ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ …dulieu.tailieuhoctap.vn/books/khoa-hoc-ky-thuat/khoa-hoc-moi... · - Sơ đồ công nghệ sản xuất

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ

VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Bảo vệ môi trường không khí và xử lý khí thải

Nhiệm vụ: Tính toán dự báo và thiếtkế hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường

không khí từ các nguồn thải của nhà máy gạch Tuynel Từ Sơn - Hải Phòng

1. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Phân tích các nguồn gây ô nhiễm môi trường do hoạt động sản xuất của

nhà máy gây ra.

- Tính toán tải lượng của các chất ô nhiễm từ các nguồn thải trên.

- Tính toán nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm trên đối với từng

nguồn thải

- Kết luận so sánh với tiêu chuẩn khí thải công nghiệp: TCVN 2005

- Tính toán thiết kế hệ thống xử lý chất thải ô nhiễm trước khi phát thải

vào môi trường xung quanh

- Tính toán dự báo nồng độ của các chất ô nhiễm trên (sau khi đã lắp đặt

thiết bị xử lý) về mùa đông và mùa hè theo các hướng gió chủ đạo tại

địa điểm xây dựng nhà máy ứng với khoảng cách: cách nguồn thải từ 0

đến 40 lần chiều cao của nguồn thải

- Lập biểu đồ biểu diễn sự khuyếch tán của từng chất ô nhiễm với các

khoảng cách trên về mùa đông và mùa hè

- Xác định Cmax và Xmax, tốc độ gió nguy hiểm của từng chất ô nhiễm

với các khoảng cách trên về mùa đông và mùa hè

- Xác định Cmax và Xmax tổng cộng của tất cả các nguồn thải với từng

chất ô nhiễm về mùa đông và hè

- Kết luận so sánh với tiêu chuẩn chất lượng môi trường không khí xung

quanh TCVN 5937 – 2005

2. Phần bản vẽ

- Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy có phân tích nguồn gây ô nhiễm

- Biểu đồ biểu diễn sự khuyếch tán của từng chất ô nhiễm riêng biệt cho 2

mùa

- Tổng mặt bằng nhà máy có nguồn thải và khu vực xử lý

- Vẽ chi tiết hệ thống xử lý không khí: bao gồm mặt bằng, mặt cắt vả thiết

bị xử lý

- Triển khai các chi tiết cấu tạo của hệ thống theo chỉ dẫn của giáo viên

hướng dẫn

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG

SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

1

Chương 1: KHÁI QUÁT CHUNG 1.1.Nhiệm vụ

Tính toán dự báo và thiết kế hệ thống xử lý ô nhiễm môi truờng không khí từ các

nguồn thải của nhà máy gạch Tuynel Từ Sơn công suất 25 triệu viên/năm

Địa điểm xây dựng: Hải Phòng

Các thông số khí hậu tại Hải Phòng đƣợc tra theo phụ lục 2a, 2b và phụ lục 3 gt ‘

Nhiệt và khí hậu kiến trúc’, dung ẩm của không khí đƣợc tra theo biều đồ I – d theo

nhiệt độ và độ ẩm

Bảng 1 – 1: Các thông số khí hậu xung quanh nhà máy

Mùa hè Mùa đông

ttb, oC , % d, g/kg vtb , m/s ttb,

oC , % d, g/kg vtb , m/s

28,2 84 20 4,0 16,7 83 10,5 3,6

1.2. Nội dung tính toán

- Phân tích các nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng do hoạt động sản xuất của nhà

máy gây ra

- Tính toán tải lƣợng của các chất ô nhiễm từ các nguồn thải trên

- Tính toán nông độ phát thải của các chất ô nhiễm trên đối với từng nguồn thải

- Kết luận so sánh với tiêu chuẩn khí thải công nghiệp TCVN 2005

- Tính toán thiết kế hệ thống xử lý chất thải ô nhiễm trƣớc khi phát thải vào môi

trƣờng xung quanh

- Tính toán dự báo nồng độ của các chất ô nhiễm trên (sau khi đã lắp đặt thiết bị

xử lý) về mùa đông và mùa hè theo các hƣớng gió chủ đạo tại địa điểm xây

dựng nhà máy ứng với khoảng cách: từ nguồn thải từ 0 đến 40 lần chiều cao

của nguồn thải

- Lập biểu đồ biểu diễn sự khuếch tán cảu từng chất ô nhiễm với các khoảng

cách trên về mùa đông và mùa hè

- Xác định Cmax và Xmax của từng chất ô nhiễm, tốc độ gió nguy hiểm về mùa

đông và mùa hè

- Xác định Cmax và Xmax tổng cộng của tất cả các nguồn thải với từng chất ô

nhiễm về mùa đông và hè

- Kết luận so sánh với tiêu chuẩn chất lƣợng môi truờng không khí xung quanh

TCVN 5937 – 2005

- Tính lƣợng nhiệt cần thiết để sấy khô gạch mộc từ độ ẩm 12% đến 5%

- Tính lƣu lƣợng, tải lƣợng chất ô nhiễm của từng ống khói

- Tính chiều cao ống khói 1, 2

1.3. Số liệu tính toán

- Nhiên liệu sử dụng: than cám có số lƣợng B = 2500 tấn/năm = 347 kg/h

- Số ngày làm việc trong 1 năm: Sn = 300 ngày

Bảng1 – 2: Thành phần của than cám

Ap

(%)

Sp

(%)

Wp

(%)

Op

(%)

Np

(%)

Hp

(%)

Cp

(%)

16,2 1,8 6,6 1,2 0,6 1,4 72,2

- Năng suất lò: Gnăm = 25 triệu viên/năm, trọng lƣợng G1 = 34000 tấn/năm





2

- Độ ẩm gạch mộc vào 12%

- Độ ẩm gạch ra khỏi lò sấy là 5%

- 70% than trộn vào đất ban đầu: B1 = 0,7B = 243 kg/h

- 30% than đƣa vào lò nung : B2 = 0,3B = 104 kg/h

- Nhiệt độ lò nung: tn = 1000oC

Bảng 1 – 3: Đặc tính nguồn thải

Loại nguồn thải Số lƣợng nguồn thải Nhiệt độ khói thải

(oC)

Lò sấy 1 38

Lò nung 1 87

1.4.Phân tích các công đoạn gây ô nhiễm của công nghệ sản xuất

Phân tích các công đoạn gây ô nhiễm môi trƣờng trên sơ đồ công nghệ sản xuất

gạch tuynel Từ Sơn:





3

tro xØ

bôi, g¹ch vì

bôi, h¬i níc, khÝ th¶i

bôi, h¬i níc, khÝ th¶i

§Êt vôn, h¬i níc

§Êt vôn

§Êt vôn

§Êt vôn

§Êt vôn, níc th¶i

§Êt vôn

§Êt vôn, níc th¶i

§Êt vôn, than r¬i v·i

§Êt vôn

§Êt vôn

t2 = 87oC

èng khãi 2

èng khãi 1

t1 = 38oC

Khãi (tn = 1000oC) W2 = 5%

W1 = 12%

Than (30%)

B¨ng t¶i 4

Nuoc

Nuãc

Than (70%)

B¨ng t¶i 2

B¨ng t¶i 1

B·i ®Êt

CÊp liÖu thïng 10 m3/h

M¸y nghiÒn xa lu©n 10 m3/h

B·i thµnh phÈm

Lß nung Tuynel

Lß sÊy Tuynel

Ph¬i trong nhµ kÝnh

C¾t tù ®éng

M¸y ®ïn MVA 400 - 20 t/h

M¸y nhµo MVA 400 - 200 t/h

Nhµo 2 trôc líi läc 12 m3/h

M¸y çn mÞn 10 m3/h

CÊp liÖu ®Üa 10 m3/h





4

Chương 2:

TÍNH TOÁN SẢN PHẨM CHÁY

2.1. Xác định lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy vật liệu

Nhiệt trị của nhiên liệu đƣợc xác định theo công thức sau:

pW6)(2624681 ppppp SOHCQ

= 81.72,2 + 246.1,4 – 26(1,2 – 1,8) – 6.6,6 = 6168,6 kcal/kgNL

Trọng lƣợng 1 viên gạch: 36,110.25

10.346

6

1 nam

vgG

GG kg/viên

- Chọn thời gian làm việc trong 1 năm là: N = 300 ngày

- Số giờ làm việc trong 1 ngày: n = 24 giờ

Lƣợng gạch sấy nung trong 1 giờ: 347224.300

10.25

.

6

nN

GG nam

h viên/h

Lƣợng vật liệu mang vào hầm sấy: G1 = 34.106 kg/năm = 4722 kg/h

Lƣợng ẩm bốc hơi trong lò sấy:

3485100

5124722

100

)(

2

211

w

wwGW kg/h

Lƣợng vật liệu mang ra khỏi lò sấy: 4374512

12100348

100

21

12

ww

wWG kg/h

2.2. Tính toán lượng khí độc hại thải ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu

2.2.1. TÝnh to¸n lîng khÝ th¶i trong qu¸ tr×nh ®èt ch¸y nhiªn liÖu ë ®iÒu kiÖn chuÈn

a/. Về mùa đông

Bảng2 - 1:tính toán sản phẩm cháy ở đktc (t = 0oC, P = 760 mmHg), B = 347 kg/h

Stt Đại lượng tính Đơn vị Công thức tính Kết quả

(1) (2) (3) (4) (5)

1

Lƣợng không khí khô lí thuyết

cần cho quá trình cháy m3chuẩn/kgNL

Vo = 0,089Cp +

0,246Hp - 0,0333(Op -

Sp) 6,790

2

Lƣợng không khí ẩm lí thuyết

cần cho quá trình sấy (ở t =

16,7o C; = 83%; d = 10,5

g/kg)

m3chuẩn/kgNL

Va = (1 + 0,0016d)Vo 6,904

3

Lƣợng không khí ẩm thực tế

với hệ số không khí thừa =

1,6

m3chuẩn/kgNL

Vt = Va 11,047

4 Lƣợng khí SO2 trong spc m3chuẩn/kgNL VSO2 = 0,683.10

-2 Sp 0,012

5

Lƣợng khí CO trong spc với

hệ số cháy không hoàn toàn về

hoá học và cơ học = 0,006

m3chuẩn/kgNL

VCO = 1,865.10-2.Cp

0,008

6 Lƣợng khí CO2 trong spc m3chuẩn/kgNL

VCO2 = 1,853.10-2

(1-

)Cp 1,330





5

7 Lƣợng hơi nƣớc trong spc m3chuẩn/kgNL

VH2O = 0,111Hp +

0,012Wp + 0,0016.d.Vt 0,423

8 Lƣợng khí N2 trong spc m3chuẩn/kgNL

VN2 = 0,8.10-2

Np +

0,79Vt 8,732

9

Lƣợng khí O2 trong không khí

thừa m3chuẩn/kgNL VO2 = 0,21(-1)Va 0,870

10

Lƣợng khí NOx trong spc

(xem nhƣ NO2 với NO2 =

2,054 kg/m3chuẩn

kg/h

MNOx = 3,953.10-

8.(B.Qp)

1,18

1,161

Quy đổi ra m3 chuẩn/kgNL m

3chuẩn/kgNL VNOx = MNOx/(B.NOx) 0,002

Thể tích khí N2 tham gia vào

phản ứng của NOx

m3chuẩn/kgNL

VN2(NOx) = 0,5VNOx

0,001

Thể tích khí O2 tham gia vào

phản ứng của NOx

m3chuẩn/kgNL

VO2(NOx) = VNOx

0,002

11

Lƣu lƣợng khói (spc) ở điều

kiện chuẩn

m3chuẩn/kgNL

Vspc = (49)+11-12-

13

12,535

12

Tải lƣợng khí SO2 với SO2 =

2,926 kg/m3 chuẩn

g/s

MSO2 =

(103VSO2BSO2)/3600

3,467

13

Tải lƣợng khí CO với CO =

1,25 kg/m3 chuẩn

g/s

MCO =

103VCOBCO/3600

0,973

14

Tải lƣợng khí CO2 với CO2 =

1,977 kg/m3 chuẩn

g/s

MCO2 =

103VCO2BCO2/3600

254,145

15

Lƣợng tro bụi với hệ số tro

bay theo khói: a = 0,5

g/s

Mbui = 10a.0,3BAp-

/3600

2,349

b/. VÒ mïa hè

Bảng2 - 2:tính toán sản phẩm cháy ở đktc (t = 0oC, P = 760 mmHg), B = 347 kg/h

Stt Đại lƣợng tính Đơn vị Công thức tính Kết quả

(1) (2) (3) (4) (5)

1

Lƣợng không khí khô

lí thuyết cần cho quá

trình cháy m3chuẩn/kgNL

Vo = 0,089Cp + 0,246Hp -

0,0333(Op - Sp) 6,790

2

Lƣợng không khí ẩm lí

thuyết cần cho quá

trình sấy (ở t =

28,2oC; u = 84%; d =

20 g/kg)

m3chuẩn/kgNL

Va = (1 + 0,0016d)Vo 7,007

3

Lƣợng không khí ẩm

thực tế với hệ số

không khí thừa = 1,6

m3chuẩn/kgNL

Vt = Va 11,212





6

4

Lƣợng khí SO2 trong

spc m3chuẩn/kgNL VSO2 = 0,683.10

-2 Sp 0,012

5

Lƣợng khí CO trong

spc với hệ số cháy

không hoàn toàn về

hoá học và cơ học n =

0,01

m3chuẩn/kgNL

VCO = 1,865.10-2.Cp

0,008

6

Lƣợng khí CO2 trong

spc m3chuẩn/kgNL VCO2 = 1,853.10

-2(1-)Cp 1,330

7

Lƣợng hơi nƣớc trong

spc m3chuẩn/kgNL

VH2O = 0,111Hp + 0,012Wp +

0,0016.d.Vt 0,596

8

Lƣợng khí N2 trong

spc m3chuẩn/kgNL VN2 = 0,8.10

-2Np + 0,79Vt 8,869

9

Lƣợng khí O2 trong

không khí thừa m3chuẩn/kgNL VO2 = 0,21(-1)Va 0,883

10

Lƣợng khí NOx trong

spc (xem nhƣ NO2 với

p NO2 = 2,054

kg/m3chuẩn

kg/h

MNOx = 3,953.10-8

.(B.Qp)1,18

1,161

Quy đổi ra m3

chuẩn/kgNL m3chuẩn/kgNL VNOx = MNOx/(B.NOx) 0,002

Thể tích khí N2 tham

gia vào phản ứng của

NOx

m3chuẩn/kgNL

VN2(NOx) = 0,5VNOx

0,001

Thể tích khí O2 tham

gia vào phản ứng của

NOx

m3chuẩn/kgNL

VO2(NOx) = VNOx

0,002

11

Lƣu lƣợng khói (spc)

ở điều kiện chuẩn

m3chuẩn/kgNL

Vspc = (49)+11-12-13

12,858

12

Tải lƣợng khí SO2 với

pso2 = 2,926 kg/m3

chuẩn

g/s

MSO2 = (103VSO2BSO2)/3600

3,467

13

Tải lƣợng khí CO với

pCO = 1,25 kg/m3

chuẩn

g/s

MCO = 103VCOBCO/3600

0,973

14

Tải lƣợng khí CO2 với

pCO2 = 1,977 kg/m3

chuẩn

g/s

MCO2 = 103VCO2BCO2/3600

254,145

15

Lƣợng tro bụi với hệ

số tro bay theo khói: a

= 0,5

g/s

Mbui = 10a.0,3BAp/3600

2,349





7

2.2.2.X¸c ®Þnh tØ nhiÖt cña khãi TØ nhiÖt cña khãi ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Ckhoi =CCO2.XCO2 + CN2.XN2 + CO2.XO2+ CH2O.XH2O + CSO2.XSO2 + CCO.XCO + CNOx.XNOx -

CN2(NOx).XN2(NOx) – CO2(NOx).XO2(NOx) Trong ®ã:

- CCO2, CN2, CO2, CH2O, CSO2, CCO, CNOx, CN2(NOx), CO2(NOx) : nhiÖt dung riªng cña çc khÝ, J/kg.®é

- XCO2, XN2, XO2, XH2O, XSO2, XCO, XNOx, XN2(NOx), XO2(NOx) : thµnh phÇn % cña çc khÝ

Tra b°ng ‘PV-4: Th«ng sè vËt lý cña mét sè chÊt khÝ’ – gi¸o tr×nh kü thuËt sÊy

cña ‘Ho¯ng V¨n Chíc’ ta ®îc các thông số của các khí có trong khói thải

Dựa vào tính toán ở các phần trên ta tính đƣợc thành phần % các khí có trong

khói thải của lò nung

Kết quả được thể hiện trong bảng sau:


Thành phần của khói

V

m3chuẩn/kgNL

Thành phần %

của các khí

C0

J/kg.độ

O2 0,870 6,940 918

N2 8,732 69,658 1040

H2O 0,423 3,373 14180

CO2 1,330 10,609 835

SO2 0,012 0,098 804

CO 0,008 0,064 835

NOx 0,002 0,013 1040

N2(NOx) 0,001 0,006 1040

O2(NOx) 0,002 0,013 918

SPC 12,535 100 1357

b/. Về mùa hè

Thành phần của khói

V

m3chuẩn/kgNL

Thành phần %

của các khí

C0

J/kg.độ

O2 0,883 6,867 918

N2 8,869 68,972 1040

H2O 0,596 4,635 14180

CO2 1,330 10,342 835

SO2 0,012 0,096 804

CO 0,008 0,063 835

NOx 0,002 0,013 1040

N2(NOx) 0,001 0,006 1040

O2(NOx) 0,002 0,013 918

SPC 12,858 100 1526





8

2.3. Phương trình cân bằng nhiệt của quá trình sấy

Phƣơng trình cân bằng nhiệt của quá trình sấy:

Qcan = Qvao

Trong đó:

Qcan: nhiet lîng cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh sÊy, kJ/h

Qcan = Q1 + Q2 +Q3 + Q4

– Q1: nhiÖt lîng h÷u Ých cña qu¸ tr×nh sÊy, kJ/h - Q2: nhiÖt lîng tæn thÊt do khãi mang ra khái lß sÊy, kJ/h - Q3: nhiÖt lîng tæn thÊt do vËt liÖu mang ra khái lß sÊy, kJ/h

– Q4: nhiÖt lîng tæn thÊt do to¶ nhiÖt ra m«i trêng xung quanh tõ kÕt cÊu cña lß, kJ/h

Qvao: nhiÖt lîng cña khãi tõ lß nung sang lß sÊy, kJ/h

Qvao = L1.C1000.t1000 , kJ/h

– L1: Lƣu lƣợng khói từ lò nung sang lò sấy, m3/h

– C1000: tỉ nhiệt của khói, kJ/kg.độ

– t1000 = 1000oC: nhiệt độ khói của lò nung sang lò sấy

2.3.1. TÝnh to¸n lîng nhiÖt h÷u Ých cña qu¸ tr×nh sÊy NhiÖt lîng h÷u Ých cña qu¸ tr×nh sÊy ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q1 = W.ihn , kJ/h Trong ®ã:

- W: lîng Èm bèc h¬i trong qu¸ tr×nh sÊy, W = 348 kg/h

- ihn: entanpi cña h¬i níc ra khái lß sÊy, ihn = r + Chn.t1000 Trong ®ã:

r = 2493 kJ/kg: nhiÖt Èn ho¸ h¬i cña níc Chn = 1,97 kJ/kgoK: nhiÖt dung riªng cña h¬i níc

t1000 = 1000oC: nhiÖt hoá hơi của nƣớc Khi ®ã: ihn = 2493 + 1,97.1000 = 4463 kJ/kg VËy Q1 = 348.4463 = 1553124 kJ/h 2.3.2. TÝnh nhiÖt lîng tæn thÊt do khãi mang ra khái lß sÊy NhiÖt lîng tæn thÊt do khãi mang ra khái lß sÊy ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Q2 = L2.C38.(t38 – tN) , kJ/h

- L2 :lîng khãi th¶i ra khái lß sÊy , m3/h

- C38 : tØ nhiÖt cña khãi khi ra khái lß sÊy, kJ/kg.oC

- t38 = 38oC: nhiÖt ®é cña khãi khi ra khái lß sÊy, oC

- tN: nhiệt độ không khí bên ngoài, oC

Mùa đông: Q2D = 1,357.(38 – 16,7).L2 = 28,9.L2 kJ/h

Mùa hè: Q2H = 1,526.(38 – 28,2).L2 = 14,95.L2 kJ/h

2.3.3. Tính lƣợng nhiệt do vật liệu mang ra khỏi lò sấy

Nhiệt lƣợng tổn thất do vật liệu mang ra khỏi lò sấy đƣợc xác định theo công thức:

Q3 = G2.Cgạch.(tgạch – tN) , kJ/h

Trong đó:

- G2 = 4374 kg/h: Lƣợng vật liệu mang ra khỏi hầm sấy





9

- Cgạch: nhiệt dung riêng của gạch sau khi sấy, kJ/kg.độ

- tgạch = 70oC : nhiệt độ của gạch mang ra lò sấy,

oC

- tN: nhiÖt ®é ngoµi cña nhµ m¸y, oC

Nhiệt dung riêng của gạch đƣợc xác định theo công thức sau:

082,1100

)5100.(919,0

100

5.187,4)100(

1001022

w

Cw

CC

gkngach kJ/kg.độ

Q3 = 4374.1,082.(tg – tN)

Về mùa đông tN = 16,7oC Q3

D = 4374.1,082.(70 – 16,7) = 252251 kJ/h

Về mùa hè tN = 28,2oC Q3

H = 4374.1,082.(70 – 28,2) = 197826 kJ/h

2.3.4. Tính lƣợng nhiệt do tổn thất ra môi trƣờng xung quanh

Nhiệt lƣợng tổn thất ra môi trƣờng xung quanh đƣợc xác định nhƣ sau:

Q4 = 10%(Q1 + Q2 + Q3)

Về mùa đông: Q4D = 0,1.(Q1 + Q2 + Q3

D) = 0,1.( 1553124 + 28,9.L2 + 252251)

= 180537,5 + 2,89.L2 kJ/h

Về mùa hè: Q4H = 0,1(Q1 + Q2 + Q3

H) = 0,1.( 1553124 + 14,95.L2 + 197826)

= 175095 + 1,495.L2 kJ/h

2.3.5. Cân bằng nhiệt VËy tæng nhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó sÊy g¹ch b»ng khãi nãng lµ: Qcan = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

VÒ mïa ®«ng: Qcan

D = Q1+Q2+Q3D+Q4

D = 1553124 + 28,9L2 + 252251 + 180537,5 + 2,89L2 = 31,79L2 + 1985912,5 kJ/h

VÒ mïa hÌ: Qcan

H = Q1 + Q2 + Q3H + Q4

H = 1553124+14,95L2 + 197826 + 175095 + 1,495L2 = 16,445L2 + 1926045 kJ/h

Khi ®ã ta cã ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt cho lß sÊy vÒ 2 mïa lµ: Gi¶ sö trong qu¸ tr×nh sÊy kh«ng cã tæn thÊt hoÆc thÊt tho¸t ra ngoµi m«i trêng khi ®ã ta cã lu lîng khãi cÊp vµo L1 b»ng lu lîng khãi th¶i ra L2 Ta cã: L1 = L2 = L (1)

VÒ mïa ®«ng: Qvao = Qcan

D 31,79L2 + 1985912,5 = 1,357.1000L1 (2) Tõ (1) vµ (2) ta cã: L = L1 = L2 = 1499 m3/h

VÒ mïa hÌ: Qvao = Qcan

D 16,445L2 + 1926045 = 1,526.1000.L1 (3) Tõ (1) vµ (3) ta cã: L = L1 = L2 = 1276 m3/h

Và lu lîng khãi của lß nung ở đk chuẩn (t = 0oC) lµ:

Mùa đông: 21,13600

347.535,12

3600

.

BVL

spc

C m3/s

Mùa hè: 24,13600

347.858,12

3600

.

BVL

spc

C m3/s





10

VËy lu lîng th¶i cña èng khãi 2 tõ lß sÊy và lu lîng của khãi tõ lß nung thải từ lò

nung cả 2 mùa là:

Mùa đông:

- Ống khói 1(từ lò sấy): Lok1 = 1499 m3/h = 0,42 m

3/s

Lcok1 = 0,42.(273+38)/273 = 0,47 m

3/s

- Ống khói 2(từ lò nung): Lcok2 = Lc – L

cok1 = 1,21 – 0,42 = 0,79 m

3/s

Lok2 = Lcok2.(273+87)/273 = 1,04 m

3/s

Mùa hè:

- ỐNg khói 1: Lok1 = 1276 m3/h = 0,35 m

3/s

Ltok1 = 0,35.(273+38)/273 = 0,4 m

3/s

- Ống khói 2: Lcok2 = Lc – L

cok1 = 1,24 – 0,35 = 0,89 m

3/s

Ltok2 = 0,89.(273+87)/273 = 1,17 m

3/s

2.4. Tính toán lƣợng phát thải của từng ống khói của nhà máy

2.4.1. Tính toán lƣợng phát thải của ống khói 1 - từ lò sấy


Bảng 2 – 3: bảng tính toán tải lƣợng phát thải của ống khói 1

Stt Đại lƣợng tính

Đơn vị

tính Công thức tính Kết quả

1 Lƣu lƣợng khói (spc) m3/s Lc = 0,42 Lt = 0,47

2

Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói

Khí SO2 g/m3 CSO2 = MSO2/Lt 8,255 7,377

Khí CO g/m3 CCO = MCO/Lt 2,317 2,070

Khí CO2 g/m3 CCO2 = MCO2/Lt 602,674 538,560

Khí NOx g/m3 CNOx = MNOx/Lt 0,768 0,686

Bụi g/m3 CBụi = MBụi/Lt 5,593 4,998

b/. Về mùa hè


Đơn vị



2











11

2.4.2. Tính toán lƣợng phát thải từ ống khói 2 của nhà máy


Bảng 2 – 5: Lƣợng phát thải của ống khói 2


Đơn vị



2







b/. Về mùa hè

Bảng 2 – 6: Lƣợng phát thải của ống khói 2


Đơn vị



2







2.5. So sánh với tiêu chuẩn Việt Nam

Nồng độ phát thải các chất gây ô nhiễm của cả 2 ống khói của nhà máy theo từng

mùa vµ so s¸nh víi tiªu chuÈn ViÖt Nam ta cã kÕt qu¶ díi b¶ng sau

Bảng 2 – 7: Nồng độ phát thải của ống khói 1


KÝ hiÖu Đơn vị tính mùa đông mùa hè TCVN - 2005

Khí SO2 CSO2 mg/m3 8255 9906 500

Khí CO CCO mg/m3 2317 2780 1000

Khí CO2 CCO2 mg/m3 602674 723209 -

Khí NOx CNOx mg/m3 768 921 850

Bụi CBụi mg/m3 5593 6711 200





12

Bảng 2 – 8: Nång ®é phát thải của ống khói 2


KÝ hiÖu Đơn vị tính mùa đông mùa hè TCVN - 2005

Khí SO2 CSO2 mg/m3 4389 3831 500

Khí CO CCO mg/m3 1232 1075 1000

Khí CO2 CCO2 mg/m3 320409 279694 -

Khí NOx CNOx mg/m3 408 356 850

Bụi CBụi mg/m3 2973 2596 200





13

Dựa vào bảng so sánh nồng độ phát thải của các chất khí thải ra ta thấy ngoài CO2

không xét thì có khí NOx không phải xử lý trƣớc khi thải ra ngoài môi trƣờng.

Duy có nồng độ NOx trong mùa hè của ống khói 1 là vƣợt quá tiêu chuẩn nhƣng

không đáng kể nên ta không xét đến.





14

Chƣơng 3: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI

3.1. Khái quát chung về các phƣơng pháp xử lý

Theo tính toán ở trên thì ta cần phải xử lý CO, SO2 và bụi. Tuỳ theo chất ô nhiễm

đƣợc xử lý thì ta có các phƣơng pháp xử lý khác nhau. Sơ bộ ta chọn phƣơng pháp

đốt để xử lý CO, hấp thụ để xử lý SO2 và lọc bụi để xử lý bụi

3.2. Tính toán phƣơng pháp xử lý CO

Khi đốt CO xảy ra phản ứng sau: 2CO + O2 = CO2

3.2.1. Đốt CO cho ống khói 1

a/. Tính toán lƣợng O2 cần thiết để đốt cháy khí CO

Theo tính toán ở trên thì lƣợng CO cần phải xử lý của ống khói 1 ở cả 2 mùa cho 1

m3 thể tích khói thải đƣợc ghi trong bảng sau:

Mùa hè:

Chất ô nhiễm TCVN 5939 – 2005

mg/m3

Nồng độ

mg/m3

Cần xử lý

mg/m3

CO 1000 2780 1780

Lîng O2 vµ kh«ng khÝ cÇn thiÕt ®Ó ®èt ch¸y lîng CO tÝnh cho 1 m3 khÝ th¶I vµ tÝnh cho toµn bé lu lîng th¶i trong c¶ 2 mïa biÕt ®Ó ®èt ch¸y hÕt 56g CO th× cÇn 32g O2:

101756

32.1780 Hm mgO2/m

3 KT

Víi toµn bé lîng khãi th¶i: MH = LH . mH = 0,35.1017 = 355,95 mg/s = 1,28 kg/h Mïa ®«ng:

ChÊt « nhiÔm TCVN 5939 – 2005

mg/m3

Nång ®é mg/m3

CÇn xö lý mg/m3

CO 1000 2317 1317

Lîng O2 vµ kh«ng khÝ cÇn thiÕt ®Ó ®èt ch¸y lîng CO tÝnh cho 1 m3 khÝ th¶i vµ tÝnh cho toµn bé lu lîng th¶i trong c¶ 2 mïa biÕt ®Ó ®èt ch¸y hÕt 56g CO th× cÇn 32g O2:

75356

32.1317 Dm mgO2/m

3 KT

Víi toµn bé lîng khãi th¶i: MD = LD . mD = 0,42.753 = 316,26 mg/s = 1,14 kg/h Theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n ta thÊy lîng O2 cÇn thiÕt ®Ó dËp CO ë mïa ®«ng nhá h¬n mïa hÌ trong khi lu lîng khãi th¶i vÒ mïa ®«ng l¹i lín h¬n, do ®ã khi tÝnh to¸n thiÕt bÞ ®èt CO th× ta tÝnh cho mïa hÌ vµ kiÓm tra cho mïa ®«ng.

Lîng O2 cã trong khãi th¶i: M = VO2.B.O2 = 0,883.347.1,428 = 437,5 kg/h

Víi O2 = 1,428 kg/m3: khèi lîng riªng cña O2 Ta nhËn thÊy lîng O2 cã s½n trong khãi th¶i lín h¬n nhiÒu so víi lîng O2 cÇn thiÕt ®Ó ®èt ch¸y CO cã trong khãi th¶i. Do ®ã kh«ng cÇn ph¶i cung cÊp thªm O2 trong qu¸ tr×nh ®èt. Do vËy ®Ó ®èt CO ta chØ cÇn ph¶I cung cÊp mét lîng nhiªn liÖu ®èt bæ sung (nhiªn liÖu måi).





15

b/. TÝnh to¸n buång ®èt CO Çc th«ng sè khi ®èt ch¸y CO trong buång ®èt nh sau:

+ NhiÖt ®é ®¹t ®îc trong buång ®èt: 680 – 800oC

+ VËn tèc cña khÝ trong buång ®èt: v = 5 – 8 m/s

+ Thêi gian lu khÝ th¶i trong buång ®èt: t = 0,2 – 0,5 s X¸c ®Þnh ®êng kÝnh dïng ®Ó dËp CO:

Lu lîng kh«ng khÝ dïng ®Ó dËp CO chÝnh lµ lu lîng khãi th¶i §êng kÝnh thiÕt bÞ ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

3,05.14,3

35,0.4

.

4

v

Ld

m

Trong ®ã:

– d: ®êng kÝnh thiÕt bÞ, m

– v: vËn tèc dßng khÝ qua thiÕt bÞ, m/s. Chän v = 5 m/s

– L: lu lîng khãi th¶i vÒ mïa hÌ, m3/s Thêi gian lu cña khÝ th¶i trong buång ®èt lÊy b»ng 0,3s. Khi ®ã chiÒu cao cña buång ®èt sÏ lµ: H = v.t = 5.0,3 = 1,5m VËy kÝch thíc cña thiÕt bÞ lµ:

+ §êng kÝnh: d = 0,3 m

+ ChiÒu cao h×nh trô: H = 1,5m

+ ChiÒu cao h×nh chãp: h = 0,5m §Ó ®¶m b¶o qu¸ tr×nh ®èt CO kh«ng g©y « nhiÔm ta dïng n¨ng lîng ®iÖn ®Ó ®èt. Khi ®ã nhiÖt trÞ cÇn ®Ó ®èt lîng CO ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q = M.C.(t2 – t1) kcal/h Trong ®ã:

– M = 1,28 kg/h: t¶i lîng CO cÇn ®èt

– C= 0,296 kcal/kg.®é: nhiÖt dung riªng cña CO

– t2 = 700oC: nhiÖt ®é ch¸y kiÖt CO trong buång ®èt

– t1 = 120oC: nhiÖt ®é cña khãi th¶i vµo buång ®èt Khi ®ã: Q = 1,28.0,296.(700 – 120) = 219,75 kcal/h = 256 W Nh vËy ®Ó ®èt lîng CO vÒ tiªu chuÈn th¶i cÇn c«ng suÊt ®iÖn b»ng 256W Sau buång ®èt CO nhiÖt ®é khãi th¶i rÊt cao, do ®ã tríc khi cho khãi th¶i qua thiÕt bÞ xö lý tiÕp theo th× khãi th¶i ph¶i ®îc cho qua thiÕt bÞ lµm m¸t ®Ó ®a vÒ nhiÖt ®é thÝch hîp.

3.3. Tính toán xyclon ẩm cho lò sấy

Khói thải sau khi đƣợc dập hết CO có nhiệt độ 700oC nên trƣớc khi đƣa vào xyclon

cần đƣợc làm mát.

3.3.1. Về mùa hè

tN = 28,2oC

)35,0(273

5027350

273

2,282732,2835,0.

273

700273700 '

1

'

1 LL

L1’ = 30,4 m3/s

Vậy lƣu lƣợng hỗn hợp khí vào xyclon là: L = L1 + L1’ = 0,35 + 30,4 = 30,75 m3/s

Lƣu lƣợng thực tế của hỗn hợp khí vào xyclon là:





16

4,36273

50273.75,30

273

50273.1

LLt m

3/s

- Xác định tiết diện ngang của xyclon:

+ Chọn tốc độ không khí chuyển động qua thân xyclon là: = 4 m/s

+ Diện tích tiết diện ngang của xyclon đƣợc xác định theo công thức:

13,123

4,3611

tL

F m2

+ Đƣờng kính của xyclon:

93,314,3

13,12.44 1

FD m

Đối với xyclon chọn đƣờng kính đảm bảo D < 1,2 m để đảm bảo yêu cầu làm sạch

khí thảiChọn 4 xyclon mắc song song với đƣờng kính của mỗi xyclon là d = 1m

- Xác định kích thƣớc còn lại của xyclon:

+ Chiều cao phần trụ: H = 6,5.d = 6,5.1 = 6,5 m

+ Chiều cao côn: H1 = 0,5.d = 0,5.1 = 0,5 m

+ Kích thƣớc của ống vào: đảm bảo tốc độ của không khí tại cửa vào 1 = 20m/s

Diện tích tiết diện ống vào: 91,020.2

4,36

2 1

1

tLf m

2

Chiều cao nạp: h = 0,8d = 0,8.1 = 0,8 m

Bề rộng cửa nạp: b = f/h = 0,91/0,8 = 1,14 m

- Xác định trở lực qua xyclon:

Trở lực qua xyclon đƣợc xác định theo công thức: kg

P

2

2

1

Trong đó: = 2,95 : hệ số sức cản ứng với d = 1m

43,1273

2,28273293,1

k kg/m

3

P = 86 N/m2

- Xác định lƣợng nƣớc phun:

Nhận 0,2 l/m3 không khí cần làm sạch

Khi đó lƣợng nƣớc cần thiết là: Gn = 0,2.36,4 = 7,28 l/s

- Xác định hiệu suất lọc:

+ Đối với xyclon ẩm và tháp lọc ly tâm BTH, với d = 1m và tốc độ nạp khí tại

ống nạp vào thiết bị là 20 m/s, khối lƣợng riêng của bụi là 2 g/cm3 thì hiệu suất

+ lọc bụi theo cỡ hạt bụi có giá trị nhƣ trong bảng 3.7 (HKC)

Kích thƣớc

hạt,m

< 0,5 0,510 1020 2030 3040 4050 5060 6070 >70

% theo khối

luợng

1 5 10 4 15 15 20 25 5

Hiệu suất lọc

bụi theo

đƣờng kính

hạt bụi,i

0,71 0,83 0,89 0,92 0,94 0,95 0,96 0,97 0,99





17

+ Hiệu suất lọc chung của xyclon:

%19,94100

5.9925.9720.9615).9594(4.9210.895.8371

100

ii

c

Trong đó: i: thành phần theo độ hạt, %

3.3.2. Về mùa đông

tN = 16,7oC

)42,0(273

5027350

273

7,162737,1642,0.

273

700273700 '

2

'

2 LL

L1’ = 24,7 m3/s

Vậy lƣu lƣợng hỗn hợp khí vào xyclon là: L = L2 + L2’ = 0,42 + 24,7 = 25,12 m3/s

Lƣu lƣợng thực tế của hỗn hợp khí vào xyclon là:

72,29273

50273.12,25

273

50273.2

LLt m

3/s

- Xác định tiết diện ngang của xyclon:

+ Chọn tốc độ không khí chuyển động qua thân xyclon là: = 4 m/s

+ Diện tích tiết diện ngang của xyclon đƣợc xác định theo công thức:

91,93

72,2922

tL

F m2

+ Đƣờng kính của xyclon:

55,314,3

91,9.44 2

FD m

Đối với xyclon chọn đƣờng kính đảm bảo D < 1,2 m để đảm bảo yêu cầu làm

sạch khí thải Chọn 4 xyclon mắc song song với đƣờng kính của mỗi xyclon là

d = 0,9 m

- Xác định kích thƣớc còn lại của xyclon:

+ Chiều cao phần trụ: H = 6,5.d = 6,5.0,9 = 5,85 m

+ Chiều cao côn: H1 = 0,5.d = 0,5.0,9 = 0,45 m

+ Kích thƣớc của ống vào: đảm bảo tốc độ của không khí tại cửa vào 1 = 20m/s

Diện tích tiết diện ống vào: 743,020.2

72,29

2 1

1

tLf m

2

Chiều cao nạp: h = 0,8d = 0,8.0,9 = 0,72 m

Bề rộng cửa nạp: b = f/h = 0,743/0,72 = 1,03 m

- Xác định trở lực qua xyclon:

Trở lực qua xyclon đƣợc xác định theo công thức: kg

P

2

2

1

Trong đó: = 2,95 : hệ số sức cản ứng với d = 1m

37,1273

7,16273293,1

k kg/m

3

P = 82,4 N/m2

- Xác định lƣợng nƣớc phun:

Nhận 0,2 l/m3 không khí cần làm sạch

Khi đó lƣợng nƣớc cần thiết là: Gn = 0,2.29,72 = 5,944 l/s

- Xác định hiệu suất lọc:





18

+ Đối với xyclon ẩm và tháp lọc ly tâm BTH, với do = 1m và tốc độ nạp khí tại

ống nạp vào thiết bị là 20 m/s, khối lƣợng riêng của bụi là 2 g/cm3 thì hiệu suất

+ lọc bụi theo cỡ hạt bụi có giá trị nhƣ trong bảng 3.7 (HKC)

Kích thƣớc

hạt,m

< 0,5 0,510 1020 2030 3040 4050 5060 6070 >70

% theo khối

luợng

1 5 10 4 15 15 20 25 5

Hiệu suất lọc

bụi theo

đƣờng kính

hạt bụi,i

0,71 0,83 0,89 0,92 0,94 0,95 0,96 0,97 0,99

+ Hiệu suất lọc chung của xyclon:

%19,94100

5.9925.9720.9615).9594(4.9210.895.8371

100

ii

c

Trong đó: i: thành phần theo độ hạt, %

Documents

ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ …dulieu.tailieuhoctap.vn/books/khoa-hoc-ky-thuat/khoa-hoc-moi... · - Sơ đồ công nghệ sản xuất