ĐỒ án tính toán thiết kế xử lý khí thải (Có bản cad)

CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU THIẾT KẾ
Thông số đầu vào.

1.1.

Nhà A: b = 13m, l = 50m, HA = 6m
Nhà B: b = 21m, l = 100m, HB = 9m

L1 = 45m, Hống = 35m, u10 = 5m/s, = 1100. Q = 25000 m3/h.
-

Thành phần chất khí.
Hàm lượng (mg/m3)

Thành phần

Clo
67
SO2
1851
H2 S
33
CO
8574
NO2
2401
3
Hàm lượng bụi: 25g/m , khối lượng riêng của bụi: 2500kg/m3
-

Thành phần bụi.

Cỡ hạt
()

0–5

5 – 10

10 – 20

20 – 30

30 – 40

40 – 50

50 – 60

60 – 70

%

7

5

7

21

15

14

10

21


1.2.

Xử lý số liệu.
a. Tính toán nồng độ tối đa cho phép.
- Theo QCVN 19:2009/ BTNMT. Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô
cơ trong khí thải công nghiệp được tính theo công thức sau:
Cmax = C × Kp × Kv

Trong đó:
Cmax: là nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công
nghiệp ( mg/Nm3 )
• C là nồng độ của bụi và các chất vô cơ cơ theo cột B của QCVN 19:2009
/BTNMT
• Kp: Hệ số lưu lượng ngồn thải. KP = 0,9 (Vì lưu lượng của nhà máy 40000m3/ h
(mục 2.3 – QCVN 19: 2009 /BTNMT )
• 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: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí thải công
nghiệp.
TT
1
2
3
4
5
6

Thông số

C(mg/Nm3) - cột b

Kp

Kv

Bụi
Cl
SO2
H2S
CO
NO2

QCVN 19/2009
200
10
500

7,5
1000
850

Cmax
(mg/Nm3)

0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9

1
1
1
1
1
1

180
9
450
6,75
900
765

b. 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

110oC, 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 và khí thải nào vượt tiêu chuẩn ta cần
quy đổi.


C1 (100oC) C2 (25oC)
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
= 373oF.
• C0, T0: Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/Nm 3) ở nhiệt độ tuyệt đối
T2 = 298oF.
•

Bảng 2: Nồng độ chất ô nhiễm ở nhiệt độ 250C (mg/Nm3)
TT
1
2
3
4
5
6
1.3.

Thông số
Cmax ( mg/Nm3)
C0 ( mg/ Nm3)
Hiệu suất xử lý (%)

Bụi
180
25000
99,28
Cl
9
86,11
89,55
SO2
450
2378,97
81,08
H2S
6,75
42,41
84,08
CO
900
11019,6
91,83
NO2
765
3085,85
75,21
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, Cl, SO2, H2S, CO, NO2.
Đề xuất và thuyết minh sơ đồ công nghệ
 Quy trình công nghệ.

Khí vào

Buồng
lắng bụi

cyclone

Túi lọc
vải

Khí ra

Tháp hấp
thụ SO2,
H2 S

Tháp hấp phụ
CO


 Thuyết minh quy công nghệ.
-

-

-

1.4.

Vì nồng độ bụi cao hơn rất nhiều so với nồng độ cho phép (25000 mg/m 3 > 180
mg/m3) nên ta phải xử lý bụi, cho dòng khí thải đi qua lần lượt buồng lắng,

xyclone và túi lọc vải để thu hồi bụi.
Sau khi thu hồi bụi xong khí sẽ được thổi vào tháp hấp thụ để loại bỏ SO 2 và H2S,
dung dich hấp thụ được bơm từ thùng chứa lên tháp và được tưới đều lên lớp vật
liệu đệm theo chiều ngược với chiều dòng khí đi trong tháp.
Khí đi qua tháp hấp thụ lại tiếp tục được thổi vào tháp hấp phụ CO bằng than hoạt
tính để loại bỏ khí CO. Khí sạch đi ra sẽ có hàm lượng bụi, nồng độ SO 2, H2S và
CO đạt tiêu chuẩn cho phép Cmax (Theo QCVN 19: 2009/BTNMT).
Tính toán lan truyền chất ô nhiễm không khí.

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 < = = 110 – 25 = 85oC < 100oC Nguồn thải là nguồn nóng.
Xét nhà máy A.
Ta có:
- Chiều rộng: b = 13m < 2,5 HA = 2,5 6 = 15m → nhà A : nhà hẹp
- Chiều dài: l = 50m < 10 HA = 10 6 = 60m →
nhà A : nhà ngắn
→ Nhà A: Nhà hẹp, ngắn.
• Xét khu dân cư B.
Ta có:
- Chiều rộng: b = 21m < 2,5 HB = 2,5 9 = 22,5m → Khu dân cư B là khu dân cư
hẹp.
- Chiều dài: l = 100m > 10 HB = 10 9 = 90m → khu dân cư B là khu dân cư dài.
→ Khu dân cư B là khu dân cư hẹp và dài.
a.
•

Gió thổi A → B. Khoảng cách từ nhà A đến khu dân cư B: x1(m)
Ta có: x1 = 45m < 10 HA = 60m
Ta có :

Trong đó :

→ nhóm nhà

Hgh = 0,36 (bz + x1) +
(Công thức 4.3 trang 149, GS, TS. Trần Ngọc Chấn)


•
•

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 ( 8,67 + 45 ) + = 28,32 (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 = 1,5m

w: Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s
w=

Với: L: lưu lượng nguồn thải m3/s
L = = 6,94 m3/s

Suy ra:
•

w = = 3,93 m/s

u: Vận tốc gió, m/s

u(z) = u(10) , m/s. (Công thức 2.35 trang 69, GS,TS. Trần Ngọc Chấn)
Với:
 u(10): Vận tốc gió ở độ cao 10m, u(10) = 5m
 z: độ cao cần tính vận tốc u(z),m
 n: Số mũ được cho ở bảng 2.4 ( 39 trang 92, GS,TS.Trần Ngọc

Chấn). Khí quyến cấp D, độ nhám bằng phẳng → n = 0,12
Suy ra:
•
•

u(z) = 5 = 5,81 m/s

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

→ = 1,5 = 1,06 m

Ta có:

Do:

Hhq = Hống + = 35 + 1,06 = 36,06 m

Hhq > Hgh

→

Đây là nguồn thải cao.


b. Tính toán khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn thải cao. (khuếch tán từ nhà máy A

-

đến khu dân cư B)
 Sự khuếch bụi:
Theo Gauss cơ sở ta có :
C = exp exp
(Công thức 3.26 trang 78, GS, TS. Trần Ngọc Chấn)

Trong đó:
C: Nồng độ chất ô nhiễm tại nơi tiếp nhận, g/m3.
M: Lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục, g/s.
L = 6,94 (m3/s) ; Cbụi = 0,18 (g/m3) => M = L Cbụi = 1,25 g/s
u: Tốc độ gió, m/s. Ta có : HB = 9m => u9 = 4,94 m/s
Tra ở hình 3.9 trang 83 GS,TS.Trần Ngọc Chấn.
Tra ở hình 3.10 trang 84 GS,TS.Trần Ngọc Chấn.

y: Tọa độ của điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều ngang,
m.
• z: Tọa độ của điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều cao, m.
- Sự khuyếch tán bụi từ nhà A đến vách tường đầu trên mái nhà B.
•
•
•
•
•
•
•

C = exp exp
Với:
•

Khoảng cách từ nguồn thải tới điểm tính toán
x = 45 + 6,87 = 53,67 (m)

Khí quyển cấp D
Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS. Trần Ngọc Chấn ta có: = 9
Theo hình 3.10 trang 84 GS,TS. Trần Ngọc Chấn ta có: = 5
y = 0 (Điểm tính toán dọc theo trục hướng gió), z = 9 m
→ C = exp = 1,77 10-4 ( g/m3 )
Sự khuyếch tán bụi từ nhà A đến vách tường sau trên mái nhà B.
•
•
•
•

-

C = exp exp
Với:
•

Khoảng cách từ nguồn thải tới điểm tính toán
x = 53,67 + 50 = 103,67 (m)


Khí quyển cấp D
Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS. Trần Ngọc Chấn ta có: = 12
Theo hình 3.10 trang 84 GS,TS. Trần Ngọc Chấn ta có: = 7
y = 0 (điểm tính toán dọc theo trục hướng gió), z = 9 m
→ C = exp = 2,098 10-4 (g/m3)
 Sự khuyến tán khí thải từ nhà A sang nhà B.
Tính Cmax của khí thải trên mặt đất. (theo Gauss biến dạng)
•
•
•
•

-

Ta có:

= = = 25,5

Theo hình 3.10 trang 84 GS,TS. Trần Ngọc Chấn ta có: x = 700m
→

Điểm Cmax không rơi vào nhà B.

x = 700, Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS.Trần Ngọc Chấn ta có : = 58
Ta có :Cmax = = = 7,91 10-7 g/m3
Theo Gauss biến dạng ta có:

-

C=
Trong đó :
• C: Nồng độ chất ô nhiễm tại nơi tiếp nhận, g/m3.
• M: Lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục, g/s.
• u: Tốc độ gió, m/s. Ta có : HB = 9m => u9 = 4,94 m/s
• Tra ở hình 3.9 trang 83 GS,TS. Trần Ngọc Chấn.
• Tra ở hình 3.10 trang 84 GS,TS. Trần Ngọc Chấn.
• H: Chiều cao hiệu quả của nguồn thải, m. H = 36,06 m
• y: Tọa độ của điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều

ngang, m.
• z: Tọa độ của điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều
cao, m.
+ Sự khuyếch tán khí Clo từ nguồn thải A đến nhà B.
 Sự khuyếch tán khí Clo từ nguồn thải đến đầu nhà B phía trên mái nhà.

C=
Ta có :

M: Lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục, g/s.
L = 6,94 (m3/s) ; CClo = 0,009 (g/m3) => M = L CClo = 0,0625 g/s

→

C=
= 1,952 (g/m3)

 Sự khuếch tán khí Clo từ nguồn thải đến cuối nhà B phía trên mái nhà.

C=
→

C=
= 1,36 (g/m3)

 Bảng 3: Thông số tính toán khuếch tán từ nhà A đến khu dân cư B.

STT

Thông số

1
2
3
4
5
6

Tổng bụi
Clo

SO2
H2S
CO
NO2

Hiệu
Nồng độ bụi, khí
Nồng độ
suất xử khuếch tán đến nhà B
đầu ra của
lý bụi,
(g/m3)
nhà A
khí
Cmax
thải
Đầu
Cuối
(mg/Nm3)
(%)
180
99,28
177
209,8
-5
9
89,55 1,952.10
0,0136
-4
450

81,08
9,76.10
0,681
-5
6,75
84,08
1,48.10
0,0103
900
91,83
1,95.10-3
1,36
-3
765
75,21
1,66.10
1,16

QCVN05
(μg/m3)

QCVN06
(μg/m3)

100
30
50
42
10000
40

Theo bẳng trên ta thấy nồng độ bụi khi đạt tiêu chuẩn xả thải ở nhà máy A theo
QCVN19-2009 nhưng vẫn vượt tiêu chuẩn QCVN05-2013. Nên ta sẽ tính lại hiệu suất xử
lý bụi của nhà máy.
Tại điểm cuối trên mái nhà B: Cbụi = 100 /m3 = 1 10-4 g/m3
Theo Gauss cơ sở ta có:
C = exp exp
→

M

=

= = 0,596 g/s


Cbụi,A = = 0,0859 ( g/m3)

→

Vậy hiệu suất xử lý bụi là:
H = = = 99,66% m3/s

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI.
2.1. Tính toán buồng lắng bụi.
a. Các thông số đầu vào.

-

Các đại lượng

Đơn vị

Số liệu

Lưu lượng

m3/s

6,94

Nồng độ bụi ban đầu

mg/m3

25000

Khối lượng riêng của bụi

kg/m3

2500

Độ nhớt của không khí ở 00C

kg/m.s

17,17.10-6

Thành phần bụi.

Cỡ hạt
()

0–5

5 – 10

10 – 20

20 – 30

30 – 40

40 – 50

50 – 60

60 – 70

%

7

5

7

21

15

14

10

21

-

Hiệu suất xử lý bụi: = 99,66 (%)

Từ đặc điểm bụi và hiệu suất xử lý ta chọn hệ thống xử lý bụi gồm có: buồng lắng,
cyclon, lọc túi vải.
b. Tính toán kích buồng lắng bụi.
 Kích thước buồng lắng bụi:

B l=
(Công thức 6.11_trang 63_ Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn, T2)


Trong đó:
•
•
•
•

B: chiều rộng buồng lắng, m
l : chiều cao buồng lắng, m.
L: lưu lượng khí, L= 6,94 m3/s

µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 110oC
µ= µo
= 17,17 10-6 = 2,22 10-5 Pa.s

•
•
•

→

ρb: Khối lượng riêng của bụi, ρb = 2500kg/m3
g: gia tốc trọng trường, g=9.8 m/s2
: Đường kính hạt bụi nhỏ nhất: 50 10-6m
B l = = 45,3 m2

Với lưu lượng L = 25000 m3/h thì ta chọn 4 buồng lắng mắc song song mỗi buồng lắng
có L = 6250 m3/h.
Ta có: kích thước mỗi buồng lắng: B.l = 11,325 m2
Theo định luật stokes ta có:

>2
H.B > 6
B.l = 11,325

Chọn l = 5 m thì B = 2,265. Vậy chọn chiều rộng của buồng lắng B = 2,5m.
Chọn vận tốc trong buồng lắng là 1 m/s ( < 3m/s ). Thì chiều cao buồng lắng là:
H = = = 2,776m
Vậy chọn chiều cao buồng lắng là: H = 2,8 m
 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 110oC
µ= µo
= 17,17 10-6 = 2,22 10-5 Pa.s

•

ρ: khối lượng riêng của khí thải ở 1100C:
ρ = 1,293 = 1,293 = 0,922 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 = 5m
 = = 47,59 m
•
•
•

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

 Hiệu suất của buồng lắng với hạt bụi có đường kính 40

= ( 40 )2
= 70,68 %

Bảng 4: Hiệu quả lọc của buồng lắng bụi theo cỡ hạt
Cỡ hạt
()
% khối
lượng
Lượng

0-5

5-10

10-20

20-30

30-40

40-50

50-60

60-70

7

5

7

21

15

14

10

21

1750

1250

1750

5250

3750

3500

2500

5250

bụi
trong
1m3 khí
thải
(mg)
Hiệu
quả lọc
theo cỡ
hạt (%)
Lượng
bụi giữ
lại trong
buồng
lắng
(mg)
Dải
phân
cấp cỡ
hạt của
bụi còn
lại sau
lọc
-

-

1,1

4,42

17,67

39,75

70,68

100

100

-

13,7
5

77,35

927,7

1490,
6

2473,
8

2500

5250

14,2
7

10,0
8

13,64

35,24

18,42

8,35

-

-

Hiệu suất lọc bụi của buồng lắng:
= = 50,93 %

-

Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi được tính theo công thức:

Trong đó:
•
•
•

Khối lượng riêng của bụi là: = 2500 kg/m3
Khối lượng riêng của khí ở 1100C: = 0,922 kg/m3
Nồng độ bụi trong hỗn hợp khí vào (1 buồng lắng)
mg/m3 = 0,025 kg/m3

→

→
– 0,922 - 62,48 = 0

Giải phương trình ta được: = 8,38

kg/m3

= - 7,46 kg/m3
→ Chọn

= 8,38

kg/m3


Lượng hệ khí bụi đi vào 1 buồng lắng:
= 8,38 6250 = 52375 kg/h
Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào buồng lắng: (% khối lượng)
= = 0,298 %
Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi buồng lắng: (% khối lượng)
= = 0,146 %
Lượng hệ khí bụi đi ra khỏi thiết bị:
= = 52295,27 kg/h

Lưu lượng khí đi ra khỏi buồng lắng:
= = 6240,486 m3/h = 1,733 m3/s
Lượng bụi thu được:
= 52375 – 52295,27 = 79,73 kg/h
Khối lượng bụi thu được trong một ngày (làm việc 8 tiếng):
m = 79,73 8 = 637,84 kg/ngày
Thể tích bụi thu được trong 1 ngày:
= 0,255 m3
Chọn thùng chứa bụi có chiều cao h = 0,6, chiều rộng B = 0,6, chiều dài l = 0,8 m
→

Kích thước thùng chứa bụi: 0,6 0,6 0,8
Tính toán xyclon.
a. Các thông số đầu vào.
2.2.

Các đại lượng

Đơn vị

Số liệu

Lưu lượng

m3/s

6,934

Nồng độ bụi ban đầu

mg/m3

12270

Khối lượng riêng của bụi

kg/m3

2500

b. Kích thước xyclon.

Chọn 2 cyclon mắc song song với nhau: lưu lượng của mỗi xyclon sẽ là 12477,6 m3/h
-

Diện tích tiết diện ngang của xyclon là:


F = = = 1,156 m2
Trong đó:
L: lưu lượng dòng khí m3/s
N: Số lượng xyclon đơn nguyên, N = 2
: Tốc độ quy ước 2,3 3 m/s. Chọn = 3 m/s
Đường kính của xyclon:
D = = = 1,2 m
Tốc độ thực tế của khí trong xyclon:
vtt = = = 3,07 m/s
Độ sai lệch so với tốc độ ưu:
= = 2,28% < 15%
•

•
•

-

→

vtt = 3,07 m/s đạt yêu cầu.
 Tính toán số liệu chi tiết xyclon theo kích thước tiêu chuẩn của

Stairmand C.J ta có:

-

Đường kính của xyclon : D = 1,2 m
Đường kính ngoài của ống ra d1 = 0,5 D = 0,6 m
Đường kính trong của cửa thoát bụi là : d2 = 0,3 D = 0,36 m
Đường kính thùng chứa bụi : d3 = D = 1,2 m
Chiều cao cửa vào : a = 0,5 D = 0,6 m
Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 0,5 D = 0,6 m
Chiều cao phần hình trụ: h2 = 1,5 D = 1,8 m
Chiều cao phần hình nón: h3 = 2,5 D = 3 m
Chiều cao bên ngoài ống trung tâm: h4 = 0,5 D = 0,6 m


c.
-

Chiều cao thùng chứa bụi: h5 = 0,5 D = 0,6 m
Chiều cao tổng cộng của xyclon: H = h2 + h3 + h4 + h5 = 6 m

Chiều rộng cửa vào: b = 0,2 D = 0,24 m
Chiều dài cửa ống vào: l = 0,5 D = 0,6 m
Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi.
Đường kính giới hạn của hạt bụi:
d0 =
Trong đó:
L: Lưu lượng khí thải đối với 1 xyclon: L = 3,467 m3/s
: hệ số nhớt động của bụi ở 1100 C: = 2,22 10-5 (kg/m.s)
: Khối lượng riêng của bụi, = 2500 ( kg/m3)
r1: bán kính ống khí sạch, r1 = 0,5 d1 = 0,3 m
r2: Bán kính của xyclon: r2 = D/2 = 0,6 m
n: Số vòng quay của dòng khí bên trong xyclon.
n = = = = 5,96 vòng/s
Với: : vận tốc của khí ở ống dẫn vào xyclon
= = = 24,08 m/s
l: Chiều cao làm việc của xyclon: l = H – a = 1,8 – 0,6 = 1,2 m
Với: H: Chiều cao thân hình trụ của xyclon (m)
a: Chiều cao cửa vào (m)
→

=
= 2,91 10-5 m
d. Hiệu quả lọc bụi theo cỡ hạt của xyclon
= 100%
Trong đó: : là hệ số.
=== - 5,15 109
Bảng 5: phân cấp cỡ hạt của hạt bụi
ST
T
1

Hàm lượng bụi

0-5

5-10

175

123

1020
1672,

2030
432

3040
225

4050
102

5060
-

6070
-

Tổng

cộng
1226


2
3
4
5

(mg/m3)
Hiệu quả lọc
theo cỡ hạt trung
bình(%)
Lượng bui bị
giữ lai trong
xyclon (mg)
Lượng bụi còn
lai sau xyclon
Dải phân cấp cỡ
hạt của bụi còn
lại sau lọc bằng
xyclon (%)
-

0

6,25

65

2,3

9,38

6,2

6,8

3,21

25,4
8

69,5

97,2
4

-

-

56,1
8

315

1162,
5

420
3

225
9,38

102
6,2

169
3,82

921,
25

510,1
5

119,
3

-

-

-

-

3244,

52

52,2

28,3
9

15,72

3,67

-

-

-

-

100

-

9022,
26

Hiệu suất xử lý của xyclon :
= 100% = 73,55 %
Hiệu suất xử lý bụi sau khi xử lý bằng buồng lắng và xyclon :
= 100% = 87,02 % < Hiệu suất xử lý cần đạt được là : 99,66 %

→ phải xử lý tiếp bằng túi lọc vải.
 Khối lượng bụi thu được trong 1 ngày
- Khối lượng riêng của khí thải ở 110oC :ρk = 0,922
- Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi ở 110oC

→

– ρkρhh – (ρb – ρk)Cb = 0

→

- 0,922ρhh – (2500 – 0,922)= 0

→

- 0,922ρhh – 30,66= 0

Giải phương trình ta có: 6,017
Chọn:

và

- 5,095

6,017

Trong đó:
Cv = (mg/m3) = .10-6(kg/m3): là nồng độ khí đi vào xyclon( đối với 1 xyclon)
ρk

•
= 0,922 (kg/m3): là khối lượng riêng của khí
•


ρb

•
-

= 2500 (kg/m3): là khối lượng riêng của bụi
Lượng hệ khí đi vào xyclon
Gv = ρhh.L = 6,017 12500 = 75212,5 (kg/h)

-

Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào xyclon (theo % khối lượng)
Yv = 100% = = 0,203%

-

Nồng độ bụi trong khí thải đi ra khỏi xyclon (theo % khối lượng)
Yr = Yv (1 - η) = 0,203 (1 –0,7355) = 0,0539%

-

Lượng hệ khí ra khỏi xyclon
Gr = Gv. = 75212,5. =75100,3 (kg/h)

-

Lưu lượng khí đi ra khỏi xyclon.
= = 12481,35 m3/h = 3,467 m3/s

-

Lượng bụi thu được:
= 75212,5 – 75100,3 = 112,2 kg/h

-

Khối lượng bụi thu được trong một ngày ( làm việc 8 tiếng ):
m = 112,2 8 = 897,6 kg/ngày

-

Thể tích bụi thu được trong 1 ngày:
= 0,359 m3

-

→

Chọn thùng chứa bụi có chiều cao h = 0,4, chiều rộng B = 1, chiều dài l = 1 m
Kích thước thùng chứa bụi: 1 1 0,4

Tính toán lọc túi vải.
a. Thông số đầu vào:
- Lưu lượng khí thải đi vào: Q = 24962,4 m3/h = 6,934 m3/s.
- Khối lượng riêng của bụi: = 2500 kg/m3

- Khối lượng riêng của khí ở 110oC: = 0,922 kg/m3
- Nồng độ bụi vào thiết bị: Cb = (mg/m3)
2.3.


Nhiệt độ khí đầu vào là 110oC nên ta chọn vật liệu lọc của thiết bị là nitron (do độ bền
nhiệt khi tác động lâu dài 120 oC và tức thời 150oC, khá bền hóa học đối với axit, chất
kiềm và chất oxi hóa…)
-

Thiết bị lọc túi vải có hệ thống rung lắc cơ học.
Diện tích 1 túi vải:

Trong đó:
D: Đường kính túi lọc (theo quy phạm D = 125 – 300 mm),
chọn D = 250mm
• h: Chiều cao túi lọc (theo quy phạm h = 2 – 3,5 m), chọn h =
•

-

3,5 m
Tổng diện tích bề mặt túi vải:

Trong đó:
•
•

Q: Lưu lượng khí vào thiết bị (m3/h)
v: Cường độ lọc (m3/m2.h), v = 15 – 200 m3/m2.h, tùy thuộc vào

khí, vải lọc, pha phân tán nhiệt độ và được xác định bằng thực

nghiệm. Chọn v = 105 m3/m2.h.
• Hiệu suất của thiết bị, lấy = 90%
-

Số túi lọc:

Chọn số túi lọc: n = 100 túi, chia làm 4 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có 25 túi được
chia thành 5 túi hàng dọc và 5 túi hàng ngang.
Chọn khoảng cách:

-

Giữa các túi: d1 = 0,1 m
Giữa các hàng: d2 = 0,1 m
Giữa túi vải ngoài cùng đến mặt trong của thiết bị: d3 = 0,1 m
Chọn độ dày của đế thiết bị: = 0,003 m
Chiều dài của 1 đơn nguyên:

-

=
= 1,856 m
Chiều rộng của 1 đơn nguyên:

•
•
•
•

=
= 1,856 m




Chiều cao bộ phận lọc: H1 = h = 3,5 m
Chiều cao bộ phận chấn động trên túi vải: H2 = 0,3 m
Chiều cao thu hồi bụi: H3 = 0 – 1,5 m. Chọn H3 = 1 m
Chiều cao của thiết bị: H = H1 + H2 + H3 = 3,5 + 0,3 + 1 = 4,8 m
Tính toán trở lục của thiết bị:
= A ,N/m2
Trong đó:
• A: Hệ số thực nghiệm kể đến độ ăn mòn, độ bẩn
A = 0,25 – 2,5, Chọn A = 2

n: Hệ số thực nghiệm: n = 1,25 – 1,3, Chọn n = 1,3
v: Cường độ lọc: v = 105 m3/m2.h
→ = 2 = 848,35 N/m2
 Phương pháp hoàn nguyên bộ túi lọc
- Tỉ lệ khí hoàn nguyên:
= = = 0,026 m/s
•
•

Phương pháp hoàn nguyên cơ cấu rung lắc cơ học: = 0,01 – 0,03 m/s
Mà = 0,026 m/s
Vậy chọn phương pháp hoàn nguyên rung cơ học.
Thời gian rung lắc 1 túi lọc khoảng 1 phút nên quá trình rung lắc của cả chu trình làm

việc khoảng 10 phút.
b. Tính lượng bụi thu được trong 1 đơn nguyên.
- Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi được tính theo công thức:

Trong đó:
•
•
•

Khối lượng riêng của bụi là: = 2500 kg/m3
Khối lượng riêng của khí ở 1100C: = 0,922 kg/m3
Nồng độ bụi trong hỗn hợp khí vào:
= .10-6 kg/m3

→

→
– 0,922 - 8,108 = 0

Giải phương trình ta được: = 3,346

kg/m3

= - 2,423 kg/m3
→ Chọn

= 3,346

kg/m3

Lượng hệ khí bụi đi vào ống tay áo:
= 3,346 6240,6 = 20881,05 kg/h
Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào túi lọc: (% khối lượng)
= = 0,097 %
Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi túi lọc: ( % khối lượng)
= = 0,0097
Lượng hệ khí bụi đi ra khỏi thiết bị.
= = 20862,82 kg/h
Lưu lượng khí đi ra khỏi túi lọc:
= = 6235,152 m3/h = 1,732 m3/s
Lượng bụi thu được:
= 20881,05 – 20862,82 = 18,23 kg/h
Khối lượng bụi thu được trong một ngày ( làm việc 8 tiếng ):
m = 18,23 8 = 145,84 kg/ngày
Thể tích bụi thu được trong 1 ngày:
= 0,058 m3
Chọn thùng chứa bụi có chiều cao h = 0,4, chiều rộng B = 0,4, chiều dài l = 0,4 m
→

Kích thước thùng chứa bụi: 0,4 0,4 0,4.

Như vậy hiệu suất xử lý bụi tổng cộng qua 3 thiết bị buồng lắng, xyclon, túi vải là:
Hiệu suất xử lý bụi cần đạt tới là 99,66 %, lượng bụi còn lại sễ được xử lý cùng với quá
trình xử lý khí thông qua tháp đệm.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ
 Thông số đầu vào.

Các thông số đầu vào

Đơn vị

Giá trị


Lưu lượng (Q)

m3/h

25000

Nồng độ SO2 đầu vào

mg/m3

1851

Nồng độ H2S đầu vào

mg/m3

33

Nồng độ CO đầu vào

mg/m3

8574

Hiệu suất tối thiểu xử lý SO2

%

81,08

Hiệu suất tối thiểu xử lý H2S

%

84,08

Hiệu suất tối thiểu xử lý CO

%

91,83

Dung dịch hấp thụ (NaOH )

%

10

Khối lượng riêng của than hoạt tính

kg/m3

500

Đường kính hạt than

m

0,004

Độ xốp lớp hấp thụ

%

37

Nhiệt độ đầu vào của tháp

o

110

Nhiệt độ làm việc của tháp

o

50

Nhiệt độ làm của dung dịch NaOH

o

C

25

atm

1

Áp suất

C
C


3.1. Xử lý SO2 và H2S bằng phương pháp hấp thụ.
-

Hấp thụ SO2 và H2S bằng dung môi hấp thụ là dung môi NaOH 10%
Ta có: Q = V= 25000 (m3/h )

Chọn điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khí vào và dòng
lỏng vào là t0 = 500C
a. Thiết lập phương trình đường cân bằng và đường làm việc.
- Đầu vào.
• Lượng mol hỗn hợp khí vào tháp:
-

Đối với khí NO2
•

Lượng mol khí SO2 đầu vào:

=
•

Nồng độ phần mol của SO2 trong hỗn hợp khí:

•

Nồng độ phần mol tương đối của SO2 là:
=

Đối với khí H2S
•

Lượng mol H2S đầu vào là:

•

Nồng độ phần mol của H2S là:

•

Nồng độ phần mol tương đối của H2S là:


=
•

Lượng mol của cấu tử trơ là:

•

Khối lượng riêng của pha khí ở 0oC, 1 atm.
= +

Trong đó:
 Khối lượng riêng trung bình ở 00C, 1atm

= = = 2,23 (kg/m3)
 Nồng độ trung bình ban đầu của hỗn hợp khí là:

= (kmol/kmolhhk)


= 1,293 (kg/m3 )

Suy ra =
= 1,293 (kg/m3 )

→
•

Khối lượng riêng pha khí ở 1000C và 1atm.
= . . = 1,293 . . = 0,946 (kg/m3)

•

Đầu ra.
Đối với khí SO2

Sản lượng mol SO2 được hấp thụ là:

Sản lượng mol SO2 còn lại trong hỗn hợp khí đầu ra:

•

Đối với khí H2S


Sản lượng mol H2S được hấp thụ là:

Sản lượng mol H2S còn lại trong hỗn hợp khí đầu ra:

→ Sản lượng mol của khí đầu ra:

•

Nồng độ phần mol của SO2 trong hỗn hợp khí đầu ra là:

•

Nồng độ phần mol tương đối của SO2 là:

•

Nồng độ phần mol của H2S trong hỗn hợp khí đầu ra là:

•

Nồng độ phần mol tương đối của H2S là:

-

Khối lượng riêng của pha khí ở 00C , 1atm:
= +

Trong đó:
 Khối lượng riêng trung bình ở 00C, 1atm

= = = 2,23 (kg/m3)
 Nồng độ trung bình ban đầu của hỗn hợp khí là:

= (kmol/kmolhhk)


Suy ra =
→ = 1,293 (kg/m3 )

= 1,293 (kg/m3 )


-

Khối lượng riêng pha khí ở 500C, 1atm (ta xem như nhiệt độ dòng khí ra bằng
nhiệt độ làm việc của tháp)
= . . = 1,293 . . = 1,093 (kg/m3)

b. Xây dựng đường cân bằng.

Ta có:
Trong đó :

 : là hằng số cân bằng
o Với: ψ là Hệ số Henry (Tra bảng IX.1- Sổ tay quá trình thiết bị công
o




nghệ hóa chất- tập 2 )
P là áp suất, mmHg ( P = 1 atm = 760 mmHg )
Nhiệt độ làm việc trong tháp là 50oC
:nồng độ mol khí ở pha lỏng
: nồng độ mol khí ở pha khí ở trạng thái cân bằng
SO2

m = =
(= 0,0655 .)

Ta thấy y nên ta có Y = X

-

H2 S
( = 0,672 . )

Ta thấy yY nên ta có: Y= X

Phương trình đường cân bằng của SO2 : Y = X