Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý khí thải

Hiện nay, bảo vệ môi trường đã trở thành vấn đề rất bức xúc trên toàn thế giới, và Việt Nam cũng không phải ngoại lệ. Đặc biệt, trong giai đoạn hiện nay, khi nước ta đang trên đà hội nhập thì việc quan tâm đến môi trường lại càng trở nên cấp thiết hơn cả. Do vậy hiện nay, vấn đề bảo vệ sức khỏe, cải thiện môi trường sống nói chung, và bảo vệ môi trường không khí nói riêng đã và đang được sự quan tâm của Đảng và Nhà nước, cũng như các tổ chức và người dân. Đó đã không còn là trách nhiệm của mỗi cá nhân, mà đã trở thành nhiệm vụ cấp thiết của toàn xã hội. Con người trong hoạt động kinh tế xã hội thải ra môi trường một lượng khí thải rất lớn. Vì vậy vấn đề xử lý khí thải đã, đang và sẽ trở thành vấn đề nan giải đối với Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Để góp phần vào việc bảo vệ môi trường Việt Nam cũng như môi trường nhân loại và giảm bớt nỗi lo về hậu quả của ô nhiễm môi trường, đồ án môn học ”Thiết kế hệ thống xử lý khí thải đạt QCVN 19:2009BTNMT được hình thành”. 2. Mục tiêu của đò án môn học Thiết kế hệ thống xử lý khí thải công nghiệp đạt QCVN 19:2009 ,cột B trước khi thải ra môi trường, góp phần kiểm soát ô nhiễm

LỜI MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Hiện nay, bảo vệ môi trường đã trở thành vấn đề rất bức xúc trên toàn thế giới, vàViệt Nam cũng không phải ngoại lệ Đặc biệt, trong giai đoạn hiện nay, khi nước ta đangtrên đà hội nhập thì việc quan tâm đến môi trường lại càng trở nên cấp thiết hơn cả Dovậy hiện nay, vấn đề bảo vệ sức khỏe, cải thiện môi trường sống nói chung, và bảo vệmôi trường không khí nói riêng đã và đang được sự quan tâm của Đảng và Nhà nước,cũng như các tổ chức và người dân Đó đã không còn là trách nhiệm của mỗi cá nhân, mà

đã trở thành nhiệm vụ cấp thiết của toàn xã hội

Con người trong hoạt động kinh tế xã hội thải ra môi trường một lượng khí thải rấtlớn Vì vậy vấn đề xử lý khí thải đã, đang và sẽ trở thành vấn đề nan giải đối với ViệtNam nói riêng và thế giới nói chung Để góp phần vào việc bảo vệ môi trường Việt Namcũng như môi trường nhân loại và giảm bớt nỗi lo về hậu quả của ô nhiễm môi trường, đồ

án môn học ”Thiết kế hệ thống xử lý khí thải đạt QCVN 19:2009/BTNMT được hìnhthành”

2 Mục tiêu của đò án môn học

Thiết kế hệ thống xử lý khí thải công nghiệp đạt QCVN 19:2009 ,cột B trước khi thải ramôi trường, góp phần kiểm soát ô nhiễm do khí thải công nghiệp gây ra đối với môitrường

2 Lời cảm ơn

Để hoàn thành đồ án môn học này Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đãtận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện ởTrường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn côngnghệ - khoa môi trường, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn ThS Mai Quang Tuấn Em xinchân thành bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án mônhọc này

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất, tuy nhiênkhông thể tránh được những thiếu sót Kính mong quý thầy giáo, cô giáo cùng toàn thểbạn bè góp ý để bài được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên

Đường Thị Hợi

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Họ và tên sinh viên: Đường Thị Hợi

Lớp : ĐH3CM1

Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Mai Quang Tuấn

1- Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lýkhí thải theo các số liệu dưới đây:

- Lưu lượng khí thải: 30.000 m3/giờ

 Khối lượng riêng bụi (kg/m3): 1500

 Khí quyển trung tính (cấp D), độ nhám của mặt đất z0 = 0,1

 Gió thổi từ nhà A sang nhá B

 Nhà máy đặt ở khu vực loại 3

2- Thể hiện các nội dung nói trên vào :

- Bản vẽ sơ đồ công nghệ xử lý khí thải cho nhà máy A

- Bản vẽ chi tiết công trình xử lý bụi

- Bản vẽ chi tiết công trình xử lý khí

- Tính toán phát tán nồng độ chất ô nhiễm tại vị trí cách nguồn thải 1km, 3km

Sinh viên thực hiện Giảng viên hướng dẫn

Đường Thị Hợi Mai Quang Tuấn

2/3bA

PHẦN I: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ TỐI ĐA CHO PHÉP

I Tính toán nồng độ cho phép:

Theo QCVN 19: 2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công

nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ

C max =C×K p ×K v

Trong đó:

+ Cmax: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí thải

công nghiệp

+ C: Nồng độ của bụi và các chất vô cơ theo cột B của QCVN 19:2009/BTNMT

+ Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp= 0,9

Vì: Lưu lượng thải của nhà máy 30000 m3/h (mục 2.3-QCVN 19/2009)

+ Hệ số vùng, Kv=1 Khu công nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại đô

thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn hơn hoặc bằng 2

km; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ và các hoạt động công

nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 2 km

Bảng 1: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí

thải công nghiệp

II Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải:

Theo số liệu đầu vào, nồng độ các chất vô cơ (C1) tại miệng khói có nhiệt độ là

100oC, nhưng nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép (Cmax) ở nhiệt độ 25oC Vậy nên,trước khi so sánh nồng độ để xem bụi hoặc khí thải nào vượt tiêu chuẩn ta cần quy đổiC1(100oC)  C2 (25oC)

Đây là trường hợp điều kiện đẳng áp với: Áp suất p1=p2= 760 mmHg

đối T2=298 K

Bảng 2: Nồng độ các thành phần trong khói thải ở 25 o C

o C

 Phải xử lý bụi, khí SO2 và khí CO.

Hiệu suất xử lý tối thiểu: E =

C2−Cmax

C2 .100

0 0

- Hiệu suất xử lý tới thiểu đối với CO :

PHẦN II: ĐỀ XUẤT DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

I Lựa chọn phương pháp xử lý bụi.

1 Buồng lắng bụi

 Nguyên lý: Khi dòng khí chứa bụi chuyển động từ đường ống ( nơi có tiết diện nhỏ) đi vào buồng lắng bụi (nơi có tiết diện lớn hơn rất nhiều lần), do đó khí và bụi sẽ chuyển động chậm lại, tạo điều kiện cho các hạt bụi lắng lại dưới tác dụng của trọng lực

 Cấu tạo: là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so vớitiết diện của đường ống dẫn khí vào để vận tốc khí giảm xuống rất nhỏ Nhờ vậy,hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng của trọng lực và bị giữlại tại đó mà không bị dòng khí mang theo

 Ưu, nhược điểm:

Ưu điểm:

+ Chi phí đầu tư ban đầu thấp, vận hành thấp

+ Cấu tạo đơn giản

+ Sử dụng trong xử lý khí có nồng độ bụi cao chứa các hạt bụi có kích thướclớn đặc biệt tư ngành công nghiệp luyện kim, nấu chảy kim loại

+ Tổn thất áp suất qua thiết bị thấp

+ Buồng lắng bụi làm việc tốt với khí có nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn.Nhược điểm:

+ Phải làm sạch thủ công định kì

+ Cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích, cần có không gian lớn khi lắp đặt

+ Chỉ tách được bụi thô

+ Không thể thu được bụi có độ bám dính và dính ướt

2 Xyclon

 Nguyên tắc: Tách bụi bằng lực ly tâm.

Xyclon là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào ở phía trên Không khí vàoXyclon sẽ chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ Xuống tớiphần phễu, dòng khí sẽ chuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống tâmthoát ra ngoài Hạt bụi trong dòng không khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí vàochuyển động xoáy Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏngoài Xyclon Đồng thời, hạt bụi sẽ chịu tác động của sức cản không khí theo chiềungược với hướng chuyển động, kết quả là hạt bụi dịch chuyển dần về vỏ ngoài củaXyclon, va chạm với nó, sẽ mất động năng và rơi xuống phễu thu Ở đó, hạt bụi đi quathiết bị xả đi ra ngoài

 Ưu điểm, nhược điểm

Ưu điểm:

+ Không có bộ phận chuyển động;

+ Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C);

+ Vận tốc khí làm việc lớn (2,2-5m/s);

+ Thu bụi ở dạng khô;

+ Có khả năng thu bụi mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt Xyclon;

+ Chế tạo đơn giản, giá thành rẻ;

+ Chi phí vận hành sửa chữa thấp;

+ Có thể làm việc ở điêu kiện nhiệt độ, áp suất khác nhau;

+ Tách bụi có đường kính δ < 20μmm;

Nhược điểm:

+ Không thể thu hồi được bụi có tính kết dính;

+ Tổn thất áp suất lớn;

+ Hiệu quả lọc bụi giảm khi kích thước hạt bụi < 5μmm.

3 Loại lưới lọc bụi:

3.1 Thiết bị lọc bụi túi vải:

Vật liệu lọc dùng trong thiết bị loại này là các loại vải bông, len dạ, vải sợi tổnghợp, vải sợi thủy tinh Trong đó vải tổng hợp hiện nay được sử dụng phổ biến nhất vì các

ưu điểm của nó như chịu được nhiệt độ cao, bền dưới tác dụng cơ học và hóa học, rẻ tiền.Thông số quan trọng nhất của vải lọc là tải trong khí qua vải (m3/m2.ph)

Quá trình lọc bụi trên vải xảy ra theo 3 giai đoạn:

- Giai đoạn thứ nhất khi vải còn sạch, các hạt bụi lắng trên các lớp xơ nằm trên bềmặt sợi Ở giai đoạn này hiệu suất lọc bụi còn thấp

- Giai đoạn thứ 2: là khi đã có một lớp bụi bám trên bề mặt vải, lớp bụi này trởthành môi trường lọc thứ 2 Hiệu suất lọc bụi của giai đoạn này là rất cao

- Sau một thời gian, bụi bám trên vải sẽ dày lên làm tang trở lực đối với dòng khí,

vì vậy cân thiết phải làm sạch vải lọc Sauk hi làm sạch vải lọc vẫn còn một lượng bụinằm giữa các sơ cho nên trong giai đoạn 3 này hiệu suất lọc vẫn còn cao

Thiết bị lọc: Vải lọc được may thành túi hình trụ có đường kính không quá600mm và chiều dài thường lấy bằng 16 đến 20 lần đường kính Thông thường, phíatrong túi lọc có khung đỡ bằng thép Các túi lọc được bố trí thành từng dãy song songhoặc so le trong thiết bị lọc bụi

Nguyên lý làm việc: Không khí chứa bụi theo ống dẫn vào hộp phân phối đềuhướng lên trên giữa các túi vải Bụi được giữ lại trên bề mặt ngoài ống, không khí sạchvào trong ống vải đi lên trên vào hộp góp và ra ngoài Sau một thời gian hoạt động, bụibám nhiều trên bề mặt túi vải lam tang trở lực của hệ thống, thì phải tiến hành hoànnguyên túi lọc.

Phương pháp hoàn nguyên bộ túi vải là một yếu tố quan trọng vì nó liên quanđến vật liệu vải lọc, sức cản khí động, tải trọng không khí cần lọc và chi phí năng lượnghoàn nguyên Có 2 phương pháp hoàn nguyên:

- Cơ khí: lắc rung và đôi khi vặn xoắn

- Thổi bằng nén khí: thổi ngược, thổi liên tục hoặc thổi xung

Thiết bị lọc túi vải có hiệu suất thu bụi cao đến trên 99% và tổn thất áp lực vaokhoảng 1300-1400 N/m2

Trở lực khí động của vải chưa bám bụi khi lưu lượng khí từ 0,3-2 m/s thường

từ 5-40 N/m2

Nồng độ bụi sau khi lọc vải là 10-50mg/m3

3.2 Lưới lọc bụi kiểu tấm:

Đây là thiết bị lọc được chế tạo thành tấm phẳng từ một vật liệu hay nhiều vậtliệu khác nhau để tạo ra những lỗ rỗng, hai mặt căng lưới thép và giữa là vật đệm như sợithủy tinh, sợi tổng hợp, dây kim loại, khâu nhựa, khâu sứ,… Kích thước vật liệu đệmcàng bé thì lỗ rỗng càng bé và lọc được bụi mịn tùy theo lưu lượng không khí cần lọc tatính được diện tích các tấm lọc và sắp xếp chúng hợp lý (đứng, nghiêng, phẳng, ngang)vào thiết bị không khí đi qua.

3.3 Thiết bị lọc bụi dạng sơ sợi:

Các thiết bị lọc dạng xơ sợi bao gồm một hay nhiều lớp lọc, trong đó phân bốđồng đều các xơ sợi Các thiết bị lọc dạng xơ sợi được sử dụng để lọc bụi có nồng độ bụi

từ 0,5-5mg/m3 và được phân ra thành các loại sau:

- Các thiết bị lọc sơ mỏng: loại thiết bị này có thể làm sạch tinh những thể tíchkhí lớn Để thu hôi bụi có kích thước nhỏ (0,1-5μmm¿ với hiệu suất >99%, người ta sửdụng các thiết bị lọc dạng tấm phẳng hoặc các lớp vật liệu mỏng dạng sơ sợi nhỏ hơn 5

μmm Vận tốc lọc từ 0,01-0,1m/s Nồng độ bụi ban đầu không lớn hơn 5mg/m3 Loại thiết

bị này không tái sinh vật liệu lọc Sau một thời gian sử dụng thì thay cả bộ lọc hoặc thayvật liệu lọc

- Thiết bị lọc thô: Để khắc phục nhược điểm của loại trên là thời gian sử dụngkhông dài và phải thay thế, trong nhiều trường hợp người ta sử dụng thiết bị lọc nhiều lớp

xơ sợi dày hơn và đường kính xơ sợi lớn hơn (từ 1-20μmm¿ Với tốc độ lọc từ 0,05-0,1m/sthì khả năng thu hồi bụi có kích thước trên 1 của loại bộ lọc nay là rất cao

 Ưu và nhược điểm của lưới lọc bụi:

Ưu điểm:

+ Gọn nhẹ

+ Hiệu suất tách bụi cao >99%

+ Tách được bụi có kích thước d<0,5µm

Nhược điểm:

+ Không thích hợp với hỗn hợp khí và bụi có độ ẩm cao

+ Vật liệu túi lọc phụ thuộc và thành phần, tính chất của bụi, của khí và củanhiệt độ

 Chọn thiết bị lọc bụi túi vải

3.4 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện:

 Nguyên tắc làm việc:

Dòng hỗn hợp khí bụi đi qua thiết bị, dưới tác dụng của điện trường sinh ra mộtdòng điện một chiều, các hạt bụi sẽ tích điện và chuyển về điện cực trái dấu, trung hòabám tại đó và tách ra khỏi dòng khí Định kì dùng vộ gõ để tách khỏi điện cực Hay bụiđược tách ra khỏi dòng khí nhờ lực tĩnh điện.

 Ưu điểm, nhược điểm:

Ưu điểm:

- Hiệu suất tách bụi cao > 99%

- Tách được bụi có kích thước nhỏ

- Tổn thất áp suất thấp

- Có thể làm việc ở nhiệt độ và áp suất cao hay trong môi trường chân không

- Dễ điều khiển và tự động hóa

Nhược điểm:

- Khi thay đổi thông số công nghệ, hiệu quả tách bụi giảm mạnh

- Không thích hợp với việc làm sạch khí chứa chất dễ nổ

- Cồng kềnh, đắt tiền

 Phải tùy thuộc vào hiệu suất yêu cầu xử lý bụi và đặc điểm của dòng khí thải

mà lựa chọn phương pháp xử lý bụi

Đối với đặc điểm của dòng thải này thì ta sẽ chọn xử lý bụi bằng: buồng lắng, Xyclon

và thiết bị lọc bụi túi vải

II Lựa chọn phương pháp xử lý khí.

1 Phương pháp hấp thụ:

Hấp thụ là một quá trình truyền khối mà ở đó các phân tử chất khí chuyển dịch

và hòa tan vào pha lỏng Sự hòa tan có thể diễn ra đồng thời với một phản ứng hóa họcgiữa các hợp phần giữa pha khí và pha lỏng hoặc không có phản ứng hóa học Truyềnkhối thực chất là một quá trình khuếch tán mà ở đó chất khí ô nhiễm dịch chuyển từ trạngthái có nồng độ cao hơn đến trạng thái có nông độ thấp hơn Việc khử chất khí ô nhiễmdiễn ra theo 3 giai đoạn:

(1) Khuếch tán chất khí ô nhiễm đến bề mặt chất lỏng;

(2) Truyền ngang qua bề mặt tiếp xúc pha khí/lỏng (hòa tan)

(3) Khuếch tán chất khí hòa tan tư bề mặt tiếp xúc pha vào trong pha lỏng

Sự chênh lệch nồng độ ở bề mặt tiếp xúc pha thuận lợi cho động lực của quátrình và quá trình hấp thụ khí diễn ra mạnh mẽ trong điều kiện diện tích bề mặt tiếp xúcpha lớn, độ hỗn loạn cao và hệ số khuếch tán cao Bởi vì một số hợp phần của hỗn hợpkhí có khả năng hòa tan mới có thể hòa tan được trong chất lỏng, cho nên quá trình hấpthụ chỉ có hiệu quả cao khi lựa chọn dung chất hấp thụ có tính hòa tan cao hoặc nhữngdung chất phản ứng không thuận nghịch với chất khí cần được hấp thụ.

 Ưu điểm và nhược điểm:

Ưu điểm:

+ Xử lý được các chất khí, hơi độc hại

+ Dễ lựa chọn được hóa chất hấp thụ

+ Phản ứng hóa học, độ hòa tan chất khí vào chất lỏng nhanh nếu nhiệt độ khíthải cao

Nhìn chung, các chất hấp phụ này có đặc tính chung là diện tích bề mặt hoạttính trên một đơn vị thể tích rất lớn Chúng rất có hiệu quả đối với các chất ô nhiễm dạngHydrocacbon Hơn nữa, chúng có thể hấp phụ được cả H2S và SO2 Một dạng đặc biếtcủa rây phân tử cũng có thể hấp phụ được NO2

Ngoại trừ than hoạt tính, các chất hấp phụ khác có một nhược điểm la chũng ưutiên tiếp xúc với nước trước bất kì một chất ô nhiễm nào Vì vậy nước phải được tách hếtkhỏi dòng khí trước khi đưa vao hấp phụ Tất cả các chất hấp phụ đều bị phá hủy ở nhiệt

độ cao (1500C đối với than hoạt tính, 6000Cđối với rây phân tử, 4000C với silicagel và

5000C đối với Nhôm hoạt tính) Hoạt động của chúng rất kém hiệu quả ở những nhiêt độtương ứng như trên Tuy nhiên hoạt tính của chúng lại được phục hồi lại ngay ở chínhnhiệt độ đó

 Ưu điểm và nhược điểm:

+ Tất cả các chất hấp phụ đều phá hủy ở nhiệt độ cao.

+ Hoạt động của chúng rất kém hiệu quả ở nhiệt độ bị phá hủy Tuy nhiên hoạttính của chúng lại được phục hồi lại ngay ở chính nhiệt độ đó

 Chọn phương pháp xử lý khí là phương pháp hấp thụ

3 Lựa chọn thiết bị hấp thụ:

3.1 Tháp đệm:

Các tháp đệm rất được ưa chuộng Vì tháp đệm có những ưu điểm sau:

+ Có bề mặt tiếp xúc pha lớn, hiệu suất cao;

+ Cấu tạo đơn giản;

+ Trở lực trong tháp không lớn lắm;

+ Giới hạn làm việc tương đối rộng

Nhược điểm: Khó làm ướt đều đệm Do đó, nếu tháp cao quá thi chất lỏngphân bố không đều Vì vậy người ta phải chia tầng và ở mỗi tầng có đặt them

bộ phận phân phối chất lỏng

3.2 Tháp đĩa:

- Tháp đĩa thường kinh tế hơn tháp đệm vì khả năng chịu được lưu lượng khí cao

và do đó đường kính cột thường nhỏ hơn

- So với tháp đệm thì tháp đĩa phức tạp hơn và được phân thanh nhiều loại theokết cấu của đĩa và sự vận chuyển của chất lỏng qua lỗ đĩa hoặc theo các ống chảychuyền giữa các đĩa, cụ thể phân thành:

+ Tháp đĩa có ống chảy truyền va không ống chảy chuyền

+ Tháp đĩa lưới, tháp chop, tháp supap và một số dạng khác

3.3 Các tháp phun:

Các tháp phun thường được áp dụng trong những trường hợp đòi hỏi độ giảm

áp pha khí qua tháp là nhỏ nhất và có sự hiện diện của các bụi lơ lửng trong dòng khíthải

- Không có tác động ăn mòn nhiều đến thiết bị

- Có giá thành rẻ và dễ kiếm trong sản xuất công nghiệp

5 Chọn chất hấp thụ SO2 là vôi Vì phương pháp xử lý khí SO2 là phươngpháp được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn

có ở mọi nơi; công nghệ đơn giản, có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường ,không cần đến vật liệu chống axit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng

PTHH:

(1) CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2

(2) 2CaSO3 + O2 → 2CaSO4

II Sơ đồ công nghệ

Khí thải chưa xử lý

Buồng lắng

Thu bụi

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Dòng khí thải được đưa vào buồng lắng theo phương tiếp tuyến do diện tích buồng

lắng lớn hơn nhiều so với diện tích ống dẫn khí vào do đó vận tốc của khí giảm xuống rất

nhỏ, hạt bụi có đủ thời gian để rơi xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại tại

đó mà không bị dòng khí mang theo Bụi tại buồng lắng ở dạng khô, kích thước tương đối

lớn nên được thu hồi bằng biện pháp thủ công

Xử líbụi

Thu bụiXiclon

Thu bụi ướtHoàn nguyên vải lọc

bằng thiết bị rung

hoặc dùng nước có

áp lực cao

Lọc bụi túi vải

Hoàn nguyên dd sau

hấp thụ bằng bộ

phận tách tinh thể và

bộ lọc chân không

Tháp hấp thụ SO2

Hoàn nguyên than

bằng hơi nước ở

100oC

Tháp hấp phụ CO

Khí đạt tiêu chuẩn ra ngoài qua

ống khói

Hỗn hợp khí chưa sử lý hết bụi được đưa sang Xyclon Không khí vào Xyclon sẽ chảyxoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ Xuống tới phần phễu, dòngkhí sẽ chuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống tâm thoát ra ngoài.Hạt bụi trong dòng không khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí vào chuyển động xoáy.Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ ngoài Xyclon Đồngthời, hạt bụi sẽ chịu tác động của sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyểnđộng, kết quả là hạt bụi dịch chuyển dần về vỏ ngoài của Xyclon, va chạm với nó, sẽ mấtđộng năng và rơi xuống phễu thu Ở đó, hạt bụi đi qua thiết bị xả đi ra ngoài.

Hỗn hợp khí chưa xử lý hết bụi lại tiếp tục được đưa sang thiết bị lọc bụi túi vải đểtiếp tục loại bỏ các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn Tại đây bụi sẽ được giữ lại trên lớp xơnằm trên bề mặt sợi và giữa các lớp sợi, ban đầu hiệu suất của quá trình không cao nhưngsau một thời gian một lớp bụi được hình thành trên bê mặt vải, lớp bụi này trở thành môitrường lọc thứ 2 Do đó hiệu suất lọc tăng lên Tuy nhiên bụi sẽ dần bám dầy lên lớp vảilàm tăng trở lực với dòng khí dẫn đến hiệu suất lọc giảm khi đó ta cần hoàn nguyên vậtliệu lọc bụi Việc hoàn nguyên có thể được tiến hành bằng biện pháp cơ học như rung, lắcnhưng nó chưa loại bỏ được những hạt bụi mịn nên ta phải dùng nước có áp lực để loại

bỏ Do bụi thu hồi được ở dạng ướt nên cần được xử lí trước khi đổ vào nguồn tiếp nhận.Dòng khí thải sau khi đi qua thiết bị xử lí bụi: buồng lắng, xiclon và túi vải đã loại bỏđược lượng bụi sao cho lượng bụi ra đạt QCVN19:2009 sẽ được dẫn qua thiết bị để xử líkhí bao gồm tháp hấp thụ và hấp phụ

Trong tháp hấp thụ SO2 được dẫn vào từ phía dưới của tháp, dung dịch CaCO3 sau khiđược hòa tan trong bể phản ứng sẽ được đưa lên đỉnh tháp nhờ bơm và đường ống Dòngkhí được đưa từ dưới lên vào tháp đệm, tại đó xảy ra quá trình hấp thụ SO2 bằng dungdịch CaCO3 (phun từ trên xuống ) tưới trên lớp đệm bằng vật liệu rỗng Dung dịch sauhấp thụ chứa nhiều tinh thể CaSO3.0,5H2O, CaSO4.2H2O và một ít tro bụi sẽ được tách rakhỏi hỗn hợp bằng bộ phận tách tinh thể và bộ lọc chân không Phần dung dịch còn lại sẽđược tuần hoàn trở lại tháp sau khi bổ sung dung dịch sữa vôi

Sau đó dòng khí thải được đưa tới tháp hấp phụ để loại bỏ CO2 nhờ than hoạt tính Tạiđây khí CO bị giữu lại trong các lớp than hoạt tính trong thiết bị và khí sạch sẽ đi rangoài, dung dịch thải ra sẽ được cho vào hệ thống xử lý nước thải Sau một thời gian thanhoạt tính đã bão hòa CO thì quá trình hấp phụ được dừng lại để tháo bỏ chất hấp phụhoặc hoàn nguyên lại vật liệu hấp phụ để sử dụng lại Việc hoàn nguyên được thực hiện

bằng hơi nước ở nhiệt độ cao ( 1000C) có thể giải thoát được hầu hết các chất ô nhiễm đã

bị hấp phụ trong than mà không làm hỏng vật liệu hấp phụ

Dòng khí thải sau khi được tiến hành xử lí bụi và khí sẽ được đưa ra ngoài qua đườngống lên ống khói và đi vào khí quyển

PHẦN III : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ

I XỬ LÝ BỤI

Bảng 4: Các thông số đầu vào

Các đại lượng Đơn vị Số liệu

Hệ số nhớt động lực của khí thải ở 100oC, tính theo công thức gần đúng của Sutherland[2]:

3 2

L : lưu lượng khí thải, L = 8,33(m3/s)

ρb : Trọng lượng riêng của bụi, ρb = 1500 kg/m3

l : Chiều dài buồng lắng (m)

B: Chiều rộng buồng lắng (m)

 Lưu lượng dòng khí đi vào là 30000 m3/h nên ta sử dụng 4 buồng lắng

 Lưu lượng khí đi vào mỗi buồng lắng là 1

47 10 (m)( ).g.B.l (1500 1, 2) 9,81 2,5 7 3600

 Chọn vận tốc khí trong buồng lắng v = 0,8 m/s (< 3 m/s) Khi đó chiều cao buồng

Vậy chọn chiều cao buồng lắng là H = 1,1m

Kiểm tra lại kích thước buồng lắng:

- Thời gian lưu của cỡ hạt bụi 50  m và dòng khí thải bên trong buồng lắng:

8,75(s)

v 0,102

   

τ1<τ2đảm bảo hạt bụi cỡ 50 m được lắng hoàn toàn trong buồng lắng

Kiểm tra hiệu quả lọc của buồng lắng theo cỡ hạt theo công thức

+ L1 : Lưu lượng khí thải, L1 = 2,08 (m3/s)

+ ρb : Trọng lượng riêng của bụi, ρb = 1500 kg/m3

+ l : Chiều dài buồng lắng (m)

+ B: Chiều rộng buồng lắng (m)

Bảng 6 : Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của buồng lắng

Bảng 7 : Phân cấp theo cỡ hạt của bụi sau khi đi ra khỏi buồng lắng

Vậy hiệu suất xử lý của thiết bị buồng lắng bụi là

Bảng 8: Thông số thiết kế buồng lắng bụi

2 Tính toán xyclon

 Nhiệt độ của khí thải vào thiết bị : 100oC

 Với lưu lượng L = 30000 m3/h

 Chọn 4 xyclon làm việc song song

=> Lưu lượng tính cho mỗi xiclon là : L’= 30000/4=7500 m3/h

 Nồng độ bụi đầu vào: C v = 15955mg/m3

 Tính toán xiclon theo phương pháp chọn, dựa vào đường kính thân xiclon 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: r2 = 0,5.D

- Đường kính ống trung tâm : d1= 0,5.D

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

- Chiều cao 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

- Chiều cao phần bên ngoài ống trung tâm: h1 = 0,5 D

- Chiều cao ống trung tâm : h2 = h1+ 0,5D = D

- Đường kính trong của cửa tháo bụi: d3=( 0,3÷0,4).D

—» thỏa mãn đường kính giới hạn

Các thông số thiết kế xiclon:

- Đường kính thân hình trụ (đk xiclon): D = 1,2 m

- Bán kính thân hình trụ: r2 = 0,5.D = 0,5 1,2 = 0,6 m

- Đường kính ống trung tâm : d1= 0,5.D = 0,6 m

- Bán kính ống trung tâm: r1 = 0,5.d1 = 0,25D = 0,25 1,6 = 0,3 m

- Chiều cao của miệng ống dẫn khí vào: a = 0,5D = 0,5 1,2 = 0,6 m

- Chiều rộng của miệng ống dẫn khí vào: b = 0,2D = 0,2 1,2 = 0,24 m

- Chiều cao của thân hình trụ: h = 1,5D = 1,5 1,2 = 1,8 m

- Chiều cao thiết bị xiclon: H = 1,5D+2,5D = 4.D = 4 1,2 = 4,8 m

- Chiều cao phần bên ngoài ống trung tâm: h1 = 0,5 D = 0,5 1,2 = 0,6 m

- Chiều cao ống trung tâm : h2 = h1+ 0,5D = D = 1,2 m

- Đường kính trong của cửa tháo bụi:

Kết quả tính toán hiệu quả lọc theo cỡ hạt thể hiện trong bảng sau :

Bảng 9 : Hiệu quả lọc theo cỡ hạt η (δ)

δ

η (%) 9,88 35,83 100,00 100,00 100,00 100,00

Bảng 10 : Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụi Đường kính cỡ hạt

sau khi qua xiclon

(mg/m3)

.A 0,01 18,08

0,632A 2 0,144

.A2A



= 1 ;

E 1

r2

r 

=> Ψ = 0,78

=>

2 2

Khối lượng bụi thu được

 Khối lượng riêng của hỗn hợp khí thải ở 100oC : hh b.y1(1 y ). 1 k

Trong đó : +

1 1 hh

Thay vào ta có phương trình:  2hh 1,2 hh 15955 (1500 1,2)  => =4,89 kg/mhh 3

 Lượng hệ khí đi vào xyclon

Gv = L = 4,89 x 7500 = 36675 (kg/h) hh

 Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào thiết bị túi vải (% khối lượng)

yv =

6 b