Tổng hợp tính toán sản phẩm cháy

Họ tên: Nguyễn Phan Mỹ Anh – MSSV: 1503063
Bài tập tính tốn sản phẩm cháy - Nhóm 2

Các thơng số cơ bản:
Thành phần
nhiên liệu
-

Cp %

Hp %

Op %

Np %

Sp %

Ap %

Wp %

82

10,4

0,25

0,15

3,7

0,5

3

Ống khói:
+ Lượng dầu tiêu thụ: 850 kg/h
+ Đường kính ống khói: 1300 mm

-

Chiều cao các ống khói: 19 m

-

Nhiệt độ khói: 180 ͦ C

-

Địa điểm: Điện Biên

Tra bảng 2.2 – TCVN 02-2009 BXD tra được các thông số:
-

tttH = (tT6 + tT7 + tT8) : 3 = (26 + 25,8 + 25,5) : 3 = 25,76 ( ͦ C)

-

vttH = (vT6 + vT7 + vT8 ) : 3 = ( 1 + 0,8 +0,8) : 3 = 0,87 ( m/s)

-

φttH= ( φT6 + φT7 + φT8 ) : 3 = ( 84,6 + 86,3 + 87,4 ) : 3 = 86,1 (%)

Với tttH và φttH tra biểu đồ I-d, dung ẩm d = 19 g/kg
1. Thành phần nhiên liệu.
Thành phần nhiên liệu rắn và lỏng gồm có cacbon (C p); hydro (Hp), Ni tơ (Np);
oxy (Op); lưu huỳnh (Sp); độ tro (Ap); và độ ẩm (Wp). Các thành phần của nhiên liệu
được biểu diễn bằng phần trăm trọng lượng và ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên
thành phần với chỉ số chân p - với ý nghĩa thành phần thực, làm việc. Như vậy tổng
của toàn bộ các thành phần đúng bằng 100%.
Cp + Hp + Np + Op + Sp + Ap + Wp =100%.

(1.6)

2. Tính toán sản phẩm cháy.

1


B ng 1. Cơng thức tính sản phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t=0c tính s n phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t=0m cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t=0 điều kiện chuẩn (t=0u kiện chuẩn (t=0n chu ẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t=0n (t=0 0c, P= 760mmHg)
Đơn vịn vị

Ký
hiện chuẩn (t=0
u

Cơng thức tính sản phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t=0c tính tốn

Thay số tính tốn tính tốn

Kếtt
qu

1

Lượng khơng khí khơ lýng khơng khí khơ lý
thuyết cần cho q trìnht cần cho q trìnhn cho quá trình
cháy

m3chuẩn/n/
kgNL

VO

VO = 0,089CP + 0,264HP
– 0,0333(OP – SP)

VO = 0,089×82 + 0,264×10,4 –
0,0333×(0,25 – 3,7)

10.158

2

Lượng khơng khí khơ lýng khơng khí ẩn/m lý
thuyết cần cho q trìnht cần cho quá trìnhn cho quá trình
cháy
(ở t = 25,76 t = 25,76oC;  = 86,1%  d
= 19 g/kg)

m3chuẩn/n/
kgNL

Va

Va = (1 + 0,0016.d)VO

3

Lượng khơng khí khơ lýng khơng khí ẩn/m thực tếc tết cần cho q trình
với hệ số thừa khơng khí i hệ số thừa khơng khí số thừa khơng khí thừa khơng khí a khơng khí  =
1,1  1,2 – chọn n  = 1,4

m3chuẩn/n/
kgNL

Vt

Vt = Va

4

Lượng khơng khí khơ lýng khí SO2 trong SPC

m3chuẩn/n/
kgNL

VSO2

VSO2 = 0,683.10-2SP

5

Lượng khơng khí khơ lýng khí CO trong SPC với hệ số thừa khơng khí i
hệ số thừa khơng khí số thừa khơng khí cháy khơng hồn tồn
về hố học và cơ học hố họn c và cơ học họn c  ( =
0,01  0,05) chọn n  = 0,03

m3chuẩn/n/
kgNL

VCO

VCO = 1,865.10-2CP

6

Lượng khơng khí khơ lýng khí CO2 trong SPC

m3chuẩn/n/
kgNL

VCO2

VCO2 = 1,853.10-2(1 )CP

VCO2 = 1,853×10-2(1 – 0,03)×82

1.474

7

Lượng khơng khí khơ lýng hơ học i nưới hệ số thừa khơng khí c trong SPC

m3chuẩn/n/
kgNL

VH2O

VH2O = 0,111HP +
0,0124WP + 0,0016dVt

VH2O = 0,111×10,4 + 0,0124×3 +
0,0016×19×14,654

1.637

8

Lượng khơng khí khơ lýng khí N2 trong SPC

m3chuẩn/n/
kgNL

VN2

VN2=0,8.10-2Np+ 0,79Vt

VN2=0,8x10-2×0,15+ 0,79×14,654

11.578

9

Lượng khơng khí khơ lýng khí O2 trong khơng khí
thừa khơng khí a

m3chuẩn/n/
kgNL

VO2

VO2 = 0,21( - 1)Va

VO2 = 0,21×(1,4 - 1)×10,467

0.879

Lượng khơng khí khơ lýng SPC tổng cộng (tứcng cộng (tứcng (tứcc
lượng khơng khí khơ lýng khói thải bằng tổng sối bằng tổng sống tổng cộng (tứcng số thừa không khí

m3chuẩn/n/

VSPC

VSPC = VSO2 + VCO + VCO2 +

VSPC = 0,025 + 0,046 + 1,474 +

15.639

TT

10

Đại lượng tính tốni lượng tính tốnng tính tốn

Va = (1 + 0,0016×19)×10,16

Vt = 1,4×10,467
VSO2 = 0,683×10-2×3,7

VCO = 1,865.10-2×0,03×82

10.467

14.654

0.025

0.046


các mục từ 4 c từa khơng khí 4  9)

kgNL

VH2O + VN2 + VO2

Ghi chú: m3chuẩn/n/kg NL – mét khố thừa khơng khí i ở t = 25,76 điề hoá học và cơ học u kiệ số thừa khơng khí n chuẩn/n trên 1 kg nhiên liệ số thừa khơng khí u

1,637 + 11,578 + 0,879


3. tính tốn lượng khói thải và tải lượng các chất ơ nhiễm trong khói thải ứng với
lượng nhiên liệu tiêu thụ B kg/h
Bảng 2. Tính tốn lượng khói thải và tải lượng các chất ơ nhiễm trong khói thải
ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ B kg/h
Thứ
tự
1
2

3
4

5

6

Đại lượng tính
tốn
Lượng khói (SPC)
ở điều kiện chuẩn
t=0 oC;
p=760mmHg
Lượng khói (SPC)
ở điều kiện thực tế
tkhói oC

Lượng khí SO2 với
SO2 =2,926 kg/
m3chuẩn
Lượng khí CO với
CO =1,25 kg/
m3chuẩn
Lượng khí CO2 với
CO2 =1,977 kg/
m3chuẩn
Lượng tro bụi với
hệ số tro bay theo
khói a = 0,80,85
chọn a = 0,8

Đơn
vị
m3/s

m3/s

Ký
hiệu
LC
LT

Cơng thức tính
tốn

Thay Số

LC=VSPC.B/3600

LC=15,639×850/3600

LT = LC(273
+tkhói)/273

LT= 3,693×(273+180)/
273

Kết quả
3.693

6.127

g/s

MSO2

MSO2=(103VSO2.B.
SO2)/3600

MSO2=(103×0,025×850
×2,926)/3600

17.459

g/s

MCO

MCO=(103VCO.B.
CO)/3600

MCO=(103×0,046×850
×1,25)/3600

13.541

g/s

MCO2

MCO2=(103VCO2.B.
CO2)/3600

MCO2=(103×1,474×850
×1,977)/3600

g/s

Mbụi

Mbụi=
10.a.AP.B/3600

Mbụi=10×0,8×0,5×850/
3600

4. Tính tốn nồng độ phát thải các chất ơ nhiễm.

 khí SO2
CfthSO2 = MSO2/LT = (17,459/6,127)×1000 = 2849.32 mg/m3
 khí CO

CfthCO = MCO/LT = (13,541/6,127)×1000 = 2209.88 mg/m3

 khí CO2

CfthCO2 = MCO2/LT = (687,993/6,127)×1000 = 112282.45 mg/m3

 Bụi

CfthBụI = Mbụi/LT = (0,944/6,127)×1000 = 154.14 mg/m3

5. So sánh với QCVN19-2009/BTNVMT
C max = C × K p × K V
Trong đó:
C max: nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải cơng nghiệp
(mmg/Nm3)
C: nồng độ bụi và các chất vô cơ
K p: hệ số lưu lượng nguồn thải. P = 6,127 × 3600 = 22057 => K p = 0,9
K v : hệ số vùng, khu vực. Đối với Điện Biên => K v = 0,8

687.993

0.944


Khí SO2:
C max = 500 × 0,9 × 0,8 = 360 (mmg/Nm3) < C fthSO 2 = 2849.32 (mg/Nm3)

→ lớn hơn giới hạn cho phép
Khí CO:
C max = 1000 × 0,9 × 0,8 = 720 (mmg/Nm3) < C fthCO = 2209.88 (mg/Nm3)
→ lớn hơn giới hạn cho phép
Khí CO2:
C max = 1000 × 0,9 × 0,8 = 720 (mmg/Nm3) < C fthCO 2 = 112282.45 (mg/Nm3)
→ lớn hơn giới hạn cho phép
Khí bụi:
C max = 200 × 0,9 × 0,8 = 144 (mmg/Nm3) < C fthbụi= 154.14 (mg/Nm3)
→ Lớn hơn giới hạn cho phép
 Hàm lượng các chất thải ra môi trường đều lớn hơn giới hạn cho phép
6. Giải pháp khắc phục khí phát thải vượt quá mức cho phép
a. Khí SO2
Có thể giảm thiểu phát thải SO2 bằng việc loại bỏ (xử lý) lượng lưu huỳnh trong
than đá. Lưu huỳnh trong than đá có thể nằm ở hai dạng: hữu cơ và vô cơ. Lưu huỳnh
vô cơ thường tồn tại dưới dạng các hạt pyrit sắt (FeS2). Phần trăm của pyrit sắt trong
than có thể thay đổi tùy loại than, vị trí mỏ, song thường là khoảng 40% của tổng
lượng S. Các hạt pyrit sắt này có thể bị loại bỏ bằng phương pháp tuyển trọng lực. Với
phương pháp này, có thể loại bỏ được được khoảng 1/3 tổng lượng lưu huỳnh trong
than, tức là có thể giảm được khoảng 1/3 mức phát thải SO2 ngay tại nguồn.
b. Khí CO
Giảm thiểu sự phát thải khí CO bằng cách điều chỉnh quá trình cháy là một cách cực
kì hiệu quả và khơng tốn kém để xử lý khí CO.
c. Khí CO2
-

Pha lỗng khí phát thải bằng cách :
 Sử dụng các ống khói cao
 Phát thải gián đoạn
 Quy hoạch vị trí đặt nhà máy

d. Bụi
-

Dùng các thiết bị xử lý bụi

-

Giảm thiểu lượng bụi tại nguồn.

-

Phương pháp khô: buồng lắng, xyclon, lắng tĩnh điện, vật liệu lọc.


-

Phương pháp ướt: Tháp rửa, cyclon ướt, ventur

Họ và tên: Nguyễn Đức Bảo
Mssv: 13563
Lớp: 63HK3
NHÓM 2
Đề bài: Xác định thải lượng và nồng độ chất độc hại phát sinh ra khi đốt nhiên liệu và
tính tốn sản phẩm cháy vào mùa hè. Cho nhận xét các chất độc hại phát sinh ra có
gây ơ nhiễm mơi trường hay khơng? Cho giải pháp khắc phục.
1. Giới thiệu chung về cơng trình, nhiệm vụ thiết kế:
-

Địa điểm: Lào Cai

-

Dựa theo QCVN 02-2009, ta tra được thơng số khí hậu phục vụ tính tốn lần
lượt là:
 Nhiệt độ khơng khí mùa hè trung bình năm (Bảng 2.2): ttb = 27.7 (oC)
 Vận tốc gió mùa hè trung bình tháng và năm (Bảng 2.15):
Vtb = 1.06(m/s)
 Độ ẩm khơng khí mùa hè trung bình tháng và năm (Bảng 2.10):
φtb = 85.4 (%)

Thành phần
nhiên liệu

Cp %

Hp %

Op %

Np %

Sp %

Ap %

Wp %

82

10,4

0,25

0,15

3,7

0,5

3

2. Thành phần nhiên liệu
Thành phần nhiên liệu rắn và lỏng gồm có cacbon (Cp); Hydro (Hp), Ni-tơ
(Np); Oxy (Op); Lưu huỳnh (Sp); độ tro (Ap); và độ ẩm (Wp). Các thành phần của
nhiên liệu được biểu diễn bằng phần trăm trọng lượng và ký hiệu bằng các chữ cái đầu
của tên thành phần với chỉ số chân p - với ý nghĩa thành phần thực, làm việc. Như vậy
tổng của toàn bộ các thành phần đúng bằng 100%.
Cp + Hp + Np + Op + Sp + Ap + Wp = 100%.

(1.6)


3. Tính tốn sản phẩm cháy
Khi tính tốn lượng sẩn phẩm cháy ở điều kiện thực tế ta dùng công thức sau:
VSFC(ở t0C) = VSFC(đkchuẩn)x (273+t)/273 m3TC/kgNL
Xuất phát từ những phản ứng cháy nêu trên, nhiệt năng của nhiên liệu rắn
và lỏng có thể được xác định theo cơng thức Mendeleev sau:
QP= 81CP + 246HP -26(OP - SP) -6WP , kcal/kgNL

Bảng 1. Cơng thức tính sản phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t=00c, P= 760mmHg)
Ký
STT
Đại lượng tính tốn
Đơn vị
Cơng thức tính tốn
Thay số
hiệu
VO = 0.089x82 +
Lượng khơng khí khơ lý thuyết cần cho
m3chuẩn/
VO = 0,089CP + 0,264HP
1
VO
0,264x10.4 –
quá trình cháy
kgNL
– 0,0333(OP – SP)
0,0333(0.25 – 3.7)
2
3

Lượng khơng khí ẩm lý thuyết cần cho
quá trình cháy
(ở t = 26.8oC;  = 83.1%  d = 17g/kg)
Lượng khơng khí ẩm thực tế với hệ số
thừa khơng khí  = 1,2  1,6 (chọn 1,4)

m3chuẩn/

kgNL
m3chuẩn/
kgNL
m3chuẩn/
kgNL

Kết quả
10.16

Va

Va = (1 + 0,0016.d)VO

Va = (1 +
0.0016x21.7)x10.16

10.51

Vt

Vt = Va

Vt = 1.4x10.51

14.71

VSO2

VSO2 = 0,683.10-2SP

VSO2 = 0.683x10-2x3.7

0.025

VCO = 1.865x102
x0.03x82

0.046

4

Lượng khí SO2 trong SPC

5

Lượng khí CO trong SPC với hệ số cháy
khơng hồn tồn về hố học và cơ học 
( = 0,01  0,05)

m3chuẩn/
kgNL

VCO

VCO = 1,865.10-2CP

6

Lượng khí CO2 trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VCO2

VCO2 = 1,853.10-2(1 )CP

7

Lượng hơi nước trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VH2O

VH2O = 0,111HP +
0,0124WP + 0,0016dVt

8

Lượng khí N2 trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VN2

VN2=0,8.10-2Np+ 0,79Vt

9

Lượng khí O2 trong khơng khí thừa

m3chuẩn/
kgNL

VO2

VO2 = 0,21( - 1)Va

VO2 = 0,21(1,4 - 1)x
10.51

0.88

10

Lượng SPC tổng cộng (tức lượng khói thải
bằng tổng số các mục từ 4  9)

m3chuẩn/
kgNL

VSPC

VSPC = VSO2 + VCO +
VCO2 + VH2O + VN2 + VO2

VSPC =

0.025+0.046+1.47+1.7
+11.62+0.88

15.741

VCO2 = 1,853.10-2(1 –
0,03).82
VH2O = 0,111x10,4 +
0,0124x3 +
0,0016x21.7x14.71
VN2 = 0,8x10-2x0,15+
0,79x14.71

Ghi chú: m3chuẩn/kg NL – mét khối ở điều kiện chuẩn trên 1 kg nhiên liệu

1.47
1.7
11.62


Bảng 2. Tính tốn lượng khói thải và tải lượng các chất ơ nhiễm trong khói thải ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ B kg/h
ST
T
1

Đại lượng tính tốn

Đơn
vị

Lượng khói (SPC) ở điều kiện
chuẩn t=0 oC; p=760mmHg

m3/s

2

Lượng khói (SPC) ở điều kiện
thực tế tkhói oC

m3/s

3

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

g/s

4

Lượng khí CO với CO =1,25 kg/
m3chuẩn

g/s

5

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

g/s

6

Lượng tro bụi với hệ số tro bay
theo khói a = 0,10,85

g/s

Ký
hiệu
LC

Cơng thức tính

Thay số

Kết quả

LC=VSPC.B/3600

LC=15.741x850/3600

3.71

LT = LC(273 +tkhói)/273

LT=3.71x(273 +180)/273

6.15

MSO2

MSO2=
(103VSO2.B.SO2)/3600

MSO2=(103x0.025x850x2.926)/3600

17.27

MCO

MCO= (103VCO.B. CO)/
3600

MCO=(103x0.046x850x1.25)/3600

13.57

MCO2

MCO2=(103VCO2.B.
CO2)/3600

MCO2=(103x1.47x850x1.977)/3600

686.18

Mbụi

Mbụi= 10.a.AP.B/3600

Mbụi= 10x0.8x0.5.850/3600

LT

4. Tính tốn nồng độ phát thải các chất ơ nhiễm.
g/m3

 khí SO2

CpthSO2 = MSO2/LT =(17.27/6.15)x1000= 2808.13

(1.7)

 khí CO

CpthCO = MCO/LT = (13.57/6.15)x1000 = 2206.5

 khí CO2

CpthCO2=MCO2/LT= (686.18/6.15)x1000 = 111573.9

g/m3

(1.9)

 Bụi

CpthBụI = Mbụi/LT = (0.94/6.15)x1000 = 152.85

g/m3

(1.11)

g/m3

(1.8)

0.94


5. Tính tốn nồng độ phát thải của các chất gây ô nhiễm và so sánh với nồng
độ phát thải cho phép theo QCVN 19:2009/BTNMT
Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vơ cơ trong khí thải cơng nghiệp được
tính theo cơng thức:
Cmax = C x Kp x Kv
Trong đó:
Cmax – Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vơ cơ trong khí thải công
nghiệp
C – Nồng độ bụi và các chất vô cơ quy định ở mục 2.2 QCVN 19:2009
Kp – Hệ số lưu lượng nguồn thải quy định ở mục 2.3 QCVN 19:2009 với lưu
lượng của 2 ống khói đều nhỏ hơn 20000 m3/h tra được Kp = 1
Kv – Hệ số vùng, khu vực quy định ở mục 2.4 QCVN 19:2009, với khu vực nội
thành đô thị loại đặc biệt ta chọn Kv = 0.8
Khí SO2:
C max = 500 × 1 × 0,8 = 400 (mg/Nm3) < C fthSO 2 = 2808.13 (mg/Nm3)
→ lớn hơn giới hạn cho phép
Khí CO:

C max = 1000 × 1 × 0,8 = 800 (mg/Nm3) < C fthCO = 2206.5 (mg/Nm3)
→ lớn hơn giới hạn cho phép
Khí CO2:
C max = 1000 × 1 × 0,8 = 800 (mg/Nm3) < C fthCO = 111573.9 (mg/Nm3)
→ lớn hơn giới hạn cho phép
Khí bụi:
C max = 200 × 1 × 0,8 = 160 (mg/Nm3) > C fthbụi= 152.85 (mg/Nm3)
→ nồng độ phát thải bụi trong giới hạn cho phép
6. Giải pháp khắc phục khí phát thải vượt quá mức cho phép
a) Khí SO2
- Có thể giảm thiểu phát thải SO2 bằng việc loại bỏ (xử lý) lượng lưu huỳnh
trong than đá. Lưu huỳnh trong than đá có thể nằm ở hai dạng: hữu cơ và vô
cơ. Lưu huỳnh vô cơ thường tồn tại dưới dạng các hạt pyrit sắt (FeS2). Phần
trăm của pyrit sắt trong than có thể thay đổi tùy loại than, vị trí mỏ, song
thường là khoảng 40% của tổng lượng S. Các hạt pyrit sắt này có thể bị loại
bỏ bằng phương pháp tuyển trọng lực. Với phương pháp này, có thể loại bỏ
được được khoảng 1/3 tổng lượng lưu huỳnh trong than, tức là có thể giảm
được khoảng 1/3 mức phát thải SO2 ngay tại nguồn.
b) Khí CO
- Giảm thiểu sự phát thải khí CO bằng cách điều chỉnh quá trình cháy là một
cách cực kì hiệu quả và khơng tốn kém để xử lý khí CO.
c) Khí CO2
- Pha lỗng khí phát thải bằng cách :
 Sử dụng các ống khói cao
 Phát thải gián đoạn
 Quy hoạch vị trí đặt nhà máy

10

Họ tên: Lê Đức Tài – MSSV: 180863
Bài tập tính tốn sản phẩm cháy - Nhóm 2

Các thơng số cơ bản:
Thành phần
nhiên liệu
-

Cp %

Hp %

Op %

Np %

Sp %

Ap %

Wp %

82

10,4

0,25

0,15

3,7

0,5

3

Ống khói:
 Lượng dầu tiêu thụ: 850 kg/h
 Đường kính ống khói: 1300 mm

-

Chiều cao các ống khói: 19 m

-

Nhiệt độ khói: 180 ͦ C

-

Địa điểm: Thanh Hóa

Tra bảng 2.2 – TCVN 02-2009 BXD tra được các thông số:
-

tttH = (tT6 + tT7 + tT8) : 3 = (33 + 33,3 + 32,2) : 3 = 32,8 ( ͦ C)

-

φttH= ( φT6 + φT7 + φT8 ) : 3 = ( 80,9 + 80,2 + 84,4 ) : 3 = 81,8 (%)

Với tttH và φttH tra biểu đồ I-d, dung ẩm d = 26 g/kg
1. Thành phần nhiên liệu.
 Thành phần nhiên liệu rắn và lỏng gồm có cacbon (C p); hydro (Hp), Ni tơ
(Np); oxy (Op); lưu huỳnh (Sp); độ tro (Ap); và độ ẩm (Wp). Các thành
phần của nhiên liệu được biểu diễn bằng phần trăm trọng lượng và ký
hiệu bằng các chữ cái đầu của tên thành phần với chỉ số chân p - với ý
nghĩa thành phần thực, làm việc. Như vậy tổng của toàn bộ các thành
phần đúng bằng 100%.
Cp + Hp + Np + Op + Sp + Ap + Wp =100%.
2. Tính tốn sản phẩm cháy ở điều kiện chuẩn.

11


Bảng 1. Cơng thức tính sản phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t=00c, P= 760mmHg)
TT

Đại lượng tính tốn

Đơn vị

Ký
hiệu

Cơng thức tính tốn

Thay số tính tốn

Kết quả

VO = 0,089×82 + 0,264×10,4 –
0,0333×(0,25 – 3,7)

10,158

1

Lượng khơng khí khơ lý thuyết
cần cho quá trình cháy

m3chuẩn/
kgNL

VO

VO = 0,089CP +
0,264HP – 0,0333(OP –
S P)

2

Lượng khơng khí ẩm lý thuyết
cần cho q trình cháy
(ở t = 32,8oC;  = 81,8%  d =
26 g/kg)

m3chuẩn/
kgNL

Va

Va = (1 + 0,0016.d)VO

3

Lượng khơng khí ẩm thực tế
với hệ số thừa khơng khí  =
1,2  1,6 – chọn  = 1,4

m3chuẩn/
kgNL

Vt

Vt = Va

4

Lượng khí SO2 trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VSO2

VSO2 = 0,683.10-2SP

5

Lượng khí CO trong SPC với
hệ số cháy khơng hồn tồn về
hoá học và cơ học  ( = 0,01
 0,05) chọn  = 0,03

m3chuẩn/
kgNL

VCO

VCO = 1,865.10-2CP

6

Lượng khí CO2 trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VCO2

VCO2 = 1,853.10-2(1 )CP

VCO2 = 1,853×10-2(1 – 0,03)×82

1,474

7

Lượng hơi nước trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VH2O

VH2O = 0,111HP +
0,0124WP + 0,0016dVt

VH2O = 0,111×10,4 + 0,0124×3 +
0,0016×26×14,814

1,808

8

Lượng khí N2 trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VN2

VN2=0,8.10-2Np+ 0,79Vt

VN2=0,8x10-2×0,15+ 0,79×14,814

11,704

9

Lượng khí O2 trong khơng khí
thừa

m3chuẩn/
kgNL

VO2

VO2 = 0,21( - 1)Va

VO2 = 0,21×(1,4 - 1)×10,581

0,889

10

Lượng SPC tổng cộng (tức
lượng khói thải bằng tổng số
các mục từ 4  9)

m3chuẩn/
kgNL

VSPC

VSPC = 0,025 + 0,041 + 1,474 +
1,808+ 11,704 + 0,889

15,941

= VSO2 + VCO + VCO2
+ VH2O + VN2 + VO2

SPC

Ghi chú: m3chuẩn/kg NL – mét khối ở điều kiện chuẩn trên 1 kg nhiên

Va = (1 + 0,0016×26)×10,158

Vt = 1,4×10,518
VSO2 = 0,683×10-2×3,7

VCO = 1,865.10-2×0,03×82

10,581

14,814
0,025

0,041


3. Tính tốn lượng khói thải và tải lượng các chất ơ nhiễm trong khói thải tương
ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ B kg/h.
Bảng 2. Tính tốn lượng khói thải và tải lượng các chất ơ nhiễm trong khói thải
ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ B kg/h
Thứ
tự
1

2

3
4

5

6

Đại lượng tính
tốn
Lượng khói (SPC)
ở điều kiện chuẩn
t=0 oC;
p=760mmHg
Lượng khói (SPC)
ở điều kiện thực tế
tkhói oC
Lượng khí SO2 với
SO2 =2,926 kg/
m3chuẩn
Lượng khí CO với
CO =1,25 kg/
m3chuẩn
Lượng khí CO2 với
CO2 =1,977 kg/
m3chuẩn
Lượng tro bụi với
hệ số tro bay theo
khói a = 0,80,85

chọn a = 0,8

Đơn
vị
m3/s

m3/s

Ký
hiệu
LC
LT

Cơng thức tính
tốn

Thay Số

LC=VSPC.B/3600

LC=15,941×850/3600

LT = LC(273
+tkhói)/273

L T=
3,764×(273+180)/273

Kết quả
3,764

6,246

g/s

MSO2

MSO2=(103VSO2.B.
SO2)/3600

MSO2=(103×0,025×85
0×2,926)/3600

17,272

g/s

MCO

MCO=(103VCO.B.
CO)/3600

MCO=(103×0,041×850
×1,25)/3600

12,101

g/s

MCO2

MCO2=(103VCO2.B.
CO2)/3600

MCO2=(103×1,474×85
0×1,977)/3600

g/s

Mbụi

Mbụi=
10.a.AP.B/3600

Mbụi=10×0,8×0,5×850
/3600

688,051

0,944

4. Tính tốn nồng độ phát thải các chất ơ nhiễm.
-

khí SO2

CfthSO2 = MSO2/LT = (17,272/6,246)×1000 = 2765 (mg/m3)

-

khí CO

CfthCO = MCO/LT = (12,101/6,246)×1000 = 1937 (mg/m3)

-

khí CO2

CfthCO2 = MCO2/LT = (688.051/6,246)×1000 = 110159 (mg/m3)

-

Bụi

CfthBụI = Mbụi/LT = ( 0,944/6,246)×1000 = 151 (mg/m3)

5. So sánh với QCVN19-2009/BTNVMT
C max = C × K p × K V

-

Trong đó:
 C max: nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải
cơng nghiệp (mg/Nm3)
 C: nồng độ bụi và các chất vô cơ.


K p: hệ số lưu lượng nguồn thải.

13



K V : hệ số vùng, khu vực.

-

Thanh Hóa là đô thị lại II nên hệ số Kv= 0,8

-

Lưu lượng nguồn thải:
10000 (m3/h) >P=6,246x3600= 22486 (m3/h) > 20000 (m3/h) nên Kp= 0,9
CfthSO2 = 2765 (mg/Nm3) > Cmax = 500x0,8x0,9= 360 (mg/Nm3)
 Nồng độ phát thải của SO2 vượt quá mức cho phép
CfthCO = 1937 (mg/Nm3) > Cmax = 1000x0,8x0,9= 720 (mg/Nm3)
 Nồng độ phát thải của CO vượt quá mức cho phép
CfthCO2 = 110159 (mg/Nm3) > Cmax = 1000x0,8x0,9= 720 (mg/Nm3)
 Nồng độ phát thải của CO2 vượt quá mức cho phép
Cbụi = 151 (mg/Nm3) > Cmax = 200x0,8x0,9= 144 (mg/Nm3)
 Nồng độ phát thải của bụi vượt quá mức cho phép.

6. Giải pháp khắc phục khí phát thải vượt q mức cho phép
a. Khí SO2
- Có thể giảm thiểu phát thải SO2 bằng việc loại bỏ (xử lý) lượng lưu huỳnh
trong than đá. Lưu huỳnh trong than đá có thể nằm ở hai dạng: hữu cơ và vô
cơ. Lưu huỳnh vô cơ thường tồn tại dưới dạng các hạt pyrit sắt (FeS2). Phần
trăm của pyrit sắt trong than có thể thay đổi tùy loại than, vị trí mỏ, song
thường là khoảng 40% của tổng lượng S. Các hạt pyrit sắt này có thể bị loại

bỏ bằng phương pháp tuyển trọng lực. Với phương pháp này, có thể loại bỏ
được được khoảng 1/3 tổng lượng lưu huỳnh trong than, tức là có thể giảm
được khoảng 1/3 mức phát thải SO2 ngay tại nguồn.
b. Khí CO
- Giảm thiểu sự phát thải khí CO bằng cách điều chỉnh q trình cháy là một
cách cực kì hiệu quả và khơng tốn kém để xử lý khí CO.
c. Khí CO2
- Pha lỗng khí phát thải bằng cách :
 Sử dụng các ống khói cao
 Phát thải gián đoạn
 Quy hoạch vị trí đặt nhà máy
d. Bụi
-

Dùng các thiết bị xử lý bụi

-

Giảm thiểu lượng bụi tại nguồn.

-

Phương pháp khô: buồng lắng, xyclon, lắng tĩnh điện, vật liệu lọc.

-

Phương pháp ướt: Tháp rửa, cyclon ướt, ventury.

14

Họ tên: Nguyễn Văn Hùng– MSSV: 92863
Bài tập tính tốn sản phẩm cháy - Nhóm 2

Các thơng số cơ bản:
Thành phần
nhiên liệu
-

Cp %

Hp %

Op %

Np %

Sp %

Ap %

Wp %

82

10,4

0,25

0,15

3,7

0,5

3

Ống khói:
+ Lượng dầu tiêu thụ: 850 kg/h
+ Đường kính ống khói: 1300 mm

-

Chiều cao các ống khói: 19 m

-

Nhiệt độ khói: 180 ͦ C

-

Địa điểm: Hòn Gai, Hạ Long, Quảng Ninh

Tra bảng 2.2 – TCVN 02-2009 BXD tra được các thông số:
-

tttH = (tT6 + tT7 + tT8) : 3 = (31,3+31,6+31,2) : 3 = 31.36 ( ͦ C)

-

φttH= ( φT6 + φT7 + φT8 ) : 3 = ( 83,6 + 83,4 + 85,6 ) : 3 = 84,2 (%)

Với tttH và φttH tra biểu đồ I-d, dung ẩm d = 25 g/kg
1. Thành phần nhiên liệu.
Thành phần nhiên liệu rắn và lỏng gồm có cacbon (C p); hydro (Hp), Ni tơ (Np);
oxy (Op); lưu huỳnh (Sp); độ tro (Ap); và độ ẩm (Wp). Các thành phần của nhiên liệu
được biểu diễn bằng phần trăm trọng lượng và ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên
thành phần với chỉ số chân p - với ý nghĩa thành phần thực, làm việc. Như vậy tổng
của toàn bộ các thành phần đúng bằng 100%.
Cp + Hp + Np + Op + Sp + Ap + Wp =100%.

(1.6)

2. Tính tốn sản phẩm cháy.

15


Bảng 1. Cơng thức tính sản phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t=00c, P= 760mmHg)
TT

Đại lượng tính tốn

Đơn vị

Ký
hiệu

Cơng thức tính tốn

Thay số tính tốn

Kết quả

1

Lượng khơng khí khơ lý thuyết
cần cho quá trình cháy

m3chuẩn/
kgNL

VO

VO = 0,089CP + 0,264HP
– 0,0333(OP – SP)

VO = 0,089×82 + 0,264×10,4 –
0,0333×(0,25 – 3,7)

10,158

2

Lượng khơng khí ẩm lý thuyết
cần cho q trình cháy
(ở t = 25,76oC;  = 86,1%  d
= 19 g/kg)

m3chuẩn/

kgNL

Va

Va = (1 + 0,0016.d)VO

Va = (1 + 0,0016×25)×10,16

10,565

3

Lượng khơng khí ẩm thực tế
với hệ số thừa khơng khí  =
1,1  1,2 – chọn  = 1,4

m3chuẩn/
kgNL

Vt

Vt = Va

Vt = 1,4×10,565

14,79

4

Lượng khí SO2 trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VSO2

VSO2 = 0,683.10-2SP

VSO2 = 0,683×10-2×3,7

0,025

5

Lượng khí CO trong SPC với
hệ số cháy khơng hồn tồn về
hố học và cơ học  ( = 0,01
 0,05) chọn  = 0,03

m3chuẩn/
kgNL

VCO

VCO = 1,865.10-2CP

VCO = 1,865.10-2×0,03×82

0,046

6

Lượng khí CO2 trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VCO2

VCO2 = 1,853.10-2(1 )CP

VCO2 = 1,853×10-2(1 – 0,02)×82

1,489

7

Lượng hơi nước trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VH2O

VH2O = 0,111HP +
0,0124WP + 0,0016dVt

VH2O = 0,111×10,4 + 0,0124×3 +
0,0016×25×14,79

1,746

8

Lượng khí N2 trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VN2

VN2=0,8.10-2Np+ 0,79Vt

VN2=0,8x10-2×0,15+ 0,79×14,79

11,68

9

Lượng khí O2 trong khơng khí
thừa

m3chuẩn/
kgNL

VO2

VO2 = 0,21( - 1)Va

VO2 = 0,21×(1,1 - 1)×10,565

0,222

10

Lượng SPC tổng cộng (tức
lượng khói thải bằng tổng số
các mục từ 4  9)

m3chuẩn/
kgNL

VSPC

VSPC = VSO2 + VCO + VCO2
+ VH2O + VN2 + VO2

VSPC = 0,025 + 0,046 + 1,49 +1,746+
11,68 + 0,222

14,99

Ghi chú: m3chuẩn/kg NL – mét khối ở điều kiện chuẩn trên 1 kg nhiên liệu


3. Tính tốn lượng khói thải và tải lượng các chất ơ nhiễm trong khói thải tương
ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ B kg/h.
Bảng 2 Tính tốn lượng khói thải và tải lượng các chất ơ nhiễm trong khói thải ứng
với lượng nhiên liệu tiêu thụ 850 kg/h
STT

1

2

3
4

5

6

Đại lượng tính
tốn
Lượng khói
(SPC) ở điều
kiện chuẩn t=0
o
C;
p=760mmHg
Lượng khói
(SPC) ở điều
kiện thực tế
tkhói oC
Lượng khí SO2
với SO2 =2,926
kg/m3chuẩn
Lượng khí CO
với CO =1,25
kg/m3chuẩn
Lượng khí CO2

với CO2
=1,977 kg/
m3chuẩn
Lượng tro bụi
với hệ số tro
bay theo khói a
= 0,10,85
chọn a = 0,8

Đơn
vị
m3/s

m3/s

g/s
g/s

g/s

g/s

Ký
hiệu

Cơng thức
tính tốn

Thay Số

LC

LC=VSPC.B/
3600

LC=16,71×850/3600

LT

LT = LC(273
+tkhói)/273

LT=3,95×(273+180)/273

6,55

MSO2

MSO2=(103VSO2
.B. SO2)/3600

MSO2=(103×0,0253×850×2,92
6)/3600

17,46

MCO

MCO=(103VCO.
B.

CO)/3600

MCO=(103×0,046×850×1,25)/
3600

16,29

2

MCO2=(103VCO
2.B.
CO2)/3600

MCO2=(103×1,49×850×1,977)/
3600

695,09

Mbụi

Mbụi=
10.a.AP.B/360
0

Mbụi=10×0,8×0,5×850/3600

0,94

MCO

Kết
quả
3,95

4. Tính tốn nồng độ phát thải các chất ơ nhiễm.
 khí SO2
CfthSO2 = MSO2/LT = (17,46/6,55)×1000 = 2665,65 mg/m3
 khí CO

CfthCO = MCO/LT = (16,29/6,55)×1000 = 2487,02 mg/m3

 khí CO2

CfthCO2 = MCO2/LT = (695,09/6,55)×1000 = 106120,61 mg/m3

 Bụi

CfthBụI = Mbụi/LT = ( 0,94/6,55)×1000 = 143,51 mg/m3

5. So sánh với QCVN19-2009/BTNVMT
C max = C × K p × K V
Trong đó:

17


C max: nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vơ cơ trong khí thải cơng nghiệp
(mmg/Nm3)

C: nồng độ bụi và các chất vô cơ

K p: hệ số lưu lượng nguồn thải, P = 6,55×3600 = 23580 => K p = 0,9
K V : hệ số vùng, khu vực. Đối với Hòn Gai => K V = 0,8
Khí SO2:
C max = 500 × 0,9 × 0,8 = 360 (mmg/Nm3) < C fthSO 2 = 2665,65 (mg/Nm3)
→ lớn hơn giới hạn cho phép
Khí CO:
C max = 1000 × 0,9 × 0,8 = 720 (mmg/Nm3) < C fthCO = 2487,02 (mg/Nm3)
→ lớn hơn giới hạn cho phép
Khí CO2:
C max = 1000 × 0,9 × 0,8 = 720 (mmg/Nm3) < C fthCO 2 = 106120,61 (mg/Nm3)
→ lớn hơn giới hạn cho phép
Khí bụi:
C max = 200 × 0,9 × 0,8 = 144 (mmg/Nm3) >. C fthbụi= 143,51 (mg/Nm3)
→ trong giới hạn cho phép
6. Giải pháp khắc phục khí phát thải vượt q mức cho phép
a. Khí SO2
- Có thể giảm thiểu phát thải SO2 bằng việc loại bỏ (xử lý) lượng lưu huỳnh
trong than đá. Lưu huỳnh trong than đá có thể nằm ở hai dạng: hữu cơ và vơ
cơ. Lưu huỳnh vô cơ thường tồn tại dưới dạng các hạt pyrit sắt (FeS2). Phần
trăm của pyrit sắt trong than có thể thay đổi tùy loại than, vị trí mỏ, song
thường là khoảng 40% của tổng lượng S. Các hạt pyrit sắt này có thể bị loại
bỏ bằng phương pháp tuyển trọng lực. Với phương pháp này, có thể loại bỏ
được được khoảng 1/3 tổng lượng lưu huỳnh trong than, tức là có thể giảm
được khoảng 1/3 mức phát thải SO2 ngay tại nguồn.
b. Khí CO
- Giảm thiểu sự phát thải khí CO bằng cách điều chỉnh q trình cháy là một
cách cực kì hiệu quả và khơng tốn kém để xử lý khí CO.
c. Khí CO2
- Pha lỗng khí phát thải bằng cách :
 Sử dụng các ống khói cao

 Phát thải gián đoạn
 Quy hoạch vị trí đặt nhà máy

18


Họ tên: Võ Anh Tuấn – MSSV: 227463
Bài tập tính tốn sản phẩm cháy - Nhóm 2

Các thơng số cơ bản:
Thành phần
nhiên liệu
-

Cp %

Hp %

Op %

Np %

Sp %

Ap %

Wp %

82

10,4

0,25

0,15

3,7

0,5

3

Ống khói:
 Lượng dầu tiêu thụ: 850 kg/h
 Đường kính ống khói: 1300 mm

-

Chiều cao các ống khói: 19 m

-

Nhiệt độ khói: 180 ͦ C

-

Địa điểm: Tuy Hịa

Tra bảng 2.2 – TCVN 02-2009 BXD tra được các thông số:
-

tttH = (tT6 + tT7 + tT8) : 3 = 34,1 ( ͦ C)

-

vttH = (vT6 + vT7 + vT8 ) : 3 = 2,43 ( m/s)

-

φttH= ( φT6 + φT7 + φT8 ) : 3 = 75 (%)

Với tttH và φttH tra biểu đồ I-d, dung ẩm d = 26 g/kg
1. Thành phần nhiên liệu.
 Thành phần nhiên liệu rắn và lỏng gồm có cacbon (C p); hydro (Hp), Ni tơ
(Np); oxy (Op); lưu huỳnh (Sp); độ tro (Ap); và độ ẩm (Wp). Các thành
phần của nhiên liệu được biểu diễn bằng phần trăm trọng lượng và ký
hiệu bằng các chữ cái đầu của tên thành phần với chỉ số chân p - với ý
nghĩa thành phần thực, làm việc. Như vậy tổng của toàn bộ các thành
phần đúng bằng 100%.
Cp + Hp + Np + Op + Sp + Ap + Wp =100%.
2. Tính tốn sản phẩm cháy ở điều kiện chuẩn.

19


Bảng 1. Cơng thức tính sản phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t=00c, P= 760mmHg)
TT

Đại lượng tính tốn

Đơn vị

Ký
hiệu

Cơng thức tính tốn

Thay số tính tốn

Kết quả

VO = 0,089×82 + 0,264×10,4 –
0,0333×(0,25 – 3,7)

10,158

1

Lượng khơng khí khơ lý thuyết
cần cho quá trình cháy

m3chuẩn/
kgNL

VO

VO = 0,089CP +
0,264HP – 0,0333(OP –
S P)

2

Lượng khơng khí ẩm lý thuyết
cần cho q trình cháy
(ở t = 34,1oC;  = 8%  d = 26
g/kg)

m3chuẩn/
kgNL

Va

Va = (1 + 0,0016.d)VO

3

Lượng khơng khí ẩm thực tế
với hệ số thừa khơng khí  =
1,2  1,6 – chọn  = 1,4

m3chuẩn/
kgNL

Vt

Vt = Va

4

Lượng khí SO2 trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VSO2

VSO2 = 0,683.10-2SP

5

Lượng khí CO trong SPC với
hệ số cháy khơng hồn tồn về
hoá học và cơ học  ( = 0,01
 0,05) chọn  = 0,03

m3chuẩn/
kgNL

VCO

VCO = 1,865.10-2CP

6

Lượng khí CO2 trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VCO2

VCO2 = 1,853.10-2(1 )CP

VCO2 = 1,853×10-2(1 – 0,03)×82

1,474

7

Lượng hơi nước trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VH2O

VH2O = 0,111HP +
0,0124WP + 0,0016dVt

VH2O = 0,111×10,4 + 0,0124×3 +
0,0016×26×14,814

1,808

8

Lượng khí N2 trong SPC

m3chuẩn/
kgNL

VN2

VN2=0,8.10-2Np+ 0,79Vt

VN2=0,8x10-2×0,15+ 0,79×14,814

11,704

9

Lượng khí O2 trong khơng khí
thừa

m3chuẩn/
kgNL

VO2

VO2 = 0,21( - 1)Va

VO2 = 0,21×(1,4 - 1)×10,581

0,889

10

Lượng SPC tổng cộng (tức
lượng khói thải bằng tổng số
các mục từ 4  9)

m3chuẩn/
kgNL

VSPC

VSPC = 0,025 + 0,041 + 1,474 +
1,808+ 11,704 + 0,889

15,941

= VSO2 + VCO + VCO2
+ VH2O + VN2 + VO2

SPC

Ghi chú: m3chuẩn/kg NL – mét khối ở điều kiện chuẩn trên 1 kg nhiên liệu

Va = (1 + 0,0016×26)×10,158

Vt = 1,4×10,518
VSO2 = 0,683×10-2×3,7

VCO = 1,865.10-2×0,03×82

10,581

14,814
0,025

0,041