ĐỒ án xử lí KHÍ THẢI

XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ CẦN XỬ LÍ... Vậy phải xử lí tất cả các thông số này.. Tính toán xử lí bụi 1.. ta lắp 4 buồng lắng song song để giảm lưu lượng vào mỗi buồng và giảm kích thước của các buồ

ĐỒ ÁN XỬ LÍ KHÍ THẢI

ĐỀ BÀI:

KÍCH THƯỚC NHÀ:

THÔNG SỐ KHÍ THẢI NHÀ MÁY A:

- Nhiệt độ khí thải: 110O C

- Lưu lượng: 25000 m3 /h

- Nồng độ khí (mg/m3 ):

BỤI:

- Hàm lượng (g/m3 ): 25

- Khối lượng riêng: 2500 kg/m3

- Phân cấp theo cỡ hạt :

CÁC GIẢ THIẾT:

- Nhiệt độ môi trường: 25OC

- Đường kính miệng ống khói: 1m

I. XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ CẦN XỬ LÍ

• Xét nhà A: bA = 12m > 2.5h = 2.5 x 3 = 7.5m => nhà A là nhà rộng

l = 60m > 10h = 10 x 3 = 30m => nhà A là nhà dài

• Xét nhóm nhà: L1=28m > 8h = 8x3 = 24m => A là nhà độc lập

• Hgh = 0.36bz +1.7h = 0.36x8 + 1.7x3= 7.98m

• Vận tốc tại miệng ống khói: uz = u10( = 1( = 1.32 m/s ( cấp độ khi quyển trung tính nên chọn n = 0.25)

• Tính độ cao nâng của luồng khói:

Theo công thức của Davidson WF:

Trong đó: D đường kính miệng ống khói ( D= 1m)

w: vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng

w = = = 8.85 m/s

u vận tốc gió ( 1.32m/s)

TK nhiệt độ của khói tại miệng ( K)

⧍T = tk - txq

 ⧍h= 3(= 52.6m

 Hhq= Hô + ⧍h = 30 +52.6 = 82.6 m

Nhận xét: Hhq > Hgh => nguồn thải cần tính là nguồn cao

• Tính toán khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao tại nhà B

- Khoảng cách từ nguồn ( chân ống khói ) đến vị trí có nồng độ cực đại

Cmax trên mặt đất tính theo Bosanquet & Pearson

xM= = = 826m

trong đó: H chiều cao hiệu quả của nguồn thải

p hệ số khuếch tán theo phương thẳng đứng ( chọn p= 0.05) nhận xét: vị trí có Cmax nằm xa nhà B

- Để tính toán khuếch tán ô nhiễm tại nhà B, ta chọn các điểm bất kì nằm trên trục gió với ống khói ở đây ta chọn điểm đầu và điểm cuối của nhà

B như hình vẽ

Theo mô hình Gauss cơ sở: C(36; 0; -75.6), D( 51; 0; -75.6)

Ta có công thức: Cx,y,z=

+ tính �y,�z theo D.O Martin

Cấp ổn định D, x < 1km => a= 68; b=33.2 ; c= 0.725; d= - 1.7

Tại C: �y= a= 68x360.894=1674.34

�z= bxc+d= 33.2x360.725-1.7=444.43

Tại D: �y=ax0.894=68x510.894=2286

�z=bxc+d= 33.2x510.725-1.7= 572.58

+ tính nồng độ khuếch tán tại điểm C

C(36;0;-75.6)= Mxexp(-=Mx1.6x10-7 mg/m3

Chỉ tiêu M(mg/s) C(mg/m3)

tại 110oC

C(mg/m3) tại 25oC

C(QCVN

05 06) (µg/m3)

Kết luận

Clo 208.33 3.37x10-5 4.33x10-5 30 Đạt

+ tính nồng độ khuếch tán tại điểm D

D(51;0;-75.6)= Mxexp(-=Mx9.1x10-8 mg/m3

Chỉ tiêu M(mg/s) C(mg/m3)

tại 110oC

C(mg/m3) tại 25oC

C(QCVN

05 06) (µg/m3)

Kết luận

Nhận xét: tại điểm C và D, nồng độ các khí thải đều đạt tiêu chuẩn QCVN 05, 06

• Dựa vào QCVN 19 để xét nồng độ Co tại miệng ống khói

Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp được xác định theo công thức: Cmax=CxKpxKv

Trong đó: Cmax nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp, tính bằng mg/Nm3

C: nồng độ bụi và các chất vô cơ

Kp: hệ số lưu lượng nguồn thải: P=25000 m3/h =>Kp=0.9 Kv: hệ số vùng ( giả thiết vùng loại 3)=>Kv=1

(mg/Nm3) theo cột B

Cmax(mg/Nm3) theo cột B

4 CO 1000 900

Các giả thuyết trong quá trình tính toán:

- Nhiệt độ khí thải : 110 o C

- Áp suất : 1at

- Khối lượng riêng khí: ρk = 1,2 kg/m3

- Khối lượng riêng của bụi: ρb = 2500 kg/m3

- Hệ thống xả thải nằm trong khu vực nông thôn

Kiểm tra khí cần xử lý:

Ta có : PV=nRT

Trong điều kiện đẳng áp:

Mà C 1 V 1 =C 2 V 2  C 1 T 1 =C 2 T 2 hay C 2 = (1.1)

Trong đó:

+C 2 : nồng độ chất thải ở 25 o C

+T 2 = 25 o C

+T 1 = 110 o C

+C 1 : nồng độ chất thải ở 110 o C

- Áp dụng công thức 1.1, ở nguồn thải:

+ C 2 (clo) = x 30 = 38.56 (mg/Nm 3 )

+ C 2 (SO2) = x 1065 = 1368.78 (mg/Nm 3 )

+ C 2 (H2S) = x 28 = 35.99 (mg/Nm 3 )

+ C 2 (CO) = x 4392 = 5644.75 (mg/Nm 3 )

+ C 2 (NO2) = x 1120 = 1439.46 (mg/ Nm 3 )

Áp dụng cột B (TCVN-19), ta có: Cmax = Kp.Kv.C

Bảng 2: So sánh với QCVN19-2009

Chỉ tiêu

Nồng độ chất ô nhiễm ở

110 o C (mg/m 3 )

Nồng độ chất

ô nhiễm ở 25 o C (mg/Nm 3 )

C max

( Theo QCVN19:2009)

H 2 S 28 35.99 6.75 Không Đạt

Bảng trên cho thấy nồng độ của các thông số đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép Vậy phải xử lí tất cả các thông số này.

Hiệu suất xử lí khí: η= x100%

II. Tính toán xử lí bụi

1. Đề xuất phương án xử lí bụi

Ta có dải phân cấp theo cỡ hạt bụi như sau:

Cỡ hạt 0 - 5 5 - 10 10 -

20

20 - 30

30 - 40

40 - 50

50 - 60

60 - 70

Với các bụi có đường kính d ≥ 40 µm, ta chọn buồng lắng để xử lí sơ bộ

Với các bụi có đường kính 10 µm ≤ d ≤ 40 µm ta chọn phương pháp xử lí

bằng xiclon

Với các bụi có cỡ hạt d ≤ 10 µm, ta chọn phương pháp xử lí ướt trong tháp

hấp thụ kết hợp xử lí khí

2. Tính toán buồng lắng bụi

Chọn buồng lắng để xử lí tất cả các hạt có d ≥ 40 µm => dmin=40 µm

Lưu lượng đề bài là 25000 m3/h ta lắp 4 buồng lắng song song để giảm lưu lượng vào mỗi buồng và giảm kích thước của các buồng

Khi đó lưu lượng vào mỗi buồng sẽ là :

L’=== 6250 m3/h

Bl===18.13

Chọn B= 2.5m

l= 7.5m

ta có vận tốc khí vào buồng lắng u= Chọn utối ưu=0.3m/s

=>H= ==2.3m

Hiệu quả lọc theo cỡ hạt:

η= 5.5555xxd2=5.5555x= 6.5x1010xd2

% khối

lượng

Lượng bụi

trong 1 m3

khí thải

(mg/m3)

Hq lọc

theo cỡ hạt

Lượng bụi

còn lại sau

buồng lắng

Dải phân

cấp % khối

lượng

∑C= 11617.25 mg/m3 chưa đạt QCVN 19 nên phải xử lí tiếp bằng xiclon

3. Tính toán xiclon

Ta có thành phần bụi theo khối lượng sau khi xử lí sơ bộ bằng buồng lắng

d(µm) 0 - 5 5 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 Dải phân

cấp % khối

lượng

Theo thành phần của bụi như trong bảng, ta chọn xử lí bằng xiclon là hợp lí

 Tính toán xiclon theo phương pháp chọn, dụa vào đường kính thân xiclon theo theo Stairmand C.J ( Hình 7.8a – giáo trình: ô nhiễm không khí

và xử lý khí thải – tập 2 – GS.TS Trần Ngọc Trấn):

- Đường kính thân hình trụ (đường kính xiclon): D (m)

- Bán kính thân hình trụ: r 2 = 0,5.D

- Đường kính ống trung tâm : d 1 = 0,5.D

- Bán kính ống trung tâm: r1 = 0,5.d1 = 0,25D

- Chiều dài của miệng ống dẫn khí vào: a = 0,5D

- Chiều rộng của miệng ống dẫn khí vào: b = 0,2D

- Chiều cao của thân hình trụ: h = 1,5D

- Chiều cao thiết bị xiclon: H = 1,5D+2,5D = 4.D

- Đường kính đáy phễu: d p = 0,25.D

- Chiều cao phần bên ngoài ống trung tâm:

h 1 = 0,5 D

- Chiều cao ống trung tâm : h 2 = h 1 + 0,5D = D

- Đường kính trong của cửa tháo bụi:

d 3 =( 0,3÷0,4).D

- Xác định đường kính xiclon (D)

Chọn d min = 10 µm = 10 10 -6 m

d min =

Trong đó :

- l = h – a = 1,5D – 0,5D = D

- µ= 18,6 10-6 (Pa.s) : độ nhớt động lực

( Pa.S)

- n: số vòng quay của dòng khí trong xiclon (vòng/s) = (vòng/s)

+ v e : vận tốc của k hí ở ống dẫn vào xiclon:

v e = = (m/s)

d min = =10.10-6



 D = 1m

Các thông số thiết kế xiclon:

- Đường kính thân hình trụ (đường kính xiclon): D = 1 m

- Bán kính thân hình trụ: r 2 = 0,5.D = 0,5 1,25 = 0,5 m

- Đường kính ống trung tâm : d 1 = 0,5.D = 0,5 m

- Bán kính ống trung tâm: r1 = 0,5.d1 = 0,25D = 0,25 m

- Chiều dài của miệng ống dẫn khí vào: a = 0,5D = 0,5 m

- Chiều rộng của miệng ống dẫn khí vào: b = 0,2D = 0,2 m

- Chiều cao của thân hình trụ: h = 1,5D = 1,5 m

- Chiều cao thiết bị xiclon: H = 1,5D+2,5D = 4.D = 4 m

- Đường kính đáy phễu: d p = 0,25.D = 0,25 m

- Chiều cao phần bên ngoài ống trung tâm:

h 1 = 0,5 D = 0,5 m

- Chiều cao ống trung tâm : h 2 = h 1 + 0,5D = D = 1m

- Đường kính trong của cửa tháo bụi:

d 3 =( 0,3÷0,4).D => Chọn d 3 = 0,4 m

 Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon :

ɳ(d) = x 100%

Với : + n = = = 20.6 (vòng/s)

+ α = -

=- x 20.62 x 1x = -1.73x10 10

 Kết quả tính toán hiệu quả lọc theo cỡ hạt ɳ(d) thể hiện trong bảng sau : Bảng 4 : Hiệu quả lọc theo cỡ hạt η (d)

 Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống :

Bảng 5 : Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụi

Đường kính

cỡ hạt d(s)

(μm)

Phần trăm

11.5

Lượng bụi

trong 1m3

khí thải

(mg/m3)

1336.5

1071

800

Hiệu quả lọc

theo cỡ hạt H

% lấy trung

bình theo cỡ

hạt

-Lượng bụi

còn lại sau

khi qua

xiclon

(mg/m3)

- Tổn thất áp suất trong xiclon:

Theo Stairmand:

K E = 1+ 2Ψ 2 ( – 1) + 2 () 2 + v E = = 69,44 (m/s)

+ A E = a.b = 0,5.0,2 = 0,1 (m 2 )

+ A S = = x 0,5 2 = 0,2 (m 2 )

+ r E = r 2 – b/2 = 0,5 – 0,2/2 = 0,4 (m)

=> = = 1,6

+ A f = π.D.l = π D D = πD 2 = π 1 2 = 3.14

( l = 2,5D + 1,5D)

Chọn hệ số ma sát: λ = 0,019

 = = 0,3

Chọn: = 0.3 ; = 2

Tra bảng 7.3 – trang 113 tâp 2 – Kĩ thuất xử lí khí thải, Trần Ngọc Trấn

=>Ψ = 1.2

K E = 1+ 2 Ψ 2 ( – 1) + 2 () 2

=> K E = 1+ 2.1,2 2 ( – 1) + 2 () 2 = 7.8

=> ∆ P = K E ⍴= 7,8 0,218 69,44 2 = 4099 (N/m 3 )

Kiểm tra lại d min :

V TE = Ψ.v E = 1,2.69.44 =83 m/s

V m =v TE (2r/r 1 ) 1/2 =83.3,2 1/2 =149 m/s

Z o =

d min =

Vậy xiclon đã chọn là thích hợp.

Bảng 6: Thông số thiết kế xiclon theo tiêu chuẩn

2 Đường kính ống khí thoát ra d 2 (m) 0,5

7 Chiều cao phần bên ngoài ống trung tâm (m) 0,625