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 THẢI141.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÍ THẢI VÀ BỤI TẠI NHÀ MÁY KẼM VIỆT BẮC171.2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÍ THẢI171.2.1.1. Phương pháp hấp thụ171.2.1.2. Phương pháp hấp phụ181.2.1.3. 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:382.1.4. THU NHIỆT BỨC XẠ MẶT TRỜI:402.1.4.1. Thu nhiệt do bức xạ mặt trời402.1.4.2. Thu nhiệt qua cửa kính:412.1.4.3. Bức xạ nhiệt qua mái:412.1.5. TỔNG HỢP LƯỢNG NHIỆT THỪA TRONG PHÒNG. LƯU LƯỢNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ:422.1.5.1. Lượng nhiệt thừa trong phòng:422.1.5.2.Tính toán thông gió tự nhiên cho phân xưởng.432.1.5.3.Tính toán thông gió cục bộ cho phân xưởng442.2.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THÔNG GIÓ472.3TÍNH TOÁN THỦY LỰC. HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ.492.3.1.TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHUNG492.3.1.1.Vạch tuyến cho hệ thống thông gió chung:492.3.1.2.Tính toán thuỷ lực cho hệ thống thông gió chung:502.3.1.3.Tính toán buồng phun ẩm:502.3.1.4.Lựa chọn các chi tiết trong buồng phun ẩm và tính toán tổn thất áp lực:502.3.2.TÍNH TOÁN THỦY LỰC HỆ THỐNG HÚT CỤC BỘ502.3.2.1.Vạch tuyến hệ thống hút cục bộ502.3.2.2.Tính toán thủy lực cho hệ thống hút cục bộ:512.3.2.3.Chọn quạt và động cơ:51CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI533.1. TÍNH HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ NUNG533.1.1. THÔNG SỐ TÍNH TOÁN:533.1.2. TÍNH TOÁN CÁC SẢN PHẨM CHÁY:533.1.3. TÍNH TOÁN LƯỢNG KHÓI THẢI VÀ TẢI LƯỢNG CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÓI:533.1.4. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CỰC ĐẠI, NỒNG ĐỘ TRÊN MẶT ĐẤT:543.2. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI TẠI LÒ QUAY THEO PHƯƠNG ÁN CHỌN563.2.1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI563.2.2. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI:573.2.2.1. Dữ liệu đầu vào573.2.2.2. Tính số lượng túi vải:573.2.2.3. Tính số lượng valve rung giũ583.2.2.4. Tính toán và lựa chọn kích thước buồng lọc583.2.2.5. Khối lượng bụi thu được của thiết bị lọc bụi túi vải593.2.2.6. Tính toán đường ống603.2.2.7. Trở lực thiết bị lọc bụi:603.2.2.8.Chọn quạt :613.2.2.9.Tính toán cơ khí613.2.3.TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ SO2623.2.3.1.Thông số đầu vào:623.2.3.2.Tính toán tháp hấp thụ633.2.4.TÍNH TOÁN THÁP HẤP PHỤ CO673.2.4.1.Số liệu đầu vào và phương trình cân bằng vật chất673.2.4.2.Đường kính tháp và khối lượng than hoạt tính cần dùng để hấp phụ693.2.4.3.Chiều cao tháp hấp phụ703.2.4.4.Các thiết bị phụ trợ703.2.5.TÍNH TOÁN ỐNG KHÓI703.2.5.1.Đường kính ống khói703.2.5.2.Chiều cao ống khói713.3. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI TẠI LÒ QUAY THEO PHƯƠNG ÁN SO SÁNH723.3.1.TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CYCLONE733.3.1.1.Xác định đường kính cyclone , vận tốc tối ưu733.3.1.2.Các kích thước chi tiết của cyclone ЦH24743.3.1.3.Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi753.3.1.4.Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của cyclone763.3.1.5.Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống763.3.1.6.Khối lượng bụi thu trong 1 ngày773.3.1.7.Tính toán đường ống trong nhóm cyclone783.3.1.8.Tổn thất áp suất trong cyclone783.3.1.9.Chọn quạt783.3.1.10.Tính toán cơ khí793.3.2.TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ THẢI803.4. KHÁI TOÁN KINH TẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI NHÀ MÁY803.4.1. KHÁI TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ803.4.1.1. Thống kê khối lượng đường ống và thiết bị803.4.1.2. Tổng chi phí gia công và lắp đặt hệ thống thông gió803.4.1.3. Chi phí lắp đặt hệ thống833.4.2. KHÁI TOÁN THIẾT BỊ CYCLONE833.4.2.1. Thống kê khối lượng thiết bị833.4.2.2. Tính toán giá thành thiết bị833.4.3. KHÁI TOÁN THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI843.4.3.1. Thống kê khối lượng thiết bị và đường ống843.4.3.2. Tính toán giá thành thiết bị843.4.4.KHÁI TOÁN THÁP HẬP THỤ SO2863.4.5.KHÁI TOÁN THÁP HẬP PHỤ CO873.4.6.KHÁI TOÁN ỐNG KHÓI883.4.7.CHI PHÍ VẬN HÀNH MỘT NĂM TÍNH CHO TOÀN HỆ THỐNG88KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ91DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO92 DANH MỤC HÌNHHình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy13Hình 2.1: Sơ đồ không gian hệ thống thông gió chung kết hợp buồng phun ẩm(phương án chọn)Error Bookmark not defined.Hình 2.2: Sơ đồ không gian hệ thống thông gió chung phương án so sánhError Bookmark not defined.Hình 2.3: Sơ đồ không gian hệ thống hút cục bộError Bookmark not defined.Hình 3.1: Sơ đồ quy trình xử lý bụi56Hình 3.2: Biểu đồ phân cấp cỡ hạt bụi bột giặt.31Error Bookmark not defined. DANH MỤC BẢNGBảng 1.1 : Các nguồn phát thải trong quá trình hoạt động của chi nhánh.14Bảng 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 2.5: Diện tích kết cấu32Bảng 2.6: Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông33Bảng 2.7: Lượng không khí rò vào nhà qua khe cửa tính cho mùa đông và mùa hè.36Bảng 2.8: Tỏa nhiệt do động cơ38Bảng 2.9: Bảng tổng kết tính toán lượng nhiệt tỏa ra do tất cả bề mặt thành lò.39Bảng 2.10: Lượng nhiệt tỏa ra từ cửa lò hơi lúc mở trống39Bảng 2.11: Bảng tổng kết lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò.39Bảng 2.12: Bảng tổng kết lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò.40Bảng 2.13: Tổng lượng nhiệt tỏa ra do lò hơi cung cấp nhiệt cho tháp sấy.40Bảng 2.14: Tính toán lượng bức xạ nhiệt truyền qua mái41Bảng 2.15: Bảng tổng kết nhiệt.42Bảng 2.16: Tổng kết nhiệt lượng tỏa ra từ lò45Bảng 2.17: Tổng kết lưu lượng hút tại các máyError Bookmark not defined.Bảng 2.18: Tổng lượng nhiệt tỏa ra từ các máy46Bảng 3.1: Thông số tính toán.53Bảng 3.2:Thành phần sản phẩm cháy53Bảng 3.3: Bảng nồng độ các chất ô nhiếm53Bảng 3.4: Bảng thống kê kết quả nồng độ chất ô nhiễm.54Bảng 3.5: Hiệu quả lọc theo cỡ hạt ()76Bảng 3.6: Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụi76Bảng 3.7: Tính toán trở lực đường ốngError Bookmark not defined.Bảng 3.8: Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụiError Bookmark not defined.Bảng 3.9: Tổng chi phí gia công và lắp đặt đường ống hệ thống thông gió:80Bảng 3.10: Tổng chi phí gia công và lắp đặt phụ tùng đường ống:81Bảng 3.11: Giá thành thiết bị cyclone83Bảng 3.12: Giá thành thiết bị lọc bụi túi vải84Bảng 3.13: Bảng thống kê chi phí vận hành hàng nămError Bookmark not defined. MỞ ĐẦU

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 14

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÍ THẢI VÀ BỤI TẠI NHÀ MÁY KẼM VIỆT BẮC 17

1.2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÍ THẢI 17

1.2.1.1 Phương pháp hấp thụ 17

1.2.1.2 Phương pháp hấp phụ 18

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: 38

2.1.4 THU NHIỆT BỨC XẠ MẶT TRỜI: 40

2.1.4.1 Thu nhiệt do bức xạ mặt trời 40

2.1.4.2 Thu nhiệt qua cửa kính: 41

2.1.4.3 Bức xạ nhiệt qua mái: 41

2.1.5 TỔNG HỢP LƯỢNG NHIỆT THỪA TRONG PHÒNG LƯU LƯỢNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ: 42

2.1.5.1 Lượng nhiệt thừa trong phòng: 42

2.1.5.2.Tính toán thông gió tự nhiên cho phân xưởng 43

2.1.5.3.Tính toán thông gió cục bộ cho phân xưởng 44

2.2.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THÔNG GIÓ 47

2.3 TÍNH TOÁN THỦY LỰC HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ 49

2.3.1.TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHUNG 49

2.3.1.1.Vạch tuyến cho hệ thống thông gió chung: 49

2.3.1.2.Tính toán thuỷ lực cho hệ thống thông gió chung: 50

2.3.1.3.Tính toán buồng phun ẩm: 50

2.3.1.4.Lựa chọn các chi tiết trong buồng phun ẩm và tính toán tổn thất áp lực: 50

2.3.2.TÍNH TOÁN THỦY LỰC HỆ THỐNG HÚT CỤC BỘ 50

2.3.2.1.Vạch tuyến hệ thống hút cục bộ 50

2.3.2.2.Tính toán thủy lực cho hệ thống hút cục bộ: 51

2.3.2.3.Chọn quạt và động cơ: 51

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI 53

3.1 TÍNH HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ NUNG 53

3.1.1 THÔNG SỐ TÍNH TOÁN: 53

3.1.2 TÍNH TOÁN CÁC SẢN PHẨM CHÁY: 53

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

TRONG KHÓI: 53

3.1.4 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CỰC ĐẠI, NỒNG ĐỘ TRÊN MẶT ĐẤT: 54

3.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI TẠI LÒ QUAY THEO PHƯƠNG ÁN CHỌN 56

3.2.1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI 56

3.2.2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI: 57

3.2.2.1 Dữ liệu đầu vào 57

3.2.2.2 Tính số lượng túi vải: 57

3.2.2.3 Tính số lượng valve rung giũ 58

3.2.2.4 Tính toán và lựa chọn kích thước buồng lọc 58

3.2.2.5 Khối lượng bụi thu được của thiết bị lọc bụi túi vải 59

3.2.2.6 Tính toán đường ống 60

3.2.2.7 Trở lực thiết bị lọc bụi: 60

3.2.2.8.Chọn quạt : 61

3.2.2.9.Tính toán cơ khí 61

3.2.3.TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ SO2 62

3.2.3.1.Thông số đầu vào: 62

3.2.3.2.Tính toán tháp hấp thụ 63

3.2.4.TÍNH TOÁN THÁP HẤP PHỤ CO 67

3.2.4.1.Số liệu đầu vào và phương trình cân bằng vật chất 67

3.2.4.2.Đường kính tháp và khối lượng than hoạt tính cần dùng để hấp phụ 69

3.2.4.3.Chiều cao tháp hấp phụ 70

3.2.4.4.Các thiết bị phụ trợ 70

3.2.5.TÍNH TOÁN ỐNG KHÓI 70

3.2.5.1.Đường kính ống khói 70

3.2.5.2.Chiều cao ống khói 71

3.3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI TẠI LÒ QUAY THEO PHƯƠNG ÁN SO SÁNH 72

3.3.1.TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CYCLONE 73

3.3.1.1.Xác định đường kính cyclone , vận tốc tối ưu 73

3.3.1.2.Các kích thước chi tiết của cyclone ЦH-24 74

3.3.1.3.Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi 75

3.3.1.4.Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của cyclone 76

3.3.1.5.Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống 76

3.3.1.6.Khối lượng bụi thu trong 1 ngày 77

3.3.1.7.Tính toán đường ống trong nhóm cyclone 78

3.3.1.8.Tổn thất áp suất trong cyclone 78

3.3.1.9.Chọn quạt 78

3.3.1.10.Tính toán cơ khí 79

3.3.2.TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ THẢI 80

3.4 KHÁI TOÁN KINH TẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI NHÀ MÁY 80

3.4.1 KHÁI TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ 80

3.4.1.1 Thống kê khối lượng đường ống và thiết bị 80

3.4.1.2 Tổng chi phí gia công và lắp đặt hệ thống thông gió 80

3.4.1.3 Chi phí lắp đặt hệ thống 83

3.4.2 KHÁI TOÁN THIẾT BỊ CYCLONE 83

3.4.2.1 Thống kê khối lượng thiết bị 83

3.4.2.2 Tính toán giá thành thiết bị 83

3.4.3 KHÁI TOÁN THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI 84

3.4.3.1 Thống kê khối lượng thiết bị và đường ống 84

3.4.3.2 Tính toán giá thành thiết bị 84

3.4.4.KHÁI TOÁN THÁP HẬP THỤ SO2 86

3.4.5.KHÁI TOÁN THÁP HẬP PHỤ CO 87

3.4.6.KHÁI TOÁN ỐNG KHÓI 88

3.4.7.CHI PHÍ VẬN HÀNH MỘT NĂM TÍNH CHO TOÀN HỆ THỐNG 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy 13Hình 2.1: Sơ đồ không gian hệ thống thông gió chung kết hợp buồng phun

ẩm(phương án chọn) Error! Bookmark not defined Hình 2.2: Sơ đồ không gian hệ thống thông gió chung phương án so sánhError!

Bookmark not defined.

Hình 2.3: Sơ đồ không gian hệ thống hút cục bộError! Bookmark not defined.

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình xử lý bụi 56

Hình 3.2: Biểu đồ phân cấp cỡ hạt bụi bột giặt.[31] Error! Bookmark not

defined.

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 : Các nguồn phát thải trong quá trình hoạt động của chi nhánh 14

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 2.5: Diện tích kết cấu 32

Bảng 2.6: Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông 33

Bảng 2.7: Lượng không khí rò vào nhà qua khe cửa tính cho mùa đông và mùa hè 36

Bảng 2.8: Tỏa nhiệt do động cơ 38

Bảng 2.9: Bảng tổng kết tính toán lượng nhiệt tỏa ra do tất cả bề mặt thành lò.39 Bảng 2.10: Lượng nhiệt tỏa ra từ cửa lò hơi lúc mở trống 39

Bảng 2.11: Bảng tổng kết lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò 39

Bảng 2.12: Bảng tổng kết lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò 40

Bảng 2.13: Tổng lượng nhiệt tỏa ra do lò hơi cung cấp nhiệt cho tháp sấy 40

Bảng 2.14: Tính toán lượng bức xạ nhiệt truyền qua mái 41

Bảng 2.15: Bảng tổng kết nhiệt 42

Bảng 2.16: Tổng kết nhiệt lượng tỏa ra từ lò 45

Bảng 2.17: Tổng kết lưu lượng hút tại các máyError! Bookmark not defined. Bảng 2.18: Tổng lượng nhiệt tỏa ra từ các máy 46

Bảng 3.1: Thông số tính toán 53

Bảng 3.2:Thành phần sản phẩm cháy 53

Bảng 3.3: Bảng nồng độ các chất ô nhiếm 53

Bảng 3.4: Bảng thống kê kết quả nồng độ chất ô nhiễm 54

Bảng 3.5: Hiệu quả lọc theo cỡ hạt () 76

Bảng 3.6: Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụi 76

Bảng 3.7: Tính toán trở lực đường ống Error! Bookmark not defined Bảng 3.8: Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụi Error! Bookmark not

defined.

Bảng 3.9: Tổng chi phí gia công và lắp đặt đường ống hệ thống thông gió: 80Bảng 3.10: Tổng chi phí gia công và lắp đặt phụ tùng đường ống: 81Bảng 3.11: Giá thành thiết bị cyclone 83Bảng 3.12: Giá thành thiết bị lọc bụi túi vải 84

Bảng 3.13: Bảng thống kê chi phí vận hành hàng năm Error! Bookmark not

defined.

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 các ngànhsản xuất công nghiệp, làm cho xã hội loài người biến đổi rõ rệt Các nhà máy, xínghiệp, các khu công nghiệp, trại chăn nuôi được hình thành tất cả sự phát triển nàyđều hướng tới tạo ra sản phẩm mới, đáp ứng nhu cầu của con người đem lại điều kiệnsống 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, hệsinh thái, các công trình nhân tạo Nếu môi trường tiếp tục suy thoái thì có thể dẫnđến hậu quả nghiêm trọng cho loài người Vì vậy việc bảo vệ môi trường, giảm thiểutác 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 xuất bộtoxit kẽm kẽm Việt Bắc Việc xử lý bụi và khí thải cho công ty là việc làm rất cần thiết

để đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường, đảm bảo cho sức khỏe cán bộ công 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 xuất bộtoxit kẽm Việt Bắc thuộc công ty liên doanh kimloại màu Việt Bắc phù hợp với đặcđiểm 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 vàđặc tính 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, xửlý khí thải và lựa chọn được phương án phù hợp cho nhà máy

Cơ sở tài liệu:

Tổng hợp các tài liệu do nhà máy cung cấp, thu thập, nghiên cứu các tài liệu trênsách báo, tạp chí, các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về ngành sản xuất bộtoxit kẽm và các tài liệu liên quan tới đề tài Các tài liệu được sử dụng và tham khảođược 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 kim loạimàu 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 là 11.199m2(cáchạng 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 sẽđược băng tải đưa vào máy nghiền để nghiền chúng và tiến hành sàng để có được kíchthước phù hợp cho quá trình luyện của lò quay

Sau khi sàng được kích thước phù hợp, chúng sẽ được băng tải vận chuyển đếnphễu chứa liệu.

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

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

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 phụ lục1B

1.1.7.NGUỒN GỐC PHÁT SINH CHẤT THẢI

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

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

môi trường nước quanh

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 chia theotừng loại Mỗi loại chất ghi đầy đủ thông tin như tên, thành phần, số lượng và có biểncảnh 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 ngày 21/02/2013

Nguồn phát sinh nước thải

Chủ yếu là nước thải tại khu văn phòng, nước thải sau nhà vệ sinh Nước thải tạikhu nhà vệ sinh sẽ được làm sạch cục bộ bằng bể tự hoại, sau đó được dẫn vào hệthống xử lý nước thải tập trung của nhà máy để xử lý, nước thải sau xử lý sẽ thải ramôi trường nước mặt của khu vực dưới sự cho phép của UBND huyện Phú Bình vớigiấy 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 tank chứanước 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 Nước mưanày 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 thống lọc

và thu hồi bụi Hệ thống này vừa hạn chế rơi vãi nguyên vật liệu vừa khống chế lượngbụi 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 bố trí

hệ thống thông gió chung và thông gió cục bộ cấp không khí sạch mát cho công nhânlàm 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 sinh trongquá 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 đó cáckhí này hoặc được hòa tan trong chất lỏng hoặc bị biến đổi thành phần thành chất ítđộc hơn Hiệu quả của phương pháp này tùy thuộc vào diện tích tiếp xúc bề mặt giữakhí

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 dịch hấpthụ và dòng khí sẽ đi qua Thiết bị hấp thụ gồm một số loại chủ yếu:

Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí thải có chứa

cả bụi lẫn khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước rửa

 Nhược điểm:

Hiệu suất làm sạch không cao, không dùng để xử lý dòng khí có nhiệt độ cao

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 chất hấpphụ dạng rắn Quá trình xảy ra có thể là quá trình hóa học hay vật lý Hiệu quả củathiết bị hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố như diện tích bề mặt chất hấp phụ cũng nhưkhả 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 khử cáckhí 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 hấp phụđược 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 hơi haykhí vì bụi dễ gây tắc nghẽn thiết bị và làm giảm khả năng hấp phụ của chất hấp phụ

1.2.1.3.Phương pháp thiêu đốt

Phương pháp này dùng khi mà quá trình sản xuất không thể tái sinh hoặc thu hồikhí 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 nhưbạch kim, đồng, …làm vật xúc tác Nhiệt độ thiêu đốt thấp từ 250 – 300oC Phươngpháp này thích hợp cho khí độc hại có nồng độ thấp, chi phí rẻ hơn phương pháp 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 nhiệt trướckhi 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, N,S

Có thể cần cấp thêm nhiên liệu bổ sung, xúc tác gây trở ngại cho việc vận hànhthiết bị

Đối với dòng khí này phương pháp lựa chọn để xử lý thích hợp là phương pháphấp thụ

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 không khí Cấutạo là một không gian hình hộp có diện tích ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện

của đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ, nhờ thế hạtbụi đủ thời gian rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng trọng lực và bị giữ lại ở đó màkhông bị dòng khí mang theo.

Đối với các hạt có kích thước nhỏ ngoài ảnh hưởng của trọng lực còn có chuyểnđộng 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 động theohướng cũ và tách ra khỏi khí, rơi vào bình chứa Tuy nhiên, hiệu quả không cao

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 của Cyclone.Thân Cyclone thường là hình trụ có đáy là chóp cụt Ống khí vào có dạng khối hìnhchữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân Cyclone Khí sạch thoát ra ởphía trên qua ống tròn Khí vào Cyclone chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuốngdưới thành dòng xoáy ngoài Lúc này, các hạt bụi, dưới tác dụng của lực li tâm, văngvào thành Cyclone Tiến gần đến đáychóp, dòng khí bắt đầu quay ngược trở lại vàchuyển động lên trên hình thành dòng xoáy trong Các hạt bụi dịch chuyển xuống dướiđáy 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 nhỏ hơn3000mm Nên chế tạo Cyclone với D nhỏ hơn hoặc bằng 2m Trường hợp lưu lượngkhí 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 hạtbụi sẽ bị giảm vận tốc tấm chặn và khí được phân tán đều trong buồng lọc Khi luồngkhí bụi giảm vận tốc trong buồng lọc sẽ làm các hạt bụi có tỷ trọng lớn sẽ rơi xuốngbuồng chứa bụi phía dưới Khí bụi được hút lên buồng lọc, phần khí sạch đi qua cáctúi lọc bụi, các hạt bụi bám vào thân túi lọc, khí sạch sẽ được đưa ra ngoài trời quabuồng khí sạch

Cấu tạo: Thiết bị gồm nhiều ống tay áo hình trụ đường kính 125 – 300mm Chiềucao 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 bụi cao

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 dòng khí

bị chất lỏng giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cặn bùn Chất lỏng thường là nước.Trường hợp thiết bị thu bụi có chức năng vừa khử bụi vừa khử khí độc thì chất lỏng cóthể 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 liệu chống

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 vềhướng 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:

- Nguyên lý hoạt động:

Các quả cầu đệm làm bằng polime, thủy tinh hoặc nhựa xốp Khối lượng riêngcủa quả cầu đệm không được lớn hơn khối lượng riêng của chất lỏng

Vận tốc khí qua mặt cắt tự do của thiết bị 2.4 ÷ 3.0 m/s

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

- Hiệu quả xử lý:

Thu hồi bụi cao đối với hạt d < 2µm và trở lực không lớn từ 300 ÷ 1.000 N/m2

d Thiết bị lọc bụi kiểu ướt dưới tác động va đập quán tính:

- Nguyên lý hoạt động:

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

- Nguyên lý hoạt động:

+ Vận tốc dòng khí vào thiết bị phải lớn (v = 18 ÷ 21m/s) tạo lực xoáy ly tâmtrong thiết bị

+ Phun nước: v = 0.14 ÷ 0.36 l/s

+ Bụi: d > 2 µm, năng suất lọc: 700 ÷ 105 m3/h

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

- Nguyên lý hoạt động:

+ Sự va đập quán tính giữa hạt bụi và những giọt nước trong bản thân ống sẽ giữlại các hạt bụi trong dòng lỏng và tách chúng ra khỏi khí

+ Áp lực, vận tốc của dòng không khí đầu vào lớn (v = 150 m/s ) tiêu hao nănglượng

- 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 và tinh

- 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, vậntốc 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 vàviệc chế tạo đòi hỏi kỹ thuật cao

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

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 quán tính(bắn phá) hoặc khuyếch tán ion Nhờ thế các hạt bụi bị hút về phía cực dương, đọnglại

- Ưu điểm:

+ Mức độ làm sạch cao (99%)

+ Chi phí năng lượng thấp cho việc thu gom bụi 0.1 ÷ 0.5 kW/h cho 1000 m3 khí.+ Có thể thu gom các hạt bụi có kích thước 0.1 – 100 m (và nhỏ hơn ) khi nồng

độ trong không khí từ vài gam đến 50 g/m3

+ Nhiệt độ khí làm việc có thể cao hơn 5000C

- Nhược điểm:

+ Độ nhạy cao

+ Không sử dụng cho loại bụi dễ cháy nổ do có xuất hiện các tia lửa điện

+ Dễ hư hỏng cơ khí trong vùng hoạt tính của thiết bị

- Phân loại:

+ Theo kết cấu bộ lọc.

+ 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

2.1.2.1.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 ravào, 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 cótổng nhiệt trở không nhỏ hơn nhiệt trở yêu cầu Ryc:

Kiểm tra điều kiện : Rthực Ryc

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; R T=

1

α T 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.

RN – Hệ số sức cản trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của kếu cấu

kcal)

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 ngoài nhàvào mùa đông tính như sau:

ttt(Đ) = ( t T

tt(Ð)

t T 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 ngoài nhàvào mùa hè, tính như sau:

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

t T 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 ¿ ( t Ttt - 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 cửa phụthuộc vào tốc độ gió, g = lượng gió rò tổng cộng (m3/hm) × khối lượng riêng củakhông 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)

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

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

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 ¿ ( t T 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 Kĩ thuậtthông gió của GS.Trần Ngọc Chấn) có được qh = 98 (kcal/h.người) (Dựa vào

t T tt(Ð) = 220C và trạng thái lao động của người công nhân là lao động nặng)

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)

t T tt(H ) = 34.80C và trạng thái lao động của người công nhân là lao động nặng tatra 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 phân xưởng

có 100 bóng đèn nên: N = 100 ¿ 0.1 = 10 kw

Vậy: Qts = 860 ¿ 10 = 8600 (kcal/h)

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

Nhiệt tỏa ra do động cơ được tính theo công thức:

Qđc = 860 ¿ ϕ 1 ¿ 2 ¿ 3 ¿ 4 N (kcal/h) (2.12)Trong đó:

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

Tổng nhiệt tỏa ra do động cơ 37569.96

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.

Q

(kcal/h)

Qcl mở(kcal/h)

Qcl đóng(kcal/h)

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)

2230.947 6.1544 17849.18 2236.748 6.1544 17895.59

e Lượng nhiệt tỏa ra qua đáy lò:

Tính cho mùa đông:

Q d Ð = 0.6 ¿ 4.1 ¿

6.1544 2.8 ×1.41×(160.8−22) = 1058.21 (kcal/h)

Tính cho mùa hè:

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 cấu:

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 113QCVN 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

Tổng lượng nhiệt bức xạ:

Q bx =Q bx mai+Q bx k=150489.41+86.2 = 150575.61(kcal/h)

2.1.5.TỔNG HỢP LƯỢNG NHIỆT THỪA TRONG PHÒNG LƯU

LƯỢNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ:

2.1.5.1.Lượng nhiệt thừa trong phòng:

a Vào mùa đông: