ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG: Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý khí thải

ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
ĐỀ BÀI

Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính
trong một hệ thống xử lý khí thải

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
MỤC LỤC

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
Họ và tên sinh viên: Vũ Thị Thu Quỳnh
Lớp : ĐH2KM2
Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Mai Quang Tuấn
1- Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử
lý khí thải theo các số liệu dưới đây:
- Lưu lượng khí thải: 2.000 m3/giờ
- Chỉ tiêu khí thải:
Chỉ tiêu

Đơn vị đo

SO2

mg/m3

CO

Giá trị

Chỉ tiêu

Đơn vị đo

Giá trị

200

5-10

µm

8%

mg/m3

1500

10-20

µm

10%

H2S

mg/m3

11

20-30

µm

14%

NO2

mg/m3

1320

30-40

µm

17%

Bụi

g/m3

45

40-50

µm

21%

0-5

µm

7%

50-60

µm

8%

60-70

µm

15%

2- Thể hiện các nội dung nói trên vào :
-

Bản vẽ sơ đồ công nghệ xử lý khí thải cho nhà máy A
Bản vẽ chi tiết công trình xử lý bụi
Bản vẽ chi tiết công trình xử lý khí

Sinh viên thực hiện
Vũ Thị Thu Quỳnh

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Giảng viên hướng dẫn
Mai Quang Tuấn

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

CHƯƠNG 1. MỤC TIÊU THIẾT KẾ
1.1. Thông số đầu vào
- Lưu lượng nguồn thải: L = 2000 m3/ h = 0,56 (m3/s )
- Hàm lượng bụi là 45 g/m3 = 45000 mg/m3
- Thành phần chất khí:

Bảng 1.1 Thành phần khí trong khói thải
Thành phần
Bụi
SO2
H2S
CO
NO2
-

Hàm lượng ( mg/m3 )
45000
200
11
1500
1320

Khối lượng riêng của bụi : 2000 kg/m3
Khối lượng riêng của khí: 1,2 kg/m3
Độ ẩm của bụi: 55%
Nhiệt độ khí thải tại miệng ống khói :110oC
Nhiệt độ môi trường : 25oC
Bảng 1.2. Kích thước bụi và % khối lượng

Cỡ hạt
(µm)

0-5

5 -10

10 - 20

20 - 30

30 - 40

40 - 50

50 - 60

60 - 70

% khối
lượng

7

8

10

14

17

21

8

16

1.2. Xử lý số liệu
1.2.1.
Tính toán nồng độ tối đa 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 KpKv
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
• KP:Hệ số lưu lượng nguồn thải KP = 1 (Vì lưu lượng của nhà máy
2000m3/h (mục 2.3 – QCVN 19: 2009 /BTNMT )

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

•

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

Kv : Hệ số vùng , Kv = 1. Khu công nghiệp ; đô thị loại V; vùng ngoại
thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách 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 1.3. Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí
thải công nghiệp
Thành phần
Bụi
SO2
H2 S
CO
NO2

C (mg/Nm3) – cột B
QCVN 19/2009
200
500
7,5
1000
850

Cmax
( mg/Nm3)
200

500
7,5
1000
850

1.2.2.
Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải
- Theo số liệu đầu vào, nồng độ các chất vô cơ (C1) tại miệng khói có nhiệt độ

là 110oC, nhưng nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép (Cmax ) ở nhiệt độ
25oC . Vậy nên trước khi so sánh nồng độ để xem bụi và khí thải nào vượt tiêu
chuẩn ta cần quy đổi
C1(110oC) C2 (25oC)
Đây là trường hợp điều kiện đẳng áp với p1 = p2 = 760 mmHg
t1 = 110oC T1 = 383oF
t2 = 25oC T2 = 298oF
Từ phương trình trạng thái 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=383oF
• C2, T2 : Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/Nm 3) ở nhiệt độ
tuyệt đối T2 = 298oF
•

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page

ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

Bảng 1.4. Nồng độ các thành phần trong khói thải
Cmax

STT

Thành
phần

1

Bụi

45000

-

200

Vượt QC ~ 225 lần

3

SO2

200

257,05

500

Không vượt QC

4

H2 S

11

14,14

7.5

Vượt QC ~ 1,88 lần

5

CO

1500

1927,85

1000

Vượt QC ~ 1,93 lần

6

NO2

1320

1696,51

850

Vượt QC ~ 2 lần

(mg/m3)

( mg/Nm3 )

Kết luận

(mg/Nm3)

1.3. Kết luận

- Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu  Những chỉ tiêu cần xử lý trước khi xả thải
-

ra ngoài môi trường là : Bụi, H2S, CO, NO2.
Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu
Trong đó:
•
•
•

η:Hiệu suất tối thiểu để xử lý từng chỉ tiêu
: Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải vào (mg/m3)
: Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải ra ( mg/m3)
Bảng 1.5. Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu

Thành phần

( mg/Nm3 )

(mg/Nm3)

η min
(%)

Bụi

45000

200

99,55

H2S

14,14

7,5

46,96

CO

1927,85

1000

48,13

NO2

1696,51

850

49,90

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page

ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

CHƯƠNG 2. ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Sơ đồ dây truyền xử lý bụi và khí

Khói thải

Buồng lắng

xyclon

Thiết bị lọc túi
vải

Tháp đệm hấp
thụ

NaOH 10%

Tháp hấp phụ

Than hoạt tính

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page

ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI
-

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

Theo đề bài thành phần bụi có kích thước từ 50 trở lên chiếm 24%, để loại bỏ thành
phần bụi này trong khí thải ta sẽ dùng buồng lắng để lắng sơ bộ chúng. Buồng lắng là
một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện của
đường ống dẫn khí vào để vận tốc dòng khí giảm xuống còn rất nhỏ nhờ vậy mà hạt
bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại tại
đó mà không bị dòng khí mang theo. Buồng lắng được sử dụng cho trường hợp bụi
thô và dùng để tách sơ bộ bụi trước khi vào thiết bị tách bụi có khả năng tách bụi nhỏ

-

hơn sẽ làm giảm tải lượng và chi phí bảo quản thiết bị.
Tiếp theo, chúng ta xử dụng xyclon để xử lý các hạt bụi có kích thước bé hơn.
Xyclon hay còn gọi là thiết bị lọc bụi li tâm kiểu đứng, nó hoạt động dựa trên nguyên
tắc không khí chuyển động xoắn ốc khiến cho các hạt bụi tiến dần về phía thành ống
của thân hình trụ, va chạm vào đí, mất động năng và rơi xuống đáy phễu do chịu tác
dụng của lực li tâm. Tại đây sẽ tách được các hạt bụi có kích thước < 20 µm, tuy
nhiên hiệu quả lọc bụi sẽ giảm khi kích thước hạt bụi < 5µm. Vì vậy chúng ta tiếp

-

tục xử lý bằng túi lọc vải để đảm bảo hiệu suất xử lý đạt yêu cầu.
Túi lọc vải dùng để lọc những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn. Do hiệu suất đầu bài
yêu cầu là 99,55%, tức là phải lọc gần như hết tất cả những hạt bụi có kích thước nhỏ
nhất, lựa chọn thiết bị túi lọc vải là phù hợp vì hiệu suất lọc bụi của nó có thể lên tới

-

99%.
Lựa chọn xử lý CO, NO2: đối với NO2 chúng ta dùng phương pháp hấp thụ bằng
NaOH 10%; còn đối với CO chúng ta dùng phương pháp hấp phụ bằng than hoạt
tính. Cả 2 phương pháp này có ưu điểm tiết kiệm được chi phí; chất hấp thụ dễ kiếm;
giá cả không quá đắt; và không ăn mòn thiết bị nhiều.

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

3.1. Tính toán khuếch tán
 Nhà A có kích thước:
- Chiều rộng: b = 12m
- Chiều dài : l = 45 m
- Chiều cao: hA =3 m
- Xét:
• b = 12 > 2,5hA = 7,5 m => Nhà A là nhà rộng
• l = 45m > 10hA = 30m => Nhà A là nhà dài
 Nhà B có kích thước:
- Chiều rộng: b = 10 m

- Chiều dài: l = 70 m
- Chiều cao: hB = 5 m
- Xét
• b = 10 m < 2,5hB = 12m => Nhà B là nhà hẹp
• l = 70 m > 10hB = 150m => Nhà B là nhà dài.
 Nhận xét
- Ta có x1 là khoảng cách mép tường sau nhà thứ nhất đến mép

tường trước nhà sau.
x1 = L1 = 20 m.
Xét x1 = 20m < 8h = 24 m => Nhà A là nhà rộng, thuộc nhóm nhà
Ta có: Hgh = 0,36.(bz+x)+h’ = 0,36.(
• Trong đó: bz : Khoảng cách từ mặt sau nhà đến nguồn thải.
•
•
-

h’: chiều cao của nhà B
-

Chọn cấp gió ổn định là cấp D
• Độ gồ ghề zo = 0,01
Vận tốc gió tại miệng ống khói:
• Trong đó: u: vận tốc gió ở độ cao bất kì (m/s)
u1 : vận tốc gió ở độ cao xác định z1 (m/s), chọn u10 = 3m/s
z: độ cao cần xác định của vận tốc gió (m), z = h = 100 (m)
(h:chiều cao ống khói )
z1: độ cao đã xác định, chọn z1 = 10 (m)

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

n: chỉ số mũ, n = 0,12
Vậy
Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống:
•
-

•

Trong đó: Q: Lưu lượng khí thải, Q = 2000m3/h.
D: Đường kính ống khói. Chọn D = 0,25m.

-

Độ cao nâng của luồng khói áp dụng công thức của Davidson W.F
•

Trong đó: w: Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống
u: Vận tốc gió tại miệng ống khói, u = 3,95 m/s.
TK: Nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, K.
: Chênh lệch nhiệt độ giữa khói và không khí xung quanh, oC
hoặc K.

Độ cao hiệu quả của nguồn thải:
Hhq = h + = 100 + 1,62 = 101,62 (m)
 Nhận thấy Hhq = 101,62 > Hgh = 15,08 => Nguồn thải là nguồn cao
-

3.2. Tính toán chất ô nhiễm từ nguồn cao
-

Theo QCVN 05:2013/ BTNMT và QCVN 06:2013/BTNMT thì nồng độ tối
đa cho phép của một số khí độc trong không khí xung quanh là:

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

Bảng 3.1. Tính toán độ khuếch tán ô nhiễm khí thải đến khu dân cư B
Thông số

Thời gian trung
bình

Nồng độ cho phép
(µg/m3)

SO2

1 năm

50

H2S

1h

42

CO

1h

30000

NO2

1h

40

QCVN
QCVN
05:2013/BTNMT
QCVN
06:2009/BTNMT
QCVN
05:2013/BTNMT

QCVN
05:2013/BTNMT

-

Theo mô hình Gauss biến dạng ta có:

-

Tính toán nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất dọc theo trục gió (trục x ) ta có
y=o và thu được :

-

Nồng độ chất ô nhiễm cực đại được tính theo công thức

Tại vị trí Cmax ta có:
• δz , δy phụ thuộc vào khoảng cách x, độ rối của khí quyển và vận tốc gió.
Dựa vào hình 2.11 và 2.12_trang69_sách “ kỹ thuật và xử lý khí thải”
trường ĐHTN&MT Hà Nội
• => δy = 80
- Thông số:
• M là tải lượng chất ô nhiễm thải vào khí quyển: M = L.C
• u là vận tốc gió tại miệng ống khói : u = 3,95 m/s
• x khoảng cách từ nguồn thải đến điểm cần tính toán, chọn x = 1000m
• H là chiều cao hiệu quả của nguồn thải H = H hq = 101,62 (m )
• là hệ số khuếch tán theo chiều ngang (m )
• là hệ số khếch tán theo chiều đứng (m )
Tính toán nồng độ ô nhiễm cực đại
Bảng 3.2. Nồng độ ô nhiễm cực đại

-

-

Thông
số
SO2
CO
H2 S
NO2

Lưu
lượng L
(m3/s)
0,56

Nồng độ
C
(mg/m3)
200
1500
11
1320

M= L.C
(mg/s)

CM
(µg/m3)

112
840
6,16
739,2

0,577
4,33
0,032
3,8

Nồng độ
cho phép
(µg/m3)
50
30000
42
40

Nhận
xét
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt

 Kết luận: Các khí sau khi được xử lý để đạt theo QCVN 19: 2008/BTNMT,

sau quá trình khuếch tán thì nồng độ của các khí ô nhiễm nằm trong giá trị

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

cho phép được quy định trong QCVN 05/2013 của BTNMT, QCVN 06:2009/
BTNMT

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

CHƯƠNG 4. XỬ LÝ BỤI
4.1. Buồng lắng

4.1.1.

Thông số tính toán
Bảng 4.1. Các thông số của bụi
Các đại lượng

Đơn vị

Số liệu

m3/s

0,556

mg/m3

45000

%

55

Khối lượng riêng của bụi (ρb)

kg/m3

2000

Khối lượng riêng của khí thải (ρk)

kg/m3

1,2

Độ nhớt của không khí ở 0oC (µ)

kg/m.s

17,7.10-6

Lưu lượng (L)
Nồng độ bụi ban đầu
Độ ẩm

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

Tính toán kích thước buồng lắng

4.1.2.

Bảng 4.2. Dải phân cấp cỡ hạt
Cỡ hạt
(µm)

0-5

5 -10

10 - 20

20 - 30

30 - 40

40 - 50

50 - 60

60 - 70

% khối
lượng

7

8

10

14

17

21

8

16

-

Dựa vào dải phân cấp hạt bụi trên, chúng ta chọn đường kính giới hạn của hạt
bụi: δmin = 50 µm
Ta có:
Trong đó:
• µ: độ nhớt của khí thải ở 1100C
Hệ số nhớt của khí ở 1100C ( tính theo công thức gần đúng 5.14_sách ô
nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 2_Trần Ngọc Chấn)

-

L: Lưu lượng khí thải, L = 2000 m3/h
ρb: Trọng lượng riêng của bụi, ρb = 2000 kg/m3
ρk: Trọng lượng riêng của khí, ρk = 1,2 kg/m3
l: Chiều dài buồng lắng (m)
B: Chiều rộng buồng lắng (m)
Từ công thức trên ta được:

-

Ta có:

•
•
•
•
•

B . l = 4,56 m2
l ≥ 2,5B

Chọn B = 1,3 m  l = 3,5m

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI
-

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

Thông thường vận tốc tối đa của buồng lắng là 3m/s  chọn u = 0,4 m/s

Chọn H = 1,1 (m)
4.1.3.
Kiểm tra lại kích thước buồng lắng:
- Thời gian lưu của cỡ hạt bụi 50µm và dòng khí thải bên trong buồng lắng:
-

Đối với hạt bụi δmin = 50µm thì vận tốc rơi giới hạn tuân theo định luật Stokes:

-

Thời gian lắng với cỡ hạt bụi 50µm là:

-

Ta thấy đảm bảo được hạt bụi cỡ 50µm được lắng hoàn toàn trong buồng lắng
Vậy tiết diện đứng của buồng lắng:

-

Thể tích làm việc của buồng lắng bụi:

-

Hiệu quả lắng bụi của buồng lắng
a. Hiệu quả lọc của buồng lắng theo cỡ hạt.
Hiệu quả lọc của buồng lắng bụi theo đối với cỡ hạt δ, được tính theo công
thức:

4.1.4.
-

b. Hiệu quả lọc bụi của buồng lắng

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

Bảng 4.3. Hiệu quả lắng theo cỡ hạt bụi

T
T

Thông số tính
toán

Cỡ hạt (µm)

Tổng
5060-70
60

0-5

5-10

10-20

20-30

30-40

40-50

7

8

10

14

17

21

8

15

100

2 Lượng bụi Gi
trên 1m3 khí
thải .
CT=(1)*Cb

3,15

3,6

4,5

6,3

7,65

9,45

3,6

6,75

45

3 Hiệu quả lọc
theo cỡ hạt

0,25

2,24

8,97

24,9

48,83

80,73

100

100

-

4 Lượng bụi còn
lại sau buồng
lắng
(100-)*Gi/100
(g/m3)

3,14

3,5

4,09

4,73

3,91

1,82

0

0

21,19

5 Dải phân cấp
cỡ hạt của bụi
còn lại sau lọc:
(4)/*100%

14,82 16,52

19,3

22,32

18,45

8,59

0

0

100

1 Phân cấp cỡ hạt
ban đầu (%KL)

 Hiệu suất lắng của thiết bị:

Bảng4.4. Kích thước chi tiết của buồng lắng
STT
1
2
3
4
5
6
7
8

Các thông số
Chiều dài buồng lắng

Kí hiệu
l

Đơn vị
m

Giá trị
3,5

H
B

m
m

r
cxd
F
V

m
mxm
m2
m3

1,5
1,3
450
0,15
0,2 x 0,2
2,025
7,1

Chiều cao buồng lắng
Chiều rộng buồng lắng
Hệ số mở
Ống đầu vào, ống ra
Cửa xả bụi
Tiết diện đứng của buồng lắng
Thể tích làm việc của buồng

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

4.2. Xyclone
4.2.1.
Thông số tính toán
 Tính toán xiclon theo phương pháp chọn, dựa vào đường kính thân xiclon theo

theo Stairmand C.J( TL4-Trang 90- hình 3.12a)

Đường kính thân trụ ( đường

-

kính xyclon): D(m)

Bán kính thân hình trụ: r2 = 0,5 D
Đường kính ống trung tâm: d1 = 0,5D
Bán kính ống trung tâm:r1= 0,5.d1 = 0,25D
Chiều dài của miệng ống dẫn khí vào: a = 0,5D
Chiều rộng của miệng ống dẫn khí vào: b = 0,2D
Chiều cao của thân hình trụ: h = 1,5D
Chiều cao thiết bị xiclon: H = 1,5D+2,5D = 4.D
Đường kính đáy phễu: dp = 0,25.D
Chiều cao phần bên ngoài ống trung tâm: h1 = 0,5. D
Chiều cao ống trung tâm : h2 = h1+ 0,5D = D
Đường kính trong của cửa tháo bụi: d3=( 0,3÷0,4).D
Lưu lượng khí thải L = 2000 (m3/h) = 0,56 (m3/s)
Khối lượng riêng của bụi: ρb = 2000 kg/m3
Nồng độ bụi đầu vào: Cv = 21,19 g/m3
Nhiệt độ của khí thải: t = 1100C
Áp suất của khí p = 1atm
Độ nhớt động học ở nhiệt độ 1100C: (pa.s)
Lưu lượng khí thải đi vào 1 xyclon: L’ = L/2 = 0,28 (m3/s)

4.2.2.

Tính toán xử lý bụi

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

-

Chọn δmin = 10 µm = 10.10-6 m
Vận tốc dẫn vào xyclon

-

n là số vòng quay của ống dẫn khí trong xyclon

-

Ta có: (m)

-

Vậy số vòng quay của ống dẫn khí trong xyclon là: n = 4 vòng/s
Hiệu quả lọc theo cỡ hạt bụi:

Bảng 4.5. Hiệu quả lọc theo cỡ hạt ( xyclon)
STT

Đường kính hạt
bụi (µm)

1
2
3

0-5

5-10

10-20

20-30

30-40

40-50

0,08

0,54

0,95

1

1

1

100

100

100

30-40
17

40-50
21

0,75
H%
-

10,67

72

100

Vậy hiệu quả lọc theo khối lượng
Bảng 4.6 Hiệu quả lọc theo khối lượng
STT
1

Thông số tính
toán
Phần trăm khối
lượng (%)

0-5
7

5-10

8

Cỡ hạt
10-20
20-30
10
14

2

Lượng bụi
trong 1m3 khí
thải (g/m3)

3,15

3,6

4,5

6,3

7,65

9,45

3

Hiệu quả lọc
theo cỡ hạt

(%)

10,67

72

100

100

100

100

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

4

Lượng bụi còn
lại sau khi qua
xyclon

2,81

1,008

-

-

-

-

5

Dải phân cấp
cỡ hạt sau khi
lọc

73,6

26,4

-

-

-

-

-

Vậy hiệu quả lọc theo hệ thống là:

-

Yêu cầu hiệu suất theo quy chuẩn:

-

 Hệ thống lọc chưa đạt yêu cầu hiệu suất xử lý theo quy chuẩn vậy nên cần
thêm thiết bị lọc túi vải để làm sạch bụi
Tính toán tổn thất áp suất:
• Theo công thức của Shephered and Lapple ta có:



Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

Các thông số xyclon

4.2.3.

Bảng 4.7. Các thông số của xyclon

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Các thông số
Đường kính thân hình trụ
Bán kính thân hình trụ
Đường kính ống trung tâm
Bán kính ống trung tâm
Chiều dài của miệng ống dẫn khí vào
Chiều rộng của miệng ống dẫn khí vào
Chiều cao của thân trụ
Chiều cao thiết bị xyclon
Đường kính đáy phễu
Chiều cao phần bên ngoài ống trung
tâm
Chiều cao ống trung tâm
Đường kính trong của cửa tháo bụi

Kí hiệu

D
r2
d1
r1
a
b
h
H
dp
h1

Đơn vị
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m

Giá trị
0,84
0,42
0,42
0,21
0,42
0,168

1,26
3,36
0,21
0,42

h2
d3

m
m

0,84
0,252

4.3. Túi lọc vải
4.3.1.
Kích thước của thiết bị
- L=2000m3/h = 0,56 m3 /s
- ρb=2000 kg/m3
- Sau xiclon, nồng độ bụi là: 3,818 g/m3
- Chọn sử dung vật liệu vải tổng hợp Nitron (poliacrilonitril) có tải lượng khí từ
-

0,5 – 1 m3/m2.phút
Hiệu suất thiết bị: η ≥ =
Trở lực p=A.vfn (N/m2)
• Trong đó:
 A: hệ số thực nghiệm kể đến độ ăn mòn. (A=0,25-2,5), chọn A= 2
 n: hệ số thực nghiệm . (n= 1,25-1,35), chọn n= 1,3
 Vf: vận tốc lọc đối với vải lọc (chọn theo bảng 3.8 trang 106 TL4). Đối

với vải tổng hợp vf=0,5-1m3/m2.phút , chọn vf=0,75 m3/m2.phút
p=2.(0,75.60)1,3= 281,97 N/m2

-

-

-

Tổng diện tích bề mặt lọc:
∑S= trong đó η: hiệu suất bề mặt lọc, thường lấy 90%
= m2
Chọn kích thước túi vải:
• Đường kính: D = 0,3 m
• H = 3,5 m
Diện tích bề mặt lọc của một ống:
• St=0,3.3,5.�=3,299 m2
• Số ống: n==

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

-

Chọn 15 ống
Thiết kế 3 hàng, mỗi hàng 5 ống
Khoảng cách giữa các ống: d1 = 10cm = 0,1 m
Khoảng cách từ ống tay áo đến thiết bị: d2 = 10cm = 0,1 m
Kích thước thiết bị:
• Chiều dài của thiết bị: 5 x 0,3 + 6 x 0,1 = 2,7 m
• Chiều rộng của thiết bị: 3 x 0,3 + 4 x 0,1 = 1,3 m
• Chiều cao của thiết bị = chiều cao ống tay áo + chiều cao phía trên ống tay
áo + chiều cao phía dưới ống tay áo + chiều cao thùng cấp bụi = 3,5 + 1 +
1,2 + 1,5 = 7,2 m
Chọn 1h rũ bụi 1 lần để phục hồi bề mặt lọc
Chọn máy nén khí để rung rũ bụi
• Rung rũ bụi bằng khí nén
• Thời gian rũ bụi 2s
• Thời gian giữa 2 lần giũ 64 phút
Lượng khí đi vào thiết bị: Gv = Q.ρk = 2000.1,2 = 2400 kg/h
Nồng độ bụi trong hệ thống đi vào thiết bị ( % khối lượng )

-

Nồng độ bụi trong hệ thống khí ra khỏi thiết bị (% khối lượng)

-

Lượng khí ra khỏi thiết bị lọc:

-

Lượng khí thải sạch hoàn toàn

-

Lượng bụi thu được: )

-

Lưu lượng hệ khí đi ra thiết bị:

-

Lượng bụi thu được trong 1 ngày là: m = 7,28.8 =58,24 (kg)

-

Thể tích thùng chưa:

•
•
•
•
-

-

 Lượng bụi đi ra khỏi hệ thống là: mr = mv x ( 1 – 0,9476) = 3,818 x ( 1-

0,9476) = 0,2 (mg/m3)
 Hiệu suất xử lý bụi của toàn bộ hệ thống là:
 Đạt yêu cầu xử lý theo quy chuẩn hiện hành
4.3.2.

Các thông số của túi vải

Bảng 4.8. Thông số túi vải
STT
1
2

Các thông số
Dài x Rộng x Cao
Số túi vải

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Đơn vị
m
túi

Giá trị
2,7 x 1,3 x 7,2
15

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI
3
4
5

Đường kính 1 túi

Chiều dài 1 túi
Cường độ lọc bụi

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn
m
m
3
m /m2.h

0,3
3,5
1

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

CHƯƠNG 5. XỬ LÝ KHÍ
5.1. Các thông số

Bảng 5.1. Các thông số
Các thông số đầu vào
Cồn suất (Q)
Nồng độ H2S đầu vào
Nồng độ NO2 đầu vào

Nồng độ CO đầu vào
Hiệu suất tối thiểu xử lý H2S
Hiệu suất tối thiểu xử lý NO2
Hiệu suất tối thiểu xử lý CO
Nhiệt độ đầu vào của tháp
Nhiệt độ làm việc của tháp
Áp suất

Đơn vị
m3/h
mg/m3
mg/m3
mg/m3
%
%
%
0
C
0
C
at

Giá trị
2000
11
1320
1500
46,96
48,13
49,90

30
30
1

5.2. Tính toán xử lý NO2 bằng phương pháp hấp thụ, dung dịch hấp thụ là

NaOH 20%
5.2.1.
Đầu vào
- Sau thiết bị làm mát, nhiệt độ khí thải vào thiết bị hấp thụ là 350C. Giả thiết
nhiệt độ khí thải sau khi ra khỏi tháp là 25oC. Nhiệt độ làm việc của thiết bị
-

-

T=30oC , p=1atm
Ta có: ( 110oC ) = 1320.10-6 ( kg/m3)
• (mg/m3) ( 25oC) = 850.10-6 (kg/m3)
• Trong tháp:
 (kg/m3)
 (kg/m3)
Lượng mol hỗn hợp khí cung cấp đầu vào

-

Lượng mol NO2 đầu vào

-

Nồng độ phần mol của NO2 là

-

Nồng độ phần mol tương đối của NO2 là

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page


ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn

-

Lưu lượng mol khí trơ là:

-

Khối lượng riêng của pha khí ở 0oC và 1atm:

Trong đó: : là khối lượng riêng của NO2, = 2,054 kg/m3
ρkk : là khối lượng riêng của không khí, ρkk = 1,2 kg/m3
 => ρđ = 1,2 (kg/m3)
- Khối lượng riêng của pha khí ở 110oC và 1 atm:

5.2.2.
Đầu ra
- Lượng mol khí đầu ra:

-

Lượng mol khí NO2 đầu ra

-

Nồng độ phần mol của NO2 là

-

Nồng độ phần mol tương đối của NO2 là

-

Lượng khí NO2 chuyển từ pha khí sang pha lỏng là:
⧍Y = Yđ - Yc = 9,08.10-4 – 4,47.10-4 = 4,61.10-4 (kmol/kmol)
Khối lượng riêng của pha khí ở 0oC và 1atm:

-

 =>
- Khối lượng riêng của pha khí ở 30 oC và 1 atm (xem như nhiệt độ dòng khí ra

bằng với nhiệt độ làm việc là 30oC):
5.2.3.
Xây dựng đường cân bằng
- Ta có:

Trong đó : là Hệ số Henry (Tra bảng 3.1 – T153 – các quá trình và thiết bị
trong công nghệ hóa chất và thực phẩm

P là áp suất, mmHgnP= 1atm = 760 torr
Nhiệt độ làm việc trong tháp là 30OC, ta được

 ycb = 2552,63x

Vũ Thị Thu Quỳnh_ĐH2KM2_DC00203050

Page