intTypePromotion=1

Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói.

Chia sẻ: Huỳnh Thị Kiềuu An | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:33

0
330
lượt xem
72
download

Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói.

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án "Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói" gồm các nội dung chính như: Tổng quan, đề xuất và thuyết minh quy trình công nghệ, tính toán công nghệ,...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói.

  1. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. : TÔNG QUAN ̉ 1.1       Khái quát 1.1.1 Quy trình cơ bản về sản xuất mì gói: Hình 1.  Quy trình cơ bản về sản xuất mì gói. Để sản xuất mì gói cần trải qua nhiều giai đoạn quan trọng. Thứ nhất là khâu chuẩn  bị  nguyên liệu, tất cả  nguyên liệu đều được chọn lọc và kiểm tra theo quy trình nghiêm   ngặt trước khi nhập kho, đưa vào sản xuất. Tiếp theo là giai đoạn phối trộn các loại   nguyên liệu với nhau theo công thức thích hợp tùy với mỗi loại sản phẩm. Sau đó sẽ  cán   bột và tạo sợi nhờ các thiết bị hiện đại. Tiếp đó là giai đoạn hấp, công đoạn này sử dụng   hơi nước từ lò hơi để  hấp chín mì, đây là giai đoạn quan trọng trong việc cần phải xử lý   khí thải từ lò hơi tạo ra. Sau đó sợi mì đã được hấp chín sẽ  được ướp gia vị, tạo hình và   chiên giúp cho quá trình bảo quản lâu và tạo độ giòn cho sản phẩm. Cuối cùng, các vắt mì   sẽ được chuyển qua khâu thành phẩm bổ sung các gói gia vị và đóng gói. 1.1.2 Lò hơi Lò hơi (hay còn gọi là nồi hơi) công nghiệp là thiết bị sử dụng nhiên liệu như than đá,   dầu DO, FO,... để  đun sôi nước, tao thành hơi nước mang nhiệt để  phục vụ  cho các yêu   cầu về  nhiệt trong các lĩnh vực công nghiệp như: sấy, đun nấu, hơi để  chạy tuabin máy  phát điện,… Tùy theo nhu cầu sử  dụng mà người ta tạo ra nguồn hơi có nhiệt độ  và áp   suất phù hợp để  đáp  ứng cho các loại công nghệ  khác nhau. Điều đặc biệt  ở  lò hơi mà   không thiết bị  nào thay thế  được là tạo ra nguồn năng lượng an toàn không gây cháy để  vận hành các thiết bị hoặc động cơ nơi cần cấm lửa và cấm nguồn điện. Lò hơi được sử  dụng nhiều trong hầu hết các ngành công nghiệp, mỗi ngành đều có nhu cầu sử  dụng  nhiệt ở mức độ và công suất khác nhau. Đặc biệt các nhà máy thường sử dụng lò hơi: Nhà  máy sản xuất mì gói – mì ăn liền sử dụng lò hơi cho công đoạn hấp chín mì bằng hơi. Nhà   máy chế biến thức ăn gia súc, nhà máy sản xuất bánh kẹo các nhà máy này sử dụng lò hơi    để sấy các sản phẩm. Một số nhà máy thì sử dụng lò hơi để đun nấu, thanh trùng như các   nhà máy sản xuất nước giải khát, nhà máy nước mắm, sữa tươi... SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  1
  2. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. Hình 1.  Thiết bị lò hơi. 1.1.3 Dầu diesel (DO) Khi chưng cất sơ cấp dầu thô ta thu được phân đoạn sôi giữa 200oC và 320oC.  Phân đoạn này được gọi là gas oil hay dầu diesel. Nhiên liệu diesel (Diesel fuel) có   cùng một khoảng nhiệt độ  chưng cất (200 ÷ 320 oC) như  dầu gas oil và dĩ nhiên  chúng là cùng một nhiên liệu nhưng được sử dụng cho động cơ nén – nổ (được gọi  là động cơ diesel) vì thế chúng được gọi là nhiên liệu diesel. Các động cơ diesel có  rất nhiều dạng và tốc độ, sử  dụng một khoảng rất rộng các nhiên liệu từ  các   distillat của dầu thô đến các phân đoạn chưng cất dầu than đá và các dầu thực vật.   Nguyên lí cơ bản của động cơ diesel là dựa trên nhiệt nén làm bốc cháy nhiên liệu.  Nhiên liệu được tiêm vào buồng nén mà ở đó không khí đã được nén tới 1 áp lực từ  41,5 – 45,5 kg/cm2 và đạt tới nhiệt độ ít nhất là 500oC. Nhiệt độ này đủ để làm bốc  cháy nhiên liệu và khí dãn nở làm tăng áp lực lên tới trên 70 kg/cm2. Áp lực này tác  động lên piston và làm động cơ chuyển động. Trong chu trình làm việc của động cơ  diesel, nhiên liệu tự  bốc cháy trong điều kiện nhiệt độ  và áp suất tới hạn, không  cần mồi lửa từ bugi.  Dầu DO đúng tiêu chuẩn có các thông số như trong bảng 1.1 Bảng 1.  Các thông số kỹ thuật của dầu DO Các tiêu chuẩn  Loại nhiên liệu  Phương pháp thử chất lượng của  Diesel nhiên liệu  Diesel DO 0,5% S DO 1,0% S 1 Chỉ số cetan 50 45 ATSM D976 2 Thành phần chưng cất ở, t0C SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  2
  3. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. 50% được chưng cất ở 2800C 2800C TCVN 2693 – 95 90% được chưng cất ở 3700C 3700C Độ nhớt động học ở 200C  3 1,8 5,0 1,8 5,0 ASTN D445 (đơn vị cST: xenti­Stock) 4 Hàm lượng S (%) 0,5 1 ASTM D2622 5 Độ tro (% kl) 0,01 0,01 TCVN 2690 – 95 6 Độ kết cốc (%) 0,3 0,3 TCVN6 324 – 97 Hàm lượng nước, tạp chất cơ học  7 0,05 0,05 TCVN 2693 – 95 (%V) Ăn mòn mảnh đồng ở 500C trong 3  8 N0 1 N0 1 TCVN 2694 – 95 giờ 9 Nhiệt độ đông đặc, t0C 5 5 TCVN 3753 – 95 10 Tỷ số A/F 14,4 14,4 ­­ 1.2    Đặc điểm khí thải từ lò hơi đốt dầu DO Nhiệt từ các thiết bị công nghệ được tạo ra từ lò hơi sử dụng dung môi là hơi nước và   nhiên liệu được sử  dụng từ  nhiều loại khác nhau. Khói thải của lò hơi được sinh ra chủ  yếu từ  quá trình đốt cháy nhiên liệu. Quá trình đốt cháy sinh ra lượng nhiệt lớn, đi kèm   theo đó là lượng khí bụi, các hợp chất khí độc hại như H2S, NOx, SO2, CO…Nhiệt độ của  khí thải khi thoát ra khỏi lò hơi thường cao. Trong quá trình hoạt động của các hệ  thống lò hơi đốt dầu DO sinh ra các chất khí ô  nhiễm đặc trưng như bụi, COx, NOx, SOx,... 1.3    Tác động của SO2 đến môi trường và con người ̀ ̣ ̉ ̉ ̣ SO2 la loai chât ô nhiêm phô biên nhât trong san xuât công nghiêp cung nh ́ ̃ ́ ́ ́ ̃ ư hoat đông sinh ̣ ̣   ̣ ̉ hoat cua con ng ươi. Nguôn phat thai SO2 chu yêu t ̀ ̀ ́ ̉ ̉ ́ ừ cac trung tâm nhiêt điên, cac loai lo ́ ̣ ̣ ́ ̣ ̀  nung, lo h̀ ơi khi đôt nhiên liêu than, dâu va khi đôt co ch ́ ̣ ̀ ̀ ́ ́ ́ ứa lưu huynh hoăc cac h ̀ ̣ ́ ợp chât l ́ ưu   huynh. ̀ 1.3.1 Tinh đôc hai ́ ̣ ̣  Khi SO ̣ ́ 2, SO3 goi chung la SO ̀ x, la nh̀ ưng khi thuôc loai đôc hai không chi v ̃ ́ ̣ ̣ ̣ ̣ ̉ ơi s ́ ưc khoe con ́ ̉   ngươi, đông th ̀ ̣ ực vât ma con tac đông lên cac vât liêu xây d ̣ ̀ ̀ ́ ̣ ́ ̣ ̣ ựng, cac công trinh kiên truc, la ́ ̀ ́ ́ ̀  ̣ môt trong nh ưng chât gây ô nhiêm môi tr ̃ ́ ̃ ường. Trong khi quyên, khi SO ́ ̉ ̣ ́ 2 khi găp cac chât ́ ́  oxy hoa d́ ươi tac đông cua nhiêt đô, anh sang chung chuyên thanh SO ́ ́ ̣ ̉ ̣ ̣ ́ ́ ́ ̉ ̀ 3  nhở  co oxy trong ́   không khi. Khi găp H ́ ̣ ́ ợp vơi n 2O, SO3 kêt h ́ ươc tao thanh H ́ ̣ ̀ 2SO4. Đây chinh la nguyên nhân ́ ̀   ̣ tao ra cac ć ơn mưa axit ăn mon cac công trinh, lam cho th ̀ ́ ̀ ̀ ực vât, đông vât chêt hoăc châm ̣ ̣ ̣ ́ ̣ ̣   ́ ̉ phat triên, biên đât đai thanh vung hoang mac. Khi SO ́ ́ ̀ ̀ ̣ ́ ̣ ́ 2 gây ra cac bênh viêm phôi, măt, da. ̉ ́   Nêu H ́ 2SO4 co trong n ́ ước mưa co nông đô cao lam bong da ng ́ ̀ ̣ ̀ ̉ ươi hoăc lam muc nat quân ̀ ̣ ̀ ̣ ́ ̀  ao. ́ SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  3
  4. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. 1.3.2 Đôi v́ ơi con ng ́ ươì ̀ ợp chât cua SO SOx va h ́ ̉ ̀ ưng chât co tinh kich thich,  2 la nh ̃ ́ ́ ́ ́ ́ ở nông đô nhât đinh co thê gây co ̀ ̣ ́ ̣ ́ ̉   ̣ ơ trơn cua khi quan.  giât c ̉ ́ ̉ Ở nông đô l ̀ ̣ ơn h ́ ơn se gây tăng tiêt dich niêm mac khi quan. Khi ̃ ́ ̣ ̣ ́ ̉   ́ ́ ới măt chung co thê thanh axit. tiêp xuc v ́ ́ ́ ̉ ̀ ́ ̉ ̣ SOx co thê thâm nhâp vao c̀ ơ thê ng ̉ ười qua cac c ́ ơ  quan hô hâp hoăc cac c ́ ̣ ́ ơ  quan tiêu hoá   sau khi được hoa tan trong n ̀ ươc bot. Va cuôi cung chung co thê thâm nhâp vao hê tuân hoan. ́ ̣ ̀ ́ ̀ ́ ́ ̉ ̣ ̀ ̣ ̀ ̀   ́ ́ ới bui, SO Khi tiêp xuc v ̣ ́ ̉ ̣ ́ ̣ ̉ ́ ̣ ̀ ́ ̉ ́ ̉ x co thê tao ra cac hat axit nho, cac hat nay co thê co thê xâm nhâp ̣   ́ ̣ vao cac huyêt mach nêu kich th ̀ ́ ́ ́ ước cua chung nho h ̉ ́ ̉ ơn 2 ­ 3µm. SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể của người qua da và gây ra các chuyển đổi hóa học, kết   quả  của nó là hàm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị  thoát qua đường tiểu và có   ảnh hưởng đến tuyến nước bọt. Hầu hết dân cư sống quanh khu vực nhà máy có nồng độ  SO2, SO3 cao đều mắc bệnh đường hô hấp. Nếu hít phải SO 2 ở nồng độ cao có thể gây tử  vong. Bảng 1.  Đôc tinh cua SO ̣ ́ ̉ 2 Theo Henderson – Haggard Triêu ch ̣ ưng ́ mg/m3 Ppm 500 – 400 Chêt nhanh trong 30’ – 1h ́ 1300 – 1000 100 – 50 ̉ ́ ở 30’ – 1h Nguy hiêm sau khi hit th 260 – 130 20 ́ ưng đ Kich  ́ ường hô hâp, ho ́ 50 12 – 8 Giơi han đôc tinh ́ ̣ ̣ ́ 30 – 20 – 3 Giơi han ng ́ ̣ ửi thây mui ́ ̀ 13 – 8 1.3.3 Đôi v ́ ơi th ́ ực vâṭ SOx bị oxy hóa ngoài không khí và phản  ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric là   tác nhân chính gây hiện tượng mưa axit,  ảnh hưởng xấu đến sự  phát triển thực vật. Khi  tiếp xúc với môi trường có chứa hàm lượng SO2 từ  1 ­ 2ppm trong vài giờ có thể  gây tổn  thương lá cây. Đối với các loại thực vật nhạy cảm như nấm, địa y, hàm lượng 0,15 ­ 0,30  ppm có thể gây độc tính cấp. SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  4
  5. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. 1.3.4 Đôi v́ ơi công trinh xây d ́ ̀ ựng Sự có mặt của SOx trong không khí ẩm tạo thành axit là tác nhân gây ăn mon kim lo ̀ ại,   bê­tông và các công tr.nh kiến trúc. SOx làm hư hỏng, làm thay đổi tính năng vật liêu, làm ̣   thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng như  đá vôi, đá hoa, đá cẩm thạch; phá hoại các tác   phẩm điêu khắc, tượng đài. Sắt, thép và các kim loại khác ở trong môi trường khí ẩm, nóng  và bị nhiễm SOx thì bị  han gỉ  rất nhanh. SOx cũng làm hư  hỏng và giảm tuổi thọ  các sản  phẩm vải, nylon, tơ nhân tạo, đồ bằng da và giấy... 1.4     Các phương pháp xử lý SO2 1.4.1 Phương pháp hấp thụ Nguyên tắc cơ bản của việc hấp thụ khí là tạo ra một sự tiếp xúc giữa dòng khí chứa   các chất ô nhiễm và các hạt dung dịch hấp thụ thường được phun ra với kích thước nhỏ và  mật độ  lớn. Các chất ô nhiễm được tách ra bằng việc hòa tan trong chất lỏng hấp thụ  hoặc phản ứng hóa học giữa chất ô nhiễm và dung dịch hấp thụ.  Hấp thụ khí SO2 bằng nước ­Là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO 2 trong khí thải, nhất  là trong khói từ các lò công nghiệp ­Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được ­Nhược điểm: do độ hòa tan của khí SO2 trong nước quá thấp nên thường phải dùng một  lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất lớn Hình 1.  Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng hơi nước. 1­tháp hấp thụ; 2­tháp giải thoát khí SO2; 3­thiết bị ngưng tụ; 4,5­thiết bị trao đổi   nhiệt; 6­bơm SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  5
  6. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói.  Hấp thụ khí SO2 bằng CaCO3 (Đá vôi), CaO (Vôi nung) hoăc vôi s ̣ ưa Ca(OH) ̃ 2 ­ Xử  ly SO2 b ́ ằng vôi là phương pháp được áp dụng rất rộng rai trong công nghi ̃ ệp vơí  hiệu quả xử ly cao, nguyên li ́ ệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi. ­ Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trinh x ̀ ử ly nh ́ ư sau: CaCO3 + SO2  CaCO3 + CO2 CaO + SO2   CaSO3 2CaSO3 + O2   2CaSO4 Hình 1.  Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng sữa vôi. 1­tháp hấp thu, 2­ bộ phận tách tinh thể, 3­bộ lọc chân không, 4,5­ máy bơm, 6­thùng trộn sữa vôi ­ Hiệu quả  hấp thụ  SO2 bằng sữa vôi đạt 98%. Sức cản khí động của hệ  thống không   vượt quá 20 mm H2O. ­ Nguyên liệu vôi được sử dụng một cách hoàn toàn, cụ thể là cặn bùn từ hệ thống xử lý  thải ra có thể được sử dụng làm chất kết dính trong xây dựng sau khi chuyển sunfit thành   sunfat trong lo nung. ̀ Ưu điểm: Công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, có thể  chế  tạo thiết bị  bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit và không chiếm nhiều  diện tích xây dựng. SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  6
  7. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. Nhược điểm: Đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaSO4 và CaSO3 gây tắc nghẽn các đường  ống và ăn mòn thiết bị.  Hấp thụ khí SO2 bằng Magie Oxit (MgO) ­ SO2 được hấp thụ bởi oxit – hydroxit magiê, tạo thành tinh thể ngậm nước sunfit magiê.   Trong thiết bị hấp thụ xảy ra các phản ứng sau: MgO + SO2  MgSO3 MgO + H2O  Mg(OH)2 MgSO3 + H2O + SO2  Mg(HSO3)2 Mg(OH)2 + Mg(HSO3)2  2MgSO3 + 2H2O ­ Độ  hòa tan của sunfit magiê trong nước bị giới hạn, nên lượng dư  ở  dạng MgSO 3.6H2O  và MgSO3.3H2O rơi xuống thành cặn lắng.  Hấp thụ khí SO2 bằng Zn ­ Xử  lí khí SO2 bằng kẽm oxit (ZnO) cũng tương tự  như  phương pháp oxit magiê tức là   dùng phản ứng giữa SO2 với kẽm oxit để thu các muối sunfit và bisunfit, sau đó dùng nhiệt   để phân ly thành SO2 và ZnO. ­ Trong phương pháp này, chất hấp thụ là kẽm. Phản ứng hấp thụ như sau: SO2 + ZnO + 2,5H2O  ZnSO3.2,5 H2O + Khi nồng độ SO2 lớn 2SO2 + ZnO + H2O  Zn(HSO3)2  Sunfit kẽm tạo thành không tan trong nước được tách ra bằng xyclon nước và sấy khô.  Tái sinh ZnO bằng cách nung sunfit ở 350oC. ZnSO3.2,5H2O  SO2 + ZnO + 2,5H2O ­ SO2 được chế biến tiếp tục còn ZnO quay lại hấp thụ.  Hấp thụ khí SO2 bằng natri sunfit (Na2SO3)  ­ Ưu điểm của phương pháp: là ứng dụng chất hấp thụ hóa học không bay hơi có khả năng  hấp thụ  lớn. Phương pháp có thể  được  ứng dụng để  loại các SO2  ra khỏi khí với bất kì  nồng độ nào. Có nhiều phương án khác nhau. Nếu dùng soda để hấp thụ ta thu được sunfit   và bisunfit natri. Na2SO3 + SO2 + H2O  2NaHSO3 ­ Khí tham gia phản ứng với sunfit và bisunfit làm tăng nồng độ bisunfit SO2 + NaHCO3 + Na2SO3 + H2O  3NaHSO3 ­ Dung dịch hình thành tác dụng với kẽm tạo thành sunfit kẽm NaHSO3 + ZnO  ZnSO3 + NaOH SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  7
  8. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. 1.4.2 Phương pháp hấp phụ ­ Quá trình hấp phụ được sử dụng rộng rãi để khử ẩm trong không khí loại bỏ những chất   gây mùi, hơi dung môi, những chất màu, những ion hòa tan trong nước. Có hai phương thức   hấp phụ: + Hấp phụ vật lý: Các phần tử  khí bị  giữ  lại trên bề  mặt chất hấp phụ  nhờ  lực liên kết  giữa các phần tử. Quá trình này có toả  nhiệt, độ nhiệt toả  ra phụ thuộc vào cường độ  lực  liên kết phân tử. + Hấp phụ hoá học: Khí bị hấp phụ do có phản ứng hóa học với vật liệu hấp phụ, lực liên   kết phân tử trong trường hợp này mạnh hơn ở hấp phụ vật lý. Do vậy lượng nhiệt toả  ra  lớn hơn, và cần năng lượng nhiều hơn.  Phương pháp hấp thụ bằng các amin thơm ­ Để hấp thụ  SO2 trong khí thải của luyện kim màu (nồng độ  SO2 khoảng 1­2% thể tích)  người   ta   sử   dụng   dung   dịch   C6H3(CH3)NH2,   tỉ   lệ   C6H3(CH3)2NH2  :   nước   =   1:1).  C6H3(CH3)2NH2  không   trộn   lẫn   với   nước   nhưng   khi   liên   kết   với   SO2  thành  (C6H3(CH3)2NH2)2.SO2 tan trong nước.   Phương pháp CaCO3  ­ Quá trình hấp thụ  bằng huyền phù CaCO3, diễn ra theo các giai đoạn.  Ưu điểm của  phương pháp này là: Quy trình công nghệ  đơn giản, chi phí hoạt động thấp, chất hấp thụ  dễ tìm và rẻ, có khả năng xử lí khí mà không cần làm nguội và xử lí sơ bộ. ­ Quá trình hấp thụ được thực hiện trong nhiều tháp khác nhau: tháp đệm, tháp chảy màng,   tháp đĩa, tháp phun, tháp sủi bọt và tháp tầng sôi.  Xử lí khí SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn ­ Các quá trình xử  lí khí SO2 bằng chất hấp thụ theo phương pháp  ướt có nhược điểm là  nhiệt độ của khí thải bị hạ thấp, độ ẩm lại tăng cao gây han rỉ thiết bị máy móc,hệ thống   cồng. Để  khắc phục yếu điểm trên và do nhu cầu hoàn nguyên vật liệu hấp phụ  và làm   sạch khí thải khỏi bụi của vật liệu hấp phụ người ta đã kết hợp giữa quá trình khô và ướt  ngày càng trở nên thiết thực. Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính Xử lí khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước ­ Quá trình LURGI Xử lí SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa Xử lí khí SO2 bằng mangan oxit (MnO) Xử lí SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  8
  9. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. CHƯƠNG 2    : ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG  NGHỆ 2.1 Tính toán lưu lượng và nồng độ đầu vào Tính toán lưu lượng Bảng 2.  Thành phần dầu DO (%) Nguyên tố C H O N S A W %m 86,3 10,5 0,3 0,3 0,5 0,3 1,8 (Nguồn [3]) Năng suất: GN = 5 tấn/h = 5000 kg/h Áp suất: 3 at Nhiệt độ nước: 25 °C; ts = 132,9 °C ( Bảng 41, trang 37, [7]) Nhiệt độ hóa hơi: rhh = 2171 ( Bảng 1.251, trang 315,[1] ) Nhiệt dung riêng của nước: CN= 4200×10­3 (J/kg.K) Hiệu suất làm việc: H = 90%  = Q1 + Q2 = GN × CN × t + GN × rhh = 5000 × 4200 × 10­3 × ( 132,9 ­ 25 ) + 5000 × 2171 = 12,9106( kJ/h ) Hiệu suất chỉ đạt được 90%: ( kJ/h ) Nhiệt trị của nhiên liệu: LHVDO = 339C + 1256H  + 108,8 (O ­ S)  ­ 25,1 (W ­ 9H)  Trong đó: C,H,O,S,W,H là thành phần cacbon, hydro, oxy, lưu huỳnh, nước trọng tự nhiên.  (%) (Trang 55,[4]) LHVDO = 339×86,3 + 1256×10,5 ­ 108,8×(0,3 ­ 0,5) ­ 25,1×(1,8+9×10,5)  SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  9
  10. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. = 40048,33 (kJ/kg) GDO = = = 357,1 (k g/h) Bảng 2.  Thành phần và lượng của các nguyên tố Thành phần C O H N S A W Lượng nguyên tố = GDO × %m 308,2 1,1 37,5 1,1 1,8 1,1 6,4 Phương trình phản ứng: C      +  O2       CO2 25,7   25,7   25,7 2H    +  O2     H2O 37,5   9,4   18,8 N       +  O2   NO2 0,08    0,08   0,08 S       +  O2    SO2 0,06    0,06    0,06 Bảng 2.  Thành phần số mol, khối lượng khí thải và thể tích khí thải Thành phần n (kmol/h) mthải (kg/h) Vthải (m3/h) SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  10
  11. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. CO2 25,7 1130,8 616,8 NO2 0,08 3,7 1,9 H2O 18,8 300,8 451,2 SO2 0,06 3,8 1,4 W 0,4 9,6 O2 35,2 Vthải= 844,8 Giả sử Oxy dư 25%: = 844,8 × 1,25 = 1056 (m3/h) Mà Oxy chiếm 21% trọng không khí nên: Vkk = =   = 5028,6 (m3/h) Lưu lượng khí thải: QKT = Vthải + Vkk = 844,8 + 5028,6 =5873,4 (m3/h) Giả  sử  nhà máy A nằm trong khu công nghiệp B hoạt động kể  từ  ngày 29/10/2013 nên so  sánh nồng độ khí thải phát sinh với cột B QCVN 19:2009/BTNMT.  SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  11
  12. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. Theo QCVN 19: 2009/BTNMT, nồng độ tối đa cho phép của SO 2 được tính theo công thức  sau:                          Cmax = C  Kp  Kv  Trong đó:   ­ Cmax  là nồng độ  tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ  trong khí thải công nghiệp   (mg/Nm3)  ­   C   là   nồng   độ   của   bụi   và   các   chất   vô   cơ   (mg/Nm 3)   quy   định   tại   mục   2.2   QCVN   19:2009/BTNMT ­ Kp là hệ số lưu lượng nguồn thải quy định tại mục 2.3 QCVN 19:2009/BTNMT với Q KT 
  13. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. 2.2 Đề xuất và thuyết minh quy trình công nghệ 2.2.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ Nguồn khói thải từ lò hơi có các thông số sau: ­ Lưu lượng khí thải: G = 5873,4 (m3/h) ­ Nồng độ khí SO2 vào tháp: Cv= 647 (mg/m3) ­ Nồng độ khí ra khỏi tháp: Cr= 500 (mg/m3) Xử lý SO2 bằng tháp hấp thụ ­ Nhiệt độ làm việc của tháp: t = 40oC ­ Áp suất của thiết bị: P = 1 atm = 105 Pa Tháp hấp thụ được chọn là tháp đệm vì: Hiệu quả xử ly cao; Ch ́ ế tạo, vận hành đơn giản,   Giá thành thiết bị chấp nhận được. Vật liệu đệm là vòng sứ  với  ưu điểm là chịu được môi trường ăn mòn tốt và chịu đuợc   nhiệt độ  cao. Ngoài ra còn có tác dụng kết dính bụi và kim loại nặng trong khí thải vào   dung dịch hấp thu sau đó được tách ra ở dạng cặn của bể lắng. 2.2.2 Quy trình công nghệ đề xuất a) Phương án 1: Sơ đồ công nghệ: Hình 2.  Quy trình xử lý khí SO2 có sử dụng Cyclon. Chú thích: : Đường khí : Đường hóa chất : Đường bụi thu hồi Thuyết minh công nghệ: Dòng khí thải từ lò hơi sẽ được thu về hệ thống xử lý. Tại đây dòng khí và bụi được đưa  vào tháp giải nhiệt khí nhờ các cánh quạt thổi khí giúp làm giảm nhiệt lượng của dòng khí   thải. Sau đó dòng khí sẽ được đưa vào cyclon dưới tác dụng của lực ly tâm các hạt bụi có  kích thước lớn sẽ va chạm vào thân thiết bị và mất quán tính rơi xuống đáy cyclon định kỳ  được thu ra ngoài. Dòng khí sau khi đã sạch bụi và làm mát sẽ  đưa qua tháp hấp thụ, sử  dụng dung dịch Ca(OH)2 để xử lý SO2. Tại tháp hấp thụ, dung dịch Ca(OH)2 được bơm liên  tục từ  đỉnh tháp xuống các lớp mâm tiếp xúc, khí thải chứa SO 2 được dẫn từ  dưới đi lên  quá trình tiếp xúc giữa pha khí và pha nước giúp quá trình hấp thụ   được diễn ra dễ  dàng. Khí đi ra khỏi tháp hấp thụ sẽ được tách ẩm làm khô dòng khí nhờ tháp hấp phụ. Sau   đó khí sẽ được đẩy vào ống khói và thải ra ngoài môi trường là không khí sạch đạt QCVN   19:2009/BTNMT. b) Phương án 2: Sơ đồ công nghệ: SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  13
  14. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. Hình 2.  Quy trình xử lý khí SO2 có sử dụng tháp rửa bụi. Chú thích: : Đường khí : Đường hóa chất : Đường nước, nước thải Thuyết minh công nghệ: Khói thải sau khi thải ra khỏi lò hơi được dẫn qua tháp rửa bụi nhờ  hệ  thống giàn phun   nước từ  tháp rửa bụi làm giảm đáng kể  nhiệt lượng của dòng khí thải, bụi và nước (bùn  thải) sẽ  được dẫn ra ngoài để  xử  lý. Dòng khí thải nhờ  lực ly tâm từ  quạt hút được đưa   vào tháp hấp thụ. Tại tháp hấp thụ  dung dịch Ca(OH)2  được bơm liên tục từ  đỉnh tháp  xuống các lớp mâm tiếp xúc, khí thải chứa SO2 được dẫn từ dưới đi lên quá trình tiếp xúc  giữa pha khí và pha nước giúp quá trình hấp thụ được diễn ra dễ dàng. Khí đi ra khỏi tháp  hấp thụ  là không khí sạch đạt QCVN 19:2009/BTNMT được đẩy vào ống khói và thải ra  ngoài.  Chọn phương pháp xử lý SO2:  Hấp thụ khí SO2 bằng Ca(OH)2 (sữa vôi) vì: ­ Là loại dung dịch rẻ tiền dễ kiếm. ­ Tính ăn mòn thiết bị yếu ít gây nguy hại cho thiết bị xử lý. ­ Dung dịch này ngoài nhiệm vụ  hấp thụ  các acid SO 2, CO2,...còn có tác dụng làm  nguội khí thải đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn về nhiệt độ khí thải đầu ra của ống khói. ­ Hiệu quả  hấp thụ  SO2  bằng sữa vôi đạt 98%. Sức cản khí động của hệ  thống  không vượt quá 20 mm H2O. Không chọn hệ thống tháp rửa bụi vì cần có thêm hệ thống xử lý nước thải để xử  lý lượng bùn thải từ  tháp rửa khí, giá thành cao khi xây dựng thêm hệ  thống. Cần một   lượng nước lớn để rửa và làm mát khí thải. Khi nước tiếp xúc trực tiếp với khí thải sẽ tạo   thành axit dễ làm hư và ăn mòn thiết bị. Do đó, chọn phương án 1 để xử lý SO2. SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  14
  15. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. CHƯƠNG 3    : TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 3.1  Các thông số ban đầu Lưu lượng khí thải: Gv= 5873,4 m3/h Nồng độ SO2 ban đầu: Cv= 647 mg/m3 Chọn nhiệt độ của dung môi hấp thu là: t = 44°C = 313K Dung dịch sử dụng trong quá trình hấp thụ là Ca(OH)2 5% Áp suất chọn làm việc: 3atm Nồng độ SO2 ra là: Cr= 500mg/m3 Khối lượng mol khí thải: = 64 (kg/kmol) Khối lượng mol dung môi: Mdm= 18 (kg/kmol) 3.2 Tính cân bằng vật chất 3.2.1 Nồng độ khí vào và nồng độ khí ra ­ Nồng độ khí vào:  Yv= =  (kmol/kmol kk) ­ Tỉ lệ thể tích khí SO2 đi vào: yv =  =  = 0,00022 (Kmol SO2/ Kmol kk ) ­ Nồng độ pha khí ra khỏi tháp: Yr =  =  = 0,00019 (Kmol SO2/ Kmol kk) ­ Tỉ lệ thể tích khí SO2 đi vào: yr =  =  = 0,00019 (Kmol/ Kmol) ­ Suất lượng của khí trơ: Gtr= Gv (1­ yv) = 5873,4 (1­ 0,00024)=5872 (m3/h)=244,67(kmol/h)  3.2.2  Xác định đường cân bằng và đường làm việc  Đường cân bằng Ta có:  logP*SO2 = 3.58 + 1.871 log   + 2.2410­2T ­   Trong đó :  P*SO2: áp suất riêng phần SO2 cân bằng (Pa). : nồng độ SO2 cân bằng. Từ phương trình trên lập đường cân bằng: X= Y*=   Bảng 3.  Số liệu đường cân bằng SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  15
  16. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. SO2 0,005 0,0125 0,02 0,0275 0,035 0,0425 0,05 0,0575 0,065 0,0725 1,062 5,894 14,195 25,75 40,423 58,117 78,758 102,282 128,637 157,78 X.10­3 0,09 0,23 0,36 0,5 0,63 0,77 0,90 1,04 1,17 1,31 Y.10­3 0,01 0,06 0,14 0,26 0,4 0,58 0,79 1,02 1.129 1.58 Đường làm việc ­ Nồng độ dung môi vào:  Xv=0 ­ Nồng độ SO2 cực đại Xmax:  Dựa vào đồ thị phương trình đường cân bằng: Y*= 829,84X2 + 0,1402X­ 0,00001 Từ đó ta được Xmax= 0,00047 (kmol SO2/kmol DM) ­ Lượng dung môi tối thiểu: Lmin= = 244,67  = 26 (kmol/h)  (Mục d 6.5, trang160, [5]) ­ Lượng dung môi thực tế: lấy bằng 1,4 lượng dung môi tối thiểu Ltr= 1,4 Lmin = 1,4 26 = 36,4 (kmol/h) Phương trình cân bằng vật chất có dạng: GtrYđ + LtrXđ = GtrYc + LtrXc Suy ra: Xr= =  = 0,00037 (kmol SO2/kmol DM) Đường làm việc của tháp đi qua 2 điểm có tọa độ: (Xv, Yr) và (Xr, Yv): (0; 0,00019) và (0,00037; 0,00024) Ta có đồ thị đường cân bằng và đường làm việc: ­ Hiệu suất của quá trình hấp thụ: E =  =  =13,6% 3.3 Tính tháp hấp thụ Lựa chọn vật liệu đệm: Chọn vòng sứ Rasiga xếp ngẫu nhiên có các thông số sau: − Kích thước đệm:  − Bề mặt riêng: đ= 135 m2/m3 − Thể tích tự do:  − Khối lượng riêng của đệm:  − Khối lượng riêng xốp:  = 520 kg/m3 SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  16
  17. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. − Số lượng đệm trong  (Bảng IX.8, trang 193,[2] ) 3.3.1 Đường kính tháp hấp thụ Đường kính tháp hấp thụ được xác định theo công thức  (m) ( IV.89, trang181,[2]) Trong đó: D: đường kính tháp hấp thụ (m) Vtb: lưu lượng trung bình của dòng khí qua tháp hấp thụ  Vtb= Gtr= 5872 (m3/h) : vận tốc biểu kiến của dòng khí ứng với tổng tiết diện (m/s) = = (0,80,9)  Tốc độ sặc , m/s được xác định theo công thức:   (IX.114, trang 187,[2]) (*) Trong đó: Gx, Gy: lưu lượng dòng lỏng và khí trung bình (kg/s) Gx =(kg/s) Gy= (kg/s) : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha khí =0,65610­3 (N.s/m2) độ nhớt trung bình của pha lỏng ở nhiệt độ 400C = 0,893710­3 (N.s/m2) độ nhớt trung bình của nước ở nhiệt độ 250C A= 0,022 (IX.8, trang 193,[2]) Khối lượng riêng trung bình đối với pha khí:   (IX.104, trang 183,[2]) Nồng độ phần mol trung bình của pha khí: ytb=    (kg/m3) Khối lượng riêng trung bình đối với pha lỏng:= 992 kg/m3 Thay số vào (*) ta được: Suy ra:  (m/s) Chọn tốc độ làm việc :  (m/s) Đường kính tháp hấp thụ sẽ được xác định: SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  17
  18. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. D = = 0,8 (m) Chọn đường kính tháp: D = 0,8 (m) Kiểm tra vận tốc làm việc: D = = 0,8  (m/s)  ( thỏa điều kiện làm việc) Vậy vận tốc: (m/s) 3.3.2 Chiều cao tháp hấp thụ  Kiểm tra mật độ tưới Mật độ tưới thực tế:   trong đó: Vx là thể tích pha lỏng (m3/h) F là diện tích tháp (m2)   (m3/m2.h) Mật độ tưới thích hợp:   (m3/m2.h) Trong đó B = 0,093 là trị số (Bảng IX.6, trang 177,[2])  (m3/m2.h) Lập tỷ số: = 0,1 
  19. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. Trong đó: Vd: thể tích tự do của đệm, Vd = 0,78 (m3/m3) a: hệ số phụ thuộc dạng đệm (vòng rasching, a = 0,123) σd: bề mặt riêng của đệm (m2/m3) : hệ số thấm ướt của đệm () Khối lượng mol hỗn hợp: Mhh = (kg/kmol) Độ nhớt trung bình của hỗn hợp khí:   Trong đó: = 0,01310­3 độ nhớt của SO2 ở 400C (N.s/m2) = 0,018510­3 độ nhớt của không khí ở 400C (N.s/m2) (Bảng I.18 trang 93 và hình I.35, trang117,[1])  (N.s/m2) Chuẩn số Raynon pha hơi: Rey=  = = 579 Chuẩn số prandl của pha hơi: Pry= = = 1,36 Dy là hệ số khuếch tán trong pha khí m2/s Với Dy===1,210­5 (m2/s)  (m)  Tính hL: (Bảng IX.77, trang 177,[2])  Chuẩn số raynon pha lỏng: Trong đó: Ft=  (m2) Dx lưu lượng khuếch tán pha lỏng (m2/s) Dx = = 2,510­5 (cm2/s) (2.41, trang 29,[9]) Trong đó: =2,6: hệ số kết hợp cho dung môi Mdm = Mnuoc = 18 (kg/kmol) SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  19
  20. Đồ án khí thải                                                                                                                     Tên  đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt với  năng suất 5 tấn/h của nhà máy sản xuất mì gói. = 44,8 (cm3/mol) (Bảng 2.2, trang 26, [9]) Chuẩn số prandl pha lỏng:    (m) Suy ra:  (m)  Tính trở lực của lớp đệm Tổn thất áp xuất của đệm khô:   (IX.119, trang189,[2]) Trong đó:  H = 6,2 m : chiều cao đệm : hệ số trở lực của đêm, bao gồm cả trở lực do ma sát và trở lực cục bộ, phụ thuộc chuẩn  số Rey Rey = 579 > 400 nên tổn thất áp suất của đệm khô được xác định theo công thức:  (N/m2)  (IX.121, trang 189,[2])   Tổn thất áp suất của lớp đệm ướt: ư  = K (IX.127, trang 191,[2])  (IX.134, trang 191,[2]) Với: Gx là mật độ tưới (kg/m2.s)  (kg/m2.s)   b là hệ số, hàm số của Rex  (IX.133, trang 191,[2]) A’ là thông số tưới  (IX.134, trang 191,[2]) Đối với đệm vòng bằng sứ (=const): với A’  30 mm thì  (N/m2) Chiều cao cột chất lỏng:   Vậy chọn hlỏng = 0,9 (m) SVTH: Huỳnh Thị Kiều An – MSVV: 0350020270  GVHD: Trần Anh Khoa  20
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2