Tài liệu Bài tập lớn công nghệ xử lý khí thải và tiếng ồn

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục BÀI TÂẬP LỚN : CÔNG NGHÊẬ XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN SINH VIÊN: ĐĂẬNG MỸ KIM MSSV: 50130715 LỚP: 50CNMT ĐỀ SỐ 33: Lò hơi đốt dầu FO tại mô Ật công ty A có các số liê Ậu sau: C p H P O P N P S P A W Dung Chiều Địa B D Nhiê Ật (%) (%) (%) (%) (%) P ẩm d cao điểm (mm) (mm) đô Ậ khói P (%) (%) (g/kg) ống TK (0 khói C) (m) 77,3 3,15 3,79 2,16 2,6 4 7 15 16 Hòa 800 450 140 Bình 1. Tính toán sản phẩm cháy 2. Tính toán nồng đô Ậ chất ô nhiễm tại miê nẬ g ống khói. 3. So sánh nồng đô Ậ C max với các chất SO 2 ,CO, bụi với QCVN (19/2009 – BTNMT). 4. Từ đó xác định chất ô nhiễm cần phải xử lý. 5. Đề xuất ra công nghê Ậ xử lý hoă Ậc bụi ô nhiễm. 6. Tính toán thiết bị xử lý. I. TÍNH TOÁN SẢN PHẨM CHÁY: 1. Lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy: V 0 = 0,089C P + 0,264H P - 0,0333(O P -S P ) = 0,089. 77,3 + 0,264. 3,15 - 0,0333.( 3,79 - 2,6) = 7,67 (m 3 chuẩn/kg) 2. Lượng không khí ẩm lý thuyết cần cho quá trình cháy: V a = (1+ 0,0016d)V 0 = (1+ 0,0016.15). 7,67= 7,85 (m 3 chuẩn/kg) 3. Lượng không khí ẩm thực tế với hê Ậ số thừa không khí  = 1,4 V t =  .V a = 1,4. 7,85=10,99 (m 3 chuẩn/kg) 4. Lượng khí SO 2 trong SPC: V SO = 0,683.10 2 . S P = 0,683.10 2 .2,6= 0,018 (m 3 chuẩn/kg) 5. Lượng khí CO trong SPC với hê Ậ số cháy không hoàn toàn về hóa học và cơ học  = 0,025: V CO = 1,865. 10 2 . .C p = 1,865. 10 2 . 0,025 .77,3= 0,036 (m 3 chuẩn/kg) 6. Lượng khí CO 2 trong SPC: V CO = 1,853. 10 2 (1-  ) C p = 1,853. 10 2 (1- 0,025) .77,3= 1,4 (m 3 chuẩn/kg) 2 2 Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục 7. Lượng hơi nước trong SPC: V H O = 0,111 H P + 0,0124W P + 0,0016.d. V t = 0,111. 3,15 + 0,0124. 7+ 0,0016.15.10,99= 0,75 (m 3 chuẩn/kg) 8. Lượng khí N 2 trong SPC: V N = 0,8.10 2 . N P + 0,79.V t = 0,8.10 2 .2,16 + 0,79. 10,99= 8,7 (m 3 chuẩn/kg) 9. Lượng khí O 2 trong không khí thừa: V O = 0,21(  -1). V a = 0,21.(1,4-1). 7,85= 0,66 (m 3 chuẩn/kg) 10.Lượng SPC tổng cô nẬ g: V SPC = V SO + V CO + V CO + V H O + V N + V O = 0,018+ 0,036+ 1,4+ 0,75+ 8,7+ 0,66= 11,564 (m 3 chuẩn/kg) 11.Lượng SPC cháy ở điều kiê Ận thực tế: V SPC (ở t 0 C) =V SPC ( đktc ) . (273+t) / 273 =11,564. (273+140) / 273= 17,49 (m 3 chuẩn/kg) II. TÍNH TOÁN NỒNG ĐÔÔ CHẤT Ô NHIỄM: 1. Lượng khói ở (điều kiê Ận tiêu chuẩn) t=00 C, P=760 mmHg L C = (V SPC .B) / 3600= (11,564.800)/ 3600= 2,57 (m 3 /s) 2. Lượng khói SPC ở (điều kiê Ận thực tế tkhoi 0 C): L T =L C .(273+t) / 273= 2,57. (273+140) / 273= 3,89 (m 3 /s) 3. Lượng khói SO 2 với  so =2,926 (kg/ m 3 chuẩn) M SO = (10 3 . V SO .B.  so ) / 3600 = (10 3 . 0,018. 800. 2,926 )/ 3600=11,704 (g/s)  C fthSO = M SO / L T =11,704 / 3,89=3,009 (g/ m 3 ) 4. Lượng khí CO với  CO =1,25 (kg/ m 3 chuẩn) M CO = (10 3 . V CO .B.  CO ) / 3600 = (10 3 . 0,036.800.1,25) / 3600=10 (g/s)  C fthCO = M CO / L T =10 / 3,89=2,57 (g/ m 3 ) 5. Lượng khí CO 2 với  CO =1,977 (kg/ m 3 chuẩn) M CO = (10 3 . V CO .B.  CO ) / 3600 = (10 3 .1,4.800. 1,977) / 3600 = 615 (g/s) 6. Lượng tro bụi với hê Ậ số tro bay theo khói:  =0,5 M bu i = (10.  .A p .B)/ 3600 = (10. 0,5. 4. 800) / 3600= 4,44 (g/s)  C fthbui = M bu i / L T = 4,44 / 3,89= 1,14 (g/ m 3 ) Tóm tắt các thông số tính toán: Số thứ tự Đại lượng Đơn vị Kết quả 3 1 V0 (m /kg) 7,67 3 2 Va (m /kg) 7,85 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục 3 Vt (m 3 /kg) 10,99 3 4 (m /kg) 0,018 V SO 5 V CO (m 3 /kg) 0,036 3 6 (m /kg) 1,4 V CO 3 7 (m /kg) 0,75 VH O 3 8 (m /kg) 8,7 VN 9 (m 3 /kg) 0,66 VO 10 V SPC (m 3 /kg) 11,564 3 11 LC (m /s) 2,57 3 12 LT (m /s) 3,89 13 (g/s) 11,704 M SO 14 M CO (g/s) 10 15 (g/s) 615 M CO 16 M bu i (g/s) 4,44 3 17 (g/ m ) 3,009 C fthSO 18 C fthCO (g/ m 3 ) 2,57 3 19 C fthbui (g/ m ) 1,14 III. SO SÁNH: C fthSO = 3,009 (g/ m 3 ) > 500 (mg/ m 3 ) C fthCO = 2,57 (g/ m 3 ) > 1000 (mg/ m 3 ) C fthbui = 1,14 (g/ m 3 ) > 200 (mg/ m 3 ) NHÂÔN XÉT : Nồng đô Ậ SO 2 vượt 6,018 lần. Nồng đô Ậ CO vượt 2,57 lần. Nồng đô Ậ bụi vượt 5,7 lần. Cả 3 chất đều vượt tiêu chuẩn cho phép.Các chất này đều gây hại cho con người và đô nẬ g thực vâ Ật vì vâ Ậy cần phải xử lý chúng trước khi thải ra môi trường theo QCVN (19/2009- BTNMT). IV. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHÊÔ XỬ LÝ KHÍ, BỤI Ô NHIỄM: 1. Sơ đồ công nghê Ô : 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Xyclon Liot Tháp hấp thụ 2. Thuyết minh sơ đồ cô Ông nghê Ô: A. Xyclon Liot: Buồng đốt Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục - Hỗn hợp khí gồm bụi, CO, SO 2 khí thải sau khi ra khỏi ống khói ta sẽ dùng quạt hút vào xyclon để xử lý bụi. Không khí lẫn bụi dẫn đến xyclon ở phần trên theo phương tiếp tuyến. Nhờ thế dòng không khí sẽ chuyển đô nẬ g trong phần hình trụ theo hình xoáy ốc và hạ dần xuống dưới đáy. Lực ly tâm xuất hiê Ận trong chuyển đô nẬ g xoáy ốc như vâ Ậy sẽ đè sát các hạt bụi vào thành xyclon. Bụi sẽ rơi xuống và được đưa ra ngoài. Còn không khí tiếp tục chuyển đô nẬ g xoáy của mình bị phần hình chóp ở dưới chă nẬ lại thẩm thấu trở lại và theo ống lõi bốc ra ngoài theo chiều thẳng đứng từ dưới lên trên. - Lý do chọn Xyclon Liot: + Thiết bị có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo. + Năng suất cao 70-80%. + Lô cẬ bụi ở dạng khô. + Có khả năng tái chế và tái sử dụng. B. Tháp hấp thụ: Hấp thụ SO 2 bằng huyền phù CaCO 3 - Hỗn hợp khí thải sau khi lọc bụi được đưa vào tháp hấp thụ để xử lý SO 2 . Hỗn hợp khí thải sẽ qua mô tẬ lớp vâ Ật lịêu đê m Ậ được tưới 1 lớp dung dịch sữa vôi, SO 2 sẽ được dung dịch giữ lại. Khí tiếp tục qua mô Ật lớp vâ Ật liê Ậu lọc bụi, bụi sẽ được lọc sạch hoàn toàn. Chỉ còn khí CO, dùng quạt hút vào buồng đốt. - Lý do chọn CaCO 3 làm vâ Ật liê Ậu đê m Ậ : + Quy trình công nghê Ậ đơn giản. + Chi phí hoạt đô nẬ g thấp. + Chất hấp phụ dễ tìm. + Có khả năng xử lý mà không cần làm nguô Ậi hoă Ậc xử lý sơ bô Ậ. + Có thể chế tạo thiết bị bằng vâ Ật liê Ậu thông thường, không cần đến vâ Ật liê Ậu chống acid. + Không chiếm nhiều diê nẬ tích xây dựng. + Nguyên liê uẬ rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi. + Hiê Ậu suất cao. C. Buồng đốt: - Hỗn hợp khí sau khi đã xử lý chỉ còn lại khí CO dùng quạt hút vào buồng đốt. Buồng đốt có dạng hình trụ và được xây dựng bằng vỏ thép có ốp gạch chịu lửa. Đầu tiên cấp nhiên liê Ậu bổ sung cho phản ứng oxy hóa. Khi phản ứng oxy hóa tự duy trì được thì giảm dần nhiên liê Ậu bổ sung đến mô Ật giới hạn nhất định để đảm bảo quá trình cháy được ổn định. - Lý do chọn buồng đốt: + Phân hủy được hoàn toàn các chất ô nhiễm cháy. Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục + Khả năng thích ứng của thiết bị đối với sự thay đổi vừa phải của lưu lượng khí thải cũng như nồng độ chất ô nhiễm trong khí thải. + Hiệu quả xử lý cao đối với những chất ô nhiễm đặc biệt mà các biện pháp xử lý khác không có hiệu quả hoặc hiệu quả thấp. + Không có sự suy giảm đáng kể nào về mặt chất lượng hoạt động của thiết bị. + Không cần hòan nguyên như các phương pháp xử lý khác. + Có khả năng thu hồi, tận dụng được nhiệt thải ra trong quá trình thiêu đốt. V. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ: 1. Tính Xyclon Liot: Ta có: Lưu lượng khí thải : L=14004 (m 3 /h) Theo bảng 3.2: thông số kỷ thuâ Ật của xyclon Liot ta có : - Đường kính ống trụ D: 1035 (mm) - Đường kính ống vào d : 545 (mm) Chiều cao phần thân xyclon: H 1 =5d =5.0,545= 2,725 (m) Chiều cao phần phễu xyclon: H 2 =4d = 4.0,545= 2,18 (m) Đường kính ống dẫn bụi ra: d 1 =0,4d = 0,4. 0,545= 0,218 (m) Đường kính ống tâm: d 2 =1,9d = 1,9.0,545= 1,0355 (m) Chiều cao toàn bô Ậ xyclon: H=11,67d = 11,67.0,545=6,4 m) Chọn hiê Ậu quả xử lý bụi của xyclon Liot là 70% Nồng đô Ậ bụi còn lại sau khi ra khỏi xyclon là: C fthbui =(1-0,7).1,14= 0,342 (g/ m 3 )= 342 (mg/ m 3 ) Vì hê Ậ thống xử lý có kết hợp tháp hấp thụ nên bụi có thể được lọc sạch và thải ra môi trường. Tổn thất áp lực trong xyclon Liot:  P= 50 (kg/m 2 ) Bang tom tăt cac thông sô trong xyclon: Đường Đường Lưu kính ống kính ống lượng (m 3 trụ D vào d /h) (mm) (mm) 1035 545 14004 Vâ nẬ tốc vào (m/s) Tổn thất áp lực P (kg/m 2 ) 18 50 Chiều cao toàn bô Ậ xyclon liot H (m) 6,4 Hiê Ậu suất % 70 2. Tính toán tháp hấp thụ: Vâ Ận tốc khí vào tháp hấp thụ : 0,8 - 1,2 (m/s) Nồng đô Ậ SO 2 vào 3,009 (g/ m 3 ) vượt tiêu chuẩn 6 lần nên chọn V  =1 (m/s) Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục Đường kính tháp hấp thụ: D= 4L  .3600.V = 4.14004  .3600.1 = 2,23 (m) (Với L: Lưu lượng khí thải) Chiều cao phần công tác của tháp : H 1 =2D =2.2,23= 4,5 (m) Mỗi phần hình côn của tháp cao 0,5m Vâ Ậy chiều cao toàn bô Ậ của tháp : H= 0,5+ 0,5+ 4,46= 5,5 (m) Chọn vâ Ật liê Ậu đê Ậm bằng sứ xếp ngẫu nhiên, kích thước : 50x50x5 mm Chiều cao lớp vâ Ật liê Ậu đê Ậm: Hdem =0,2H = 0,2.4,5= 0,9 (m) Tổn thất áp lực trong tháp hấp thụ:  P=50 (kg/m 2 ) Bảng tóm tắt các thông số trong tháp hấp thụ: Vâ nẬ tốc khí Đường kính Chiều cao Chiều cao Tổn thấp áp trong tháp tháp (m) toàn bô Ậ của lớp vâ Ật liê Ậu lực trong (m/s) tháp (m) đê Ậm (m) tháp (kg/m 2 ) 1 2,23 5,5 0,9 50 3. Tính toán các thống số của buồng đốt: - Chọn thời gian lưu trong buồng đốt t=2s - Thể tích buồng đốt : V=t.L= 2.3,89= 7,78 (m 3 /s) (Với L: lưu lượng khí thải)