ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢITHIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ LUYỆN THÉP

Hình 1.2 Quy trình sản xuất thép lò điện hồ quang.− Chuẩn bị liệu: + Nguyên liệu cho luyện thép lò điện là sắt thép phế, sắt xốp và gần đây ở một số nước như Trung Quốc, Ấn độ, và cả Việ

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN

VÀ MÔI TRƯỜNG TPHCM

Khoa Môi Trường

Bộ môn Kỹ thuật Môi trường

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

2 Ngày hoàn thành đồ án: 01/06/2018

3 Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò luyện thép, lưu lượng khí thải

16000 m 3 /h, nồng độ bụi 1500 mg/m 3

4 Yêu cầu và số liệu ban đầu:

- Khí thải lò luyện thép, lưu lượng khí thải 16000 m3/h, nồng độ bụi 1500 mg/m3

- Qui chuẩn khí thải sau xử lý là cột B – QCVN 19:2009/BTNMT (hoặc QCVN 20:2009/BTNMT)

5 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Lập bản thuyết minh tính toán bao gồm:

 Trình bày tổng quan về nguồn gốc phát sinh bụi/khí thải

 Trình bày các phương pháp xử lý bụi/khí thải

 Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý (2 phương án phải xử lý được khí thải), phân

tích ưu nhược điểm của từng phương án, từ đó lựa chọn 1 công nghệ phù hợp để xử lý bụi/khí thải

 Tính toán các công trình đơn vị của phương án đã chọn

 Tính toán và lựa chọn thiết bị (motor, quạt, ) cho các công trình đơn vị

 Khái toán chi phí đầu tư xây dựng công trình và chi phí vận hành

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 4 năm 2018.

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS Vũ Phượng Thư

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018.

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

thời sự nóng của toàn cầu, việc môi trường khí quyển đang dần có nhiều sự thay đổimột cách rõ rệt và có nhiều ảnh hưởng đến con người và động thực vật Nguyênnhân gây ra ô nhiễm môi trường không khí là do cả con người và tự nhiên, nhưngtrong đó, nguyên nhân chủ yếu vẫn là do con người gây ra Ngoài việc phát thải cácchất khí độc hại ra ngoài môi trường không khí thì bên cạnh đó, các hạt bụi trongdòng khí thải cũng gây ảnh hưởng nặng nề đến đời sống của con người, động thựcvật Và đặc biệt là các hạt bụi hình thành trong quá trình luyện kim còn gây ô nhiễmmôi trường nghiêm trọng hơn.

Trong sự phát triển từng ngày của thế giới, trên từng lĩnh vực của cuộc sống, nhưnông nghiệp, du lịch, điện tử, công nghệ thông tin, Ngành công nghiệp nặngchiếm một vị trí hết sức quan trọng, là tiền đề của các công trình lớn của sự pháttriển của cơ sở hạ tầng Ngày nay đang đánh dấu những thành quả to lớn củanghành công nghiệp như đóng tàu, sản xuất ô tô, luyện thép, luyện kim, Trong đó,luyện thép giữ vai trò quan trọng, nó tạo là rất nhiều nguyên liệu cho các nghànhkhác sử dụng Quá trình sản xuất ở lò luyện thép đã gây ô nhiễm môi trường khôngkhí nghiêm trọng, ảnh hưởng đến chất lượng môi trường sống của người dân Vìvậy mà việc xử lý bụi từ lò luyện thép trước khi xả thải ra ngoài môi trường khôngkhí đang là việc làm hết sức cần thiết để bảo vệ môi trường

2 Nội dung đồ án:

- Nghiên cứu tổng quan về ngành luyện thép

- Nghiên cứu sơ lược về tình hình sản xuất và đặc điểm quy trình công nghệcủa ngành luyện thép

- Nghiên cứu nhằm xác định nguyên nhân gây ô nhiễm, từ đó phân tích vàđánh giá mức độ gây ô nhiễm đối với môi trường lao động và môi trườngxung quanh

- Đề xuất các biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm môi trường góp phần đảm bảo sựphát triển cân đối giữa phát triển sản xuất và bảo vệ môi trường, sức khỏecho công nhân

− Đề xuất các công nghệ xử lý ô nhiễm thích hợp nhằm hạn chế ô nhiễm gópphần bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khỏe của người dân

3 Phạm vi đồ án

− Thiết kế và tính toán hệ thống xử lý bụi trong quá trình luyện thép

4 Ý nghĩa đồ án

học tập và là hành trang cho công việc tương lai Nó giúp sinh viên tổng kết được những kiến thức đã được học sau khi môn học Kỹ thuật xử lý khí thải kết thúc.

Từ thực tế đó, em đã được giao đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò luyện thép, lưu lượng khí thải 16000 m3/h, nồng độ bụi 1500 mg/m3”

Sau hơn 3 tháng thực hiện đồ án, em đã hoàn thành hoàn chỉnh bài tập của mình

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Môi Trường, thầy giáo bộ môn và bạn bè đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em thực hiện tốt đồ án của mình

Đặc biệt chân thành cảm ơn cán bộ hướng dẫn ThS Vũ Phượng Thư đã tâm huyết, nhiệt tình hướng dẫn em từng bước giải quyết những vấn đề khó khăn của đề tài

Trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những sai sót, kính mong sự đóng góp của các thầy cô để em có thể hoàn thiện tốt nhất đồ án

Em xin chân thành cảm ơn!

TPHCM, ngày 1 tháng 6 năm 2017

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ THẢI LÒ LUYỆN THÉP

1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của ngành thép:

Ngành thép Việt Nam bắt đầu được xây dựng từ đầu những năm 60 Khu liên hợp gang thép Thái Nguyên do Trung Quốc giúp ta xây dựng, cho ra mẻ gang đầu tiên vào năm 1963 Công suất thiết kế lúc đó của cả khu gang thép là 100 ngàn tấn/năm

Giai đoạn từ 1976 đến 1989: Ngành thép gặp rất nhiều khó khăn do kinh tế đất nướclâm vào khủng hoảng, ngành thép không phát triển được và chỉ duy trì mức sản lượng

từ 40 ngàn đến 85 ngàn tấn thép/năm

Giai đoạn từ 1989 đến 1995: Thực hiện chủ trương đổi mới, mở cửa của Đảng và Nhà nước, ngành thép bắt đầu có tăng trưởng, sản lượng thép trong nước đã vượt mức trên 100 ngàn tấn/năm

Thời kỳ 1996 - nay: Ngành thép vẫn giữ được mức độ tăng trưởng khá cao, tiếp tục được đầu tư đổi mới và đầu tư chiều sâu: đã đưa vào hoạt động 13 liên doanh, trong đó

có 12 liên doanh cán thép và gia công, chế biến sau cán Tính đến năm 2002, Việt Nam

có khoảng 50 doanh nghiệp sản xuất thép xây dựng (chỉ tính các cơ sở có công suất lớn hơn 5.000 tấn/năm), trong đó có 12 dây chuyền cán, công suất từ 100 ngàn đến

300 ngàn tấn/năm

Trong thời gian tới, ngành thép sẽ có những lò chuyển thổi ôxy 25T, 50T và đặc biệtkhi xây dựng các nhà máy luyện kim liên hợp sẽ có lò chuyển thổi ôxy 200T Lúc đó, trình độ công nghệ ngành luyện thép sẽ được nâng lên một tầm cao mới, đáp ứng đượcnhu cầu của công cuộc xây dựng đất nước và hội nhập kinh tế

Hình 1.1 Mô hình ngành thép luyện kim ở nước ta.

1.2 Công nghệ luyện thép:

Hiện nay, trên thế giới thép được sản xuất bằng hai công nghệ chính:

- Công nghệ lò cao - lò chuyển thổi oxy - đúc liên tục

- Công nghệ lò điện hồ quang - đúc liên tục

Ngoài hai công nghệ chính nêu trên, có hai công nghệ mới phát triển là:

− Hoàn nguyên nấu chảy - luyện thép lò chuyển – đúc liên tục

− Hoàn nguyên trực tiếp - luyện thép lò điện – đúc liên tục

Tuy nhiên, hai công nghệ mới này mới triển khai ở một số nước như Ấn

Độ, Iran, Venezuela … Sản lượng của các công nghệ này còn rất nhỏ, chỉ

chiếm khoảng 5% tổng sản lượng thép của thế giới

Các nhà máy sản xuất thép của nước ta hiện nay tập trung chủ yếu ở Miền

Bắc và Miền Nam Ở Miền Bắc trên các tỉnh Thái Nguyên, Hải Phòng, Hưng

Yên, Bắc Ninh Ở Miền Nam tập trung tại thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai

và Bà Rịa- Vũng Tàu

Ở Việt Nam, phần lớn thép được sản xuất bằng công nghệ lò điện hồ

quang – đúc liên tục Điều này xuất phát từ điều kiện thiếu gang lỏng của

nước ta và điều kiện khai thác quặng của nước ta còn gặp nhiều khó khăn Sản

lượng khai thác ở Việt Nam còn rất thấp, phải nhập khẩu từ Trung Quốc, Ấn

Độ,

1.3 Quy trình sản xuất thép bằng lò điện hồ quang.

Sản xuất thép trong lò điện hồ quang bao gồm các khâu chuẩn bị liệu, nạp liệu,,nấu liệu,ra thép và xỉ, tinh luyện, thu gom xỉ và đốt liên tục Sơ đồ hình 1.2 mô tả tóm tắt các công đoạn cơ bản trong quá trình sản xuất thép bằng lò điện:

Hình 1.2 Quy trình sản xuất thép lò điện hồ quang.

− Chuẩn bị liệu:

+ Nguyên liệu cho luyện thép lò điện là sắt thép phế, sắt xốp và gần đây ở một

số nước như Trung Quốc, Ấn độ, và cả Việt Nam đã sử dụng một lượng gang lỏng tới 50-60% Sắt thép phế được tập trung tại bãi chứa liệu Tại đây sắt phế được xử lý như phân loại, cắt, băm thành kích thước theo quy định Các tạp chất như đất cát, nhựa, gỗ và các chất gây cháy nổ như vũ khí cũ cácloại được loại bỏ hoặc cắt làm thoáng các ông kín…Sauk hi xử lý, liệu đượcchất vào các thùng chứa liệu rồi được chuyển đến vị trí quy định của xưởng luyện

+ Trong một số trường hợp nhiên liệu được gia nhiệt trong quá trình vận chuyển (trong thùng chứa liệu hoặc trên bang tải) bằng nhiệt tuần hoàn hoăctrong lò điện Một số lò điện có hệ thống sấy liệu bằng nhiệt của khí thải như lò kiểu lò đứng (shaft furnace hoặc consteel Tuy nhiên việc gia nhiệt cóthể dẫn đến sinh ra một lượng khí thải gồm các chất độc hữu cơ chưa

halogen như polyclorin dibenzo-p-dioxin furam (PCĐ/F), polyclorin

biphenyl (PCB), poluciclic aromatic hydrocarbon (PAH)… cao hơn và cần thêm chi phí xử lý Việc kiểm tra các đồng vị phóng xạ trong nguyên liệu là rất quan trọng.

+ Các nguyên liệu khác như chất tạo xỉ dạng cục hay bột (vôi, bột carbon), chất hợp hóa trị, hợp kim phero, các chất khử oxy và vật liệu chịu lửa phải được lưu trữ, bảo quản trong các thùng hay boongke có mái che Các vật liệu dạng bột cần được chứa trong xilo kín

− Nạp liệu: Sắt thép vụn cùng với chất trợ dung như vôi, dolomit được chất vào thùng chứa liệu Khi nạp liệu, các điện cực được nâng lên cao, nắp lò được xoay sang một bên dể chất liệu từ thùng chứa liệu vào lò Thông thường lần đầuchất 50-60% liệu cho cả mẻ Sau đó nắp lò lại, điện cực từ từ hạ xuống tới khoảng cách 20-30 mm tới liệu thì bắt đầu đánh hồ quang Sauk hi liệu đầu nóng chảy thì chất phần liệu còn lại vào lò

− Nấu chảy:

+ Khi bắt đầu quá trình nấu chảy cần lưu ý sử dụng công suất điện thấp để phong ngừa sự phá hủy tường lò và nắp lò do bức xạ nhiệt Khi hồ quang bịbao che bởi sắt thép phế cung quanh thì có thể nâng công suất điện cho đến khi nấu chảy hoàn toàn Các vòi phun oxy ngày nay cũng được sử dụng để cường hóa quá trình nấu luyện

+ Ngoài điện quá trình nấu chảy còn sử dụng nhiên liệu là khí tự nhiên và dầunhằm rút ngắn quá trình nấu luyện Oxy có thể được phun vào thép lỏng bằng những vòi phun đặc biệt ở dưới hoặc từ hông lò

+ Oxy trong luyện thép lò điện hồ quang được sử dụng ngày càng nhiều từ 30năm nay không chỉ vì lý do luyện kim mà còn do yêu cầu tăng năng suất Việc sủ dụng oxy có thể từ bình oxy lỏng hoặc từ trạm sản xuất oxy Về luyện kim, oxy được dùng để khử cacbon của thép lỏng và khử các chất không mong muốn như P ,Mn, Si, S Hơn nữa, oxy còn phản ứng với cacbua hydro tạo nên các phản ứng tảo nhiệt, hỗ trợ cường hóa

+ Cần lưu ý về việc thổi oxy có thể tăng khí và khói lò Khí CO, CO2, hạt oxut sắt cặc mịn và các sản phẩm khói khác Trong trường hợp cháy sau, hàm lượng Co là dưới 0,5% thể tích Argon và các khí trơ khác có thể được phun vào trong thép lỏng để khuấy đảo để thép làm đồng đều thành phần hóa học và nhiệt độ của thép

− Rót thép và ra xỉ:

+ Khi thép lỏng đạt yêu cầu thì cần tháo xỉ trước khi rót thép vào thùng để đưa sang lò tinh luyện Lò được nghiên về phía cửa tháo xỉ để xỉ chảy vào thùng xỉ Sau đó thép lỏng được rót vào thùng chứa thép Hiện nay thường

áp dụng công nghệ ra thép ở đáy lệch tâm với lượng xỉ phủ trên bề mặt của thùng thép lỏng là ít nhất

+ Trong các nhà máy không có các thiết bị tinh luyện riêng thì các nguyên tố hợp kim được cho vào thép trước hoặc trong khi ra thép Các chất cho themnhư vậy cũng làm tăng lượng khói trong quá trình ra thép

+ Xỉ cần được vớt ra trong quá trình nóng chảy và oxy hóa ở cuối mẻ luyện, trước khi ra thép

− Tinh luyện: Tinh luyện thép thông thường được tiến hành trong lò thùng sau khi thép được lấy ra từ lò điện hồ quang Trong lò thùng, bể thép lỏng được nâng nhiệt bằng hồ quang điện và đồng đều hóa nhiệt độ cũng như thành phần hóa học bằng cách thổi khí argon Việc thổi khí argon còn có tác dụng khử sâu các tạp chất khí và tạp chất phi kim loại Ngoài ra còn bón dây nhôm và CaSi vào để khử sâu lưu huỳnh, oxy

− Đúc liên tục:

+ Hiện nay, trên 90% sản lượng thép sản xuất trên toàn thế giới được đúc liên tục do công nghệ này cải thiện được năng suất và chất lượng của phôi thép.+ Thép lỏng sau khi tinh luyện được rót vào thùng trung gian của máy đúc liên tục để đúc thành phôi vuông, phôi det,… qua hệ thống hộp kết tinh bằng đồng được làm nguội bằng nước Tốc độ làm nguội cần được kiểm tra chặt chẽ để đảm bảo chất lượng của phôi thép,

+ Để phôi thép không bám dính vào thành của hộp kết tinh, người ta áp dụn

cơ cấu rung theo hướng đúc và bôi trơn hộp bằng dầu thực vật Khi ra khỏi hộp kết tinh, phôi thép được kéo ra liên tục và làm nguội bằng hệ thống giàn phun Sau khi được làm nguội, phôi thép được cắt theo chiều dai được yêu cầu bằng máy cắt ngọn lửa

1.4 Những nguồn gây ô nhiễm môi trường chủ yếu từ lò luyện thép:

Bên cạnh những đóng góp cho sự phát triển, ngành luyện thép cũng gây ảnh hưởng xấu tới môi trường, đặc biệt là do các khí thải và bụi phát sinh từ các lò luyện thép

1.4.1. Khí thải và bụi:

− Công nghiệp luyện gang thép thải ra một lượng lớn khí thải Khí thải trong quá trình sản xuất thép bao gồm khí thải trực tiếp từ lò điện hồ quang và lò thùng tinh luyện, khí thải do vận chuyển và nạp liệu, rót thép và đúc thép và khói do chế biến xỉ Khí thải trực tiếp từ lò điện và lò thùng tinh luyện chiếm khoảng 95% toàn bộ khí thải trong xưởng thép lò điện

− Hơi và sản phẩm phụ từ quá trình luyện cốc, nung kết và làm sạch kim loại gây

ô nhiễm nặng môi trường không khí Cụ thể các loại khí sinh ra từ quá trình này

là oxit lưu huỳnh (SOx), oxit nitơ (NOx), và oxit các bon (CO, CO2) và các hạt

lơ lửng Với 1 tấn thép được sản xuất thì lượng phát thải trung bình như sau:

• 1,5kg SOx;

• 1,2kg NOx;

• 15 đến 30kg hạt lơ lửng cho công nghệ lò thổi basic oxygene

• 20 kg bụi trong quá trình nung kết

• 15 kg bụi trong quá trình cán thép

− Trong các nhà máy luyện gang thép bằng phương pháp truyền thống (sử dụng oxy trong lò đốt), nước làm lạnh thường bị nhiễm kim loại nặng và chất bôi trơn nên không được tái sử dụng, và được thải bỏ ra bên ngoài cùng với nước thải từ các nguồn khác nhau

− Trung bình sản xuất một tấn sản phẩm sẽ thải ra khoảng 80m3 nước thải Nướcthải này nhiệt độ rất cao vì có hòa trộn nước làm mát Thành phần của nước

thải từ ngành luyện gang thép rất khó xử lý, vì bao gồm nhiều hoá chất độc hại như phenol, xyanua, ammonia, dầu, kim loại nặng, và một số chất hữu cơ khác.

− Nồng độ của một số chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất thép, theo tính toán của WB/UNEP/UNIDO/WHO từ các nhà máy luyện gang thép trước năm 1999:

a Phân loại:

− Phân loại bụi theo nguồn gốc:

+ Bụi tự nhiên (bụi do động đất, núi lửa…)

+ Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa…)

+ Bụi động vật, người (trên lông, tóc…)

+ Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su…)

+ Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…)

+ Bụi hỗn hợp (do mài, đúc…)

− Phân loại bụi theo tác hại:

+ Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen)

+ Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nỗi ban…(bụi bông, gai, phân hóa học, một số tinh dầu gỗ…)

+ Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, các chất phóng xạ…)

+ Bụi xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiang…)

b Tính chất hóa lý của bụi:

− Tính tán xạ:

+ Kích thước hạt: là thông số cơ bản của bụi, vì chọn thiết bị lọc chủ yếu dựa vào thành phần tán xạ của bụi.

+ Thành phần tán xạ: là hàm lượng tính bằng số lượng hay khối lượng cáchạt thuộc nhóm kích thước khác nhau

+ Nhóm kích thước (nhóm cỡ hạt hay nhóm hạt): là phần tương đối của các hạt có kích thước nằm trong khoảng trị số xác định được coi như giới hạn dưới và giới hạn trên

+ Kích thước hạt có thể được đặc trưng bằng vận tốc treo (vt, m/s) là vận tốc rơi tự do của hạt trong không khí

− Tính bám dính:

+ Tính bám dính của hạt xác định xu hướng kết dính của chúng Độ kết dính của hạt tăng có thể làm cho thiết bị lọc bị nghẽn do sản phẩm lọc + Kích thước hạt càng nhỏ thì chúng càng dễ bám vào bề mặt thiết bị Bụi

có (60 ÷ 70)% hạt có đường kính nhỏ hơn 10 µm được coi như bụi kết dính (mặc dầu các hạt kích thước lớn hơn 10 µm mang tính tản rời cao)

− Tính mài mòn:

+ Tính mài mòn của bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại ở vận tốc như nhau của khí và nồng độ như nhau của bụi Nó phụ thuộc vào độcứng, hình dạng, kích thước và mật độ của hạt

+ Tính mài mòn của bụi được tính đến khi chọn vận tốc của khí, chiều dày của thiết bị và đường ống dẫn khí cũng như chọn vật liệu ốp của thiết bị

− Tính thấm nước:

+ Tính thấm nước có ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả của thiết bị lọc bụi kiểu ướt, đặc biệt khi thiết bị làm việc có tuần hoàn Khi các hạt khóthấm tiếp xúc với bề mặt chất lỏng, chúng bị bề mặt chất lỏng bao bọc Ngược lại đối với các hạt dễ thấm chúng không bị nhúng chìm hay bao phủ bởi các hạt lỏng, mà nổi trên bề mặt nước

+ Sau khi bề mặt chất lỏng bao bọc phần lớn các hạt, các hạt còn lại tiếp tục tới gần chất lỏng, do kết quả của sự va đập đàn hồi với các hạt được nhúng chìm trước đó, chúng có thể bị đẩy trở lại dòng khí, do đó hiệu quả lọc thấp

+ Các hạt phẵng dễ thấm hơn so với các hạt có bề mặt không đều Sở dĩ như vậy là do các hạt có bề mặt không đều hầu hết được bao bọc bởi vỏ khí được hấp thụ cản trở sự thấm.

− Tính hút ẩm và tính hòa tan

+ Các tính chất này của bụi được xác định trước hết bởi thành phần hóa học của chúng cũng như kích thước, hình dạng và độ nhám của bề mặt Nhờ tính hút ẩm và tính hòa tan mà bụi có thể được lọc trong các thiết bịlọc kiểu ướt

− Tính mang điện

+ Tính mang điện của bụi ảnh hưởng đến trạng thái của bụi trong đường ống và hiệu suất của bụi (đối với thiết bị lọc bằng điện, thiết bị lọc kiểu ướt…) Ngoài ra tính mang điện còn ảnh hưởng đến an toàn cháy nổ và tính dính bám của bụi

− Tính cháy nổ

+ Bụi cháy được do bề mặt tiếp xúc với oxy trong không khí, có khả năng

tự bốc cháy và tạo thành hỗn hợp nổ với không khí

+ Cường độ nổ của bụi phụ thuộc vào tính chất hóa học, tính chất nhiệt của bụi, kích thước và hình dạng của các hạt, nồng độ của chúng trong không khí, độ ẩm và thành phần của khí, kích thước và nhiệt độ nguồn cháy

1.5.2. Hợp chất sunfur:

− Sulfur dioxit(SO2, SO3) hầu hết là chất ô nhiễm cấp 1, là kết quả từ các quá trình đốt cháy than đá, dầu, nhiên liệu, nấu chảy kim loại và chế biến khoáng chất

− Hydro sulfid ( H2S) là loại chiếm đa số trong các chất ô nhiễm dạng sulfur Cáchợp chất sulfur cũng có thể coi là chất ô nhiễm cấp 2 sinh ra từ dẫn xuất của lưu huỳnh

1.5.3. Hợp chất nitơ:

− Nitơ oxit ( NO2, NO) là những chất ô nhiễm cấp 1 sinh ta từ quá trình khai thác dầu mỏ, sản xuất công nghiệp, NO2 chủ yếu sinh ra trong công nghiệp luyện kim là do quá trình tạo khối kết, luyện cốc, lò cao, cán nóng, cán nguội…

− NO2, NO có thể tác dụng với các loại khí khác dưới tác dụng của phản ứng quang hóa, tạo ra một chất khác gọi là ô nhiễm cấp 2.

1.6 Tác động của ô nhiễm không khí đến sức khỏe con người:

− Ô nhiễm bụi gây tác hại tới sức khỏe đặc biệt nếu bụi chứa các chất độc hại Thành phần hóa học, thời gian tiếp xúc là các yếu tố ảnh hưởng đến các cơ quannội tạng Mức độ bụi trong bộ máy hô hấp phụ thuộc vào kích thước, hình dạng,mật độ hạt bụi và cá nhân từng người

− Những hạt bụi có kích thước < 10 µm có thể được giữ lại trong phổi Tuy nhiên nếu các hạt bụi này có kích thước < 1 µm thì nó được chuyển đi như các khí trong hệ thống hô hấp Bụi gây một số bệnh trong hệ hô hấp như sau:

+ Viêm phổi: làm tắc nghẽn các phế quản, làm giảm khả năng phân phối khí

+ Ung thư phổi: phá hoại các mô phổi, làm tắc nghẽn sự trao đổi giữa máu

và tế bào, làm ảnh hưởng đến khả năng tuần hoàn của máu trong hệ tuần hoàn, từ đó, kéo theo một số vấn đề đáng lưu ý ở tim

+ Bệnh ở đường hô hấp: tùy theo tính chất cũng như nồng độ mà bụi gây

ra các bệnh như viêm mũi, họng, khí phế quản…Ngoài ra, các bụi như crom, asen, mangan…có thể gây các bệnh loét vách mũi, viêm mũi, phế quản hay thay đổi tính miễn dịch của phổi

1.6.2. Khí SOx:

− Khí axít SOx khi tiếp xúc với ôxy và hơi nước trong không khí sẽ biến thành cáchơi axít gây kích thích khi tiếp xúc với niêm mạc Hơi axít vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc hoà tan vào nước bọt rồi vào đường tiêu hoá sau đó phân tán vào máu Hơi axít khi kết hợp với bụi tạo thành các hạt bụi axít lơ lửng, nếukích thước nhỏ hơn 2-3 micronmét sẽ vào tới phế nang, bị đại thực bào phá huỷ hoặc đưa đến hệ thống bạch huyết

 Tác hại của SO2:

− SO2 xâm nhập vào cơ thể động vật qua đường hô hấp và tiếp xúc với các niêm mạc ướt hình thành nhanh chóng các axít sau đó sẽ phân tán vào máu qua hệ thống tuần hoàn Ở máu các axít chuyển hoá thành các muối sulphat rồi thải quanước tiểu

Bảng 1.2 Ảnh hưởng của SO2 theo nồng độ

Bảng 1.3 Tác hại của SO2 đối với người

1.6.3. Khí NOx:

− NOx là khí axít và có tác động tương tự như khí SOx Các chất khí này sau khi được hấp thụ qua màng nhầy sẽ lan toả và đi vào máu Toàn bộ phế nang có diện tích rất lớn với một mạng lưới mao mạch dày đặc giúp chất độc khuếch tánnhanh vào máu, không qua gan và không được giải độc như theo đường tiêu hoá mà đi ngay qua tim để đi đến các phủ tạng, đặc biệt là đến hệ thần kinh trung ương Do đó, chất độc xâm nhập qua đường hô hấp tác động gây độc nhanh gần như là tiêm thẳng vào tĩnh mạch

 Tác hại của NO2:

Bảng 1.4 Ảnh hưởng của NO2 với con người

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI BỤI TRONG KHÍ THẢI2.1 Nguyên lý:

− Để kiểm soát ô nhiễm bụi, ngoài các biện pháp về quản lý như thay đổi nguyênliệu, nhiên liệu, thực hiện đúng các quy trình vận hành thiết bị và giảm côngsuất của thiết bị, người ta thường xử dụng các phương pháp lọc bụi Thôngthường, các phương pháp sau được sử dụng khá phổ biến:

+ Phương pháp lọc bụi khô

+ Phương pháp lọc bụi ướt

+ Phương pháp lọc bụi bằng tĩnh điện

− Để lựa chọn loại thiết bị thu bụi hoặc thiết bị lọc sạch bụi cần phải chú ý cácđiều kiện sau:

+ Tính chất của bụi: Kích cỡ, hình dạng, mật độ, độ ẩm, tính hút ẩm (là tính

hấp thụ hoặc hút hơi nước), tính dẫn điện, tính cháy, tính ăn mòn, độ màimòn và tính độc của bụi

+ Tính chất của dòng khí mang bụi: Nhiệt độ, độ chứa ẩm, tính ăn mòn, tính

cháy, áp suất, độ ẩm tương đối, mật độ, tính dính, tính dẫn điện và tính độccủa không khí có mang theo hạt bụi

+ Các tiêu chuẩn thải của nhà nước ban hành.

+ Yếu tố phát sinh: Tốc độ sa lắng của bụi theo kích thước hạt bụi, lưu lượng

dòng khí, nồng độ bụi, tính chất hoạt động của nguồn liên tục hay gián đoạn,hiệu quả mong muốn

+ Yếu tố kinh tế: Chi phí lắp đặt, vận hành, duy tu bảo dưỡng.

+ Hiệu quả thu bụi: Kích cỡ hạt bụi có trong dòng khí là rất quan trọng cho

khả năng thu bụi của thiết bị thu bụi, hay hiệu quả thu bụi phụ thuộc kích cỡhạt bụi và độ phân tán

2.2 Thiết bị thu hồi bụi khô:

Hiệu quả thu hồi bụi không phải lúc nào cũng đạt hiệu quả theo yêu cầu nên chúngthường dùng trong xử lí sơ bộ

Phương pháp lọc bụi khô thường dùng để thu hồi các loại bụi có thể tận dụng lại hoặctái chế Ví dụ các loại bụi thuốc tay, cám, bụi gỗ…

2.2.1 Buồng lắng bụi:

− Nguyên lý hoạt động: Trong thời gian khí đi qua buồng lắng( có tiết diệntăng),tốc độ khí giảm đột ngột, các hạt bụi dưới tác dụng của lực hấp dẫn lắngxuống phía dưới và rơi vào bình chứa hoặc đưa ra ngoài bằng vít tải hay băngtải

− Cấu tạo: Buồng lắng bụi được làm từ gạch, bê tông cốt thép,hoặc thép, là mộtkhông gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn rất nhiều lần so với tiết diệnđường ống dẫn, trên buồng lắng có cửa để làm vệ sinh hay lấy bụi ra ngoài

Hình 2.3 Buồng lắng bụi.

Hình 2.4 Buồng lắng bụi đơn giản.

Hình 2.5 Buồng lắng bụi có nhiều vách ngăn.

− Những thông số cần thiết:

+ Được áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60 ÷ 70µm

+ Trở lực của thiết bị từ 50÷130 Pa, giới hạn nhiệt độ từ từ 350℃÷550℃

− Ưu điểm: Thiết bị có vận hành đơn giản, chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, có thểthu gom các hạt bụi có kích thước lớn hơn 10 µm, thường được sử dụng để làmsạch sơ bộ

− Nhược điểm: Không có khả năng lắng bụi có kích thước nhỏ, thiết bị có kíchthước lớn, khó dọn vệ sinh, vận tốc dòng khí nhỏ 1 – 2 m/s, hiệu quả xử lýthường chỉ đạt < 70%

− Phạm vi áp dụng: xử lý sơ bộ loại bụi thô từ các máy nghiền xi măng, đá vôi,các băng tải vận chuyển đất đá, các máy nghiền đá, lò sấy, than…

2.2.2. Thiết bị lọc bụi quán tính:

− Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý cơ bản được áp dụng để chế tạo thiết bị lọcbụi kiểu quán tính là làm thay đổi chiều hướng chuyển động của dòng khí mộtcách liên tục, lặp đi lặp lại bằng nhiều vật cản có hình dạng khác nhau Khidòng khí chuyển động đột ngột đồi hướng thì bụi do có quán tính lớn sẽ giữhướng chuyển động ban đầu của mình và va đập vào các vật cản rồi bị giữ lại ở

đó hoặc mất động năng và rơi ở đáy thiết bị

− Cấu tạo: Thiết bị có cấu tạo đơn giản gồm nhiều khoang hình ống chóp cụt cóđường kính giảm dần xếp chồng lên nhau tạo ra các góc hợp với phương thẳngđứng khoảng 60 độ và khoảng cách giữa các ống khoảng từ 5-6 mm.Vận tốc khítrong thiết bị khoảng 1m/s, còn ở ống vào khoảng 10m/s

− Ưu điểm: Có cấu tạo gọn nhẹ, tổn thất áp lực rất nhỏ so với các thiết bị khác.

− Nhược điểm: Hiệu quả xử lý kém đối với bụi có đường kính <5 µm, thường sửdụng để lọc bụi thô, lưu lượng khí không lớn

2.2.3 Thiết bị lọc bụi ly tâm:

Có nhiều dạng thiết bị lọc ly tâm khác nhau: Kiểu nằm ngang, kiểu đứng, và cácthiết bị thu hồi bụi kiểu xoáy, kiểu động

a Thiết bị lọc ly tâm kiểu nằm ngang:

− Nguyên lý hoạt động: Thiết bị ly tâm kiểu nằm ngang có cấu tạo khá đơn giản.Thiết bị bao gồm một ống hình trụ bên ngoài (1), bên trong có lõi hình trụ haiđầu bịt tròn và thon (2) để đảm bảo chảy bọc được tốt Không khí mang bụi đi

vào thiết bị được các cánh hướng dòng (3) tạo thành chuyển động xoáy Lực lytâm sản sinh ra từ dòng chuyển động xoáy tác dụng lên các hạt bụi và đẩychúng ra xa lõi hình trụ rồi chạm vào thành ống bao và thoát ra ngoài qua khehình vành (4) để rơi vào nơi tập trung bụi Không khí sạch (một cách tương đối)theo ống loa (5) với cánh hướng dòng kết hợp với van điều chỉnh (6) thoát rangoài.

Hình 2.7 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị lọc ly tâm kiểu nằm ngang .

b Thiết bị lọc ly tâm kiểu đứng(Cyclone)

− Nguyên lý hoạt động:

+ Không khí sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thân hình trụ của cyclone vàkhi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng không khí bị dội ngược trở lênnhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc rồi thoát ra ngoài qua ống 5.+ Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly tâmlàm cho chúng có xu hướng tiến dần về phía thành ống của thân hình trụ rồichạm vào đó, mất động năng và rơi xuống đáy phễu Trên ống xả 4 người ta

có lắp van 6 để xả bụi

Hình 2.8 Thiết bị xử lý bụi kiểu cyclone.

− Cấu tạo: cyclone (xiclon) có cấu tạo rất đa dạng, nhưng về nguyên tắc cơ bảngồm các bộ phận sau:

+ Không khí đi vào thiết bị theo ống 1 nối theo phương tiếp tuyến với thânhình trụ đứng 2

+ Phần dưới thân hình trụ có phễu 3 và dưới cùng là ống xả bụi 4 Bêntrong thân hình trụ có ống thoát khí sạch 5

+ Van xả bụi 6 ở ống xả bụi

+ Thân của cyclone thường là hình trụ có đáy là chop cụt

+ Tỷ số ưu tiên giữa đường kính và chiều cao của cyclone là H/D=2/3

− Những thông số cần thiết:

+ Vận tốc dòng khí vào; vgh > 5 m/s

+ Hiệu suất lọc 70% đối với cyclone ướt và cyclone chùm, đường kính cỡhạt d = 30 đến 40 µm

+ Nồng độ bụi vào: Cbụi >20g/m3

+ Trở lực của thiết bị từ 250 đến 1500 Pa

− Ưu điểm:

+ Thu hồi bụi ở dạng khô

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

+ Năng suất cao, giá thành rẻ, chế tạo đơn giản

+ Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặtcyclone

+ Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi

− Nhược điểm:

+ Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5µm

+ Không thể thu hồi bụi kết dính

c Thiết bị thu hồi bụi xoáy:

− Nguyên lý hoạt động:

+ Hoạt động tương tự cyclone nhưng có dòng khí xoáy phụ trợ bên trong.+ Dòng khí xoáy có thể là khí sạch hoặc phần khí đã xử lý hay khí nhiễmbụi Thuận lợi nhất là dùng khí nhiễm bụi, có thể tăng hiệu suất màkhông ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý

Hình 2.9 Thiết bị thu hồi bụi xoáy.

 Ưu điểm và nhược điểm so với cyclone:

− Ưu điểm:

+ Hiệu quả thu hồi bụi phân tán cao hơn

+ Bề mặt trong của thiết bị không bị mài mòn

+ Có thể xử lý khi có nhiệt độ cao hơn do ứng dụng dòng khí thứ cấp lạnh

+ Có thể điều chỉnh quá trình phân riêng bụi bằng cách thay đổi lượng khíthứ cấp.

qua Khả năng giữ bụi còn phụ thuộc vào loại thiết bị và loại lưới, ta thường sửdụng loại túi vải (ống tay áo), lưới lọc bằng sợi

− Trong quá trình lọc bụi, các hạt bụi khô tích tụ trong các lỗ xốp hoặc tạo thànhlớp bụi trên bề mặt vách ngăn và do đó chúng trở thành môi trường lọc đối vớicác hạt bụi đến sau Tuy nhiêu, bụi tích tụ càng nhiều làm cho kích thước lỗ xốpchung của vách ngăn càng giảm Vì vậy, sau một thời gian làm việc nào đó cầnphải phá vỡ và loại lớp bụi ra Như vậy, quá trình lọc bụi phải kết hợp với quátrình phục hồi vật liệu lọc

a Thiết bị lọc bụi tay áo:

− Nguyên lý hoạt động:

+ Giai đoạn 1: Khi vải lọc còn sạch, các hạt bụi lắng trên các lớp xơ nằm trên

bề mặt sợi và giữa các sợi Ở giai đoạn này, hiệu suất lọc bụi còn thấp.+ Giai đoạn 2: Khi đã có một lớp bụi bám trên bề mặt vải, lớp bụi này trởthành môi trường lọc bụi thứ 2 Hiệu suất lọc bụi ở giai đoạn này rất cao.+ Giai đoạn 3: Sau một thời gian làm việc, lớp bụi bám trên vải sẽ dày lên làmtăng trở lực của thiết bị, vì vậy phải làm sạch vải lọc vẫn còn một lượng lớnbụi nằm giữa các xơ, cho nên trong giai đoạn 3 này hiệu suất lọc vẫn còncao

− Cấu tạo:

+ Cấu tạo điển hình của thiết bị lọc bụi tay áo nhiều đơn nguyên giữ bụi bằng

cơ cấu rung lắc và thổi không khí ngược chiều như sau

+ 1) ống dẫn khí vào; 2) ống góp vào; 3) bunke; 4) ống tay áo; 5) van; 6) ốnggóp khí sạch; 7) van thổi; 8) cơ cấu rung lắc; 9) guồng xoắn (ruột gà); 10)đơn nguyên đang thực hiện chu kỳ hoàn nguyên.

Hình 2.10 Thiết bị lọc bụi tay áo.

− Vật liệu lọc phải đáp ứng các yêu cầu sau đây:

+ Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi bảo đảm hiệu quả lọc cao.+ Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu

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

+ Có khả năng được phục hồi