Đồ án xử lý khí thải lò hơi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG



Đồ án: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI
LÒ HƠI

GVHD:
LỚP: DHKTMT10A
Nhóm thực hiện:
1. Nguyễn Thị Hằng
2.
3.

TP.Hồ Chí Minh, ngày 29, tháng 04, năm 2017

14101901


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 Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là các Thầy Cô trong Viện Khoa học
Công Nghệ và Quản Lý Môi Trường của trường đã tạo điều kiện cho em học tập tốt. Và
em cũng xin chân thành cảm ơn Cô

đã nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành

tốt bài đồ án của nhóm.
Trong quá trình học tập, cũng như là 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 để có thể hoàn thành
tốt cho những đồ án tiếp theo.
Em xin chân thành cảm ơn cô rất nhiều!


MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Nền kinh tế công nghiệp của nước Việt Nam ngày càng phát triển mạnh mẽ là một điều
đáng mừng nhưng tồn tại song song với sự phát triển đó là mức độ cảnh báo về tình trạng
ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng. Nó gây ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con
người và môi trường xung quanh. Để kìm chế sự gia tăng ô nhiễm Chính Phủ đã có
những biện pháp bắt buộc xử phạt hành chính đối với hành vi vi phạm về bảo vệ môi
trường đối với các nhà máy sản xuất sử dụng lò hơi đốt bằng củi, đốt bằng than đá, bằng
dầu FO…vì lượng khí thải của các lò hơi này không đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường.
Trong đó phải kể đến các khí:
Khí SO2
Khí SO2 là sản phẩm chủ yếu của quá trình đốt cháy các nhiên liệu có chứa lưu huỳnh
(S) như than,…hay nguyên liệu chứa lưu huỳnh như đốt quặng Pirit sắt (FeS2), đốt cháy
lưu huỳnh,…trong quá trình sản xuất axit Sunfuric (H2SO4). Trong tự nhiên, SO2 được
phát tán trong không khí chủ yếu là do đốt than, và một phần do núi lửa phun. SO2 là khí
trung gian trong quá trình sản xuất axit Sunfuric. Hậu quả khi SO2 phát tán vào không
khí là gây ra mưa axít, phá huỷ các công trình kiến trúc và ảnh hưởng đến sức khoẻ con
người. Trên thế giới người ta có thể đánh giá sự phát triển công nghiệp của một quốc gia
dựa vào sản lượng axit Sunfuric sản xuất ra trong một năm, điều đó đồng nghĩa với nguy
cơ làm tăng lượng SO2 trong không khí do khí thải của các nhà máy này. Vì vậy, cần phải
xử lý triệt để SO2 trong khí thải các nhà máy,…

NO2
NO2 là khí có màu nâu đỏ có mùi gắt và cay, mùi của nó có thể phát hiện được vào
khoảng 0.12 ppm. NO2 là khí có kích thích mạnh đường hô hấp. Nó tác động đến hệ thần
kinh và phá hủy mô tế bào phổi, làm chảy nước mũi, viêm họng
Khí NO2 với nồng độ 100ppm có thể gây ung thư tử vong cho người và động vật sau ít
phút. Với nồng độ 5ppm có thể gây ảnh hưởng xấu đến đường hô hấp. Con người tiếp
xúc lâu với NO2 khoảng 0.06 ppm có thể gây các bệnh trầm trọng về phổi.


Một số thực vật nhạy cảm cũng bị tác hại bởi NO2 khi ở nồng độ khoảng 1 ppm. NO2
cũng là tác nhân gây ra hiệu ứng nhà kính.
CO
Khí CO là loại khí không màu, không mùi không vị, tạo ra do sự cháy không hoàn toàn
của nguyên liệu chứa C. Con người đề kháng với CO rất khó khăn. Những người mang
thai và đau tim tiếp xúc với CO sẽ rất nguy hiểm vì ái lực của CO với hemoglobin cao
hơn gấp 200 lần so với oxy, cản trở oxy từ máu đến mô. Thế nên phải nhiều máu được
bơm đến để mang cùng một lượng oxy cần thiết. một số nghiên cứu trên người và động
vật đã minh họa những cá thể tim yếu ở điều kiện căng thẳng trong trạng thái dư CO
trong máu.
Ở nồng độ khoảng 5ppm có thể gây đâu đầu chóng mặt. Ở những nồng độ từ 10-250 ppm
có thể gây tổn hại đến hệ thống tim mạch thậm chí gây tử vong.
- Chính vì vậy các lò hơi cần phải có hệ thống xử lý khí bụi giúp làm sạch môi trường
làm, việc tạo bầu không khí trong lành cho người lao động, qua đó cải thiện đáng kể tinh
thần làm việc cũng như giảm nguy mắc các loại bệnh do hít phải bụi công nghiệp cho
người lao động.
- Để đáp ứng được yêu cầu trên Đồ án “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò hơi
– Công ty TNHH Green Chemical – nhà máy sản xuất Formalyn 37% - KCN Long
Bình – TP.Biên Hòa – Đồng Nai” được thực hiện.

1.2. Mục tiêu của đề tài

- Giới thiệu tổng quan về lò hơi
- Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò hơi
- Đề xuất công trình quy nghệ thích hợp
- Vẽ cad các công trình đã tính toán

1.3. Ý nghĩa của đề tài:
- Thiết lập, đưa ra phương pháp giải quyết được lượng khí thải lò hơi dư khi sản xuất
Formalyn. Giảm thải khí độc gây ô nhiễm môi trường.


Đề tài giúp cho sinh viên cũng cố được kiến thức đã học trên lớp, có cơ hội tìm hiểu các
sơ đồ công nghệ và tính toán được một hệ thống xử lý, làm kinh nghiệm cho sinh viên
khi đi làm sau này.
1.4

. Phương pháp thực hiện

- Phương pháp phân tích tổng hợp: thu thập thông tin, kiến thức từ các tài liệu sau đó
quyết định phương án xử lý hiệu quả nhất.
- Phương pháp so sánh: dựa vào thông tin thu thập được so sánh với QCVN
19:2009/BTNMT từ đó xác định các chỉ tiêu cần xử lý.
- Phương pháp đánh giá:
- Phương pháp liệt kê: Liệt kê các loại thông tin, kiến thức từ các tài liệu đáng tin cậy,
phù hợp cho nội dung của bài làm

1.5. Nội dung của đề tài :
- Tổng quan về nhà máy sản xuất Formalyn 37% - Công ty TNHH Green Chemical.
- Khảo sát hiện trạng về công nghệ sản xuất và các nguồn thải nói chung, khí thải nói
riêng của nhà máy sản xuất Formalyn 37% - Công ty TNHH Green Chemical.
- Tổng quan về các phương pháp xử lý khí thải.

- Thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất Formalyn 37% - Công ty TNHH
Green Chemical.
- Từ các số liệu về nguồn thải thu thập được tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho
nhà máy sản xuất Formalyn 37% - Công ty TNHH Green Chemical.
- Tính toán kinh tế cho hệ thống xử lý khí thải.
- Kết luận và kiến nghị.


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT FORMALYN 37% - CÔNG TY
TNHH GREEN CHEMICAL
1.1. Tổng quan về nhà máy :
1.1.1. Giới thiệu về nhà máy:

Nhà máy sản xuất Formalyn 37% - công suất 120 tấn/ngày của công ty TNHH
Green Chemical có mục đích chính thay thế hàng nhập khẩu, được cung cấp nhiều trong
ngành chế biến gỗ (90 – 95%) đang phát triển ở nước ta và cũng được sử dụng trong công
nghiệp, chất khử trùng.
1.1.2. Vị trí và quy mô của nhà máy :
 Tên nhà máy : Nhà máy sản xuất Formalyn 37% thuộc công ty TNHH Green

Chemical.
 Địa chỉ : lô C-5, đường số 7 – KCN Long Bình – Tp.Biên Hòa – Tỉnh Đồng Nai.
 Quy mô diện tích : 16416 m2.
 Đại diện : Ông. HWANG JUN GU – Giám đốc.
 Tổng mức đầu tư: 14.000.000 USD.
 Số lượng CBNV của nhà máy khoảng 100 người, tùy theo từng giai đoạn số lượng

công nhân sẽ thay đổi để phù hợp với tình hình hoạt động của nhà máy.
 Nhà máy làm việc 3 ca/ngày.

 Vị trí địa lý :

Địa điểm của nhà máy tại lô C-5, Khu công nghiệp Loteco, đường số 7,
phường Long Bình, TP.Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai. Địa điểm này nằm trong quy
hoạch dành cho khu công nghiệp thuộc tỉnh Đồng Nai, cách thành phố Hồ Chí
Minh 30 km nên khá thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên vật liệu cũng như
sản phẩm. Mặt khác, nơi nay cũng thuộc vùng tam giác trọng điểm phát triển


kinh tế ( Thành Phố Hồ Chí Minh – Đồng Nai – Bà Rịa Vũng Tàu) của khu vực
phía Nam, rất có ý nghĩa đối với sự phát triển hoạt động sản xuất của dự án về
lâu dài.
Trong khu vực nhà máy không có dân sinh sống, khu dân cư gần nhất cũng
có khoảng cách đủ xa để đảm bảo vệ sinh môi trường. Xung quanh khu vực nhà
máy là các nhà máy khác, một số đang tiến hành hoạt động xây dựng các dự án
của các ngành công nghiệp khác. Một số đã đi vào hoạt động.
Về giao thông vận tải cũng khá thuận lợi do khu vực nhà máy nằm ở trung
tâm của các đầu mối giao thông quan trọng như: đường sắt, đường bộ, đường
thủy.
1.2. Các nguồn phát sinh chất thải tại nhà máy:
1.2.1. Khí thải:

Trong giai đoạn hoạt động của nhà máy có phát sinh ô nhiễm về không khí, nguồn
gốc gây ô nhiễm không khí bao gồm 2 nguồn chính sau:
1.2.1.1.

Ô nhiễm khí thải từ lò hơi:

Theo Cơ quan quản lý môi trường của Mỹ (USEPA), hệ số ô nhiễm của các khí
thải đặc trưng do đốt dầu FO (3%S) cho trong bảng (3 loại khí thải đặc trưng là SO 2,

NO2,CO và bụi) :
Bảng 1.1: Hệ số ô nhiễm của một số khí khi dùng dầu FO
Chất ô nhiễm
Hệ số ô nhiễm khi dùng dầu FO (g/1000l dầu)
SO2
54000
NO2
9600
CO
500
Bụi
2750
(Nguồn: USEPA)
Lượng dầu FO sử dụng là 150 l/h cho một lò hơi 2 tấn. Căn cứ theo bảng trên ta
có thể tính được tải lượng các chất ô nhiễm, từ đó ta có thể tính được nồng độ các
chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi như sau:
Bảng 1.2: Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi


Chất ô

Tải lượng ô

Lưu lượng khí

Nồng độ các

TCVN

nhiễm

nhiễm (g/h)

thải (m3/h)

chất ô nhiễm

5939:2005

3281.025
3281.025
3281.025
3281.025

(mg/m3)
2468.74
438.89
22.86
12.57

(mg/m3)
500
580
1000
200

SO2
NO2
CO
Bụi

8100
1440
75
412.5

Kết quả cho thấy công ty sử dụng dầu FO với hàm lượng 3%S thì nồng độ SO 2
trong khí thải vượt tiêu chuẩn TCVN 5939:2005 rất nhiều lần, các khí còn lại và bụi
đều nằm trong khoảng cho phép.
Ô nhiễm do khí thải máy phát điện:

1.2.1.2.

Theo tài liệu hướng dẫn đánh giá nhanh nguồn phát thải của WHO, đối với
trường hợp đốt dầu DO (1%S) không được điều khiển thì lưu lượng khí thải là 25
m3/kgDO. Hệ số ô nhiễm cho trong bảng:
Bảng 1.3: Hệ số ô nhiễm của một số khí khi dùng dầu DO
Chất ô nhiễm
Bụi
SO2
NOx
CO
(Nguồn: WHO)

Hệ số ô nhiễm (kg/tấn DO)
4.36
20
8.5
0.64

Máy phát điện có công suất 450 KVA thì lượng dầu tiêu thụ khoảng 45 kg/h.
Lưu lượng khí thải: Q = 25 m3/kgDO x 45 kgDO/h = 1125 (m3/h)
Dựa vào bảng trên ta có thể tính được tải lượng các chất ô nhiễm. Dựa vào tải
lượng và lưu lượng khí thải ta có thể tính được nồng độ các chất ô nhiễm như sau:
Bảng 1.4: Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải máy phát điện
Chất ô nhiễm
Bụi
SO2
NOx
CO

Nồng độ (mg/m3)

TCVN 5939:2005

174.4
800
340
25.6

(mg/m3)
200
500
580
1000


Như vậy theo WHO khí thải máy phát điện có SO2 vượt tiêu chuẩn thải TCVN
5939:2005. Tuy nhiên , nguồn thải này không liên tục, chỉ hoạt động trong thời gian
ngắn khi cúp điện đột xuất hoặc lưới điện Quốc gia gặp sự cố.

1.2.2. Nước thải:
1.2.2.1.

Nước thải sản xuất:
Trong quá trình hoạt động sản xuất của nhà máy, chủ đầu tư cho biết công nghệ

sản xuất keo này không phát sinh nước thải.
1.2.2.2.

Nước thải sinh hoạt:

 Nguồn phát sinh: từ các nhà làm việc, các khu nhà vệ sinh, nhà ăn, căn tin…
 Lượng nước thải ước tính khoảng 6 m3/ngày.
 Nước thải sinh hoạt được gom và xử lý bằng bể tự hoại, sau đó được xử lý tiếp bằng

cách dẫn ra hệ thống xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp Long Bình.
1.2.2.3.

Nước thải là nước mưa:
Nước mưa được thu gom bằng hệ thống riêng sau đó qua hệ thống thoát nước và

được đào thải vào hệ thống thoát nước chung của khu công nghiệp Long Bình.
1.2.3. Chất thải rắn:
o Trong giai đoạn hoạt động của Nhà máy sẽ phát sinh chất thải rắn từ các nguồn:
-

Rác thải sinh hoạt của cán bộ công nhân viên Nhà máy.

-

Rác thải do hoạt động sản xuất của Nhà máy chủ yếu là bao bì, dẻ lau dính hóa
chất, cặn hóa chất không còn sử dụng v.v.

-

Dầu nhớt thải của lò hơi, máy phát điện dự phòng, cặn xử lý vệ sinh công nghiệp
lò hơi theo định kỳ v.v.

o Tải lượng chất thải rắn:
-

Chất thải rắn sinh hoạt của 100 công nhân ước tính 25 kg/ngày chủ yếu là các
chất hữu cơ, bao bì, ny lon.


-

Chất thải rắn được sinh ra do quá trình sản xuất chủ yếu là: dẻ lau dính dầu mỡ,
hóa chất, cặn hóa chất không còn sử dụng, thùng phi chứa hóa chất: ước tính
khoảng 20 kg/ngày.

1.2.4. Các yếu tố khác:

Ô nhiễm tiếng ồn:

1.2.4.1.

Các nguồn gây ồn điển hình nhất trong Nhà máy có thể kể đến :
-

Hoạt động của máy phát đện trong những trường hợp bị cúp điện.

-

Hoạt động của các phương tiện lưu thông vận chuyển nguyên liệu.

-

Hoạt động của các thiết bị sản xuất trong nhà máy.

-

Hoạt động của các quạt hút, quạt gió.
Máy phát điện theo dự báo có độ ồn khá cao nhưng hoạt động cũng không liên

tục, những thiết bị này được đặt trong một nhà riêng ở vị trí riêng biệt để giảm thiểu
tiếng ồn phát sinh ra trong quá trình vận hành. Đồng thời vì khu vực Nhà máy nằm
trong khu công nghiệp tập trung cách xa khu vực dân cư nên xét về độ ô nhiệm tiếng
ồn là không quan trọng.
Khả năng gây cháy nổ:

1.2.4.2.

Đặc điểm hoạt động của Nhà máy cần nhiều nhiên liệu dễ cháy như: dầu FO,
DO, các dung môi, khí nóng bốc lên tại lò sấy. Tất cả các yếu tố đó rất dễ dẫn đến
cháy nổ.
Ngoài ra còn có một số nguyên nhân khác có thể gây cháy nổ:
-

Lửa cháy do rác, củi, chăn màn, nệm…

-

Lửa cháy do các thiết bị điện bị chập.

-

Lửa cháy do sét đánh.



CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI
2.1. Mục đích của việc xử lý khí thải:
Không khí đóng vai trò rất quan trọng đối với sinh vật nói chung và con người nói
riêng. Thật vậy, con người có thể không ăn hoặc không uống trong nhiều ngày nhưng lại
khó có thể nhịn thở trong vài phút. Lượng không khí cần thiết cho một người trong một
ngày khoảng 14 kg (tương đương 12 m3). Có thể thấy không khí gắn liền với sự tồn tại,
sinh trưởng và phát triển của mọi sinh vật trên trái đất. Bên cạnh đó, không khí cũng có
tác động không nhỏ đến chất lượng của các yếu tố môi trường khác (đặc biệt là không khí
bị ô nhiễm) như làm thay đổi chất lượng nước hay tạo mưa axit gây chua đất…
Tuy nhiên, hiện nay môi trường không khí đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Không
khí bị ô nhiễm từ 2 nguồn là nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo, trong đó nguồn nhân tạo
là nguyên nhân chính. Nguồn ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng nhưng chủ yếu là do các hoạt
động công nghiệp và giao thông. Trong đó khí thải từ các hoạt động công nghiệp có chứa
nhiều chất độc hại với nồng độ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép gấp nhiều lần. Vì vậy,
mục đích của việc xử lý khí thải là loại bớt các chất ô nhiễm có trong khí thải đến mức có
thể chấp nhận được theo tiêu chuẩn quy định trước khi thải ra môi trường nhằm hạn chế
vấn đề ô nhiễm không khí đến mức thấp nhất.

2.2. Các phương pháp xử lý khí thải:
Xử lý khí thải là làm cho nồng độ các chất độc hại trong khí thải giảm tới mức độ
tối thiểu trong phạm vi cho phép trước khi thải vào môi trường xung quanh hoặc để giữ
lại những thành phần giá trị từ dòng khí đưa nó trở lại vào quá trình công nghệ để tiếp tục
sử dụng.
Các khí thải thuộc loại vô cơ như: SO2, SO3, H2S, CO, CO2, NOx, HCl, HF…
Các khí thải thuộc loại hữu cơ như: aceton, acetylene, benzene, butan, các axit hữu
cơ, các dung môi hữu cơ…


Một số phương pháp xử lý khí thải:
2.2.1. Phương pháp xử lý bụi:
Bụi là các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) có thể được tạo ra trong các quá trình
nghiền, ngưng kết và các phản ứng hóa học khác nhau, dưới tác dụng của dòng khí hoặc
không khí chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng.
Nguồn phát thải bụi cố định phổ biến nhất ở các nhà máy, xí nghiệp là các quá
trình đốt nhiên liệu trong các loại lò cũng như nhiều công đoạn gia công, chế biến vật liệu
dạng hạt, bột khác nhau.
Một số phương pháp xử lý bụi:
 Buồng lắng bụi :

Cấu tạo của buồng lắng bụi rất đơn giản – đó là một không gian hình hộp có tiết
diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng
khí giảm xuống rất nhỏ, nhờ thế hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy dưới tác
dụng trọng lực và bị giữ lại ở đó mà không bị dòng khí mang theo.

Hình 2.1: Mặt cắt dọc buồng
lắng bụi
Buồng lắng bụi được áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60 – 70 µm trở
lên. Tuy vậy, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng lắng.

Ngoài ra buồng lắng bụi còn được sử dụng như cấp lọc thô trước các loại thiết bị lọc tinh
khác.
 Thiết bị lọc bụi ly tâm: gồm có 2 dạng là thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang và thiết

bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (Cyclon). Tuy nhiên, thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng là được
dùng phổ biến.


a
b

Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (cyclon) có cấu tạo rất đa dạng, nhưng về nguyên
tắc cơ bản bao gồm các bộ phận :

Hình 2.2: Cấu tạo Cyclon
Không khí mang bụi đi vào thiết bị theo ống 1 nối theo phương tiếp tuyến với thân
hình trụ đứng 2. Phần dưới của thân hình trụ có phễu 3 và dưới cùng là ống xả bụi 4. Bên
trong thân hình trụ có ống thoát khí sạch 5 lắp cùng trục đứng với thân hình trụ.
Nhờ ống dẫn 1 lắp theo phương tiếp tuyến, không khí sẽ có chuyển động xoáy ốc
bên trong thân hình trụ của cyclon và khi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng không khí
bị dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc để rồi cuối cùng theo ống
5 mà thoát ra ngoài.
Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly tâm làm cho
chúng có xu hướng tiến dần về phía thành ống của thân hình trụ rồi chạm vào đó, mất
động năng và rơi xuống đáy phễu. Trên ống xả 4 người ta có lắp van 6 để xả bụi vào
thùng chứa.
Thông thường ở đáy phễu có áp suất âm ( áp suất tương đối), do đó khi mở van 6
không khí bên ngoài sẽ bị hút vào cyclon từ dưới lên trên và có thể làm cho bụi đã lắng
đọng ở đáy phễu bay ngược lên và theo không khí thoát ra ngoài qua ống 5 làm mất tác
dụng của việc lọc bụi. Để tránh tình trạng trên người ta dùng van kép, trước khi xả bụi

người ta đóng van 6a rồi mới mở van dưới 6b.


Cyclon thường được sử dụng trong các trường hợp:
o Bụi thô.
o Nồng độ bụi ban đầu cao > 20 g/m3.
o Không đòi hỏi hiệu quả lọc cao. Khi cần đạt hiệu quả cao hơn thì dùng

cyclon ướt hoặc cyclon chùm.
 Thiết bị lọc bụi phun nước bằng ống Venturi:

Thiết bị lọc bụi phun nước bằng ống Venturi – gọi tắt là thiết bị lọc bụi Venturi
( Venturi scrubber) có cấu tạo bao gồm :

Hình 2.3: Cấu tạo thiết bị lọc bụi Venturi
Để tăng tốc dòng khí người ta sử dụng ống thắt dần 1, đi qua vào đoạn ống trụ
ngắn – họng 2. Trong họng 2, vận tốc dòng khí đạt được giá trị lớn nhất (80 – 200 m/s).
Họng 2 nối tiếp vào ống khếch tán 3, ở đây xảy ra sự giãn nở khí và sự giãm vận tốc (tới
10 – 20 m/s) của dòng không khí. Nước được phun vào qua ống 4 vào vòi phun trước
đoạn ống trụ. Ong khếch tán 3 nối theo phương tiếp tuyến vào thân hình trụ 5. Khi dòng
khí mang bụi được đẩy vào ống Venturi với vận tốc lớn, động năng của dòng khí tại chỗ
thắt của ống Venturi sẽ kéo theo nước và xé nước thành giọt mịn. Bụi trong dòng khí sẽ
va đập quán tính vào các giọt nước và bị đọng lại trên bề mặt giọt nước. Đến lượt của
mình, những giọt nước mang theo bụi bị dòng khí chuyển động xoắn ốc trong thân hình


trụ ép vào thành và chảy xuống dưới rồi theo ống 6 xả ra ngoài, còn khí sạch thoát lên
trên qua miệng ống 7.
Quá trình quan trọng nhất trong thiết bị lọc bụi Venturi là sự va đập quán tính giữa
hạt bụi và những giọt nước trong bản thân ống Venturi. Chính quá trình này quyết định

hiệu quả lọc của thiết bị. Còn quá trình tiếp theo xảy ra trong thân hình trụ là quá trình
tách nước ra khỏi dòng khí bằng lực ly tâm do dòng khí chuyển động xoắn ốc gây ra –
giống như trong các cyclon thông thường.
Những ống Venturi được lắp đặt ở vị trí nằm ngang hoặc thẳng đứng. Tiết diện của
ống Venturi có thể là hình tròn hay hình chữ nhật.
Ưu điểm của ống Venturi với sự phun nước là có khả năng lắng các hạt bụi lớn lên
tới kích thước 10 µm và vì vậy hiệu suất làm sạch bụi rất cao 99.9%. Hiệu quả làm sạch
còn phụ thuộc nhiều vào vận tốc chuyển động của dòng khí. Sự tăng đường kính của giọt
nước phun với sự tăng lưu lượng riêng của nước phun (dm 3/m3 không khí) dẫn tới tăng
sức cản thủy lực của ống Venturi và tăng hiệu quả làm việc của thiết bị. Lưu lượng nước
cung cấp có thể đạt tới 0.5 – 1 kg/m3.
Bên cạnh đó ống Venturi còn có những nhược điểm: sức cản khí động của dòng
khí là rất lớn – 10000Pa (1000kg/cm 2) và lớn hơn, tiêu hao năng lượng cho hệ thống là
lớn.
2.2.2. Phương pháp xử lý khí thải độc hại:
 Phương pháp thiêu hủy:

Phương pháp này thường dùng trong các trường hợp khi mà khí thải của các quá
trình công nghệ không thể thu hồi hoặc tái sinh được. Phương pháp này có 2 loại: có xúc
tác và không có xúc tác.
- Thiêu hủy không có chất xúc tác được thực hiện khi đốt trực tiếp khí thải ở nhiệt
độ cao: 800 đến 10000C. Phương pháp này áp dụng đối với khí thải có nồng độ độc hại
cao (vượt quá giới hạn bốc cháy) và có hàm lượng oxy đủ lớn. Có thể thiêu cháy khí thải
ở trong các lò đốt khi cần tận dụng lượng nhiệt khá lớn tỏa ra.


- Thiêu cháy có chất xúc tác cần diện tích bề mặt tiếp xúc lớn và nhiệt độ đốt
khoảng 250 đến 3000C. Trong phương pháp này thường sử dụng các bề mặt kim loại như:
các dải băng bạch kim, đồng, crôm, niken …làm chất xúc tác. Làm sạch khí thải theo
phương pháp này có giá thành rẻ hơn so với phương pháp thiêu đốt không có xúc tác.

Phương pháp có chất xúc tác thường thích hợp cho các khí độc hại có nồng độ gần với
giới hạn bắt lửa.
 Phương pháp ngưng tụ:

Trong phương pháp này sử dụng một chất lạnh trung gian để hạ thấp nhiệt độ của
dòng khí thải tới nhiệt độ nhất định mà khi đó các khí thành phần ngưng đọng lại và tách
ra khỏi dòng khí thải. Phương pháp này thường áp dụng đối với các dung môi hữu cơ
như: xăng, dầu, aceton, toluen…đối với các dung môi hữu cơ có nhiệt độ sôi cao thì có
thể thu hồi lại được bằng cách đơn giản và đỡ tốn kém hơn so với dung môi có nhiệt độ
sôi thấp.
 Phương pháp sinh hóa, vi sinh:

Phương pháp này lợi dụng các vi sinh vật trong môi trường xung quanh (đất, nước,
không khí…) để hấp phụ , phân hủy các khí thành phần độc hại có trong dòng khí thải.
Ngoài ra các vi sinh vật còn tiêu thụ một phần đáng kể các tạp chất có trong hỗn hợp khí,
nhất là khí thải của ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, nhà máy tổng hợp hữu cơ…
Phương pháp sinh hóa, vi sinh được thực hiện theo một quy trình đơn giản nhưng mang
lại hiệu quả kinh tế nhất định.
 Phương pháp hấp phụ:

Quá trình hấp phụ khí bằng vật liệu rắn là một phương pháp để khử khí độc hại
trong khí thải được áp dụng rất phổ biến.
Hấp phụ là quá trình phân ly khí dựa trên ái lực của một số chất rắn đối với một số
loại khí có mặt trong hỗn hợp khí nói chung và trong khí thải nói riêng, trong quá trình đó
các phân tử chất khí ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn. Vật liệu
rắn sử dụng trong quá trình này được gọi là chất hấp phụ (adsorbent), còn chất khí bị giữ
lại trong chất hấp phụ được gọi là chất bị hấp phụ (adsorbate).


Quá trình hấp phụ được sử dụng rộng rãi để khử ẩm trong không khí hoặc trong

môi trường khí nói chung, khử khí độc hại và mùi trong khí thải, thu hồi các loại hơi, khí
có giá trị lẫn trong không khí hoặc khí thải. Quá trình hấp phụ được áp dụng rất phù hợp
cho những trường hợp:
o Chất khí ô nhiễm không cháy được hoặc khó đốt cháy.
o Chất khí cần khử có giá trị và cần thu hồi.
o Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp trong khí thải mà các quá trình khử khí

khác không thể áp dụng được.
Quá trình hấp phụ được chia thành hấp phụ vật lý (physical adsorption) và hấp phụ
hoá học(chemisorption).
 Hấp phụ vật lý:

Trong hấp phụ vật lý các phân tử khí bị hút vào bề mặt của chất hấp phụ nhờ có
lực liên kết giữa các phân tử (lực Vander Waals). Hấp phụ là quá trình có tỏa nhiệt.
Lượng nhiệt tỏa ra phụ thuộc vào cường độ của lực liên kết phân tử và tương đương với
entanpy (nhiệt) ngưng tụ của hơi, khí. Lượng nhiệt đó nằm trong khoảng từ 2 – 20
kJ/g.mol.
Ưu điểm của quá trình hấp phụ vật lý là quá trình thuận nghịch. Bằng cách hạ thấp
áp suất riêng của chất khí cần hấp phụ trong hỗn hợp khí hoặc thay đổi nhiệt độ, khí đã bị
hấp phụ nhanh chóng được nhả ra mà bản chất hóa học của nó không hề bị thay đổi.
Trong trường hợp này sự thay đổi nhiệt độ được áp dụng một cách phổ biến nhất.
Tính chất thuận nghịch của quá trình hấp phụ vật lý có ý nghĩa đặc biệt quan trọng
khi cần thu hồi chất bị hấp phụ có giá trị hoặc khi cần hoàn nguyên chất hấp phụ đã bão
hòa để tái sử dụng.
Lượng khí bị hấp phụ bằng quá trình hấp phụ vật lý giảm rất nhanh khi nhiệt độ
tăng và có trị số rất bé khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn của chất bị hấp phụ. Lượng
khí bị hấp phụ tỷ lệ thuận theo diện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ.
Một ưu điểm nữa của hấp phụ vật lý là tốc độ hấp phụ diễn ra rất nhanh.
 Hấp phụ hóa học :

Hấp phụ hóa học là kết quả của các phản ứng hóa học giữa chất bị hấp phụ và vật
liệu hấp phụ. Trong trường hợp này lực liên kết mạnh hơn nhiều so với lực liên kết trong
hấp phụ vật lý. Do đó lượng nhiệt tỏa ra lớn hơn nhiều so với lượng nhiệt được giải
phóng trong hấp phụ vật lý. Lượng nhiệt này thường nằm trong khoảng 20 – 400
kJ/g.mol. Do lượng nhiệt hấp phụ hóa học lớn, năng lượng cần cho phản ứng giữa các
phân tử của chất bị hấp phụ với phân tử của chất hấp phụ là ít hơn đáng kể so với năng
lượng cần cho phản ứng của các chất ấy ngay trong pha khí. Chi phí ít năng lượng cho
phản ứng là cơ sở để giải thích hiệu quả của chất xúc tác bằng bề mặt chất rắn trong việc
thúc đẩy nhanh một số quá trình hóa học trong công nghệ hóa chất.
Một đặc điểm khác biệt quan trọng nữa của hấp phụ hóa học so với hấp phụ vật lý
là tính chất không thuận nghịch của quá trình. Khi cần giải thoát khí đã bị hấp phụ trong
quá trình hấp phụ hóa học thì bản chất hóa học của khí bị thay đổi. Do đó nếu muốn thu
hồi khí có giá trị hoặc hoàn nguyên chất hấp phụ để tái sử dụng thì cần chọn vật liệu hấp
phụ nào có tính chất hấp phụ vật lý là chủ yếu.
Nếu tốc độ của quá trình hấp phụ hóa học phụ thuộc vào nhiệt độ, người ta gọi là
quá trình hấp phụ hóa học kích hoạt (activated chemisorption, tức có thể kích hoạt được).
Còn nếu quá trình hấp phụ xảy ra rất nhanh và không phụ thuộc vào nhiệt độ, người ta
gọi đó là quá trình hấp phụ hóa học không kích hoạt (nonactivated chemisorption).

Hình 2.4: Thiết bị hấp phụ


Dòng khí thải đi vào thiết bị từ ống 1. Khi dòng khí thải đi qua các lớp vật liệu hấp
phụ 2, khí thành phần trong hỗn hợp khí thải được bám giữ trên các bề mặt của các hạt
vật liệu còn không khí sạch được xả ra ngoài qua ống 3.
Vật liệu hấp phụ được áp dụng trong kỹ thuật xử lý khí thải có sự phát triển bề mặt
bên trong rất lớn và chúng cần phải đáp ứng một số yêu cầu :
 Có khả năng hấp phụ lớn.
 Không tác dụng hóa học với các thành phần khí riêng biệt có trong khí thải.

 Có tính lựa chọn cao.
 Có độ bền cơ học cao, yêu cầu này cần được chú ý hơn khi sử dụng chúng

trong những thiết bị hoạt động liên tục.
 Có khả năng hoàn nguyên.
 Có giá thành hạ.

2.2.6. Phương pháp hấp thụ:
Sự hấp thụ là quá trình hút thu chọn lọc một hay một số thành phần của hỗn hợp
khí bằng chất hút thu thể dịch, ta gọi chất hút thu thể dịch là chất hấp thụ. Vì vậy ta có thể
hiểu phương pháp hấp thụ là phương pháp làm sạch khí thải của các nhà máy, xí nghiệp
để tách ra những thành phần giá trị từ dòng khí và đưa nó trở lại vào quá trình công nghệ
để tiếp tục sử dụng hoặc là để tách ra những chất độc hại trong dòng khí trước khi thải
vào môi trường xung quanh. Thông thường sử dụng làm sạch hấp thụ hợp lý khi nồng độ
của thành phần khí độc hại trong dòng khí thải khá lớn: cao hơn 1% theo thể tích.
Sự hấp thụ gồm 2 phương thức: hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học.
 Hấp thụ vật lý: những phần tử bị hấp thụ không đi vào những phần tử hấp thụ,

nghĩa là quá trình hấp thụ thành phần riêng bằng chất hấp thụ không kéo theo
phản ứng hóa học. Khi áp suất riêng phần của khí thành phần có trong hỗn hợp
khí cao hơn áp suất cân bằng trên bề mặt dịch thì quá trình hấp thụ tiếp tục. Hấp
thụ vật lý thường người ta sử dụng chất hấp thụ phổ biến nhất là nước, đồng thời
cả những dung dịch hữu cơ - không điện phân, không phản ứng với khí thành
phần và dung dịch của chúng. Sử dụng nước rất hợp lý để làm sạch thể tích lớn
khí thải áp suất thấp (khí thải sản xuất công nghiệp), bởi vì trong những thiết bị


lớn khó mà tránh khỏi tổn hao dung dịch hấp thụ, mà nước lại là chất hấp thụ rẻ,
dễ kiếm.
 Hấp thụ hóa học: những phần tử bị hấp thụ sẽ tác động tương hổ hóa học với các

phần tử hoạt tính khí của chất hấp thụ và tạo thành hỗn hợp hóa học mới. Khi
này áp lực cân bằng của khí thành phần trên bề mặt dung dịch ít hơn một chút so
với sự hấp thụ vật lý và nó có khả năng tách ra hoàn toàn khỏi dòng khí thải. Khi
hấp thụ hóa học có thể sử dụng những hợp chất hóa học sau: dung dịch
monoetanolamin, dietanolamin, ammoniac, những dung dịch natri carbonat…
những phân tử của khí thành phần hòa tan trong dung dịch đi vào phản ứng với
những phân tử thành phần hoạt tính của chất hấp thụ. Đa số các phản ứng là tỏa
nhiệt và thuận nghịch, do đó khi tăng nhiệt độ dung dịch thì hợp chất tạo thành
được phân hủy và sẽ tách thành những thành phần ban đầu.

Hình 2.5: Thiết bị hấp thụ
Thiết bị hấp thụ có chức năng tạo ra bề mặt tiếp xúc càng lớn càng tốt giữa 2 pha
khí và lỏng.
o

Thiết bị hấp thụ khí độc hại bằng phương pháp rửa khí thường là các tháp rửa

khí, dòng khí thải đi vào thiết bị qua ống 1, chất lỏng được phun thành các hạt nhỏ
chuyển động ngược với hướng chuyển động của dòng khí thải (hoặc theo hướng cắt
ngang). Các hạt nhỏ li ti tiếp xúc với khí thải và hấp thụ khí độc hại trong khí thải, các


lớp vật liệu đệm 2 làm tăng diện tích tiếp xúc giữa 2 pha, giúp tăng hiệu quả của thiết bị.
Tại lớp tách ẩm 4, lượng khí thải vừa được xử lý (trở thành khí sạch) được đưa ra môi
trường ngoài hoặc cũng tại đây một số dung dịch được hoàn nguyên và được chuyển sang
công đoạn khác. Dòng cặn sẽ được tháo ra ngoài qua ống 6. Lượng dung dịch hấp thụ
tưới trong thiết bị khoảng 1.3 đến 2.6 mg/m 3. Hiệu quả có thể đạt đến 95% tùy thuộc vào
loại khí độc hại và dung dịch hấp thụ.
o

Ưu điểm của phương pháp : thích hợp với các loại khí độc hại dễ hòa tan trong

dung dịch hay dễ phản ứng với các tác nhân hấp thụ chứa trong nước như là các khí SO 2,
NOx,HF, HCl…
o

Nhược điểm : nước thải của thiết bị sẽ bị nhiễm bẩn và nhiều khi phải có thiết bị

xử lý nước kèm theo.
o

Xử lý các chất độc hại có trong khí thải bằng phương pháp hấp thụ được sử dụng

nhiều khi lưu lượng dòng khí thải lớn với nồng độ các khí độc hại khá cao. Ngoài ra khi
sử dụng phương pháp này mang lại hiệu quả kinh tế cao và có thể thu hồi các chất sử
dụng tuần hoàn hoặc chuyển sang công đoạn sản xuất ra sản phẩm khác.
o

Tuy nhiên chất hấp thụ công nghiệp áp dụng trong quá trình làm sạch liên tục

dòng khí cần phải thỏa mãn một số yêu cầu sau:
 Có đủ khả năng hấp thụ cao.
 Có tính chọn lọc cao theo quan hệ với thành phần cần được tách ra.
 Có thể có tính bốc hơi nhỏ.
 Có những tính chất động học tốt.
 Có khả năng hoàn nguyên tốt.
 Có tính ổn định nhiệt hóa học.
 Không có tác động ăn mòn nhiều đến thiết bị.
 Có giá thành rẻ và dễ kiếm trong sản xuất công nghiệp.

o Ta thấy rằng không có chất hấp thụ nào thỏa mãn được tất cả các yêu cầu trên

nên trong mỗi trường hợp cụ thể nên chọn chất hấp thụ thỏa mãn được những
yêu cầu cơ bản. Trong kỹ thuật xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ, nước là
loại chất hấp thụ sẵn có, giá rẻ và thuận tiện nhất. Tuy nhiên, nước chỉ hấp thụ


được một số ít loại khí độc hại, hơn nữa mức độ hấp thụ vật lý của nước cũng bị
hạn chế. Trong nhiều trường hợp người ta phải áp dụng phương pháp hấp thụ
hóa học bằng các loại dung dịch hóa chất khác nhau tùy theo chất độc hại cần
khử.


CHƯƠNG 3 : ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ
3.1. Tính toán
3.1.1 Thông số tính toán
Thành phần nhiên liệu dầu DO

Cp
(%)
82.6

Hp
(%)
10.6

Op
(%)
0.23

Np
(%)
0.14

Sp
(%)
3.3

Ap
(%)
0.5

Wp
(%)
2.7

Đườn
Lượn g kính
g than trung
tiêu
bình
thụ
ống
(Kg/h) khói
(mm)

Chiề
u cao
các
ống

khói
(m)

Nhiệ
t độ
khói
thải
(oC)

850

22

170

650

Địa
điểm
công
trình

Tuy
Hòa

3.1.2 Tính toán sản phẩm cháy
3.1.2.1 Tính toán sản phẩm cháy vào mùa đông
Nhiệt độ to đông =18.15 oC (Bảng 2.4 Nhiệt độ không khí thấp nhất trung
bình tháng và năm, QCXD 02:2008/BXD)
Độ ẩm tương đối φ đông = 75%

 Dung ẩm d đông = 10 g/kg

Theo WHO, khi đốt cháy nhiên liệu rắn hoặc lỏng , có thể tính thể tích các sản phẩm cháy
như bảng dưới đây:


ST
T

Đại lượng tính toán

1

Lượng không khí khô lý thuyết
cần cho quá trình cháy

2

Lượng không khí ẩm lý thuyết
cần cho quá trình cháy

3

Lượng không khí ẩm thực tế với
hệ số không khí thừa α =1,2-1,6

4

Lượng SO2 trong SPC

5

Lượng khí CO trong SPC với hệ
số cháy không hoàn toàn
η=0,01-0,05

6

Lượng CO2 trong SPC

7

Lượng hơi nước trong SPC

8

Lượng khí N2 trong SPC

9

Lượng khí O2 trong không khí
thừa

10

Tổng lượng SPC

11

Lượng khí NOx trong SPC (xem

như NO2 với ρNO2=2,054 kg/m3
chuẩn)

12

Quy đổi ra m3 chuẩn/kgNL

13

Thể tích khí N2 tham gia vào
phản ứng của NOx

Đơn vị
m3
chuẩn/kgN
L
m3
chuẩn/kgN
L
m3
chuẩn/kgN
L
m3
chuẩn/kgN
L
m3
chuẩn/kgN
L
m3
chuẩn/kgN

L
m3
chuẩn/kgN
L
m3
chuẩn/kgN
L
m3
chuẩn/kgN
L
m3
chuẩn/kgN
L
kg/h
m3
chuẩn/kgN
L
m3
chuẩn/kgN
L

Thể tích khí( m3
chuẩn/kgNL)

kết
quả

Vo=0,089.Cp +0,264.Hp
-0,0333.(Op - Sp)

10.25

Va=(1+0,0016d).Vo

10.42

Vt=α.Va (chọn α = 1,4)

14.59

Vso2=0,683.10-2.Sp

0.023

VCO=1,865.10-2η.Cp(chọn η=
0,03)

0.046

VCO2=1,853.10-2(1-η).Cp

1.48

VH2O=0,111.Hp +0,0124.Wp
+0,0016.dđông.Vt

1.43

VN2=0,8.10-2.Np+0,79Vt

11.53

VO2=0,21.(α-1).Va

0.88

VSPC=VSO2+VCO+VCO2+VH2O+
VN2+VO2

15,389

M NOx= 1,723.10‾3 .B1,18

4,93

V NOx=

2.82.1
0-3

V N2(NOx) = 0,5.V Nox

1.41.1
0-3