Thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho phân xưởng cán thép công ty bê tông thép Ninh Bình

Luận văn về thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho phân xưởng cán thép công ty bê tông thép Ninh Bình

PhÇn iv

thiÕt kÕ hÖ thèng xö lý khÝ th¶i cho ph©n

xuëng c¸n thÐp c«ng ty bª t«ng thÐp ninh b×nh

Gi¸o viªn híng dÉn

Bïi sü lý

Ch¬ng 1 TÝnh s¶n phÈm ch¸y

1.1 §Þa ®iÓm

- §Þa ®iÓm c«ng tr×nh : Ninh B×nh

- C¸c th«ng sè:

B¶ng 1.1: C¸c th«ng sè tÝnh to¸n C¸c th«ng sè tÝnh to¸n

Mïa tÝnh to¸n

t (0C)

v (m/s)

Mùa Đông 16.9 2.6 Mùa Hè 29 2.4

1.2.Thành phần nhiên liệu

Nhiên liệu tiêu thụ là Than cám thành phần nhiên liệu:

Bảng 1.2: Thành phần nhiên liệu

CP

(%)

HP (%)

OP (%)

NP (%)

SP (%)

AP (%)

WP (%)

69 2.88 2.59 0.88 0.9 16 2.7

1.3.Giới thiệu về nguồn thải

Bảng 1.3: Các thông số nguồn thải

Nguồn

thải

B (kg/h)

D (mm)

t (0C)

h1 (m)

h2 (m)

h3 (m)

2.1.Các công thức tính toán sản phẩm cháy và tính sản phẩm cháy ở

điều kiện chuẩn (t=0 0 C, p=760mmHg).

Công thức tính toán và kết quả đợc tổng kết trong bảng số 4:

Bảng 1.4 :Tính toán sản phẩm cháy ở điều kiện chuẩn

Đơn vị: m3chuẩn/kgNL

TT Đại lợng tính toán hiệuKí Công thức tính toán Kết quả

1 cần cho quá trình cháyLợng kk khô lý thuyết V0 V0=0,089Cp+0,264Hp-0,0333(Op-Sp)

6.8335

2 cầncho quá trình cháyLợng kk ẩm thuyết

7.0085

3

Lợng kk ẩm thực tế với

hệ số kk thừa

5

Lợng CO trong SPC với

hệ số cháy không hoàn

toàn về hoá học và cơ

học η= 0,01 – 0,05

VCO VCO=1,865.10-2.η.Cp

0.0643

6 Lîng CO2 trong SPC VCO2 VCO2= 1,853.10-2.(1-η).Cp 1.2146

B¶ng 1.5 Lîng khãi th¶i vµ t¶i lîng cña èng khãi

TT §¹i lîng tÝnh to¸n §¬nvÞ hiÖuKÝ C«ng thøc tÝnh to¸n KÕt qu¶

1 Lîng SPC ë §K chuÈn m3/s LC LC=VSPC.B/3600 1.92056

2 Lîng SPC ë §K thùc tÕ m3/s LT LT=LC(273+tkhoi)/273 3.04617

3 Lîng khÝ SO2

ρSO2=2,926kg/m3chuÈn g/s MSO2 MSO2=(103.VSO2.B.ρSO2)/3600 3.4973

4 Lîng khÝ CO

ρCO=1,25kg/m3chuÈn g/s MCO MCO=(103.VCO.B.ρCO)/3600 15.6388

5 Lîng khÝ CO2

ρCO2=1,977kg/m3chuÈn g/s MCO2 MCO2=(103.VCO2.B.ρCO2)/3600 466.928 6

Lîng bôi tro bôi víi

hÖ sè tro bay theo khãi

a=0,8 g/s Mbôi Mbôi=10.a.Ap.B/3600 24.8889

B¶ng 1.6 Tæng hîp sè liÖu vÒ nguån th¶i

TT

èng

khãi

sè

KT èng khãi

TK (0C)

LT (m3/s) ω

(m/s)

Lîng khÝ bôi th¶i ra (g/s)

h(m) D

1 1 24,32,40 550 160 3.046 12.828 3.497 15.639 466.928 24.889

Chơng 2 Xác định nồng độ các chất độc hại trên mặt

đất

Để xác định nồng độ cực đại trên mắt đất ta dùng mô hình Gause Mô hình Gause dùng tính toán ô nhiễm không khí cho nguồn điểm và là ngồn cao

Để áp dụng đợc mô hình Gause ta phải sử dụng các giả thiết sau +Giả thiết 1:Các điều kiện ổn định nghĩa là vận tốc gió, chế độ rối cuả khí quyển không thay đổi theo thời gian

+Giả thiết 2: Dòng chẩy phải đồng nhất nghĩa là vận tốc gió và chế

độ rối của khí quyển không đổi theo thời gian

+Giả thiết 3: Chất ô nhiễm có tính trơ ,không xẩy ra phản ứng hoá học không lắng đọng do trọng lợng

+Giả thiết 4: Sự phản xạ tuyệt đối của bề mặt đất đối với luồng khói nghĩa là không có hiện tợng mặt đất hấp thụ chất ô nhiễm

+Giả thiết 5: Sự phân bố nồng độ trên mặt cắt trực giao với trục gió theo phơng ngang , phơng thẳng đứng tuân theo luật phân bố của Gause +Giả thiết 6: Vận tốc gió không bằng không

Khi đã thoả mãn cả 6 giả thiết trên thì ta có thể tính toán nồng độ chất ô nhiễm theo mô hình Gauss

* Xác định nồng độ chất ô nhiễm tại toạ độ bất kỳ (x,y,z)





































































2 2

2 2

2

2

exp 2

exp 2 exp 2 , ,

z z

y z

y

H z H

z y

u

M z

y

x

C











m3)

* Xác định nồng độ chất ô nhiễm tại mặt đất với toạ độ (x,y,0)





















































2 2

2

2 exp 2 exp 0

,

,

z y

z y

H y

u

M y

x

C









* Xác định nồng độ chất ô nhiễm tại mặt đất với toạ độ (x,0,0)

    















2

2 exp 0

,

0

,

z z

y

H u

M x

C







 , (g/m3) Trong đó :

+x, y, z : toạ độ tại các điểm khảo sát so với ống khói, [m]

+M: Tải lợng của chất ô nhiễm [g/s]

+u:Vận tốc gió của không khí , [m/s]

+y, zHệ số khuyếch tán theo chiều ngang và chiều đứng xác

đinh theo biểu đồ

+H chiều cao hiệu quả của ống khói [m]

Chiều cao hiều quả của ống khói

h h

H    [m]

h: là chiều cao thực tế cuả ống khói [m]

 : Độ nâng cao của ống khói [m], theo công thức Stumke:

) (

5

65

5

khoi

xq khoi

T

T T D u

D

, [m]

Với:

D: đờng kính miệng ống khói, [m]

: vận tốc phụt tại miệng ống khói, [m/s]

Tkhói: nhiệt độ khói thải, [oK]

Txq: nhiệt độ môi trờng xung quanh, [oK]

u: vận tốc không khí, [m]

Bảng 2.1: Chiều cao hiều quả.

Chiều cao hiệu quả

Mùa

tính

toán

ống

khói

số

h (m) L (m3/s)t D (mm) ω

(m/s)

u (m/s) ∆h

(m)

H (m)

Mùa

Hè 1 24 32 3.046 3.046 550 550 12.828 12.828 2.4 2.4 7.752 7.752 31.752 39.752

40 3.046 550 12.828 2.4 7.752 47.752 Mùa

Đông 1 24 32 3.046 3.046 550 550 12.828 12.828 2.6 2.6 7.440 7.440 31.440 39.440

40 3.046 550 12.828 2.6 7.440 47.440

Bảng 2.2 :Xác định x tại vị trí C max

Xác định X max

Mùa

tính

toán

ống khói số

h (m) (m) H

δz δy Xmax(m)

Mùa

Hè 1 24 32 31.752 39.752 22.452 38.999 334

28.109 48.621 427

40 47.752 33.766 58.206 522 Mùa

Đông 1 24 32 31.440 39.440 22.232 38.624 330

27.889 48.247 424

40 47.440 33.545 57.834 519

Bảng 2.3 Nồng độ so2 vào Mùa Hè

Nồng độ SO2 mùa Hè Khoảng

cách(m)

ống khói

Nồng

Ghi chú 24m 32m 40m

100 1 C(x) 0.00058 0.00000 0.00000

200 1 C(x) 0.10505 0.02482 0.00424

300 1 C(x) 0.19073 0.09573 0.04118

334 1 C(x) 0.19498 0.11055 0.05521

C(x)max ứng với h1=16m

400 1 C(x) 0.18627 0.12385 0.07516

427 1 C(x) 0.17941 0.12492 0.08021

C(x)max ứng với h2=24m

500 1 C(x) 0.15833 0.12065 0.08652

522 1 C(x) 0.15175 0.11808 0.08687

C(x)max ứng với h3=32m

600 1 C(x) 0.13045 0.10734 0.08456

700 1 C(x) 0.10743 0.09273 0.07744

800 1 C(x) 0.08929 0.07956 0.06908

900 1 C(x) 0.07508 0.06841 0.06104

1000 1 C(x) 0.06388 0.05916 0.05385

1100 1 C(x) 0.05496 0.05152 0.04761

1200 1 C(x) 0.04776 0.04520 0.04225

1300 1 C(x) 0.04189 0.03994 0.03768

Bảng 2.4 Nồng độ so2 vào Mùa Đông

Nồng độ SO2 mùa Đông Khoảng

cách(m)

ống khói số

Nồng

độ mg/m3

Ghi chú 24m 32m 40m

100 1 C(x) 0.00064 0.00000 0.00000

200 1 C(x) 0.10190 0.02438 0.00422

300 1 C(x) 0.18028 0.09103 0.03940

330 1 C(x) 0.18353 0.10341 0.05119

C(x)max ứng với h1=16m

400 1 C(x) 0.17437 0.11635 0.07086

424 1 C(x) 0.16864 0.11712 0.07492

C(x)max ứng với h2=24m

500 1 C(x) 0.14752 0.11268 0.08099

519 1 C(x) 0.14232 0.11062 0.08123

C(x)max ứng với h3=32m

600 1 C(x) 0.12122 0.09992 0.07885

700 1 C(x) 0.09967 0.08614 0.07203

800 1 C(x) 0.08275 0.07380 0.06415

900 1 C(x) 0.06953 0.06340 0.05661

1000 1 C(x) 0.05913 0.05479 0.04990

1100 1 C(x) 0.05085 0.04769 0.04409

1200 1 C(x) 0.04417 0.04182 0.03911

1300 1 C(x) 0.03873 0.03694 0.03486

Bảng 2.5 Nồng độ co vào Mùa Hè

Nồng độ CO mùa Hè Khoảng

cách(m)

ống khói số

Nồng

độ mg/m3

Ghi chú 24m 32m 40m

100 1 C(x) 0.00260 0.00002 0.00000

200 1 C(x) 0.46975 0.11097 0.01898

300 1 C(x) 0.85287 0.42807 0.18415

334 1 C(x) 0.87188 0.49436 0.24688

C(x)max ứng với h1=16m

400 1 C(x) 0.83292 0.55382 0.33610

427 1 C(x) 0.80226 0.55860 0.35868

C(x)max ứng với h2=24m

500 1 C(x) 0.70801 0.53952 0.38687

522 1 C(x) 0.67858 0.52802 0.38844

C(x)max ứng với h3=32m

600 1 C(x) 0.58333 0.48000 0.37812

700 1 C(x) 0.48041 0.41465 0.34629

800 1 C(x) 0.39928 0.35575 0.30889

900 1 C(x) 0.33574 0.30589 0.27294

1000 1 C(x) 0.28567 0.26453 0.24079

1100 1 C(x) 0.24577 0.23039 0.21288

1200 1 C(x) 0.21359 0.20213 0.18894

1300 1 C(x) 0.18731 0.17859 0.16847

Bảng 2.6 Nồng độ co vào Mùa Đông

Nồng độ CO mùa Đông Khoảng

cách(m)

ống khói số

Nồng

độ mg/m3

Ghi chú 24m 32m 40m

100 1 C(x) 0.00286 0.00002 0.00000

200 1 C(x) 0.45568 0.10901 0.01888

300 1 C(x) 0.80615 0.40706 0.17616

330 1 C(x) 0.82068 0.46243 0.22892

C(x)max ứng với h1=16m

400 1 C(x) 0.77972 0.52029 0.31687

424 1 C(x) 0.75408 0.52373 0.33501

C(x)max ứng với h2=24m

500 1 C(x) 0.65968 0.50389 0.36218

519 1 C(x) 0.63640 0.49466 0.36324

C(x)max ứng với h3=32m

600 1 C(x) 0.54208 0.44682 0.35258

700 1 C(x) 0.44571 0.38519 0.32210

800 1 C(x) 0.37003 0.33002 0.28684

900 1 C(x) 0.31091 0.28349 0.25316

1000 1 C(x) 0.26439 0.24500 0.22315

1100 1 C(x) 0.22737 0.21326 0.19716

1200 1 C(x) 0.19753 0.18702 0.17490

1300 1 C(x) 0.17318 0.16519 0.15590

Bảng 2.7 Nồng độ co2 vào Mùa Hè

Nồng độ CO2 mùa Hè Khoảng

cách(m)

ống khói số

Nồng

độ mg/m3

Ghi chú 24m 32m 40m

100 1 C(x) 0.0776 0.0005 0.0000

200 1 C(x) 14.0254 3.3132 0.5667

300 1 C(x) 25.4641 12.7810 5.4981

334 1 C(x) 26.0318 14.7601 7.3712

C(x)max ứng với h1=16m

400 1 C(x) 24.8686 16.5353 10.0349

427 1 C(x) 23.9531 16.6782 10.7092

C(x)max ứng với h2=24m

500 1 C(x) 21.1390 16.1085 11.5509

522 1 C(x) 20.2603 15.7651 11.5976

C(x)max ứng với h3=32m

600 1 C(x) 17.4164 14.3315 11.2895

700 1 C(x) 14.3437 12.3801 10.3391

800 1 C(x) 11.9212 10.6216 9.2225

900 1 C(x) 10.0243 9.1328 8.1491

1000 1 C(x) 8.5293 7.8982 7.1892

1100 1 C(x) 7.3380 6.8789 6.3559

1200 1 C(x) 6.3770 6.0349 5.6411

1300 1 C(x) 5.5924 5.3322 5.0301

Bảng 2.8 Nồng độ co2 vào Mùa Đông

Nồng độ CO2 mùa Đông Khoảng

cách(m)

ống khói số

Nồng

độ mg/m3

Ghi chú 24m 32m 40m

100 1 C(x) 0.0853 0.0005 0.0000

200 1 C(x) 13.6052 3.2546 0.5637

300 1 C(x) 24.0692 12.1536 5.2597

330 1 C(x) 24.5031 13.8067 6.8348

C(x)max ứng với h1=16m

400 1 C(x) 23.2801 15.5342 9.4609

424 1 C(x) 22.5147 15.6370 10.0023

C(x)max ứng với h2=24m

500 1 C(x) 19.6961 15.0446 10.8135

519 1 C(x) 19.0011 14.7692 10.8451

C(x)max ứng với h3=32m

600 1 C(x) 16.1849 13.3407 10.5269

700 1 C(x) 13.3075 11.5005 9.6168

800 1 C(x) 11.0480 9.8535 8.5641

900 1 C(x) 9.2829 8.4642 7.5586

1000 1 C(x) 7.8940 7.3149 6.6626

1100 1 C(x) 6.7886 6.3674 5.8867

1200 1 C(x) 5.8977 5.5840 5.2221

1300 1 C(x) 5.1707 4.9321 4.6546

Bảng 2.9 Nồng độ bụi vào Mùa Hè

Nồng độ bụi mùa Hè Khoảng

cách(m)

ống khói số

Nồng

độ mg/m3

Ghi chú 24m 32m 40m

100 1 C(x) 0.00413 0.00003 0.00000

200 1 C(x) 0.74760 0.17661 0.03021

300 1 C(x) 1.35732 0.68127 0.29307

334 1 C(x) 1.38758 0.78677 0.39291

C(x)max ứng với h1=16m

400 1 C(x) 1.32558 0.88139 0.53490

427 1 C(x) 1.27678 0.88900 0.57084

C(x)max ứng với h2=24m

500 1 C(x) 1.12678 0.85864 0.61570

522 1 C(x) 1.07994 0.84033 0.61819

C(x)max ứng với h3=32m

600 1 C(x) 0.92835 0.76392 0.60177

700 1 C(x) 0.76457 0.65990 0.55111

800 1 C(x) 0.63544 0.56617 0.49159

900 1 C(x) 0.53433 0.48681 0.43437

1000 1 C(x) 0.45464 0.42100 0.38321

1100 1 C(x) 0.39114 0.36667 0.33879

1200 1 C(x) 0.33992 0.32168 0.30069

1300 1 C(x) 0.29810 0.28422 0.26812

Bảng 2.10 Nồng độ bụi vào Mùa Đông

Nồng độ bụi mùa Đông Khoảng

cách(m)

ống khói số

Nồng

độ mg/m3

Ghi chú

M 32m 40m

100 1 C(x) 0.00455 0.00003 0.00000

200 1 C(x) 0.72521 0.17348 0.03005

300 1 C(x) 1.28297 0.64783 0.28036

330 1 C(x) 1.30610 0.73595 0.36432

C(x)max ứng với h1=16m

400 1 C(x) 1.24091 0.82803 0.50430

424 1 C(x) 1.20011 0.83350 0.53316

C(x)max ứng với h2=24m

500 1 C(x) 1.04987 0.80193 0.57640

519 1 C(x) 1.01283 0.78725 0.57808

C(x)max ứng với h3=32m

600 1 C(x) 0.86271 0.71110 0.56112

700 1 C(x) 0.70934 0.61302 0.51261

800 1 C(x) 0.58889 0.52522 0.45650

900 1 C(x) 0.49481 0.45117 0.40290

1000 1 C(x) 0.42078 0.38991 0.35514

1100 1 C(x) 0.36186 0.33941 0.31378

1200 1 C(x) 0.31437 0.29764 0.27836

1300 1 C(x) 0.27562 0.26290 0.24811

Chơng 3 nhận xét và đa ra phơng án xử lý.

Qua bảng tính và đồ thị ta thấy nguồn gây ô nhiễm là bụi với nồng độ Cx

của nguồn là : 1,388 (mg/m3) vợt quá nồng độ cho phép là 0,3(mg/m3).

Với tỷ lệ vợt là : 1,388 0,3

78%

1,388

Ta chọn xử lý bụi bằng xiclon liot khô.

Với lu lợng LT=3.046(m3/s) tơng đơng LT=10966(m3/h).

Với lu lợng trên ta chọn đợc xiclon Liot khô N0 8.Có hiệu quả lọc bụi là 80%.Nh vậy sau khi xử lý nồng độ bụi giảm xuống ta có tải lợng ô nhiễm của bụi tại thời điểm cha xử lý là : Mbụi =24,9(g/s).

Sau khi xử lý tải lợng ô nhiễm của bụi còn lại : 24,9 –24,9.0,8= 4,98(g/s) Thay vào công thức tính toán theo mô hình Gauss ta có :

Cx =

2 2

2

H z

M e

u y z







2 2

31,752 2.22,452

4,98 3,14.2, 4.39.22, 452e



2,774.10-4(g/m3) tơng

đơng 0,277(mg/m3) nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép là 0,3(mg/m3).

Vậy hệ thống xử lý khí đạt yêu cầu.

3 2

5 4

3 2 không khí

không khí bẩn đi vào

1

d

Thông số kĩ thuật của xiclon Liot khô N0 8

Số

hiệu

D(mm) d(mm) Luluợng

(m3/h)

Vận tốc vào,vk(m/s)

Sức cản thuỷ lực (kG/m2)

Hiệu quả lọc bụi

8 1035 495 8830-12.500 12-18 25-50 70-80%

Chơng 4 Tính toán thuỷ lực và chọn quạt

Bảng 4.1 Tính toán thuỷ lực đờng ống

Đoạn L l v dtđ R R.l  v2/2g Pcb P=R.l+Pcb

1-2 10966 18 18 500 0.58 10.44 1.5 19.32 29 39.4 Căn cứ theo bảng tính thuỷ lực và trở lực của xiclon bằng 25(kg/m2).

Vậy tổng trở lực của hệ thống bằng :64,4(kG/m2).

Theo lu lợng và cột áp ta chọn đợc quạt Ц 4 – 70 N0 7 có các thông số cơ bản nh sau :

- Lu lợng 11.000(m3/h)

- Cột áp 70(kG/m2).

- Tốc độ quay 900(v/p)

- Hiệu suất h = 0,65 %

+Thông số kích thớc kĩ thuật của quạt

N0 H h b b1 b2 b3 b4 b5 c c1 c2 c3

7 805 200 613 504 707 541 311 690 453 344 490 65

c4 l

630 605

Trọng lợng kg

(không kể động cơ) A Miệng thổi A1 C5 Số lỗ D D Miệng hút1 B6 Số lỗ