Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải

Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
MỤC LỤC
MỤC LỤC...........................................................................................................................................1
MỞ ĐẦU............................................................................................................................................1
PHẦN I : XỬ LÝ SỐ LIỆU......................................................................................................................2
1. Thông số đầu vào...........................................................................................................................2
2. Xử lý số liệu...................................................................................................................................2
3. Tính toán lan truyền ô nhiễm không khí........................................................................................5
PHẦN II: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI................................12
2.1. Xử lý bụi................................................................................................................................12
1. Các thông số đầu vào..............................................................................................................12
2. Tính toán kích thước buồng lắng.................................................................................................12
3.Hiệu quả lắng bụi của buồng lắng.................................................................................................14
4. Kích thước chi tiết của buồng lắng..............................................................................................16
5. Xử lý bụi bằng Xyclon...................................................................................................................16
6. Tính toán túi lọc vải :...................................................................................................................22
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................................40

GVHD: Mai Quang Tuấn

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải

MỞ ĐẦU
Hiện nay vấn đề ô nhiễm không khí không còn là vấn đề riêng lẻ của
một quốc gia hay một khu vực mà nó đã trở thành vấn đề toàn cầu. Thực
trạng phát triển kinh tế - xã hội của các quốc gia trên thế giới trong thời gian
qua đã có những tác động lớn đến môi trường và đã làm cho môi trường sống
của con người bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi tệ hơn. Những năm gần
đây, nhân loại đã phải quan tâm nhiều hơn đến vấn đề ô nhiễm môi trường
không khí, đó là : sự biến đổi của khí hậu – nóng lên toàn cầu, suy giảm tầng
ozon, mưa axit, các bệnh về đường hô hấp… Nguyên nhân chủ yếu là sự phát
thải khí thải từ các nhà máy, khu công nghiệp, các phương tiện giao thông.
Khí thải trong các ngành công nghiệp hiện nay đã và đang gây ra những ảnh
hưởng lớn tới thành phần môi trường không khí trên Trái Đất. Đặc biệt đối
với môi trường không khí, khí thải từ các hoạt động công nghiệp có thể chứa
nhiều chất độc hại cho môi trường và sức khoẻ con người như H 2S, HF, CO,
CO2, NOx,…với nồng độ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép. Mỗi ngành công
nghiệp đều có đặc tính khí thải khác nhau, dựa vào đặc tính của từng khí thải
của từng ngành nghề mà chúng ta có các biện pháp và hướng giải quyết khác
nhau để hạn chế tối đa sự phát thải khí ra ngoài môi trường.

GVHD: Mai Quang Tuấn

1

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
PHẦN I : XỬ LÝ SỐ LIỆU
1. Thông số đầu vào
- Lưu lượng nguồn thải: L = 30000 m3/ h = 8.33 (m3/s )

- Hàm lượng bụi là 25 g/m3 = 25000 mg/m3
-Thành phần chất khí:
Hàm lượng ( mg/m3 )
25000
61
1929
32
12969
4716

Thành phần
Bụi
Cl
SO2
H2S
CO
NO2
- Khối lượng riêng của bụi : 2500 kg/m3

Cỡ hạt m ( % )
0-5
9

5-10
19

10-20
9

20-30

12

30-40
12

40-50
14

50-60
12

60-70
13

- Nhiệt độ khí thải tại miệng ống khói :150oC
- Nhiệt độ môi trường : 25oC
2. Xử lý số liệu
a.
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

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
+ KP:Hệ số lưu lượng nguồn thải KP = 0,9 (Vì lưu lượng của nhà máy
30000m3/ h (mục 2.3 – QCVN 19: 2009 /BTNMT )

GVHD: Mai Quang Tuấn

2

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
+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
Thành
phần
Bụi
Cl
SO2
H2S
CO
NO2

C (mg/Nm3) – cột B

QCVN 19/2009

Cmax
( mg/Nm3)

200
10
500
7.5
1000
850

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 (C1) tại miệng khói có
nhiệt độ là 150oC, 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(150oC)

C2 (25oC)

Đây là trường hợp điều kiện đẳng áp với p1 = p2 = 760 mmHg
t1 = 150oC T1 = 423oK

t2 = 25oC T2 = 298oK
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 = 423oF
C2, T2 : Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/Nm3) ở nhiệt độ
tuyệt đối T2 = 298oF
GVHD: Mai Quang Tuấn

3

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
Bảng 2. Nồng độ các thành phần trong khói thải
STT

Thành
phần

Cmax

Kết luận

(mg/m3) ( mg/Nm3 ) ( mg/Nm3)

1

Bụi

25000

25000

180

Vượt QC

138.89 lần

2

SO2

1929

2738.14

450

Vượt QC

6.08 lần

3

CO

12969

18409.02

900

Vượt QC

20.45 lần

4

H2S

32

5

NO2

4716

6

Cl

61

6,75

Vượt QC

6.73 lần

6694.19

765

Vượt QC

8.75 lần

86.59

9

Vượt QC

9.62 lần

45.42

- Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu  Những chỉ tiêu cần xử lý trước khi xả
thải ra ngoài môi trường là : Bụi, SO2, CO, H2S, NO2, Cl.

GVHD: Mai Quang Tuấn

4

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2

Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
- 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 3: Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu
η min

Thành phần
Bụi

( mg/Nm3 )
25000

(mg/m3)
180

(%)
99,28

SO2
CO
H2S
NO2
Cl

1929
12969
32
4716
61

450
900
6,75
765
9

76.67
93.06
78.91
83.78
85.25

3. Tính toán lan truyền ô nhiễm không khí
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 <

=

= 150 – 25 = 125oC Nguồn thải là nguồn

nóng
- Xét nhà máy A:
7 = 17,5 (m)  Nhà máy A là nhà hẹp

Ta có: bA = 15 (m) < 2,5hA = 2,5
lA = 35 (m) < 10hA = 10

7 = 70 (m)  Nhà máy A là nhà ngắn

 Nhà máy A là hẹp, ngắn
-

Xét khu dân cư B

GVHD: Mai Quang Tuấn

5

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
Ta có: bB =19 (m) < 2,5hB = 2,5

8 = 20 (m)Khu dân cư B là khu dân cư

hẹp
lB = 60m < 10hB = 10

8 = 80 (m)  Khu dân cư B là khu dân cư

ngắn.
 Khu dân cư B là khu dân cư hẹp,ngắn.

-

Với nhà máy A là tòa nhà hẹp đứng đầu :
x1 = L1 = 45 (m) < 10hA = 10 x 7 = 70 (m)
 Nhà máy A và khu dân cư B là nhóm nhà.

-

Do nhà máy A và khu dân cư B là nhóm nhà:

Hgh = 0,36.(bz + L1) + hB = 0,36.( bA + L1 ) + hB = 0,36.( .15 + 45 ) + 8 =
27.8 (m)
Theo công thức của Davidson W.F (Giáo trình Kỹ Thuật Xử Lý Khí
Thải – Trường Đại Học Tài Nguyên Và Môi Trường Hà Nội)
Độ nâng của luồng khói là: h = D
Trong đó: h: độ nâng của luồng khói,m ;
D: đường kính của miệng ống khói, D= 1500mm=1,5m;
: vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s;
: vận tốc gió, m/s
Tk : nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, Tk = 423oK
: chênh lệch nhiệt độ giữa khói và nhiệt độ xung quanh
= Tk – Txq = 150 – 25 =125oC

GVHD: Mai Quang Tuấn

6

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2

Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
- Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói là :

=

=

= 4,72 (m/s)

- Vận tốc gió tại miệng ống khói là :
Trong đó:

=

=5

= 5,56 (m/s)

:vận tốc gió tại độ cao z (z= 24m ),m/s

: vận tốc gió tại độ cao đặt máy quan trắc (z1= 10m),

= 2 m/s

n : chỉ số mũ ( Do khí quyển ở mức trung tính, độ ghồ ghề mặt đất là
0,01m nên tra bảng 2.1 Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải ta có n = 0,12 )
--> Độ nâng của luồng khói: h = D

= 1,5

= 1,55(m)
•

Độ cao hiệu quả của nguồn thải là: Hhq = Hô +

= 31 + 1,55 = 32,55

(m)
Trong đó: Hhq : là độ cao hiệu quả của nguồn thải , m;
Hô : là chiều cao thực của nguồn thải, Hô = 31(m);
: là độ cao nâng của nguồn thải,

= 1,55 m;

Do Hhq = 32,55 (m) >Hgh = 27,8 (m)  Đây là nguồn thải cao
b.Tính toán khuếch tán chất chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao
Theo QCVN 05:2009/ BTNMT và QCVN 06:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ
thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh thì nồng độ tối đa cho
phép của một số khí độc trong không khí xung quanh là:
Thông số

Thời gian trung
bình

Nồng độ cho phép
(µg/m3)

Clo

24h

30

SO2

1 năm

50

GVHD: Mai Quang Tuấn

7

QCVN
06:2009/BTNMT
QCVN 05:2009/
SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
BTNMT
QCVN
H2S
1h
42
06:2009/BTNMT
QCVN 05:2009/
CO
24h
5000

BTNMT
QCVN 05:2009/
NO2
1 năm
40
BTNMT
QCVN 05:2009/
Bụi
1 năm
140
BTNMT
- Khoảng cách từ nguồn thải đến điểm tính toán : x = 45 + 10 = 55m
Dựa vào bảng 2.11 và bảng 2.12 ta có :

= 8,5 ,

=5

Tính toán bụi:
Áp dụng công thức khuếch tán theo mô hình Gauss cơ sở:
C=
Trong đó:

và

exp

: là hệ số khuếch tán theo phương ngang và phương đứng,

có thứ nguyên là độ dài m

M : lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục (g/s)
: tốc độ gió tại miệng ống khói (m/s) :

= 5,56 (m/s)

- Lưu lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục là :
M= Cbụi max

L = 0,18

8,33 = 1,5 (g/s)

- Xét điểm 1 tại nhà B có tọa độ x= 60, y= 0, z = 8


CB = exp  − 

02
82
+
2
2
  2 × 8,5 2 × 5


3
−4
÷ = 2,81 ×10 (g/m )


- Xét điểm 2 tại nhà B có tọa độ x= 79 , y=0, z= 8


02
82  
= 2,81 ×10−4 (g/m3 )
+
2
2 ÷
  2 × 8,5 2 × 5  

CB = exp  − 

Theo QCVN 05:2009/BTNMT_ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng
không khí xung quanh có Cbụi = 140 g/m3


Nồng độ bụi khuếch tán không đạt QCVN
- Đối với khí SO2

GVHD: Mai Quang Tuấn

8

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
+ Lưu lượng phát thải của SO2 là: M =

L = 0,45

8,33 = 3,75

(g/s)
Theo Gauss biến dạng ta có :
Nồng độ chất ô nhiễm từ mặt đất:
 ( z − H ) 2  
 ( z + H)2 
 y 2  
M
exp 
exp  −
  + exp  −

C=
2 ÷
2
2
2 × π × u × δ yδ z
 2 × δ y  
 2 × δ z  
 2 × δ z 

- Xét điểm 1 tại nhà B có tọa độ x= 60, y= 0, z = 8
C=

 ( 8 − 32,55 ) 2  
 ( 8 + 32,55 ) 2 
 02  

3, 75
exp 
exp  −
  + exp  −

2 ÷
2 × π × 5,56 × 8,5 × 5
2 × 52
2 × 52
 2 × 8,5  

 



= 1,47.10-8 (g/m3) ( < 50


/m3 = 5 .10-5 g/m3 )

Nồng độ bụi không đạt QCVN 05 :2009 /BTNMT thì nồng độ khuếch

tán của khí SO2 đạt QCVN
•
Đối với khí CO:
- Lưu lượng phát thải của COlà: M =

L=

8,33 = 7,5 (g/s)

Xét điểm 1 tại nhà B có tọa độ x= 60, y= 0, z = 8
 ( 8 − 32,55 ) 2  
 ( 8 + 32,55 ) 2 
 02  
7,5
C=
exp 
exp  −
  + exp  −

2 ÷
2 × π × 5,56 × 8,5 × 5
2 × 52
2 × 52

 


 2 × 8,5  

=2,94. 10-8 (g/m3) ( < 5000


/m3 = 0,005 g/m3 )

Nồng độ bụi không đạt QCVN 05 :2009 /BTNMT thì nồng độ khuếch

tán của khí CO đạt QCVN
•

Đối với khí NO2:
- Lưu lượng phát thải của NO2 là M =

L=

8,33=6,37(g/s)

Xét điểm 1 tại nhà B có tọa độ x= 60, y= 0, z = 8
 ( 8 − 32,55 ) 2  
 ( 8 + 32,55 ) 2 
 02  
6,37
C=
exp 
exp  −
  + exp  −

2 ÷
2 × π × 5,56 × 8,5 × 5
2 × 52
2 × 52

 


 2 × 8,5  

= 2,5.10-8 (g/m3) ( <40


/m3 = 4.10-5 (g/m3) )

Nồng độ NO2 không đạt QCVN 05 :2009 /BTNMT thì nồng độ khuếch

tán của khí NO2 đạt QCVN
GVHD: Mai Quang Tuấn

9

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
•

Đối với khí Clo:

-

Lưu lượng phát thải của Clo là M =

L=

8,33=0,07(g/s)
Xét điểm 1 tại nhà B có tọa độ x= 60, y= 0, z = 8
 ( 8 − 32,55 ) 2  
 ( 8 + 32,55 ) 2 
 02  
0.07
C=

exp 
exp  −
  + exp  −

2 ÷
2 × π × 5,56 × 8,5 × 5
2 × 52
2 × 52

 


 2 × 8,5  

= 2,74.10-10 (g/m3) ( < 30


/m3 = 3.10-5 g/m3)

Nồng độ Clo không đạt QCVN 05 :2009 /BTNMT thì nồng độ khuếch

tán của khí Clo đạt QCVN
•
Đối với khí H2S:
-Lưu lượng phát thải của H2S là M =

L=

8,33=0,06(g/s)

- Xét điểm 1 tại nhà B có tọa độ x= 60, y= 0, z = 8
C=

 ( 8 − 32,55 ) 2  
 ( 8 + 32,55 ) 2 
 02  
0, 06
exp 
exp  −
  + exp  −
⊕
2 ÷
2 × π × 5,56 × 8,5 × 5
2 × 52
2 × 52
 2 × 8,5  

 



= 2,35.10-10 (g/m3) ( < 42


/m3 = 4,2.10-5 g/m3 )

Nồng độ H2S không đạt QCVN 05 :2009 /BTNMT thì nồng độ khuếch

tán của khí H2S đạt QCVN
Sau khi tính toán ta thấy nồng độ bụi khuếch tán đến nhà B vượt quá QCVN

05 => phải tính lại hiệu suất xử lý.
Theo Gauss cơ sở:
C=

exp

( công thức 3.26 trang 78, GS,TS. Trần Ngọc Chấn )
Với: Cbụi = 140.10-6 g/m3 ( QCVN 05 )
y = 0, z = 8,

= 8,5 ;

GVHD: Mai Quang Tuấn

=5

10

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
Cbui × 2 × π × u × δ y × δ z
140 ×10−6 × 2 × π × 5,56 × 8,5 × 5
2
2
=> M = exp  −  y + z   = exp  −  02 + 82   = 0,75 (g/s)
 
 
2

2 ÷
2
2 ÷
  2 × δ y 2 × δ z 
  2 × 8,5 2 × 5  

CBụi ở nhà A sau khi xử lý : CBụi =

× 100 =

=> Hiệu suất xử lý bụi : H =

GVHD: Mai Quang Tuấn

0, 75

= 8,33 = 0,09 g/m3

11

= 99,64%

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
PHẦN II: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG HỆ THỐNG
XỬ LÝ KHÍ THẢI
2.1. Xử lý bụi
1. Các thông số đầu vào

Các đại lượng

Đơn vị

Số liệu

m3/s

8,33

mg/m3

25000

%

55

Khối lượng riêng của bụi

kg/m3

2500

Khối lượng riêng của khí thải

kg/m3

1,2

Độ nhớt của không khí ở 0oC

kg/m.s

17,17.10-6

Lưu lượng
Nồng độ bụi ban đầu
Độ ẩm

2. Tính toán kích thước buồng lắng
Bảng 2.2. Dải phân cấp cỡ hạt
Đường kính
cỡ hạt δ
(μm)
Phần trăm
khối lượng

0-5

5-10

9

19

10-

20-

30-

40-

50-

20

30

40

50

60

9

12

12

14

12

60-70

13

- Hiệu suất lắng bụi cần đạt được để xử lý đạt quy chuẩn là : 99,64%
- Lựa chọn thiết bị buồng lắng để xử lý bụi
- Dựa vào dải phân cách cỡ hạt bụi trên
 Chọn đường kính giới hạn của hạt bụi:

= 50

(1)

Trong đó:

: Độ nhớt của khí thải ở 100oC

GVHD: Mai Quang Tuấn

12

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
Hệ số nhớt động lực của khí thải ở 150oC, tính theo công thức gần đúng của
Sutherland:

3

Ta được : µ150 C
o

2

= 17,17 ×10 × 387 ×  273 + 150 ÷ = ( Pa.s)
387 + 150  273 
−6

+ L: lưu lượng khí thải, L = 8,33 (m/s)
+

: Khối lượng riêng của bụi, ρb = 2500 kg/m3

+ l : Chiều dài buồng lắng (m)
+ B: Chiều rộng buồng lắng (m)
- Từ công thức trên ta được :
B.l =

18 × µ × L
18 × 2,39 ×10−5 × 8,33
2
=
=
pb × g × δ 2 min 2500 × 9,81× ( 50 ×10−6 ) 2 58,45 (m )

Với lưu lượng L= 30000m3/h thì ta chọn 4 buồng lắng mắc song song mỗi
buồng lắng có L = 7500m3/h, kích thước mỗi buồng lắng: B.l = 14,6125 m2
- Theo định luật Stokes , ta có:
+

l
>2
B

+ H ×B > 6
B × l = 14,6125 m2
Nếu chọn l = 5m thì chiều rộng của buồng lắng là B= 2,9m ≈ 3m
-Thông thường vận tốc tối đa của dòng khí trong buồng lắng là 3 m/s
 Chọn vận tốc của dòng khí trong buồng lắng là u = 0,5 m/s
u=

L
L
7500
=> H =
=
= 1,39 (m)
B× H
B × u 3600 × 3 × 0,5

 Chọn H = 1,4 m
Kiểm tra lại kích thước buồng lắng
-

Thời gian lưu của cỡ hạt bụi 50 m và dòng khí thải bên trong buồng lắng:
GVHD: Mai Quang Tuấn

13

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
τ2 =

-

l
5
=
= 10 (s)
u 0,5

Đối với hạt bụi

thì vận tốc rơi giới hạn tuân theo định

luật Stokes:
pb × g × δ 2 min 2500 × 9,81× (50 ×10−6 ) 2
vgh =
=
= 0,1425 (m/s)
18 × µ
18 × 2,39 ×10−5

-

Thời gian lắng của hạt bụi cỡ 50 m là:
τ1 =



<

H
1, 4
=
= 9,82 (s)
vgh 0,1425

đảm bảo cỡ hạt bụi 50

được lắng hoàn toàn trong buồng lắng

bụi
+Tiết diện đứng của buồng lắng bụi:
F = B × H = 3 ×1, 4 = 4, 2 (m2)

+Thể tích làm việc của buồng lắng bụi:
V = F × l = 4, 2 × 5 = 21 (m3)

3.Hiệu quả lắng bụi của buồng lắng
* Hiệu quả lắng theo cỡ hạt của buồng lắng:
Giả thiết rằng mọi cỡ hạt bụi trong dòng khí đi vào buồng lắng được phân bố
đều đặn trên toàn tiết diện ngang ban đầu của nó.
Theo cỡ hạt, hiệu quả lắng được tính theo :

Trong đó : + µ : Độ nhớt của khí thải ở 150oC, = 2,39 ×10−5 (Pa.s)
+ L : Lưu lượng khí thải, L = 2,083 (m3/s)
+ ρb : Trọng lượng riêng của bụi, ρb = 2500 kg/m3
+ l : Chiều dài buồng lắng (m), l =5 m
+ B: Chiều rộng buồng lắng (m), B= 3m

GVHD: Mai Quang Tuấn

14

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải

TT
1

2

3

4

5

Phân cấp cỡ hạt ban đầu (%klg)
Lượng bụi Gi trên 1m3 khí thải (mg/m3).
CT=(1)*Cb
Hiệu quả lọc theo cỡ hạt trung bình η (δ) %

Lượng bụi còn lại sau buồng lắng (100-η
(δ)%)*Gi/100 (mg/m3)
Dải phân cấp cỡ hạt của bụi còn lại sau lọc
CT: (4)/∑(4)*100%

GVHD: Mai Quang

15 Tuấn

5-10

10-20

20-30

30-40

9

19

9

12

12

14

12

13

100

2250

4750

2250

3000

3000

3500

3000

3250

25000

0,26

2,31

9,24

25,66

50,28

83,12

100

100

2042,1

2230,2

1491,6

590,8

0

0

13239,13

15,42

16,85

11,27

4,46

0

0

100

2244,15 4640,28

16,95

35,05

40-50 50-60 60-70

Tổng

0-5

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2

cộng


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
→ Hiệu quả lắng của thiết bị: ηo=(Cb-Cks)*100%/Cb (%)
ηo =

Cb − Cks
25000 − 13239,13
×100% =
× 100% = 47, 04%
Cb
25000

Như vậy, hiệu quả lọc của buồng lắng bằng 47,04% < hiệu suất tối thiểu cần
đạt được (99,64%) tiếp tục xử lý tiếp bằng túi lọc vải.

Lượng bụi còn lại sau khi xử lý bằng buồng lắng là 13239,13 mg/m3
4. Kích thước chi tiết của buồng lắng
STT
1
2
3
4
5
6

Các thông số
Chiều dài buồng lắng
Chiều cao buồng lắng
Chiều rộng buồng lắng
Hệ số mở
Ống đầu vào, ống ra
Cửa xả bụi

Kí hiệu
l
H
B

Đơn vị
m
m
m

r
cxd

m
mxm

Giá trị
5
1,4
3
450
0.15
0,2 x0,2

7

Tiết diện đứng của buồng

F

m2

4,2

lắng
Thể tích làm việc của buồng

8

V

m3

21

5. Xử lý bụi bằng Xyclon
a. Kích thước chi tiết xyclon
Chọn 2 xiclon mắc song song với nhau : Lưu lượng của mỗi xyclon sẽ là
15000m3/h
Diện tích tiết diện ngang của xiclon là:
L

4,167

F = N × ω = 2 × 3 = 0, 69 m2
q
Trong đó: +L : lưu lượng dòng khí ( m3/s) , L= 4,167 (m3/s)
+
-

: tốc độ quy ước 2,3

= 3 m/s

+N : số lượng xyclon đơn nguyên , N=2
Đường kính của xyclon :
D=

-

3m/s. Chọn

L
4,167
=
= 0,94 m
N × 0, 785 × ωq
2 × 0, 785 × 3

Tốc độ thực tế của khí trong xyclon

GVHD: Mai Quang Tuấn

16

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
L

4,167

vtt = 0, 785 × N × D 2 = 0, 785 × 2 × 0,942 = 3, 0038 m/s
Với N là số đơn nguyên, chọn N=2
-Độ sai lệch so với tốc độ ưu
= = 0,13% < 15%

vtt= 3,0038 m/s đạt yêu cầu
Tính toán số liệu chi tiết xiclon theo kích thước tiêu chuẩn của xiclon
Stairmand C.J, ta có :
Đường kính Xyclon : D= 0,94 (m)

Đường kính ngoài của ống ra d1 = 0,5.D = 0,47 (m)
Đường kính trong của cửa thoát bụi là : d2 =0,3.D = 0,29(m)
Đường kính thùng chứa bụi : d3 = D = 0,94(m)
Chiều cao cửa vào : a = 0,5.D = 0,47 (m)
Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 0,5.D = 0,47 (m)
Chiều cao phần hình trụ : h2 = 1,5.D = 1,41 (m)
Chiều cao phần hình nón : h3 = 2,5.D = 2,35 (m)
Chiều cao bên ngoài ống trung tâm : h4 = 0,5.D = 0,47 (m)
Chiều cao thùng chứa bụi : h5 = 0,5.D = 0,47 (m)
Chiều cao tổng cộng của xiclon : H = h2 + h3 + h4 + h5 = 4,7(m)
Chiều rộng cửa vào : b = 0,2.D = 0,19 (m)
Chiều dài của cửa ống vào l = 0,5.D = 0,47 (m)

GVHD: Mai Quang Tuấn

17

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
b. Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi
- Đường kính giới hạn của hạt bụi được tính theo công thức:
do =

r 
4,5.µ .L
. ln 2 
2
2

2
π .ρ b . r2 − r1 .n .l  r1 
3

(

)

Trong đó :
L : lưu lượng khí thải đối với 1 xyclon : L = 4,167 m3 /h
µ : hệ số nhớt động học của bụi , ở 1500 là (kg/m.s)
ρ b : khối lượng riêng của bụi , ρ b = 2500 (kg/m3)
r1 : Bán kính ống thoát khí sạch, r1 = d1/2 = 0,47/2= 0,24 (m)
r2 : bán kính xiclon , r2 = D/2 = 0,94/2= 0,47 (m)
n : số vòng quay của dòng khí bên trong xiclon

( 0, 7 ÷ 1) v

0.7 × v

0, 7 ×14,8

e
e
n = 3,14 × r + r = 3,14 × r + r = 3,14 × 0, 24 + 0, 47 = 4, 6 (vòng/s)
( 1 2)
( 1 2)
(
)
Trong đó: vE là vận tốc của khí ở ống dẫn vào xyclon

L

4,167

vE = N × a × b = 2 × 0, 47 × 0,19 = 23,33 (m/s)
l : chiều cao làm việc của xyclon : l = H – a = 1,41 – 0,47 =0,94 m
Trong đó : H là chiều cao than hình trụ của xyclon (H= 1,41 m)
a: chiều cao cửa vào ( a= 0,47 m)
=> do =

4,5 × 2,39 ×10 −5 × 4,167
 0, 47 
× ln 
= 6,13 ×10−5
÷
2
2
2
2
3,14 × 2500 × (0, 47 − 0, 24 ) × 4, 6 × 0,94
 0, 24 

(m)

c . Hiệu quả lọc bụi của cỡ hạt xyclon
ηd =

Trong đó :

1 − exp(α .d 2 )
.100%
1 − exp(α .d 02 )

là hệ số :

2
2
= − 4 × π 2 × pb × n 2 × l × r 2 − r 1

9
µ
L
2
2
= − 4 × 3,142 × 2500 −5 × 4, 62 × 0,94 × 0, 47 − 0, 24 = −3,57 ×108
9
2,39 × 10
4,167

GVHD: Mai Quang Tuấn

18

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải

Bảng Phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụi

ST

0-5

T
Hàm lượng bụi (mg/m3).

1

2

3

4

Hiệu quả lọc theo cỡ hạt trung bình η
(δ) %
Lượng bụi còn lại sau buồng lắng
(100-η (δ)%)*Gi/100 (mg/m3)

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

5-10

2244,15 4640,28

0,3

2,69

2237,42 4515,46

20,04

GVHD: Mai Quang
19 Tuấn

40,45

50-

60-

60

70

590,8

0

0

47,96

69,69

0

0

1626,26

776,23

179,07

0

0

11163,14

14,57

6,95

1,61

0

0

100

10-20

20-30

30-40

40-50

2042,1

2230,2

1491,6

10,45

27,08

1828,7

16,38

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2

Tổng cộng

13239,13


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
Hiệu suất xử lý bụi sau khi đi qua xyclon và buồng lắng là :
=

< Hiệu suất cần phải xử lý đạt là 99,64%  phải xử lý tiếp bằng lọc

túi vải
Lượng bụi còn lại sau khi xử lý bằng xyclon là 11163,14 mg/m3
d. Khối lượng bụi thu được trong 1 ngày
- Khối lượng riêng của khí thải ở80oC :
ρk = 1,2 . = 0,77 (kg/m3)
- Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi ở 80oC
ρ hh = ρ b .




Cv
C 
+ ρ k .1 − v 
ρ hh
 ρ hh 

– ρk ρhh – (ρb – ρk) Cv = 0


- 0,77 ρhh – (2500 – 0,77). 11163,14.10-6= 0

phh = 5,68 kg/m3
Trong đó : + Cv =11163,14 (mg/m3) = 11163,14.10-6 (kg/m3): là nồng độ khí đi
vào xiclon
+ ρ k = 0,77 (kg/m3): là khối lượng riêng của khí
+ ρb = 2500 (kg/m3): là khối lượng riêng của bụi
Thay vào ta được : ρ hh = 5,68 (kg/m3)
- Lượng hệ khí đi vào xiclon

Gv = ρhh.L/N = 5,86 30000/2 = 87900 (kg/h)
- Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào xiclon (theo % khối lượng)
Cv
11163,14 ×10−6
×100 =
×100 = 0, 2%
Yv =
phh
5, 68

- Nồng độ bụi trong khí thải đi ra khỏi xiclon (theo % khối lượng)
Yr = Yv .(1 - η) = 0,2.(1 –0,5535) = 0,09%
GVHD: Mai Quang Tuấn

20

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
-Lượng hệ khí ra khỏi xiclon
100 − Y

100 − 0, 2

v
Gr = Gv × 100 − Y = 87900 × 100 − 0, 09 = 87803, 22 (kg/h)
r

- Lượng khí sạch hoàn toàn

Gs = Gv ×

100 − Yv
100 − 0, 2
= 87900 ×
= 87724, 2 (kg/h)
100
100

- Lượng bụi thu được trong 1h
Gb = Gv – Gr =87900– 87803,22 = 96,78(kg/h)
- Lưu lượng hệ khí ra khỏi xiclon
G

r
Qr’ = p =
hh

87803, 22
= 15458,31 (m3/h)
5, 68

- Năng suất xiclon theo lượng khí sạch hoàn toàn
G

87724, 2

s
Qs= p = 0, 77 = 113927,53 (m3/h)
k

- Khối lượng bụi thu được ở xiclon trong 1 ngày
mb = Gb .24= 96,78.24 = 2322,72 (kg/ngày)
- Thể tích bụi thu được ở xiclon trong 1 ngày
m

2322, 72

b
V= p = 2500 = 0,93 (m3)
b

Chọn thùng chứa bụi có chiều cao h= 0,47m, chiều rộng B=1,32m, chiều dài
l=1,5m, kích thước 0,47x1,32x1,5
e. Tổn thất áp suất trong xyclon
Ta có:
- rE = r2 – b/2 = 0,5D – b/2 = 0,5.0,94 – 0,19/2 = 0,38 (m)
- AE = 4.a.b =4.0,47.0,19= 0,36(m2)
- As = π.d12 = 3,14.0,472 = 0,69 (m2)
- Af = π.D.llv = π.D.( h2 + h3 ) = 3,14.0,94.( 1,41+2,35 ) = 11,1(m2)
r

0,38

E
- r = 0, 24 = 1,58
1

Lấy = 0,01 =>

λ × Af 0, 01×11,1
=
= 0,15
2 × AE
2 × 0,36

GVHD: Mai Quang Tuấn

21

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải
A

0,36

E
- A = 0, 69 = 0,52
s

Tra bảng 3.4 (sách KTXLKT) ψ = 1,58 (theo phương pháp nội suy)
2

 Ag 
 r

=> K g = 1 + 2 ×ψ ×  2 × E − 1÷+ 2 ×  ÷ = 12,33
r1



 As 
2

=> ∆p =

K g × pk × v 2 E
2

=

12,33 × 0, 77 × 23,332
= 2583, 77 (N/m2)(1N = kg.m/s2 )
2

6. Tính toán túi lọc vải :
- Lưu lượng khí thải đi vào : Q= 30000m3 /h = 500 (m3/phút)
- Khối lượng riêng của bụi là : ρb = 2500 kg/m3.
- Khối lượng riêng của khí là : ρk = 1,2 kg/m3.
- Nồng độ bụi vào thiết bị là : Cv = 11163,14 mg/m3
- Nồng độ bụi tối đa cho phép là : Cmax = 180 mg/m3
Hiệu suất xử lý :
η=

Cv − Cmax
11163,14 − 180
×100 =
× 100 = 98,39%
Cv

11163,14

Nhiệt độ khí thải đầu vào là 150oC nên ta chọn thiết bị lọc bụi túi vải tổng hợp
( chịu được nhiệt độ cao, bền dưới tác dụng cơ học và hóa học, rẻ tiền )
S=

Thiết bị túi lọc vải có hệ thống rung lắc cơ học.
Chọn vận tốc lọc v = 1m/phút (Quy phạm 0,6 ÷ 1,2 m/phút _ SGK)
Tổng diện tích bề mặt túi vải:
Q
500
=
= 508,18 (m2)
v ×η 1× 0,9839

Đường kính túi vải D = 125 - 300mm(theo sách ô nhiễm không khí và
xử lý khí thải của thầy Trần Ngọc Chấn tập 2)  chọn D= 270mm
- Chiều dài làm việc của túi lọc từ : 2000- 3500mm (theo sách ô nhiễm không
khí và xử lý khí thải của thầy Trần Ngọc Chấn tập 2)  Chọn l= 2000mm
Diện tích túi vải :
Stúi = π × D × l = 3,14 × 0, 270 × 2 = 1, 6956 (m2)

GVHD: Mai Quang Tuấn

22

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2


Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải

-

Số túi vải :
n=

S
508,18
=
= 299, 7
Stui 1, 6956

Chọn số túi vải là 300 túi, chia làm 2 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên 150 túi
Chọn hàng ngang 10 túi, hàng dọc 15 túi
Lưu lượng khí cần lọc là : Q= 500 (m3/phút)
Chọn khoảng cách :
Giữa các túi vải: d1 = 0,1m.
Giữa các hàng: d2 = 0,1m.
Giữa túi vải ngoài cùng đến mặt trong của thiết bị: d3 = 0,1m.
Chọn đế dày của thiết bị: δ = 0,003m.
- Chiều dài của một đơn nguyên:
L1 =
D × n1 + ( n1 − 1) × d1 + 2d3 + 2δ = 0, 270 ×10 + ( 10 − 1) × 0,1 + 2 × 0,1 + 2 × 0, 003 = 3,806 (m)

Chiều rộng của một đơn nguyên:
B1= D × n2 + ( n2 − 1) × d 2 + 2d3 + 2δ = 0, 270 × 15 + ( 15 − 1) × 0,1 + 2 × 0,1 + 2 × 0, 003 = 5, 66 (
m)
-

Chiều cao bộ phận lọc: H1 = l = 2m.
Chiều cao bộ phận chấn động trên túi vải: H2 = 300mm.

Chiều cao thu hồi bụi: H3 = 0÷1,5m. Chọn H3 = 1m.
Chiều cao của thiết bị là: H = H1 + H2 + H3 = 2 + 0,3 + 1 = 3,3 m
Tỷ lệ khí hoàn nguyên:

Q
500
=
= 0,984 (m/phút) = 0,016 (m/s)
S 508,18

-

Phương pháp hoàn nguyên dùng cơ cấu rung cơ học: 0,01÷0,03 m/s.
Mà tỷ lệ khí hoàn nguyên = 0,016 m/s.
Vậy chọn phương pháp hoàn nguyên rung cơ học.
Thời gian lọc: Thời gian rung lắc 1 đơn nguyên khoảng 1 phút.
Quá trình lọc 9 phút. Vậy thời gian lọc tổng cộng của cả chu trình làm

việc khoảng 10 phút.

GVHD: Mai Quang Tuấn

23

SVTH: Đỗ Anh Tuấn – ĐH2CM2