Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất bột oxit kẽm Việt Bắc thuộc công ty liên doanh kim loại màu Việt Bắc

MỤC LỤCMỞ ĐẦU8CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN111.1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY KẼM VIỆT BẮC – THÁI NGUYÊN111.1.1. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÔNG TY111.1.2. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ CỦA CƠ SỞ111.1.3. CÁC HẠNG MỤC XÂY DỰNG CỦA CƠ SỞ111.1.4. QUY MÔ, CÔNG SUẤT, THỜI GIAN HOẠT ĐỘNG CỦA CƠ SỞ111.1.5. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT121.1.6. NGUYÊN LIỆU, NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG141.1.7. NGUỒN GỐC PHÁT SINH CHẤT THẢI141.1.8. BIỆN PHÁP QUẢN LÝ, XỬ LÝ CHẤT THẢI151.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÍ THẢI VÀ BỤI TẠI NHÀ MÁY KẼM VIỆT BẮC161.2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÍ THẢI161.2.1.1. Phương pháp hấp thụ161.2.1.2. Phương pháp hấp phụ171.2.1.3. Phương pháp thiêu đốt181.2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ BỤI191.2.2.1. Thu bụi theo phương pháp khô191.2.2.2. Thu bụi theo phương pháp ướt221.2.2.3. Thu bụi theo phương pháp khác24CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHUNG, THÔNG GIÓ CỤC BỘ THU KHÍ THẢI272.1. TÍNH NHIỆT THỪA272.1.1. CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN272.1.2. TỐN THẤT NHIỆT:272.1.2.1. Cấu tạo kết cấu bao che:272.1.2.2. Tính hệ số truyền nhiệt K của kết cấu:272.1.2.3. Kiểm tra nhiệt trở yêu cầu282.1.2.4. Tính nhiệt trở thực302.1.2.5. Tính diện tích kết cấu bao che:312.1.2.6. Tổn thất nhiệt qua kết cấu:322.1.2.7. Tốn thất nhiệt do rò gió:342.1.3. TÍNH TỎA NHIỆT:362.1.3.1. Tỏa nhiệt do người:362.1.3.2. Tỏa nhiệt do thắp sáng tính chung cho cả mùa đông và mùa hè:372.1.3.3. Tỏa nhiệt từ động cơ tính chung cho cả mùa đông và mùa hè:372.1.3.4. Tỏa nhiệt từ lò quay:392.1.4. THU NHIỆT BỨC XẠ MẶT TRỜI:422.1.4.1. Thu nhiệt do bức xạ mặt trời422.1.4.2. Thu nhiệt qua cửa kính:422.1.4.3. Bức xạ nhiệt qua mái:432.1.5. TỔNG HỢP LƯỢNG NHIỆT THỪA TRONG PHÒNG. LƯU LƯỢNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ:432.1.5.1. Lượng nhiệt thừa trong phòng:432.1.5.2.Tính toán thông gió tự nhiên cho phân xưởng.442.1.5.3.Tính toán thông gió cục bộ cho phân xưởng462.2.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THÔNG GIÓ492.3TÍNH TOÁN THỦY LỰC. HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ.512.3.1.TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHUNG512.3.1.1.Vạch tuyến cho hệ thống thông gió chung:512.3.1.2.Tính toán thuỷ lực cho hệ thống thông gió chung:522.3.1.3.Tính toán buồng phun ẩm:522.3.1.4.Lựa chọn các chi tiết trong buồng phun ẩm và tính toán tổn thất áp lực:522.3.2.TÍNH TOÁN THỦY LỰC HỆ THỐNG HÚT CỤC BỘ522.3.2.1.Vạch tuyến hệ thống hút cục bộ522.3.2.2.Tính toán thủy lực cho hệ thống hút cục bộ:532.3.2.3.Chọn quạt và động cơ:53CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI553.1. TÍNH HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ NUNG553.1.1. THÔNG SỐ TÍNH TOÁN:553.1.2. TÍNH TOÁN CÁC SẢN PHẨM CHÁY:553.1.3. TÍNH TOÁN LƯỢNG KHÓI THẢI VÀ TẢI LƯỢNG CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÓI:553.1.4. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CỰC ĐẠI, NỒNG ĐỘ TRÊN MẶT ĐẤT:563.2. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI TẠI LÒ QUAY THEO PHƯƠNG ÁN CHỌN583.2.1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI583.2.2. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI:593.2.2.1. Dữ liệu đầu vào593.2.2.2. Tính số lượng túi vải:593.2.2.3. Tính số lượng valve rung giũ603.2.2.4. Tính toán và lựa chọn kích thước buồng lọc613.2.2.5. Khối lượng bụi thu được của thiết bị lọc bụi túi vải623.2.2.6. Tính toán đường ống623.2.2.7. Trở lực thiết bị lọc bụi:633.2.2.8.Chọn quạt :633.2.2.9.Tính toán cơ khí643.2.3.TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ SO2653.2.3.1.Thông số đầu vào:653.2.3.2.Tính toán tháp hấp thụ663.2.4.TÍNH TOÁN THÁP HẤP PHỤ CO703.2.4.1.Số liệu đầu vào và phương trình cân bằng vật chất703.2.4.2.Đường kính tháp và khối lượng than hoạt tính cần dùng để hấp phụ723.2.4.3.Chiều cao tháp hấp phụ733.2.4.4.Các thiết bị phụ trợ743.2.5.TÍNH TOÁN ỐNG KHÓI743.2.5.1.Đường kính ống khói743.2.5.2.Chiều cao ống khói743.3. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI TẠI LÒ QUAY THEO PHƯƠNG ÁN SO SÁNH753.3.1.TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CYCLONE773.3.1.1.Xác định đường kính cyclone , vận tốc tối ưu773.3.1.2.Các kích thước chi tiết của cyclone ЦH24783.3.1.3.Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi793.3.1.4.Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của cyclone803.3.1.5.Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống813.3.1.6.Khối lượng bụi thu trong 1 ngày813.3.1.7.Tính toán đường ống trong nhóm cyclone823.3.1.8.Tổn thất áp suất trong cyclone823.3.1.9.Chọn quạt823.3.1.10.Tính toán cơ khí833.3.2.TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ THẢI843.4. KHÁI TOÁN KINH TẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI NHÀ MÁY843.4.1. KHÁI TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ843.4.1.1. Thống kê khối lượng đường ống và thiết bị843.4.1.2. Tổng chi phí gia công và lắp đặt hệ thống thông gió853.4.1.3. Chi phí lắp đặt hệ thống883.4.2. KHÁI TOÁN THIẾT BỊ CYCLONE883.4.2.1. Thống kê khối lượng thiết bị883.4.2.2. Tính toán giá thành thiết bị883.4.3. KHÁI TOÁN THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI893.4.3.1. Thống kê khối lượng thiết bị và đường ống893.4.3.2. Tính toán giá thành thiết bị893.4.4.KHÁI TOÁN THÁP HẬP THỤ SO2913.4.5.KHÁI TOÁN THÁP HẬP PHỤ CO923.4.6.KHÁI TOÁN ỐNG KHÓI933.4.7.CHI PHÍ VẬN HÀNH MỘT NĂM TÍNH CHO TOÀN HỆ THỐNG93KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ96DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO97 DANH MỤC HÌNHHình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy20Hình 2.1: Biểu đồ đường cong gió vào và đường cong gió ra53Hình 2.2: Sơ đồ tính toán chụp hút mái đua53Hình 2.3: Sơ đồ không gian hệ thống thông gió chungkết hợp với buồng phun ẩm58Hình 2.4: Sơ đồ không gian hệ thống hút cục bộ tại máy nghiền và máy trộn60Hình 2.5: Sơ đồ không gian hệ thống hút cục bộlò nung60Hình 3.1: Sơ đồ quy trình xử lý khí thải phương án chọn65Hình 3.2. Phương trình đường cân bằng và đường làm việc của quá trình hấp thụ73Hình 3.3: Sơ đồ quy trình xử lý khí thải phương án so sánh82 DANH MỤC BẢNGBảng 1.1: Các nguồn phát thải trong quá trình hoạt động của chi nhánh.13Bảng 2.1: Thông số tính toán27Bảng 2.2: Hệ số truyền nhiệt (K)28Bảng 2.3: Nhiệt trở yêu cầu của kết cấu.29Bảng 2.4: Nhiệt trở thực tế của kết cấu30Bảng 2.6: Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông32Bảng 2.7: Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa hè33Bảng 2.9: Tỏa nhiệt do động cơ38Bảng 2.11: Lượng nhiệt tỏa ra từ cửa lò nunglúc mở trống39Bảng 2.12: Bảng tổng kết lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò.39Bảng 2.14: Tổng lượng nhiệt tỏa ra của lò nung40Bảng 2.15: Tính toán lượng bức xạ nhiệt truyền qua mái42Bảng 2.16: Bảng tổng kết nhiệt.43Llò = 3360.6 (m3h); Lxq = 341.87(m3h); γlò = 0.25 (kgm3); γxq = 0.15 (kgm3)46Bảng 2.18: Tổng kết nhiệt lượng tỏa ra từ lò nung46Bảng 2.20: Tổng lượng nhiệt tỏa ra từ các máy47Bảng 3.1: Thông số tính toán.54Bảng3.2:Thành phần trong than cám54Bảng 3.3: Bảng nồng độ các chất ô nhiễm54Bảng 3.4: Bảng thống kê kết quả nồng độ chất ô nhiễm.55Bảng 3.5: Hiệu quả lọc theo cỡ hạt ()78Bảng 3.6: Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụi78Bảng 3.7: Tổng chi phí gia công và lắp đặt đường ống hệ thống thông gió82Bảng 3.8: Tổng chi phí gia công và lắp đặt phụ tùng đường ống83Bảng 3.9: Giá thành thiết bị cyclone86Bảng 3.10: Giá thành thiết bị lọc bụi túi vải87

MỤC LỤ

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 11

1.1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY KẼM VIỆT BẮC – THÁI NGUYÊN 11

1.1.1 THÔNG TIN CHUNG VỀ CÔNG TY 11

1.1.2 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ CỦA CƠ SỞ 11

1.1.3 CÁC HẠNG MỤC XÂY DỰNG CỦA CƠ SỞ 11

1.1.4 QUY MÔ, CÔNG SUẤT, THỜI GIAN HOẠT ĐỘNG CỦA CƠ SỞ 11

1.1.5 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 12

1.1.6 NGUYÊN LIỆU, NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG 14

1.1.7 NGUỒN GỐC PHÁT SINH CHẤT THẢI 14

1.1.8 BIỆN PHÁP QUẢN LÝ, XỬ LÝ CHẤT THẢI 15

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÍ THẢI VÀ BỤI TẠI NHÀ MÁY KẼM VIỆT BẮC 16

1.2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÍ THẢI 16

1.2.1.1 Phương pháp hấp thụ 16

1.2.1.2 Phương pháp hấp phụ 17

1.2.1.3 Phương pháp thiêu đốt 18

1.2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ BỤI 19

1.2.2.1 Thu bụi theo phương pháp khô 19

1.2.2.2 Thu bụi theo phương pháp ướt 22

1.2.2.3 Thu bụi theo phương pháp khác 24

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHUNG, THÔNG GIÓ CỤC BỘ THU KHÍ THẢI 27

2.1 TÍNH NHIỆT THỪA 27

2.1.1 CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 27

2.1.2 TỐN THẤT NHIỆT: 27

2.1.2.1 Cấu tạo kết cấu bao che: 27

2.1.2.2 Tính hệ số truyền nhiệt K của kết cấu: 27

2.1.2.3 Kiểm tra nhiệt trở yêu cầu 28

2.1.2.4 Tính nhiệt trở thực 30

2.1.2.5 Tính diện tích kết cấu bao che: 31

2.1.2.6 Tổn thất nhiệt qua kết cấu: 32

2.1.2.7 Tốn thất nhiệt do rò gió: 34

2.1.3 TÍNH TỎA NHIỆT: 36

2.1.3.1 Tỏa nhiệt do người: 36

2.1.3.2 Tỏa nhiệt do thắp sáng tính chung cho cả mùa đông và mùa hè: 37

2.1.3.3 Tỏa nhiệt từ động cơ tính chung cho cả mùa đông và mùa hè: 37

2.1.3.4 Tỏa nhiệt từ lò quay: 39

2.1.4 THU NHIỆT BỨC XẠ MẶT TRỜI: 42

2.1.4.1 Thu nhiệt do bức xạ mặt trời 42

2.1.4.2 Thu nhiệt qua cửa kính: 42

2.1.4.3 Bức xạ nhiệt qua mái: 43

2.1.5 TỔNG HỢP LƯỢNG NHIỆT THỪA TRONG PHÒNG LƯU LƯỢNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ: 43

2.1.5.1 Lượng nhiệt thừa trong phòng: 43

2.1.5.2.Tính toán thông gió tự nhiên cho phân xưởng 44

2.1.5.3.Tính toán thông gió cục bộ cho phân xưởng 46

2.2.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THÔNG GIÓ 49

2.3 TÍNH TOÁN THỦY LỰC HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ 51

2.3.1.TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHUNG 51

2.3.1.1.Vạch tuyến cho hệ thống thông gió chung: 51

2.3.1.2.Tính toán thuỷ lực cho hệ thống thông gió chung: 52

2.3.1.3.Tính toán buồng phun ẩm: 52

2.3.1.4.Lựa chọn các chi tiết trong buồng phun ẩm và tính toán tổn thất áp lực: 52

2.3.2.TÍNH TOÁN THỦY LỰC HỆ THỐNG HÚT CỤC BỘ 52

2.3.2.1.Vạch tuyến hệ thống hút cục bộ 52

2.3.2.2.Tính toán thủy lực cho hệ thống hút cục bộ: 53

2.3.2.3.Chọn quạt và động cơ: 53

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI 55

3.1 TÍNH HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ NUNG 55

3.1.1 THÔNG SỐ TÍNH TOÁN: 55

3.1.2 TÍNH TOÁN CÁC SẢN PHẨM CHÁY: 55

3.1.3 TÍNH TOÁN LƯỢNG KHÓI THẢI VÀ TẢI LƯỢNG CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÓI: 55

3.1.4 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CỰC ĐẠI, NỒNG ĐỘ TRÊN MẶT ĐẤT: 56

3.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI TẠI LÒ QUAY THEO PHƯƠNG ÁN CHỌN 58

3.2.1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI 58

3.2.2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI: 59

3.2.2.1 Dữ liệu đầu vào 59

3.2.2.2 Tính số lượng túi vải: 59

3.2.2.3 Tính số lượng valve rung giũ 60

3.2.2.4 Tính toán và lựa chọn kích thước buồng lọc 61

3.2.2.5 Khối lượng bụi thu được của thiết bị lọc bụi túi vải 62

3.2.2.6 Tính toán đường ống 62

3.2.2.7 Trở lực thiết bị lọc bụi: 63

3.2.2.8.Chọn quạt : 63

3.2.2.9.Tính toán cơ khí 64

3.2.3.TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ SO2 65

3.2.3.1.Thông số đầu vào: 65

3.2.3.2.Tính toán tháp hấp thụ 66

3.2.4.TÍNH TOÁN THÁP HẤP PHỤ CO 70

3.2.4.1.Số liệu đầu vào và phương trình cân bằng vật chất 70

3.2.4.2.Đường kính tháp và khối lượng than hoạt tính cần dùng để hấp phụ 72

3.2.4.3.Chiều cao tháp hấp phụ 73

3.2.4.4.Các thiết bị phụ trợ 74

3.2.5.TÍNH TOÁN ỐNG KHÓI 74

3.2.5.1.Đường kính ống khói 74

3.2.5.2.Chiều cao ống khói 74

3.3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI TẠI LÒ QUAY THEO PHƯƠNG ÁN SO SÁNH 75

3.3.1.TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CYCLONE 77

3.3.1.1.Xác định đường kính cyclone , vận tốc tối ưu 77

3.3.1.2.Các kích thước chi tiết của cyclone ЦH-24 78

3.3.1.3.Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi 79

3.3.1.4.Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của cyclone 80

3.3.1.5.Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống 81

3.3.1.6.Khối lượng bụi thu trong 1 ngày 81

3.3.1.7.Tính toán đường ống trong nhóm cyclone 82

3.3.1.8.Tổn thất áp suất trong cyclone 82

3.3.1.9.Chọn quạt 82

3.3.1.10.Tính toán cơ khí 83

3.3.2.TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ THẢI 84

3.4 KHÁI TOÁN KINH TẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI NHÀ MÁY 84

3.4.1 KHÁI TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ 84

3.4.1.1 Thống kê khối lượng đường ống và thiết bị 84

3.4.1.2 Tổng chi phí gia công và lắp đặt hệ thống thông gió 85

3.4.1.3 Chi phí lắp đặt hệ thống 88

3.4.2 KHÁI TOÁN THIẾT BỊ CYCLONE 88

3.4.2.1 Thống kê khối lượng thiết bị 88

3.4.2.2 Tính toán giá thành thiết bị 88

3.4.3 KHÁI TOÁN THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI 89

3.4.3.1 Thống kê khối lượng thiết bị và đường ống 89

3.4.3.2 Tính toán giá thành thiết bị 89

3.4.4.KHÁI TOÁN THÁP HẬP THỤ SO2 91

3.4.5.KHÁI TOÁN THÁP HẬP PHỤ CO 92

3.4.6.KHÁI TOÁN ỐNG KHÓI 93

3.4.7.CHI PHÍ VẬN HÀNH MỘT NĂM TÍNH CHO TOÀN HỆ THỐNG 93

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy 20

Hình 2.1: Biểu đồ đường cong gió vào và đường cong gió ra 53

Hình 2.2: Sơ đồ tính toán chụp hút mái đua 53

Hình 2.3: Sơ đồ không gian hệ thống thông gió chungkết hợp với buồng phun ẩm 58

Hình 2.4: Sơ đồ không gian hệ thống hút cục bộ tại máy nghiền và máy trộn 60

Hình 2.5: Sơ đồ không gian hệ thống hút cục bộlò nung 60

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình xử lý khí thải phương án chọn 65

Hình 3.2 Phương trình đường cân bằng và đường làm việc của quá trình hấp thụ 73

Hình 3.3: Sơ đồ quy trình xử lý khí thải phương án so sánh 82

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Các nguồn phát thải trong quá trình hoạt động của chi nhánh 13

Bảng 2.1: Thông số tính toán 27

Bảng 2.2: Hệ số truyền nhiệt (K) 28

Bảng 2.3: Nhiệt trở yêu cầu của kết cấu 29

Bảng 2.4: Nhiệt trở thực tế của kết cấu 30

Bảng 2.6: Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông 32

Bảng 2.7: Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa hè 33

Bảng 2.9: Tỏa nhiệt do động cơ 38

Bảng 2.11: Lượng nhiệt tỏa ra từ cửa lò nunglúc mở trống 39

Bảng 2.12: Bảng tổng kết lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò 39

Bảng 2.14: Tổng lượng nhiệt tỏa ra của lò nung 40

Bảng 2.15: Tính toán lượng bức xạ nhiệt truyền qua mái 42

Bảng 2.16: Bảng tổng kết nhiệt 43

Llò = 3360.6 (m3/h); Lxq = 341.87(m3/h); γlò = 0.25 (kg/m3); γxq = 0.15 (kg/m3) 46

Bảng 2.18: Tổng kết nhiệt lượng tỏa ra từ lò nung 46

Bảng 2.20: Tổng lượng nhiệt tỏa ra từ các máy 47

Bảng 3.1: Thông số tính toán 54

Bảng3.2:Thành phần trong than cám 54

Bảng 3.3: Bảng nồng độ các chất ô nhiễm 54

Bảng 3.4: Bảng thống kê kết quả nồng độ chất ô nhiễm 55

Bảng 3.5: Hiệu quả lọc theo cỡ hạt () 78

Bảng 3.6: Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụi 78

Bảng 3.7: Tổng chi phí gia công và lắp đặt đường ống hệ thống thông gió 82

Bảng 3.8: Tổng chi phí gia công và lắp đặt phụ tùng đường ống 83

Bảng 3.9: Giá thành thiết bị cyclone 86

Bảng 3.10: Giá thành thiết bị lọc bụi túi vải 87

MỞ ĐẦU



Tính cấp thiết của đề tài, lý do chọn đề tài:

Sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của cácngành sản xuất công nghiệp, làm cho xã hội loài người biến đổi rõ rệt Các nhà máy,

xí nghiệp, các khu công nghiệp, trại chăn nuôi được hình thành tất cả sự phát triểnnày đều hướng tới tạo ra sản phẩm mới, đáp ứng nhu cầu của con người đem lạiđiều kiện sống tốt hơn

Nhưng bên cạnh đó thì thải ra các loại chất thải khác nhau làm cho môi trườngngày càng trở nên xấu đi Các chất thải đó có tác động xấu tới con người, sinh vật,

hệ sinh thái, các công trình nhân tạo Nếu môi trường tiếp tục suy thoái thì có thểdẫn đến hậu quả nghiêm trọng cho loài người Vì vậy việc bảo vệ môi trường, giảmthiểu tác động có hại của các chất ô nhiễm là vấn đề toàn cầu

Một trong những vấn đề đáng quan tâm hiện nay là ô nhiễm môi trường khôngkhí diễn ra tại các khu công nghiệp, khu chế xuất Vì vậy việc xử lý bụi và khí thảitrong quá trình sản xuất là bước quan trọng trong bảo vệ môi trường không khí.Đối với ngành sản xuất kimloại nói chung và ngành sản xuất bột oxit kẽm nóiriêng, việc phát sinh bụi và khí thải là rất lớn, vì vậy việc xử lý khí thải trước khi xảvào môi trường là việc làm bắt buộc nhằm bảo vệ môi trường

Đơn vị sản xuất mà trong đồ án này em đang quan tâm là nhà máy sản xuấtbột oxit kẽm kẽm Việt Bắc Việc xử lý bụi và khí thải cho công ty là việc làm rấtcần thiết để đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường, đảm bảo cho sức khỏe cán bộcông nhân viên và phát triển bền vững Vì vậy, em đã chọn đề tài nghiên cứu là:

“Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất bột oxit kẽm Việt Bắc thuộc công ty liên doanh kim loại màu Việt Bắc”.

Mục tiêu của đồ án:

Tính toán, thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuấtbột oxit kẽm Việt Bắc thuộc công ty liên doanh kimloại màu Việt Bắc phù hợp vớiđặc điểm của nhà máy và đảm bảo các quy chuẩn hiện hành

- Đề xuất 2 phương án thông gió, lựa chọn và tính toán 1 phương án thiết kế

hệ thống thông gió cho nhà máy

- Đề xuất 2 phương án thiết kế hệthống xử lý khí thải cho nhà máy

- Tính toán 2 phương án thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho nhà máy

- Khái toán kinh tế cho phương án thông gió lựa chọn

- Khái toán kinh tế cho cả 2 phương án xử lý khí thải cho nhà máy

Nội dung nghiên cứu:

- Khảo sát thu thập số liệu liên quan đến nhà máy: quy mô, công suất, dây

chuyền công nghệ sản xuất, thông số đầu vào, đặc điểm nguồn thải…

- Đề xuất 2 phương án, lựa chọn và tính toán 1 phương án thiết kế hệ thống

thông gió cho nhà máy

- Đề xuất và tính toán 2 phương án thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho nhà

máy

- Khái toán kinh tế cho phương án thông gió lựa chọn.

- Khái toán kinh tế cho cả 2 phương án xử lý khí thải cho nhà máy

- Thể hiện trên bản vẽ.

Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp thu thập tài liệu: đọc sách, tham khảo tài liệu

- Phương pháp kế thừa: kế thừa các thiết kế sáng tạo có hiệu quả cao trongvận hành và quản lý

- Phương pháp thống kê: thu thập và xử lý các số liệu về thành phần và đặctính khí thải

- Phương pháp đồ họa: sử dụng autocad để thể hiện các thiết kế

- Phương pháp tính toán theo các tiêu chuẩn thiết kế

- Phương pháp mô hình hóa

Dự kiến kết quả nghiên cứu:

- Kết quả: đề xuất và tính toán phương án thiết kế hệ thống thông gió, xử lýkhí thải và lựa chọn được phương án phù hợp cho nhà máy.

 3 bản vẽ chi tiết thiết bị xử lí khí và bụi

Cơ sở tài liệu:

Tổng hợp các tài liệu do nhà máy cung cấp, thu thập, nghiên cứu các tài liệutrên sách báo, tạp chí, các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về ngành sảnxuất bột oxit kẽm và các tài liệu liên quan tới đề tài Các tài liệu được sử dụng vàtham khảo được nêu đầy đủ trong danh mục tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1.TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BỘT OXIT KẼM VIỆT BẮC 1.1.1.THÔNG TIN CHUNG VỀ CÔNG TY

Đại diện: Ông Vũ Hồng Minh Chức vụ: Giám đốc

Địa chỉ: Khu công nghiệp nhỏ Điềm Thụy, Xã Điềm Thụy, Huyện Phú Bình,Tỉnh Thái Nguyên

Mã số thuế: 4600379820

1.1.2.VỊ TRÍ ĐỊA LÝ CỦA CƠ SỞ

Nhà máy sản xuất bột oxit kẽmViệt Bắc thuộc công ty liên doanh kimloại màu Việt Bắc nằm trên địa bàn xã Điềm Thụy, huyện Phú Bình, tỉnh TháiNguyên với diện tích 11.199m2có ranh giới tiếp giáp như sau :

Phía Bắc giáp xã Thượng Đình

Phía Nam giáp xã Nga My

Phía Đông giáp xã Nhã Lộng

Phía Tây giáp xã Hồng Tiến, Phổ Yên của huyện Phổ Yên

1.1.3.CÁC HẠNG MỤC XÂY DỰNG CỦA CƠ SỞ

Công ty hoạt động từ năm 2006 với diện tích mặt bằng hiện tại là11.199m2(các hạng mục trình bày trong phụ lục 1A)

1.1.4.QUY MÔ, CÔNG SUẤT, THỜI GIAN HOẠT ĐỘNG CỦA CƠ SỞ

Số lượng lao động trực tiếp trong nhà xưởng: 60 người

Số người lao động ở khu hành chính: 20 người

Diện tích đất: 11.199m2

Tổng công suất sản xuất: 10000 tấn sản phẩm/năm = 1.39 tấn/h

Nhà máy hoạt động 3 ca/ngày, mỗi ca 8h

THAN ĐÁ

NGHIỀN SÀNG

(<5mm)

NGHIỀN SÀNG(<10mm)

NGHIỀN SÀNG(<10mm)

CHẤT TRỢ DUNG

ĐÁ VÔI

QUẶNG KẼM OXIT

LÀM NGUỘI

THIẾT BỊ LỌC TÚI VẢI

KHO THÀNH PHẨM

1.1.5.CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy Thuyết minh công nghệ sản xuất:

Nguyên liệu đầu vào gồm có than đá, quặng kẽm oxit, chất trợ dung là đá vôi

sẽ được băng tải đưa vào máy nghiền để nghiền chúng và tiến hành sàng để có đượckích thước phù hợp cho quá trình luyện của lò quay

Sau khi sàng được kích thước phù hợp, chúng sẽ được băng tải vận chuyểnđến phễu chứa liệu

Tiếp đó, than đá, quặng kẽm, đá vôi được phối trộn với tỷ lệ phù hợp bằngmáy trộn

Và được băng tải nạp liệu vào lò, lò thực hiện quá trình luyện

Nhiệt độ trong lò 1000oC – 1200oC

Xỉ từ quá trình luyện được đưa ra bãi thải và bán lại cho ngành sản xuất khác

ví dụ ngành xi măng…

Nhiệt độ khí thải thoát ra khỏi lò khoảng 500 – 600oC Tiến hành giải nhiệtbằng thiết bị giải nhiệt, sau đó nhiệt độ khí thải giảm xuống còn khoảng 100 –

150oC

Dẫn khí thải vào thiết bị lọc túi vải để thu hồi bột kẽm

Bột kẽm được thu hồi vận chuyển đến kho thành phẩm và tới trung tâm phânphối

1.1.6.NGUYÊN LIỆU, NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG

Danh sách nguyên liệu hóa chất sửa dụng trong 1 năm thể hiện trong phụlục 1B

1.1.7.NGUỒN GỐC PHÁT SINH CHẤT THẢI

Bảng 1.1: Các nguồn phát thải trong quá trình hoạt động của chi nhánh.

nguyên liệu-Khí thải và nhiệt, bụi từ quá trình sản xuất

-Môi trường không

khí-Giao thông khu vực

2 Nước thải

-Nước thải sinh hoạt của công nhân-Nước mưa chảy tràn

-Nước thải từ sản xuất

Môi trường nước vàđất quanh khu vực

3

Chất thải

rắn thông

thường

-Chất thải rắn sinh hoạt, rác thải văn

khí, môi trường nướcquanh khu vực-Cảnh quan khu vực

4 Chất thải

nguy hại

-Giẻ lau, găng tay dính CTNH-Bóng đèn huỳnh quang và các loại chất thải khác chứa thủy ngân-Pin, ắc quy thải

(Nguồn: Phòng dự án công ty liên doanh kim loại màu Việt Bắc)

1.1.8.BIỆN PHÁP QUẢN LÝ, XỬ LÝ CHẤT THẢI

Chất thải rắn thông thường.

Chất thải rắn thông thường từ hoạt động sản xuất

Các bao bì không chứa thành phần nguy hại đều được thu gom vào kho chứa.Các loại vỏ bao bì, can nhựa các loại, thủy tinh, vỏ chai … không dính thànhphần nguy hại cũng sẽ được thu gom vào kho chứa

Chất thải nguy hại

Chất thải nguy hại bao gồm: bóng đèn, pin ắc quy, giẻ lau, găng tay dính dầu,hộp mực in thải …

Công ty đã và đang tiến hành thu gom các chất thải nguy hại vào kho chứa cómái che, sàn bê tông có khả năng chống thấm, không phát tán, rò rỉ và phân chiatheo từng loại Mỗi loại chất ghi đầy đủ thông tin như tên, thành phần, số lượng và

có biển cảnh báo

Đồng thời công ty cũng kí hợp đồng thu gom rác thải nguy hại với đơn vị chứcnăng để xử lý theo quy định tại thông tư 12/2011/BTNMT của Bộ Tài nguyên Môitrường

Công ty đã làm hồ sơ đăng ký chủ nguồn thải nguy hại được Sở TNMT TháiNguyên chấp thuận cấp sổ chủ mã số QLCTNH: 01.0011136.T cấp ngày21/02/2013

Nguồn phát sinh nước thải

Chủ yếu là nước thải tại khu văn phòng, nước thải sau nhà vệ sinh Nước thảitại khu nhà vệ sinh sẽ được làm sạch cục bộ bằng bể tự hoại, sau đó được dẫn vào

hệ thống xử lý nước thải tập trung của nhà máy để xử lý, nước thải sau xử lý sẽ thải

ra môi trường nước mặt của khu vực dưới sự cho phép của UBND huyện Phú Bìnhvới giấy phép số 101/GP-UBND cấp ngày 15/09/2011

Nước sản xuất chủ yếu là nước rửa máy móc thiết bị sẽ được đưa vào tankchứa nước và bể lắng rồi quay vòng toàn bộ lại sản xuất

Nước mưa chảy tràn

Nước mưa sẽ được thu gom vào hệ thống rãnh thoát nước của công ty, trên hệthống có các hố ga lắng cát sỏi và chất lơ lửng và bố trí các song chắn rác Nướcmưa này sẽ được dẫn vào hệ thống cống chung

Chất thải khí, bụi.

Nguồn phát sinh khí thải và bụi của nhà máy từ các hoạt động sau:

- Bụi phát sinh trong quá trình vận chuyển

- Bụi phát sinh từ hoạt động sản xuất

- Khí thải phát sinh tại lò nung

- Các khí độc hại như SO2, CO, NOx… phát sinh từ các phương tiện dichuyển nội bộ chạy bằng xăng dầu gây ra

Biện pháp xử lí bụi và khí phát sinh trong quá trình hoạt động của nhà máy.Trong dây chuyền công nghệ sản xuất bột oxit kẽm ta sẽ bố trí các hệ thốnglọc và thu hồi bụi Hệ thống này vừa hạn chế rơi vãi nguyên vật liệu vừa khống chếlượng bụi và khí thải phát sinh thải ra môi trường

Ngoài việc xử lý bụi tại các khu vực trên để bảo vệ môi trường ta còn cần bốtrí hệ thống thông gió chung và thông gió cục bộ cấp không khí sạch mát cho côngnhân làm việc Tăng cường trang bị bảo hộ lao động cho công nhân

1.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÍ THẢI VÀ BỤI TẠI NHÀ MÁY KẼM VIỆT BẮC

1.2.1.CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÍ THẢI

Khí thải chủ yếu của nhà máy sản xuất bột oxit kẽm là SO2, CO, phát sinhtrong quá trình sản xuất

Để xử lý các chất ô nhiễm dạng khí có thể sử dụng một trong những phươngpháp và thiết bị kèm theo được giới thiệu sau đây:

1.2.1.1.Phương pháp hấp thụ

Nguyên lý của phương pháp này là do khí thải tiếp xúc với chất lỏng, khi đócác khí này hoặc được hòa tan trong chất lỏng hoặc bị biến đổi thành phần thànhchất ít độc hơn Hiệu quả của phương pháp này tùy thuộc vào diện tích tiếp xúc bềmặt giữa khí

thải và chất lỏng, thời gian tiếp xúc, nồng độ môi trường hấp thụ và tốc độ phản ứnggiữa các chất hấp thụ và khí

Thiết bị dùng trong phương pháp hấp thụ là một thiết bị trong đó dung dịchhấp thụ và dòng khí sẽ đi qua Thiết bị hấp thụ gồm một số loại chủ yếu:

Quá trình hấp thụ là quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế nhiều trường hợp cầnphải lắp đặt thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội tăng hiệu quả quátrình xử lý như vậy thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp.

Việc lựa chọn dung môi thích hợp để xử lý rất khó khăn khi chất khí không cókhả năng hòa tan trong nước

Phải tiến hành tái sinh dung môi khi dung môi đắt tiền để giảm giá thành xử lý

mà công việc này rất khó khăn

1.2.1.2.Phương pháp hấp phụ

Nguyên lý của phương pháp này là dựa vào sự phản ứng của khí với các chấthấp phụ dạng rắn Quá trình xảy ra có thể là quá trình hóa học hay vật lý Hiệu quảcủa thiết bị hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố như diện tích bề mặt chất hấp phụcũng như khả năng năng hấp phụ của các chất được chọn

Thiết bị hấp phụ thường được sử dụng khi cần thu hồi khí thải, hoặc để khửcác khí có chất mùi trong công nghệ thực phẩm, thuộc da, các dung dịch hữu cơ,…

 Ưu điểm:

Điều chỉnh quá trình tốt hơn

Có thể sử dụng kết cấu tối ưu và kích thước tối ưu cho từng đoạn của thiết bị.Tiết kiệm được chất hấp phụ, sử dụng tối đa năng suất hấp phụ

Quá trình thực hiện liên tục dẫn đến hiệu quả cao

Chất hấp phụ dễ kiếm và khá rẻ tiền, thường dùng nhất là than hoạt tính hấpphụ được nhiều chất hữu cơ

 Nhược điểm:

Kết cấu phức tạp

Chất hấp phụ bị mài mòn nên phải xử lý bụi

Cường độ hấp phụ kém nếu nhiệt độ khí thải cao

Không hiệu quả khi dòng khí ô nhiễm chứa cả bụi lẫn chất ô nhiễm thể hơihay khí vì bụi dễ gây tắc nghẽn thiết bị và làm giảm khả năng hấp phụ của chất hấpphụ

1.2.1.3.Phương pháp thiêu đốt

Phương pháp này dùng khi mà quá trình sản xuất không thể tái sinh hoặc thuhồi khí thải, phương pháp thiêu đốt có hai dạng

- Thiêu đốt không có chất xúc tác: nhiệt độ của quá trình thiêu đốt này khá

cao, thường từ 800 – 1100oC và thường dùng khi nồng độ hợp chất độc hại cao

- Thiêu đốt có chất xúc tác: trong phương pháp này sử dụng bề mặt kim loại

như bạch kim, đồng, …làm vật xúc tác Nhiệt độ thiêu đốt thấp từ 250 – 300oC.Phương pháp này thích hợp cho khí độc hại có nồng độ thấp, chi phí rẻ hơn phươngpháp trên

 Ưu điểm:

Phân hủy hoàn toàn các chất ô nhiễm cháy được

Thích ứng với sự thay đổi lưu lượng và tải lượng chất ô nhiễm trong khí thải.Hiệu quả với những chất khó xử lý bằng phương pháp khác

Có thể thu hồi nhiệt thải ra từ quá trình đốt

Trong những trường hợp khí thải có nhiệt độ cao không cần phải gia nhiệttrước khi đưa vào đốt

Phương pháp đốt hoàn toàn phù hợp với việc xử lý các chất thải độc hại khôngcần thu hồi hay khả năng thu hồi thấp, khí thu hồi không có giá trị kinh tế cao

Có thể tận dụng nhiệt năng trong quá trình xử lý vào mục đích khác

 Nhược điểm:

Chi phí đầu tư thiết bị, vận hành lớn

Có thể làm phức tạp thêm vấn đề ô nhiễm không khí sau khi đốt có chlorine,

1.2.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ BỤI

Bụi của nhà máy sản xuất bột oxit kẽm có kích thước hạt có kích thước hạt >5m

1.2.2.1.Thu bụi theo phương pháp khô

a Phương pháp trọng lực (Buồng lắng bụi trọng lực)

Đây là loại thiết bị lọc đơn giản nhất Buồng lắng bụi thu gom bụi theo nguyên

lý sử dụng lực hấp dẫn, trọng lực để lắng đọng những phần tử bụi ra khỏi khôngkhí Cấu tạo là một không gian hình hộp có diện tích ngang lớn hơn nhiều lần so vớitiết diện của đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ,nhờ thế hạt bụi đủ thời gian rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng trọng lực và bị giữlại ở đó mà không bị dòng khí mang theo

Đối với các hạt có kích thước nhỏ ngoài ảnh hưởng của trọng lực còn cóchuyển động của dòng khí, lực ma sát của không khí

Do đó phương pháp này chỉ áp dụng cho bụi thô có kích thước lớn hơn hoặcbằng 60m Tuy nhiên, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại

b Phương pháp thu bụi quán tính (Buồng lắng bụi quán tính)

Nguyên lý: làm thay đổi chiều hướng chuyển động của dòng khí một cách liêntục, lặp đi lặp lại bằng nhiều loại vật cản có hình dạng khác nhau Khi dòng khí độtngột đổi hướng, các hạt bụi dưới tác dụng của lực quán tính tiếp tục chuyển độngtheo hướng cũ và tách ra khỏi khí, rơi vào bình chứa Tuy nhiên, hiệu quả khôngcao

Thông số tính toán: vận tốc của khí trong thiết bị khoảng 1m/s, còn ở ống vàokhoảng 10m/s Hiệu quả lọc của thiết bị này đạt từ 65 – 80% đối với các hạt bụi cókích thước 20 – 30m Trở lực của chúng khoảng 150 – 390 N/m2

c Phương pháp ly tâm (Cyclone)

Nguyên lý hoạt động: Dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên củaCyclone Thân Cyclone thường là hình trụ có đáy là chóp cụt Ống khí vào có dạngkhối hình chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân Cyclone Khí sạchthoát ra ở phía trên qua ống tròn Khí vào Cyclone chuyển động xoắn ốc, dịchchuyển xuống dưới thành dòng xoáy ngoài Lúc này, các hạt bụi, dưới tác dụng của

lực li tâm, văng vào thành Cyclone Tiến gần đến đáychóp, dòng khí bắt đầu quayngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành dòng xoáy trong Các hạt bụi dịchchuyển xuống dưới đáy của dòng xoáy và ra khỏi Cyclone qua ống xả bụi.

 Ưu điểm:

Không có phần chuyển động

Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (khoảng 500oC)

Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt Cyclone

Có khả năng xử lý bụi có tính ăn mòn cao

Thu được bụi dạng khô

Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 – 1500 N/m2)

Làm việc tốt ở áp suất cao

Chế tạo đơn giản

Năng suất cao, giá thành rẻ

Hiệu quả không phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ bụi

Thu được những hạt bụi có kích thước lớn hơn hoặc bằng 5m

Vận tốc Cyclone đầu vào phải cao để tạo vòng xoáy

Trong thực tế có Cyclone trụ và Cyclone chóp Cyclone trụ thuộc nhóm năngsuất cao Đường kính Cyclone trụ không lớn hơn 2000mm và Cyclone chóp nhỏhơn 3000mm Nên chế tạo Cyclone với D nhỏ hơn hoặc bằng 2m Trường hợp lưulượng khí lớn thì kết hợp nhiều Cyclone thành nhóm

d Thiết bị lọc tay áo

Nguyên lý hoạt động: Khí bụi được hút vào buồng lọc, tại đây khí cùng các

hạt bụi sẽ bị giảm vận tốc tấm chặn và khí được phân tán đều trong buồng lọc Khiluồng khí bụi giảm vận tốc trong buồng lọc sẽ làm các hạt bụi có tỷ trọng lớn sẽ rơixuống buồng chứa bụi phía dưới Khí bụi được hút lên buồng lọc, phần khí sạch điqua các túi lọc bụi, các hạt bụi bám vào thân túi lọc, khí sạch sẽ được đưa ra ngoàitrời qua buồng khí sạch.

Cấu tạo: Thiết bị gồm nhiều ống tay áo hình trụ đường kính 125 – 300mm.Chiều cao từ 2.5 – 3.5m được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị cơ cấu giũ bụi.Vải lọc phải thỏa mãn các điều kiện sau đây:

Đường kính ống vải: d = 120 – 300mm

Chiều dài: l = (16 – 20)d

Giữ được những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn hoặc bằng 1m

Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi bảo đảm hiệu quả lọc bụicao

Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu

Độ bền cơ học cao khi nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn

Giá thấp có khả năng được phụ hồi

1.2.2.2.Thu bụi theo phương pháp ướt

Nguyên lý: sự tiếp xúc giữa dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dòngkhí bị chất lỏng giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cặn bùn Chất lỏng thường lànước Trường hợp thiết bị thu bụi có chức năng vừa khử bụi vừa khử khí độc thìchất lỏng có thể là một loại dung dịch hấp thụ

 Ưu điểm:

Dễ chế tạo, giá thành thấp, hiệu quả lọc cao

Lọc được bụi có kích thước dưới 0.1µm (Thiết bị lọc Venturi)

Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao

Nguy hiểm cháy - nổ thiết bị: “thấp”

Có thể thu hồi hơi và các khí độc hại bằng quá trình hấp thụ

 Nhược điểm:

Bụi được thu hồi và thải ra dưới dạng cặn bùn  tăng chi phí xử lý nước thải.Dòng khí thoát khỏi thiết bị có độ ẩm cao và có thể mang theo những giọt lỏnglàm han gỉ đường ống, ống khói và các bộ phận khác.

Nếu khí thải có tính ăn mòn, cần bảo vệ thiết bị và hệ thống bằng vật liệuchống ăn mòn

a Thiết bị rửa khí trần:

Hiệu quả xử lý:

- Chiều cao tháp (H) vào khoảng 2.5 lần đường kính tháp D.

a Thiết bị rửa khí đệm:

- Nguyên lý hoạt động:

Thiết bị này ít được sử dụng do lớp đệm hay bị bịt kín

Để đảm bảo sự dính ướt của lớp đệm chúng thường được để nghiêng 7 ÷ 100

về hướng dòng khí, lưu lượng lỏng 0.15 ÷ 0.5 l/m3

Lớp vật liệu đệm thường làm bằng kim loại màu, sứ, nhựa

Vận tốc khí có thể lớn 10m/s do đó kích thước của thiết bị sẽ được gọn nhẹ

- Hiệu quả xử lý:

 Hiệu quả thu hồi bụi kích thước d  2μm trên 90%

 Hạt d= 2 ÷ 5μm được thu hồi 70% còn hạt lớn hơn 80 ÷ 90%

 Hiệu quả xử lý phụ thuộc: cường độ tưới, nồng độ bụi, độ phân tán bụi

b Thiết bị rửa khí đệm với lớp đệm dao động:

Trở lực của thiết bị từ 1.000 ÷ 1.500 Pa.

Lưu lượng nước tưới từ 0.25 ÷ 0.55 l/m3 khí

- Hiệu suất xử lý: đạt đến 99% đối với các hạt d < 2µm.

c Thiết bị sủi bọt:

- Nguyên lý hoạt động:

+ Phổ biến nhất là thiết bị sủi bọt với đĩa chảy sụt và đĩa chảy qua

+ Chiều dày tối ưu của đĩa 4 ÷ 6 mm

+ Vận tốc dòng khí đập vào mực nước thùng chứa khoảng 15 m/s Các hạt bụi

sẽ được giữ lại trong dòng lỏng và khí sạch sẽ thoát ra ngoài

+ Các loại bụi: d = 3 ÷ 5 µm

+ Năng lượng tiêu hao: 1 ÷ 1.3 kwh cho 1000 m3/h lưu lượng khí cần xử lý

e Thiết bị lọc bụi ly tâm ướt (Cyclone ướt):

f Thiết bị rửa khí vận tốc cao - Thiết bị lọc Venturi:

- Hiệu quả xử lý: hiệu suất lọc là 99% đối với bụi d ≤ 5 μm.

1.2.2.3.Thu bụi theo phương pháp khác

a Thiết bị lọc sợi:

- Thành phần lọc gồm một hoặc nhiều lớp, trong đó các sợi vải được phân bốđồng nhất

- Bụi được thu hồi và tích tụ theo chiều dày của lớp lọc

- Vật liệu lọc là các sợi tự nhiên hoặc nhân tạo có chiều dày từ 0.01 ÷ 100 m

- Tùy theo đường kính của sợi, lưới lọc được phân biệt thành lưới lọc vừa vàtinh

- Được ứng dụng khi nồng độ pha phân tán 0.5 ÷ 5 mg/m3

- Chỉ có vật liệu lọc là sợi thô mới được ứng dụng cho nồng độ 5 ÷ 50 mg/m3,khi đó kích thước hạt bụi chủ yếu nhỏ hơn 5 ÷ 10 m

b Thiết bị lọc là kim loại và gốm:

- Làm việc tốt ở 4000C, hiệu quả lên đến 99.99% đối với bụi có d = 0.9 m,vận tốc lọc 0.4 ÷ 0.6 m/phút

- Trở lực của thiết bị khá cao 2000 ÷ 3000 N/m2, việc tái sinh túi lọc khó khăn

và việc chế tạo đòi hỏi kỹ thuật cao

- Bộ lọc kim loại được chế tạo từ bột thép cacbon thấp và thép không gỉ hìnhống dài

c Thiết bị lọc hạt:

- Ứng dụng ít hơn thiết bị lọc sợi

- Ưu điểm: vật liệu lọc dễ tìm, làm việc ở nhiệt độ cao và trong môi trường ănmòn, chịu tải lớn và độ giảm áp lớn.

- Có 2 dạng: thiết bị lọc đệm, thiết bị lọc lớp hạt cứng

- Hiệu quả xử lý và trở lực của lớp lọc luôn thay đổi

d Thu bụi theo phương pháp tĩnh điện

- Nguyên lý hoạt động: điện trường mạnh sẽ ion hóa những phần tử khí trong

dòng khí và truyền điện tích âm (electron) cho hạt bụi dưới tác động va đập quántính (bắn phá) hoặc khuyếch tán ion Nhờ thế các hạt bụi bị hút về phía cực dương,đọng lại

+ Cực phóng điện, cực lắng

+ Số lượng điện trường dạng phân phối khí

+ Dạng tháo bụi khô hay ướt

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHUNG, THÔNG GIÓ CỤC BỘ THU KHÍ THẢI

2.1.TÍNH NHIỆT THỪA

2.1.1.CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời vào mùa hè và mùa đông:

Tra các thông số của không khí tại QCVN 02:2009/BXD – Quy chuẩn kĩ thuậtquốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng

Địa điểm: Thái Nguyên

Nhiệt độ trong nhà vào mùa hè lấy cao hơn nhiệt độ ngoài nhà vào mùa hè từ:

1oC - 3oC

Nhiệt độ trong nhà vào mùa đông lấy từ 20 oC - 24 oC

Mùa hè hướng gió chính là đông nam, còn mùa đông hướng gió chính là đôngbắc

Bảng 2.1: Thông số tính toán

2.1.2.TỐN THẤT NHIỆT:

2.1.2.1.Cấu tạo kết cấu bao che:

Chi tiết thể hiện trong phụ lục 2A

2.1.2.2.Tính hệ số truyền nhiệt K của kết cấu:

Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu được tính theo công thức:

K =

11

t (kcal/m2h0C) : hệ số trao đổi nhiệt bên trong nhà, đối với bề mặt trong củatường nhẵn t = 7.5 (kcal/m2h0C).

n (kcal/m2h0C) : hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài nhà, đối với tường, cửa sổ, cửa

ra vào, mái n = 20 (kcal/m2h0C)

i (m): chiều dày lớp kết cấu i

i (kcal/mh0C): hệ số dẫn nhiệt của kết cấu i

Bảng 2.2: Hệ số truyền nhiệt (K)

2.1.2.3.Kiểm tra nhiệt trở yêu cầu

Để đảm bảo cho việc chống lạnh về mùa đông của kết cấu bao che thì cần phải

có tổng nhiệt trở không nhỏ hơn nhiệt trở yêu cầu Ryc:

Kiểm tra điều kiện : Rthực Ryc

• Tính Ryc

R yc=(t T tt−t N −d tt )×ψ ×m

(m2h0C/kcal) (2.2)Trong đó:

tTtt – Nhiệt độ tính toán của không khí bên trong nhà 0C

tN-đtt – Nhiệt độ không khí ngoài nhà mùa khô 0C

tbm – Chênh lệch nhiệt độ bề mặt cho phép; tbm =12 oC (bảng 3.4 – KTTG)

RT : nhiệt trở mặt trong của kết cấu ngăn che;

RT= 1

αT m2h0C/kcal

m – Hệ số điều chỉnh tính đến ảnh hưởng của nhiệt quán tính của kết cấu baoche (xem thêm sách kỹ thuật thông gió)

ψ - Hệ số kể đến vị trí tương đối của kết cấu với không khí bên ngoài

Bảng 2.3: Nhiệt trở yêu cầu của kết cấu.

T

TT Kết cấu

đtt(oC)

tT-đtt

m

tbm(oC)

RT(m2h0C/kcal)

Ryc(m2h0C/kcal)1

RT - Hệ số sức cản trao đổi nhiệt bề mặt trong của kếu cấu

αT

RT(m2h0C/kcal)

∑δ λ i

i

Rthực(m2h0C/kcal)

2.1.2.5.Tính diện tích kết cấu bao che:

Chi tiết tính toán diện tích kết cấu bao che xem trong phụ lục 2B

Bảng 2.5: Diện tích kết cấu

30026842509.25

2.1.2.6.Tổn thất nhiệt qua kết cấu:

a Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông:

Tổn thất nhiệt qua kết cấu được tính theo công thức:

Q kc(Ð ) = K ¿ F ¿ ttt(Đ) (kcal/h) (2.4)Trong đó:

K (kcal/m2 .h.0C) : hệ số truyền nhiệt qua kết cấu, tra bảng 2.2

F (m2) : diện tích bề mặt kết cấu, tra bảng 2.5

ttt(Đ)(0C) : hiệu số nhiệt độ tính toán giữa không khí trong và ngoàinhà vào mùa đông tính như sau:

ttt(Đ) = ( tT tt(Ð) - t N tt( Ð )

tT tt(Ð) = 220C, t N tt( Ð ) = 13.60C

 : hệ số hiệu chỉnh kể đến vị trí của kết cấu

Đối với kết cấu tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài thì  = 1

Kết quả tính toán thể hiện ở bảng 2.6

Bảng 2.6: Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông

Tổng tổn thất qua kết cấu tính cho mùa đông 34201.43

b Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa hè:

Tổn thất nhiệt qua kết cấu được tính theo công thức:

Q kc

(H )

= K ¿ F ¿ ttt(H) (kcal/h) (2.6)Trong đó:

K (kcal/m2 .h.0C) : hệ số truyền nhiệt qua kết cấu, tra bảng 2.2

F (m2) : diện tích bề mặt kết cấu, tra bảng 2.5

ttt(H)(0C) : hiệu số nhiệt độ tính toán giữa không khí trong và ngoàinhà vào mùa hè, tính như sau:

ttt(h) = ( tT tt(H ) - t N tt( H ) ). (2.7)

tT tt(H ) = 34.80C, t N tt( H ) = 32.80C

 : hệ số hiệu chỉnh kể đến vị trí của kết cấu

Đối với kết cấu tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài thì  = 1

Bảng 2.7: Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa hè

Tổng tổn thất qua kết cấu tính cho mùa hè 8143.2

2.1.2.7.Tốn thất nhiệt do rò gió:

Tốn thất nhiệt do rò gió được tính theo công thức:

Qgió = G ¿ C ¿ ( tTtt - t Ntt

) (kcal/h) (2.8)Trong đó:

G (kG/h) : lượng khí rò vào nhà qua các khe cửa, được tính:

Với l (m): tổng chiều dài của khe cửa mà không khí lọt vào

a: hệ số phụ thuộc vào cấu tạo của cửa

g (kG/mh): lượng không khí lọt vào nhà qua một mét chiều dài của khe cửaphụ thuộc vào tốc độ gió, g = lượng gió rò tổng cộng (m3/hm) × khối lượngriêng của không khí (kg/m3)

Khối lượng riêng của không khí : 1,29 (kg/m3)

C(kcal/kG.0C) : Nhiệt dung riêng không khí, C = 0.24 (kcal/kG.0C)

tTtt (0C) : Nhiệt độ tính toán trong nhà tùy theo mùa đang tínhtoán.

t Ntt (0C) : Nhiệt độ tính toán ngoài nhà tùy theo mùa đang tínhtoán

Bảng 2.8: Lượng không khí rò vào nhà qua khe cửa tính cho mùa đông và

b Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè:

Q(gióH)

= G(H) ¿ C ¿ ( tT tt(H ) - t N tt( H )

) = 236.8 ¿ 0.24 ¿ (34.8 – 32.8) =113.7 (kcal/h)

2.1.3.TÍNH TỎA NHIỆT:

2.1.3.1.Tỏa nhiệt do người:

a Tỏa nhiệt do người vào mùa đông:

Được tính theo công thức sau:

Trong đó:

n (người) : Số công nhân lao động trong phân xưởng, n = 60

q (kcal/h.người) : Lượng nhiệt hiện do một người tỏa ra trong một giờ

Tra bảng 2.2 : Lượng nhiệt, hơi nước và khí CO2 do người thải ra (sách Kĩthuật thông gió của GS.Trần Ngọc Chấn) có được qh = 98 (kcal/h.người) (Dựavào tT tt(Ð) = 220C và trạng thái lao động của người công nhân là lao độngnặng)

Vậy: Qng Ð = 60 ¿ 98 = 5580 (kcal/h).

b Tỏa nhiệt do người vào mùa hè:

Dựa vào bảng 2.2 ( sách Kĩ thuật thông gió của GS.Trần Ngọc Chấn)

tT tt(H ) = 34.80C và trạng thái lao động của người công nhân là lao động nặng

ta tra được qh = 11.4 (kcal/h.người)

Qng H = 60 ¿ 11.4 = 684 (kcal/h)

2.1.3.2.Tỏa nhiệt do thắp sáng tính chung cho cả mùa đông và mùa hè:

Qts = 860 ¿ N (kcal/h) (2.11)Trong đó:

N (kw) : tổng công suất của các bóng đèn N = 100w = 0.1kw trong phânxưởng có 100 bóng đèn nên: N = 100 ¿ 0.1 = 10 kw

1 : hệ số sử dụng công suất lắp đặt máy, chọn 1 = 0.75

2 : hệ số tải trọng, chọn 2 = 0.6

3 : hệ số làm việc không đồng thời của các động cơ điện, chọn 3 = 0.75

4 : hệ số kể đến cường độ nhận nhiệt của môi trường không khí,chọn 4 =0.8.

N : tổng công suất của các động cơ (kw)

Bảng 2.9: Tỏa nhiệt do động cơ

cơ

Số động cơ

2.1.3.4.Tỏa nhiệt từ lò nung:

a Tỏa nhiệt từ các bề mặt xung quanh của lò nung:

Lượng nhiệt tỏa ra từ các bề mặt xung quanh của lò nung được xác định theophương trình cân bằng nhiệt như sau:

Qbm = q’ ¿ F = q’’ ¿ F (kcal/h) (2.13)Trong đó :

q’ : Lượng nhiệt tỏa ra từ 1m2 bề mặt bên ngoài của lò nung trong 1giờ (kcal/

m2h)

q’’: Lượng nhiệt xuyên qua 1m2 thành lò trong 1giờ (kcal/m2h)

F : Diện tích bề mặt tỏa nhiệt của thành lò nung

F = 2Rh –(A ¿ B) = 2 ¿ 3.14 ¿ 1.4 ¿ 20 – (0.3 ¿ 0.4)= 175.72(m2)

Với R : Bán kính ngoài của lò, R = 1.4 (m)

h : Chiều cao lò, h = 20(m)

(A.B) : Kích thước cửa của lò nung, (A.B) = (0.3m x 0.4m)

Phần tính toán chi tiết trình bày trong phụ lục 3

Bảng 2.10: Bảng tổng kết tính toán lượng nhiệt tỏa ra do

tất cả bề mặt thành lò.

Bảng 2.11: Lượng nhiệt tỏa ra từ cửa lò nunglúc mở trống

Bảng 2.12: Bảng tổng kết lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò.

Kết quả

QclÐ

(kcal/h)

Q(kcal/h)

Qclmở(kcal/h)

Qcl đóng(kcal/h)

Kết quả

QclH

(kcal/h)972.565 97.26 778.05 875.31 965.075 96.51 772.06 868.57

d Lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò:

Bảng 2.13: Bảng tổng kết lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò.

qbề mặt

(kcal/ m2

h)

Fn(m2)

Kết quả

Qn Ð (kcal/

h)

qbề mặt(kcal/ m2 h)

Fn(m2)

Kết quả

Qn H (kcal/

h)

e Lượng nhiệt tỏa ra qua đáy lò:

Tính cho mùa đông:

QlqÐ

(kcal/

h)

Qbm(kcal/h)

QlqH

(kcal/h)

822734.09

824935.15

2.1.4.THU NHIỆT BỨC XẠ MẶT TRỜI:

2.1.4.1.Thu nhiệt do bức xạ mặt trời

Công thức tính cường độ bức xạ khi tia nắng vuông góc với mặt phẳng kết

2.1.4.2.Thu nhiệt qua cửa kính:

Nhiệt bức xạ qua kính được tính như sau:

Q bx k = 1 ¿ 2 ¿ 3 ¿ 4 ¿ qbx ¿ F (kcal/h) (2.15)Trong đó:

1 : hệ số kể đến độ trong suốt kính, chọn 1 = 0.9 (kính một lớp).

2 : hệ số kể đến độ bẩn của mặt kính, chọn 2 = 0.8 (mặt kính đứng)

3 : hệ số kể tới mức độ che khuất kính, chọn 3 = 0.62 (khung kim loại)

4 : hệ số kể tới mức độ che nắng của hệ thống, chọn 4 = 0.3 (kính nhám)

qbx : cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thời điểm tínhtoán(kcal/m2h)

Tường hướng tây, bắc, đông, nam có cửa kính nhưng nên tra bảng 2.20 trang

113 QCVN 02:2009/BXD: Cường độ trực xạ trên mặt đứng 8 hướng có được:

Hướng nam qbx=7.3 (kcal/m2h)

Hướng tây nam qbx = 5.1 (kcal/m2h)

Fkính - diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán (m2)

Hướng tây nam: Fkính = (4 ¿ 3.2) ¿ 7 = 89.6(m2)

Hướng nam: Fkính = (4 ¿ 3.2) ¿ 2 = 25.6(m2)

Vậy nhiệt bức xạ qua kính là:

Q bx k

= 0.9 ¿ 0.8 ¿ 0.62 ¿ 0.3 ¿ (7.3 ¿ 25.6 + 5.1 ¿ 89.6) = 86.2(kcal/h)

2.1.4.3.Bức xạ nhiệt qua mái:

Chi tiết tính toán thể hiện trong phụ lục 4

Bảng 2.15: Tính toán lượng bức xạ nhiệt truyền qua mái