BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

Yêu cầu: Tính toán sản phẩm cháy Tính toán nồng độ chất ô nhiễm tại miệng ống khói So sánh nồng độ Cmax các chất SO2, CO, bụi với QCVN 192009BTNMT. Từ đó xác định chất ô nhiễm cần phải xử lý. Đề xuất ra công nghệ xử lý khí hoặc bụi ô nhiễm. Tính toán thiết bị xử lý. Bài làm: A. Tính toán số liệu quá trình cháy Nhiệt năng của nhiên liệu theo công thức Mendeleev: QP = 81Cp +246Hp – 26(Op – Sp) – 6Wp = 81 . 79 + 246 . 2,15 – 26(2,79 – 3,9) – 6 . 5 = 6926,76 kcalkgNL 1. Các đại lượng của quá trình cháy được tính toán như sau

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LỚP 09CMT



BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD : Cao Minh Ngọc Sinh viên: Lã Đình Hoan MSSV : 0922090

NHÓM 1: NHIÊN LIỆU DẦU F.0 CẤP ỔN ĐỊNH KHÍ QUYỂN: D

Mã số đề: 32

TT Cp

(%)

Hp (%)

Op (%)

Np (%)

Sp (%)

Ap (%

)

Wp (%)

Dung ẩm d (g/kg)

Chiều cao ống khói h(m)

Địa điểm

B (kg/h)

D (mm)

Nhiệt

độ khói TK(0C)

32 79 2,15 2,79 3,16 3,9 4 5 15 16 NamHà 80 400 140

Yêu cầu:

- Tính toán sản phẩm cháy

- Tính toán nồng độ chất ô nhiễm tại miệng ống khói

- So sánh nồng độ Cmax các chất SO2, CO, bụi với QCVN 19/2009-BTNMT

- Từ đó xác định chất ô nhiễm cần phải xử lý

- Đề xuất ra công nghệ xử lý khí hoặc bụi ô nhiễm

- Tính toán thiết bị xử lý

Bài làm:

A Tính toán số liệu quá trình cháy

Nhiệt năng của nhiên liệu theo công thức Mendeleev:

QP = 81Cp +246Hp – 26(Op – Sp) – 6Wp

= 81 79 + 246 2,15 – 26(2,79 – 3,9) – 6 5 = 6926,76 kcal/kgNL

1 Các đại lượng của quá trình cháy được tính toán như sau

T

1 Lượng không khí khô lýthuyết cần cho quá trình

cháy

VO = 0,089CP + 0,264HP – 0,0333(OP – SP) =0,089.79 + 0,264.2,15 - 0,0333.(2,79-3,9)

7,636

m3chuẩn/kgNL

2

Lượng không khí ẩm lý

thuyết cần cho quá trình

cháy (ở t = 30oC;  = 65%

 d = 17g/kg)

Va = (1 + 0,0016d)VO = (1 + 0,0016.15) 7,636

7,819

m3chuẩn/kgNL

3

Lượng không khí ẩm thực

tế với hệ số thừa không khí

 = 1,2  1,6

Vt =Va = 1,4 7,819

10,947

m3chuẩn/kgNL

4 Lượng khí SO2 trong SPC VSO2 = 0,683.10-2SP= 0,683 10-2 3,9 0,027

m3chuẩn/kgNL 5

Lượng khí CO trong SPC

với hệ số cháy không hoàn

toàn về hoá học và cơ học 

( = 0,01 ÷ 0,05)

VCO = 1,865.10-2CP = 1,865 10-2 0,03 79

0,044

m3chuẩn/kgNL

6 Lượng khí CO2 trong SPC VCO2 = 1,853.10

-2(1 - )CP = 1,853.10-2 ( 1- 0,03) 79

1,42

m3chuẩn/kgNL

7 Lượng hơi nước trong SPC VH2O = 0,111HP + 0,0124WP + 0,0016dVt

= 0,111.2,15 + 0,0124.5 + 0,0016.15.10,947

0,563

m3chuẩn/kgNL

8 Lượng khí N2 trong SPC VN2 = 0,8.10

-2Np+ 0,79Vt = 0,8.10-2.3,16+ 0,79.10,947

8,673

m3chuẩn/kgNL

9 Lượng khí O2 trong khôngkhí thừa VO2 = 0,21( - 1)Va

= 0,21 (1,4 -1) 7,819

0,657

m3chuẩn/kgNL

10 Lượng khí NOx trong SPC(Nhiên liệu dầu) M NO.= 1,723.10

-3.B1,18 = 1,723.10-3.801,18 0,303 m3kg/h

11 Lượng SPC tổng cộng(tức lượng khói thải bằng

tổng số các mục từ 4  9)

VSPC = VSO2 + VCO + VCO2 + VH2O + VN2 + VO2 = 0,027 + 0,044 + 1,42 + 0,563 + 8,673 + 0,657

11,384

m3chuẩn/kgNL 12

Lượng khói (SPC) ở điều

kiện chuẩn t= 0oC;

p=760mmHg

LC = VSPC.B/3600

3/s

13 Lượng khói (SPC) ở điều

kiện thực tế tkhói = 140oC

LT = LC(273 +tkhói)/273 = 0,253(273+140)/273

0,383 m3/s 1378,8 m3/h

14 Lượng khí SO2 với SO2=2,926 kg/m3chuẩn

MSO2 = (103.VSO2.B SO2)/3600 = (103 0,027 80 )/3600 1,756 g/s

15 Lượng khí CO với CO

=1,25 kg/m3chuẩn

MCO = (103VCO.B CO)/3600 = (103 0,044 80 1,25)/3600 1,222 g/s

16 Lượng khí CO2 với CO2=1,977 kg/m3chuẩn

MCO2 =(103VCO2.B γCO2)/3600 =(103 1,42 80 1,977)/3600 62,385 g/s

17 Tải lượng khí NOx (Nhiênliệu Dầu) MNOx = 103.0,303/3600 0,084 g/s

18 Lượng tro bụi với hệ số tro Mbụi = 10.a.AP.B/3600

= 10 0,5 4 80/3600 0,444 g/s

bay theo khói a= 0,1÷ 0,85

19

Nồng độ phát thải các chất

ô nhiễm

Khí SO2

Khí CO

Khí CO2

Khí NO2

Bụi

CfthSO2 = MSO2/LT = 1,756 /0,383 CfthCO = MCO/LT = 1,222 /0,383 CfthCO2 = MCO2/LT = 62,385 /0,383 CfthNOx = MNOx/LT = 0,084/0,383 CBụi = Mbụi/LT = 0,444/0,383

4,585 g/m3 3,191 g/m3 162,885 g/m3 0,219 g/m3 1,159 g/m3

2 So sánh số liệu với tiêu chuẩn

Do lưu lượng nguồn thải (1378,8m3/h) < 20.000m3/h nên ta lấy hệ số Kp=1

Công thức tính nồng độ bụi và các chất vô cơ tối đa trong khí thải công nghiệp là:

Cmax= C Kp Công thức không có Kv do không bít tính ở vùng nào

C tính theo QCVN 19-2009 và lấy nồng độ theo cột B:

Nồng độ CO 1000 mg/m3 Nồng độ SO2 500 mg/m3 Nồng độ bụi 200 mg/m3 Nồng độ NOx 850 mg/m3

So sánh :

CfthSO2 = 4585 mg/m3 > CmaxSO2 = 500mg/m3

CfthCO = 3191 mg/m3 > CmaxCO = 1000mg/m3

Cfthbụi = 1159 mg/m3 > Cmaxbụi = 200mg/m3

CfthNOx = 219 mg/m3 < CmaxNOx = 850mg/m3

Như vậy, các chất ô nhiễm cần xử lý là bụi, CO và SO2

SO2 vượt tiêu chuẩn là 9,17 lần

CO vượt tiêu chuẩn là 3,191 lần.

Bụi vượt tiêu chuẩn là 5,8 lần.

B Tính toán thiết bị lọc khí thải cho nhà máy.

1 Xử lý bụi

Do lưu lượng bụi là không lớn nên ta dùng túi bụi để lọc

Lượng bụi phát thải ra là 1378,8 m3/h , theo quy chuẩn thì bụi cho phép là 200 mg/m3

Do C C

QCVN = 5,8 > 5 nên ta lấy η = 80 m3/m2.h

SA= L ŋ = 1378,880 = 17,235 m2

H = 2,5 ÷ 3,5 m Chọn H = 3 m

D = 200 ÷ 350 mm D = 250 mm = 0,25 m

S1= π.D.H + π D2

4 = 3,14 0,25 3 + 3,14.0,252

4 = 2,4 m2

Số lượng túi n= S S A

1 = 17,2352,4 =¿ 7,18 Vậy cần số lượng túi là 8 túi

2 Xử lý các khí ô nhiễm SO 2

Sử dụng tháp rỗng có chứa lớp đệm và phun NaOH lên trên lớp đệm để hấp phụ SO2

Lưu lượng là 1378,8 m3/h

v= 0,1 ÷ 1,2 nên chọn v = 1 m/s = 3600 m/h

1378,8

3 600 = 0,383 m

ω=¿ π D2

4 → D=√4 ω π = 0,698 m

H = 2,5.D = 2,5 0,698 = 1,745 m

Thơi gian lưu: tL =V L=¿ ω H

L = 0,383.1,7451378,8 = 4,85.10-4 h = 1,745 s

3 Xử lý khí ô nhiễm CO

Nên áp dụng phương pháp xử lý bằng cách thiêu đốt

Phương pháp này có thể phân hủy hoàn toàn CO, cho hiệu quả xử lý cao, không cần phải hoàn nguyên như các phương pháp xử lý khác Đồng thời có thể thu hồi, tận dụng được nhiệt

thải ra trong quá trình thiêu đốt Tuy nhiên cần chú ý đến việc cấp thêm nhiên liệu bổ sung trong quá trình thiêu đốt và chi phí đầu tư thiết bị, vận hành tương đối lớn

Phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình thiêu đốt:

CO + O2 → CO2

Đầu ra là khí CO2 không phải là khí gây ô nhiễm