Tài liệu Bảo vệ môi trường không khí và xử lý khí thải

ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Bảo vệ môi trường không khí và xử lý khí thải Nhiệm vụ: Tính toán dự báo và thiếtkế hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường không khí từ các nguồn thải của nhà máy gạch Tuynel Từ Sơn - Hải Phòng 1. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: - Phân tích các nguồn gây ô nhiễm môi trường do hoạt động sản xuất của nhà máy gây ra. - Tính toán tải lượng của các chất ô nhiễm từ các nguồn thải trên. - Tính toán nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm trên đối với từng nguồn thải - Kết luận so sánh với tiêu chuẩn khí thải công nghiệp: TCVN 2005 - Tính toán thiết kế hệ thống xử lý chất thải ô nhiễm trước khi phát thải vào môi trường xung quanh - Tính toán dự báo nồng độ của các chất ô nhiễm trên (sau khi đã lắp đặt thiết bị xử lý) về mùa đông và mùa hè theo các hướng gió chủ đạo tại địa điểm xây dựng nhà máy ứng với khoảng cách: cách nguồn thải từ 0 đến 40 lần chiều cao của nguồn thải - Lập biểu đồ biểu diễn sự khuyếch tán của từng chất ô nhiễm với các khoảng cách trên về mùa đông và mùa hè - Xác định Cmax và Xmax, tốc độ gió nguy hiểm của từng chất ô nhiễm với các khoảng cách trên về mùa đông và mùa hè - Xác định Cmax và Xmax tổng cộng của tất cả các nguồn thải với từng chất ô nhiễm về mùa đông và hè - Kết luận so sánh với tiêu chuẩn chất lượng môi trường không khí xung quanh TCVN 5937 – 2005 2. Phần bản vẽ - Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy có phân tích nguồn gây ô nhiễm - Biểu đồ biểu diễn sự khuyếch tán của từng chất ô nhiễm riêng biệt cho 2 mùa - Tổng mặt bằng nhà máy có nguồn thải và khu vực xử lý - Vẽ chi tiết hệ thống xử lý không khí: bao gồm mặt bằng, mặt cắt vả thiết bị xử lý - Triển khai các chi tiết cấu tạo của hệ thống theo chỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI Chương 1: KHÁI QUÁT CHUNG 1.1.Nhiệm vụ Tính toán dự báo và thiết kế hệ thống xử lý ô nhiễm môi truờng không khí từ các nguồn thải của nhà máy gạch Tuynel Từ Sơn công suất 25 triệu viên/năm Địa điểm xây dựng: Hải Phòng Các thông số khí hậu tại Hải Phòng đƣợc tra theo phụ lục 2a, 2b và phụ lục 3 gt ‘ Nhiệt và khí hậu kiến trúc’, dung ẩm của không khí đƣợc tra theo biều đồ I – d theo nhiệt độ và độ ẩm Bảng 1 – 1: Các thông số khí hậu xung quanh nhà máy Mùa hè Mùa đông o o ttb, C d, g/kg vtb , m/s ttb, C d, g/kg vtb , m/s ,% ,% 28,2 84 20 4,0 16,7 83 10,5 3,6 1.2. Nội dung tính toán - Phân tích các nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng do hoạt động sản xuất của nhà máy gây ra - Tính toán tải lƣợng của các chất ô nhiễm từ các nguồn thải trên - Tính toán nông độ phát thải của các chất ô nhiễm trên đối với từng nguồn thải - Kết luận so sánh với tiêu chuẩn khí thải công nghiệp TCVN 2005 - Tính toán thiết kế hệ thống xử lý chất thải ô nhiễm trƣớc khi phát thải vào môi trƣờng xung quanh - Tính toán dự báo nồng độ của các chất ô nhiễm trên (sau khi đã lắp đặt thiết bị xử lý) về mùa đông và mùa hè theo các hƣớng gió chủ đạo tại địa điểm xây dựng nhà máy ứng với khoảng cách: từ nguồn thải từ 0 đến 40 lần chiều cao của nguồn thải - Lập biểu đồ biểu diễn sự khuếch tán cảu từng chất ô nhiễm với các khoảng cách trên về mùa đông và mùa hè - Xác định Cmax và Xmax của từng chất ô nhiễm, tốc độ gió nguy hiểm về mùa đông và mùa hè - Xác định Cmax và Xmax tổng cộng của tất cả các nguồn thải với từng chất ô nhiễm về mùa đông và hè - Kết luận so sánh với tiêu chuẩn chất lƣợng môi truờng không khí xung quanh TCVN 5937 – 2005 - Tính lƣợng nhiệt cần thiết để sấy khô gạch mộc từ độ ẩm 12% đến 5% - Tính lƣu lƣợng, tải lƣợng chất ô nhiễm của từng ống khói - Tính chiều cao ống khói 1, 2 1.3. Số liệu tính toán - Nhiên liệu sử dụng: than cám có số lƣợng B = 2500 tấn/năm = 347 kg/h - Số ngày làm việc trong 1 năm: Sn = 300 ngày Bảng1 – 2: Thành phần của than cám Ap Sp Wp Op Np Hp Cp (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) 16,2 1,8 6,6 1,2 0,6 1,4 72,2 - Năng suất lò: Gnăm = 25 triệu viên/năm, trọng lƣợng G1 = 34000 tấn/năm GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 1 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI - Độ ẩm gạch mộc vào 12% Độ ẩm gạch ra khỏi lò sấy là 5% 70% than trộn vào đất ban đầu: B1 = 0,7B = 243 kg/h 30% than đƣa vào lò nung : B2 = 0,3B = 104 kg/h Nhiệt độ lò nung: tn = 1000oC Bảng 1 – 3: Đặc tính nguồn thải Loại nguồn thải Số lƣợng nguồn thải Lò sấy Lò nung 1 1 Nhiệt độ khói thải (oC) 38 87 1.4.Phân tích các công đoạn gây ô nhiễm của công nghệ sản xuất Phân tích các công đoạn gây ô nhiễm môi trƣờng trên sơ đồ công nghệ sản xuất gạch tuynel Từ Sơn: GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 2 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI B·i ®Êt §Êt vôn CÊp liÖu thïng 10 m3/h Than (70%) §Êt vôn B¨ng t¶i 1 M¸y nghiÒn xa lu©n 10 m3/h §Êt vôn, than r¬i v·i CÊp liÖu ®Üa 10 m3/h §Êt vôn, n-íc th¶i Nuãc B¨ng t¶i 2 M¸y c¸n mÞn 10 m3/h §Êt vôn Nhµo 2 trôc l-íi läc 12 m3/h §Êt vôn, n-íc th¶i M¸y nhµo MVA 400 - 200 t/h §Êt vôn M¸y ®ïn MVA 400 - 20 t/h §Êt vôn C¾t tù ®éng §Êt vôn Nuoc B¨ng t¶i 4 Ph¬i trong nhµ kÝnh §Êt vôn, h¬i n-íc W1 = 12% èng khãi 1 bôi, h¬i n-íc, khÝ th¶i Lß sÊy Tuynel t1 = 38oC Khãi (tn = 1000oC) Than (30%) W2 = 5% èng khãi 2 Lß nung Tuynel bôi, h¬i n-íc, khÝ th¶i t2 = 87oC tro xØ bôi, g¹ch vì B·i thµnh phÈm GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 3 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI Chương 2: TÍNH TOÁN SẢN PHẨM CHÁY 2.1. Xác định lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy vật liệu Nhiệt trị của nhiên liệu đƣợc xác định theo công thức sau: Q p  81C p  246H p  26(O p  S p )  6Wp = 81.72,2 + 246.1,4 – 26(1,2 – 1,8) – 6.6,6 = 6168,6 kcal/kgNL Trọng lƣợng 1 viên gạch: Gvg  G1 34.10 6   1,36 kg/viên Gnam 25.10 6 - Chọn thời gian làm việc trong 1 năm là: N = 300 ngày - Số giờ làm việc trong 1 ngày: n = 24 giờ Lƣợng gạch sấy nung trong 1 giờ: Gh  Gnam 25.10 6   3472 viên/h N .n 300.24 Lƣợng vật liệu mang vào hầm sấy: G1 = 34.106 kg/năm = 4722 kg/h Lƣợng ẩm bốc hơi trong lò sấy: W  G1 ( w1  w2 ) 12  5  4722  348 kg/h 100  w2 100  5 Lƣợng vật liệu mang ra khỏi lò sấy: G2  W 100  w1 100  12  348  4374 kg/h w1  w2 12  5 2.2. Tính toán lượng khí độc hại thải ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu 2.2.1. TÝnh to¸n l-îng khÝ th¶i trong qu¸ tr×nh ®èt ch¸y nhiªn liÖu ë ®iÒu kiÖn chuÈn a/. Về mùa đông Bảng2 - 1:tính toán sản phẩm cháy ở đktc (t = 0oC, P = 760 mmHg), B = 347 kg/h Stt (1) 1 2 3 4 5 Đại lượng tính (2) Lƣợng không khí khô lí thuyết cần cho quá trình cháy Lƣợng không khí ẩm lí thuyết cần cho quá trình sấy (ở t = 16,7o C;  = 83%; d = 10,5 g/kg) Lƣợng không khí ẩm thực tế với hệ số không khí thừa  = 1,6 Lƣợng khí SO2 trong spc Lƣợng khí CO trong spc với hệ số cháy không hoàn toàn về hoá học và cơ học  = 0,006 Đơn vị (3) Công thức tính (4) Vo = 0,089Cp + 0,246Hp - 0,0333(Op 3 m chuẩn/kgNL Sp) Kết quả (5) 6,790 m3chuẩn/kgNL Va = (1 + 0,0016d)Vo 6,904 m3chuẩn/kgNL Vt = Va m chuẩn/kgNL VSO2 = 0,683.10-2 Sp 3 m3chuẩn/kgNL 11,047 0,012 VCO = 1,865.10-2.Cp 0,008 -2 6 Lƣợng khí CO2 trong spc VCO2 = 1,853.10 (1m chuẩn/kgNL )Cp GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 3 1,330 4 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI 7 Lƣợng hơi nƣớc trong spc 8 Lƣợng khí N2 trong spc Lƣợng khí O2 trong không khí 9 thừa Lƣợng khí NOx trong spc (xem nhƣ NO2 với NO2 = 10 2,054 kg/m3chuẩn Quy đổi ra m3 chuẩn/kgNL Thể tích khí N2 tham gia vào phản ứng của NOx Thể tích khí O2 tham gia vào phản ứng của NOx Lƣu lƣợng khói (spc) ở điều 11 kiện chuẩn VH2O = 0,111Hp + m3chuẩn/kgNL 0,012Wp + 0,0016.d.Vt VN2 = 0,8.10-2Np + 3 m chuẩn/kgNL 0,79Vt m3chuẩn/kgNL VO2 = 0,21(-1)Va kg/h MNOx = 3,953.108 .(B.Qp)1,18 3 m chuẩn/kgNL m3chuẩn/kgNL VNOx = MNOx/(B.NOx) VN2(NOx) = 0,5VNOx 0,423 8,732 0,870 1,161 0,002 0,001 m3chuẩn/kgNL VO2(NOx) = VNOx 0,002 Vspc = (49)+11-12m chuẩn/kgNL 13 Tải lƣợng khí SO2 với SO2 = 12 2,926 kg/m3 chuẩn Tải lƣợng khí CO với CO = 13 1,25 kg/m3 chuẩn Tải lƣợng khí CO2 với CO2 = 14 1,977 kg/m3 chuẩn Lƣợng tro bụi với hệ số tro 15 bay theo khói: a = 0,5 3 12,535 MSO2 = (103VSO2BSO2)/3600 g/s 3,467 g/s MCO = 103VCOBCO/3600 g/s MCO2 = 103VCO2BCO2/3600 0,973 254,145 Mbui = 10a.0,3BAp/3600 g/s 2,349 b/. VÒ mïa hè Bảng2 - 2:tính toán sản phẩm cháy ở đktc (t = 0oC, P = 760 mmHg), B = 347 kg/h Đại lƣợng tính Đơn vị (2) (3) Lƣợng không khí khô lí thuyết cần cho quá 1 trình cháy m3chuẩn/kgNL Lƣợng không khí ẩm lí thuyết cần cho quá trình sấy (ở t = 28,2oC; u = 84%; d = m3chuẩn/kgNL 2 20 g/kg) Lƣợng không khí ẩm thực tế với hệ số m3chuẩn/kgNL 3 không khí thừa  = 1,6 Stt (1) GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 Công thức tính (4) Kết quả (5) Vo = 0,089Cp + 0,246Hp 0,0333(Op - Sp) 6,790 Va = (1 + 0,0016d)Vo 7,007 Vt = Va 11,212 5 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI Lƣợng khí SO2 trong 4 spc m3chuẩn/kgNL Lƣợng khí CO trong spc với hệ số cháy không hoàn toàn về m3chuẩn/kgNL hoá học và cơ học n = 5 0,01 Lƣợng khí CO2 trong 6 spc m3chuẩn/kgNL Lƣợng hơi nƣớc trong 7 spc m3chuẩn/kgNL Lƣợng khí N2 trong 8 spc m3chuẩn/kgNL Lƣợng khí O2 trong 9 không khí thừa m3chuẩn/kgNL Lƣợng khí NOx trong spc (xem nhƣ NO2 với kg/h p NO2 = 2,054 10 kg/m3chuẩn Quy đổi ra m3 chuẩn/kgNL m3chuẩn/kgNL Thể tích khí N2 tham gia vào phản ứng của m3chuẩn/kgNL NOx Thể tích khí O2 tham gia vào phản ứng của m3chuẩn/kgNL NOx Lƣu lƣợng khói (spc) m3chuẩn/kgNL 11 ở điều kiện chuẩn Tải lƣợng khí SO2 với pso2 = 2,926 kg/m3 g/s 12 chuẩn Tải lƣợng khí CO với pCO = 1,25 kg/m3 g/s 13 chuẩn Tải lƣợng khí CO2 với pCO2 = 1,977 kg/m3 g/s 14 chuẩn Lƣợng tro bụi với hệ số tro bay theo khói: a g/s 15 = 0,5 GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 VSO2 = 0,683.10-2 Sp 0,012 VCO = 1,865.10-2.Cp 0,008 VCO2 = 1,853.10-2(1-)Cp VH2O = 0,111Hp + 0,012Wp + 0,0016.d.Vt 1,330 VN2 = 0,8.10-2Np + 0,79Vt 8,869 VO2 = 0,21(-1)Va 0,883 0,596 MNOx = 3,953.10-8.(B.Qp)1,18 1,161 VNOx = MNOx/(B.NOx) 0,002 VN2(NOx) = 0,5VNOx 0,001 VO2(NOx) = VNOx 0,002 Vspc = (49)+11-12-13 12,858 MSO2 = (103VSO2BSO2)/3600 3,467 MCO = 103VCOBCO/3600 0,973 MCO2 = 103VCO2BCO2/3600 254,145 Mbui = 10a.0,3BAp/3600 2,349 6 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI 2.2.2.X¸c ®Þnh tØ nhiÖt cña khãi TØ nhiÖt cña khãi ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Ckhoi =CCO2.XCO2 + CN2.XN2 + CO2.XO2+ CH2O.XH2O + CSO2.XSO2 + CCO.XCO + CNOx.XNOx CN2(NOx).XN2(NOx) – CO2(NOx).XO2(NOx) Trong ®ã: CCO2, CN2, CO2, CH2O, CSO2, CCO, CNOx, CN2(NOx), CO2(NOx) : nhiÖt dung riªng cña c¸c khÝ, J/kg.®é XCO2, XN2, XO2, XH2O, XSO2, XCO, XNOx, XN2(NOx), XO2(NOx) : thµnh phÇn % cña c¸c khÝ Tra b°ng ‘PV-4: Th«ng sè vËt lý cña mét sè chÊt khÝ’ – gi¸o tr×nh kü thuËt sÊy cña ‘Ho¯ng V¨n Ch­íc’ ta ®­îc các thông số của các khí có trong khói thải Dựa vào tính toán ở các phần trên ta tính đƣợc thành phần % các khí có trong khói thải của lò nung Kết quả được thể hiện trong bảng sau: a/. Về mùa đông V Thành phần % C0 Thành phần của khói m3chuẩn/kgNL của các khí J/kg.độ O2 0,870 6,940 918 N2 8,732 69,658 1040 H2O 0,423 3,373 14180 CO2 1,330 10,609 835 SO2 0,012 0,098 804 CO 0,008 0,064 835 NOx 0,002 0,013 1040 N2(NOx) 0,001 0,006 1040 O2(NOx) 0,002 0,013 918 SPC 100 12,535 1357 b/. Về mùa hè Thành phần của khói O2 N2 H2O CO2 SO2 CO NOx N2(NOx) O2(NOx) SPC V 3 m chuẩn/kgNL 0,883 8,869 0,596 1,330 0,012 0,008 0,002 0,001 0,002 12,858 GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 Thành phần % của các khí 6,867 68,972 4,635 10,342 0,096 0,063 0,013 0,006 0,013 100 C0 J/kg.độ 918 1040 14180 835 804 835 1040 1040 918 1526 7 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI 2.3. Phương trình cân bằng nhiệt của quá trình sấy Phƣơng trình cân bằng nhiệt của quá trình sấy: Qcan = Qvao Trong đó:  Qcan: nhiet l-îng cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh sÊy, kJ/h Qcan = Q1 + Q2 +Q3 + Q4 – Q1: nhiÖt l-îng h÷u Ých cña qu¸ tr×nh sÊy, kJ/h - Q2: nhiÖt l-îng tæn thÊt do khãi mang ra khái lß sÊy, kJ/h - Q3: nhiÖt l-îng tæn thÊt do vËt liÖu mang ra khái lß sÊy, kJ/h – Q4: nhiÖt l-îng tæn thÊt do to¶ nhiÖt ra m«i tr-êng xung quanh tõ kÕt cÊu cña lß, kJ/h  Qvao: nhiÖt l-îng cña khãi tõ lß nung sang lß sÊy, kJ/h Qvao = L1.C1000.t1000 , kJ/h – L1: Lƣu lƣợng khói từ lò nung sang lò sấy, m3/h – C1000: tỉ nhiệt của khói, kJ/kg.độ – t1000 = 1000oC: nhiệt độ khói của lò nung sang lò sấy 2.3.1. TÝnh to¸n l-îng nhiÖt h÷u Ých cña qu¸ tr×nh sÊy NhiÖt l-îng h÷u Ých cña qu¸ tr×nh sÊy ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q1 = W.ihn , kJ/h Trong ®ã: - W: l-îng Èm bèc h¬i trong qu¸ tr×nh sÊy, W = 348 kg/h - ihn: entanpi cña h¬i n-íc ra khái lß sÊy, ihn = r + Chn.t1000 Trong ®ã:  r = 2493 kJ/kg: nhiÖt Èn ho¸ h¬i cña n-íc  Chn = 1,97 kJ/kgoK: nhiÖt dung riªng cña h¬i n-íc  t1000 = 1000oC: nhiÖt hoá hơi của nƣớc Khi ®ã: ihn = 2493 + 1,97.1000 = 4463 kJ/kg VËy Q1 = 348.4463 = 1553124 kJ/h 2.3.2. TÝnh nhiÖt l-îng tæn thÊt do khãi mang ra khái lß sÊy NhiÖt l-îng tæn thÊt do khãi mang ra khái lß sÊy ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Q2 = L2.C38.(t38 – tN) , kJ/h L2 :l-îng khãi th¶i ra khái lß sÊy , m3/h C38 : tØ nhiÖt cña khãi khi ra khái lß sÊy, kJ/kg.oC t38 = 38oC: nhiÖt ®é cña khãi khi ra khái lß sÊy, oC tN: nhiệt độ không khí bên ngoài, oC  Mùa đông: Q2D = 1,357.(38 – 16,7).L2 = 28,9.L2 kJ/h  Mùa hè: Q2H = 1,526.(38 – 28,2).L2 = 14,95.L2 kJ/h 2.3.3. Tính lƣợng nhiệt do vật liệu mang ra khỏi lò sấy Nhiệt lƣợng tổn thất do vật liệu mang ra khỏi lò sấy đƣợc xác định theo công thức: Q3 = G2.Cgạch.(tgạch – tN) , kJ/h Trong đó: G2 = 4374 kg/h: Lƣợng vật liệu mang ra khỏi hầm sấy GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 8 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI Cgạch: nhiệt dung riêng của gạch sau khi sấy, kJ/kg.độ tgạch = 70oC : nhiệt độ của gạch mang ra lò sấy, oC tN: nhiÖt ®é ngoµi cña nhµ m¸y, oC Nhiệt dung riêng của gạch đƣợc xác định theo công thức sau: C gach  C gk Cn 4,187.5 0,919.(100  5) w2  (100  w2 )    1,082 kJ/kg.độ 10 100 100 100  Q3 = 4374.1,082.(tg – tN) Về mùa đông tN = 16,7oC  Q3D = 4374.1,082.(70 – 16,7) = 252251 kJ/h Về mùa hè tN = 28,2oC  Q3H = 4374.1,082.(70 – 28,2) = 197826 kJ/h 2.3.4. Tính lƣợng nhiệt do tổn thất ra môi trƣờng xung quanh Nhiệt lƣợng tổn thất ra môi trƣờng xung quanh đƣợc xác định nhƣ sau: Q4 = 10%(Q1 + Q2 + Q3) Về mùa đông: Q4D = 0,1.(Q1 + Q2 + Q3D) = 0,1.( 1553124 + 28,9.L2 + 252251) = 180537,5 + 2,89.L2 kJ/h H Về mùa hè: Q4 = 0,1(Q1 + Q2 + Q3H) = 0,1.( 1553124 + 14,95.L2 + 197826) = 175095 + 1,495.L2 kJ/h 2.3.5. Cân bằng nhiệt VËy tæng nhiÖt l-îng cÇn thiÕt ®Ó sÊy g¹ch b»ng khãi nãng lµ: Qcan = Q1 + Q2 + Q3 + Q4  VÒ mïa ®«ng: QcanD = Q1+Q2+Q3D+Q4D = 1553124 + 28,9L2 + 252251 + 180537,5 + 2,89L2 = 31,79L2 + 1985912,5 kJ/h  VÒ mïa hÌ: QcanH = Q1 + Q2 + Q3H + Q4H = 1553124+14,95L2 + 197826 + 175095 + 1,495L2 = 16,445L2 + 1926045 kJ/h  Khi ®ã ta cã ph-¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt cho lß sÊy vÒ 2 mïa lµ: Gi¶ sö trong qu¸ tr×nh sÊy kh«ng cã tæn thÊt hoÆc thÊt tho¸t ra ngoµi m«i tr-êng khi ®ã ta cã l-u l-îng khãi cÊp vµo L1 b»ng l-u l-îng khãi th¶i ra L2 Ta cã: L1 = L2 = L (1)  VÒ mïa ®«ng: Qvao = QcanD 31,79L2 + 1985912,5 = 1,357.1000L1 (2) Tõ (1) vµ (2) ta cã: L = L1 = L2 = 1499 m3/h  VÒ mïa hÌ: Qvao = QcanD 16,445L2 + 1926045 = 1,526.1000.L1 (3) Tõ (1) vµ (3) ta cã: L = L1 = L2 = 1276 m3/h Và l-u l-îng khãi của lß nung ở đk chuẩn (t = 0oC) lµ: Vspc .B 12,535.347  1,21 m3/s 3600 3600 Vspc .B 12,858.347   1,24 m3/s  Mùa hè: LC  3600 3600  Mùa đông: LC   GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 9 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI VËy l-u l-îng th¶i cña èng khãi 2 tõ lß sÊy và l-u l-îng của khãi tõ lß nung thải từ lò nung cả 2 mùa là:  Mùa đông: - Ống khói 1(từ lò sấy): Lok1 = 1499 m3/h = 0,42 m3/s Lcok1 = 0,42.(273+38)/273 = 0,47 m3/s - Ống khói 2(từ lò nung): Lcok2 = Lc – Lcok1 = 1,21 – 0,42 = 0,79 m3/s  Lok2 = Lcok2.(273+87)/273 = 1,04 m3/s  Mùa hè: - ỐNg khói 1: Lok1 = 1276 m3/h = 0,35 m3/s  Ltok1 = 0,35.(273+38)/273 = 0,4 m3/s - Ống khói 2: Lcok2 = Lc – Lcok1 = 1,24 – 0,35 = 0,89 m3/s  Ltok2 = 0,89.(273+87)/273 = 1,17 m3/s 2.4. Tính toán lƣợng phát thải của từng ống khói của nhà máy 2.4.1. Tính toán lƣợng phát thải của ống khói 1 - từ lò sấy a/. Về mùa đông Bảng 2 – 3: bảng tính toán tải lƣợng phát thải của ống khói 1 Stt Đại lƣợng tính Đơn vị tính Công thức tính 1 Lƣu lƣợng khói (spc) m3/s Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói Khí SO2 g/m3 CSO2 = MSO2/Lt Khí CO g/m3 CCO = MCO/Lt Khí CO2 g/m3 CCO2 = MCO2/Lt Khí NOx g/m3 CNOx = MNOx/Lt 2 Bụi 3 g/m CBụi = MBụi/Lt Đơn vị tính Công thức tính Kết quả Lc = 0,42 8,255 2,317 602,674 0,768 5,593 Lt = 0,47 7,377 2,070 538,560 0,686 4,998 b/. Về mùa hè Stt Đại lƣợng tính 1 Lƣu lƣợng khói (spc) m3/s Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói Khí SO2 g/m3 CSO2 = MSO2/Lt Khí CO g/m3 CCO = MCO/Lt Khí CO2 3 g/m CCO2 = MCO2/Lt Khí NOx g/m3 CNOx = MNOx/Lt g/m3 CBụi = MBụi/Lt 2 Bụi GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 Kết quả Lc = 0,35 9,906 2,780 723,209 0,921 6,711 Lt = 0,4 8,668 2,433 632,808 0,806 5,873 10 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI 2.4.2. Tính toán lƣợng phát thải từ ống khói 2 của nhà máy a/. Về mùa đông Bảng 2 – 5: Lƣợng phát thải của ống khói 2 Stt Đại lƣợng tính Đơn vị tính Công thức tính 1 Lƣu lƣợng khói (spc) m3/s Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói Khí SO2 g/m3 CSO2 = MSO2/Lt 3 Khí CO g/m CCO = MCO/Lt Khí CO2 g/m3 CCO2 = MCO2/Lt Khí NOx g/m3 CNOx = MNOx/Lt g/m3 CBụi = MBụi/Lt 2 Bụi Kết quả Lc = 0,79 4,389 1,232 320,409 0,408 2,973 Lt = 1,04 3,896 1,093 284,408 0,362 2,639 b/. Về mùa hè Bảng 2 – 6: Lƣợng phát thải của ống khói 2 Stt Đại lƣợng tính Đơn vị tính Công thức tính 1 Lƣu lƣợng khói (spc) m3/s Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói Khí SO2 g/m3 CSO2 = MSO2/Lt Khí CO g/m3 CCO = MCO/Lt Khí CO2 g/m3 CCO2 = MCO2/Lt Khí NOx 3 g/m CNOx = MNOx/Lt g/m3 CBụi = MBụi/Lt 2 Bụi Kết quả Lc = 0,89 3,831 1,075 279,694 0,356 2,596 Lt = 1,17 2,865 0,804 209,193 0,267 1,941 2.5. So sánh với tiêu chuẩn Việt Nam Nồng độ phát thải các chất gây ô nhiễm của cả 2 ống khói của nhà máy theo từng mùa vµ so s¸nh víi tiªu chuÈn ViÖt Nam ta cã kÕt qu¶ d-íi b¶ng sau Bảng 2 – 7: Nồng độ phát thải của ống khói 1 Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói Đơn vị tính mùa đông mùa hè TCVN - 2005 KÝ hiÖu 3 Khí SO2 CSO2 500 mg/m 8255 9906 3 Khí CO CCO 1000 mg/m 2317 2780 3 Khí CO2 CCO2 mg/m 602674 723209 3 Khí NOx CNOx mg/m 768 921 850 3 Bụi CBụi 5593 6711 200 mg/m GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 11 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI Bảng 2 – 8: Nång ®é phát thải của ống khói 2 Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói KÝ hiÖu Đơn vị tính mùa đông mùa hè TCVN - 2005 3 Khí SO2 CSO2 4389 3831 500 mg/m 3 Khí CO CCO 1000 mg/m 1232 1075 3 Khí CO2 CCO2 mg/m 320409 279694 3 Khí NOx CNOx 850 mg/m 408 356 3 Bụi CBụi mg/m 2973 2596 200 GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 12 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI Dựa vào bảng so sánh nồng độ phát thải của các chất khí thải ra ta thấy ngoài CO2 không xét thì có khí NOx không phải xử lý trƣớc khi thải ra ngoài môi trƣờng. Duy có nồng độ NOx trong mùa hè của ống khói 1 là vƣợt quá tiêu chuẩn nhƣng không đáng kể nên ta không xét đến. GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 13 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI Chƣơng 3: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI 3.1. Khái quát chung về các phƣơng pháp xử lý Theo tính toán ở trên thì ta cần phải xử lý CO, SO2 và bụi. Tuỳ theo chất ô nhiễm đƣợc xử lý thì ta có các phƣơng pháp xử lý khác nhau. Sơ bộ ta chọn phƣơng pháp đốt để xử lý CO, hấp thụ để xử lý SO2 và lọc bụi để xử lý bụi 3.2. Tính toán phƣơng pháp xử lý CO Khi đốt CO xảy ra phản ứng sau: 2CO + O2 = CO2 3.2.1. Đốt CO cho ống khói 1 a/. Tính toán lƣợng O2 cần thiết để đốt cháy khí CO Theo tính toán ở trên thì lƣợng CO cần phải xử lý của ống khói 1 ở cả 2 mùa cho 1 m3 thể tích khói thải đƣợc ghi trong bảng sau:  Mùa hè: Chất ô nhiễm TCVN 5939 – 2005 Nồng độ Cần xử lý 3 3 mg/m mg/m mg/m3 CO 1000 2780 1780 L-îng O2 vµ kh«ng khÝ cÇn thiÕt ®Ó ®èt ch¸y l-îng CO tÝnh cho 1 m 3 khÝ th¶I vµ tÝnh cho toµn bé l-u l-îng th¶i trong c¶ 2 mïa biÕt ®Ó ®èt ch¸y hÕt 56g CO th× cÇn 32g O 2: mH  1780. 32  1017 mgO2/m3 KT 56 Víi toµn bé l-îng khãi th¶i: MH = LH . mH = 0,35.1017 = 355,95 mg/s = 1,28 kg/h  Mïa ®«ng: ChÊt « nhiÔm TCVN 5939 – Nång ®é CÇn xö lý 3 2005 mg/m mg/m3 mg/m3 CO 1000 2317 1317 L-îng O2 vµ kh«ng khÝ cÇn thiÕt ®Ó ®èt ch¸y l-îng CO tÝnh cho 1 m 3 khÝ th¶i vµ tÝnh cho toµn bé l-u l-îng th¶i trong c¶ 2 mïa biÕt ®Ó ®èt ch¸y hÕt 56g CO th× cÇn 32g O 2: mD  1317. 32  753 mgO2/m3 KT 56 Víi toµn bé l-îng khãi th¶i: MD = LD . mD = 0,42.753 = 316,26 mg/s = 1,14 kg/h Theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n ta thÊy l-îng O2 cÇn thiÕt ®Ó dËp CO ë mïa ®«ng nhá h¬n mïa hÌ trong khi l-u l-îng khãi th¶i vÒ mïa ®«ng l¹i lín h¬n, do ®ã khi tÝnh to¸n thiÕt bÞ ®èt CO th× ta tÝnh cho mïa hÌ vµ kiÓm tra cho mïa ®«ng. L-îng O2 cã trong khãi th¶i: M = VO2.B.O2 = 0,883.347.1,428 = 437,5 kg/h Víi O2 = 1,428 kg/m3: khèi l-îng riªng cña O2 Ta nhËn thÊy l-îng O2 cã s½n trong khãi th¶i lín h¬n nhiÒu so víi l-îng O2 cÇn thiÕt ®Ó ®èt ch¸y CO cã trong khãi th¶i. Do ®ã kh«ng cÇn ph¶i cung cÊp thªm O 2 trong qu¸ tr×nh ®èt. Do vËy ®Ó ®èt CO ta chØ cÇn ph¶I cung cÊp mét l-îng nhiªn liÖu ®èt bæ sung (nhiªn liÖu måi). GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 14 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI b/. TÝnh to¸n buång ®èt CO C¸c th«ng sè khi ®èt ch¸y CO trong buång ®èt nh- sau: + NhiÖt ®é ®¹t ®-îc trong buång ®èt: 680 – 800oC + VËn tèc cña khÝ trong buång ®èt: v = 5 – 8 m/s + Thêi gian l-u khÝ th¶i trong buång ®èt: t = 0,2 – 0,5 s X¸c ®Þnh ®-êng kÝnh dïng ®Ó dËp CO: L-u l-îng kh«ng khÝ dïng ®Ó dËp CO chÝnh lµ l-u l-îng khãi th¶i §-êng kÝnh thiÕt bÞ ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: d 4L   .v 4.0,35  0,3 m 3,14.5 Trong ®ã: – d: ®-êng kÝnh thiÕt bÞ, m – v: vËn tèc dßng khÝ qua thiÕt bÞ, m/s. Chän v = 5 m/s – L: l-u l-îng khãi th¶i vÒ mïa hÌ, m3/s Thêi gian l-u cña khÝ th¶i trong buång ®èt lÊy b»ng 0,3s. Khi ®ã chiÒu cao cña buång ®èt sÏ lµ: H = v.t = 5.0,3 = 1,5m VËy kÝch th-íc cña thiÕt bÞ lµ: + §-êng kÝnh: d = 0,3 m + ChiÒu cao h×nh trô: H = 1,5m + ChiÒu cao h×nh chãp: h = 0,5m §Ó ®¶m b¶o qu¸ tr×nh ®èt CO kh«ng g©y « nhiÔm ta dïng n¨ng l-îng ®iÖn ®Ó ®èt. Khi ®ã nhiÖt trÞ cÇn ®Ó ®èt l-îng CO ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q = M.C.(t2 – t1) kcal/h Trong ®ã: – M = 1,28 kg/h: t¶i l-îng CO cÇn ®èt – C= 0,296 kcal/kg.®é: nhiÖt dung riªng cña CO – t2 = 700oC: nhiÖt ®é ch¸y kiÖt CO trong buång ®èt – t1 = 120oC: nhiÖt ®é cña khãi th¶i vµo buång ®èt Khi ®ã: Q = 1,28.0,296.(700 – 120) = 219,75 kcal/h = 256 W Nh- vËy ®Ó ®èt l-îng CO vÒ tiªu chuÈn th¶i cÇn c«ng suÊt ®iÖn b»ng 256W Sau buång ®èt CO nhiÖt ®é khãi th¶i rÊt cao, do ®ã tr-íc khi cho khãi th¶i qua thiÕt bÞ xö lý tiÕp theo th× khãi th¶i ph¶i ®-îc cho qua thiÕt bÞ lµm m¸t ®Ó ®-a vÒ nhiÖt ®é thÝch hîp. 3.3. Tính toán xyclon ẩm cho lò sấy Khói thải sau khi đƣợc dập hết CO có nhiệt độ 700oC nên trƣớc khi đƣa vào xyclon cần đƣợc làm mát. 3.3.1. Về mùa hè tN = 28,2oC  700 273  700 273  28,2 ' 273  50 .0,35  28,2 L1  50 (0,35  L1' ) 273 273 273  L1’ = 30,4 m3/s Vậy lƣu lƣợng hỗn hợp khí vào xyclon là: L = L1 + L1’ = 0,35 + 30,4 = 30,75 m3/s Lƣu lƣợng thực tế của hỗn hợp khí vào xyclon là: GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 15 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI Lt1  L. 273  50 273  50 3  30,75.  36,4 m /s 273 273 - Xác định tiết diện ngang của xyclon: + Chọn tốc độ không khí chuyển động qua thân xyclon là:  = 4 m/s + Diện tích tiết diện ngang của xyclon đƣợc xác định theo công thức: F1  Lt1   36,4 2  12,13 m 3 + Đƣờng kính của xyclon: D 4 F1   4.12,13  3,93 m 3,14 Đối với xyclon chọn đƣờng kính đảm bảo D < 1,2 m để đảm bảo yêu cầu làm sạch khí thảiChọn 4 xyclon mắc song song với đƣờng kính của mỗi xyclon là d = 1m - Xác định kích thƣớc còn lại của xyclon: + Chiều cao phần trụ: H = 6,5.d = 6,5.1 = 6,5 m + Chiều cao côn: H1 = 0,5.d = 0,5.1 = 0,5 m + Kích thƣớc của ống vào: đảm bảo tốc độ của không khí tại cửa vào 1 = 20m/s  Diện tích tiết diện ống vào: f  Lt1 36,4 2   0,91 m 21 2.20  Chiều cao nạp: h = 0,8d = 0,8.1 = 0,8 m  Bề rộng cửa nạp: b = f/h = 0,91/0,8 = 1,14 m - Xác định trở lực qua xyclon: Trở lực qua xyclon đƣợc xác định theo công thức: P   12 2g k Trong đó:  = 2,95 : hệ số sức cản ứng với d = 1m  k  1,293 273  28,2 3  1,43 kg/m 273  P = 86 N/m2 - Xác định lƣợng nƣớc phun: Nhận 0,2 l/m3 không khí cần làm sạch Khi đó lƣợng nƣớc cần thiết là: Gn = 0,2.36,4 = 7,28 l/s - Xác định hiệu suất lọc: + Đối với xyclon ẩm và tháp lọc ly tâm BTH, với d = 1m và tốc độ nạp khí tại ống nạp vào thiết bị là 20 m/s, khối lƣợng riêng của bụi là 2 g/cm3 thì hiệu suất + lọc bụi theo cỡ hạt bụi có giá trị nhƣ trong bảng 3.7 (HKC) Kích thƣớc < 0,5 hạt,m % theo khối 1 luợng Hiệu suất lọc 0,71 bụi theo đƣờng kính hạt bụi,i 0,510 1020 2030 3040 4050 5060 6070 >70 5 10 4 15 15 20 25 5 0,83 0,89 0,92 0,94 0,95 0,96 0,97 0,99 GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 16 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI + Hiệu suất lọc chung của xyclon: c   ii 100  71  83.5  89.10  92.4  (94  95).15  96.20  97.25  99.5  94,19% 100 Trong đó: i: thành phần theo độ hạt, % 3.3.2. Về mùa đông tN = 16,7oC  700 273  700 273  16,7 ' 273  50 .0,42  16,7 L2  50 (0,42  L'2 ) 273 273 273  L1’ = 24,7 m3/s Vậy lƣu lƣợng hỗn hợp khí vào xyclon là: L = L2 + L2’ = 0,42 + 24,7 = 25,12 m3/s Lƣu lƣợng thực tế của hỗn hợp khí vào xyclon là: Lt 2  L. 273  50 273  50 3  25,12.  29,72 m /s 273 273 - Xác định tiết diện ngang của xyclon: + Chọn tốc độ không khí chuyển động qua thân xyclon là:  = 4 m/s + Diện tích tiết diện ngang của xyclon đƣợc xác định theo công thức: F2  Lt 2   29,72 2  9,91 m 3 + Đƣờng kính của xyclon: D 4 F2   4.9,91  3,55 m 3,14 Đối với xyclon chọn đƣờng kính đảm bảo D < 1,2 m để đảm bảo yêu cầu làm sạch khí thải  Chọn 4 xyclon mắc song song với đƣờng kính của mỗi xyclon là d = 0,9 m - Xác định kích thƣớc còn lại của xyclon: + Chiều cao phần trụ: H = 6,5.d = 6,5.0,9 = 5,85 m + Chiều cao côn: H1 = 0,5.d = 0,5.0,9 = 0,45 m + Kích thƣớc của ống vào: đảm bảo tốc độ của không khí tại cửa vào 1 = 20m/s  Diện tích tiết diện ống vào: f  Lt1 29,72 2   0,743 m 21 2.20  Chiều cao nạp: h = 0,8d = 0,8.0,9 = 0,72 m  Bề rộng cửa nạp: b = f/h = 0,743/0,72 = 1,03 m - Xác định trở lực qua xyclon: Trở lực qua xyclon đƣợc xác định theo công thức: P   12 2g k Trong đó:  = 2,95 : hệ số sức cản ứng với d = 1m  k  1,293 273  16,7 3  1,37 kg/m 273  P = 82,4 N/m2 - Xác định lƣợng nƣớc phun: Nhận 0,2 l/m3 không khí cần làm sạch Khi đó lƣợng nƣớc cần thiết là: Gn = 0,2.29,72 = 5,944 l/s - Xác định hiệu suất lọc: GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 17 LỚP: 48DT ĐỒ ÁN MÔN HỌC: BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI + Đối với xyclon ẩm và tháp lọc ly tâm BTH, với do = 1m và tốc độ nạp khí tại ống nạp vào thiết bị là 20 m/s, khối lƣợng riêng của bụi là 2 g/cm3 thì hiệu suất + lọc bụi theo cỡ hạt bụi có giá trị nhƣ trong bảng 3.7 (HKC) Kích thƣớc < 0,5 hạt,m % theo khối 1 luợng Hiệu suất lọc 0,71 bụi theo đƣờng kính hạt bụi,i 0,510 1020 2030 3040 4050 5060 6070 >70 5 10 4 15 15 20 25 5 0,83 0,89 0,92 0,94 0,95 0,96 0,97 0,99 + Hiệu suất lọc chung của xyclon: c   ii 100  71  83.5  89.10  92.4  (94  95).15  96.20  97.25  99.5  94,19% 100 Trong đó: i: thành phần theo độ hạt, % GVHD: NGUYỄN QUỲNH HƢƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN MSSV: 6664.48 18 LỚP: 48DT