đồ án xử lý khí thải SO2 từ nồi hơi 12000m3h

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHIỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG



ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI
ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁNTHIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ SO2
TỪ LÒ HƠI CÓ LƯU LƯỢNG 12000m3/h

Giáo viên hướng dẫn: Bùi Thị Ngọc Phương
Sinh viên : Lê Thị Hoài Thương-14141981
Đỗ Minh Đức Thiện-14130621

TP HCM, tháng 4 năm 2017


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của trường
Đại học Công Nghiệp tp HCM, đặc biệt là các thầy cô viện Môi Trường của trường đã tạo
điều kiện cho nhóm. Và em cũng xin chân thành cám ơn cô Bùi Thị Ngọc Phương đã nhiệt
tình hướng dẫn hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án.
Trong quá trình làm đồ án, khó tránh khỏi sai sót, rất mong các thầy, cô bỏ qua.
Đồng thời do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài đồ án
không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp thầy, cô để
em học thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn bài báo cáo tốt nghiệp sắp
tới.
Em xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1
Bảng 1.3
Bảng 1.3
Bảng 1.4
Bảng 1.5
Bảng 3.1
Bảng 4.1
Bảng 4.2
Bảng 4.3
Bảng 4.4
Bảng 4.5
Bảng 4.6
Bảng 4.7
Bảng 4.8

Nông độ các chất trong khí thải lò hơi đốt dầu F.O
Các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi
Liều lượng gây độc
Nồng độ gây độc
Các ảnh hưởng của PH đến hệ thủy sinh vật

6
6
7
8
9

Áp suất riêng phần của SO2(mmHg) tại bề mặt phân chia pha lỏng-khí
Bảng biểu hiện độ hòa tan của SO2 trong nước ở 40C và áp suất 1atm

*
Kết quả cho giá trị CSO2, P SO2

26
26
28

kết quả hệ số Henry
giá trị y, Y, x, X
Các thông số thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm
Các thông số thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm
Khối lượng riêng của đ NaOH 10%(kg/m3) theo nhiệt độ (ở áp suất
khí quyển)
Độ nhớt động lực của đ NaOH 10% (Cp) theo nhiệt độ

Bảng 4.9
Bảng 4.10
Bảng 4.11
Hiệu suất của một số loại bơm
Bảng 4.12
Bảng 4.13
Bảng 4.14
Bảng 4.16
Bảng 4.16
Các thông số của tháp hấp thụ
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 3.1

Hình 4.1
Hình 4.2
Hình 4.3

Sơ đồ hệ thống sử lý khí SO2 bằng nước
Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng sữa vôi
Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit kết hợp với natri sunfit
Sơ đồ hệ xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ
Đường cân bằng
Đường cân bằng(X-Y)
Đường cân bằng và đường làm việc trên cùng 1 đồ thị

30
31
36
40
41

53

70
12
13
14
22
29
32
34

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN..........................................................................................................
I. KHÁI QUÁT................................................................................................................................
II. ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI.......................................................................................
III. TÁC HẠI CỦA KHÍ SO2..........................................................................................................
CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2.................................................................
I. HẤP THỤ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC...........................................................................................
II. XỬ LÝ SO2 BẰNG CARBON DDIOXXIT CÓ SẴN TRONG KHÍ THẢI KẾT HỢP
VỚI NATRI HYDROXIT.......................................................................................................
III. DUNG DỊCH HẤP THỤ.........................................................................................................
CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ....................
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH.......................................................
I .CÂN BẰNG VẬT CHẤT..........................................................................................................
1.1 Đầu vào....................................................................................................................................
1.2 Đầu ra......................................................................................................................................
II. XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG...........................................................................
2.1 Tính toán cho cặp giá trị..........................................................................................................
2.2 Kết quả.....................................................................................................................................
III. XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC...........................................................
3.1 Xác định Lmin..........................................................................................................................
3.2 Xác định Xđ và Xc....................................................................................................................
IV.TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CYCLONE...............................................................................
V. THIẾT BỊ GIẢI NHIỆT............................................................................................................
5.1. Các thông số ban đầu.............................................................................................................
5.2. Cân bằng nhiệt lượng.............................................................................................................
5.3. Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt.................................................................................
VI. TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ..............................................................................................
6.1. Tính đường kính tháp hấp thụ.................................................................................................
4

6.2. Tính chiều cao tháp hấp thụ....................................................................................................
6.3. Tính các công trình phụ trợ....................................................................................................
6.4. Tính cơ khí..............................................................................................................................
VII. TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH...................................................................................................
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................................................
I. NHẬN XÉT VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ..........................................................................
II. THÁP HẤP THỤ(THÁP ĐỆM)...............................................................................................
III. VẬT LIỆU ĐỆM.....................................................................................................................
IV. VẬT LIỆU CHẾ TẠO THÁP HẤP THỤ...............................................................................
V. LỰA CHỌN DUNG MÔI........................................................................................................
VI. CÁC YẾU TÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ HẤP THỤ................................................

TÀI LIỆU THAM KHẢO

5


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
I.

KHÁI QUÁT
-

Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt khá phổ biến trong nhiều loại hình công
nghệ, thường gặp trong các công đoạn sấy, gia nhiệt định hình, gia nhiệt
cho các phản ứng hóa học, làm chín thực phẩm, khử trùng…Trong
nhiều ngành sản xuất, lò hơi là thiết bị không thể không có.

-

Lò hơi có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau. Ở các lò hơi
công suất nhỏ thường cấp nhiệt bằng điện, một số lò hiện đại dùng
nhiên liệu là khí đốt hóa lỏng (gas-LPG) kèm theo là hệ thống điều
chỉnh tự động. Với các lò hơi “sạch” như trên thường không có vấn đề
về mặt khói bụi thải. Tuy nhiên, thường gặp trong các cơ sở tiểu thủ
công nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh là các lò hơi dùng nhiên liệu
đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầu F.O. Các sản phẩm cháy do việc
đốt các nhiên liệu trên thải vào không khí thường là nguyên nhân dẫn
đến tình trạng ô nhiễm môi trường.

II.

ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI
-

Đặc điểm khói thải của các loại lò hơi khác nhau, tùy theo loại nhiên
liệu sử dụng.

-

SO2 chủ yếu sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu bằng than đá hoặc dầu
F.O.



Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng than đá
-

Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang bụi, CO 2, CO, SO2, SO3,
NOx…do thành phần hóa chất có trong than kết hợp với ôxy trong quá

trình cháy tạo nên.

-

Hàm lượng lưu huỳnh trong than khoảng 0,5% nên trong khí thải có
6


3

SO2 với nồng độ khoảng 1333mg/m .

7




Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng dầu F.O
-

Khí thải của lò hơi đốt dầu F.O thường có các chất sau: CO 2, CO, SO2,
SO3, NOx, hơi nước…

-

Ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn
với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng sol khí mà ta thường gọi là mồ
hóng.

Bảng 1.1: Nồng độ các chất trong khí thải lò hơi đốt dầu F.O

3

Chất gây ô nhiễm
SO2 và SO3
CO
Tro bụi
Hơi dầu
NOx

Nồng độ (mg/m )
5217 - 7000
50
280
0,4
428

( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ
công nghiệp – Xử lý khói lò hơi – Sở Khoa học, Công nghệ và môi trường
Tp.HCM )
Bảng 1.2: Các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi
Loại lò hơi
Lò hơi đốt bằng củi

Chất ô nhiễm
Khói + tro bụi + CO + CO2

Lò hơi đốt bằng than đá

Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 + SO3 + NOx

Lò hơi đốt bằng dầu

Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 + SO3 + NOx

F.O
( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ
công nghiệp – Xử lý khói lò hơi – Sở Khoa học, Công nghệ và môi trường
Tp.HCM )

8


III.

TÁC HẠI CỦA KHÍ SO2
-

Khí SO2 là loại khí không màu, không cháy, có vị hăng cay. Do quá
trình quang hóa hay do sự xúc tác, khí SO 2 dễ dàng bị oxy hóa và biến
thành SO3 trong khí quyển.

-

Khí SO2 là loại khí độc hại không chỉ đối với sức khỏe con người, động
thực vật mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.



Đối với sức khỏe con người
-

SO2 là chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở
cơ trơn của khí quản. Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc
đường khí quản. Khi tiếp xúc với mắt, chúng có thể tạo thành axit.

Bảng 1.3: Liều lượng gây độc
3

mg SO2/m
20 - 30
50
130 - 260
1000 - 1300
-

Tác hại
Giới hạn gây độc tính
Kích thích đường hô hấp, ho
Liều nguy hiểm sau khi hít thở (30 - 60 phút)
Liều gây chết nhanh (30 - 60 phút)

SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc
các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt. Cuối cùng,
chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn.

-

Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có khả năng xâm
nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2-3 μm.

-

SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể qua da và gây ra các chuyển đổi hóa
học. Kết quả là hàm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị thoát
qua đường tiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt.

-

Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển
hóa đường và protein, gây thiếu vitamin B và C, ức chế enzyme
9


2+

oxydaza, tạo ra methemoglobine để chuyển Fe (hòa tan) thành Fe

3+

(kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận
chuyển oxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh quản, khó thở.


Đối với thực vật

-

Các loài thực vật nhạy cảm với khí SO2 là rêu và địa y.

Bảng 1.4 : Nồng độ gây độc



Nồng độ (ppm)
0,03

Tác hại
Ảnh hưởng đến sinh trưởng của rau quả

0,15 – 0,3
1–2

Gây độc kinh niên
Chấn thương lá cây sau vài giờ tiếp xúc

Đối với môi trường
-

SO2 bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành
axit sulfuric hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng
xấu đến môi trường.



Quá trình hình thành mưa axit của SO2
-

Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh điôxít và các hợp chất gốc hiđrôxyl:
SO2 + OH· → HOSO2·

-

Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO2· và O2 sẽ cho ra hợp chất gốc HO2·
và SO3 :
HOSO2· + O2 → HO2· + SO3
-

Lưu huỳnh triôxít SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra H2SO4. Đây
chính là thành phần chủ yếu của mưa axít.

SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l)
10




Các tác hại của mưa axit
-

Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh
dưỡng trên mặt đất và mang các kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô
nhiễm nguồn nước trong hồ, phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh
tồn của các loài cá và các sinh vật khác trong nước.

Bảng 1.5: Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủy sinh vật
pH<6,0 Các sinh vật bậc thấp của chuỗi thức ăn bị chết (phù du…),
đây là nguồn thức ăn quan trọng của cá.
pH<5,5 Cá không thể sinh sản được. Cá con khó sống sót. Cá lớn bị
dị dạng do thiếu dinh dưỡng. Cá bị chết do ngạt.
pH<5,0 Quần thể cá bị chết.

pH<4,0 Xuất hiện các sinh vật mới khác với các sinh vật ban đầu.

-

Rừng bị hủy diệt và sản lượng nông nghiệp bị giảm: mưa axit làm tổn
thương lá cây, gây trở ngại quá trình quang hợp, làm cho lá cây bị vàng
và rơi rụng, làm giảm độ màu mỡ của đất và cản trở sự sinh trưởng của
cây cối.

-

Làm tổn hại sức khỏe con người: các hạt sulfate, nitrate tạo thành trong
khí quyển làm hạn chế tầm nhìn. Hơn nữa, do hiện tượng tích tụ sinh
học, khi con người ăn các loại cá có chứa độc tố, các độc tố này sẽ tích
tụ trong cơ thể và gây nguy hiểm đối với sức khỏe con người.

-

Gây ăn mòn vật liệu và phá hủy các công trình kiến trúc.

11


CHƯƠNG II
I.

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2

HẤP THỤ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC
-

Là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO 2
trong khí thải, nhất là trong khói từ các lò công nghiệp.

Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được.
+

-

SO2 + H2O  H + HSO3

Nhược điểm: do độ hòa tan của khí SO2 trng nước quá thấp nên thường phải
dùng một lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất
0

lớn, cồng kềnh. Để tách SO 2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 100 C
nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn.

Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống sử lý khí SO2 bằng nước
12


( Trang 93 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn )

Hình2.2. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng sữa vôi
( Trang 95 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn )
II.

XỬ LÝ SO2 BẰNG CARBON DDIOXXIT CÓ SẴN TRONG KHÍ THẢI
KẾT HỢP VỚI NATRI HYDROXIT

-

Phương pháp này dựa theo các phản ứng sau:
NaOH + H2CO3 = NaHCO3 + H2O
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
Na2CO3 + SO2 = Na2SO3 +CO2
NaHCO3 + SO2 = NaHSO3 + CO2
Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3

13


Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit kết hợp với natri sunfit

(Trang 110 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)
Ưu điểm: không đòi hỏi làm nguội sơ bộ khói thải, hiệu quả xử lý cao.
Nhược điểm: hệ thống xử lý khá phức tạp và tiêu hao nhiều muối natri.
III

DUNG DỊCH HẤP THỤ

Ta có:
-

Nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2:

Cbụi(max)= 200 .1 .1 = 200 mg/Nm
CSO2(max)=500 .1.1 = 500 mg/Nm

3

3

-

Vì thế, ta áp dụng QCVN 19: 2015/BTNMT cho đầu ra của HTXL.



Hiệu suất của quá trình xử lý bằng hấp thụ



Lựa chọn dung dịch hấp thụ
14


-

Các dung dịch thường dùng để hấp thụ khí SO 2 có thể là nước, huyền
phù sữa vôi (FGD), dung dịch soda Na2CO3, dung dịch NaOH…

-

3

Nồng độ SO2 trong khói thải lò hơi theo đề bài là 8000 mg/m .
Chuyển sang nồng độ Cppm

-

Ta thấy, nồng độ SO2 ban đầu là rất lớn (3364 ppm > 2000 ppm) nên
không áp dụng phương pháp hấp thụ SO2 bằng huyền phù sữa vôi được.

-

Đối với nồng độ cao, ta có thể áp dụng phương pháp hấp thụ SO 2 bằng
nước hoặc bằng các dung dịch hấp thụ có chứa Natri như NaOH và
Na2CO3.

-

Tuy nhiên, khí SO2 có độ hòa tan trong nước khá thấp nên thường phải
dùng một lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất lớn,
cồng kềnh. Mặt khác, để tách SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên
0

đến 100 C nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn.
-

NaOH và Na2CO3 là các chất hấp thụ có hoạt độ hấp thụ mạnh, có thể
xử lý SO2 ở bất kỳ nồng độ nào. Do đó, dung dịch hấp thụ lựa chọn cho
quy trình công nghệ là dung dịch NaOH (pha loãng với nước).

15


CHƯƠNG III:

ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH
CÔNG NGHỆ

Yêu cầu: Thiết kế hệ thống xử lí khí thải SO 2 từ lò hơi với nguyên liệu là than
bằng thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm).


Nguồn khói thải từ lò hơi có các thông số sau

-

Công suất nồi hơi: 65,5 m hơi/h

-

Nồng độ SO2: 8000 mg/m

-

Nhiệt độ khói thải: 250 C

-

Nồng độ bụi: 300 mg/m

-

Áp suất: 1atm

-

Lưu lượng khí đầu vào:

3

3

0

3

V = B (V 020 + (α − 1)V0 )

273 + t
, m 3 / h(1)
273

Trong đó:
B: lượng than đá đốt trong 1 giờ (kg/h)
V02: khói sinh ra khi đốt 1 kg than (m3/kg), lấy V02 = 7,5 m3/kg
V0: lượng không khí cần để đốt 1 kg than (m3/kg), lấy V02 = 7,5 m3/kg
α: hệ số thừa không khí(α = 1,25-1,53), lấy α=1,25
t: nhiệt độ khí thải (0C), lấy t = 2500C
-

Tính toán lượng than đốt trong 1 giờ
16


-

Nhiệt lượng cần tiêu tốn để làm bay hơi 1 tấn nước ở 30°C(xem nước bay
hơi ở 100°C):
Q = M.C. ∆ t

Trong đó:
C: nhiệt dung riêng của nước, J/kg.K
M: khối lượng nước cần bay hơi, kg
∆

t: hiệu số giữa nhiệt độ cuối và đầu, °C
Q = 1000.4200.(100 – 30) = 294.106 J =70237,47 kcal

Than An-tra-xit có nhiệt lượng là 6810 kcal/kg
⇒ Lượng than đá cần dùng là:
m = Q/6810 = 70237,47/6810 = 10,314 kg/tấn hơi
⇒ Lượng than cần để bay hơi 65,48 tấn nước trong 1 giờ là:
10,314 x 65,48 = 675,35 kg/h
Vậy B = 675,35 kg/h
(1) ⇒ V = 675,35.( 7,5 + (1,25 − 1)7,1)

273 + 250
= 12000(m 3 / h) = 3,33(m3 / s)
273

(sách Quá trình và thiết bị công nghệ hoá học&thực phẩm_Nguyễn Văn Lụa,trang
187)
* Vì hàm lượng Sp trong than đá thường chiếm khoảng 0,5%, Sp= 0,5%

⇒ VSO2 = 0, 683 × 10−2 × S p = 0, 683 × 10 −2 × 0,5 = 3, 415 ×10 −3

-

Chọn Vspc = 1,0526 (m3chuẩn/kgNL)
17

(m3chuẩn/kgNL)


ρ SO2 = 4,7402

-

Tải lượng SO2:
⇒ M SO2 =

-

(103.VSO2 .B.ρ SO2 )
3600

0

Lc .( t khoi + 273) Vspc .B.( t khoi + 273) 1,0562.675,35(250 + 273)
=
=
= 0,3796(m3 / s)
3600 + 273
3600.273
3600.273

Nồng độ phát thải khí SO2 và bụi:
C SO2 =
Cbui =



10.a. AP .B 10.0,5.0,12.675,35
=
= 0,11388 ( g / s)
3600
3600

Lượng khói (SPC) ở điều kiện thực tế (tkhói=250 C):
LT =

-

103.3,415.10 −3.675,35.4,7402
=
= 3,0368( g / s )
3600

Tải lượng tro bụi với hệ số a = 0,5; Ap= 0,12%:
⇒ M bui =

-

(kg/m3chuẩn)

M SO2
LT

=

3,0368
= 8( g / m 3 ) = 8000 (mg / m 3 )
0,3796

M bui 0,11388
=
= 0,3( g / m3 ) = 300(mg / m 3 )
LT
0,3796

Quy chuẩn
-

Theo QCVN 19: 2015/BTNMT, nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2
được tính theo công thức sau:
Cmax = C . Kp . Kv

Trong đó:
3

-

Cmax là nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2 ( mg/Nm )

-

C là nồng độ của SO2 quy định tại mục 2.2 (mg/Nm )

3

18


-

Kp là hệ số lưu lượng nguồn thải quy định tại mục 2.3

-

Kv là hệ số vùng, khu vực quy định tại mục 2.4
 Theo mục 2.2 QCVN 19: 2015/BTNMT
– cột B, ta có: Cbụi(max) = 200 mg/Nm
CSO2(max) = 500 mg/Nm

3

3

 Theo mục 2.3 QCVN 19: 2015/BTNMT, ta có lưu lượng
3

3

nguồn thải là 12000 m /h < 20000 m /h nên hệ số Kp = 1


Theo mục 2.4 QCVN 19: 2015/BTNMT, ta chọn hệ số Kv = 1,0

Tính nồng độ lan truyền
-

Nguồn phát thải là lò hơi

-

Chọn: Ống khói có chiều cao hình học là 15 m

-

Nhiệt độ không khí xung quanh là Txq = 40OC

-

Nhiệt độ khói thải là Tkt = 250oC

-

Đường kính ống khói D = 1,5m

-

Vận tốc khói = 15 m/s , vận tốc khói dao động từ 6,5 – 20 m/s

-

Vận tốc gió u10 = 4,36 m/s

-

Độ ổn định khí quyển cấp C

*Tính chiều cao hiệu quả của ống khói
H= h + h
Trong đó:
19


Hc là chiều cao hiệu quả của ống khói, m
h là chiều cao hình học của ống khói, m
là độ nâng vệt khói, m
* Tính độ nâng vệt khói
Công thức Davidson

= 11,86 m
Chiều cao hiệu quả của ống khói
Hc = h + = 15 + 11,86 =26,86 m
Chiều cao hình học của ống khói dao động từ 1,4 – 1,8 lần cho kết quả đúng
phù hợp với thực tế vì vậy chiều cao hình học của ống khói h = 15m
Tính xm
X m=
Bảng 3.1 :Bảng thử giá trị Xm
xm thử
2000
296,464
Xm tính

296,464
167,334
Vậy xm = 151,346 m

167,334
153,170

153,170
151,536

Công thức tính nồng độ lan truyền theo mô hình gauss

C(x,y) = ×exp()

20

151,536
151,346


Trong đó:
M: tải lượng ô nhiễm, g/s
, : hệ số khuếch tán theo phương ngang và phương đứng
U: vận tốc gió, U= 4m/s( QCXDVN 02:2008/BXD)
H: chiều cao cột khói H = 26,25m
Với M = Q×C = 1200×8000 = 9,6.106 mg/h = 2,7g/s
Trong đó:
Q: lưu lượng khí thải, m3/h
C: nồng độ đo đạc tại nguồn thải, mg/m3

‫׀‬xm = = = 19
Hệ số khuyếch tán ngang ,m [trang 83]
Ta có xm = 151,346 m tra vào hình 3.9 → = 50

→ C(x,y) = ×exp( )
= 3,82.10-5 g/m3

21


Thùng chứa

Khí thải
đầu vào
Tháp giải nhiệt

Quạt thổi

Cyclon
e

Dd NaOH

Tháp hấp thụ

Khí đầu ra

Ống khói

bơm

Bể lắng

Nước sau lắng, mang đi xử lý

Cặn mang đi xử lý

Hình 3.1. Sơ đồ hệ xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ

Chú thích
Đường khí:
Đường hóa chất, nước, cặn:
Đường tuần hoàn hóa chất:


Thuyết minh sơ đồ công nghệ

-

Vì nồng độ bụi tương đối cao hơn so với nồng độ cho phép (300 mg/m

3

3

> 200 mg/m ) nên ta phải xử lý bụi. Cho dòng khí thải có chứa bụi đi qua
Cyclone để thu hồi bụi.
-

0

Do nhiệt độ dòng khí thải cao (250 C) nên sau khi qua Cyclone, dòng
khí được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ xuống thích hợp
cho quá trình hấp thụ xảy ra hiệu quả.
-

Dùng quạt thổi khí vào tháp đệm từ dưới lên. Dung dịch hấp thụ NaOH
được bơm từ thùng chứa lên tháp và tưới trên lớp vật liệu đệm theo
chiều ngược với chiều của dòng khí đi trong tháp.
22


-

Các phản ứng xảy ra trong tháp:
SO2 + 2NaOH  Na2SO3 + H2O
Na2SO3 + SO2 + H2O  2NaHSO3
SO2 + NaHSO3 + Na2SO3 + H2O  3NaHSO3
-

Khí sạch đi vào ống khói và thải ra môi trường có nồng độ SO2 đạt tiêu
chuẩn cho phép Cmax (Theo QCVN 19: 2009/BTNMT).

-

Dung dịch sau khi hấp thụ có chứa nhiều natri sunfit, natri bisunfit và
khói bụi. Một phần dung dịch được bơm trở lại thùng chứa qua van điều
chỉnh lưu lượng và tiếp tục được bơm lên tháp tưới cho vật liệu đệm nếu
lượng dung dịch NaOH còn dư nhiều. Phần dung dịch còn lại được đưa
đến bể lắng để lắng các cặn bẩn. Cặn sau lắng được đem chôn lấp còn
nước sau lắng được đưa đi xử lí rồi mới thải ra môi trường.

23


CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH
I.

CÂN BẰNG VẬT CHẤT

-

Lưu lượng khí: 12000 m /h = 3,33 m /h

-

Nồng độ SO2 đầu vào: 8000 mg/m

-

Nhiệt độ khí vào tháp: 55 C

-

Nồng độ bụi: 300 mg/m

-

Áp suất: Pt = 1atm = 760 mmHg = 1,0133.10 Pa.

-

Nồng độ đầu ra: CSO2 = 500 mg/m

-

Nhiệt độ của dung dịch NaOH: 25 C

3

3

3

0

3

5

c

3

0

-

Chọn điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khí
0

0

vào và dòng lỏng vào, t = 40 C. Hỗn hợp khí xử lý xem như gồm SO 2
và không khí.
1.1

Đầu vào

-

Suất lượng mole của hh khí đi vào tháp:
G1 =

-

Suất lượng mole của SO2:
G =
đ
A

-

P.V
1.12000
=
= 446,163( kmol / h)
R.T 0,082 (273 + 55)

đ
CSO

.V
2

M SO2

=

8000 .12000
= 1500(mol / h) = 1,5(kmol / h)
64

Suất lượng mole của cấu tử

trơ:

24


GBđ = G1 − G A = 446,163 − 1,5 = 444,663(kmol / h)
-

Nồng độ phân mole của SO2 trong hỗn hợp khí

G Ađ
1,5
y =
=
= 3,362.10 −3 (molSO2 / molhhkhi )
G1 446,163
đ

A

-

Tỉ số mol:
y Ađ
3,362.10 −3
Y =
=
= 3,373.10 −3
đ
−3
1 − y A 1 − 3,362.10
đ

-

Ta có Gd = V.ρhh (1)

Trong đó:
3

V: thể tích hỗn hợp khí (m /s)
3

ρhh: khối lượng riêng hỗn hợp khí (kg/m )
0

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

ρ hhđ

=

y Ađ 1 − y Ađ 3,362.10 −3 1 − 3,362.10 −3
+
=
+
= 0,7719
ρ SO2
ρ kk
2,93
1,293

(

⇒ ρ hhđ = 1,295 kg / m 3

)

(1) => Suất lượng hh khí đầu vào:
Gd = 1,295 x 3,33 = 4,312 (kg/s)
-

0

Khối lượng riêng của pha khí ở 55 C và 1atm:
ρ hhđ = ρ 0đ .

P T0
1 273
. = 1,295. .
= 1,078( kg / m 3 )
P0 T
1 273 + 55
25