Đồ án xử lý khí thải

Đồ án xử lý khí thải

MỤC LỤC

SVTH: Nguyễn Thị Huế


Đồ án xử lý khí thải

CHƯƠNG I: XỬ LÝ SỐ LIỆU
1.
-

Thông số đầu vào
Lưu lượng khí thải L = 40000 (m3/h) = 11,1(m3/s).
Nhiệt độ của khí thải là 100oC
T khí thải = 100+ 273 = 373K
o
Nhiệt độ môi trường là 25 C
Tmt = 25 + 273 = 298K
Chiều cao ống khói là 60m
Hô = 60m, z = 60m
Đường kính ống khói là 0,5m , D = 0,5m.
Vận tốc gió tại nơi quan trắc là 10m, u = 2m/s
Khí quyển cấp D, độ gồ ghề mặt đất là 0,01.
Thành phần khí thải
Bảng 1. Nồng độ chất khí
Chỉ tiêu
1.
2.
3.

-

2.
2.1.
-

Đơn vị
mg/m3
mg/m3
mg/m3

Bụi
SO2
Cl

Giá trị
10.000
891
71

Khối lượng riêng của bụi: b = 4.000 kg/m3.
Kích thước cỡ hạt:
Bảng 2. Kích thước cỡ hạt
D (μm)

0-5

5-10

10-20

20-30

30-40

40-50

50-60

60-70

%

7

13

9

15

5

9

12

3

Xử lý số liệu
Tính toán nồng độ tối đa cho phép
Theo QCVN 19:2009/BTNMT – Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về khí thải công
nghiệp đối với bui và các chất vô cơ:
Cmax = C Kp Kv (mg/Nm3)
Trong đó:
+ Cmax : Nồng độ tối đa cho phép đối với bụi và các chất vô cơ trong khí thải
công nghiệp, (mg/Nm3) .
+ C: Nồng độ của bui và các chất vô cơ theo cột B của[1]; C = 200 (mg/Nm3).
+ Kp = 1 - Hệ số lưu lượng nguồn thải :L =40000m3/h thì Kp = 0,9
SVTH: Nguyễn Thị Huế

2


Đồ án xử lý khí thải

+ Kv = 1 - Hệ số vùng; Hệ thống phát thải nằm trong khu vực III ( khu công
nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại đô thị loại II, III, IV có khoảng
cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn hơn hoặc bằng 2km; 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 2km)
Nồng độ tối đa cho phép của bụi tổng khí thải công nghiệp là:
Cmax = C Kp Kv = 200 0,9 1= 200 (mg/Nm3)
Tính tương tự đối với các chất khí
Bảng 3. Giá trị Cmax
Chỉ tiêu

2.2.
-

-

-

Đơn vị
Cmax
3
1. Bụi
mg/m
200
3
2. SO2
mg/m
500
3
3. Cl
mg/m
10
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 100oC.
+ Nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép (Cmax) ở nhiệt độ25oC.
Vậy nên, trước khi so sánh nồng độ để xem bụi hoặc khí thải nào vượt tiêu
chuẩn ta cần quy đổi C1(100o C) => C2 (25oC)
Đây là trường hợp đẳng áp với:
p1= p2 = 760mmHg
T1 = 373K ; T2 = 298K
Từ phương trình khí lý tưởng: pV=nRT
C2 = C1 = C1.

Trong đó:
+ C1: Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/m3) ởnhiệt độ T1 = 373K
+ C2: Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mg/m3) ở nhiệt độ T2 = 298K
Áp dụng công thức ta có bảng nồng độ chất ô nhiễm ở 100oC và 25oC
Bảng 4. Nồng độ các thành phần trong khói thảivà so sánh với
QCVN 19-2009( cột B)
Chỉ tiêu
1.
2.
3.

Bụi
SO2
Cl

Nồng độ chất ô
nhiễm ở 100oC
(mg/m3)
10.000
891
71

SVTH: Nguyễn Thị Huế

Nồng độ chất
Cmax(mg/Nm3)
ô nhiễm ở
(QCVN
25oC
19:2009/BTNMT)

(mg/m3)
10.000
200
1116
500
89
10
3

Kết luận
Xử lý
Xử lý
Xử lý


Đồ án xử lý khí thải
2.3.
-

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
Hiệu suất tối thiểu để xử lý các chỉ tiêu
Ta có công thức tính hiệu suất:
η = 100 (%)
Trong đó: + η: hiệu suất tối thiểu để xử lý từng chỉ tiêu
+ Cv: Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải vào (mg/l) ở 25oC
+ Cr: Hàm lượng chất X trong hỗn hợp khí thải ra (mg/l) theo[1].

Bảng 5. Hiệu suất xử lý tối thiểu với các chỉ tiêu:
Chỉ tiêu

1. Bụi
2. Cl
3. SO2
3.

Cv 25oC (mg/m3)
20.000
89
1116

Cr (mg/l)
200
10
500

Đề xuất dây chuyền công nghệ
Khí thải vào

Buồng lắng bụi

Thiết bị lọc bui ly tâm Xyclon

Thiết bị lọc bụi túi vải

Hấp thụ bằng
dd Ca(OH)2
SVTH: Nguyễn Thị Huế

Tháp hấp thụ Clo, S02
4

η min (%)
98
88,7
55,2


Đồ án xử lý khí thải

Khí thải đạt chuẩn thải ra môi trường

SVTH: Nguyễn Thị Huế

5


Đồ án xử lý khí thải

Thuyết minh quy công nghệ.
-

Vì nồng độ bụi cao hơn rất nhiều so với nồng độ cho phép
(20000mg/m3>200mg/m3) nên ta phải xử lý bụi, cho dòng khí thải đi qua lần

-

lượt buồng lắng, xyclon 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 Clo,So2
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 sạch đi ra sẽ có hàm lượng bụi, nồng độ Clo, SO2 đạt tiêu chuẩn cho phép
Cmax (Theo[1]).

SVTH: Nguyễn Thị Huế

6


Đồ án xử lý khí thải

CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN KHUẾCH TÁN Ô NHIỄM
1.
1.

•

Tính toán lan truyền chất ô nhiễm
Xác định nguồn thải:
Xét nhà đầu hướng gió
B=6m l=21m H=3m
B < 2,5 H =>> nhà hẹp
Khoảng cách giữa 2 nhà
=>> nhóm nhà
Xét nguồn thải:
Tính chiều cao giới hạn
= 4m
= 18m

= 7m
=>>
Xác định :
: chiều cao ống khói 30m
: xác định theo công thức của Davidson:
Q = 12,5
D: Đường kính ống: 1m
: vận tốc ban đầu luồng khói
u: vận tốc gió tại miệng ống khói:
Khí quyển cấp độ D, chọn n=0,12 =>>
=70+273=343
=45

2.

=>> =>> nguồn thải là nguồn cao.
Độ khuếch tán chất ô nhiễm :
a) Khuếch tán bụi :
Theo Gauss :
C: nồng độ chất ô nhiễm tại nơi tiếp nhận g/m3
M : lượng phát thải chất ô nhiễm g/s
Q=12,5m3/s ; =>> M=
u: vận tốc gió tại miệng ống, u=5,7m/s
y: tọa độ phương trực giao với trục hướng gió
z: tọa độ chiều cao của điểm

SVTH: Nguyễn Thị Huế

7

Đồ án xử lý khí thải
•

Đầu khu B:
Tra bảng 3.3, [2], a=68
x= 0,022km
Tra bảng 3.3- [2]=>> b=33,2 ; c=0,725 ; d= -1,7.
=>>
y=0
z = hB=7m

•

Giữa khu B :
= 3,997
= 1,634

•

Cuối khu B :
= 5,66
= 2,72
b) Khuếch tán chất ô nhiễm :
Theo Gauss biến dạng :
M : lượng phát thải chất ô nhiễm
H==63,16m
y=0
: tương tự như khuếch tán bụi.
Thành

Phần
Bụi
Clo
SO2

Nồng độ chất ô nhiễm
()
Đầu nhà B

Giữa nhà B

Cuối nhà B
149

0
0

0,995
0
0

SVTH: Nguyễn Thị Huế

8

Nồng độ cho
phép () theo
QCVN
05,06/2009
300

30
50

Kết luận
Tất cả đều
đạt QCVN
05,06/2009


Đồ án xử lý khí thải

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỤI
1.
1.1.

Tính toán buồng lắng bụi
Các thông số đầu vào
Các đại lượng

Đơn vị

Số liệu

m3/s

11,1

Nồng độ bụi ban đầu

mg/m3

10.000

Khối lượng riêng của bụi

kg/m3

4000

Độ nhớt của không khí ở 00C

kg/m.s

17,17.10-6

Lưu lượng

-

-

Thành phần hạt bụi:
Cỡ hạt
()

0–5

%

7

5 – 10 10 – 20 20 – 30 30 – 40 40 – 50 50 – 60 60 – 70
13

9

15

5

9

12

30

Hiệu suất xử lý bụi: = 99 (%)
Từ đặc điểm bụi và hiệu suất xử lý ta chọn hệ thống xử lý bụi gồm có: Buồng
lắng, Xyclon, Thiết bị lọc bụi túi vải.

1.2.
-

Tính toán kích thước buồng lắng bụi
Kích thước buồng lắng bụi:
B l=
(Công thức 6.11_trang 63 [3])
Trong đó:

•

•
•
•

B: chiều rộng buồng lắng, m
l : chiều cao buồng lắng, m.
L: lưu lượng khí, L = 11,1 m3/s
µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 100oC
µ= µo
= 17,17 10-6= 2,7710-5 Pa.s

• ρb: Khối lượng riêng của bụi, ρb = 4000kg/m3
• g: gia tốc trọng trường, g=9.8 m/s2
• : Đường kính hạt bụi nhỏ nhất: 50 10-6m
SVTH: Nguyễn Thị Huế

9


Đồ án xử lý khí thải

→ B l = = 56 m2
Với lưu lượng L = 40000 m3/h thì ta chọn 4 buồng lắng.
Theo định luật stokes ta có: > 2
B.l = 14
Chọn l = 7m thì B = 2m.
Chọn vận tốc trong buồng lắng là 1 m/s ( < 3m/s ). Thì chiều cao buồng lắng là:
H = = = 1,5m
Vậy chọn chiều cao buồng lắng là: H = 1, 5m


Kiểm tra lại :
=
Với: + δmin: đường kính nhỏ nhất của hạt bụi mà buồng lắng có thể giữ lại
trọng lượng riêng của bụi ( kg/m3)

•

+ µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 100oC
ρ: khối lượng riêng của khí thải ở 1100C:
ρ = 1,293 = 1,293 = 0,92 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 = 2m
: chiều dài của buồng lắng bụi. l = 7m
= = 50 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
= 5,5555. ( 40)2
= 82%

Bảng 8: Hiệu quả lọc của buồng lắng bụi theo cỡ hạt

Cỡ hạt
()
% khối lượng
Lượng bụi
trong khí thải
(mg/m3)

0-5

5-10

7

13

9

700

1300

900

SVTH: Nguyễn Thị Huế

30-40

40-50

50-60

60-70

15

5

9

12

30

Tổng
cộng
100

1500

500

900

1200

3000

10000

10-20 20-30

10


Đồ án xử lý khí thải

Hiệu quả lọc
theo cỡ hạt (%)
Lượng bụi giữ
lại trong buồng
lắng (mg/m3)
Lượng bụi còn
lại sau buồng
lắng
-

-

1,3

5,13

20,5

46,2

82

100

100

-

1,69

46,17

307,5

231

738

1200

3000

5524,36

1298,3
853,83 1192,5
1

269

162

-

-

4475,64

700

Hiệu suất lọc bụi của buồng lắng:
= = 55,24%

-

Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi được tính theo công thức:
Trong đó: + Khối lượng riêng của bụi là: = 4000 kg/m3
+ Khối lượng riêng của khí ở 1000C: = 0,92kg/m3
+ Nồng độ bụi trong hỗn hợp khí vào buồng lắng
mg/m3 = 0,01kg/m3
→
→

– 0,92 - 49.9816 = 0

Giải phương trình ta được: = -7,5kg/m3 và = 6,6kg/m3
→

Chọn = 6,6 kg/m3

Lượng hệ khí bụi đi vào 1 buồng lắng:
= 6,6 40000 = 264000kg/h

Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào buồng lắng: (% khối lượng)
. 100% = . 100% = 0,015 %
Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi buồng lắng: (% khối lượng)
= = 0,008 %
Lượng hệ khí bụi đi ra khỏi thiết bị:
= 264000 = 263981kg/h
Lưu lượng khí đi ra khỏi buồng lắng:
= = 39997 m3/h
Lượng bụi thu được:
= 264000 – 263981 = 19 kg/h
Khối lượng bụi thu được trong một ngày (làm việc 8 tiếng):
SVTH: Nguyễn Thị Huế

11


Đồ án xử lý khí thải

m = 19 8 = 152 kg/ngày
Thể tích bụi thu được trong 1 ngày:
= 0,038 m3
Chọn thùng chứa bụi có chiều cao h = 0,3, chiều rộng B = 0,4, chiều dài l = 0,5
m
→ Kích thước thùng chứa bụi: l x B x h = 0,5X0,4X0,3

SVTH: Nguyễn Thị Huế

12

Đồ án xử lý khí thải
2.
2.1.

Tính toán thiết bị Xyclon
Thông số đầu vào
Các đại lượng

Đơn vị

Số liệu

m3/s

11,1

Nồng độ bụi ban đầu

mg/m3

4475,64

Khối lượng riêng của bụi

kg/m3

4000

Lưu lượng

Kích thước Xyclon

2.2.

Chọn 4 Xyclon
-

Diện tích tiết diện ngang của xyclon là:
F = = 0,9m2
Trong đó: + L: lưu lượng dòng khí m3/s
+ N: Số lượng xyclon đơn nguyên, N = 4
+ : Tốc độ quy ước 2,3 3 m/s. Chọn = 3m/s

-

Đường kính của xyclon:

-

D= = =1m
Tốc độ thực tế của khí trong xyclon:
vtt = = = 2,8 m/s
→ vtt = 2,8 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 m
Đường kính ngoài của ống ra d1 = 0,5 D = 0,5 m
Đường kính trong của cửa thoát bụi là : d2 = 0,3 D = 0,3 m
Đường kính thùng chứa bụi : d3 = D = 1 m
Chiều cao cửa vào : a = 0,5 D = 0,5 m
Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 0,5 D = 0,5 m
Chiều cao phần hình trụ: h2 = 1,5 D = 1,5 m
Chiều cao phần hình nón: h3 = 2,5 D = 2,5 m
Chiều cao bên ngoài ống trung tâm: h4 = 0,5 D = 0,5 m
Chiều cao thùng chứa bụi: h5 = 0,5 D = 0,5 m
Chiều cao tổng cộng của xyclon: H = h2 + h3 + h4 + h5 = 5 m
Chiều rộng cửa vào: b = 0,2 D = 0,2 m
Chiều dài cửa ống vào: l = 0,5 D = 0,5 m
Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi.
Đường kính giới hạn của hạt bụi:
d0 =
SVTH: Nguyễn Thị Huế

13


Đồ án xử lý khí thải

Trong đó:+ L: Lưu lượng khí thải đối với 1 xyclon: L = 2,7 m3/s
+ : hệ số nhớt động của bụi ở 1000 C: = 2,7710-5 (kg/m.s)
+ : Khối lượng riêng của bụi, = 40000 ( kg/m3)
+ r1: bán kính ống khí sạch, r1 = 0,5 d1 = 0, 25m
+ r2: Bán kính của xyclon: r2 = 0,5 = 0,5 m
+ n: Số vòng quay của dòng khí bên trong xyclon.

n= =
= = 6,5 vòng/s
Với: : vận tốc của khí ở ống dẫn vào xyclon
= = = 22 m/s
l: Chiều cao làm việc của xyclon: l = h2 – a = 1,5 – 0,2 = 1,3 m
Với: H: Chiều cao thân hình trụ của xyclon (m)
a: Chiều cao cửa vào (m)
→ =
= 14 10-5 m

SVTH: Nguyễn Thị Huế

14


Đồ án xử lý khí thải


Hiệu quả lọc bụi theo cỡ hạt của xyclon
= 100%
== 0,652 . 1,3.
= - 7,3 109
Bảng 9 : Hiệu quả lọc của Xyclon theo cỡ hạt
Cỡ hạt ()

0-5

Hàm lượng bụi
(mg/m3)
Hiệu quả lọc

theo cỡ hạt
trung bình(%)
Lượng bui bị
giữ lai trong
xyclon (mg)
Lượng bụi còn
lại sau xyclon
-


-

700

5-10

10-20

20-30 30-40 40-50 50-60 60-70

1298,31 858,83 1192,5

5,8

44,3

40,6

575,15

659,4

723,16

100

100

858,83 1192,5
-

269

162

-

-

100

100

-

-

269

162

-

-

3098,1

-

-

-

-

1382,56

-

Hiệu suất xử lý của xyclon :
= 100% = 69,22%
Hiệu suất xử lý bụi sau khi xử lý bằng buồng lắng và xyclon :
= 100% = 86,1%
Hiệu suất xử lý cần đạt được là : 99% → phải xử lý tiếp bằng túi lọc vải.
Khối lượng bụi thu được trong 1 ngày
Khối lượng riêng của khí thải ở 100oC :ρk = 0,92 kg/m3
Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi ở 110oC
→

– ρkρhh – (ρb – ρk)Cv = 0

→

- 0,92ρhh – (4000 – 0,92)= 0

→

- 0,92ρhh – 17,8= 0

Giải phương trình ta có: 4,7
Chọn:

và

-3,7

4,7

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

= 0,92 (kg/m3): là khối lượng riêng của khí

SVTH: Nguyễn Thị Huế

15

Tổng
cộng
4475,3

Đồ án xử lý khí thải

+
-

= 4000 (kg/m3): là khối lượng riêng của bụi

Lượng hệ khí đi vào xyclon
Gv= ρhh.L = 4,740000 = 188000 (kg/h)

-

Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào xyclon (theo % khối lượng)
Yv = .100 = . 100 = 0,09%

-

Nồng độ bụi trong khí thải đi ra khỏi xyclon (theo % khối lượng)
Yr = Yv (1 - η) = 0,09 (1 –0,069) = 0,08%

-

Lượng hệ khí ra khỏi xyclon
Gr = Gv.= 188000 = 187981 (kg/h)

-

Lưu lượng khí đi ra khỏi xyclon.

= = 399995 m3/h

-

Lượng bụi thu được:
= 188000-187981= 19 kg/h

-

Khối lượng bụi thu được trong một ngày ( làm việc 8 tiếng ):
m = 19 8 = 152 kg/ngày

-

Thể tích bụi thu được trong 1 ngày:
Vb = = 0,038 m3

-

Thùng chứa bụi có chiều cao h = 0,25; chiều rộng B =0,3, chiều dài l = 0,5m
→ Kích thước thùng chứa bụi: L x B x H = 0,5 x 0,3 x0,25

3.
3.1.
-

Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải
Thông số đầu vào:
Lưu lượng khí thải đi vào: Q = 40000m3/h = 11,1 m3/s.
Khối lượng riêng của bụi: = 4000 kg/m3

Khối lượng riêng của khí ở 100oC: = 0,92 kg/m3
Nồng độ bụi vào thiết bị: Cb = (mg/m3)
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 = 200mm
+ h: Chiều cao túi lọc (theo quy phạm h = 2 – 3,5 m), chọn h = 3 m
SVTH: Nguyễn Thị Huế

16


Đồ án xử lý khí thải
-

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 = 200
m3/m2.h.
Hiệu suất của thiết bị, lấy = 90%

-

Số túi lọc:
Chọn số túi lọc: n = 120 túi, chia làm 5 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có 24 túi
được chia thành 6 túi hàng dọc và 4 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:

-

=
= 1,906 m
Chiều rộng của 1 đơn nguyên:

•
•
•

3.2.

•

=
= 1,306 m
Chiều cao bộ phận lọc: H1 = h = 3 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 = 4,3 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 = 100 m3/m2.h
→ = 2 = 796 N/m2
Phương pháp hoàn nguyên bộ túi lọc
SVTH: Nguyễn Thị Huế

17


Đồ án xử lý khí thải
-

Tỉ lệ khí hoàn nguyên:
= = = 0,03 m/s
Phương pháp hoàn nguyên cơ cấu rung lắc cơ học: = 0,01 0,05 m/s
Mà = 0,03 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.

3.3.
-

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: = 4000 kg/m3
Khối lượng riêng của khí ở 1000C: = 0,92 kg/m3
Nồng độ bụi trong hỗn hợp khí vào:
= 1685.10-6 kg/m3
→
→

– 1,029 - 5,38 = 0

Giải phương trình ta được = 1,3kg/m3
→

Chọn = 1,3 kg/m3

Lượng hệ khí bụi đi vào túi lọc:
= 1,3 40000 =52000 kg/h
Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào túi lọc: (% khối lượng)
. 100 = .100 = 0,106 %
Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi túi lọc: ( % khối lượng)
= = 0,0106
Lượng hệ khí bụi đi ra khỏi thiết bị.
Gr = Gv = 115600 = 115485 kg/h

Lưu lượng khí đi ra khỏi túi lọc:
Lr = = 39960 m3/h
Lượng bụi thu được:
= 115600 – 115485 = 115 kg/h
SVTH: Nguyễn Thị Huế

18


Đồ án xử lý khí thải

Khối lượng bụi thu được trong một ngày ( làm việc 8 tiếng ):
m = 115 8 = 920 kg/ngày
Thể tích bụi thu được trong 1 ngày:
Vb = = 0,23 m3
Chọn thùng chứa bụi có chiều cao h = 0,5, chiều rộng B = 0,6, chiều dài l =
0,8m
→ Kích thước thùng chứa bụi: B x l x h = 0,5 0,6 0,8
Như vậy hiệu suất xử lý bụi tổng cộng qua 3 thiết bị buồng lắng, xyclon, túi vải
là:

SVTH: Nguyễn Thị Huế

19


Đồ án xử lý khí thải

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ
1.

•

Thông số:
Lưu lượng: 40000m3/h
Lượng SO2 đầu vào: 891 mg/m3, H=55,2%
Lượng Cl đầu vào:71 mg/m3, H=62,4%
Nhiệt độ khí thải 100
Tính toán số liệu đầu vào:
Giả sử qua các quá trình lọc bụi, nhiệt độ khí giảm còn 30.
Có:
+ Ở 100: PV=
+ Ở 30: PV=
=>>
=>> Khí Clo ở 30: 87,4 mg/m3
Khí SO2 ở 30: 1096mg/m3
Ta chia 4 tháp hấp thụ:

-

Lưu lượng khí ở 1 tháp:

-

Lượng mol hỗn hợp khí cung cấp đầu vào:

-

Lượng mol khí đầu vào:

-

Nồng độ phần mol tuyệt đối:

SVTH: Nguyễn Thị Huế

20


Đồ án xử lý khí thải
-

Nồng độ phần mol tương đối:
Nồng độ mol các chất đầu vào
Thành phần

(mg/m3)

M

(

(

Khí Clo

87,4

35,
5

64

0,09

2,75x 10-4

0,68

2,07.10-3

Khí SO2
1096
Lượng mol khí trơ:
2.

(

2,07x10-3

Tính toán số liệu đầu ra:
ở 25: PV= n1’T1’
PV=n2T2
=>> =>>
Nồng độ khí theo tiêu chuẩn đầu ra ở 30
Đơn vị
mg/m3
mg/m3

-

Clo
SO2
Lượng mol khí đầu ra:

-

Nồng độ phần mol tuyệt đối:

-

Nồng độ phần mol tương đối:

-

Lượng mol khí đầu ra :

25
9
450

30
8,58
442,57

Nồng độ mol các chất đầu ra
Thành
phần
Khí clo

(mg/m3)

M

8,58

Khí SO2

442,57

35,
5
64

(

(

(

2,9x 10-5

2,9x 10-5

0,27

Hiệu suất xử lý các khí
Thành phần
SVTH: Nguyễn Thị Huế

Cv (g/m3)

Cr (g/m3)
21

ɳ (%)


Đồ án xử lý khí thải

Khí clo
Khí SO2

87,4
1096

8,58
442,57

-

Lượng mol khí clo bị hấp thụ:

-

Lượng mol khí SO2 bị hấp thụ

3.
o

Xây dựng đường cân bằng và đường làm việc:

Phương trình đường cân bằng:
Phương trình đường cân bằng có dạng y*=mx
Vì y=Y nên Y*=mx
Trong đó, m là Hệ số Henry Tra bảng IX.1[4])

90,1
60

Với P: áp suất thủy ngần, mmHg
nhiệt độ trong tháp là 30
VớiCl:
SO2 :
Phương trình cân bằng các chất khí
Clo
m = = 2,89

o

SO2
m = = 4,79

Y* = 2,89 X
Phương trình đường làm việc
PTCB vật chất:

Y* = 4,79X

Có
Thay vào PTCB =>
: nồng độ cân bằng ứng với nồng độ đầu của hỗn hợp khí

Lượng dung môi tối thiểu của quá trình hấp thụ:
(CT 3.6_[4])
Trong quá trình hấp thụ, nồng độ cân bằng luôn lớn hơn nồng độ làm việc , vì
thế lượng dung môi thực tế luôn lớn hơn lượng dung môi tối thiểu thường lớn
hơn 20%. ( trang 155 giáo trình “[4]”)
 Lượng dung môi thực tế: = 1,2
-

Lượng dung môi cần thiết:

 Xc = (
SVTH: Nguyễn Thị Huế

22


Đồ án xử lý khí thải

Các đại lượng hóa chất cần dùng
Thành
phần
Khí Clo
Khí SO2
Đơn vị

Yđ
2,75X 10-4
2,07x 10-3
Kmol/Kmol

Yc
2,9x 10-5
9,5x 10-5
8,27x 10-4
4,32x10-4
Kmol/Kmol Kmol/Kmol

844,608
938,494
Kmol/h

Phương trình đường làm việc có dạng:
Y = aX+b
+ Phương trình đường làm việc đi qua các điểm:
A(
B(
+ Tìm a,b:
a, b là nghiệm của hệ phương trình:
=a+b
=a+b
• Phương trình đường làm việc của khí clo:
+ Phương trình đi qua 2 điểm:A2(0; 2,9x10-5)
B2(7,9x10-5;2,75x10-4)
Giải hệ phương trình ta được: a = 3,1; b = 2,9x10-5
 Phương trình làm việc có dạng: Y= 3,1X+2,9x10-5
• Phương trình đường làm việc của khí SO2:
+ Phương trình đi qua 2 điểm:A3(0; 8,27x10-4)
B3(3,6x10-4; 2,07x10-3)
Giải hệ phương trình ta được: a=3,5; b=8,27x10-4
→ Phương trình làm việc có dạng: Y= 3,5X+8,2710-4

4. Tính toán lượng Ca(OH)2 cần dùng để hấp thụ:
-

Phương trình phàn ứng chủ yếu xảy ra trong tháp hấp thụ
Ca(OH)2 + 2SO2 ==> Ca(HSO3)2 (dung dịch loãng)(1)
Ca(OH)2 + 2cl2 ==> Ca(0Cl)2 + 2H2O+ CaCl2 (2)
Từ phương trình hóa học(2) :
Từ phương trình hóa học
Ca(OH)2 + 2SO2 ==> Ca(HSO3)2
Khối lượng Ca(OH)2 cần để hấp thu dung dịch là 24,52kg/h.
Khối lượng dung dịch Ca(OH)2 20% là:

SVTH: Nguyễn Thị Huế

23

GX

Xc

1013,529
1126,192
Kmol/h

7,9x10-5
3,6x10-4
Kmol/Kmol


Đồ án xử lý khí thải

•

Xác định lượng dung môi tối thiểu của pha lỏng:
Ta thiết lập được phương trình cân bằng vật chất đối với hai khí trong tháp hấp
thụ:

Với:

;
: Lưu lượng dòng mol của pha khí và pha lỏng ở đáy tháp (kmol/h) tại một

tiết diện bất kỳ của tháp hấp thụ.

Ta có

.

Tỷ suất mol của SO2 và Cl trong pha khí rất nhỏ nên có thể coi
Phương trình trên được viết lại là:

Ta xác định được giới hạn cực tiểu

ứng với điểm

giao với đường cân bằng, tại đó các pha trong quá trình hấp thụ sẽ cân
bằng, quá trình hấp thụ không thể xảy ra nữa
: Nồng độ cân bằng ứng với nồng độ đầu của pha khí.
o

Đối với Clo:

Cho

kmolclo /kmoltrơ thay vào phương trình đường cân bằng

ta tìm được:

Điểm

được ấn định:

Lưu lượng mol của pha khí không kể thành phần Clo:
SVTH: Nguyễn Thị Huế

24


Đồ án xử lý khí thải

Thay các trị số vào công thức, ta có:

Lượng dung môi thực tế cần hấp thụ:
Chọn =>>
o

Đối với SO2 :
Cho kmol SO2 /kmoltrơ thay vào phương trình đường cân bằng ta tìm được
Điểm (X2;Y2) được ấn định:
Lưu lượng mol của pha khí không kể thành phần SO2
Thay các trị số vào công thức:

Lượng dung môi thực tế cần hấp thụ:
Chọn =>>
Tổng lượng dung môi cần để hấp thụ: 4453,667

-

Đường ống dẫn lỏng
Vận tốc chất lỏng trong ống khoảng 1 – 3 m/s
ống dẫn lỏng vào
Chọn vận tốc ống dẫn lỏng vào v = 3m/s
Lưu lượng lỏng vào.

-

Đường kính ống dẫn lỏng vào:

•
•
•

Chọn đường kính tiêu chuẩn d = 250 mm bề dày b =11 mm
Vật liệu làm nhựa PVC
Ống dẫn lỏng được hàn vào thiết bị (Theo bảng XIII.32 trang 434 [4]) thì chiều


-

dài đoạn ống nối là 150 mm
ống dẫn lỏng ra
Chọn vận tốc ống dẫn lỏng vào v = 2 m/s




SVTH: Nguyễn Thị Huế

25