THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI NỒI HƠI CÔNG SUẤT 100M3 HƠI/H SỬ DỤNG THAN ĐÁ

Đồ án môn học xử lý chất thải-Xử lý khí thải nồi hơi đốt than
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI NỒI HƠI CÔNG
SUẤT 100M
3
HƠI/H SỬ DỤNG THAN ĐÁ
Chương I:Yêu cầu thiết kế
I.1.Số liệu đầu vào
-Công suất nồi hơi:100 m
3
hơi/h
-Nhiệt độ khí thải:150C [1]
-Nồng độ SO
2
:500-1333 mg/m
3
-Nồng độ bụi:200-1500 mg/m
3
-Nồng độ CO:50-150 mg/m
3
-Lưu lượng khí thải đầu vào
273
273
))1((
20
t
VVBV
oo
+
−+=
α
,m

3
/h
Trong đó: B-lượng than đá đốt trong 1 giờ,kg/h
20
o
V
-khói sinh ra khi đốt 1 kg than,m
3
/kg
lấy
20
o
V
=7,5 m
3
/kg
-hệ số thừa không khí(=1,25-1,53)
lấy =1,25
V
o
-lượng không khí cần để đốt 1 kg than,m
3
/kg
lấy V
o
=7,1 m
3
/kg
t-nhiệt độ khí thải,C
lấy t=150C

Nguồn[1]
Tính toán lượng than đốt trong 1 giờ
Nhiệt lượng cần tiêu tốn để làm bay hơi 1 tấn nước ở 30C(xem nước bay hơi ở
100C)
Q=MC
∆
t,J
Trong đó: C-nhiệt dung riêng của nước,J/kg.K
M-khối lượng nước cần bay hơi,kg
GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân 1 SVTH:Phạm Hồng Hải
Đồ án môn học xử lý chất thải-Xử lý khí thải nồi hơi đốt than
∆
t-hiệu số giữa nhiệt độ cuối và đầu,C
Q=1000*4200*(100-30)=294*10
6
J=294*10
3
=70237,47 kcal
Than An-tra-xit có nhiệt lượng là 6810 kcal/kg(Nguồn[4])
lượng than đá cần dùng là
m=Q/6810=70237,47/6810=10,314 kg/tấn hơi
lượng than cần để bay hơi 100 tấn nước trong 1 giờ là:10,314*100=1031,4 kg/h
Vậy B=1031,4 kg/h
V=1031,4(7,5+(1,25-1)7,1)
273
150273
+
=14822,4 m
3
/h=4,117 m

3
/s
I.2.Số liệu đầu ra
Khí thải sau khi xử lý cần đạt QCVN 19:2009/BTNMT_Quy chuẩn kỹ thuật quốc
gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ)
Giá trị giới hạn ở cột A áp dụng cho các cơ sở đang hoạt động
Giá trị giới hạn ở cột B áp dụng cho tất cả các cơ sở kể từ ngày cơ quan quản lý môi
trường quy định. Được trích ở bảng sau:
Chất ô nhiễm Nồng độ C (mg/Nm
3
)
A B
Bụi 400 200
CO 1000 1000
SO
2
1500 500
NO
x
1000 850
Nếu so với quy chuẩn khí thải sau xử lý đạt chất lượng loại B thì hàm lượng SO
2
và
bụi vượt quá giới hạn cho phép nên cần xử lý hai thành phần này.
I.3. Đề xuất và thuyết minh quy trình công nghệ
I.3.1. Đề xuất quy trình công nghệ xử lý
Xử lý bụi
Các loại than đá được sử dụng ở TP.Hồ Chí Minh đa số là than An-tra-xit.Các kết
quả nghiên cứu đã cho thấy tỷ lệ phân bố các loại hạt bụi ở các đường kính trung
bình trong khí thải nồi hơi đốt than như sau:

D
tb
(m)
0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-86 86-100 >100
% 3 3 4 3 4 3 7 6 67
GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân 2 SVTH:Phạm Hồng Hải
Đồ án môn học xử lý chất thải-Xử lý khí thải nồi hơi đốt than
(Nguồn[1])
Với kết quả nghiên cứu trên kết hợp với bảng sau:
Bảng:Các thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô
STT Dạng thiết bị Năng suất
tối đa(m
3
/h)
Hiệu quả
xử lý
Trở lực(Pa) Giới hạn
nhiệt
độ(C)
1 Buồng lắng Không giới
hạn
(>50m)80-
90%
50-130 350-550
2 Xiclon 85000
(10m)50-
80%
250-1500 350-550
3 Thiết bị gió xoáy 30000
(2m)90%

đến 2000 đến 250
4 Xiclon tổ hợp 170000
(5m)90%
750-1500 350-450
5 Thiết bị lắng quán
tính
127500
(2m)90%
750-1500 đến 400
6 Thiết bị thu hồi bụi
động
42500
(2m)90%
đến 400
(Nguồn[2])
ta sử dụng buồng lắng bụi để lắng các hạt bụi có kích thước >100 m,sau đó dòng
khí được dẫn qua xiclon để xử lý tiếp các hạt nhỏ hơn.
Xử lý SO
2
Trong các thiết bị dùng cho phương pháp hấp thụ thì dung dịch hấp thụ được sử
dụng có thể là nước hoặc dung dịch hoá học như dung dịch kiềm,dung dịch sữa
vôi…nếu dùng dung dịch hoá học thì hiệu suất hấp thụ các chất ô nhiễm sẽ cao
nhưng đắt tiền.Dùng nước thì rẻ tiền và anh toàn cho thiết bị nhưng hiệu suất hấp
thụ các chất ô nhiễm dạng khí sẽ kém hiệu quả hơn.
Do dòng khí thải chứa thành phần ô nhiễm chính là SO
2
nên dung dịch hấp thụ được
chọn là dung dịch Ca(OH)
2
vì các ưu điểm sau:

-Chất thải thứ cấp của nó được đưa về dạng thạch cao không gây ô nhiễm thứ cấp
cho nguồn nước và có thể tách ra khỏi nước đem chôn lấp an toàn
-Là loại dung dịch rẻ tiền,dễ kiếm
GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân 3 SVTH:Phạm Hồng Hải
Đồ án môn học xử lý chất thải-Xử lý khí thải nồi hơi đốt than
-Tính ăn mòn thiết bị yếu,ít gây nguy hại cho thiết bị xử lý
-Dung dịch này ngoài nhiệm vụ hấp thụ SO
2
còn có tác dụng làm nguội khí thải đáp
ứng tiêu chuẩn về nhiệt độ khí thải đầu ra của ống khói
Tháp hấp thụ được chọn là tháp đệm vì dòng khí có chứa bụi và tạo được bề mặt
tiếp xúc lớn nên tháp sẽ có kích thước nhỏ,kinh tế hơn.Vật liệu đệm là vòng sứ với
ưu điểm là chịu được môi trường ăn mòn tốt và chịu được nhiệt độ cao,ngoài ra còn
có tác dụng kết dính bụi trong khí thải vào dung dịch hấp thụ sau đó được tách ra ở
dạng cặn trong bể lắng.
I.3.2.Thuyết minh quy trình công nghệ
Sơ đồ xử lý khí thải nồi hơi đốt than đề xuất như sau:
Khí thải sau khi được thu gom bằng chụp hút sẽ được dẫn qua buồng lắng để thu
hồi bụi có kích thước lớn.Dòng khí sau khi qua buồng lắng sẽ được dẫn qua xiclon
thu hồi bụi có kích thước nhỏ hơn.Dòng khí sau khi qua xiclon sẽ được dẫn vào
GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân 4 SVTH:Phạm Hồng Hải
Bể trộn
dung dịch
sữa vôi
Bể
lắng
Tháp hấp thụ
Buồng
lắng
Xiclon

Ống khói
Nước thải
một phần thải
bỏ
Dd Ca(OH)
2

mới
Cặn
Môi
trường
Khí thải
Nước thải
Bụi
Bụi Nước
bổ sung
Khí thải
Ca(OH)
2
Nước thải
tuần hoàn
Đồ án môn học xử lý chất thải-Xử lý khí thải nồi hơi đốt than
tháp hấp thụ.Khí thải được đưa vào tháp từ dưới lên,dung dịch hấp thụ được đưa lên
trên thân trụ và được đĩa phân phối đều lên lớp vật liệu đệm.Dòng khí đi từ dưới
lên,dòng lỏng từ trên xuống qua lớp đệm cả hai tiếp xúc nhau và xảy ra quá trình
hấp thụ.Dung dịch SO
2
lắng xuống đáy tháp và được đưa đến bể xử lý.Khí ra ở đỉnh
tháp được thải ra ngoài qua ống khói cao.
Dung dịch sau khi qua tháp hấp thụ được sử dụng tuần hoàn.Theo thời gian,dung

dịch giảm dần pH và chứa nhiều cặn.Nước thải này được dẫn đến bể lắng để tách
bụi và các tinh thể thạch anh.Sau đó được dẫn đến bể trộn dung dịch sữa vôi.Khi bổ
sung dung dịch mới,một lượng dung dịch cũ sẽ được thải bỏ.Dung dịch mới lại
được bơm vào tháp.
Chương II:Tính toán và thiết kế
II.1.Tính toán và thiết kế buồng lắng bụi
-Diện tích mặt cắt ngang của buồng lắng
F=BH=V/u,m
2
Trong đó: u-tốc độ dòng khí đi qua thiết bị,m/s
B-chiều rộng buồng lắng,m
H-chiều cao buồng lắng,m
V-lưu lượng khí đi qua buồng lắng,m
3
/s
-Lưu lượng khí thải:
4,14822
273
150273
)1,7)125,1(5,7(4,1031
=
+
−+=
V
m
3
/h=4,117 m
3
/s
-Thông thường,vận tốc tối đa của dòng khí trong buồng lắng bụi là u=3m/s,nhưng

được áp dụng phổ biến nhất và đảm bảo nhất là u=0,3m/s
Suy ra f=BH=4,117/0,3=13,72m
2
-Chiều rộng,chiều dài và chiều cao buồng lắng
Sau khi xác định tiết diện ngang f ta tự chọn chiều rộng buồng lắng B thì tìm được
chiều cao buồng lắng H và ngược lại.
-Thời gian lưu của dòng khí

l
=l/u,s
GVHD:PGS.TS Nguyễn Phước Dân 5 SVTH:Phạm Hồng Hải