Một số biện pháp xử lý khí thải cho các ngành công nghiệp

vấn đề nhiễm khơng khí khơng cịn vấn đề riêng lẻ quốc gia hay khu vực mà trở thành vấn đề toàn cầu Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội quốc gia giới thời gian qua có tác động lớn đến mơi trường làm cho môi trường sống người bị thay đổi ngày trở nên tồi tệ Những năm gần đây, nhân loại phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễm môi trường khơng khí, : biến đổi khí hậu – nóng lên tồn cầu, suy giảm tầng ozon, mưa axit, bệnh đường hô hấp… Nguyên nhân chủ yếu phát thải khí thải từ nhà máy, khu công nghiệp, phương tiện giao thơng Khí thải ngành cơng nghiệp gây ảnh hưởng lớn tới thành phần mơi trường khơng khí Trái Đất Đặc biệt mơi trường khơng khí, khí thải từ hoạt động cơng nghiệp chứa nhiều chất độc hại cho môi trường sức khoẻ người H2S, HF, CO, CO2, NOx,…với nồng độ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép Mỗi ngành cơng nghiệp có đặc tính khí thải khác nhau, dựa vào đặc tính khí thải ngành nghề mà có biện pháp hướng giải khác để hạn chế tối đa phát thải khí ngồi mơi trường Tuy nhiên, cịn nhiều nhà máy chưa đáp ứng việc giải vấn đề gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt chưa giải tình trạng nhiễm khơng khí từ nhà máy ngồi mơi trường Xuất phát từ vấn đề trên, đồ án khí thải này, em đề xuất số biện pháp xử lý khí thải cho ngành công nghiệp giúp giải vấn đề ô nhiễm

MỞ ĐÂU

Hiện nay vấn đề ô nhiễm không khí không còn là vấn đề riêng lẻ của một quốc gia haymột khu vực mà nó đã trở thành vấn đề toàn cầu Thực trạng phát triển kinh tế - xã hộicủa các quốc gia trên thế giới trong thời gian qua đã có những tác động lớn đến môitrường và đã làm cho môi trường sống của con người bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi

tệ hơn Những năm gần đây, nhân loại đã phải quan tâm nhiều hơn đến vấn đề ô nhiễmmôi trường không khí, đó là : sự biến đổi của khí hậu – nóng lên toàn cầu, suy giảm tầngozon, mưa axit, các bệnh về đường hô hấp… Nguyên nhân chủ yếu là sự phát thải khíthải từ các nhà máy, khu công nghiệp, các phương tiện giao thông Khí thải trong cácngành công nghiệp hiện nay đã và đang gây ra những ảnh hưởng lớn tới thành phần môitrường không khí trên Trái Đất Đặc biệt đối với môi trường không khí, khí thải từ cáchoạt động công nghiệp có thể chứa nhiều chất độc hại cho môi trường và sức khoẻ conngười như H2S, HF, CO, CO2, NOx,…với nồng độ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép Mỗingành công nghiệp đều có đặc tính khí thải khác nhau, dựa vào đặc tính của từng khí thảicủa từng ngành nghề mà chúng ta có các biện pháp và hướng giải quyết khác nhau để hạnchế tối đa sự phát thải khí ra ngoài môi trường

Tuy nhiên, còn nhiều nhà máy vẫn chưa đáp ứng được việc giải quyết các vấn đề gây ônhiễm môi trường, đặc biệt chưa giải quyết được tình trạng ô nhiễm trong không khí từcác nhà máy ra ngoài môi trường Xuất phát từ vấn đề trên, trong đồ án khí thải này, em

đề xuất một số biện pháp xử lý khí thải cho các ngành công nghiệp giúp giải quyết các

CHƯƠNG1: MỤC TIÊU THIẾT KẾ 1.1 Thông số đầu vào.

- Khối lượng riêng: 3000 kg/m3

- Dải phân cấp theo cỡ hạt :

Cỡ hạt 0 - 5 5 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70

CÁC GIẢ THIẾT:

- Nhiệt độ môi trường: 25OC

- Đường kính miệng ống khói: 0,5m

- Khí quyển ở mức độ trung bình: cấp D

1.2 Xử lý số liệu

1.2.1 Tính toán nồng độ tối đa 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

Cmax = C x Kp x KvTrong đó:

Cmax nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp, tính bằng mg/Nm3

C: nồng độ bụi và các chất vô cơ theo cột B của quy chuẩn

Kp: hệ số lưu lượng nguồn thải: vì lưu lượng P =45000 m3/h Kp=0.9 ( theo mục2.3 – QCVN 19:2009/BTNMT)

Kv: hệ số vùng: Kv=1 Khu công nghiệp; đô thị loại IV, vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách ranh giới nội thành nội đô thị lớn hơn hoặcbằng 2km; cơ sở sản xuất công ngiệp, chế biến , kinh doanh, dịch vụ và các họa động công nghiệp khác có khoảng cách đến danh giới các khu vực này dưới 2km

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

nghiệp

(cột B)- QCVN 19:2009

1.2.2 Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải.

Theo sô liệu đầu vào, nồng độ các chất vô cơ (C1) tại miệng khói có nhiệt độ là 700C, nhưng nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép ( Cmax) ở nhiệt độ 250C Vậy nên trước khi

so sánh nồng độ để xem bụi và khí thải nào vượt tiêu chuẩn ta cần chuyển đổi nồng độ chuẩn sang nồng độ tại nhiệt độ khí thải

C1(700C)  C2(250)Đây là trường hợp điều kiện đẳng áp với p1 = p2 = 760mmHg

- Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu , ta thấy những chỉ tiêu cần xử lý trước khi

thải ra ngoài môi trường là: bụi, SO

- Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu.

µ= C v C−C r

v x 100%

Trong đó:

µ : hiệu suất tối thiểu để xử lý từng chỉ tiêu

Cv : hàm lượng chất X trong hôn hợp khí thải vào( mg/m3)

1.3 Tính toán lan truyền ô nhiễm không khí.

1.3.1 Xác định nguồn thải là nguồn cao hay nguồn thấp

 Do nguồn thải là ống khói của nhà máyA nên đây là nguồn điểm.

- Ta có: 200C <∆ t= tk – txq = 70 – 25 = 500C < 1000C  nguồn thải là nguồn nóng.

 Xét nhà A:

Ta có:

bA = 19(m) > 2,5hA = 2,5 x 6 = 15(m)  Nhà máy A là tòa nhà rộng

lA = 70(m) > 10hA = 10 x 6 = 60(m)  Nhà A là tòa nhà dài

 Nhà máyA là tòa nhà rộng, dài.

 Xét khu dân cư B:

- Ta có:

bB= 40(m)< 2,5hB = 2,5 x 9 = 22,5(m)  nhà B là nhà hẹp

lB = 120 (m) > 10hB = 10 x 9 = 90 (m)  nhà B là nhà dài

 Khu dân cư B là khu dân cư hẹp dài.

- Với nhà máy A là tòa nhà rộng đứng đầu.

x1 = L1= 50(m) > 8hA = 8 x 6 = 48(m)

 Nhà máy A và khu dân cư B đứng độc lập với nhau

- Với nhà máy A có chiều ngang rộng đứng độc lập

Hgh = 0,36bz + 1,7hA = 0,36 x23 x bA + 1,7 x hA

= 0,36 x 23 x 19 +1,7 x 6=14,76(m)

- Theo công thức của Davidson W.F( Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải)

- Độ nâng của luồng khói là:

∆h = D(ω u)1,4 (1+∆ T

T k )Trong đó:

∆h: độ nâng của ống khói, (m)

D: đường kính của miệng ống khói, chọn D = 1500mm = 1,5m

ω: vận tốc ban đầu tại miệng ống khói m/s

u: vận tốc gió, m/s

Tk: nhiệt độ của khói tại miệng ống khói Tk = 343K

∆T: chênh lệnh nhiệt độ giữa khói và nhiệt độ xung quanh:

u38: vận tốc gió tại độ cao z = 38m

u10: vận tốc gió tại độ cao đáy quan trắc ( z1= 10m) , u10 = 2m/s

n: chỉ số mũ( do khí quyển cấp D ở mứ trung tính, độ gồ ghề mặt đất là 0,01m nên tra bảng 2.1 sách giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải ta có n = 0,12)

- Độ nâng của luồng khói

Hô : chiều cao của ống khói (m).

Hhq : chiều cao hiệu quả của nguồn thải, (m)

∆h : độ cao nâng của nguồn thải = 8,03(m)

Do Hhq = 46,03(m) > Hgh = 14,76(m)  Đây là nguồn thải cao.

1.3.2 Tính toán khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao.

Theo QCVN 05:2009/BTNMT và QCNV 06:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về chất lượng không khí xung quanh thì nồng độ tối đa cho phép cảu một số khí độc trong không khí xung quanh là:

Thông số Thời gian trung

H: chiều cao hiệu quả của nguồn thải (m)

u: vận tốc gói tại điểm đang xét, u = 2,35 m/s

p,q lần lượt là hệ số khuếch tán theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang, khôngthứ nguyên, được xác định bằng thực nghiệm: p=0,02-1, q=0,04-0,16 tùy theo mức độ rốicủa khí quyển từ yếu đến mạnh.Giá trị trung bình của p, q ứng với mức độ rối trung bìnhcủa khí quyển là: p= 0,05; q= 0,08

- Mbụi = Cmax Bụi x L = 180.10-3 x 12,5 = 2,25 (g/s)

 Giá trị nồng độ cực đại trên mặt đất:

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ

KHÍ THẢI

2.1 Lựa chọn phương pháp xử lýđề xuất dây chuyền công nghệ xử lý bụi, khí thải

a Đối với bụi

 Buồng lắng bụi.

 Nguyên lý:

- Tách bụi theo nguyên tắc trọng lực

- là một không gian hình hộp có tiết diện lớn hơn diện tích ống dẫn khí vào Khi đóvận tốc dòng khí giảm đột ngột, làm cho các hạt bụi rơi xuống dưới tác dụng củatrọng lực và bị giữ lại trong buồng lắng Khí sạch đi ra ngoài và được xả theo địnhkỳ

+ Đây là kiểu thiết bị đơn giản nhất hoạt động nhờ tác dụng của lực hấp dẫn làmcho các hạt bụi bị lắng xuống đi qua thiết bị Các hạt bụi này sẽ rơi vào bình chứahoặc được đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải

Những thông số cần biết:

- Được áp dụng để lắng bụi thô có kích thuóc hạt từ 6µm ÷ 70µm

- Trở lực của thiết bị : 50 ÷ 130 Pa, giới hạn nhệt độ từ 3500C ÷ 5500C

 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 mangtheo

 Ưu và nhược điểm của thiết bị:

- Ưu điểm:

+ Thiết bị vận hành đơn giản

+ Chế tạo đơn giản

+ Giá thành rẻ

- Nhược điểm:

+ Để đạt được hiệu quả cao thì thời gian lưu khí trong buồng lắng lớn

+ Kích thước buồng lắng lớn, cồng kềnh

Chỉ lắng được hạt bụi có kích thước lớn hơn 5µm, còn lại các hạt bụi có kích thước nhỏ

hơn 5 thì hiệu suất, và lượng thu hồi bằng không

 Xyclon.

 Nguyên lý:

- Thiết bị thu gom bụi lợi dụng lực ly tâm khi dòng khí chuyển động xoáy trongthiết bị Luồng không khí chưa bụi đi vào cyclone theo hướng chuyển tuyến vớithân cyclone ở phần trên rồi xoáy xuống và hướng lên phía trên đi vào ống trụ ởgiwuax và thoát ra ngoài Do tác dụng của lực ly tâm các hạt bụi bị văn về phíathành ống, mất dần tốc độ, rơi xuống phễu để đi vào thùng chứa bụi.

 Ưu, nhược điểm

- Ưu điểm:

+ không có bộ phận chuyển động, dòng không khí bụi tự nó tách bụi dựa vào sựchuyển động của mình

+ Làm việc được ở môi trường có nhiệt độ cao

+ Bụi thu gom ở dạng khô, có thể dùng lại được( bột mì, gạo tinh bột )

+ Sức cản khó động học ổn định

+ Nồng độ bụi tăng không ảnh hưởng đến hiệu suất làm sạch

+ Chế tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, có thể sửa chữa thay thế từng bộ phận

- Nhược điểm:

+ Tổn thất áp suất trong thiết bị tương đối cao

+ Hiệu suất lọc bụi gaimr khi kích thước hạt bụi < 5µm

 Thiết bị lọc túi vải.

 Nguyên lý:

- Cho không khí lẫn bụi đi qua 1 tấm vải lọc, ban đầu các hạt bụi lớn hơn khe giữacác sợi vải sẽ bị giữ lại trên bể mặt vải theo nguyên lý rây, các hạt nhỏ hơn bámdính trên bể mặt sợi vải lọc do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện trên sợivải lọc, dần dần lớp bụi được dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc, lớp màng này giữlại các hạt có kích thước rất nhỏ

- Hiệu quả lọc đạt tới 99,8%, và lọc được cả các hạt rất nhỏ là trờ trợ lực

- Sau 1 thời gian lớp bụi dày lên làm giảm sức cản của màng lọc, ta phải cho khíthải đi qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên bề mặt vải

 Ưu, nhược điểm.

- Ưu điểm;

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

+ Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu

+ Có độ bền cơ học cao khi chịu nhiệt cao và môi trường ăn mòn

+ Có khả năng phục hồi cao

+ Giá thành thấp

- Nhược điểm:

+ Vật liệu lọc hiện có không thỏa mãn hết các tính chất trên nên tùy điều kiện màchọn loại vải lọc phù hợp

+ vải bông: lọc tốt, giá tốt nhưng không bền hóa học, dễ cháy, chứa ẩm cao

+ Vải len: khí xuyên qua lớn, độ sạch ổn định nhưng không bền hóa học và nhiệt,giá cao hơn vải bong

+ vải tổng hơp: độ bền cao, giá rẻ

+ Vải thủy tinh: bền, ở nhiệt độ 150 -2000C

b Đối với khí:

Lựa chọn phương pháp xử lý khí:

 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 xúc

pha 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 biết củarây 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:

+ Ngoại trừ than hoạt tính thì tất cả các chất hấp phụ đều ưu tiên tiếp xúc vớinước trước Vì vậy phải loại bỏ nước khỏi dòng khí trước khi vào tháp hấp phụ.

+ 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

Lựa chọn thiết bị hấp thụ:

 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 lỏng phân

bố không đều Vì vậy người ta phải chia tầng và ở mỗi tầng có đặt them bộ phận phânphối chất lỏng

 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 theo

kết 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

 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.

 Chọn chất hấp thụ là NaOH Vì đáp ứng được nhiều nhu cầu

ở trên nhất như là: tính bền vững3 khí thi đỡ tốn chi phí hóa chất, chi phí xâylắp thiết bị xử lý Các PTHH:

- Bụi và khí được thu gom thông qua các chụp hút bố trí trên các máy công cụ,

các chụp hút được nối vào hệ thống ống dẫn Khi đó vận tốc dòng khí giảm đột ngột,làm cho hạt bụi rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại trong buồng lắng.Nhờ tác dụng của lực hấp dẫn làm cho các hạt bụi lắng xuống khi đi qua thiết bị Các hạtbụi này sẽ rơi vào bình chứa hoặc được đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải Hỗn hợpkhí chưa sử lý hết bụi được đưa sang Xyclon Không khí vào Xyclon sẽ chảy xoáy theođường xoắn ốc dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ Xuống tới phần phễu, dòng khí sẽchuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống tâm thoát ra ngoài Hạt bụitrong dòng không khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí vào chuyển động xoáy Lực ly

Khí thải chứa bụi

Buồng lắng bụi

Xyclon

Lọc bụi túi vải

Tháp hấp thụ khí SO2

Khí đạt yêu cầu thải

ra ngoài môi trường Hấp thụ bằng dung

dịch NaOH 10%

tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ ngoài Xyclon Đồng thời,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, sẽmất động năng và rơi xuống phễu thu Ở đó, hạt bụi đi qua thiết bị xả đi ra ngoài Hỗnhợp khí chưa xử lý hết bụi lại tiếp tục được đưa sang thiết bị lọc bụi túi vải để loại bỏbụi ra khỏi dòng khí thải sao cho đạt QCVN 19:2009/BTNMT.

- Hỗn hợp khí còn lại được đưa sang tháp hấp thụ bằng dung dịch NaOH , dungdịch được bơm từ thùng chứa lên tháp Dung dịch này sau khi hấp thụ ở đáy tháp đượcđưa ra bồn chứa Tại đây, dung dịch lỏng này sẽ được xử lý sao cho nồng độ của nướcthải đạt được nồng độ cho phép để có thể thải ra môi trường

2.2 Tính toán công trình xử lý bụi

2.2.1 Tính toán các thông số đầu vào

Bảng 2.1.Các thông số của bụi

Khối lượng riêng của khí thải kg/m3 1,03

2.2.2 Tính toán kích thước xử lý bụi

 Tính toán buồng lắng bụi

= 17,17 x 387+70387 x ( 273+70

273 ¿ ¿

3

2 = 20,47 10-6 ( N.s/m2)( công thức 5.14 /16 ONKK Nguyễn Ngọc Chấn)

- Nồng độ bụi ban đầu: Cv = 15g/m3

- Nồng độ bụi đầu ra theo QCVN 19:2009/BTNMT: Cr = 180 mg/m3

- Khối lượng riêng của khí:

ρ k h í=ρ0T O P

T P0 = 22,4M 273 P T P

O = 22,429 273+70273. = 1,03kg/m3( theo sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, tập 1)Trong đó:

M: khối lượng mol của khí

P, Po: áp suất ở điều kiện làm việc và áp suất ở điều kiện tiêu chuẩn

T, To: nhiệt độ ở điều kiện làm việc và nhiệt độ ở điều kiện tiêu chuẩn.Hiệu suất tổng cần phải xử lý bụi là:

L: lưu lượng khí, L= 45000m3/h, chọn 3 buồng lắng  QL = 15000 m3/h = 4,17

m3/s

µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở70oC , µ= 20,47 10-6 Pa.s

ρb: Khối lượng riêng của bụi, ρb = 3000kg/m3, ρk = 1,03kg/m3

ρ = 3000 – 1,03 = 2998,97(kg/m3)g: gia tốc trọng trường, g=9.8 m/s2

δ min: Đường kính hạt bụi nhỏ nhất:

Chọn δ min=¿50 × 10-6 m

F = 18 20,47 10

−6.4,17

2998,97 9,8 (50 10−6)2 = 20,91 (m2) = 21(m2)Với l ≥ 2,5B => Chọn B=3m và l=7m;

Chọn vận tốc khí trong buồng lắng là u=0,7m/s

- δmin: đường kính nhỏ nhất của hạt bụi mà buồng lắng có thể giữ lại được

- ρ b:trọng lượng riêng của bụi ( kg/m3), ρb = 3000kg/m3

- µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 70oC , µ = 20,47.10-6

- ρ k: khối lượng riêng của không khí ở 700C

- ρk = 1,03kg/m3

- g: gia tốc trọng trường (m/s2)

- B: chiều rộng của buồng lắng bụi B = 3m

-l: chiều dài của buồng lắng bụi l = 7m

 δ min = √18 ×(20,47 ×10−6)× 12.5 (3000 – 1) ×9.8 × 3× 7 = 8,64×10−5 mNhư vậy các hạt bụi có đường kính δ ≥ 8,64×10−5 đều bị lắng hết xuống đáy buồng lắng.

+ Vận tốc chuyển động của bụi (vận tốc dòng khí):

u= L

B H= 3× 24,16= 0,7 (m/s) < 3m/s => Thỏa mãn

( Vì thông thường vận tốc tối đa của dòng khí trong buồng lắng là u=3m/s_Sách kỹ thuật

xử lý khí thải-ĐH TN và MT HN_trang 77)+ Thời gian lưu lại của bụi trong buồng lắng:

τ .=l

u=

70,7=¿10(s)+ Thời gian rơi của hạt bụi ở vị trí phía trên góc trái trên cùng của buồng lắng đếnlúc chạm đáy buồng lắng:

 Hiệu quả lắng bụi của buồng lắng

 Hiệu quả lắng theo cỡ hạt của buồng lắng

Giả thiết rằng mọi cỡ hạt bụi trong dòng khí đi vào buồng lắng được phân bố đềuđặn trên tiết diện ngang ban đầu của nó

Theo cỡ hạt, hiệu quả lắng được tính theo [2]:

η(δ)=5,555 ρ b g l B

μ L δ

2

(%)

Trong đó: + µ : Độ nhớt của khí thải ở 70oC, , μ700C = 20,47.10-6 Pa.s

+ L : Lưu lượng khí thải, L = 4,16 (m3/s)+ ρb : Trọng lượng riêng của bụi, ρb = 3000 kg/m3+ δ : Đường kính của hạt

+ l : Chiều dài buồng lắng (m) ,l=7m+ B: Chiều rộng buồng lắng (m) ,B=3m

Cỡ hạt % khối

lượng

(1)

Lượng bụi trong 1m 3

(2) Gi

Hiệu quả lọc theo cỡ hạt(%) (3)

Lượng bụi còn lại mg/m 3

(4) (100- η(δ)/100)*Gi (g/m 3

Dải phân cấp cỡ hạt của bụi còn lại sau lọc CT (5)= (4)/∑(4)*100%

 Hiệu quả lắng của thiết bị:

Hiệu quả lắng của thiết bị:

η o=C b−C ks

C b ×100 %=

15000−8562,87

15000 =42,91 %

Như vậy, hiệu quả lọc của buồng lắng là 42,91% < hiệu suất tối thiểu cần đạt được(98,8%) không thỏa mãn yêu cầu => Cần phải sử dụng đến Xyclon.

 Kích thước chi tiết của buồng lắng.

 Tính toán Xyclone.

- Do Q = 45000m3/h  chọn 5 cyclon mắc song song

- Lưu lượng ở mỗi cyclone là: L = 9000m3/h = 2,5 m3/h

+ Chiều dài của ống giữa : h= 0,5D = 0,7 (m)

+ Chiều cao phần thân hình trụ: H1= 1,5D = 2,1 (m)

+ Chiều cao phần thân hình nón H2 = 2,5D = 3.5 (m)

+ Đường kính đáy phễu re = 0,4D = 0,56 (m)

+ Chiều cao thiết bị cyclon l= 4D = 4*1,4 = 5,6(m)

+Chiều rộng cửa vào b=0,2D=0,28(m)

+Chiều cao cửa vào a=0,5D=0,7(m)

+ bán kính ông trung tâm r1 = 0,25D = 0,35

Lượng bụi còn lại sau khi qua xyclon= η.gi/100

4 Chiều cao làm việc hiệu quả của Xyclon l m 5,6

 Tính toán túi lọc vải

 Tính toán chi tiết:

Ta có:

- Lưu lượng khí đầu vào Q = 45000 m3/h=750m3/phút

- Khối lượng riêng của bụi là : ρb = 3000 kg/m3

- Khối lượng riêng của khí ở 25oC là: ρk = 1.2 kg/m3

- Nồng độ bụi đi vào thiết bị: Cbv = 2054,04mg/m3

Vì nhiệt độkhí tk= 700C nên ta chọn loại túi vải làm bằng sợi tổng hợp (vì vải tổnghợp chịu được nhiệt độ cao, bền dưới tác dụng cơ học và hóa học, rẻ tiền).

Vận tốc lọc( cường độ lọc) trong khoảng từ 0.5 ÷ 1 m3/m2.phút, chọn vL= 0,9

- Chọn đường kính túi vải: D = 250m ( D = 125 – 300)

- Chọn chiều cao túi vải: h = 3m ( h = 2 – 3,5m)

- Diện tích túi vải:

- Giữa túi vải ngoài cùng đến mặt trong của thiết bị: d3 = 0,1m

- Chọn đế dày của thiết bị: δ = 0,003m

- Khoảng cách giữa các đơn nguyên b = 0,1m

- Đặt 12 đơn nguyên thành 3 hàng dọc và 4 hàng ngang

- Chiều dài của 1 đơn nguyên:

L =D ×n +(n−1)×d +2 d +2 δ=0,3× 8+(8−1)× 0,1+2.0,1+2.0,003=3.4 m