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

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 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 28,2  , % 84 d, g/kg 20 vtb , m/s 4,0 ttb, oC 16,7  , % 83 d, g/kg 10,5 vtb , m/s 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 (%) 16,2 Sp (%) 1,8 Wp (%) 6,6 Op (%) 1,2 Np (%) 0,6 Hp (%) 1,4 Cp (%) 72,2

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

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

- 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

Lò sấy Lò nung 1 1 Nhiệt độ khói thải (oC) 38 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:

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

2

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

3

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

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:

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

Trọng lƣợng 1 viên gạch: kg/viên

- Chọn thời gian làm việc trong 1 năm là: N = 300 ngày - Số giờ làm việc trong 1 ngày: n = 24 giờ

viên/h

Lƣợng gạch sấy nung trong 1 giờ: Lƣợng vật liệu mang vào hầm sấy: G1 = 34.106 kg/năm = 4722 kg/h Lƣợng ẩm bốc hơi trong lò sấy:

kg/h

Lƣợng vật liệu mang ra khỏi lò sấy: 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 l îng 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 (1)

Công thức tính (4)

Đại lượng tính (2)

Đơn vị (3)

Kết quả (5)

1

m3chuẩn/kgNL

Vo = 0,089Cp + 0,246Hp - 0,0333(Op - Sp)

6,790

2

m3chuẩn/kgNL

6,904

Va = (1 + 0,0016d)Vo

Lƣợng không khí khô lí thuyết cần cho quá trình cháy Lƣợng không khí ẩm lí thuyết cần cho quá trình sấy (ở t = 16,7o C;  = 83%; d = 10,5 g/kg) Lƣợng không khí ẩm thực tế với hệ số không khí thừa  = 1,6

Vt = Va

3 4 Lƣợng khí SO2 trong spc

11,047 0,012

Lƣợng khí CO trong spc với hệ số cháy không hoàn toàn về hoá học và cơ học  = 0,006

5

m3chuẩn/kgNL m3chuẩn/kgNL VSO2 = 0,683.10-2 Sp m3chuẩn/kgNL

0,008

m3chuẩn/kgNL

1,330

6 Lƣợng khí CO2 trong spc

VCO = 1,865.10-2.Cp VCO2 = 1,853.10-2(1- )Cp

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

4

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

7 Lƣợng hơi nƣớc trong spc

m3chuẩn/kgNL

0,423

m3chuẩn/kgNL

8,732

8 Lƣợng khí N2 trong spc

VH2O = 0,111Hp + 0,012Wp + 0,0016.d.Vt VN2 = 0,8.10-2Np + 0,79Vt

9

0,870

10

1,161 0,002

0,001

Lƣợng khí O2 trong không khí thừa Lƣợng khí NOx trong spc (xem nhƣ NO2 với NO2 = 2,054 kg/m3chuẩn Quy đổi ra m3 chuẩn/kgNL Thể tích khí N2 tham gia vào phản ứng của NOx Thể tích khí O2 tham gia vào phản ứng của NOx

m3chuẩn/kgNL kg/h m3chuẩn/kgNL m3chuẩn/kgNL m3chuẩn/kgNL

0,002

Lƣu lƣợng khói (spc) ở điều kiện chuẩn

11

m3chuẩn/kgNL

12,535

Tải lƣợng khí SO2 với SO2 = 2,926 kg/m3 chuẩn

12

g/s

3,467

Tải lƣợng khí CO với CO = 1,25 kg/m3 chuẩn

13

g/s

0,973

Tải lƣợng khí CO2 với CO2 = 1,977 kg/m3 chuẩn

14

g/s

254,145

Lƣợng tro bụi với hệ số tro bay theo khói: a = 0,5

15

g/s

VO2 = 0,21(-1)Va MNOx = 3,953.10- 8.(B.Qp)1,18 VNOx = MNOx/(B.NOx) VN2(NOx) = 0,5VNOx VO2(NOx) = VNOx Vspc = (49)+11-12- 13 MSO2 = (103VSO2BSO2)/3600 MCO = 103VCOBCO/3600 MCO2 = 103VCO2BCO2/3600 Mbui = 10a.0,3BAp- /3600

2,349

Công thức tính

Đơn vị

Kết quả (5)

(3)

(4)

m3chuẩn/kgNL

Vo = 0,089Cp + 0,246Hp - 0,0333(Op - Sp)

1

6,790

m3chuẩn/kgNL

2

7,007

Va = (1 + 0,0016d)Vo

m3chuẩn/kgNL

(2) Lƣợng không khí khô lí thuyết cần cho quá trình cháy Lƣợng không khí ẩm lí thuyết cần cho quá trình sấy (ở t = 28,2oC; u = 84%; d = 20 g/kg) Lƣợng không khí ẩm thực tế với hệ số không khí thừa  = 1,6

3

11,212

Vt = Va

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 (1)

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

5

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

4

0,012

m3chuẩn/kgNL VSO2 = 0,683.10-2 Sp

5

m3chuẩn/kgNL

0,008

VCO = 1,865.10-2.Cp

6

m3chuẩn/kgNL

1,330

7

m3chuẩn/kgNL

0,596

8

m3chuẩn/kgNL

8,869

VCO2 = 1,853.10-2(1-)Cp VH2O = 0,111Hp + 0,012Wp + 0,0016.d.Vt VN2 = 0,8.10-2Np + 0,79Vt

9

m3chuẩn/kgNL

0,883

VO2 = 0,21(-1)Va

10

kg/h

MNOx = 3,953.10-8.(B.Qp)1,18

1,161

m3chuẩn/kgNL

0,002

VNOx = MNOx/(B.NOx)

m3chuẩn/kgNL

0,001

VN2(NOx) = 0,5VNOx

0,002

11

m3chuẩn/kgNL m3chuẩn/kgNL

VO2(NOx) = VNOx Vspc = (49)+11-12-13

12,858

12

g/s

MSO2 = (103VSO2BSO2)/3600

3,467

13

g/s

MCO = 103VCOBCO/3600

0,973

14

g/s

MCO2 = 103VCO2BCO2/3600

254,145

Lƣợng khí SO2 trong spc Lƣợng khí CO trong spc với hệ số cháy không hoàn toàn về hoá học và cơ học n = 0,01 Lƣợng khí CO2 trong spc Lƣợng hơi nƣớc trong spc Lƣợng khí N2 trong spc Lƣợng khí O2 trong không khí thừa Lƣợng khí NOx trong spc (xem nhƣ NO2 với p NO2 = 2,054 kg/m3chuẩn Quy đổi ra m3 chuẩn/kgNL Thể tích khí N2 tham gia vào phản ứng của NOx Thể tích khí O2 tham gia vào phản ứng của NOx Lƣu lƣợng khói (spc) ở điều kiện chuẩn Tải lƣợng khí SO2 với pso2 = 2,926 kg/m3 chuẩn Tải lƣợng khí CO với pCO = 1,25 kg/m3 chuẩn Tải lƣợng khí CO2 với pCO2 = 1,977 kg/m3 chuẩn Lƣợng tro bụi với hệ số tro bay theo khói: a = 0,5

15

g/s

Mbui = 10a.0,3BAp/3600

2,349

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

6

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

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 c¸c khÝ, J/kg.®é - XCO2, XN2, XO2, XH2O, XSO2, XCO, XNOx, XN2(NOx), XO2(NOx) : thµnh phÇn % cña c¸c 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: a/. Về mùa đông

V m3chuẩn/kgNL 0,870 8,732 0,423 1,330 Thành phần % của các khí 6,940 69,658 3,373 10,609 C0 J/kg.độ 918 1040 14180 835

Thành phần của khói O2 N2 H2O CO2 SO2 CO NOx N2(NOx) O2(NOx) SPC 0,098 0,064 0,013 0,006 0,013 100 0,012 0,008 0,002 0,001 0,002 12,535 804 835 1040 1040 918 1357

b/. Về mùa hè

Thành phần của khói O2 N2 H2O CO2 SO2 CO NOx N2(NOx) O2(NOx) SPC Thành phần % của các khí 6,867 68,972 4,635 10,342 0,096 0,063 0,013 0,006 0,013 100 V m3chuẩn/kgNL 0,883 8,869 0,596 1,330 0,012 0,008 0,002 0,001 0,002 12,858 C0 J/kg.độ 918 1040 14180 835 804 835 1040 1040 918 1526

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

7

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

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 l îng cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh sÊy, kJ/h

Qcan = Q1 + Q2 +Q3 + Q4

– Q1: nhiÖt l îng h÷u Ých cña qu¸ tr×nh sÊy, kJ/h - Q2: nhiÖt l îng tæn thÊt do khãi mang ra khái lß sÊy, kJ/h - Q3: nhiÖt l îng tæn thÊt do vËt liÖu mang ra khái lß sÊy, kJ/h – Q4: nhiÖt l îng tæn thÊt do to¶ nhiÖt ra m«i tr êng xung quanh tõ kÕt cÊu cña lß, kJ/h

 Qvao: nhiÖt l îng 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 l îng nhiÖt h÷u Ých cña qu¸ tr×nh sÊy NhiÖt l îng h÷u Ých cña qu¸ tr×nh sÊy ® îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q1 = W.ihn , kJ/h Trong ®ã:

- W: l îng Èm bèc h¬i trong qu¸ tr×nh sÊy, W = 348 kg/h - ihn: entanpi cña h¬i n íc ra khái lß sÊy, ihn = r + Chn.t1000 Trong ®ã:

 r = 2493 kJ/kg: nhiÖt Èn ho¸ h¬i cña n íc  Chn = 1,97 kJ/kgoK: nhiÖt dung riªng cña h¬i n íc  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 l îng tæn thÊt do khãi mang ra khái lß sÊy NhiÖt l îng 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

D = 1,357.(38 – 16,7).L2 = 28,9.L2 kJ/h

H = 1,526.(38 – 28,2).L2 = 14,95.L2 kJ/h

- - - - L2 :l îng 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: Q2  Mùa hè: Q2 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

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

8

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

- 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:

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

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

kJ/kg.độ

D = 0,1.(Q1 + Q2 + Q3

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

 Q3 = 4374.1,082.(tg – tN) Về mùa đông tN = 16,7oC  Q3 Về mùa hè tN = 28,2oC  Q3 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: Q4

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

H = 0,1(Q1 + Q2 + Q3

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

Về mùa hè: Q4

D+Q4

D = 1553124 + 28,9L2 + 252251 + 180537,5 + 2,89L2

H = Q1 + Q2 + Q3

H + Q4

H = 1553124+14,95L2 + 197826 + 175095 + 1,495L2

= 175095 + 1,495.L2 kJ/h

2.3.5. Cân bằng nhiệt VËy tæng nhiÖt l îng cÇn thiÕt ®Ó sÊy g¹ch b»ng khãi nãng lµ: Qcan = Q1 + Q2 + Q3 + Q4  VÒ mïa ®«ng: D = Q1+Q2+Q3 Qcan = 31,79L2 + 1985912,5 kJ/h  VÒ mïa hÌ: Qcan = 16,445L2 + 1926045 kJ/h

D

D

 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 tr êng khi ®ã ta cã l u l îng khãi cÊp vµo L1 b»ng l u l îng khãi th¶i ra L2 Ta cã: L1 = L2 = L (1)

 VÒ mïa ®«ng: Qvao = Qcan 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 16,445L2 + 1926045 = 1,526.1000.L1 (3) Tõ (1) vµ (3) ta cã: L = L1 = L2 = 1276 m3/h Và l u l îng khãi của lß nung ở đk chuẩn (t = 0oC) lµ:

 Mùa đông: m3/s

 Mùa hè: m3/s

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

9

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

ok2 = Lc – Lc

ok1 = 1,21 – 0,42 = 0,79 m3/s

VËy l u l îng th¶i cña èng khãi 2 tõ lß sÊy và l u l îng của khãi tõ lß nung thải từ lò nung cả 2 mùa là:  Mùa đông:

ok2.(273+87)/273 = 1,04 m3/s

- Ống khói 1(từ lò sấy): Lok1 = 1499 m3/h = 0,42 m3/s ok1 = 0,42.(273+38)/273 = 0,47 m3/s Lc - Ống khói 2(từ lò nung): Lc  Lok2 = Lc

ok1 = 0,35.(273+38)/273 = 0,4 m3/s

ok2 = Lc – Lc

ok1 = 1,24 – 0,35 = 0,89 m3/s

 Mùa hè:

ok2 = 0,89.(273+87)/273 = 1,17 m3/s

- ỐNg khói 1: Lok1 = 1276 m3/h = 0,35 m3/s  Lt - Ống khói 2: Lc  Lt

Stt Đại lƣợng tính

Công thức tính

Kết quả

1 Lƣu lƣợng khói (spc)

Đơn vị tính m3/s

Lc = 0,42

Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói

Lt = 0,47

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 a/. Về mùa đông Bảng 2 – 3: bảng tính toán tải lƣợng phát thải của ống khói 1

Khí SO2

CSO2 = MSO2/Lt

Khí CO

8,255 7,377

CCO = MCO/Lt

Khí CO2

CCO2 = MCO2/Lt

Khí NOx

CNOx = MNOx/Lt

2

Bụi

2,317

g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3

CBụi = MBụi/Lt

2,070 602,674 538,560 0,686 4,998 0,768 5,593

Stt Đại lƣợng tính

Công thức tính

Kết quả

1 Lƣu lƣợng khói (spc)

Đơn vị tính m3/s

Lc = 0,35

Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói

Lt = 0,4

Khí SO2

b/. Về mùa hè

CSO2 = MSO2/Lt

Khí CO

9,906 8,668

CCO = MCO/Lt

Khí CO2

2,780

CCO2 = MCO2/Lt

Khí NOx

CNOx = MNOx/Lt

2

Bụi

2,433 723,209 632,808

g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3

CBụi = MBụi/Lt

0,921 6,711 0,806 5,873

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

10

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

Stt Đại lƣợng tính

Công thức tính

Kết quả

Đơn vị tính

1 Lƣu lƣợng khói (spc)

m3/s

Lc = 0,79

Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói

Lt = 1,04

Khí SO2

CSO2 = MSO2/Lt

Khí CO

2.4.2. Tính toán lƣợng phát thải từ ống khói 2 của nhà máy a/. Về mùa đông Bảng 2 – 5: Lƣợng phát thải của ống khói 2

CCO = MCO/Lt

Khí CO2

CCO2 = MCO2/Lt

Khí NOx

4,389 1,232 3,896 1,093

CNOx = MNOx/Lt

2

Bụi

320,409 284,408 0,362 0,408

g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3

CBụi = MBụi/Lt

2,973 2,639

Đơn vị tính

Stt Đại lƣợng tính

Công thức tính

Kết quả

1 Lƣu lƣợng khói (spc)

m3/s

Lc = 0,89

Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói

Lt = 1,17

Khí SO2

CSO2 = MSO2/Lt

Khí CO

b/. Về mùa hè Bảng 2 – 6: Lƣợng phát thải của ống khói 2

CCO = MCO/Lt

Khí CO2

CCO2 = MCO2/Lt

Khí NOx

CNOx = MNOx/Lt

2

Bụi

3,831 1,075

g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3

CBụi = MBụi/Lt

2,865 0,804 279,694 209,193 0,267 1,941 0,356 2,596

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¶ d íi b¶ng sau Bảng 2 – 7: Nồng độ phát thải của ống khói 1

Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói

mg/m3 mg/m3 mg/m3 mg/m3 mg/m3

Khí SO2 Khí CO Khí CO2 Khí NOx Bụi TCVN - 2005 500 1000 - 850 200 KÝ hiÖu Đơn vị tính mùa đông mùa hè 9906 2780 723209 921 6711 8255 2317 602674 768 5593 CSO2 CCO CCO2 CNOx CBụi

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

11

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

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

mg/m3 mg/m3 mg/m3 mg/m3 mg/m3

Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói

Khí SO2 Khí CO Khí CO2 Khí NOx Bụi TCVN - 2005 500 1000 - 850 200 KÝ hiÖu Đơn vị tính mùa đông mùa hè 3831 1075 279694 356 2596 4389 1232 320409 408 2973 CSO2 CCO CCO2 CNOx CBụi

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

12

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

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.

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

13

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

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

CO TCVN 5939 – 2005 mg/m3 1000 Nồng độ mg/m3 2780 Cần xử lý mg/m3 1780

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

mgO2/m3 KT

Víi toµn bé l îng khãi th¶i: MH = LH . mH = 0,35.1017 = 355,95 mg/s = 1,28 kg/h

 Mïa ®«ng: ChÊt « nhiÔm

Nång ®é mg/m3 CÇn xö lý mg/m3

CO TCVN 5939 – 2005 mg/m3 1000 2317 1317

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

mgO2/m3 KT

Víi toµn bé l îng 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 l îng O2 cÇn thiÕt ®Ó dËp CO ë mïa ®«ng nhá h¬n mïa hÌ trong khi l u l îng 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. L îng 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 l îng riªng cña O2 Ta nhËn thÊy l îng O2 cã s½n trong khãi th¶i lín h¬n nhiÒu so víi l îng 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 l îng nhiªn liÖu ®èt bæ sung (nhiªn liÖu måi).

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

14

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

b/. TÝnh to¸n buång ®èt CO C¸c 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 l u khÝ th¶i trong buång ®èt: t = 0,2 – 0,5 s

X¸c ®Þnh ® êng kÝnh dïng ®Ó dËp CO:

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

m

Trong ®ã:

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

– d: ® êng kÝnh thiÕt bÞ, m – – L: l u l îng khãi th¶i vÒ mïa hÌ, m3/s

Thêi gian l u 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 th íc 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 l îng ®iÖn ®Ó ®èt. Khi ®ã nhiÖt trÞ cÇn ®Ó ®èt l îng 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 l îng 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 l îng 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 tr íc 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 

 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:

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

15

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

m3/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:

m2

+ Đƣờng kính của xyclon:

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 = 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: m2

 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:

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

kg/m3

 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

< 0,5 0,510 1020 2030 3040 4050 5060 6070 >70

theo khối

1

5

10

4

15

15

20

25

5

0,71

0,83

0,89

0,92

0,94

0,95

0,96

0,97

0,99

Kích thƣớc hạt,m % luợng Hiệu suất lọc bụi theo đƣờng kính hạt bụi,i

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

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

16

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

+ Hiệu suất lọc chung của xyclon:

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

3.3.2. Về mùa đông tN = 16,7oC 

 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:

m3/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:

m2

+ Đƣờng kính của xyclon:

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: m2

 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:

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

kg/m3

 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:

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

17

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

+ 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

< 0,5 0,510 1020 2030 3040 4050 5060 6070 >70

4

15

15

20

25

5

1

5

10

theo khối

0,92

0,94

0,95

0,96

0,97

0,99

0,83

0,71

0,89

Kích thƣớc hạt,m % luợng Hiệu suất lọc bụi theo đƣờng kính hạt bụi,i + Hiệu suất lọc chung của xyclon:

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

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

GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 LỚP: 48DT

18