đồ án xử lý khí cho lò hơi đốt củi

57 24 2
  • Loading ...
1/57 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 07/05/2020, 22:44

Hiện nay, với mức độ dân số tăng nhanh đã làm cho các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp hay dịch vụ phát triển mạnh. Những sự thay đổi này một mặt là hương đến việc phục vụ nhu cầu cũng như là tạo điều kiện sống một cách tốt nhất đến con người, mặt khác chính những sự thay đổi này đã gây ảnh hưởng lớn đến môi trường đó là xả thải các chất đa dạng và nguy hại. Các chất thải độc hại có tác động xấu đến con người, động thực vật cũng như là các công trình nhân tạo khác. Môi trường suy thoái đồng nghĩa với việc chúng ta sẽ gặp những nguy hiểm nghiêm trọng. Vì vậy, hiện nay vấn đề bảo vệ môi trường không chỉ là trách nhiệm của những nhà chức trách đúng đầu mà đó là trách nhiệm của toàn nhân loại. Trong thời kỳ này, các khu công nghiệp lớn nhỏ ngày một mở rộng và phát triển một cách vượt bậc. Có rất nhiều nhà máy xí nghiệp sử dụng lò hơi công suất vừa và nhỏ để lấy hơi phục vụ cho sản xuất. Nhiên liệu có thể là dầu FO, than đá,.. nhưng nhằm giảm chi phí sản xuất, các nguyên liệu gỗ thừa từ quá trình sản xuất được tái sử dụng cho lò hơi đốt củi khá phổ biến. Hầu hết lượng khí phát sinh từ quá trình đốt củi, than, … chưa qua xử lý vượt quá tiêu chuẩn khí thải cho phép theo QCVN 192009BTNMT. Trong đó gần 99% các sản phẩm của quá trình cháy là các chất như nitơ, hơi nước, CO, CO2,…bên cạnh đó trong quá trình đốt sinh ra một hàm lượng lớn muội than, tro bụi và một số loại khí độc hại gây tác động trực tiếp cho sức khỏe con người và sinh vật. Do tính chất và mức độ quan trọng như vậy, nên việc lựa chọn đề tài ‘Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nồi hơi đốt củi, công suất 5 tấn hơih’ GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, với mức độ dân số tăng nhanh làm cho hoạt động nông nghiệp, công nghiệp hay dịch vụ phát triển mạnh Những thay đổi mặt hương đến việc phục vụ nhu cầu tạo điều kiện sống cách tốt đến người, mặt khác thay đổi gây ảnh hưởng lớn đến mơi trường xả thải chất đa dạng nguy hại Các chất thải độc hại có tác động xấu đến người, động thực vật cơng trình nhân tạo khác Mơi trường suy thối đồng nghĩa với việc gặp nguy hiểm nghiêm trọng Vì vậy, vấn đề bảo vệ môi trường không trách nhiệm nhà chức trách đầu mà trách nhiệm tồn nhân loại Trong thời kỳ này, khu công nghiệp lớn nhỏ ngày mở rộng phát triển cách vượt bậc Có nhiều nhà máy xí nghiệp sử dụng lò công suất vừa nhỏ để lấy phục vụ cho sản xuất Nhiên liệu dầu FO, than đá, nhằm giảm chi phí sản xuất, nguyên liệu gỗ thừa từ trình sản xuất tái sử dụng cho lò đốt củi phổ biến Hầu hết lượng khí phát sinh từ trình đốt củi, than, … chưa qua xử lý vượt tiêu chuẩn khí thải cho phép theo QCVN 19/2009/BTNMT Trong gần 99% sản phẩm q trình cháy chất nitơ, nước, CO, CO2,…bên cạnh q trình đốt sinh hàm lượng lớn muội than, tro bụi số loại khí độc hại gây tác động trực tiếp cho sức khỏe người sinh vật Do tính chất mức độ quan trọng vậy, nên việc lựa chọn đề tài ‘Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nồi đốt củi, công suất hơi/h’ 1.2 Mục tiêu đồ án Đề xuất đưa dây chuyền cơng nghệ xử lý khói thải – bụi từ nồi đốt củi, công suất hơi/h để lượng khí ngồi đạt QCVN 19:2009/BTNMT 1.3 Nhiệm vụ đồ án Tìm hiểu đặc trưng từ trình đốt củi đặc trưng khí thải từ lò đốt củi Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Đề xuất đưa dây chuyền công nghệ xử lý khói thải – bụi từ nồi đốt củi Đề xuất việc tính tốn thiết kế cơng trình đơn vị Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Chương 2: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nồi Nồi - lò (Tiếng anh: steam boiler) thiết bị sử dụng nhiên liệu (than, củi, trấu, giấy vụn…) để đun sôi nước tạo thành nước mang nhiệt để phục vụ cho yêu cầu nhiệt lĩnh vực công nghiệp giặt là, sấy gỗ, khách sạn … Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người ta tạo nguồn có nhiệt độ áp suất phù hợp để đáp ứng cho yêu cầu khác Để vận chuyển nguồn lượng có nhiệt độ áp suất cao người ta dùng ống chịu nhiệt, chịu áp suất cao chuyên dùng cho nồi (lò hơi) Điều đặc biệt nồi (lò hơi) mà khơng thiết bị thay tạo nguồn lượng an toàn không gây cháy để vận hành thiết bị động nơi cần cấm lửa cấm nguồn điện (như kho xăng, dầu) Trong nhà máy cơng nghiệp có sử dụng nhiệt người ta sử dụng thiết bị nồi (lò hơi) để làm nguồn cung cấp nhiệt, cung cấp dẫn nguồn nhiệt, nguồn đến hệ thống máy móc cần sử dụng Nồi sử dụng rộng rãi hầu hết ngành công nghiệp, ngành công nghiệp có nhu cầu sử dụng nhiệt với mức độ công suất khác Các công ty như: công ty may mặc, công ty giặt khô sử dụng nồi (lò hơi) để cung cấp cho hệ thống cầu là, nhà máy như: nhà máy chế biến thức ăn gia súc, nhà máy bánh kẹo, sử dụng nồi (lò hơi) để sấy sản phẩm Một số nhà máy sử dụng nồi để đun nấu, trùng nhà máy nước giải khát, nhà máy nước mắm, tương hay dầu thực vật Công suất nồi hay công suất nhiệt nồi khả nhiệt hoá nồi đơn vị thời gian Khi ta nói nồi có cơng suất T/h (1 Tấn / 01 1000 kg/h) nghĩa 01 nồi làm hố (bốc hơi) khối lượng nước 1m3 tới áp suất định 2.2 Tính chất ngun liệu đầu vào Củi vật liệu gỗ thu thập sử dụng làm nhiên liệu Nói chung, củi khơng xử lý cao dạng nhật ký nhánh nhận biết được, so với Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi công suất hơi/h GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt dạng nhiên liệu gỗ khác viên dăm Củi trạng thái khơ tươi / ướt Nó thường phân loại gỗ cứng gỗ mềm Thành phần nguyên tố củi gỗ xác định gồm: Cacbon 50%, hydro 6,5%, oxi 42,2%, nitơ 0,5%, độ tro 0,8% Quá trình củi cháy lò hơi, q trình cháy lớp nhiên liệu rắn buồng đốt ghi thủ cơng Khơng khí cần cho cháy quạt vào mặt ghi lên tham gia vào trình cháy Khi cháy có nhiệt độ cao qua hàng ống lửa củ lò (nồi hơi), sau truyền nhiệt cho áo nước bên ngồi làm nước sinh hơi, khói lò gom thải ngồi qua ống khói Dòng khói thải ống khói có nhiệt độ cao khoảng 120ºC - 150ºC, phụ thuộc nhiều vào cấu tạo lò Khi đốt củi, thành phần chất khí thải thay đổi theo tùy loại củi, lượng khí thải sinh tương đối ổn định 2.3 Tính chất tác hại nguyên liệu đầu Bảng 2.1: thông tin chất thải ô nhiễm từ nồi Loại lò Chất nhiễm Lò đốt củi Khói, tro bụi, CO, CO2, NOx Lò đốt than Khói, tro bụi, CO, CO2, SO2, SO3, NOx Lò đốt dầu, gas Khói, tro bụi, CO, CO2, SO2, SO3, NOx (theo sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường sản xuất tiểu thủ cơng nghiệp) 2.3.1 Khói Khói tập hợp khí hạt chất lỏng chất rắn lơ lửng khơng khí sinh ngun liệu bị đốt cháy chưng khơ, kèm theo lượng khơng khí bị theo trộn lẫn vào phần tử Thường sản phẩm phụ không mong muốn cháy (trong bếp lò, đèn dầu, nến, lò sưởi), mặt khác có tác dụng phòng trừ sâu bọ, truyền tín hiệu, chế biến thức ăn (xơng khói), hút thuốc (thuốc lá, thuốc lào, ) sử dụng quân Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi công suất hơi/h GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt 2.3.2 Tro bụi Lượng tro bụi có khói thải phần lượng khơng cháy hết lượng tạp chất khơng cháy có củi, lượng tạp chất thường chiếm tỷ lệ 1% trọng lượn củi khô Tro bị cháy theo vào dòng khí lò tạo thành lượng bụi định khí thải lượng bụi có nồng dộ dao động lớn phụ thuộc vào thao tác cơng nhân đốt lò Bụi phát sinh lớn cơng nhân nạp thêm củi vào lò hay ‘chọc ghi’ Nó phụ thuộc vào vận tốc dòng khí cháy lò cấu tạo lò Bụi khói thải lò đốt củi có kích thước hạt từ 500µm tới 0,1µm, nồng dao dộng khoảng từ 200-500 mg/m3 Khi củi bị ướt hay mục, lượng khói với cỡ hạt nhỏ bay nhiều Trong phổi người, bụi ngun nhân gây kích thích học gây khó khan cho hoạt động phổi, chúng gây nên bệnh đường hơ hấp Bụi khói tạo q trình đốt cháy nhiên liệu nên chứa hydrocacbon đa vòng với độc tố cao gây ung thư Bụi góp phần gây nhiễm mơi trường, làm giảm độ suốt khí quyển, làm giảm suất trồng, gây nguy hiểm cho phương tiện giao thơng đường 2.3.3 NOx NO2 khí có màu nâu đỏ có mùi gắt cay, mùi phát vào khoảng 0.12 ppm NO2 khí có kích thích mạnh đường hơ hấp tác động đến hệ thần kinh phá hủy mô tế bào phổi, làm chảy nước mũi, viêm họng Khi NO2 với nồng độ 100ppm gây ung thư tử vong cho người động vật sau phút Với nồng độ 5ppm gây ảnh hưởng xấu đến đường hô hấp Con người tiếp xúc lâu với NO2 khoảng 0.06 ppm gây bệnh trầm trọng phổi Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Bảng 2.2: Mức nguy hại NO2 người Nồng độ NO2 Thời gian (ppm) phơi nhiễm 50-100 Dưới 1h Mức độ độc hại người Viêm phổi phơi nhiễm 6-8 tuần Hủy hoại khí quản nếu, chết 150-200 ≥ 500 Dưới 1h phơi nhiễm 3-5 tuần 2-10 ngày Chết Một số thực vật nhạy cảm bị tác hại NO2 nồng độ khoảng ppm NO2 tác nhân gây hiệu ứng nhà kính Khi NOx lớn 0.5 – 0.7ppm chúng làm giảm quang hợp người ta thấy vùng thị hóa cao, nồng độ NOx đạt cỡ 3.93ppm, quang hợp thực vật giảm 25% 2.3.4 CO-CO2 CO chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị nhẹ khơng khí chút CO tiếp tục cháy khơng khí tạo thành CO2 Hỗn hợp tới hạn CO khơng khí gây nổ, đặc biệt nhiệt độ cao có mặt tia lửa Nó tạo hợp chất bền với hemoglobin (mạnh gấp 250 lần so với O2) CO O2 hemoglobin tạo cacboxy-hemoglobin, làm giảm khả tải O2 máu: O2Hb + CO ⇌ COHb + O2 Nhiễm độc cấp CO thường bị đau đầu, ù tai, chống mặt, buồn nôn, mệt mỏi, co giật bị mê Nếu bị nhiễm nặng bị mê ngay, chân tay mềm nhũn, mặt xanh tím, bị phù phổi cấp Nhiễm độc mãn tính CO thường bị đau đầu dai dẵng, chống măt, mệt mỏi, sút cân Mỗi năm giới có hàng trăm người bị chết trúng độc khí CO Khi cấp cứu người bị nhiễm độc CO, trước hết phải đưa nạn nhân chỗ thoáng cho thở oxy để phản ứng giải hấp CO xảy ra: Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt HbCO + O2 ⇌ HbO2 + CO CO2 sinh thơng qua đốt cháy ngun, nhiên liệu có chứa cacbon ngành công nghiệp, dân dụng, kể đốt cháy rừng CO2 có mặt khắp nơi khơng khí nền, chiếm khoảng 0,3% Hiện theo số liệu nhà khoa học, hàm lượng CO2 khí trái đất ngày tăng Điều làm tăng hiệu ứng nhà kính trái đất hậu làm tăng nhiệt độ trung bình trái đất; hậu khơn lường theo cảnh báo nhà khoa học CO2 khí khơng màu, khơng cháy, có vị chua nặng nhiều so với khơng khí Chính mà CO2 thường tập trung lại dầy đặc chỗ thấp hay phần đáy khơng gian nơi sinh CO2 tan tương đối tốt nước, nhiệt độ thấp CO2 + H2O ⇔ H2CO3 ; (k1 = 4,01.10-7; k2 = 5,2.10-11) Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi công suất hơi/h GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Chương 3: ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ 3.1 Tính tốn sản phẩm cháy tải lượng chất nhiễm Thành phần nguyên tố củi gỗ xác định gồm: Thành Phần % Cacbon 50 Hydro 6,5 Oxi 42,2 Nitơ 0,5 Độ tro 0,8 Lượng khí thải đốt cháy kg củi gỗ: tính dựa vào phương trình phản ứng cháy sau: C 0.5 12 + 0.5 12 0.5 × 12 C 12 𝟐 H 0.005 0.5 12 × CO2 0.5 × 32 12 → O2 1 + × 14 × + ×1 N 14 𝟏 + × 12 0.065 → O2 CO 0.5 × 32 12 → O2 0.065 0.005 14 Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h 1 × 32 O2 × 44 → × 32 × 28 H2O × 0.065 × 18 NO2 0.005 14 × 46 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt O 0.422 16 × 16 × O2 0.422 16 × 32 Lượng nhiệt sinh sau đốt cháy 1kg Củi gỗ tính theo ơng thức Mendeleev (cơng thức 12.7 trang 14 sách ONKK XLKT tập 3): Qp = 81Cp + 246Hp – 26(Op-Sp) – 6Wp ( Kcal/kg gỗ) = 81 x 50+ 246 x 6,5 – 26 x 42,2 – x 10 = 4491,8 ( Kcal/kg gỗ) ( chọn độ ẩm củi gỗ 10%) Để hóa nhiệt cần nhiệt lượng khoảng 840000 kcal để hóa từ nước (tham khảo tài liệu nhiệt học) - Lượng nhiên liệu củi phải đốt để sinh là: 𝛽1 = - 840000 𝑘𝑐𝑎𝑙 = 187 𝑘𝑔 𝑐ủ𝑖 𝑘ℎô 𝑘𝑐𝑎𝑙 4491,8 𝑘𝑔 𝑔ỗ Để sinh / ta cần đốt : 𝛽 = × 187 = 935 𝑘𝑔 𝑐ủ𝑖 𝑘ℎơ/ℎ - Khối lượng khí thải theo lý thuyết: Gkt = 0.5 12 × 44 × 0,985 + 0.5 12 0.065 × 28 × 0,015 + × × 18 + 0.005 14 × 46 = 2.43 (kg/1 kg củi gỗ) - Lượng O2 cần thiết để đốt kg củi gỗ: 0.5 GO = 0.005 14 × 32 − 12 × × 32 × 0,985 + 0.422 16 × 0.5 12 × 32 × 0,015 + × 0.065 × 32 + × 32 = 1,43 (kg/1 kg củi gỗ) Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Giả sử, Oxi chiếm 21% Nito chiếm 79% thể tích khơng khí thành phần % theo khối lượng Oxi không khí là: % O2 = 32 × 21% = 23,3% 32 × 21% + 28 × 79% Vì O2 chiếm 23,3℅ thành phần khối lượng khơng khí nên lượng khơng khí cần thiết để đốt 1kg củi gỗ: Gkk = - GO2 × 100 1,43 × 100 = = 6,14 (kg khơng khí/1 kg củi ) 23,3 23.3 Với hệ số thừa khơng khí 1,5 lượng khí thải đốt Kg củi gỗ : Gk = Khối lượng sản phẩm cháy + Khối lượng Nito + Khối lượng O2 dư = 2.43 + 6,14 × ( 76,7 100 ) × 1,5 + 1,43 × 0,5 = 10,2 (kg/1 kg củi) Giả sử khí thải khỏi tháp giải nhiệt có nhiệt độ 250C, áp suất áp suất khí khối lượng riêng khí thải ẩm theo công thức [TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên – Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm – Tập NXB KH & KT] trang 15 kg ρkk = 0,981 ( ) m - Thể tích khí thải: Gk 10,2 m3 Vk = = = 10,397 ( gỗ) ρ 0,981 kg - Mà lưu lượng củi đốt 935 kg/h → lượng khí thải V = Vk × 935 = 10,397 × 935 = 9721,195 (Nm3/h) Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h 10 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Lưới đỡ đệm cấu tạo nửa vỉ thép khơng gỉ nối lại với Bên có hàn lỗ tay để dễ dàng cầm nắm tháo lắp Bề mặt lưới cấu tạo thép khơng gỉ có kích thước 20mm Diện tích bề mặt lưới đỡ đệm: 𝜋 × 𝐷12 3,14 × 0,482 𝑆= = = 1,66 (𝑚2 ) 4 4.7.9 Tính chân đỡ Để tính chân đỡ thích hợp, trước hết phải tính tải trọng tồn tháp Chọn vật liệu chân đỡ thép CT3 Khối lượng riêng thép CT3: ρ0 = 7,85 × 103 kg/m3 Khối lượng riêng thép không gỉ X18G10T: 1,01 × ρ0 = 7,93 × 103 kg/m3 ❖ Khối lượng thân: 𝑚𝑡 = 𝑉 × 𝑝 = 𝜋 3,14 × (𝐷𝑛2 − 𝐷𝑡2 ) × ℎ × 𝜌 = × (1,522 − 1,52 ) × 4,6 × 7,93 × 103 4 = 1729,6 (𝑘𝑔) ❖ Khối lượng đáy nắp: Theo bảng XIII.11 [2] mđ = 1,01 × 123 = 124,23 kg ❖ Khối lượng đệm: 𝜋 × 𝐷𝑡2 3,14 × 1,52 𝑚đ = × ℎđ × 𝜌đ × (1 − 𝑉đ ) = × × 700 × (1 − 0,71) 4 = 1075,6 𝑘𝑔 Với 𝜌đ : Khối lượng riêng đệm; 𝜌đ = 700 (Kg/m3) Vđ: thể tích đệm; Vđ = 0,71 (m2/m3) Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi công suất hơi/h 43 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt hđ: chiều cao lớp đệm, hđ = m ❖ Khối lượng dung dịch: 𝑚𝑑𝑑 = 𝜋 × 𝐷𝑡2 3,14 × 1,52 × ℎđ × 𝜌𝑥 × 𝑉đ = × × 1000 × 0,71 = 3762 𝑘𝑔 4 Với: 𝜌𝑥 : Khối lượng riêng pha lỏng, 𝜌𝑥 = 1000 (Kg/m3) Vđ: thể tích đệm; Vđ = 0,71 (m2/m3) ❖ Khối lượng lưới đỡ: 𝑚𝑙 = 𝑆 × ℎ𝑙đđ × 𝜌𝑡 = 1,66 × 0,005 × 7930 = 65,8𝑘𝑔 S: diện tích bề mặt lưới đỡ S = 1,66 m2 hlđđ: Chiều dày lưới đỡ; hlđđ = 0,005 m ρt :khối lượng riêng thép ρt = 7,93 × 103 kg/m3 Bộ phận phân phối lỏng: khơng đáng kể ❖ Khối lượng bích: Khối lượng bích nối thân đáy, nắp: 𝑚𝑏1 = 𝑚𝑏1 = 𝜋 × (𝐷 − 𝐷𝑏2 ) × ℎ × 𝜌 𝜋 × (1,8082 − 0,5902 ) × 0,032 × 7930 = 582 𝑘𝑔 Khối lượng bích nối ống dẫn thiết bị: Đối với ống khí vào, ra: 𝑚𝑏2 = 𝑚𝑏2 = 𝜋 × (𝐷 − 𝐷𝑛2 ) × ℎ × 𝜌 𝜋 × (0,5352 − 0,4262 ) × 0,022 × 7930 = 14,3 𝑘𝑔 Đối với ống lỏng vào, ra: Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi công suất hơi/h 44 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt 𝑚𝑏3 = 𝑚𝑏3 = 𝜋 × (𝐷 − 𝐷𝑛2 ) × ℎ × 𝜌 𝜋 × (0,132 − 0,0452 ) × 0,012 × 7930 = 1,1 𝑘𝑔 Đối với ống tháo, nhập đệm: 𝑚𝑏4 = 𝑚𝑏4 = 𝜋 × (𝐷 − 𝐷𝑛2 ) × ℎ × 𝜌 𝜋 × (0,372 − 0,2732 ) × 0,022 × 7930 = 8,542 𝑘g Khối lượng bích mb = 4mb1 + 2mb2 + 2mb3 + 2mb4 mb = 4× 582 + × 14,3 +2× 1,1 +2 × 8,542 mb = 2375,9 kg ❖ Khối lượng tổng cộng tháp: M = m thân tháp + m đáy,nắp + m đệm + m dd đệm + m bích + m lưới M = 1729,6 + 124,23 + 1075,6 + 3762 + 2375,9 + 65,8 = 9133 kg ❖ Tải trọng toàn tháp: 𝐺 = ∑ 𝑚 × 𝑔 = 9133 × 9,8 = 89503,4 N Ta chọn chân đỡ gồm chân Tải trọng chân = G/3 = 89503,4 × 10-4 /3 = 2,98 N Chọn vật liệu: thép CT3 Tải trọng cho phép chân 2,98 × 10-4 N Bề mặt đỡ là: 514 × 104 (m2) Tải trọng cho phép bề mặt đỡ là: 0,78 × 10 -6 N/m2 Các thơng số chân đỡ trình bày bảng sau: Bảng 4.10: Số liệu chân đỡ Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi công suất hơi/h 45 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt L B B1 B2 H h S l d 225 16 100 27 Mm 260 200 225 330 400 4.7.10 Tính tai treo Tính tương tự chân đỡ ta có lực chịu đựng tai treo là: - Vật liệu: CT3 (Theo bảng XIII.36 [2]) - Tải trọng cho phép tai treo: 2,98 × 10-4 N - Bề mặt đỡ: 297 × 104 m2 - Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ: 1,34 × 10-6 Thơng số tai treo: Bảng 4.11: Số liệu tai treo L B B1 H S l a d KL 1tai treo mm 190 160 170 280 Kg 10 80 25 30 7,35 4.8 Tính trở lực, chọn bơm 4.8.1 Trở lực đệm Sức cản thủy học tháp đệm hệ khí – lỏng điểm đảo pha xác định theo công thức IX.118 [2] 𝑚 𝑐 𝜌𝑦 𝑛 𝜇𝑥 𝐺𝑥 ∆𝑝ư = ∆𝑝𝑘 [1 + 𝐴 ( ) ( ) ( ) , 𝑁/𝑚2 𝐺𝑦 𝜌𝑥 𝜇𝑦 Trong đó: Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi công suất hơi/h 46 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt ∆𝑝ư – trở lực đệm ướt điệm đảo pha có tốc độ khí tốc độ khí qua đệm khô - ∆𝑝𝑘 – trở lực đệm khô (N/m2) - 𝐺𝑥 , 𝐺𝑦 – lưu lượng pha lỏng khí (kg/s) - 𝜌𝑥 , 𝜌𝑦 – khối lượng riêng pha lỏng, khí (kg/m3) - 𝜇𝑥 , 𝜇𝑦 – độ nhớt lỏng, (N.s/m2) - Tốc độ khí tính tồn tiết diện tháp, Tổn thất đệm khơ tính theo cơng thức IX.119, Rey = 970,6 > 40: λ′ 𝐻 𝜌𝑦 ω2t λ′ 𝐻𝜎đ ω2y 𝜌𝑦 4,04 × × 310 × 1,3742 × 1,090 ∆𝑝𝑘 = × = × × = dtđ 4 × 0,713 × Vđ = 2704 ( 𝑁 ) 𝑚2 Vì Rey =100,346 > 40 nên: λ′ = 16 Re0,2 y = 16 = 4,04 970,60,2 Các giá trị A, m, n, c cho bảng IX.7 𝐺 1,8 Với hệ khí lỏng ( 𝑥 ) 𝐺𝑦 𝜌𝑦 𝜇 𝜌𝑥 𝜇𝑦 ( ) ( 𝑥) 0,2 = 8,7 × 10−4 < 0,5 → 𝐴 = 8,4; 𝑚 = 0,405, ; 𝑛 = 0,225; 𝑐 = 0,015 Vậy, trở lực đệm ướt: ∆𝑝ư = 2704 × [1 + 8,4 ( 6603,5( 𝑁 𝑚2 1,226 0,405 2,649 ) ( 1,090 0,225 1000 ) ( 6,7 ×10−4 1,991×10 ) −6 0,015 ]= ) 4.8.2 Bơm Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h 47 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Dựa vào đặc tính trình có áp suất khơng cao nên bơm ta chọn bơm ly tâm Hơn bơm ly tâm loại bơm sử dụng rộng rãi nhiều ngành cơng nghiệp hố chất tính chất có nhiều ưu điểm Cơng suất u cầu trục bơm xác định theo công thức(công thức II.240 [1]): 𝑁= 𝑄×𝜌×𝑔×𝐻 , 𝐾𝑤 1000 × 𝜂 Q: Năng suất bơm hay lưu lượng lỏng đầu vào thiết bị, Q = 1,226 × 10−3 ( m3 s ) ρ: Khối lượng riêng chất lỏng, kg/m3 ρ = 1000 ( Kg⁄ m3 ) g: Gia tốc trọng trường, m/s2 g = 9,81 m/s2 H: Áp suất toàn phần bơm, m 𝐻= 𝛥𝑃 + 𝐻0 + 𝛥𝐻, (𝑚) 𝜌×𝑔 ρ: Khối lương riêng chất lỏng cần bơm kg/m3 g: Gia tốc trọng trường m/s2 H0: Chiều cao nâng cột chất lỏng, m; H0 = 3m (theo bảng II.34 trang 441[1]) 𝛥𝐻: Tổn thất cục tổn thất dọc đường bơm 𝛥𝐻 = mH2O → H = + = 6m η: Hiệu suất chung bơm, η = 0,72÷0,93 Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h 48 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt 𝜂 = 𝜂0 × 𝜂𝑡𝑙 × 𝜂𝑐𝑘 η0: Hiệu suất thể tích tính đến hao hụt chất lỏng chảy từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp chất lỏng rò qua lỗ hở bơm 𝜂𝑡𝑙 : Hiệu suất thuỷ lực, tính đến ma sát tạo thành dòng xốy bơm 𝜂𝑐𝑘 : Hiệu suất khí tính đến ma sát khí ổ bi, ổ lót trục Hiệu suất tồn phần η phụ thuộc vào loại bơm suất Khi thay đổi chế độ làm việc bơm thay đổi Bảng 4.12: Hiệu suất số loại bơm Loại bơm η0 Bơm pittông 𝜂𝑡𝑙 𝜂𝑐𝑘 - 0,8 – 0,94 0,9 – 0,95 Bơm ly tâm 0,85 – 0,96 0,8 – 0,85 0,92 – 0,96 Bơm xốy ốc >0,8 >0,7 >0,9 Bơm khía 0,7 – 0,9 - - Vậy 𝜂 = 𝜂0 × 𝜂𝑡𝑙 × 𝜂𝑐𝑘 = 0,85 × 0,8 × 0,92 = 0,625 𝑁= 𝑁= 𝑄×𝜌×𝑔×𝐻 1000 × 𝜂 1,226 × 10−3 × 1000 × 9,81 × = 0,115 𝑘𝑊 = 115𝑊 1000 × 0,625 Theo bảng II.33 [1] trang 40 ta có: Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h 49 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Bảng 4.13: Giá trị hệ số dự trữ β 𝑁đ𝑐 (KW) β 50 1,1 Chọn β = Vậy công suất động là: 𝑁 = 𝑁đ𝑐 × β = 0,115 × = 0,23 kW = 0,308 Hp Vậy, chọn bơm có cơng suất 0,308 Hp = 0,23 KW 4.8.3 Quạt Công suất trục động điện: 𝑁= 𝑄 × ∆𝑝𝑘 1000 × 𝜂𝑞 × 𝜂𝑡𝑟 Với - lưu lượng khí đầu vào, m3/s Q = 9722 m3/h= 2,7 m3/s ηq : hiệu suất quạt lấy theo đặc tuyến 𝜂𝑞 = 0,535 𝜂𝑡𝑟 : Hiệu suất truyền động lắp trực tiếp với động điện 𝜂𝑡𝑟 = Cơng suất trục động điện: 𝑁= 𝑄×𝐻×𝑔×𝜌 2,7 × 2704 = = 13,65(𝐾𝑤) 1000 × 𝜂𝑞 × 𝜂𝑡𝑟 1000 × 0,535 × Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h 50 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Công suất thiết lập động điện (công thức II.240 [1]) Chọn quạt ly tâm, k3 = 1,1 Bảng 4.14: Giá trị hệ số dự trữ K3 Hệ số dự trữ công suất k3 Công suất trục động điện, kW Đối với quạt ly tâm Đối vớ quạt hướng trục ≤ 0,5 1,5 1,2 0,51 ÷≤ 1,0 1,3 1,15 1,01 ÷≤ 2,0 1,2 1,1 2,01 ÷≤ 5,0 1,15 1,05 > 5,0 1,1 1,05 Nđc = k3 × N = 13,65× 1,1 = 784 (Kw) = 15,015(Hp) Chọn Quạt cơng suất 15 (Hp) 4.9 Tính tốn ống khói Các thơng số thiết kế: - Nhiệt độ khói thải: 42,5℃ - Nhiệt độ khơng khí xung quanh:30℃ - Chênh lệch nhiệt độ: ∆T =12,5℃ - Lưu lượng khí thải: V = 2,7 (m3/s) - Tải lượng NO2: 𝑀 = 𝐶𝑁𝑂2 × 𝑉 = 0,85 ( Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h 𝑔 𝑚3 ) × 2,7 ( 𝑚3 𝑠 ) = 2,28 (g/s) 51 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt - Hệ số phụ thuộc phân bố nhiệt độ theo chiều cao khí quyển, A = 200:240 Chọn A = 200 - Vận tốc dòng khí ống khói: vchọn 16 m/s - Đường kính:𝐷𝑘ℎó𝑖 = √ - Nồng độ cho phép NO2 khơng khí xung quanh theo TCVN 𝑄 ×4 3,14×𝑉 5937-2005: Ccp = 200 ( - μg m3 = 0,5 ) = 0,2( mg m3 ) Hệ số khuếch đại chất khuếch tán F = 1: Chất nhiễm khí F = 2: Thải bụi có hiệu lọc ≥ 90% F = 2,5: Thải bụi có hiệu lọc ≥ 75 – 90% F = 3: Thải bụi có hiệu lọc ≤ 75 %Tính chiều cao hiệu ống khói tính phương pháp lập H1 = √ A(∑ 𝑀)Fmn Ccf −𝐶𝑛ề𝑛 𝑁 = √ √∆𝑡×∑ 𝐿 200×2,28×1×1×1 0,2 √12,5×2,7 = 26,56 m 103 × 𝐷 × 𝑤02 103 × 0,5 × 162 𝑓= = = 14,5 < 100 12,5 × 26,562 ∆𝑇 × 𝐻12 → 𝑚 = (0,67 + 0,1√𝑓 + 0,34√𝑓 )-1 = 0,53 𝑉𝑚 = 0,65 × √ 2,7 × 12,5 𝑉 × ∆𝑇 = 0,65 × √ = 0,7 > 0,5 𝐻1 26,56 → n = − √(𝑉𝑚 − 0,3)(4,36 − 𝑉𝑚 )= 1,7 𝐻2 = √ A(∑ 𝑀)Fmn 𝑁 200 × 2,28 × × 0,53 × 1,7 √ √∆𝑡×∑ 𝐿 = √ Ccf − 𝐶𝑛ề𝑛 0,2 12,5 × 2,7 =25,44 m Kiểm tra lại: Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h 52 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt ∆𝐻 𝐻2 − 𝐻1 25,44 − 26,56 = = = 004 = 4% < 5% 𝐻1 𝐻1 26,56 Vậy: chiều cao hiệu ống khói, H = 25,44 m Chọn chiều cao ống khói 25,5 m Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h 53 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Chương 5: VẬN HÀNH – SỰ CỐ VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 5.1 Vận hành tháp Nguyên lý hoạt động: Trong trình xử lý khí thải, hoạt động theo quy trình định Nước thiết bị phun từ xuống dưới, luồng khí thải độc hại từ nhà máy lại thoát từ lên Khi gặp phải màng nước, luồng khí độc hại đẩy xuống theo màng nước luồng khí không chứa tạp chất độc hại vượt qua màng nước ngồi Do đó, tạp chất phát sinh trình sản xuất đẩy ngoạì qua thiết bị xử lý khí thải nên đảm bảo an tồn cho mơi trường Vận hành: - Chọn nguồn điện sử dụng phải với phận nó, Trước sử dụng thiết bị xử lý khí thải cần lưu ý ghi nhớ nút hiệu lệnh điều khiển thiết bị - Tiến hành chạy hệ thống trước bắt đầu công việc từ – 10 phút Mục đích tạo mơi trường thống cho phòng Sau ngừng ca làm việc cần phải trì hoạt động hệ thống vòng -10 phút sau ngừng hẳn hệ thống - Thao tác vận hành: Chạy quạt trước, sau BẬT bơm nước Khi ngừng hệ thống phải TẮT bơm nước trước, sau 30 giây tiến hành ngừng quạt - Trong trình sử dụng cần đảm bảo thay nước định kỳ từ 10-15 ngày lần cho thiết bị Nó đảm bảo trình vận hành sử dụng an toàn mang lại độ bền cao cho thiết bị 5.2 Sự cố cách khắc phục Trong trình sử dụng vận hành xảy cố sau: Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi công suất hơi/h 54 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Bảng 5.1: Sự cố cách khắc phục Sự cố Cách khắc phục Rò rỉ khí Kiểm tra van phải thật chặt chẽ Áp suất làm việc cao Phải chọn vật liệu tốt, mối hàn phải tiêu chuẩn Mất điện, gián đoạn hoạt động Chuẩn bị đầy đủ máy móc phát điện tháp phòng trường hợp xấu Nước khí ngược chiều làm Thêm van nước bị ứ nghẽn, khơng được, xảy tinhd trạng ngập lụt Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi công suất hơi/h 55 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt Chương 6: KẾT LUẬN Ơ nhiễm mơi trường hoạt động công nghiệp gây mà nguy lớn nhiễm khơng khí, bảo vệ mơi trường bảo vệ sức khỏe Qua trình tìm hiểu tính tốn nhóm em hồn thành đồ án môn học gia với đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h Qua nhóm nhận thấy được: Tháp hấp thu nước có thẻ xử lý gần tồn khí thải, mặt khác nước dung mơi rẻ nên phù hợp với gia thành người sử dụng Trong trình tính tốn khơng thể thiếu sai số sử dụng công thức nội suy nên xảy sai xót Mong thầy bỏ qua Nhóm xin chân thành cảm ơn Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h 56 GVHD: TS Nguyễn Duy Đạt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khng, KS Hồ Lê Viên – Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm – Tập NXB KH & KT [2] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phạm Xuân Toản – Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm – Tập NXB KH & KT [3] Bảng tra cứu Quá trình học truyền nhiệt – truyền khối [4] Nguyễn Đình Xoa – Hóa đại cương [5] Phạm văn Bơn – Kỹ thuật xử lý khí thải công nghiệp Thiết kế hệ thống hấp thu xử lý khí thải lò đốt củi cơng suất hơi/h 57 ... ứng để chuyển thành N2 nước nhiệt độ 900ºC 200ºC có mặt chất xúc tác Dựa tính chất hai hướng cơng nghệ xử lý hình thành Đó cơng nghệ xử lý phương pháp trung hòa với có mặt oxi khơng khí để chuyển. .. Công nghệ xử lý hiệu khơng cao, đổi lại, chi phí đầu tư vận hành thấp Tồn cơng nghệ xử lý khí thải theo cơng nghệ bao gồm bước: (1) Khử NOx nhiệt độ cao, (2) Trao đổi nhiệt, (3) Tách bụi thô (4)... Đạt bước: (1) trao đổi ổn định nhiệt, (2) trộn hỗn hợp khí, (3) oxi hóa khử có xúc tác (4) thải, sơ đồ sau Xúc tác cơng nghệ có nhiều loại khác V2O5, hỗn hợp oxit kim loại chuyển tiếp, zeolit
- Xem thêm -

Xem thêm: đồ án xử lý khí cho lò hơi đốt củi, đồ án xử lý khí cho lò hơi đốt củi

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn