thiết kế và tính toán hệ thống khí thải trong xưởng sản xuất bê tông cốt thép

Trang 1

Kw hóa chất

Máy tiện phôi

Lò hơi Lò sấy

than

Kw hóa chất

Thông tin cần thiết cho quá trình tính toán :

- Máy mài đá : có nồng độ bụi đá phát sinh 700 mg/m3 (bụi có đường kính 100 цm)

- Máy tiện phôi : có nồng độ bụi kim loại phát sinh 600 mg/m3 (bụi có đường kính 120 цm)

- 2 KW hóa chất có các dung môi hữu cơ bay hơi (VOC, acetone, benzene,toluene…) gây nguy hại cho sức khỏe người lao động, cần hút và xử lý

- Khu làm khuôn phát sinh bụi mịn (<10 цm) có nồng độ bụi đá phát sinh 700 mg/m3

- Lò hơi sử dụng nhiên liệu là dầu F.O có các thông số đi kèm

- Lò sấy than sẽ sử dụng nhiên liệu đốt là than có các thông số đi kèm

Op (%)

Np (%)

Sp (%)

Ap(

%)

Wp (%)

Dung

ẩm d (g/kg)

ống khói h(m)

B(kg/

h)

D(mm)

Nhiệt độ khói

TK(0C) Tham

Trang 2

Chương I : Tính lưu lượng

1 Thiết bị máy mài đá : Có nồng độ bụi đá phát sinh 700 mg/m3 (bụi có đường kính 100µm)

Tiết diện hình chữ nhật của chụp hút : 1500mm X 500mm cao 1m so với mặt đất Diện tích mặt bằng F = 0,75 m2

Lưu lượng chụp hút : L = Vh.F =1,8.0,75 = 1,35m3/s

2 Khu làm khuôn : Khu làm khuôn phát sinh bụi mịn (<10 цm)

Tiết diện hình chữ nhật của chụp hút : 1250mm X 500mm cao 1m so với mặt đất Diện tích mặt bằng F = 0,625m2

Trang 3

3

3 Kw hóa chất : 2 KW hóa chất có các dung môi hữu cơ bay hơi (VOC, acetone,

benzene,toluene…) gây nguy hại cho sức khỏe người lao động, cần hút và xử lý Đối với KW hoá chất có diện tích mặt bằng là hình thang cân thì chúng ta sẽ đặt tủ hút

là hình chữ nhật với chiều dài là đáy lớn của hình thang +20mm và chiều rộng là chiều cao của hình thang +20mm

Đối với diện tích mặt bằng là hình tròn thì tủ hút sẽ có dạng hình vuông với cạnh là đường kính hình tròn +20mm

- Tủ hút đặt cách sàn 1m, cao 2m , chụp hút cao 0,5 m và vận tốc tại cửa hút là 0,2 m/s

Trang 4

Tủ hút cho KW hố chất tại vị trí 3 trên sơ đồ bản vẽ mặt bằng:

Tiết diện chữ nhật của tủ hút là: (3250+40) X (2000 +40)mm =6711600 mm2 = 6,712m2 Thể tích làm việc của tủ hút là: (3250+40) X (2000 +40)X 2000 mm = 13,424m3

Lưu lượng của chụp hút:

L = vF = 0,2 X 6,712 = 1,342 m 3 /s ( vận tốc tại cửa hút v =0,2m/s )

Tủ hút cho KW hố chất tại vị trí 7 trên sơ đồ mặt bằng:

Tiết diện chữ nhật của tủ hút là: (4000+40) x (4000+40) mm = 16,322 m2

5 Lị hơi (dầu FO) :

Nhiệt năng của nhiên liệu theo cơng thức Mendeleev (12.7) :

Qp = 81 *65 + 246 *4.15– 26 * (2.79 - 0.9) – 6 * 8= 6188,76 kcal/kgNL

Máy tiện phơi

khí vào

1000 mm

Trang 5

5

TT Đại lượng tính toán Ký

hiệu

Công thức tính toán Giá trị Đơn vị

1 Lượng không khí khô

lý thuyết cần cho quá

Trang 6

Tính toán nồng độ chất ô nhiễm tại miệng ống khói

MCO MCO=(103VCO.B.γCO)/3600 8,238 g/s

5 Lượng khí CO2 với

γCO2=1,977kg/m3chuẩn

MCO2 MCO2=(103VCO2B.γCO2)/3600 508,308 g/s

6 Lượng tro bụi với hệ số tro

bay theo khói α=0,5

Trang 7

7

TT Loại chất

thải

Cmax (mg/m3)

Giới hạn cho phép mg/m3 đối với loại cơ sở sản xuất

6 Lò sấy than (than cám):

Nhiệt năng của nhiên liệu theo công thức Mendeleev (12.7):

Qp = 81 *65 + 246 *4.15– 26 * (2.79 - 0.9) – 6 * 8= 6188,76 kcal/kgNL

hiệu

Công thức tính toán Giá trị Đơn vị

1 Lượng không khí khô lý thuyết

cần cho quá trình cháy

V0 0,0333(Op-Sp)

V0=0,089Cp+0,264Hp-6,818 M3

chuẩn/kgNL

5 Lượng khí CO trong SPC với

hệ số cháy không hoàn toàn về

VCO VCO=1,865.10-2ηCp 0,03 nt

Trang 8

hóa học và cơ học η=0,025

6 Lượng khí CO2 trong SPC VCO2 VCO2=1,865.10-2(1-η)Cp 1,212 nt

7 Lượng hơi nước trong SPC VH2O VH2O=0,111HP+0,0124WP

Tính toán nồng độ chất ô nhiễm tại miệng ống khói

tt  Đại lượng tính toán Ký

MCO MCO=(103VCO.B.γCO)/3600 6,771 g/s

5 Lượng khí CO2 với

γCO2=1,977kg/m3chuẩn

MCO2 MCO2=(103VCO2B.γCO2)/3600 432,634 g/s

6 Lượng tro bụi với hệ số tro

bay theo khói α=0,5

Mbụi Mbụi=10.α.AP.B/3600 14,444 g/s

7 Lượng khí NOx MNOx MNox=3,953.10-2.Q1,18/3600 0,327 mg/s

Trang 9

Giới hạn cho phép mg/m3 đối với loại cơ sở sản xuất

trong tiêu chuẩn

Không quy định trong tiêu chuẩn

Trang 10

Chương II : Vạch tuyến ống

Trang 11

11

Chương III: Tính Toán Thủy Lực

1 Khu vực máy mài đá (mặt bằng số 1) :

Các thông số cần thiết cho quá trình tính toán :(dựa vào phục lục 3 )

Lưu lượng L=1,35m3/s=4860m3/h Vận tốc trong ống :V=10-12m/s

d (mm)

R (kG/m3) R x l Σ ξ

phục lục 3 sách “Kĩ thuật thông gió”_GS Trần Ngọc Chấn_NXB Xây dựng Hà Nội 1998

Dựa vào bảng phụ lục 3,tính được d=383mm và R=0,383kg/m3,vậy ta chọn d=400mm, v=12m/s

Trang 12

Lưu lượng L=1,25m3/s =4500m3/h Vận tốc trong ống :V=10-12m/s

Miệng hút : ξ =1.05

Ta có bốn ngoặt 90o :R/D =2, vậy ξ =0,35*4=1,4

STT L (m3/h) l (m) v (m/s)

d (mm)

R (kG/m

(v2 x γ)/ (2 g) =8,81

Dựa vào bảng phụ lục 3 ,tính được d=346mm và R=0,413kg/m3,vậy ta chọn d=355mm, v=12m/s

(v2 x γ)/ (2 g) =8,52

Trang 13

13

Lưu lượng L=3,264 m 3 /s =11750m3/h Vận tốc trong ống :V=10-12m/s

Đường ống chung cho hai khu hóa chất có :

Lưu lượng L=16581m3/h Vận tốc trong ống :V=10-12m/s

L0/Lt =4831/11750 =0,7 F0/Ft =630/710 = 0,9

Ngoặc 900 (tiết diện tròn nhiều đốt) 1 ξ= 0.4

(v2 x γ)/ (2 g) =7,4

Dựa vào bảng phụ lục 3 ,tính được d=699mm và R=0,163kg/m3,vậy

ta chọn d=710mm, v=11,7m/s (v2 x γ)/ (2 g) =8,37

l=6,5m l=1m

Trang 14

d,

mm

R,

kG/m2.m

R.l ∑ξ

(v2 x γ)/

(2 g)

∆Pcb kG/m2

∆P= R.l +∆Pcb, kG/m2

1 - 2 4831 14,5 12 400 0,388 5,63 1.45 8.81 12,77 18,4 2a - 2 11750 6,5 11 630 0,177 1,15 1.45 7,4 10,73 11,88

2 - 3 16581 15 11,7 710 0,163 2,45 0,56 8.37 4,69 7,14

∑∆P =37,44

4 Khu vực máy tiện phôi :

Lưu lượng L=1,35m3/s=4860m3/h Vận tốc trong ống :V=10-12m/s

STT L

(m3/h) l (m) v (m/s) d (mm)

R (kG/m3) R x l Σ ξ

(v2 x γ)/ (2 g) =8,81

Trang 15

15

Lưu lượng L=2,796m3/s=10065,5m3/h Vận tốc trong ống :V=10-12m/s

b Lò hơi (dầu FO) :

Lưu lượng L=3,121m3/s=11235,5m3/h Vận tốc trong ống :V=10-12m/s

Đường ống chung cho hai thiết bị trên :

Lưu lượng L=21301m3/h Vận tốc trong ống :V=10-12m/s

L0/Lt =10065/11235=0,9 F0/Ft =630/800 = 0,8

Tra bảng phụ lục 4 ξ= 0.22

(v2 x γ)/ (2 g) =7,4

Dựa vào bảng phụ lục 3 ,tính được d=792mm và R=0,151 kg/m3,vậy

ta chọn d=800mm, v=12m/s (v2 x γ)/ (2 g) =8,81

l=22,5m

l=6m

l=10m

2 2a

3

l=9m

Lò hơi l=6m

l=2m

1

Lò sấy

Trang 16

STT Tên chi tiết Số lượng Ghi chú

Ngoặc 900 (tiết diện tròn nhiều đốt) 2 ξ= 0.4*2

Dựa vào số liệu thu thập ở trên, ta lập bảng tính tổn thất áp lực như sau:

Chương IV: Chọn Quạt Và Các Thiết Bị Xử Lý

Trạm 5 : khu lò hơi 5 + lò than 6

1 Trạm 1 (khu vực máy mài đá ):

Máy mài đá phát sinh bụi thô (100µm), với lưu lượng 4860 m3/h và nồng độ bụi 700mg/m3

d,

mm

R,

kG/m2.m

R.l ∑ξ

(v2 x γ)/

(2 g)

∆Pcb kG/m2

∆P= R.l +∆Pcb, kG/m2

1 - 2 10065,5 30,5 11 630 1,77 53,99 1,85 7,4 13,7 67,7 2a - 2 11235,5 15 11 630 1,77 26,55 1,45 7,4 10,7 37,3

∑∆P =128 kG/m 2

Trang 17

- Yêu cầu của hệ thống xử lý là (700-200)/700 = 71,43%

 Tổn thất áp lực thiết bị xyclon liot : 50 kG/m2

 Tổn thất áp lực thiết bị lọc bụi tay áo : 75 kG/m2

Công suất quạt:

N q = .

. = , ,

, = 3,8kW

Phệ thống= 19,85+ 50+75 =144,8 kG/m2Lưu lượng L=4860m3/h

Tra bảng phụ lục 5

Loại quạt ly tâm Ц Π.7-40 N Ω 5 Hiệu suất quạt : η= 0,55%

Số vòng quay: 1600 vòng/phút Vận tốc quay : 41,9 m/s

tổn thất đoạn ống nối thiết bị với nhau

Tổn thất áp suất

toàn hệ thống

tổn thất áp lực đoạn ống

tổn thất áp lực thiết bị

Trang 18

Trong đó:

K: hệ số dự trữ :

Đối với quạt li tâm có cánh uốn cong ra trước thì có thể lấy K = 1.1-1.15

Đối với quạt li tâm có cánh uốn cong ra sau và quạt trục : K = 1.05-1.1

η : hiệu suất của động cơ

Đường kính ống vỏ cyclone được tra là D= 3,24 x d = 1,1178 m

Đường kính ống thoát khí ra: d= 0,345m

Đường kính xả bụi ( Đường kính ống đáy) : Dd= 0.4 x d =0,138 m

Chiều cao thân cyclone (Chiều cao ống vỏ): Lb= 5d = 1,725m

Chiều cao phễu (Chiều cao phần nón): Lc = 4d = 1,38m

Đường kính ống xoáy: Dx = 1.9 x d = 0,66m

Chiều dài dòng xoáy (Chiều cao ống ra): S = 5d =1,725 m

 Bảng 1 _phụ lục

Trang 19

19

 Lọc bụi túi vải :

Chọn vải len có năng suất lọc cao, biến động độ sạch ổn định, dễ phục hồi độ bền khoảng 6¸7 tháng hoạt động liên tục

Tỉ lệ chiều dài và đường kính túi vải:

K = 16 : 1 (TCVN 16 – 20/1 )

Chiều dài lọc túi thích hợp: l =2000 - 3500mm

Do điều kiện không gian mà ta chọn l, ở đây l =2000mm

 Đường kính túi vải: D =l/K =2000/16 = 125mm (TCVN: D=200-400 mm )

 L =4860 m3/h (Lưu lượng đầu vào)

 v: Cường độ lọc bụi : v =15 - 200 m3/m2.h Do yêu cầu của loại vải và khả năng xử lí mà chọn v khác nhau, chọn v =150 m3/m2.h

 h: Hiệu suất làm việc của bề mặt lọc, thường lấy h =85%

Từ đó, suy ra:

F =4860/(150 X 0.85) = 38,1m2

 Số ống tay áo dùng là: n = F / F1 =38,1/1,256 = 30 ống

 Chọn chiều dài 6 ống, chiều rộng 5 ống

Tính toán và lựa chọn kích thước thiết bị:

 Chiều rộng thiết bị:

L = n1 X D + l1 X (n1 +1) = 5 X 0.2 +0.08 X 6 = 1,48m

Với l1: khoảng cách giữa 2 túi liên tiếp Chọn l1 = 80mm

 Chiều dài thiết bị:

B = n2 X D + l1 X (n2+1) = 6 X 0.2 + 0.08 X 7= 1,76m

 Chiều cao thùng lọc:

h =H + H1 + H2

Trong đó:

Trang 20

 H: Chiều cao bộ phận lọc:

H = l = 2 m

 H1: Chiều cao tạo bộ phận chấn động ở trên túi vải, thường lấy H1= 0.5 m

 H2: Chiều cao bộ phận thu hồi bụi ,tuỳ theo lượng bụi và thời gian cần thu hồi, thường

Tổn thất áp lực thiết bị xyclon liot : 50 kG/m2

Tổn thất áp lực thiết bị lọc bụi tay áo : 75 kG/m2

toàn hệ thống

Trang 21

Đường kính ống vỏ cyclone được tra là D= 3,24 x d = 1,1178 m

 Bảng 1_ phụ lục

Phệ thống= 29,354 + 50+75 =154,4 kG/m2Lưu lượng L=4500m3/h

Tra bảng phụ lục 5

Chọn quạt ly tâm Ц Π.7-40 N Ω 5 Hiệu suất quạt : η= 0,55%

Trang 22

K = 16 : 1 (TCVN 16 – 20/1 )

 L =4500m3/h (Lưu lượng đầu vào)

Từ đó, suy ra:

F =4500/(150x0,85) =35,3m3

 Số ống tay áo dùng là: n = F / F1 =35,3/1,256 = 28,1 ống chọn n =30 ống

L = n1 X D + l1 X (n1 +1) = 5 X 0.2 +0.08 X 6 = 1,48m

Với l1: khoảng cách giữa 2 túi liên tiếp Chọn l1 = 80mm

 Chiều dài thiết bị:

Trang 23

23

 H1: Chiều cao tạo bộ phận chấn động ở trên túi vải, thường lấy H1= 0.5 m

 H2: Chiều cao bộ phận thu hồi bụi ,tuỳ theo lượng bụi và thời gian cần thu hồi, thường

Từ tính chất của dòng khí phát sinh từ Khu hóa chất như trên, ta đề ra biện pháp để xử

lý, đó chính là sử dụng tháp hấp phụ với vật liệu hấp phụ là than hoạt tính

Trước hết cần hiểu rõ bản chất của quá trình hấp phụ Hấp phụ là một quá trình phân

ly khí dựa trên ái lực của một số chất rắn đối với một số loại khí có mặt trong hỗn hợp khí nói chung và trong khí thải nói riêng, trong quá trình đó thì các phân tử chất khí ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn,

Quan trọng nhất trong quá trình này chính là việc chọn lựa vật liệu hấp phụ cho phù hợp, vật liệu hấp phụ cần phải đáp ứng các yêu cầu sau:

1 Có khả năng hấp phụ cao – tức hút được một lượng lớn khí cần khử từ pha khí

2 Phạm vi tác dụng rộng – khử được nhiều loại khí khác nhau

Khí thải

toàn hệ thống

Trang 24

 Vận tốc khí qua tiết diện ngang là 0.8 m/s

 Tiết diện ngang của tháp: S = L

v = 4,6/0.8 = 5,75 m

2

 đường kính của tháp: d = 4Sπ = 2,7m

Tháp hấp phụ có đặc điểm như sau :

 Có 2 lớp than hoạt tính, mỗi lớp có bề dày d1 = 0.15m

 Khoảng cách giữ 2 than hoạt tính: d2 = 0.9m

 Khoảng cách từ đáy tháp đến đáy lớp than hoạt tính thứ nhất d3 = 0.8m

 Khoảng cách từ mặt lớp than thứ 2 đến mặt trên của tháp d4 = 0.3m

 Vậy tổng chiều cao của tháp hấp phụ là

Số vòng quay: 1000 vòng/phút Vận tốc quay : 41,9m/s

Trang 25

25

Với nồng độ chất ô nhiễm đầu vào lượng than hoạt tính ban đầu và các điều kiện lam việc

khác, lớp than hoạt tính đều có thời gian làm việc riêng Khi thời gian hấp phụ vượt quá thời

gian làm việc của than hoạt tính thì lúc đó cần tiền hành hoàn nguyên than hoạt tính

Than hoạt tính được hoàn nguyên nhờ không khí nóng Ống dẫn không khí nóng được bố trí

như hình vẽ Hỗn hợp khí sau khi hoàn nguyên sẽ được dẫn đến hệ thống thu hồi Nhờ đó ta

thu hồi được các hóa chất và tái sử dụng chúng

4 Trạm 4 ( khu tiện phôi ):

Khu tiện phôi phát sinh bụi thô (100µm), với lưu lượng 4860 m3/h và nồng độ bụi 600mg/m3

- Đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ QCVN 19/2009-BTNMT:

Theo giả thuyết và tính toán ta có Kv = 1, Kp = 1

- Yêu cầu của hệ thống xử lý là (600-200)/600 = 66,7%

 Tổn thất áp lực thiết bị xyclon liot : 50 kG/m2

 Tổn thất áp lực thiết bị lọc bụi tay áo : 75 kG/m2

Tổn thất áp suất toàn hệ thống

Trang 26

Công suất mỗi quạt:

Hiệu suất quạt : η= 0,55%

Trang 27

27

K = 16 : 1 (TCVN 16 – 20/1 )

 L =4860 m3/h (Lưu lượng đầu vào)

Từ đó, suy ra:

F =4860/(150 X 0.85) = 38,1m2

 Số ống tay áo dùng là: n = F / F1 =38,1/1,256 = 30 ống

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	1,17 MB