 22 0.015     8,72 0,93 0,81 0,93 23, 26 Kcs  5 K (W/m2.oC) Hệ số truyền nhiệt Cửa sở Cửa Cửa mái 6,088 K cc  1 0,002   8,72 58 23,26 6,341 Kcm  1 0,005   8,72 0,76 23,26 6,088 Kmc  Mái che 1 0,005   8,72 0,76 23,26 2,167 1 0,0008 0,03    8,72 58 0,032 23,26 0,913 Dải 1: R1=2,2 0,4 Nền không Dải 2: R2=4,3 0,2 cách nhiệt Dải 3: R3=8,6 0,1 Dải 4: R4=14,2 0,06 Bảng 1.3 Thống kê phân xưởng Tường Phân xưởng khí Phía Bắc Phía Nam Phía Tây Phía Đơng Chiều dài (mm) Chiều cao (mm) 30000 7500 Cửa Chiều dài (mm) 3500 24000 7500 SVTH: Trần Công Cường – 14MT Cửa sổ Chiều Số cao lượng (mm) (cái) 3000 1 Chiều dài (mm) 3300 Chiều Số lượng cao (bộ) (1 (mm) = cửa) 1300 9 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn Bảng 1.4 Tính diện tích truyền nhiệt qua kết cấu bao che STT Kết cấu bao che Cửa sổ (cửa kính) Cửa (cửa tơn) Phía Bắc Phía Nam Phía Tây Phía Đơng Phía Bắc Phía Nam Phía Tây Phía Đơng Cửa mái Phía Bắc (cửa Phía Nam kính) Mái che (mái tơn) Phía Bắc Phía Nam Tường Phía Tây Phía Đơng Dải Dải Nền (nền không Dải cách nhiệt) Dải a (mm) h, b (mm) 3300 1300 3500 3000 Diện tích truyền nhiệt s qua F (m2) (cái/b Cơng thức tính Kết ợ) F 38.61 17.16 Fcs = a.h.s 34.32 25.74 10.50 10.50 Fcc = a.h.s 0.00 27 1000 700 30000 12200 30000 30000 24000 24000 7500 7500 7500 7500 - 30000 24000 - SVTH: Trần Công Cường – 14MT 27 - 10.50 18.90 Fcm = a.h.s Fmc = 2.a.b 18.90 732.00 175.89 Ft = a.h - Fcs - 197.34 Fcc 145.68 143.76 Fn1 = 4(a+b) 216.00 Fn2 = Fn1 - 48 168.00 Fn3 = Fn1 -80 136.00 Fn4 = a.b Fn1 - Fn2 216.00 Fn3 + 16 10 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn H H : chiều cao hiệu ống khói (m) * Từ z ta xác định đuợc khoảng cách x(km) xi theo chiều gió kể từ nguồn, nồng đợ đạt cực đại theo công thức z = bxc + d * Từ x ta xác định đuợc hệ số khuếch tán y theo cơng thức y = ax0.894 Trong a, b, c, d hệ số phụ tḥc vào cấp khí quyển.Với cấp ởn định loại C ta có a = 104 , b = 61 , c = 0,911 , d = z = Sau có y ,z , đưa vào phương trình Gauss tính Cmax Bảng 2.7 nồng độ cực đại mặt đất Cmax tại khoảng cách x theo trục gió thổi Mùa h (m) H (m) σz (m) xmax (m) uz (m/s) = u10(h/ 10)n (với n = 0,11) σy (m) Tải lượng chất ô nhiễm M (g/s) Bụi CO SO Nồng độ cực đại Cmax (mg/m3) CO2 Bụi CO S O2 C O2 Mùa hè 23 37, 78 26, 72 0.4 46, 26 1.60 0.7 16, 87 16 76 856, 97 0.04 0,99 99 50, 75 Mùa đông 23 28, 27 19, 99 0.29 34, 3.30 0.7 16, 87 16 76 856, 97 0.04 0.86 85 43, 71 2.3.2 Nồng độ trục gió, Cx * Nồng đợ chất nhiễm mặt đất xác định theo công thức : M y2 H2 EXP(- (  )) C(x,y,o) =  u. y  z  y z * Nồng độ chất ô nhiễm điểm cách trục một khoảng x theo chiều gió thởi xác định: Cx = M H2 EXP(- )  u. y  z 2 z Trong đó: M : Tải lượng chất nhiễm (mg/s) u : Vận tốc gió(m/s) y : Khoảng cách từ điểm tính tốn mặt ngang theo chiều vng góc trục x, lấy y = 100m σy , σz: Lần lượt hệ số khuếch tán theo chiều ngang chiều đứng H: Chiều cao hiệu ống khói(m) SVTH: Trần Cơng Cường – 14MT 34 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn σy; σz xác định theo cơng thức sau : σy = a.x0,894 ; σz =b.xc +d Trong đó: x: Khoảng cách xi theo chiều gió tính từ nguồn (km) Các hệ số a,b,c lấy tuỳ theo cấp đợ khí Cấp đợ khí lấy cấp đợ C (theo tiêu chuẩn Việt Nam ) x < (km) : a = 104 ; b = 61 ; c = 0,911 ; d = x > (km) : a = 104 ; b = 61 ; c = 0,911 ; d =0 * Nồng độ chất nhiễm theo trục gió đồ thị biểu diễn khút tán chất nhiêm theo trục gió: Bảng 8: Nồng độ Cx của bụi vào mùa hè mùa đông Cx (mg/m3) Khoảng cách x (km) 0.1 0.14 0.16 0.18 0.21 0.24 0.27 0.3 0.33 0.36 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1.05 QCVN 052009 (mg/m3) 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 SVTH: Trần Công Cường – 14MT Tải lượng chất ô nhiễm M = 0.74 g/s h = 23m Mùa hè Mùa đông 0.000 0.001 0.003 0.006 0.013 0.021 0.028 0.033 0.037 0.039 0.040 0.039 0.037 0.035 0.033 0.030 0.028 0.026 0.024 0.022 0.020 0.019 0.017 0.016 0.001 0.007 0.013 0.019 0.027 0.032 0.034 0.034 0.034 0.032 0.030 0.027 0.024 0.022 0.020 0.018 0.016 0.014 0.013 0.012 0.011 0.010 0.009 0.008 35 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2.05 2.1 2.15 2.2 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn 0.015 0.014 0.013 0.012 0.012 0.011 0.010 0.010 0.009 0.009 0.008 0.008 0.008 0.007 0.007 0.007 0.006 0.006 0.006 0.005 0.005 0.005 0.005 0.008 0.007 0.007 0.006 0.006 0.006 0.005 0.005 0.005 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.002 Hình 2.1: Đồ thị nồng độ bụi mùa đông Nồng độ bụi Cx ống khói vào mùa đơng 0,35 C (mg/m3) 0,30 0,25 0,20 0,15 Mùa đông Cmax 0,10 0,05 0,1 0,18 0,27 0,36 0,5 0,65 0,8 0,95 1,1 1,25 1,4 1,55 1,7 1,85 2,15 0,00 x (km) SVTH: Trần Cơng Cường – 14MT 36 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn Hình 2.2: Đồ thị nồng độ bụi vào mùa hè 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Mùa hè Cmax 0,1 0,18 0,27 0,36 0,5 0,65 0,8 0,95 1,1 1,25 1,4 1,55 1,7 1,85 2,15 C (mg/m3) Nồng độ bụi Cx ống khói vào mùa hè x (km) Bảng 9: Nồng độ Co vào mùa hè mùa đông Khoảng cách x (km) Cmax CO QCVN 052009 (mg/m3) Mùa hè Mùa đông 0.1 0.14 0.18 0.22 0.26 0.30 0.34 0.38 0.42 0.46 0.50 0.54 0.58 0.62 0.66 0.70 0.74 0.78 0.82 0.86 0.90 0.94 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 0.000 0.022 0.180 0.478 0.783 1.010 1.145 1.205 1.212 1.186 1.141 1.085 1.025 0.964 0.905 0.848 0.795 0.745 0.699 0.656 0.617 0.581 0.000 0.011 0.087 0.232 0.380 0.490 0.555 0.584 0.588 0.575 0.553 0.526 0.497 0.468 0.439 0.411 0.385 0.361 0.339 0.318 0.299 0.282 SVTH: Trần Công Cường – 14MT Cx (mg/m3) 37 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải 0.98 1.02 1.06 1.10 1.14 1.18 1.22 1.26 1.30 1.34 1.38 1.42 1.46 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn 0.547 0.516 0.488 0.461 0.437 0.414 0.393 0.374 0.356 0.339 0.324 0.309 0.295 0.265 0.250 0.236 0.224 0.212 0.201 0.191 0.181 0.173 0.164 0.157 0.150 0.143 Hình 2.3: Đồ thị nồng độ CO vào mùa hè Nồng độ Co ống khói vào mùa hè 35,000 C (mg/m3) 30,000 25,000 20,000 15,000 Cx 10,000 QCVN 5,000 0,000 0,1 0,160,210,270,33 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 x (km) Hình 2.4: Đồ thị nồng độ CO vào mùa đông SVTH: Trần Công Cường – 14MT 38 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn C (mg/m3) Nồng độ Co ống khói vào mùa đơng 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0,000 Cx QCVN 0,1 0,180,270,36 0,5 0,65 0,8 0,95 1,1 1,25 1,4 1,55 x (km) Bảng 2.10: Nồng độ 𝑆𝑂2 vào mùa hè mùa đông Cmax SO2 Cx (mg/m3) Khoảng QCVN 05cách 2009 x (km) Mùa hè Mùa đông (mg/m3) 0.1 0.35 0.000 0.012 0.12 0.35 0.002 0.085 0.14 0.35 0.017 0.225 0.16 0.35 0.058 0.409 0.18 0.35 0.134 0.594 0.20 0.35 0.238 0.754 0.22 0.35 0.356 0.877 0.24 0.35 0.475 0.961 0.26 0.35 0.584 1.013 0.28 0.35 0.677 1.038 0.30 0.35 0.753 1.043 0.32 0.35 0.811 1.034 0.34 0.35 0.853 1.014 0.35 0.35 0.869 1.001 0.40 0.35 0.904 0.921 0.45 0.35 0.890 0.831 0.50 0.35 0.850 0.745 0.60 0.35 0.741 0.597 0.70 0.35 0.632 0.483 0.80 0.35 0.538 0.397 0.90 0.35 0.460 0.331 1.00 0.35 0.396 0.280 1.10 0.35 0.344 0.240 1.20 0.35 0.301 0.208 SVTH: Trần Cơng Cường – 14MT 39 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải 1.30 1.40 1.50 1.65 1.80 1.90 2.00 2.15 2.27 2.40 2.52 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 SVTH: Trần Công Cường – 14MT GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn 0.265 0.236 0.211 0.180 0.155 0.142 0.130 0.115 0.105 0.095 0.087 0.182 0.160 0.143 0.121 0.104 0.095 0.087 0.077 0.069 0.063 0.058 40 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn Hình 2.5: Đồ thị nồng độ SO2 vào mùa hè Nồng độ SO2 Cx ống khói vào mùa hè 1,00 0,90 0,80 C (mg/m3) 0,70 0,60 QCVN 0,50 Cx 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,5 1,5 2,5 x (km) Hình 2.6: Đồ thị nồng độ SO2 vào mùa đông Nồng độ SO2 Cx ống khói vào mùa đơng 1,20 1,00 C (mg/m3) 0,80 QCVN Cx 0,60 0,40 0,20 0,00 0,5 1,5 2,5 x (km) Nồng độ chất ô nhiễm mặt đất Cx,y (g/m3) Biểu đồ biễu diễn khuyết tán bụi mặt đất SVTH: Trần Cơng Cường – 14MT 41 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn 2.4.Lựa chọn phương pháp, công nghệ xử lý: 2.4.1 Phương pháp xử lí: Chất gây nhiễm chủ ́u CO, SO2 Việc xử lý khí CO khó khăn nên giảm thiểu CO thường cải tiến thiết bị thay đởi cơng nghệ.Vì vậy, đồ án tập trung xử lý SO2 kết hợp xử lý CO Bảng 2.11: Hiệu suất xử lý SO2 Nồng độ Hiệu suất xử lý 𝐂𝐒𝐎𝟐 −𝐂𝐐𝐂 Nồng độ phát thải Thông Cmax 100% Đơn vị 𝐂𝐒𝐎𝟐 số QCVN Mùa hè Mùa đông 19:2009 Mùa hè Mùa đông SO2 mg/Nm 1631,7 1653,8 270 83,45 83,67  Lựa chọn thiết bị xử lý SO2 Căn vào hiệu suất trình xử lý điều kiện thực tế ta lự chọn thiết bị xử lý SO2 tháp hấp thụ có vật liệu đệm với dung dịch hấp thụ Ca(OH)2 có ưu điểm sau - Hiệu hấp thụ SO2 tốt ( đạt 98%) - Có thể xử lý lượng bụi có khí thải - Dễ chế tạo - Dễ vận hành - Giá thành chế tạo không cao - Xử lý với khoảng nhiệt độ dao động - Xử lý nhiều loại khí thải hỗn hợp khí thải Dung dịch hấp thụ Ca(OH)2 : loại vật liệu có nhiều nước ta rẻ MgO, ZnO…và hiệu suất cao nước 2.4.2 Lựa chọn sơ đồ hệ thống xử lý: Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 sau: Ra Lò đốt Khí thải Scruber ống khói Quạt Hình 2.7: Sơ đồ dây chuyền xử lý SO2 Khí thải từ lò đốt theo ống khói dẫn vào thiết bị xử lý tháp lọc có vật liệu đệm.Khí thải từ lên, dung dịch hấp thụ từ xuống nhờ hệ thống phun làm ẩm ướt tồn bợ bề mặt lớp vật liệu đệm Vật liệu đệm khâu trụ rỗng có kích thước 25x3 Ở ta sử dụng vật liệu đệm khâu sứ đổ lộn xộn Khi SVTH: Trần Công Cường – 14MT 42 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn khí thải qua lớp liệu đệm phun ướt bị giữ lại,khí thải theo ống dẫn ngồi Các phản ứng hố học xảy q trình xử lý sau : CaO + H2O  Ca(OH)2 (1) Ca(OH)2 + SO2  CaSO3 + H2O (2) 2CaSO3 + O2 + 4H2O  2CaSO4.2H2O (3) 2Ca(OH) +2CO + O2  2CaCO + H2O (4) Dung dịch hấp thụ sau qua lớp vật liệu đệm hứng đĩa thu Dung dịch chứa nhiều sunfit canxi sunfat dạng tinh thể : CaSO3.0,5H2O cần tách tinh thể nói khỏi dung dịch cách phun dung dịch từ xuống còn thởi khí từ lên để oxi hố hoàn toàn CaSO3 thành CaSO4.2H2O xả xuống bể chứa cặn.Cặn vớt định kỳ Một phần dung dịch còn lại tuần hoàn trở lại thường xuyên bổ sung một lượng vôi sữa 2.4.3 Tính tốn thiết bị xử lý: 2.4.3.1.Tính tốn tháp hấp thụ: - Lưu lượng thải ống khói : LH= 7,10 m3/s; LĐ= 7,02 m3/s - Thể tích tháp : V = L.T Trong đó: o T: Thời gian khí lưu lại thiết bị; T = 1-3 s Chọn T= s  VH = 7,10.2 = 14,20 m3 VĐ = 7,02.2 = 14,04 m3 - Chiều cao công tác thiết bị : HCT = ω.T Trong o ω: Vận tốc dòng khí qua thiết bị ω = 13 m/s Chọn ω = 2,5 m/s o T : Thời gian khí lưu lại thiết bị; T = s  HCT = 2,5 = m - Chiều cao xây dựng scruber : H= HCT + h1 + h2 Trong đó: o h1,h2 : chiều cao lắp đặt phía phía thiết bị h1= 0,51 m chọn h1= 0,5 m h2= 0,71,2 m chọn h2=1,0 m  H = + 0,5 + 1,0 = 6,5 m - Diện tích tiết diện ngang thiết bị : V 14,20 F= = = 2,2 (m2 ) H 6,5 - Đường kính thiết bị : 𝐷=√ 𝐹 4.2,3 =√ = 1,70 (𝑚) 𝜋 𝜋 Tính đường ống: Lưu lượng khí thải ống L= 7,10 m3/s = 25560 m3/h - Đường ống dẫn khí vào: Theo phần mềm DH-Ven tra đường kính ống D = 630 mm ứng với vận tốc đường ống dẫn khí 21,78 m/s Tính tốn tởn thất: Do tởn thất ma sát nhỏ nên bỏ qua tính tởn thất cục bộ SVTH: Trần Công Cường – 14MT 43 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải - GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn Tởn thất cục bợ: ∆PCb v2 = ∑ξ .γ g ∑ξ: Tổng hệ số sức cản cục bợ đoạn ống tính tốn tra bảng phụ lục giáo trình thơng gió - TS.Nguyễn Đình Huấn v2 2.g γ: Áp suất động tra bảng phụ lục giáo trình Thơng gió - TS.Nguyễn Đình Huấn o Đối với đường ống hút: Hệ số cục bộ đường ống gồm: Van điều chỉnh (lá chắn) cái: ξo=0,3 Ngoặc tiết diện tròn nhiều đốt 90o (R = 1,5D) cái: ξo= 2.0,4 = 0,8 Ngoặc tiết diện tròn nhiều đốt 45o (R = 1,5D) cái: ξo= 0,25 Côn thu hẹp tiết diện (l/d>0,6) cái: ξo= 0,1  ∑ξ = 0,3 + 0,8 + 0,25 + 0,1 = 1,45 Áp suất động 𝑃đ = v2 2.g γ ứng với vận tốc v = 21,78 m/s Pđ = 31,3 kg/m2  Tổn thất cục bộ: ∆PCb(h) = ∑ξ.Pđ = 1,45 31,3 = 45,01 kg/m2 o Đối với đường ống đẩy: Hệ số cục bộ đường ống gồm: Phểu mở rộng cái: ξo = 0,14 Ngoặc tiết diện tròn nhiều đốt 400 (R =1,5D) cái: ξo = 0,25  Tổn thất cục bộ ∆PCb(đ)= (0,14 + 0,25) 31,1 = 12,1 kg/m2 Vậy tổng tổn thất cục bộ: PCb = 45,01 + 12,1 = 57,1 (kg/m2) Tổn thất qua thiết bị xử lý (bảng 11.6 /tập 2-Trần Ngọc Chấn): ∆PTB=153 (kg/m2) Vậy tổng tổn thất qua hệ thống: ∆P = ∆PCb + ∆PTB = 57,1 + 153 = 210 kg/m2 c Lựa chọn quạt: Dựa vào tổn thất Pq = 210 kg/m2; lưu lượng L = 25560 m3/h  Tra bảng ta chọn quạt li tâm 4-70 NO 10 Các thông số kỹ thuật quạt: - Lưu lượng L = 25560 m3/h - Hiệu suất  q= 78% - Số vòng quay n=1400 V/ph Công suất động quạt: Q K ∆PK Nđộng = m (kW) 102 ηq ηm Trong đó: - m: hệ số dự trữ m= 1,051,15 chọn m= 1,1 - ηq: Hiệu suất quạt ηq=0,76 - ηm: Hiệu suất khí kể đến ma sát ổ trục ηm=0,96 0,98 chọn ηm=0,97 - QK: Lưu lượng quạt QK = 25560 m3/h Pk: Áp lực quạt  PK = 185,6 kg/m2 25560.210 Nđộng = 1,1 = 19,3 (kW) 102.0,78.0,97.3600 SVTH: Trần Công Cường – 14MT 44 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn 2.4.3.2 Tính lượng vôi cần sử dụng: Lượng Ca(OH)2 cần để xử lý SO2 khói đốt cháy dầu xác định theo công thức: 10 β SP μCa(OH)2 10.0,815.2,9.74 m1t = = 64,3 (kg) Ca(OH) = K μS 0,85.32 Trong đó: - SP: thành phần lưu huỳnh nhiên liệu tính theo phần trăm khối lượng (số phần trăm) - μS; μCa(OH)2: phân tử gam lưu huỳnh canxihydroxic - β: hệ số khử SO2 khói thải - tức mức đợ cần thiết phải khử SO khói để đạt giới hạn phát thải cho phép - K: tỷ lệ Ca(OH)2 nguyên chất đá vôi, thường K=0,80,9 Lượng Ca(OH)2 dùng để xử lý SO2 đốt cháy khối lượng B = 0,82 dầu DO giờ: mCa(OH)2 = m1t Ca(OH)2 B = 64,3.0,82 = 52,73 (kg/h) Lượng CaO sử dụng giờ: mCa(OH)2 52,73 mCaO = μCaO = 56 = 39,90(kg/h) μCa(OH)2 74 Lượng cặn thu trình xử lý SO2 xác định theo công thức: mCa(OH)2 52,73 μCaSO3 2H2O = 156 = 111,16(kg/h) μCa(OH)2 74 Tính lượng nước (tiêu thụ) cung cấp cho trình cung cấp (lượng nước bổ sung) Lượng nước cần cho trình pha lỗng từ q trình (1): CaO + H2O  Ca(OH)2 m 52,73 Ca(OH)2 (1) m H2 O = μH O = 18 = 12,83(kg/h) μCa(OH)2 74 Lượng nước cần cho trình (3): mCaSO3 (3) mH2O = .μ μCaSO3 H2O mCa(OH)2 52,73 (3) mH2 O = μH2O = 18 = 25,65(kg/h) μCa(OH)2 74 Lượng nước tạo phản ứng (2): mCa(OH)2 52,73 (2) m H2 O = μH O = 18 = 12,83(kg/h) μCa(OH)2 74 Suy lượng nước cấp cho trình xử lý: (1) (3) (2) mH2O + mH2O −mH2O = 25,65(kg/h) mCặn = SVTH: Trần Công Cường – 14MT 45 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn 630 Hình 2.9: Cấu tạo scrubber 14 1000 1700 1500 1000 4200 1700 1500 4200 MẶT BẰNG MẶT CẮT C - C B 10 1700 1700 630 Ø1700 B A 630 1700 A 1500 Chú thích: Ống dẫn khí thải vào scrubber Đĩa đục lỗ Giàn ống phun Tấm chắn nước Ống dẫn khí khỏi scrubber Van xả nước Bể chứa dung dịch hấp thụ SVTH: Trần Công Cường – 14MT 630 1700 1500 Ống dẫn nước Bơm 10 Ống dẫn dung dịch vơi sữa tuần hồn 11 Vật liệu đệm (khâu sứ) 12 Bể chứa nước chảy từ scrubber 13 Ống dẫn dung dịch tới bộ tách tinh thể 14 Bợ tách tinh thể 46 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn KẾT LUẬN Trên tính tốn cụ thể thơng số kỹ thuật hệ thống thơng gió xử lí khí thải ngồi phân xưởng khí Qua q trình thực đồ án mơn học thơng gió xử lý khí thải, em hiểu kĩ tính tốn thiết kế hệ thống xử lí nhiễm khơng khí bên bên ngồi cơng trình cách thể vẽ , nhận thức rõ hiểu sâu việc ứng dụng lí thút mơn Kiểm sốt nhiễm mơi trường khơng khí Thơng gió vào mợt đối tượng cụ thể để đưa nhận định phướng án kiểm sốt xử lý khí nhiễm Trong q trình làm đồ án có hướng dẫn bảo tận tình thầy giáo bợ mơn cố gắng thân Tuy nhiên, khơng tránh khỏi sai sót Em kính xin thầy thơng cảm giúp em thiếu sót để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giúp em hoàn thành đồ án mơn học thơng gió xử lí khí thải SVTH: Trần Cơng Cường – 14MT 47 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách Thơng gió – TS Nguyễn Đình Huấn Sách Kiểm sốt ô nhiễm môi trường không khí – GS.TS Trần Ngọc Chấn Giáo trình thơng gió – Hồng Thị Hiển TS.Bùi Sỹ Lý QCVN 19:2009/ BTNMT QCVN 09:2013/BXD QCVN 02:2009/BXD TCVN 4088-1985 QCVN 05:2013/BTNMT SVTH: Trần Công Cường – 14MT 48 ... vào mùa hè mùa đông Bảng 2.9 Nồng độ Co vào mùa hè mùa đông Bảng 2.10 Nồng độ SO2 vào mùa hè mùa đông Bảng 2.11 Hiệu suất xử lý SO2 SVTH: Trần Công Cường – 14MT Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải. .. đơng Hình 2.7 Nồng đợ SO2 (Cx,y) vào mùa hè Hình 2.8 Sơ đồ dây chuyền xử lý SO2 Hình 2.9 Cấu tạo scrubber SVTH: Trần Cơng Cường – 14MT Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn... Ggió: lượng gió rò vào nhà Ggió   a.g.l ,(kg / h) SVTH: Trần Cơng Cường – 14MT 14 Đồ án: Thơng gió Xử lý khí thải GVHD: TS Nguyễn Đình Huấn g (kg/h) : lượng khơng khí lọt vào nhà qua 1m chiều