thiết kế và tính toán hệ thống khí thải trong xưởng sản xuất bê tông cốt thép

1

ĐỒ ÁN 19
Thiết kế và tính toán hệ thống khí thải trong xưởng sản xuất bê tông
cốt thép.
Vị trí các thiết bị
Thứ tự Thiết bị 1 Thiết bị 2 Thiết bị 3 Thiết bị 4 Thiết bị 5 Thiết bị 6 Thiết bị 7
19
Máy mài
đá
Khu làm
khuôn
Kw hóa
chất
Máy tiện
phôi
Lò hơi
Lò sấy
than
Kw hóa
chất

Thông tin cần thiết cho quá trình tính toán :
- Máy mài đá : có nồng độ bụi đá phát sinh 700 mg/m
3
(bụi có đường kính 100 цm) .
- Máy tiện phôi : có nồng độ bụi kim loại phát sinh 600 mg/m
3
(bụi có đường kính 120
цm).
- 2 KW hóa chất có các dung môi hữu cơ bay hơi (VOC, acetone, benzene,toluene…) gây

nguy hại cho sức khỏe người lao động, cần hút và xử lý.
- Khu làm khuôn phát sinh bụi mịn (<10 цm) có nồng độ bụi đá phát sinh 700 mg/m
3
.
- Lò hơi sử dụng nhiên liệu là dầu F.O có các thông số đi kèm.
- Lò sấy than sẽ sử dụng nhiên liệu đốt là than có các thông số đi kèm.
- Khí thải sau xử lý đạt QCVN 19/2009-BTNMT.
Thông số tính toán cho lò hơi, lò sấy than
Nhiên
liệu
Cp
(%)
Hp
(%)
Op
(%)
Np
(%)
Sp
(%)
Ap(
%)
Wp
(%)
Dung
ẩm d
(g/kg)

ố
ng

khói
h(m)
B(kg/
h)
D(m
m)
Nhi
ệ
t đ
ộ

khói
T
K
(
0
C)
Tham
cám
65 4.15

2.79

3.16

0.9 16 8 17 15 650 550

130
Dầu
FO

78.3

3.15

3.79

2.16

2.6 4 6 17 15 650 550 130
Giả sử :
- Xưởng sản xuất Công ty bê tông thép từ ngày 16/1/2007 (sử dụng cột B trong QCVN
19/2009-BTNMT).
- Vận tốc tại miệng hút : 2-3 m/s.
- Vận tốc trong ống dẫn khí : 10-12m/s.
- Chiều cao của nốc phân xưởng 10m.
- Chiều cao chụp hút 500m.
- Thiết bị xử lý cách bờ tường 1-2m.
2

Chương I : Tính lưu lượng
1. Thiết bị máy mài đá : Có nồng độ bụi đá phát sinh 700 mg/m
3
(bụi có đường kính
100µm)
Tiết diện hình chữ nhật của chụp hút : 1500mm X 500mm. cao 1m so với mặt đất
Diện tích mặt bằng F = 0,75 m
2
Lưu lượng chụp hút : L = V
h
.F =1,8.0,75 = 1,35m

3
/s.

















2. Khu làm khuôn : Khu làm khuôn phát sinh bụi mịn (<10 цm) .
Tiết diện hình chữ nhật của chụp hút : 1250mm X 500mm. cao 1m so với mặt đất
Diện tích mặt bằng F = 0,625m
2
Lưu lượng chụp hút : L = V
h
.F =2.0,625 = 1,25m
3
/s.

Máy mài đá
khí
vaøo

1000
500m

3

3. Kw hóa chất : 2 KW hóa chất có các dung môi hữu cơ bay hơi (VOC, acetone,
benzene,toluene…) gây nguy hại cho sức khỏe người lao động, cần hút và xử lý.
Đối với KW hoá chất có diện tích mặt bằng là hình thang cân thì chúng ta sẽ đặt tủ hút
là hình chữ nhật với chiều dài là đáy lớn của hình thang +20mm và chiều rộng là chiều
cao của hình thang +20mm.








Đối với diện tích mặt bằng là hình tròn thì tủ hút sẽ có dạng hình vuông với cạnh là
đường kính hình tròn +20mm.

- Tủ hút đặt cách sàn 1m, cao 2m , chụp hút cao 0,5 m và vận tốc tại cửa hút là 0,2 m/s.

Di
ệ
n tích m
ặ
t b
ằ
ng

Di
ệ
n tích t
ủ

hút



Di
ệ
n tích m
ặ
t b
ằ

ng

Di
ệ
n tích t
ủ

hút


4

Tủ hút cho KW hoá chất tại vị trí 3 trên sơ đồ bản vẽ mặt bằng:
Tiết diện chữ nhật của tủ hút là: (3250+40) X (2000 +40)mm =6711600 mm
2
= 6,712m
2

Thể tích làm việc của tủ hút là: (3250+40) X (2000 +40)X 2000 mm = 13,424m
3
.
Lưu lượng của chụp hút:
L = vF = 0,2 X 6,712 = 1,342 m
3
/s ( vận tốc tại cửa hút v =0,2m/s ).
Tủ hút cho KW hoá chất tại vị trí 7 trên sơ đồ mặt bằng:
Tiết diện chữ nhật của tủ hút là: (4000+40) x (4000+40) mm = 16,322 m
2

Thể tích làm việc của tủ hút là: (4000+40) x (4000+40) x 2000 mm =32,643 m

3
.
Lưu lượng của chụp hút:
L = vF = 0.2 x 16,322 = 3,264 m
3
/s
4. Máy tiện phôi: có nồng độ bụi kim loại phát sinh 600 mg/m
3
(bụi có đường kính
120µm).
Tiết diện hình chữ nhật của chụp hút : 1500mm X 500mm. cao 1m so với mặt đất
Diện tích mặt bằng F = 0,75 m
2
Lưu lượng chụp hút : L = V
h
.F =1,8.0,75 = 1,35m
3
/s.

5. Lò hơi (dầu FO) :

Nhiệt năng của nhiên liệu theo công thức Mendeleev (12.7) :
Q
p
= 81 *65 + 246 *4.15– 26 * (2.79 - 0.9) – 6 * 8= 6188,76 kcal/kgNL


Máy tiện
phôi

khí
vaøo

1000 mm

500
5



TT Đại lượng tính toán
Ký
hiệu
Công thức tính toán Giá trị Đơn vị
1
Lượng không khí khô
lý thuyết cần cho quá
trình cháy
V

0
V
0
=0,089C
p
+0,264H
p
-
0,0333(O
p
-S
p
)

7,761
M
3

chuẩn/kgNL

2
Lượng không kkhí ẩm
lý thuyết cần cho quá
trình cháy (ở t=30
0
C,
φ=65%→d=17g/kg)
V
a
V

a
=(1+0,0016d)V
0


7,972 nt
3
Lượng không khí ẩm
thực tế với hệ số thừa
không khí α =1,4
V
t
V
t
=αV
a
=1,4. 7,972
11,161 nt
4
Lượng SO
2
trong sản
phẩm cháy
V
SO2
V
SO2
=0,683.10
-
2

S
p


1,78.10
-
2
nt
5
Lượng khí CO trong
SPC với hệ số cháy
không hoàn toàn về hóa
học và cơ học η=0,025
V
CO
V
CO
=1,865.10
-
2
ηC
p

0.0365 nt
6
Lượng khí CO
2
trong
SPC
V

CO2
V
CO2
=1,865.10
-
2
(1-η)C
p

1,424 nt
7
Lượng hơi nước trong
SPC
V
H2O
V
H2O
=0,111H
P
+0,0124
W
P
+0,0016dV
t

0,728 nt
8 Lượng khí N
2
trog SPC V
N2

V
N2
=0,8.10
-
2
N
P
+0,79V
t


8,834 nt
9
Lượng khí O
2
trong
không khí thừa
V
O2
V
O2
=0,21(α-1)V
a

0,67 nt
10 Lượng SPC tổng cộng V
SPC
V
SPC
= V

SO2
+ V
CO
+
V
CO2
+ V
H2O
+ V
N2
+V
N2

11,71 nt
6

Tính toán nồng độ chất ô nhiễm tại miệng ống khói

TT Đại lượng tính toán
Ký
hiệu
Công thức Giá trị
Đơn
vị
1
Lượng khói (SPC)ở điều kiện
chuẩn t=0
0
C;P=760mmHg
L

C
L
C
=V
SPC
.B/3600

2,114 M
3
/s
2
Lượng khói (SPC)ở điều kiện
thực tế t
khói
0
C
L
T
L
T
=L
C
(273+t
khói
)/273

3,121 M
3
/s
3

Lượng khí SO
2
với
γ
SO2
=2,926kg/m
3
chuẩn
M
SO2
M
SO2
=(10
3
V
SO2.
B.γ
SO2
)/3600 9,404 g/s
4
Lượng khí CO với
γ
CO
=1,25kg/m
3
chuẩn
M
CO
M
CO

=(10
3
V
CO.
B.γ
CO
)/3600

8,238 g/s
5
Lượng khí CO
2
với
γ
CO2
=1,977kg/m
3
chuẩn
M
CO2
M
CO2
=(10
3
V
CO2
B.γ
CO2
)/3600

508,308 g/s
6
Lượng tro bụi với hệ số tro
bay theo khói α=0,5
M
bụi
M
bụi
=10.α.A
P
.B/3600

3,611 g/s
7 Lượng khí NO
x
M
NOx
M
Nox
=1,723.10
3
.B
1.18
/3600 998.207 mg/s

C
maxNOx
=M
Nox
/L

T
=319.836 mg/m
3
C
maxSO2
=M
SO2
/L
T
=9,404/3,121= 3,013g/m
3
=3013 mg/ m
3

C
maxCO
=M
CO
/L
T
= 8,238/3,121= 2,64 g/m
3
=2640 mg/ m
3

C
maxCO2
=M
CO2
/L

T
=508,308/3,121=162,867 g/m
3
=162867 mg/ m
3

C
maxbui
=M
bụi
/L
T
=3,611/3,121=1,157 g/m
3
=1157 mg/ m
3

- So sánh nồng độ Cmax các chất S02, C0, C02, bụi với QCVN 19/2009-BTNMT (ở đây ta
so sánh với cột B).

7


TT
Loại chất
thải
C
max
(mg/m
3

)

Giới hạn cho phép mg/m
3
đối với loại cơ sở
sản xuất
A B
1 Khí SO
2
3013
1500 500
2 Khí CO
2640
1000 1000
3 Khí CO
2

162867
Không quy định trong tiêu
chuẩn
Không quy định trong tiêu
chuẩn
4 Bụi khói
1157
400 200

6. Lò sấy than (than cám):
Nhiệt năng của nhiên liệu theo công thức Mendeleev (12.7):
Q
p

= 81 *65 + 246 *4.15– 26 * (2.79 - 0.9) – 6 * 8= 6188,76 kcal/kgNL

TT Đại lượng tính toán
Ký
hiệu
Công thức tính toán Giá trị Đơn vị
1
Lượng không khí khô lý thuyết
cần cho quá trình cháy
V
0
V
0
=0,089C
p
+0,264H
p
-
0,0333(O
p
-S
p
)

6,818
M
3

chuẩn/k
gNL

2
Lượng không kkhí ẩm lý
thuyết cần cho quá trình cháy
(ở t=30
0
C, φ=65%→d=17g/kg)

V
a
V
a
=(1+0,0016d)V
0


7,003 nt
3
Lượng không khí ẩm thực tế
với hệ số thừa không khí α
=1,4
V
t
V
t
=αV
a

9,804 nt
4
Lượng SO

2
trong sản phẩm
cháy
V
SO2
V
SO2
=0,683.10
-
2
S
p


6,147.1
0
-3
nt
5
Lượng khí CO trong SPC với
hệ số cháy không hoàn toàn về
V
CO
V
CO
=1,865.10
-
2
ηC
p

0,03 nt
8

hóa học và cơ học η=0,025
6 Lượng khí CO
2
trong SPC V
CO2
V
CO2
=1,865.10
-
2
(1-η)C
p

1,212 nt
7 Lượng hơi nước trong SPC V
H2O
V
H2O
=0,111H
P
+0,0124W
P
+0,0016dV
t

0,827 nt
8 Lượng khí N

2
trog SPC V
N2
V
N2
=0,8.10
-
2
N
P
+0,79V
t


7,77 nt
9
Lượng khí O
2
trong không khí
thừa w
V
O2
V
O2
=0,21(α-1)V
a

0,588 nt
10 Lượng SPC tổng cộng V
SPC

V
SPC
= V
SO2
+ V
CO
+ V
CO2
+
V
H2O
+ V
N2
+V
N2

10,488 nt
Tính toán nồng độ chất ô nhiễm tại miệng ống khói
tt

Đại lượng tính toán
Ký
hiệu
Công thức Giá trị
Đơn
vị
1
Lượng khói (SPC)ở điều
kiện chuẩn
t=0

0
C;P=760mmHg
L
C
L
C
=V
SPC
.B/3600 1,894 M
3
/s
2 Lượng khói (SPC)ở điều
kiện thực tế t
khói
0
C
L
T
L
T
=L
C
(273+t
khói
)/273 2,796 M
3
/s
3
Lượng khí SO
2

với
γ
SO2
=2,926kg/m
3
chuẩn
M
SO2
M
SO2
=(10
3
V
SO2.
B.γ
SO2
)/3600

3,247 g/s
4
Lượng khí CO với
γ
CO
=1,25kg/m
3
chuẩn
M
CO
M
CO

=(10
3
V
CO.
B.γ
CO
)/3600 6,771 g/s
5
Lượng khí CO
2
với
γ
CO2
=1,977kg/m
3
chuẩn
M
CO2
M
CO2
=(10
3
V
CO2
B.γ
CO2
)/3600

432,634

g/s
6
Lượng tro bụi với hệ số tro
bay theo khói α=0,5
M
bụi
M
bụi
=10.α.A
P
.B/3600 14,444 g/s
7 Lượng khí NO
x
M
NOx
M
Nox
=3,953.10
-
2
.Q
1,18
/3600 0,327 mg/s
9


C
maxNOx
=M
Nox

/L
T
=0,117 mg/m
3
C
maxSO2
=M
SO2
/L
T
= 1161mg/ m
3

C
maxCO
=M
CO
/L
T
= 2422mg/ m
3

C
maxCO2
=M
CO2
/L
T
= 154733mg/ m
3

C
maxbui
=M
bụi
/L
T
= 5165mg/ m
3


TT
Loại chất
thải
C
max
(mg/m
3
)

Giới hạn cho phép mg/m
3
đối với
loại cơ sở sản xuất
A B
1 Khí SO
2
1161
1500 500
2 Khí CO

2422
1000 1000
3 Khí CO
2

154733
Không quy định
trong tiêu chuẩn
Không quy định trong
tiêu chuẩn
4 Bụi khói
5165
400 200

10

Chương II : Vạch tuyến ống






11

Chương III: Tính Toán Thủy Lực

1. Khu vực máy mài đá (mặt bằng số 1) :
Các thông số cần thiết cho quá trình tính toán :(dựa vào phục lục 3


)

Lưu lượng L=1,35m
3
/s=4860m
3
/h
Vận tốc trong ống :V=10-12m/s






Miệng hút : ξ =1.05
Ta có hai ngoặt 90
o
:R/D =2, vậy ξ =0,35*2=0,7
STT
L
(m
3
/h)
l (m)
v
(m/s)
d
(mm)
R
(kG/m

3
)
R x l Σ ξ
(v
2
x γ)/
(2 g)
ΔP
cb

(kG/m
2
)
ΔP
1

4860

11,572

12

400

0,383

4,432

1,75

8,81

15,42

19,85

2. Khu vực làm khuôn :
Các thông số cần thiết cho quá trình tính toán :



phục lục 3 sách “Kĩ thuật thông gió”_GS. Trần Ngọc Chấn_NXB Xây dựng Hà Nội 1998
Dựa vào bảng phụ lục 3,tính được
d=383mm và R=0,383kg/m
3
,vậy ta
chọn d=400mm, v=12m/s
(v
2
x γ)/ (2 g) =8,81
ξ

=0,35

ξ

=0,35

l
2

=10,572m

l
1
=1m

Σ

ξ=1,75

12


Lưu lượng L=1,25m
3
/s =4500m
3
/h
Vận tốc trong ống :V=10-12m/s






Miệng hút : ξ =1.05
Ta có bốn ngoặt 90
o
:R/D =2, vậy ξ =0,35*4=1,4

STT L (m
3
/h) l (m) v (m/s)
d
(m
m)
R
(kG/m
3
)
R x l Σ ξ
(v
2
x γ)/
(2 g)
ΔP
cb

(kG/m
2
)
ΔP
1

4500

20,533

11,8

355

0,413

8,48

2,45

8,52

20,874

29,354

3. Khu vực hóa chất :
Các thông số cần thiết cho quá trình tính toán :
a. Khu vực hóa chất 3 :
Lưu lượng L=1,342 m
3
/s =4831m
3
/h
Vận tốc trong ống :V=10-12m/s

b. Khu vực hóa chất 7 :

Σ ξ=2,45
L
4

=1m

L
3
=6m

L
1
=9m

L
2
=4,533
ξ
=0,35

ξ
=0,35

ξ
=0,35

ξ
=0,35

Dựa vào bảng phụ lục 3 ,tính được
d=383mm và R=0,383kg/m
3
,vậy ta
chọn d=400mm, v=12m/s

(v
2
x γ)/ (2 g) =8,81
Dựa vào bảng phụ lục 3 ,tính được
d=346mm và R=0,413kg/m
3
,vậy ta
chọn d=355mm, v=12m/s
(v
2
x γ)/ (2 g) =8,52
13


Lưu lượng L=3,264 m
3
/s =11750m
3
/h
Vận tốc trong ống :V=10-12m/s

Đường ống chung cho hai khu hóa chất có :

Lưu lượng L=16581m
3
/h
Vận tốc trong ống :V=10-12m/s

L
0
/L
t
=4831/11750 =0,7
F
0
/F
t
=630/710 = 0,9


STT Tên chi tiết Số lượng Ghi chú
Đoạn 1-2 Chụp hút 1 ξ= 1.05
∑
ξ
1-2
=1,45

Ngoặc 90
0
(tiết diện tròn nhiều đốt) 1 ξ= 0.4
Đoạn 2a-2 Chụp hút 1 ξ= 1.05
∑
ξ
2a-2
=1,45

Ngoặc 90

0
(tiết diện tròn nhiều đốt) 1 ξ= 0.4
Đoạn 2-3

Chạc 3 30
0
1 ξ= 0.16
∑
ξ
2-3
=0,56

Ngoặc 90
0
(tiết diện tròn nhiều đốt) 2 ξ= 0.4

l=6,5m

l=8m

1

2

2a

3

Dựa vào bảng phụ lục 3 ,tính được
d=614mm và R=0,177kg/m

3
,vậy ta
chọn d=630mm, v=11m/s
(v
2
x γ)/ (2 g) =7,4
Dựa vào bảng phụ lục 3 ,tính được
d=699mm và R=0,163kg/m
3
,vậy
ta chọn d=710mm, v=11,7m/s
(v
2
x γ)/ (2 g) =8,37
l=6,5m

l=1m

l=3m

l=10m
l=2m

Khu 7
Khu 3
Tra b
ả
ng ph
ụ

l
ụ
c 4

ξ
= 0.16

14


Đoạn
L,
m
3
/h
l,
m
v,
m/s
d,
mm
R,

kG/m2
.m
R.l ∑ξ
(v
2
x γ)/
(2 g)

∆Pcb
kG/m
2

∆P= R.l
+∆Pcb,
kG/m
2

1 - 2 4831 14,5 12 400 0,388 5,63 1.45 8.81 12,77 18,4
2a - 2 11750 6,5 11 630 0,177 1,15 1.45 7,4 10,73 11,88
2 - 3 16581 15 11,7 710 0,163 2,45 0,56 8.37 4,69 7,14
∑∆P =
37,44


4. Khu vực máy tiện phôi :


Lưu lượng L=1,35m
3
/s=4860m
3
/h
Vận tốc trong ống :V=10-12m/s



STT
L

(m
3
/h)
l (m) v (m/s)

d (mm)
R
(kG/m
3
)
R x l Σ ξ
(v
2

x γ)/

(2 g)
ΔP
cb

(kG/m
2
)
ΔP
1 4860 12 12 400 0,383 4,96 1,75 8,81 15,42
20,38



5. Khu vực lò hơi và lò sấy than:

a. Lò sấy than :
các thông số cần cho quá trình tính toán :
ξ

=0,35

ξ

=0,35

l
2
=11m

l
1
=1m

Dựa vào bảng phụ lục 3 ,tính được
d=383mm và R=0,383kg/m
3
,vậy ta
chọn d=400mm, v=12m/s
(v
2
x γ)/ (2 g) =8,81
15


Lưu lượng L=2,796m

3
/s=10065,5m
3
/h
Vận tốc trong ống :V=10-12m/s



b. Lò hơi (dầu FO) :


Lưu lượng L=3,121m
3
/s=11235,5m
3
/h
Vận tốc trong ống :V=10-12m/s



Đường ống chung cho hai thiết bị trên :



Lưu lượng L=21301m
3
/h
Vận tốc trong ống :V=10-12m/s

L
0
/L
t
=10065/11235=0,9
F
0
/F
t
=630/800 = 0,8


Tra bảng phụ lục 4
ξ
= 0.22

Dựa vào bảng phụ lục 3 ,tính được
d=614mm và R=0,177kg/m
3
,vậy ta
chọn d=630mm, v=11m/s
(v
2
x γ)/ (2 g) =7,4

Dựa vào bảng phụ lục 3 ,tính được
d=614mm và R=0,177kg/m
3
,vậy ta
chọn d=630mm, v=11m/s
(v
2
x γ)/ (2 g) =7,4
Dựa vào bảng phụ lục 3 ,tính được
d=792mm và R=0,151 kg/m
3
,vậy
ta chọn d=800mm, v=12m/s
(v
2
x γ)/ (2 g) =8,81
l=22,5m

l=6m

l=10m

2

2a
3

l=9m

Lò h

ơi

l=6m

l=2m

1

Lò s
ấ
y

16

STT Tên chi tiết Số lượng Ghi chú
Đoạn 1-2 Chụp hút 1 ξ= 1.05
∑ξ
1-2
=1,85
Ngoặc 90
0
(tiết diện tròn nhiều đốt) 2 ξ= 0.4*2
Đoạn 2a-2 Chụp hút 1 ξ= 1.05
∑ξ
2a-2
=1,45
Ngoặc 90
0
(tiết diện tròn nhiều đốt) 1 ξ= 0.4
Đoạn 2-3

Chạc 3 30
0
1 ξ= 0.22
∑ξ
2-3
=0,66
Ngoặc 90
0
(tiết diện tròn nhiều đốt) 2 ξ= 0.4


Dựa vào số liệu thu thập ở trên, ta lập bảng tính tổn thất áp lực như sau:

Chương IV: Chọn Quạt Và Các Thiết Bị Xử Lý
Các trạm xử lý :
Trạm 1 : bao gồm khu vực mài đá.
Tạm 2 : khu làm khuôn.
Trạm 3: khu hóa chất (mặt bằng 3 +mặt bằng 4).
Trạm 4 :khu mài đá.
Trạm 5 : khu lò hơi 5 + lò than 6.
1. Trạm 1 (khu vực máy mài đá ):
Máy mài đá phát sinh bụi thô (100µm), với lưu lượng 4860 m
3
/h và nồng độ bụi 700mg/m
3

Đoạn

L,

m
3
/h
l,
m
v,
m/s
d,
mm
R,

kG/m2
.m
R.l ∑ξ
(v
2
x γ)/
(2 g)
∆Pcb
kG/m
2

∆P= R.l
+∆Pcb,
kG/m
2

1 - 2 10065,5 30,5 11 630 1,77 53,99 1,85 7,4 13,7 67,7
2a - 2 11235,5 15 11 630 1,77 26,55 1,45 7,4 10,7 37,3
2 - 3 21301 12 12 800 1,51 18,12 0,56 8,81 4,9 23

∑∆P =128 kG/m
2


17

- Đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất
vô cơ QCVN 19/2009-BTNMT:
Theo giả thuyết và tính toán ta có K
v
= 1, K
p
= 1.
C
max
= C * K
v
* K
p

Vậy giới hạn tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp (loại B):
B
ụi

B
200
Nhà máy, cơ sở thuộc loại B có nồng độ phát thải bụi vượt quá tiêu chuẩn là khỏang 3,5 lần.
- Yêu cầu của hệ thống xử lý là (700-200)/700 = 71,43%.
Quy trình công nghệ :
Xyclon li-ot lọc bụi tay áo quạt hút ống khói

Chọn quạt :

= + +

 Tổn thất áp lực đoạn ống :19,85 kG/m
2

 Tổn thất áp lực thiết bị xyclon liot : 50 kG/m
2

 Tổn thất áp lực thiết bị lọc bụi tay áo : 75 kG/m
2











Công suất quạt:

N
q
=
..
.

=
.  ,  ,
  ,
= 3,8kW
P
hệ thống
= 19,85+ 50+75 =144,8 kG/m
2

Lưu lư
ợ
ng L=4860m
3
/h.

Tra bảng phụ lục 5
Loại quạt ly tâm Ц Π.7-40 N
Ω
5
Hiệu suất quạt : η= 0,55%.
Số vòng quay: 1600 vòng/phút
Vận tốc quay : 41,9 m/s

tổn thất đoạn ống
nối thiết bị với
nhau

Tổn thất áp suất
toàn hệ thống
tổn thất áp lực đoạn

ống
tổn thất áp lực
thiết bị
18

Trong đó:
K: hệ số dự trữ :
Đối với quạt li tâm có cánh uốn cong ra trước thì có thể lấy K = 1.1-1.15
Đối với quạt li tâm có cánh uốn cong ra sau và quạt trục : K = 1.05-1.1
η : hiệu suất của động cơ
Tính toán thiết bị :
 Chọn xiclon : chọn xiclon liot

Lưu lượng L =4860m
3
/h và vận tốc v=12m/s
Tra bảng

.Suy ra
Đường kính ống dẫn khí vào: d= 0,345m
Đường kính ống vỏ cyclone được tra là D= 3,24 x d = 1,1178 m
Đường kính ống thoát khí ra: d= 0,345m
Đường kính xả bụi ( Đường kính ống đáy) : Dd= 0.4 x d =0,138 m
Chiều cao thân cyclone (Chiều cao ống vỏ): Lb= 5d = 1,725m
Chiều cao phễu (Chiều cao phần nón): Lc = 4d = 1,38m
Đường kính ống xoáy: Dx = 1.9 x d = 0,66m
Chiều dài dòng xoáy (Chiều cao ống ra): S = 5d =1,725 m.


Bảng 1 _phụ lục

19

 Lọc bụi túi vải :
Chọn vải len có năng suất lọc cao, biến động độ sạch ổn định, dễ phục hồi độ bền khoảng
6¸7 tháng hoạt động liên tục.
Tỉ lệ chiều dài và đường kính túi vải:
K = 16 : 1 (TCVN 16 – 20/1 )
Chiều dài lọc túi thích hợp: l =2000 - 3500mm
Do điều kiện không gian mà ta chọn l, ở đây l =2000mm.
 Đường kính túi vải: D =l/K =2000/16 = 125mm (TCVN: D=200-400 mm )
Chọn D=200mm
 Diện tích bề mặt lọc của mỗi túi vải:
F
1
= π . D . l = 3.14 X 0.2 X 2= 1,256m
2
.
 Diện tích bề mặt lọc yêu cầu cần xử lí lượng bụi :
F = L/v.h

Trong đó:
 L =4860 m3/h (Lưu lượng đầu vào)
 v: Cường độ lọc bụi : v =15 - 200 m
3
/m
2
.h. Do yêu cầu của loại vải và
khả năng xử lí mà chọn v khác nhau, chọn v =150 m
3

/m
2
.h.
 h: Hiệu suất làm việc của bề mặt lọc, thường lấy h =85% .
Từ đó, suy ra:
F =4860/(150 X 0.85) = 38,1m
2
.
 Số ống tay áo dùng là: n = F / F
1
=38,1/1,256 = 30 ống.
 Chọn chiều dài 6 ống, chiều rộng 5 ống.
Tính toán và lựa chọn kích thước thiết bị:
 Chiều rộng thiết bị:
L = n
1
X D + l
1
X (n
1
+1) = 5 X 0.2 +0.08 X 6 = 1,48m
Với l
1
: khoảng cách giữa 2 túi liên tiếp. Chọn l
1
= 80mm
 Chiều dài thiết bị:
B = n
2
X D + l

1
X (n
2
+1) = 6 X 0.2 + 0.08 X 7= 1,76m
 Chiều cao thùng lọc:
h =H + H
1
+ H
2

Trong đó:
20

 H: Chiều cao bộ phận lọc:
H = l = 2 m .
 H
1
: Chiều cao tạo bộ phận chấn động ở trên túi vải, thường lấy H
1
= 0.5 m.
 H
2
: Chiều cao bộ phận thu hồi bụi ,tuỳ theo lượng bụi và thời gian cần thu
hồi, thường
Lấy H
2
= 0 ÷ 1.5 m, chọn H
2
=1 m.
Vậy, Chiều cao thùng lọc: h = 2m + 0.5m + 1m = 3.5 m.

2. Trạm 2 ( khu làm khuôn ) :
Khu làm khuôn phát sinh bụi mịn (10µm), với lưu lượng 4500 m
3
/h có nồng độ bụi phát sinh
700mg/m
3
.
- Đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất
vô cơ QCVN 19/2009-BTNMT:
Theo giả thuyết và tính toán ta có K
v
= 1, K
p
= 1.
C
max
= C * K
v
* K
p

Vậy giới hạn tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp (loại B):
B
ụi

B
200
Nhà máy, cơ sở thuộc loại B có nồng độ phát thải bụi vượt quá tiêu chuẩn là khỏang 3,5 lần.

Quy trình công nghệ :
Xyclon li-ot lọc bụi tay áo quạt hút ống khói
Chọn quạt :

= + +

Tổn thất áp lực đoạn ống :29,354 kG/m
2

Tổn thất áp lực thiết bị xyclon liot : 50 kG/m
2

Tổn thất áp lực thiết bị lọc bụi tay áo : 75 kG/m
2


tổn thất đoạn ống
nối thiết bị với
nhau

Tổn thất áp suất
toàn hệ thống
tổn thất áp lực đoạn
ống
tổn thất áp lực
thiết bị
21

Công suất mỗi quạt:

N
q
=
..
.
=
.  ,  ,
  ,
= 3,8kW
Trong đó:
K: hệ số dự trữ
Đối với quạt li tâm có cánh uốn cong ra trước thì có thể lấy K = 1.1-1.15
Đối với quạt li tâm có cánh uốn cong ra sau và quạt trục : K = 1.05-1.1
η : hiệu suất của động cơ
Tính toán thiết bị
 Chọn xiclon : chọn xiclon liot (tính toán và hình vẽ như thiết bị máy mài đá )
Lưu lượng L =4500m
3
/h và vận tốc v=12m/s
Tra bảng.

Suy ra

Đường kính ống dẫn khí vào: d= 0,345m
Đường kính ống vỏ cyclone được tra là D= 3,24 x d = 1,1178 m
Đường kính ống thoát khí ra: d= 0,345m
Đường kính xả bụi ( Đường kính ống đáy) : Dd= 0.4 x d =0,138 m
Chiều cao thân cyclone (Chiều cao ống vỏ): Lb= 5d = 1,725m
Chiều cao phễu (Chiều cao phần nón): Lc = 4d = 1,38m
Đường kính ống xoáy: Dx = 1.9 x d = 0,66m
Chiều dài dòng xoáy (Chiều cao ống ra): S = 5d =1,725 m.
 Lọc bụi túi vải :


Bảng 1_ phụ lục
P
hệ thống
= 29,354 + 50+75 =154,4 kG/m
2

Lưu lượng L=4500m
3
/h.
Tra b
ả
ng ph
ụ

l
ụ
c 5

Chọn quạt ly tâm Ц Π.7-40 N

Ω
5
Hiệu suất quạt : η= 0,55%.
Số vòng quay: 1600 vòng/phút
Vận tốc quay : 41,9 m/s
22

Chọn vải len có năng suất lọc cao, biến động độ sạch ổn định, dễ phục hồi độ bền khoảng
6¸7 tháng hoạt động liên tục.
Tỉ lệ chiều dài và đường kính túi vải:
K = 16 : 1 (TCVN 16 – 20/1 )
Chiều dài lọc túi thích hợp: l =2000 - 3500mm
Do điều kiện không gian mà ta chọn l, ở đây l =2000mm.
 Đường kính túi vải: D =l/K =2000/16 = 125mm (TCVN: D=200-400 mm )
Chọn D=200mm
 Diện tích bề mặt lọc của mỗi túi vải:
F
1
= π . D . l = 3.14 X 0.2 X 2= 1,256m
2
.
 Diện tích bề mặt lọc yêu cầu cần xử lí lượng bụi :
F = L/v.h =4500/(150x0,85) =35,3m
3


Trong đó:
 L =4500m3/h (Lưu lượng đầu vào)
 v: Cường độ lọc bụi : v =15 - 200 m
3

/m
2
.h. Do yêu cầu của loại vải và khả
năng xử lí mà chọn v khác nhau, chọn v =150 m
3
/m
2
.h.
 h: Hiệu suất làm việc của bề mặt lọc, thường lấy h =85% .
Từ đó, suy ra:
F =4500/(150x0,85) =35,3m
3
.
 Số ống tay áo dùng là: n = F / F
1
=35,3/1,256 = 28,1 ống. chọn n =30 ống
 Chọn chiều dài 6 ống, chiều rộng 5 ống.
Tính toán và lựa chọn kích thước thiết bị:
 Chiều rộng thiết bị:
L = n
1
X D + l
1
X (n
1
+1) = 5 X 0.2 +0.08 X 6 = 1,48m
Với l
1
: khoảng cách giữa 2 túi liên tiếp. Chọn l
1

= 80mm
 Chiều dài thiết bị:
B = n
2
X D + l
1
X (n
2
+1) = 6 X 0.2 + 0.08 X 7= 1,76m
 Chiều cao thùng lọc:
h =H + H
1
+ H
2

Trong đó:
 H: Chiều cao bộ phận lọc: H = l = 2 m .
23

 H
1
: Chiều cao tạo bộ phận chấn động ở trên túi vải, thường lấy H
1
= 0.5 m.
 H
2
: Chiều cao bộ phận thu hồi bụi ,tuỳ theo lượng bụi và thời gian cần thu hồi,
thường
Lấy H
2

= 0 ÷ 1.5 m, chọn H
2
=1 m.
Vậy, Chiều cao thùng lọc: h = 2m + 0.5m + 1m = 3.5 m.
3. Trạm 3 ( khu vực hóa chất ) :
Khí thải từ khu vực hóa chất có các dung môi hữu cơ bay hơi (VOC, acetone, benzen,
toluen…) gây nguy hại đến sức khỏe người lao động.
Từ tính chất của dòng khí phát sinh từ Khu hóa chất như trên, ta đề ra biện pháp để xử
lý, đó chính là sử dụng tháp hấp phụ với vật liệu hấp phụ là than hoạt tính.
Trước hết cần hiểu rõ bản chất của quá trình hấp phụ. Hấp phụ là một quá trình phân
ly khí dựa trên ái lực của một số chất rắn đối với một số loại khí có mặt trong hỗn hợp khí nói
chung và trong khí thải nói riêng, trong quá trình đó thì các phân tử chất khí ô nhiễm trong
khí thải bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn,
Quan trọng nhất trong quá trình này chính là việc chọn lựa vật liệu hấp phụ cho phù
hợp, vật liệu hấp phụ cần phải đáp ứng các yêu cầu sau:
1. Có khả năng hấp phụ cao – tức hút được một lượng lớn khí cần khử từ pha
khí.
2. Phạm vi tác dụng rộng – khử được nhiều loại khí khác nhau.
3. Có độ bền cơ học cần thiết
4. Có khả năng hoàn nguyên dễ dàng.
5. Giá thành rẻ.
Từ tính chất của khí thải là những chất hydrocacbon, mạch vòng…ta chọn than hoạt tính có
đường kính mao quản là 0.005µm để có thể hấp phụ tốt các khí độc, rất nguy hiểm đối với
sức khỏe con người, vì than hoạt tính có ái lực mạnh đối với các hydrocacbon…Mặt khác nó
còn đáp ứng được nhiều vấn đề khác như: Giá thành tương đối rẻ, có khả năng hoàn nguyên,
độ bền cơ học cần thiết.
Đề xuất công nghệ xử lý:

Chọn quạt :

= + +
Tháp hấp phụ bằng
than hoạt tính
Khí thải
Quạt hút
ống khói
tổn thất đoạn ống
nối thiết bị với
nhau

Tổn thất áp suất
toàn hệ thống
tổn thất áp lực đoạn
ống
tổn thất áp lực
thiết bị
24


Tổn thất áp lực đoạn ống : 37,5kG/m
2

Tổn thất áp lực thiết bị tháp hấp thụ :80kG/m
2

Công suất mỗi quạt:

N
q
=
..
.
=
.  , ,
  ,
= 14,6kW
Thiết bị xử lý :
 Lưu lượng khí đầu vào: 16581m
3
/h =4,6 m
3
/s.
Khí đầu vào có vận tốc là v= 12 m/s
 Vận tốc khí qua tiết diện ngang là 0.8 m/s
 Tiết diện ngang của tháp: S =
L
v
= 4,6/0.8 = 5,75 m

2

 đường kính của tháp: d =
4S
π
= 2,7m
Tháp hấp phụ có đặc điểm như sau :
 Có 2 lớp than hoạt tính, mỗi lớp có bề dày d
1
= 0.15m
 Khoảng cách giữ 2 than hoạt tính: d
2
= 0.9m
 Khoảng cách từ đáy tháp đến đáy lớp than hoạt tính thứ nhất d
3
= 0.8m
 Khoảng cách từ mặt lớp than thứ 2 đến mặt trên của tháp d
4
= 0.3m
 Vậy tổng chiều cao của tháp hấp phụ là
h = 2.d
1
+ d
2
+ d
3
+ d
4
= 2 x 0.15 + 0.9 + 0.8 + 0.3 = 2.3m
 Thể tích tháp hấp phụ V = S x h = 5,75x 2.3 =13,225 m

3
/s
Quá trình hoàn nguyên than hoạt tính
P
hệ thống
= 37,5+
80=117,5kG/m
2

Tra bảng phụ lục 5
Chọn quạt ly tâm : Ц Π 7 - 40 N
Ω
8
Hiệu suất quạt : η= 0,4 %.
Số vòng quay: 1000 vòng/phút
Vận tốc quay : 41,9m/s

25

Với nồng độ chất ô nhiễm đầu vào lượng than hoạt tính ban đầu và các điều kiện lam việc
khác, lớp than hoạt tính đều có thời gian làm việc riêng. Khi thời gian hấp phụ vượt quá thời
gian làm việc của than hoạt tính thì lúc đó cần tiền hành hoàn nguyên than hoạt tính.
Than hoạt tính được hoàn nguyên nhờ không khí nóng. Ống dẫn không khí nóng được bố trí
như hình vẽ. Hỗn hợp khí sau khi hoàn nguyên sẽ được dẫn đến hệ thống thu hồi. Nhờ đó ta
thu hồi được các hóa chất và tái sử dụng chúng.
4. Trạm 4 ( khu tiện phôi ):
Khu tiện phôi phát sinh bụi thô (100µm), với lưu lượng 4860 m
3
/h và nồng độ bụi 600mg/m
3

- Đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và
các chất vô cơ QCVN 19/2009-BTNMT:
Theo giả thuyết và tính toán ta có K
v
= 1, K
p
= 1.
C
max
= C * K
v
* K
p

Vậy giới hạn tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp (loại
B):
Bụi
B
200
Nhà máy, cơ sở thuộc loại B có nồng độ phát thải bụi vượt quá tiêu chuẩn là khỏang 3,5
lần.
- Yêu cầu của hệ thống xử lý là (600-200)/600 = 66,7%.


Quy trình công nghệ :
Xyclon li-ot lọc bụi tay áo quạt hút ống khói
Chọn quạt :

= + +

 Tổn thất áp lực đoạn ống :19,85 kG/m
2

 Tổn thất áp lực thiết bị xyclon liot : 50 kG/m
2

 Tổn thất áp lực thiết bị lọc bụi tay áo : 75 kG/m
2


tổn thất đoạn ống
nối thiết bị với
nhau

Tổn thất áp suất
toàn hệ thống
tổn thất áp lực đoạn
ống
tổn thất áp lực
thiết bị