Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò hơi Công ty TNHH Green Chemical – Nhà máy sản xuất Formalyn 37%, KCN Long Bình, TP.Biên Hòa, Đồng Nai

ĐỀ TÀI

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò hơi
Công ty TNHH Green Chemical – Nhà máy sản
xuất Formalyn 37%, KCN Long Bình, TP.Biên
Hòa, Đồng Nai


MỤC LỤC
CHƯƠNG MỞ ĐẦU 2
A. Cơ sở hình thành đề tài : 2
B. Mục tiêu của đề tài : 3
C. Nội dung của đề tài : 4
CHƯƠNG I
5
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT FORMALYN 37% CÔNG TY TNHH GREEN CHEMICAL 5
1.1. Tổng quan về nhà máy : 5
1.1.1.
Giới thiệu về nhà máy: 5
1.1.2.
Vị trí và quy mô của nhà máy : 5
1.1.3.
Cơ cấu tổ chức của nhà máy: 7
1.2. Dây chuyền công nghệ : 8
1.3. Các nguồn phát sinh chất thải tại nhà máy:
11
1.3.1.
Khí thải: 11
1.3.2.
Nước thải:
13

1.3.3.
Chất thải rắn: 14
1.3.4.
Các yếu tố khác:
14
CHƯƠNG II 16
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI
16
2.1. Mục đích của việc xử lý khí thải:16
2.2. Các phương pháp xử lý khí thải: 17
2.2.1. Phương pháp xử lý bụi: 17
2.2.2. Phương pháp xử lý khí thải độc hại: 21
CHƯƠNG III 31
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ
LÝ KHÍ THẢI CHO NHÀ MÁY
31
3.1. Đề xuất phương án : 31
3.1.1. Tính toán tải lượng khí thải lò hơi : 31
3.1.2. Đề xuất phương án :
33
3.2. Tính toán thiết kế : 35


3.2.1. Cyclon : 35
3.2.2. Tháp hấp thụ : 38
3.2.3. Quạt công suất :
68
3.2.4. Bể nước tuần hoàn : 69
3.2.5. Ong khói :
69

CHƯƠNG IV 73
TÍNH TOÁN KINH TẾ 73
4.1. Kinh phí vận hành (/m3) : 73
4.2. Kinh phí đầu tư :
74
CHƯƠNG V 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76
5.1. Kết luận : 76
5.2. Kiến nghị : 76
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
A. Cơ sở hình thành đề tài :
Formalyn 37% là nguyên liệu chính được sử dụng nhiều trong
ngành gỗ (90 - 95%), và cũng được sử dụng trong công nghiệp,
chất khử trùng mà Việt Nam đang phải nhập khẩu toàn bộ.
Khi so sánh với các nước lân cận trong ngành gỗ, có thể thấy
được về kỹ thuật Việt Nam không hề thua kém, nhưng lại kém
hơn về nguồn nguyên vật liệu cũng như trang thiết bị máy móc
liên quan. Trong đó có thể kể đến kỹ thuật tạo ra keo mang
tính nhiệt và rắn từ phản ứng của Formalyn 37% với phenol,
melamine - một kỹ thuật đang được sử dụng rộng rãi trong sản
xuất veneer, MDF, PARTICLE BOARD,…
Trong khi đối với Formalyn 37% và một số các loại keo khác,
thời gian hữu hiệu càng lúc càng ngắn sẽ kéo theo sự giảm
xuống rõ nét của chất lượng sản phẩm.
Hiện nay, trong toàn bộ lượng Formalyn 37% và hơn 80 - 85%
lượng một số keo khác nhập khẩu thì phần lớn hiệu lực thời
gian sử dụng đã hết. Và dù cho chất lượng thấp như vậy, với


các mác nhập khẩu, các loại keo trên vẫn được bán ra với giá

rất đắt.
Chính những điều này đã kéo theo chất lượng của các loại keo
được chế tạo tại Việt Nam từ Formalyn 37% càng có chất
lượng rất kém, hầu hết thời gian sử dụng đã hết hạn.
Do vậy sản xuất Formalyn tại Việt Nam có thể giải quyết được
các vấn đề nêu trên bằng sản phẩm chất lượng cao, giá thành
thấp, cung cấp đến khách hàng trong thời gian ngắn nhất… và
đủ sức cạnh tranh với các nước lân cận.
Tuy nhiên, nhà máy sản xuất Formalyn 37% còn mắc phải một
số khó khăn như chưa giải quyết triệt để vấn đề gây ô nhiễm
môi trường, nhất là chưa giải quyết được lượng khí thải của
nhà máy, làm cho môi trường không khí của KCN vốn đã ô
nhiễm lại càng ô nhiễm hơn.
Đồ án "Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò hơi - Công
ty TNHH Green Chemical - nhà máy sản xuất Formalyn 37% KCN Long Bình - TP.Biên Hòa - Đồng Nai" được hình thành
trên yêu cầu thực tế của công ty, đồng thời góp phần bảo vệ
môi trường và tạo tiền đề cho sự phát triển ngành sản xuất
Formalyn.
B. Mục tiêu của đề tài :
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò hơi - Công ty
TNHH Green Chemical -Nhà máy sản xuất Formalyn 37% KCN Long Bình - TP.Biên Hòa - Đồng Nai.
C. Nội dung của đề tài :
"
Tổng quan về nhà máy sản xuất Formalyn 37% - Công ty
TNHH Green Chemical.
¢
Tổng quan về nhà máy sản xuất Formalyn 37% - Công ty
TNHH Green Chemical.
¢
Khảo sát hiện trạng về công nghệ sản xuất và các nguồn

thải nói chung, khí thải nói riêng của nhà máy sản xuất
Formalyn 37% - Công ty TNHH Green Chemical.
"
Tổng quan về các phương pháp xử lý khí thải.


"
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất
Formalyn 37% - Công ty TNHH Green Chemical.
¢
Từ các số liệu về nguồn thải thu thập được tính toán, thiết
kế hệ thống xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất Formalyn
37% - Công ty TNHH Green Chemical.
¢
Tính toán kinh tế cho hệ thống xử lý khí thải.
"
Kết luận và kiến nghị.

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT FORMALYN 37% CÔNG TY TNHH GREEN CHEMICAL
1.1. Tổng quan về nhà máy :
1.1.1.
Giới thiệu về nhà máy:
Nhà máy sản xuất Formalyn 37% - công suất 120 tấn/ngày của
công ty TNHH Green Chemical có mục đích chính thay thế
hàng nhập khẩu, được cung cấp nhiều trong ngành chế biến gỗ
(90 - 95%) đang phát triển ở nước ta và cũng được sử dụng
trong công nghiệp, chất khử trùng.
1.1.2.
Vị trí và quy mô của nhà máy :

"
Tên nhà máy : Nhà máy sản xuất Formalyn 37% thuộc
công ty TNHH Green Chemical.
"
Địa chỉ : lô C-5, đường số 7 - KCN Long Bình - Tp.Biên
Hòa - Tỉnh Đồng Nai.
"
Quy mô diện tích : 16416 m2.
"
Đại diện : Ông. HWANG JUN GU - Giám đốc.
"
Tổng mức đầu tư: 14.000.000 USD.
"
Số lượng CBNV của nhà máy khoảng 100 người, tùy theo
từng giai đoạn số lượng công nhân sẽ thay đổi để phù hợp với
tình hình hoạt động của nhà máy.
"
Nhà máy làm việc 3 ca/ngày.
"
Vị trí địa lý :
Địa điểm của nhà máy tại lô C-5, Khu công nghiệp Loteco,
đường số 7, phường Long Bình, TP.Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai.
Địa điểm này nằm trong quy hoạch dành cho khu công nghiệp
thuộc tỉnh Đồng Nai, cách thành phố Hồ Chí Minh 30 km nên
khá thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên vật liệu cũng như
sản phẩm. Mặt khác, nơi nay cũng thuộc vùng tam giác trọng
điểm phát triển kinh tế ( Thành Phố Hồ Chí Minh - Đồng Nai Bà Rịa Vũng Tàu) của khu vực phía Nam, rất có ý nghĩa đối
với sự phát triển hoạt động sản xuất của dự án về lâu dài.

Trong khu vực nhà máy không có dân sinh sống, khu dân cư
gần nhất cũng có khoảng cách đủ xa để đảm bảo vệ sinh môi
trường. Xung quanh khu vực nhà máy là các nhà máy khác,
một số đang tiến hành hoạt động xây dựng các dự án của các
ngành công nghiệp khác. Một số đã đi vào hoạt động.
Về giao thông vận tải cũng khá thuận lợi do khu vực nhà máy
nằm ở trung tâm của các đầu mối giao thông quan trọng như:
đường sắt, đường bộ, đường thủy.


1.1.3.

Cơ cấu tổ chức của nhà máy:

SƠ ĐỒ TỔ CHỨC

Hình 1.1: Sơ đồ tổ chức của nhà máy

1.2. Dây chuyền công nghệ :
Hình 1.2: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất Formalyn 37%


"
Mô tả các công đoạn trong dây chuyền sản xuất:
1. Methanol: từ bồn chứa, methanol được chuyển đến bồn
xử lý (methanol service tank) thông qua máy bơm methanol
(methanol transfer pump), sau đó methanol theo thiết bị ống
dẫn bơm (methanol feed pump) được đưa đến máy làm cô đặc
(evaporator), lượng methanol được đưa tới tùy thuộc vào sức
chứa của máy làm cô đặc (evaporator).

2. Tại thiết bị cô đặc (evaporator), methalnol được cô đặc
lại, sau đó được đun nóng 1 lần nữa bằng thiết bị đun nóng
methanol (methanol heater); trong quá trình chảy ra sẽ phát


sinh khí gas methanol, khí gas ngưng tụ này (condensation)
được nén lại, sau đó trộn lẫn với không khí ở 1 tỷ lệ nhất định
đã được điều chỉnh một cách chính xác trước đó tại thiết bị
trộn (mixer).
3. Không khí là một nguyên liệu quan trọng trong quá trình
này. Bằng cách sử dụng thiết bị thổi không khí (Roots Blower),
không khí sẽ được đưa vào với áp lực và lưu lượng nhất định,
sau đó tại thiết bị trộn, để giảm thiểu sự ngưng tụ trong quá
trình pha trộn, không khí được nung nóng bằng thiết bị nung
nóng không khí (Air heater) rồi mới cho kết hợp với methanol
gas.
4. Hơi nước (Steam) là vật chất quan trọng thứ 3. Tại thiết
bị trộn, hơi nước, không khí và methanol gas được pha trộn
với nhau theo tỷ lệ nhất định, hạn chế tối đa lượng thừa lại của
các chất trên trong thành phẩm. Bằng cách này sẽ làm cho giá
thành sản xuất Formalyn thấp, nâng cao chất lượng thành
phẩm.
5. Hỗn hợp Air, Methanol, Steam dưới tác động của chất xúc
tác (Granular Type Catalyst) ở nhiệt độ 630 - 6500C sẽ tạo
thành phản ứng khử (Dehydrog Enation), tạo thành
Formaldehyde Gas, nhiệt độ tỏa ra sau phản ứng nhanh chóng
được làm nguội (Quenching) trong nồi hơi (Boiler) để thu hồi
năng lượng, và hạn chế phản ứng phụ (Side reaction).
6. Năng lượng thu hồi trên sẽ được chuyển hóa thành dạng
hơi nước (steam), đưa đến các thiết bị có sử dụng hơi nước

trong quy trình để được tái sử dụng như một nguồn năng
lượng (có tác dụng tiết kiệm năng lượng).
7. Khí gas đã được làm lạnh nói trên sẽ thu hồi lại
Formaldehyde Gas được hấp thụ vào nước, 1 phần chuyển
thành nhiệt hấp thụ (Absorption Heat). Tại thiết bị chuyển đổi
nhiệt thành tấm (Plate Type Heat Exchanger), bằng cách
chuyển đổi nhiệt sang nước, nâng cao khả năng hấp thụ, hiệu


quả của các thiết bị được nâng cao, đồng thời đề phòng các sự
cố khác tác động đến môi trường.
8. Formaldehude Gas đã hấp thụ vào nước được cho vào
bình chứa, điều chế ở một nồng độ cần thiết, rồi đưa vào bình
chứa thành phẩm để bảo quản sử dụng.
1.3. Các nguồn phát sinh chất thải tại nhà máy:
1.3.1.
Khí thải:
Trong giai đoạn hoạt động của nhà máy có phát sinh ô nhiễm
về không khí, nguồn gốc gây ô nhiễm không khí bao gồm 2
nguồn chính sau:
1.3.1.1.
Ô nhiễm khí thải từ lò hơi:
Theo Cơ quan quản lý môi trường của Mỹ (USEPA), hệ số ô
nhiễm của các khí thải đặc trưng do đốt dầu FO (3%S) cho
trong bảng (3 loại khí thải đặc trưng là SO2, NO2,CO và bụi) :
Bảng 1.1: Hệ số ô nhiễm của một số khí khi dùng dầu FO
Chất ô nhiễm Hệ số ô nhiễm khi dùng dầu FO (g/1000l dầu)
SO2 54000
NO2 9600
CO 500

Bụi 2750
(Nguồn: USEPA)
Lượng dầu FO sử dụng là 150 l/h cho một lò hơi 2 tấn. Căn cứ
theo bảng trên ta có thể tính được tải lượng các chất ô nhiễm,
từ đó ta có thể tính được nồng độ các chất ô nhiễm trong khí
thải lò hơi như sau:
Bảng 1.2: Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi
Chất ô nhiễm Tải lượng ô nhiễm (g/h) Lưu lượng khí thải
(m3/h)
Nồng độ các chất ô nhiễm (mg/m3) TCVN
5939:2005 (mg/m3)
SO2 8100 3281.025 2468.74 500
NO2 1440 3281.025 438.89
580
CO 75 3281.025 22.86
1000
Bụi 412.5
3281.025 12.57
200


Kết quả cho thấy công ty sử dụng dầu FO với hàm lượng 3%S
thì nồng độ SO2 trong khí thải vượt tiêu chuẩn TCVN
5939:2005 rất nhiều lần, các khí còn lại và bụi đều nằm trong
khoảng cho phép.
1.3.1.2.
Ô nhiễm do khí thải máy phát điện:
Theo tài liệu hướng dẫn đánh giá nhanh nguồn phát thải của
WHO, đối với trường hợp đốt dầu DO (1%S) không được điều
khiển thì lưu lượng khí thải là 25 m3/kgDO. Hệ số ô nhiễm cho

trong bảng:
Bảng 1.3: Hệ số ô nhiễm của một số khí khi dùng dầu DO
Chất ô nhiễm Hệ số ô nhiễm (kg/tấn DO)
Bụi 4.36
SO2 20
NOx 8.5
CO 0.64
(Nguồn: WHO)
Máy phát điện có công suất 450 KVA thì lượng dầu tiêu thụ
khoảng 45 kg/h.
Lưu lượng khí thải: Q = 25 m3/kgDO x 45 kgDO/h = 1125
(m3/h)
Dựa vào bảng trên ta có thể tính được tải lượng các chất ô
nhiễm. Dựa vào tải lượng và lưu lượng khí thải ta có thể tính
được nồng độ các chất ô nhiễm như sau:
Bảng 1.4: Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải máy phát
điện
Chất ô nhiễm Nồng độ (mg/m3)
TCVN 5939:2005
(mg/m3)
Bụi 174.4
200
SO2 800 500
NOx 340 580
CO 25.6 1000


Như vậy theo WHO khí thải máy phát điện có SO2 vượt tiêu
chuẩn thải TCVN 5939:2005. Tuy nhiên , nguồn thải này không
liên tục, chỉ hoạt động trong thời gian ngắn khi cúp điện đột

xuất hoặc lưới điện Quốc gia gặp sự cố.
1.3.2.
Nước thải:
1.3.2.1. Nước thải sản xuất:
Trong quá trình hoạt động sản xuất của nhà máy, chủ đầu tư
cho biết công nghệ sản xuất keo này không phát sinh nước
thải.
1.3.2.2. Nước thải sinh hoạt:
"
Nguồn phát sinh: từ các nhà làm việc, các khu nhà vệ
sinh, nhà ăn, căn tin…
"
Lượng nước thải ước tính khoảng 6 m3/ngày.
"
Nước thải sinh hoạt được gom và xử lý bằng bể tự hoại,
sau đó được xử lý tiếp bằng cách dẫn ra hệ thống xử lý nước
thải tập trung của khu công nghiệp Long Bình.
1.3.2.3. Nước thải là nước mưa:
Nước mưa được thu gom bằng hệ thống riêng sau đó qua hệ
thống thoát nước và được đào thải vào hệ thống thoát nước
chung của khu công nghiệp Long Bình.
1.3.3.
Chất thải rắn:
o
Trong giai đoạn hoạt động của Nhà máy sẽ phát sinh chất
thải rắn từ các nguồn:
Rác thải sinh hoạt của cán bộ công nhân viên Nhà máy.
Rác thải do hoạt động sản xuất của Nhà máy chủ yếu là
bao bì, dẻ lau dính hóa chất, cặn hóa chất không còn sử dụng
v.v.

Dầu nhớt thải của lò hơi, máy phát điện dự phòng, cặn xử
lý vệ sinh công nghiệp lò hơi theo định kỳ v.v.
o
Tải lượng chất thải rắn:
Chất thải rắn sinh hoạt của 100 công nhân ước tính 25
kg/ngày chủ yếu là các chất hữu cơ, bao bì, ny lon.


Chất thải rắn được sinh ra do quá trình sản xuất chủ yếu
là: dẻ lau dính dầu mỡ, hóa chất, cặn hóa chất không còn sử
dụng, thùng phi chứa hóa chất: ước tính khoảng 20 kg/ngày.
1.3.4.
Các yếu tố khác:
1.3.4.1.
Ô nhiễm tiếng ồn:
Các nguồn gây ồn điển hình nhất trong Nhà máy có thể kể đến
:
Hoạt động của máy phát đện trong những trường hợp bị
cúp điện.
Hoạt động của các phương tiện lưu thông vận chuyển
nguyên liệu.
Hoạt động của các thiết bị sản xuất trong nhà máy.
Hoạt động của các quạt hút, quạt gió.
Máy phát điện theo dự báo có độ ồn khá cao nhưng hoạt động
cũng không liên tục, những thiết bị này được đặt trong một
nhà riêng ở vị trí riêng biệt để giảm thiểu tiếng ồn phát sinh ra
trong quá trình vận hành. Đồng thời vì khu vực Nhà máy nằm
trong khu công nghiệp tập trung cách xa khu vực dân cư nên
xét về độ ô nhiệm tiếng ồn là không quan trọng.
1.3.4.2.

Khả năng gây cháy nổ:
Đặc điểm hoạt động của Nhà máy cần nhiều nhiên liệu dễ cháy
như: dầu FO, DO, các dung môi, khí nóng bốc lên tại lò sấy.
Tất cả các yếu tố đó rất dễ dẫn đến cháy nổ.
Ngoài ra còn có một số nguyên nhân khác có thể gây cháy nổ:
Lửa cháy do rác, củi, chăn màn, nệm…
Lửa cháy do các thiết bị điện bị chập.
Lửa cháy do sét đánh.


CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI
2.1. Mục đích của việc xử lý khí thải:
Không khí đóng vai trò rất quan trọng đối với sinh vật
nói chung và con người nói riêng. Thật vậy, con người có thể
không ăn hoặc không uống trong nhiều ngày nhưng lại khó có
thể nhịn thở trong vài phút. Lượng không khí cần thiết cho
một người trong một ngày khoảng 14 kg (tương đương 12 m3).
Có thể thấy không khí gắn liền với sự tồn tại, sinh trưởng và
phát triển của mọi sinh vật trên trái đất. Bên cạnh đó, không
khí cũng có tác động không nhỏ đến chất lượng của các yếu tố
môi trường khác (đặc biệt là không khí bị ô nhiễm) như làm
thay đổi chất lượng nước hay tạo mưa axit gây chua đất…
Tuy nhiên, hiện nay môi trường không khí đang bị ô
nhiễm nghiêm trọng. Không khí bị ô nhiễm từ 2 nguồn là
nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo, trong đó nguồn nhân tạo là
nguyên nhân chính. Nguồn ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng
nhưng chủ yếu là do các hoạt động công nghiệp và giao thông.
Trong đó khí thải từ các hoạt động công nghiệp có chứa nhiều
chất độc hại với nồng độ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép gấp

nhiều lần. Vì vậy, mục đích của việc xử lý khí thải là loại bớt
các chất ô nhiễm có trong khí thải đến mức có thể chấp nhận
được theo tiêu chuẩn quy định trước khi thải ra môi trường
nhằm hạn chế vấn đề ô nhiễm không khí đến mức thấp nhất.
2.2. Các phương pháp xử lý khí thải:


Xử lý khí thải là làm cho nồng độ các chất độc hại trong khí
thải giảm tới mức độ tối thiểu trong phạm vi cho phép trước
khi thải vào môi trường xung quanh hoặc để giữ lại những
thành phần giá trị từ dòng khí đưa nó trở lại vào quá trình
công nghệ để tiếp tục sử dụng.
Các khí thải thuộc loại vô cơ như: SO2, SO3, H2S, CO, CO2,
NOx, HCl, HF…
Các khí thải thuộc loại hữu cơ như: aceton, acetylene, benzene,
butan, các axit hữu cơ, các dung môi hữu cơ…
Một số phương pháp xử lý khí thải:
2.2.1. Phương pháp xử lý bụi:
Bụi là các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) có thể được tạo ra
trong các quá trình nghiền, ngưng kết và các phản ứng hóa học
khác nhau, dưới tác dụng của dòng khí hoặc không khí chúng
chuyển thành trạng thái lơ lửng.
Nguồn phát thải bụi cố định phổ biến nhất ở các nhà máy, xí
nghiệp là các quá trình đốt nhiên liệu trong các loại lò cũng
như nhiều công đoạn gia công, chế biến vật liệu dạng hạt, bột
khác nhau.
Một số phương pháp xử lý bụi:
"
Buồng lắng bụi :
Cấu tạo của buồng lắng bụi rất đơn giản - đó là một không

gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết
diện đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí giảm
xuống rất nhỏ, nhờ thế hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm
đáy dưới tác dụng trọng lực và bị giữ lại ở đó mà không bị
dòng khí mang theo.
Hình 2.1: Mặt cắt dọc buồng lắng bụi
Buồng lắng bụi được áp dụng để lắng bụi thô có kích
thước hạt từ 60 - 70 µm trở lên. Tuy vậy, các hạt bụi có kích
thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng lắng. Ngoài ra
buồng lắng bụi còn được sử dụng như cấp lọc thô trước các
loại thiết bị lọc tinh khác.


"
Thiết bị lọc bụi ly tâm: gồm có 2 dạng là thiết bị lọc bụi ly
tâm kiểu nằm ngang và thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng
(Cyclon). Tuy nhiên, thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng là được
dùng phổ biến.
Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (cyclon) có cấu tạo rất
đa dạng, nhưng về nguyên tắc cơ bản bao gồm các bộ phận :
Hình 2.2: Cấu tạo Cyclon
Không khí mang bụi đi vào thiết bị theo ống 1 nối theo
phương tiếp tuyến với thân hình trụ đứng 2. Phần dưới của
thân hình trụ có phễu 3 và dưới cùng là ống xả bụi 4. Bên
trong thân hình trụ có ống thoát khí sạch 5 lắp cùng trục đứng
với thân hình trụ.
Nhờ ống dẫn 1 lắp theo phương tiếp tuyến, không khí sẽ
có chuyển động xoáy ốc bên trong thân hình trụ của cyclon và
khi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng không khí bị dội ngược
trở lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc để rồi cuối

cùng theo ống 5 mà thoát ra ngoài.
Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác
dụng bởi lực ly tâm làm cho chúng có xu hướng tiến dần về
phía thành ống của thân hình trụ rồi chạm vào đó, mất động
năng và rơi xuống đáy phễu. Trên ống xả 4 người ta có lắp van
6 để xả bụi vào thùng chứa.
Thông thường ở đáy phễu có áp suất âm ( áp suất tương
đối), do đó khi mở van 6 không khí bên ngoài sẽ bị hút vào
cyclon từ dưới lên trên và có thể làm cho bụi đã lắng đọng ở
đáy phễu bay ngược lên và theo không khí thoát ra ngoài qua
ống 5 làm mất tác dụng của việc lọc bụi. Để tránh tình trạng
trên người ta dùng van kép, trước khi xả bụi người ta đóng
van 6a rồi mới mở van dưới 6b.
Cyclon thường được sử dụng trong các trường hợp:
o
Bụi thô.
o
Nồng độ bụi ban đầu cao > 20 g/m3.


o
Không đòi hỏi hiệu quả lọc cao. Khi cần đạt hiệu quả cao
hơn thì dùng cyclon ướt hoặc cyclon chùm.
"
Thiết bị lọc bụi phun nước bằng ống Venturi:
Thiết bị lọc bụi phun nước bằng ống Venturi - gọi tắt là thiết bị
lọc bụi Venturi ( Venturi scrubber) có cấu tạo bao gồm :
Hình 2.3: Cấu tạo thiết bị lọc bụi Venturi
Để tăng tốc dòng khí người ta sử dụng ống thắt dần 1, đi qua
vào đoạn ống trụ ngắn - họng 2. Trong họng 2, vận tốc dòng

khí đạt được giá trị lớn nhất (80 - 200 m/s). Họng 2 nối tiếp vào
ống khếch tán 3, ở đây xảy ra sự giãn nở khí và sự giãm vận
tốc (tới 10 - 20 m/s) của dòng không khí. Nước được phun vào
qua ống 4 vào vòi phun trước đoạn ống trụ. Ong khếch tán 3
nối theo phương tiếp tuyến vào thân hình trụ 5. Khi dòng khí
mang bụi được đẩy vào ống Venturi với vận tốc lớn, động năng
của dòng khí tại chỗ thắt của ống Venturi sẽ kéo theo nước và
xé nước thành giọt mịn. Bụi trong dòng khí sẽ va đập quán
tính vào các giọt nước và bị đọng lại trên bề mặt giọt nước.
Đến lượt của mình, những giọt nước mang theo bụi bị dòng khí
chuyển động xoắn ốc trong thân hình trụ ép vào thành và chảy
xuống dưới rồi theo ống 6 xả ra ngoài, còn khí sạch thoát lên
trên qua miệng ống 7.
Quá trình quan trọng nhất trong thiết bị lọc bụi Venturi là sự
va đập quán tính giữa hạt bụi và những giọt nước trong bản
thân ống Venturi. Chính quá trình này quyết định hiệu quả lọc
của thiết bị. Còn quá trình tiếp theo xảy ra trong thân hình trụ
là quá trình tách nước ra khỏi dòng khí bằng lực ly tâm do
dòng khí chuyển động xoắn ốc gây ra - giống như trong các
cyclon thông thường.
Những ống Venturi được lắp đặt ở vị trí nằm ngang hoặc thẳng
đứng. Tiết diện của ống Venturi có thể là hình tròn hay hình
chữ nhật.
Ưu điểm của ống Venturi với sự phun nước là có khả năng lắng
các hạt bụi lớn lên tới kích thước 10 µm và vì vậy hiệu suất làm


sạch bụi rất cao 99.9%. Hiệu quả làm sạch còn phụ thuộc
nhiều vào vận tốc chuyển động của dòng khí. Sự tăng đường
kính của giọt nước phun với sự tăng lưu lượng riêng của nước

phun (dm3/m3 không khí) dẫn tới tăng sức cản thủy lực của
ống Venturi và tăng hiệu quả làm việc của thiết bị. Lưu lượng
nước cung cấp có thể đạt tới 0.5 - 1 kg/m3.
Bên cạnh đó ống Venturi còn có những nhược điểm: sức cản
khí động của dòng khí là rất lớn - 10000Pa (1000kg/cm2) và
lớn hơn, tiêu hao năng lượng cho hệ thống là lớn.
2.2.2. Phương pháp xử lý khí thải độc hại:
"
Phương pháp thiêu hủy:
Phương pháp này thường dùng trong các trường hợp khi mà
khí thải của các quá trình công nghệ không thể thu hồi hoặc tái
sinh được. Phương pháp này có 2 loại: có xúc tác và không có
xúc tác.
- Thiêu hủy không có chất xúc tác được thực hiện khi đốt trực
tiếp khí thải ở nhiệt độ cao: 800 đến 10000C. Phương pháp này
áp dụng đối với khí thải có nồng độ độc hại cao (vượt quá giới
hạn bốc cháy) và có hàm lượng oxy đủ lớn. Có thể thiêu cháy
khí thải ở trong các lò đốt khi cần tận dụng lượng nhiệt khá
lớn tỏa ra.
- Thiêu cháy có chất xúc tác cần diện tích bề mặt tiếp xúc lớn
và nhiệt độ đốt khoảng 250 đến 3000C. Trong phương pháp
này thường sử dụng các bề mặt kim loại như: các dải băng
bạch kim, đồng, crôm, niken …làm chất xúc tác. Làm sạch khí
thải theo phương pháp này có giá thành rẻ hơn so với phương
pháp thiêu đốt không có xúc tác. Phương pháp có chất xúc tác
thường thích hợp cho các khí độc hại có nồng độ gần với giới
hạn bắt lửa.
"
Phương pháp ngưng tụ:
Trong phương pháp này sử dụng một chất lạnh trung

gian để hạ thấp nhiệt độ của dòng khí thải tới nhiệt độ nhất
định mà khi đó các khí thành phần ngưng đọng lại và tách ra


khỏi dòng khí thải. Phương pháp này thường áp dụng đối với
các dung môi hữu cơ như: xăng, dầu, aceton, toluen…đối với
các dung môi hữu cơ có nhiệt độ sôi cao thì có thể thu hồi lại
được bằng cách đơn giản và đỡ tốn kém hơn so với dung môi
có nhiệt độ sôi thấp.
"
Phương pháp sinh hóa, vi sinh:
Phương pháp này lợi dụng các vi sinh vật trong môi trường
xung quanh (đất, nước, không khí…) để hấp phụ , phân hủy
các khí thành phần độc hại có trong dòng khí thải. Ngoài ra
các vi sinh vật còn tiêu thụ một phần đáng kể các tạp chất có
trong hỗn hợp khí, nhất là khí thải của ngành công nghiệp chế
biến thực phẩm, nhà máy tổng hợp hữu cơ… Phương pháp
sinh hóa, vi sinh được thực hiện theo một quy trình đơn giản
nhưng mang lại hiệu quả kinh tế nhất định.
"
Phương pháp hấp phụ:
Quá trình hấp phụ khí bằng vật liệu rắn là một phương
pháp để khử khí độc hại trong khí thải được áp dụng rất phổ
biến.
Hấp phụ là 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 các
phân tử chất khí ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại trên bề mặt
của vật liệu rắn. Vật liệu rắn sử dụng trong quá trình này được
gọi là chất hấp phụ (adsorbent), còn chất khí bị giữ lại trong

chất hấp phụ được gọi là chất bị hấp phụ (adsorbate).
Quá trình hấp phụ được sử dụng rộng rãi để khử ẩm
trong không khí hoặc trong môi trường khí nói chung, khử khí
độc hại và mùi trong khí thải, thu hồi các loại hơi, khí có giá trị
lẫn trong không khí hoặc khí thải. Quá trình hấp phụ được áp
dụng rất phù hợp cho những trường hợp:
o
Chất khí ô nhiễm không cháy được hoặc khó đốt cháy.
o
Chất khí cần khử có giá trị và cần thu hồi.


o
Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp trong khí thải mà các
quá trình khử khí khác không thể áp dụng được.
Quá trình hấp phụ được chia thành hấp phụ vật lý (physical
adsorption) và hấp phụ hoá học(chemisorption).
¢
Hấp phụ vật lý:
Trong hấp phụ vật lý các phân tử khí bị hút vào bề mặt của
chất hấp phụ nhờ có lực liên kết giữa các phân tử (lực Vander
Waals). Hấp phụ là quá trình có tỏa nhiệt. Lượng nhiệt tỏa ra
phụ thuộc vào cường độ của lực liên kết phân tử và tương
đương với entanpy (nhiệt) ngưng tụ của hơi, khí. Lượng nhiệt
đó nằm trong khoảng từ 2 - 20 kJ/g.mol.
Ưu điểm của quá trình hấp phụ vật lý là quá trình thuận
nghịch. Bằng cách hạ thấp áp suất riêng của chất khí cần hấp
phụ trong hỗn hợp khí hoặc thay đổi nhiệt độ, khí đã bị hấp
phụ nhanh chóng được nhả ra mà bản chất hóa học của nó
không hề bị thay đổi. Trong trường hợp này sự thay đổi nhiệt

độ được áp dụng một cách phổ biến nhất.
Tính chất thuận nghịch của quá trình hấp phụ vật lý có ý
nghĩa đặc biệt quan trọng khi cần thu hồi chất bị hấp phụ có
giá trị hoặc khi cần hoàn nguyên chất hấp phụ đã bão hòa để
tái sử dụng.
Lượng khí bị hấp phụ bằng quá trình hấp phụ vật lý giảm rất
nhanh khi nhiệt độ tăng và có trị số rất bé khi nhiệt độ cao hơn
nhiệt độ tới hạn của chất bị hấp phụ. Lượng khí bị hấp phụ tỷ
lệ thuận theo diện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ.
Một ưu điểm nữa của hấp phụ vật lý là tốc độ hấp phụ diễn ra
rất nhanh.
¢
Hấp phụ hóa học :
Hấp phụ hóa học là kết quả của các phản ứng hóa học giữa
chất bị hấp phụ và vật liệu hấp phụ. Trong trường hợp này lực
liên kết mạnh hơn nhiều so với lực liên kết trong hấp phụ vật
lý. Do đó lượng nhiệt tỏa ra lớn hơn nhiều so với lượng nhiệt
được giải phóng trong hấp phụ vật lý. Lượng nhiệt này thường


nằm trong khoảng 20 - 400 kJ/g.mol. Do lượng nhiệt hấp phụ
hóa học lớn, năng lượng cần cho phản ứng giữa các phân tử
của chất bị hấp phụ với phân tử của chất hấp phụ là ít hơn
đáng kể so với năng lượng cần cho phản ứng của các chất ấy
ngay trong pha khí. Chi phí ít năng lượng cho phản ứng là cơ
sở để giải thích hiệu quả của chất xúc tác bằng bề mặt chất rắn
trong việc thúc đẩy nhanh một số quá trình hóa học trong công
nghệ hóa chất.
Một đặc điểm khác biệt quan trọng nữa của hấp phụ hóa học
so với hấp phụ vật lý là tính chất không thuận nghịch của quá

trình. Khi cần giải thoát khí đã bị hấp phụ trong quá trình hấp
phụ hóa học thì bản chất hóa học của khí bị thay đổi. Do đó
nếu muốn thu hồi khí có giá trị hoặc hoàn nguyên chất hấp
phụ để tái sử dụng thì cần chọn vật liệu hấp phụ nào có tính
chất hấp phụ vật lý là chủ yếu.
Nếu tốc độ của quá trình hấp phụ hóa học phụ thuộc vào nhiệt
độ, người ta gọi là quá trình hấp phụ hóa học kích hoạt
(activated chemisorption, tức có thể kích hoạt được). Còn nếu
quá trình hấp phụ xảy ra rất nhanh và không phụ thuộc vào
nhiệt độ, người ta gọi đó là quá trình hấp phụ hóa học không
kích hoạt (nonactivated chemisorption).
Hình 2.4: Thiết bị hấp phụ
Dòng khí thải đi vào thiết bị từ ống 1. Khi dòng khí thải đi qua
các lớp vật liệu hấp phụ 2, khí thành phần trong hỗn hợp khí
thải được bám giữ trên các bề mặt của các hạt vật liệu còn
không khí sạch được xả ra ngoài qua ống 3.
Vật liệu hấp phụ được áp dụng trong kỹ thuật xử lý khí thải có
sự phát triển bề mặt bên trong rất lớn và chúng cần phải đáp
ứng một số yêu cầu :
"
Có khả năng hấp phụ lớn.
"
Không tác dụng hóa học với các thành phần khí riêng
biệt có trong khí thải.
"
Có tính lựa chọn cao.


"
Có độ bền cơ học cao, yêu cầu này cần được chú ý hơn

khi sử dụng chúng trong những thiết bị hoạt động liên tục.
"
Có khả năng hoàn nguyên.
"
Có giá thành hạ.
2.2.6. Phương pháp hấp thụ:
Sự hấp thụ là quá trình hút thu chọn lọc một hay một số thành
phần của hỗn hợp khí bằng chất hút thu thể dịch, ta gọi chất
hút thu thể dịch là chất hấp thụ. Vì vậy ta có thể hiểu phương
pháp hấp thụ là phương pháp làm sạch khí thải của các nhà
máy, xí nghiệp để tách ra những thành phần giá trị từ dòng khí
và đưa nó trở lại vào quá trình công nghệ để tiếp tục sử dụng
hoặc là để tách ra những chất độc hại trong dòng khí trước khi
thải vào môi trường xung quanh. Thông thường sử dụng làm
sạch hấp thụ hợp lý khi nồng độ của thành phần khí độc hại
trong dòng khí thải khá lớn: cao hơn 1% theo thể tích.
Sự hấp thụ gồm 2 phương thức: hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa
học.
"
Hấp thụ vật lý: những phần tử bị hấp thụ không đi vào
những phần tử hấp thụ, nghĩa là quá trình hấp thụ thành phần
riêng bằng chất hấp thụ không kéo theo phản ứng hóa học. Khi
áp suất riêng phần của khí thành phần có trong hỗn hợp khí
cao hơn áp suất cân bằng trên bề mặt dịch thì quá trình hấp
thụ tiếp tục. Hấp thụ vật lý thường người ta sử dụng chất hấp
thụ phổ biến nhất là nước, đồng thời cả những dung dịch hữu
cơ - không điện phân, không phản ứng với khí thành phần và
dung dịch của chúng. Sử dụng nước rất hợp lý để làm sạch thể
tích lớn khí thải áp suất thấp (khí thải sản xuất công nghiệp),
bởi vì trong những thiết bị lớn khó mà tránh khỏi tổn hao

dung dịch hấp thụ, mà nước lại là chất hấp thụ rẻ, dễ kiếm.
"
Hấp thụ hóa học: những phần tử bị hấp thụ sẽ tác động
tương hổ hóa học với các phần tử hoạt tính khí của chất hấp
thụ và tạo thành hỗn hợp hóa học mới. Khi này áp lực cân
bằng của khí thành phần trên bề mặt dung dịch ít hơn một


chút so với sự hấp thụ vật lý và nó có khả năng tách ra hoàn
toàn khỏi dòng khí thải. Khi hấp thụ hóa học có thể sử dụng
những hợp chất hóa học sau: dung dịch monoetanolamin,
dietanolamin, ammoniac, những dung dịch natri carbonat…
những phân tử của khí thành phần hòa tan trong dung dịch đi
vào phản ứng với những phân tử thành phần hoạt tính của
chất hấp thụ. Đa số các phản ứng là tỏa nhiệt và thuận nghịch,
do đó khi tăng nhiệt độ dung dịch thì hợp chất tạo thành được
phân hủy và sẽ tách thành những thành phần ban đầu.
Hình 2.5: Thiết bị hấp thụ
Thiết bị hấp thụ có chức năng tạo ra bề mặt tiếp xúc càng lớn
càng tốt giữa 2 pha khí và lỏng.
o
Thiết bị hấp thụ khí độc hại bằng phương pháp rửa khí
thường là các tháp rửa khí, dòng khí thải đi vào thiết bị qua
ống 1, chất lỏng được phun thành các hạt nhỏ chuyển động
ngược với hướng chuyển động của dòng khí thải (hoặc theo
hướng cắt ngang). Các hạt nhỏ li ti tiếp xúc với khí thải và hấp
thụ khí độc hại trong khí thải, các lớp vật liệu đệm 2 làm tăng
diện tích tiếp xúc giữa 2 pha, giúp tăng hiệu quả của thiết bị.
Tại lớp tách ẩm 4, lượng khí thải vừa được xử lý (trở thành khí
sạch) được đưa ra môi trường ngoài hoặc cũng tại đây một số

dung dịch được hoàn nguyên và được chuyển sang công đoạn
khác. Dòng cặn sẽ được tháo ra ngoài qua ống 6. Lượng dung
dịch hấp thụ tưới trong thiết bị khoảng 1.3 đến 2.6 mg/m3.
Hiệu quả có thể đạt đến 95% tùy thuộc vào loại khí độc hại và
dung dịch hấp thụ.
o
Ưu điểm của phương pháp : thích hợp với các loại khí
độc hại dễ hòa tan trong dung dịch hay dễ phản ứng với các tác
nhân hấp thụ chứa trong nước như là các khí SO2, NOx,HF,
HCl…
o
Nhược điểm : nước thải của thiết bị sẽ bị nhiễm bẩn và
nhiều khi phải có thiết bị xử lý nước kèm theo.


o
Xử lý các chất độc hại có trong khí thải bằng phương
pháp hấp thụ được sử dụng nhiều khi lưu lượng dòng khí thải
lớn với nồng độ các khí độc hại khá cao. Ngoài ra khi sử dụng
phương pháp này mang lại hiệu quả kinh tế cao và có thể thu
hồi các chất sử dụng tuần hoàn hoặc chuyển sang công đoạn
sản xuất ra sản phẩm khác.
o
Tuy nhiên chất hấp thụ công nghiệp áp dụng trong quá
trình làm sạch liên tục dòng khí cần phải thỏa mãn một số yêu
cầu sau:
"
Có đủ khả năng hấp thụ cao.
"
Có tính chọn lọc cao theo quan hệ với thành phần cần

được tách ra.
"
Có thể có tính bốc hơi nhỏ.
"
Có những tính chất động học tốt.
"
Có khả năng hoàn nguyên tốt.
"
Có tính ổn định nhiệt hóa học.
"
Không có tác động ăn mòn nhiều đến thiết bị.
"
Có giá thành rẻ và dễ kiếm trong sản xuất công nghiệp.
o
Ta thấy rằng không có chất hấp thụ nào thỏa mãn được
tất cả các yêu cầu trên nên trong mỗi trường hợp cụ thể nên
chọn chất hấp thụ thỏa mãn được những yêu cầu cơ bản.
Trong kỹ thuật xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ, nước
là loại chất hấp thụ sẵn có, giá rẻ và thuận tiện nhất. Tuy
nhiên, nước chỉ hấp thụ được một số ít loại khí độc hại, hơn
nữa mức độ hấp thụ vật lý của nước cũng bị hạn chế. Trong
nhiều trường hợp người ta phải áp dụng phương pháp hấp thụ
hóa học bằng các loại dung dịch hóa chất khác nhau tùy theo
chất độc hại cần khử.


CHƯƠNG III
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ
LÝ KHÍ THẢI CHO NHÀ MÁY
3.1. Đề xuất phương án :

3.1.1. Tính toán tải lượng khí thải lò hơi :
Theo Cơ quan quản lý môi trường của Mỹ (USEAP), hệ
số ô nhiễm của các khí thải đặc trưng do đốt dầu FO (3%S)
cho trong bảng sau: (4 loại khí thải đặc trưng là SO2, NO2, CO
và bụi)
Chất ô nhiễm Hệ số ô nhiễm khi dùng dầu FO (g/1000l dầu)
SO2 54000
NO2 9600
CO 500
Bụi 2750
(Nguồn : USEAP)
Lượng dầu FO sử dung là 150 lít/h cho lò hơi 2 tấn. Căn
cứ theo bảng trên ta có thể tính được tải lượng các chất ô
nhiễm như sau:
Chất ô nhiễm Tải lượng các chất ô nhiễm (g/h)
SO2 54000 * 0,15 = 8100
NO2 9600 * 0,15 = 1440
CO 500 * 0,15 = 75
Bụi 2750 * 0,15 = 412,5
Cũng căn cứ vào lượng dầu sử dụng, tính toán lưu lượng
khí thải ra: