Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải với số liệu cho trước

Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

SỐ LIỆU ĐẦU BÀI


-

Kích thước nhà:
Nhà A:
- Nhà B:
bA=6m
bB=40m
lA=25m
lB=40m
hA=3m
hB=5m
L1 = 20m; Hô=10m; uo=5 m/s; Tkt=80oC; Txq=25oC

-

Lưu lượng L =35000 (m3/h)


•

Thông số khí thải nhà máy A:
Nồng độ khí thải (mg/m3)
Cl2: 67

•
-



SO2: 1331 NO2: 1452

H2S: 19 CO: 4114

Bụi:
Hàm lượng bụi (g/m3): 10
Khối lượng riêng (kg/m3): 4000
Cỡ hạt (:
Đường kính
cỡ hạt δ (μm)

0_5

5_10

10_2
0

20_30

30_40

40_50

Phần trăm khối

lượng

13

21

8

11

12

11

Khí quyển trung tính (cấp D).

SVTH: Lê Thị Hằng

50_60 60_70
12

12


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

MỤC LỤC

SVTH: Lê Thị Hằng


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

CHƯƠNG I: ĐỀ XUẤT DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
1.

Xử lý số liệu:

1.1

Tính toán nồng độ cho phép:
Theo QCVN 19: 2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải
công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ
Cmax=C×Kp×Kv
Trong đó:
+ Cmax: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí thải
công nghiệp.
+ C: Nồng độ của bụi và các chất vô cơ theo cột B của QCVN
19:2009/BTNMT.
+ Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp=0,9. Vì 20000 < 35000 < 100000 m3/h.
(Lưu lượng thải của nhà máy 35 000 m3/h) (mục 2.3-QCVN 19/2009)
+ Hệ số vùng, Kv=1 . Khu công nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại
đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn hơn
hoặc bằng 2 km; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ và
các hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này
dưới 2 km.

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

SVTH: Lê Thị Hằng

3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

1.2 Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải:
Theo số liệu đầu vào, nồng độ các chất vô cơ (C 1) tại miệng khói có nhiệt độ là
80oC, nhưng nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép (C max) ở nhiệt độ 25oC . Vậy
nên, trước khi so sánh nồng độ để xem bụi hoặc khí thải nào vượt tiêu chuẩn ta
cần quy đổi C1(80oC)  C2 (25oC)
Đây là trường hợp điều kiện đẳng áp với: Áp suất p1=p2= 760 mmHg
t1= 80oC  T1= 353oF
t2=25oC  T2=298oF
Từ phương trình khí lý tưởng : PV=nRT

Trong đó:
C1, T1: Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/m3) ở nhiệt độ tuyệt đối
T1=353oF
C2, T2 : Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/Nm 3) ở nhiệt độ tuyệt đối
T2=298oF
Bảng: Nồng độ các thành phần trong khí thải ở 25oC

-

TT

Thông số

Cmax ( mg/Nm3)

C0 ( mg/ Nm3)

Kết luận

1

Bụi

180

10000

Vượt QC

2

Cl2

9

67

Vượt QC

3

SO2

450

1331

Vượt QC

4

H2 S

6,75

19

Vượt QC

5

CO

900

4114

Vượt QC

6

NO2

765

1452

Vượt QC

Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu ta thấy những chỉ tiêu cần được xử lý trước khi
thải ra ngoài môi trường là: Bụi, Cl2, SO2, H2S, CO, NO2.
1.3 Đề xuất và thuyết minh sơ đồ công nghệ.
SVTH: Lê Thị Hằng

4


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

Khí thải chứa bụi

Buồng lắng bụi

Xyclon chùm

Lọc bụi bằng điện

Hấp thụ bằng dung dịch Na2CO3

Tháp hấp thụ khí H2S, NO2

Khí đạt yêu cầu thải ra ngoài môi trường



Thuyết minh:
Bụi và khí được thu gom thông qua các chụp hút bố trí trên các máy công cụ,
các chụp hút được nối vào hệ thống ống dẫn. Khi đó vận tốc dòng khí giảm đột
ngột, làm cho hạt bụi rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại trong
SVTH: Lê Thị Hằng

5


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

buồng lắng. Nhờ tác dụng của lực hấp dẫn làm cho các hạt bụi lắng xuống khi đi
qua thiết bị. Các hạt bụi này sẽ rơi vào bình chứa hoặc được đưa ra ngoài bằng
vít tải hay băng tải. Hỗn hợp khí chưa sử lý hết bụi được đưa sang Xyclon.
Không khí vào Xyclon sẽ chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt trong của
vỏ hình trụ. Xuống tới phần phễu, dòng khí sẽ chuyển động ngược lên trên theo
đường xoắn ốc và qua ống tâm thoát ra ngoài. Hạt bụi trong dòng không khí
chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí vào chuyển động xoáy. Lực ly tâm gây tác
động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ ngoài Xyclon. Đồng thời, hạt

bụi sẽ chịu tác động của sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyển
động, kết quả là hạt bụi dịch chuyển dần về vỏ ngoài của Xyclon, va chạm với
nó, sẽ mất động năng và rơi xuống phễu thu. Ở đó, hạt bụi đi qua thiết bị xả đi ra
ngoài. Hỗn hợp khí chưa xử lý hết bụi lại tiếp tục được đưa sang thiết bị lọc bụi
túi vải để loại bỏ bụi ra khỏi dòng khí thải sao cho đạt QCVN 19:2009/BTNMT.
Hỗn hợp khí còn lại được đưa sang tháp hấp thụ bằng dung dịch Na 2CO3 , dung
dịch được bơm từ thùng chứa lên tháp. Dung dịch này sau khi hấp thụ ở đáy
tháp được đưa ra bồn chứa. Tại đây, dung dịch lỏng này sẽ được xử lý sao cho
nồng độ của nước thải đạt được nồng độ cho phép để có thể thải ra môi trường.

SVTH: Lê Thị Hằng

6


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

1.4 Tính toán lan truyền chất ô nhiễm
a. Xác định nguồn thải là nguồn cao hay nguồn thấp.


-

Do nguồn thải là ống khói của nhà máy A nên đây là nguồn điểm.
Ta có: 20oC < = = 80 – 25 = 55oC < 100oC Nguồn thải là nguồn nóng.
Xét nhà A.
Ta có:
Chiều rộng: b = 6m< 2,5 HA = 2,5 3 = 7,5m → nhà A : nhà hẹp

Chiều dài: l = 25m< 10 HA = 10 3 = 30m →
nhà A : nhà ngắn
→ Nhà A: Nhà hẹp, ngắn.
Xét nhà B.
Ta có:
Chiều rộng: b = 40m > 2,5 HB = 2,5 5 = 12,5m → Nhà B: nhà rộng
Chiều dài: l = 40m < 10 HB = 10 5 = 50m → Nhà B: nhà ngắn.
→ Nhà B: Nhà rộng, ngắn.
Gió thổi A → B. Khoảng cách từ nhà A đến nhà B: L1(m)
Ta có: L1 = 20m < 10 HA = 30m

→ nhóm nhà

Ta có : Hgh = 0,36 (bz + x1) +
Trần Ngọc Chấn)

(Công thức 4.3 trang 149, GS,TS.

Trong đó :
•
•
•
•
-

Hgh : Chiều cao giới hạn của nguồn điểm. (m)
bz: Khoảng cách từ mặt sau (mặt làm chuẩn) của nhà đến nguồn thải. (m)
x1: khoảng cách của 2 nhà. (m)
: Chiều cao nhà B (m)
→ Hgh = 0,36 ( 4 + 20 ) + = 13,64 (m)

Theo Davidson W.F: = D , m
(Công thức 3.39 trang 92, GS,TS. Trần Ngọc Chấn)

Trong đó:
•
•

D: Đường kính miệng ống khói, m. D = 1m
w: Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s
w=

Với: L: lưu lượng nguồn thải m3/s

SVTH: Lê Thị Hằng

7


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

L = = 9,72 m3/s
Suy ra:
•
•
•

w = = 12,38 m/s

u: Vận tốc gió. u(z) = u(10) = 5 m/s (Do Hô = 10m)
Tkhói: Nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, K.
: Chênh lệch nhiệt độ giữa khói và không khí xung quanh, độ C hoặc K
→ = 1 = 4,11 m
Ta có: Hhq = Hống + = 10 + 4,11 = 14,11 m
Do: Hhq > Hgh→ Đây là nguồn thải cao.


-

Sự khuếch tán bụi và khí từ nhà A sang nhà B.
Xét nồng độ chất ô nhiễm khi khuếch tán với nồng độ thải ra:
C(x,y) = EXP [-(]
Theo công thức của Bosanquet và Pearson, nồng độ cực đại của chất ô nhiễm
trên mặt đất được tính như sau:
Cmax = 0,216
Trong đó:

•
•
•

-

M – lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục, g/h
H – chiều cao hiệu quả của nguồn thải, m
p,q – hệ số khuếch tán theo chiều đứng và chiều ngang. p = 0,05; q = 0,08 (Vì
khí quyển ở mức trung tính (cấp D), tức là khí quyển có độ rối trung bình (Trang
48_Kỹ thuật XLKT-ĐH TN và MT HN).
Khoảng cách từ nguồn (chân ống khói) đến vị trí có nồng độ cực đại C max trên

mặt đất là:
(CT 2.23_trang 48_Kỹ thuật XLKT-ĐH TN và MT HN).
xM = = = = 141,1 (m)

SVTH: Lê Thị Hằng

8


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

Chỉ
tiêu

Cmax cho
phép ( theo
QCVN09:
2009)
3

(mg/Nm )

-

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

Tải lượng
chất ô
nhiễm (g/s)

Cmax trên
mặt đât
(g/m3)
Cmax =

M= L×C=

Nồng độ
cho phép
theo quy
chuẩn
05:201306:2009

Kết quả

Cl2

9

8,75.103

1,28

30

Đạt

SO2

450

4,37.

644,2

50

Không đạt

H2S

6,75

6,56.

9,67

42

Đạt

CO

900

8,75.

1289,8

5000

Đạt

NO2

765

7,43.

1095,2

40

Không đạt

Bụi

180

1,74 . 106

256,5

100

Không đạt

Theo bảng trên ta thấy các khí SO 2, NO2 và bụi có nồng độ vượt quá giá trị cho
phép của QCVN 05:2013 và QCVN 06:2009. Nhưng xM lại nằm rất xa khu dân
cư B nên ta sẽ tính nồng độ chất ô nhiễm NO 2 , SO2 , bụi tại vị trí đầu và cuối

khu dân cư B dọc theo trục hướng gió.

= exp[]
(CT 2.21_trang 48_Kỹ thuật XLKT-ĐH TN và MT HN)
-

Vị trí đầu khu dân cư B:
x1 = 2/3 bA + L1 = 24 (m)

-

Vị trí cuối khu dân cư B:
x2 = 2/3 bA + L1 + bB = 64 (m)



NO2 :
+Đầu khu dân cư B:
= exp(
SVTH: Lê Thị Hằng

9


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

= exp(
= 2,210-6 (g/m3) = 2,2 (g/m3)

+ Cuối khu dân cư B:
= exp(
= exp(
= 4,7810-6 (g/m3) = 4,78(g/m3)


SO2:
+ Đầu khu dân cư B:
= exp(
= exp(
= 1,310-6 (g/m3) = 1,3 (g/m3)
+ Cuối khu dân cư B:
= exp(
= exp(
= 2,810-4 (g/m3) = 280(g/m3)



Bụi:
+ Đầu khu dân cư B:
= exp(
= exp(
= 5,1210-7 (g/m3) = 0,512 (g/m3)
+ Cuối khu dân cư B:
= exp(
= exp(
= 1,12 10-4 (g/m3) = 112(g/m3)
SVTH: Lê Thị Hằng

10

Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

SVTH: Lê Thị Hằng

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

11


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI


Các thông số đầu vào
Các đại lượng

Đơn vị

Giá trị

m3/s

9,72

Nồng độ bụi ban đầu

mg/m3

10000

Khối lượng riêng của bụi

kg/m3

4000

Độ nhớt của không khí ở 0oC

kg/m.s

17,17.10-6

Lưu lượng

Bảng: Dải phân cấp cỡ hạt

-

Đường kính
cỡ hạt δ (μm)

0_5

5_10

10_2
0

20_30

30_40

40_50

Phần trăm khối
lượng

13

21

8

11

12

11

50_60 60_70
12

12

Hiệu suất xử lý bụi: = 98,2(%)

Từ đặc điểm bụi và hiệu suất xử lý ta chọn hệ thống xử lý bụi gồm có: buồng
lắng, xyclon chùm, thiết bị lọc bụi tĩnh điện.

I.
1.

BUỒNG LẮNG BỤI.
Tính toán kích thước buồng lắng bụi
Chọn nghĩa là buồng lắng có thể lọc toàn bộ cỡ hạt d 0 .
Chọn 2 buồng lắng đặt song song.
Lưu lượng tính toán của mỗi buồng là:



L1 = = m3/h = 4,86 m3/s
Kích thước của mỗi buồng lắng bụi:
B l=
(Công thức 6.11_trang 63_ Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Trần Ngọc
Chấn, T2)
SVTH: Lê Thị Hằng

12


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

Trong đó:
•

•
•
•

B: chiều rộng một buồng lắng, m
l : chiều dài một buồng lắng, m.
L1: lưu lượng khí mỗi buồng, L1 = 4,86 m3/s
µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 80oC
µ= µo
= 17,17 10-6= 2,1 10-5 Pa.s

•
•
•

ρb: Khối lượng riêng của bụi, ρb = 4000kg/m3
g: gia tốc trọng trường, g=9.8 m/s2
: Đường kính hạt bụi nhỏ nhất: 50 10-6 m
→ B l = = 18,7 m2
Với l ≥ 2,5B => Chọn B=2,5m và l=7,5m;
Chọn vận tốc khí trong buồng lắng là u=0,95m/s.
Có: u = => H = = = 2,05 (m) => Chọn H = 2m



Kiểm tra lại:
=
Với:

•

•
•
•

δmin: đường kính nhỏ nhất của hạt bụi mà buồng lắng có thể giữ lại được
trọng lượng riêng của bụi ( kg/m3)
µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 80oC, µ = 2,1 . 10-5 Pa.s
ρ: khối lượng riêng của khí thải ở 800C:
ρ = 1,293 = 1,293 = 1 kg/m3
Trong đó :
1,293: Khối lượng khí ở 0oC, 760 mmHg, kg/m3
t : Nhiệt độ khí thải.oC

•
•
•


g: gia tốc trọng trường. (m/s2)
B: chiều rộng của buồng lắng bụi. B = 2,5m
: chiều dài của buồng lắng bụi. l = 7,5m
= = 50 m (khớp với giá trị lựa chọn ban đầu)
SVTH: Lê Thị Hằng

13


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

Như vậy các hạt bụi có đường kính 50 đều bị lắng hết xuống đáy buồng lắng.
2.


Hiệu suất lọc bụi của buồng lắng
Hiệu quả lắng theo cỡ hạt
Theo cỡ hạt, hiệu quả lắng được tính theo :
Trong đó:
+ µ : Độ nhớt của khí thải ở 80oC, µ = 2,1 . 10-5 Pa.s
+ L1 : Lưu lượng khí thải, L1 = 4,86 (m3/s)
+ ρb : Trọng lượng riêng của bụi, ρb = 4000 kg/m3
+ l : Chiều dài buồng lắng, l = 7,5 (m)
+ B: Chiều rộng buồng lắng, B = 2,5 (m)

Bảng: Hiệu quả lọc của buồng lắng bụi theo cỡ hạt
STT

0_5

5_10

10_20

20_30

30_40

40_50

50_60

60_70

1

Phần trăm khối
lượng

13

21

8

11

12

11

12

12

2

Lượng bụi Gi
trong 1m3 khí
thải (mg/m3)

1300

2100

800

1100

1200

1100

1200

1200

3

Hiệu quả lọc
theo cỡ hạt %

0,25

2,25

9,0

25,0

49,01

81,02

100

100

1,3

2,05

0,73

0,83

0,61

0,21

0

0

4

Lượng bụi còn
lại sau buồng
lắng (100-η (δ)

SVTH: Lê Thị Hằng

14


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

%)*Gi/100
(g/m3)

5

Dải phân cấp
cỡ hạt của bụi
còn lại sau lọc
22,69 35,78
CT:
(5)/∑(5)*100
%

12,74

14,48

10,65

3,66

0

0

 Hiệu quả lắng của thiết bị:
= 42,7%
Như vậy, hiệu quả lọc của buồng lắng là 42,7% < hiệu suất tối thiểu cần đạt
được (98,2%) không thỏa mãn yêu cầu => Cần phải sử dụng đến Xyclon.

SVTH: Lê Thị Hằng

15


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

ST
T

II.


Các thông số

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

Kí hiệu

Đơn vị

Giá trị

1

Chiều dài buồng lắng

l

m

7,5

2

Chiều cao buồng lắng

H

m

2,0

3

Chiều rộng buồng lắng

B

m

2,5

4

Tiết diện đứng của buồng
lắng

F

m2

5

5

Thể tích làm việc của buồng

V

m3

37,5

XYCLON CHÙM
Các thông số đầu vào
Các đại lượng

Đơn vị

Số liệu

m3/h

35000

Nồng độ bụi ban đầu

mg/m3

5730

Khối lượng riêng của bụi

kg/m3

4000

Lưu lượng



Kích thước của xyclon
Chọn xyclon con bằng gang có đường kính quy ước D qư = 150mm với cánh
hướng dòng loại chân vịt α = 25°. Lưu lượng cực đại của một xyclon con: L qư =
250 m3/h

-

•
•

•
•
-

Số lượng xiclon con là: n = => Chọn 144 chiếc
Tổ hợp 144 xyclon con thành 12 dãy, mỗi dãy 12 chiếc. Lúc đó kích thước mỗi
cạnh tiết diện ngang hình vuông của xyclon chùm sẽ là K = 2220mm.
Bề cao của ống dẫn khí vào khi nhận vvào = 10m/s:
I = = = 0,8 m
Trong đó:
L: lưu lượng khí vào xyclon chùm, L = 9,72m3/h
n: số lượng xyclon con trong một dãy, n = 12
M = 180mm = 0,18 m (theo bảng 7.10 trang 128 GT Ô Nhiễm Không Khí và Xử
Lý Khí thải tập 2 – Trần Ngọc Chấn)
d1 = 83mm = 0,083 m (theo bảng 7.8 trang 126 GT Ô Nhiễm Không Khí và Xử
Lý Khí thải tập 2 – Trần Ngọc Chấn)
Vận tốc quy ước của khí khi đi qua 144 xyclon con có đường kính d = 150mm:
SVTH: Lê Thị Hằng

16


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

•
•

v = = = 3,8 m/s

Vậy sức cản khí động của riêng bản thân xyclon chùm sẽ là:
∆p = ξ v2 = 90 3,82 = 649,8 Pa
Trong đó:
ξ: hệ số sức cản cục bộ. Với cánh hướng dòng chân vịt α = 25°, ξ = 90
�: khối lượng đơn vị của khí thải ở điều kiện 80 °C, áp suất dư trong xyclon

•


chùm là 5 mmHg: � = 0,464 = 0,464 = 1 kg/m3
V: vận tốc quy ước của khí, v = 3,8 m/s
Tính toán số liệu chi tiết xyclon theo kích thước tiêu chuẩn của

-

Stairmand C.J ta có:

- Đường kính của xyclon : D = 0,15 m
- Đường kính ngoài của ống ra d1 = 0,5 D = 0,075 m
- Đường kính trong của cửa thoát bụi là : d2 = 0,3 D = 0,045
- Đường kính thùng chứa bụi : d3 = D = 0,15 m
- Chiều cao cửa vào : a = 0,5 D = 0,075 m
- Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 0,5 D = 0,075 m
- Chiều cao phần hình trụ: h2 = 1,5 D = 0,225 m
- Chiều cao phần hình nón: h3 = 2,5 D = 0,375 m
- Chiều cao bên ngoài ống trung tâm: h4 = 0,5 D = 0,075 m
- Chiều cao thùng chứa bụi: h5 = 0,5 D = 0,075 m
- Chiều cao tổng cộng của xyclon: H = h2 + h3 + h4 + h5 = 0,75 m
- Chiều rộng cửa vào: b = 0,2 D = 0,03 m
- Chiều dài cửa ống vào: l = 0,5 D = 0,075 m

 Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi.
- Đường kính giới hạn của hạt bụi:

δ0 =
SVTH: Lê Thị Hằng

17

m


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

Trong đó:
L: Lưu lượng khí thải đối với 1 xyclon: L = 250 m3/h = 0,07 m3/s
: hệ số nhớt động của bụi ở 800 C: = 2,110-5 (kg/m.s)
: Khối lượng riêng của bụi, = 4000 ( kg/m3)
r1: bán kính ống khí sạch, r1 = 0,5 d1 = 0,0375 m
r2: Bán kính của xyclon: r2 = D/2 = 0,075 m
n: Số vòng quay của dòng khí bên trong xyclon.
n = = = = 20 vòng/s
Với: : vận tốc của khí ở ống dẫn vào xyclon, ve = 10 m/s
l: Chiều cao làm việc của xyclon: l = H – a = 0,225 – 0,075 = 0,15 m
Với: H: Chiều cao thân hình trụ của xyclon (m)
a: Chiều cao cửa vào (m)



→ =
= 1,21 10-5 m
Hiệu quả lọc bụi theo cỡ hạt của xyclon
= 100%
Trong đó: : là hệ số.
= = - × π3 × × 602 × 0,15 ×
= - 8,5 × 1010
Bảng phân cấp cỡ hạt của hạt bụi
0-5

Hàm lượng bụi
3

(mg/m )
Hiệu quả lọc

5-10

1296,75 2052,75
41,2

SVTH: Lê Thị Hằng

99,2

10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70
728

825

100

100
18

611,88 208,78
100

100

0

0

-

-

Tổng
cộng
5723,16


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

theo cỡ hạt
trung bình(%)
Lượng bui bị

giữ lai trong 534,26 2036,33
xyclon (mg)

728

825

611,88 208,78

-

-

4944,25

Lượng bụi còn
762,49
lai sau xyclon

16,62

0

0

0

0

-

-

779,11

Dải phân cấp
cỡ hạt của bụi
còn lại sau lọc 97,87
bằng xyclon
(%)

2,13

0

0

0

0

0

0

100

-

Hiệu suất xử lý của xyclon :

= 100% = 86,4 %
Hiệu suất xử lý bụi sau khi xử lý bằng buồng lắng và xyclon :
= 100% = 92,2 %< Hiệu suất xử lý cần đạt được là : 98,2 % → phải xử lý tiếp
bằng thiết bị lọc bụi bằng điện.

SVTH: Lê Thị Hằng

19


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

CHƯƠNG III: XỬ LÝ KHÍ
Xử lý 2 khí: NO2 và H2S


Các thông số đầu vào
Các đại lượng

Đơn vị

Số liệu

m3/h

35000

Nồng độ H2S ban đầu

mg/m3

19

Nồng độ NO2 ban đầu

mg/m3

1452

Lưu lượng

o

Nhiệt độ khí thải

C

80

TÍNH TOÁN
Vì lưu lượng khí thải vào tháp hấp thụ lớn nên chia ra làm 4 tháp hấp thụ đặt
song song.
TÍNH TOÁN CHO 1 THÁP HẤP THỤ
1. Tính toán số liệu đầu vào:


Vì nhiệt độ khí thải là 800C và qua các quá trình lọc bụi thì nhiệt độ dòng khí
thải đã bị giảm xuống. Vậy giả sử nhiệt độ khí thải sau quá trình lọc bụi đã bị

giảm xuống còn 300C.
Ta có:
+ Ở 800C: PV = n1T1
+ Ở 300C: PV = n2T2
 n1T1 = n2T2 hay C1T1 = C2T2
C2 = = =
-

Ta có bảng sau:

-

Đơn vị

Ở 80°C

Ở 30°C

NO2

mg/m3

1452

1691,6

H2S

mg/m3

19

22,1

Lưu lượng khí vào một tháp hấp thụ:
Q1 = = 8750(m3/h)
Lượng mol hỗn hợp khí cung cấp đầu vào:
SVTH: Lê Thị Hằng

20


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

= = = 352,2 (
-

Lượng mol khí đầu vào:
= (

-

Nồng độ phần mol tuyệt đối:
= (

-

Nồng độ phần mol tương đối:

= (

 Ta có bảng sau:
(mg/m3)

M

(

(

(

Khí H2S

22,1

34

5,7.10-3

1,610-5

1,610-5

Khí NO2

1691,6

46

0,3

8,510-4

8,51×10-3

 Lượng mol khí trơ:
=
= 352,2 – 5,7.10-3 – 0, 3
= 351,9 (
2. Tính toán số liệu đầu ra:
- Ta có:
+ Ở 250C: PV = n1’T1’
+ Ở 300C: PV = n2T2
 n1’T1’ = n2T2 hay C1’T1’= C2T2
C2 = = =
(Nồng độ các chất khí ở 250C là lấy theo QCVN 19:2009/BTNMT)
 Ta có bảng sau:

-

Đơn vị

Ở 25°C

Ở 30°C

NO2

mg/m3

850

835,97

H2S

mg/m3

7,5

7,38

Lượng mol hỗn hợp khí đầu ra:
=
352,03 (

-

Lượng mol khí đầu ra:
= (

-

Nồng độ phần mol tuyệt đối:
= (
SVTH: Lê Thị Hằng

21

Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

-

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

Nồng độ phần mol tương đối:
= (

 Ta có bảng sau:
(mg/m3)

M

Khí NO2

835,97

56

Khí H2S

7,38

34

(

10-3

(

(

3,710-4

3,7×10-4

5,410-6

5,4×10-6

 Bảng: Hiệu suất xử lý các khí:
Cv

Cr

ɳ

Khí H2S

22,1

7,38

66,6%

Khí NO2

1691,6

835,97

50,58%

-

Lượng mol khí H2S bị hấp thụ:
= = 5,7× 10-3 – 1,9 ×10-3= 3,8 × 10-3 (

-

Lượng mol khí NO2 bị hấp thụ:

= = 0, 3– = 0,17 (
3. Xây dựng đường cân bằng và đường làm việc:
 Xây dựng đường cân bằng:
- Phương trình đường cân bằng có dạng: y* = mx
Vì y Y nên Y* = mX
m=
Trong đó:
�: Hệ số Hery (Tra bảng 3.1_Các quá trình thiết bị trong công nghệ hóa chất và
thực phẩm-Tập 4)
P: áp suất (mmHg)
Nhiệt độ trong tháp là 300C.
 Bảng phương trình cân bằng của các chất khí:
H 2S

NO2

m = = 609,211

m = = 2552,632

Y* = 609,211X

Y* = 2552,632X

SVTH: Lê Thị Hằng

22


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải


GVHD: Nguyễn Thu Huyền

Xây dựng đường làm việc:
PTCB vật chất:

Có = 0
-

Ta có: thay vào PTCB =>
_nồng độ cân bằng ứng với nồng độ đầu của hỗn hợp khí.
Lượng dung môi tối thiểu của quá trình hấp thụ:
(CT 3.6_Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm-Tập 4)

+ Chọn hệ số thừa dư thực tế là 1,2.

 Lượng dung môi thực tế: = 1,2
-

Lượng dung môi cần thiết:
GX= Gtr
 Xc = (
Yđ

Yc

GX

Xc

Khí H2S

1,6×10-5

5,4×10-6

2,6

143466,9

172160,28

2,2

Khí NO2

8,51×10-3

3,7×10-4

3.4

84249000

101098800

2,8

Đơn vị

Kmol/Kmol

Kmol/Kmo
l

Kmol/Kmo
l

Kmol/h

Kmol/h

Kmol/Kmol

Phương trình đường làm việc có dạng:
Y = aX+b
+ Phương trình đường làm việc đi qua các điểm:
A(
B(
+ Tìm a,b:
a, b là nghiệm của hệ phương trình:
=a+b
=a+b
• Phương trình đường làm việc của khí H2S:
+ Phương trình đi qua 2 điểm:A2(0; 5,4×10-6)
B2(2,2; 1,6×10-5)
Giải hệ phương trình ta được: a = 481,8; b = 5,4×10-6
 Phương trình làm việc có dạng: Y= 481,8X+5,4 × 10-6
-

SVTH: Lê Thị Hằng

23


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

Phương trình đường làm việc của khí NO2:
+ Phương trình đi qua 2 điểm:A3(0; 3,7×10-4)
B3(2,8; 8,51×10-3)
Giải hệ phương trình ta được: a=290714,3; b=3,7×10-4
 Phương trình làm việc có dạng: Y=290714,3 X+3,7×10-4

•

4. Tính toán lượng dung dịch Na2CO3 cần dùng để hấp thụ khí H2S và NO2:
Phương trình phản ứng chủ yếu xảy ra trong tháp hấp thụ:
H2S + Na2CO3 ↔ NaHS + NaHCO3
2NO2 + Na2CO3 → NaNO3 + NaNO2 + CO2
- Từ phương trình hóa học:
H2S + Na2CO3 ↔ NaHS + NaHCO3
= 3,8 . 10-3 = 0,4028(kg/h)
- Từ phương trình hóa học:
2NO2 + Na2CO3 → NaNO3 + NaNO2 + CO2
= = 9,01(kg/h)
 Khối lượng dung dịch Na2CO3 cần thiết để hấp thụ các khí H2S và NO2 là:
= 0,4028 + 9,01= (kg/h)
= = = .10-3 (m3/h)
5. Tính toán tháp hấp thụ khí H2S và NO2:
(1) Vật liệu đệm:
( Bảng IX.8_Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ _Tập 2_Trang 193)
Chọn đệm xếp lộn xộn:
- Đệm vòng sứ Rasich (do các khí có tính axit)
- Kích thước: 50
- Bề mặt riêng của đệm () (m2/m3): 95
- Thể tích tự do của đệm ((m3/m3): 0,79
- Khối lượng riêng của đệm (: 500
- Số viên đệm/1m3: 5800
- Đường kính tháp:
D=
Trong đó: Vy là lưu lượng pha khí theo thể tích
w là vận tốc làm việc của tháp: w = (0.8 ÷ 0.9)
( CT IX.114_Sổ tay quá trình và thiết bị côg nghệ _Tập 2_Trang 187)

Chọn w= 0,8
là vận tốc đảo pha được xác định bằng công thức
Y = 1,2
( CT IX.114_Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ _Tập 2_Trang 187)
SVTH: Lê Thị Hằng

24


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Nguyễn Thu Huyền

+ Trong đó: X =
( CT IX.114_Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ _Tập 2_Trang 187)
- Ta có:
• /= 1,0466
(tra bảng I.56-Tại x=5%(Nội suy) _Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa
chất_Tập 1_Trang 45)
 = = 1,0466 = 1046,6
(CT I.6_Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 6)
•
3
• = = = 1,175 (kg/m )
(Bảng I.8_Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất_tập 1_Trang 15)
- Ta có:
= = =3,8(
= = = 0,01075 (
 Suất lượng trung bình của pha lỏng :
Gx =

=(

= 3,28(kg/s)
Ta có:
= = = 3,8 (
= 3,8
3,59 (kg/s)
= = = 0,215(
= 0,215
= 2,75 (kg/s)
 Suất lượng trung bình của pha lỏng :
-

Gy = = 3,59 + 2,75
= 2,7859 × 10-3 (kg/s)
 X = = = 0,445
 Y = 1,2 = 1,2 = 0,2
Mà:
( CT IX.114_Sổ tay quá trình và thiết bị côg nghệ _Tập 2_Trang 187)
- Lại có:
• độ nhớt pha lỏng
(Tra bảng I.101_x=5%_Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất_Tập
1_Trang 100)
0
• độ nhớt của nước ở nhiệt độ 20 C.
SVTH: Lê Thị Hằng

25