Tài liệu Nguyễn+công+tài

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI CHO NHÀ MÁY THÉP LIÊN HỢP HÀ TĨNH, KHU KINH TẾ VŨNG ÁNG TỈNH HÀ TĨNH Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Tài Giáo viên hướng dẫn: ThS. Vũ Kim Hạnh Hà Nội, năm 2015 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ KIM HẠNH MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan về ngành sản xuất thép, nhà máy Thép Liên hợp Hà Tĩnh..........5 1.1. Quá trình phát triển ngành thép .........................................................................................5 1.2. Nhà máy Thép Liên hợp Hà Tĩnh......................................................................................5 Chương 2. Tính toán hệ thống thông gió, xác định thành phần khí thải ...........................7 2.1. Tính toán nhiệt thừa ...........................................................................................................7 2.1.1. Chọn thông số tính toán bên trong và bên ngoài nhà ........................................................7 2.1.2. Tính hệ số truyền nhiệt k....................................................................................................8 2.1.3. Tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che ...................................................................11 2.1.4. Thu nhiệt do bức xạ mặt trời............................................................................................15 2.1.5. Bức xạ mặt trời truyền qua mái .......................................................................................17 2.1.6. Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua cửa kính .................................................................22 2.1.7. Tính toán lượng nhiệt tỏa trong phòng ............................................................................23 2.1.7.1. Tỏa nhiệt do người .......................................................................................................23 2.1.7.2. Nhiệt tỏa do thiết bị thắp sáng......................................................................................24 2.1.7.3. Nhiệt tỏa từ động cơ .....................................................................................................24 2.1.8. Nhiệt tỏa từ lò đáy quay(RHF) ........................................................................................25 2.1.9. Nhiệt tỏa ra từ sản phẩm sấy để nguội.............................................................................31 2.2. Tính toán nhiệt thừa cho phân xưởng ..............................................................................32 2.3. Tính toán thổi hút cục bộ .................................................................................................35 2.3.1. Tổng quan về hút cục bộ ..................................................................................................35 2.3.2. Chụp hút cho cửa nạp liệu lò RHF ..................................................................................36 2.3.3. Tính toán thổi cục bộ trong phân sưởng ..........................................................................39 2.4. Cân bằng lưu lượng và cân bằng nhiệt ............................................................................41 2.4.1. Lập phương trình cân bằng lưu lượng .............................................................................41 2.4.2. Tính toán cân bằng cho các phân xưởng .........................................................................43 2.5. Tính toán thủy lực đường ống và chọn thiết bị ...............................................................48 2.5.1. Hệ thống hút bụi cục bộ tại lò ......................................................................... 48 2.5.2. Hệ thống thổi chung số 1 ................................................................................ 49 2.6. Xác định thông số tính toán .............................................................................................52 NGUYỄN CÔNG TÀI LỚP: ĐH1CM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ KIM HẠNH Chương 3: Đề xuất, lựa chọn phương án xử lý khí thải cho nhà máy..............................53 3.1. Tính toán tải lượng ô nhiễm.............................................................................................53 3.2. Tính toán thiết kế các công trình xử lý ............................................................................56 3.2.1. Đề xuất phương án xử lý:.................................................................................................56 3.2.2 Lựa chọn phương án xử lý: ..............................................................................................57 3.3. Tính toán thiết kế hệ thông xử lý .....................................................................................58 3.3.1. Tính toán xiclon kiểu chùm .............................................................................................58 3.3.2. Tháp hấp thụ SO2 bằng sữa vôi .......................................................................................61 3.4. Tính toán kinh tế...............................................................................................................66 KẾT LUẬN ..............................................................................................................................69 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................70 Phụ lục:.......................................................................................................................................72 Phụ lục 1 : Vị trí khu kinh tế Vũng Áng Hà Tĩnh Phụ lục 2: Vị trí nhà máy thép liên hợp Hà Tĩnh trong khu kinh tế Vũng Áng –Hà Tĩnh NGUYỄN CÔNG TÀI LỚP: ĐH1CM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ KIM HẠNH MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Ngành thép là một trong những ngành công nghiệp có “tiềm năng” gây ô nhiễm, suy thoái môi trường do có lượng chất thải gồm nước thải, khí thải và chất thải rắn lớn và có nồng độ các chất ô nhiễm cao. Sản xuất gang thép giữ một vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển của nền văn minh nhân loại qua nhiều thiên niên kỷ do chúng được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành nông nghiệp, xây dựng, sản xuất và phân phối năng lượng, chế tạo máy móc thiết bị, sản xuất hàng gia dụng và trong y học, trong an ninh quốc phòng Sản xuất gang thép qua các công đoạn nung sấy, thiêu kết, nấu chảy nguyên liệu để tạo ra gang, đúc phôi từ gang và cán đều tạo ra 3 dạng chất thải (nước thải; khí và bụi thải; chất thải rắn) với mức độ ô nhiễm khác nhau. Các quá trình hóa lý xảy ra trong lò luyện hết sức đa dạng và phức tạp. Kết quả không chỉ tạo ra sản phẩm gang như mong muốn mà còn phát ra khí thải, trong đó CO2 là nhiều nhất. Quá trình nấu luyện đã xuất hiện chuyển đổi pha (rắn → biến mền → chảy → đông đặc → nung → gia công áp lực → làm nguội …) và được đặc trưng bằng 4 quá trình sau đây: Đốt cháy nhiên liệu để nung, nấu chảy nguyên liệu trong lò gồm: Cháy cácbon (C); Cháy ôxít cácbon (CO); Cháy hydrô (H2); Cháy khí metan (CH4) và các cacbua hydrô khác: Hoàn nguyên kim loại trong sản xuất gang gồm: hoàn nguyên trước, hoàn nguyên trực tiếp, hoàn nguyên nóng chảy từng phần hoặc toàn phần quặng sắt. Quá trình ôxy hóa trong luyện thép đã hình thành các pha khí, pha lỏng gồm: ôxy hóa các bon, ôxy hóa silic và ôxy hóa phốt pho. Quá trình khử tạp chất (lưu huỳnh, phốt pho). Tất cả các công đoạn của sản xuất gang thép đều phát sinh ra lượng khí thải. NGUYỄN CÔNG TÀI 1 LỚP: ĐH1CM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ KIM HẠNH Đặc biệt, công nghệ luyện gang truyền thống (gồm các công đoạn: thiêu kết, luyện cốc, luyện gang bằng lò cao) do tiêu thụ và sử dụng một lượng than khá lớn (than mỡ luyện cốc và than antraxit phun thổi) làm nhiên liệu nên đã phát ra lượng khí thải (CO2) lớn nhất so với công đoạn luyện thép vá cán thép. Một trong những đặc trưng cơ bản của ngành thép là tiêu tốn nhiều năng lượng. Theo thống kê của Viện Năng lượng, Việt Nam hiện có khoảng 65 dự án sản xuất gang thép có công suất 100.000 tấn/năm trở lên. Mặc dù các nhà máy thép mới sử dụng chưa tới 50% công suất thiết kế nhưng lượng điện tiêu thụ hàng năm đã lên gần 3,5 tỷ kWh. Lượng than, dầu, điện ngành thép tiêu thụ chiếm khoảng 6% tổng tiêu thụ năng lượng của các ngành công nghiệp. Bên cạnh đó, do công nghệ lạc hậu nên thời gian luyện 1 mẻ thép cũng cao gần gấp đôi so với trung bình trên thế giới. Các chuyên gia môi trường nhận định, nếu tất cả các dự án thép được cấp phép và triển khai đúng cam kết thì đến năm 2020, ngành thép sẽ thải ra 174 triệu tấn CO2 và lúc đó, riêng ngành thép sẽ “giáng” lên đầu mỗi người dân Việt Nam thêm 1,5 tấn khí CO2”. Theo tính toán, sản xuất 1 tấn thép sẽ thải ra từ 0,5-1 tấn xỉ, 10.000 m3 khí thải, 100kg bụi. Rất nhiều các chất ô nhiễm như: axit, kiềm, các nguyên tố hợp kim... thải ra môi trường. Trong các vùng luyện kim, khí quyển bị nhiễm bẩn chiếm tỷ lệ gần 60%. Ngoài nguyên liệu chính là thép phế, sắt xốp, gang thỏi hoặc gang lỏng, vôi, việc sản xuất thép còn sử dụng năng lượng như than, gas, điện, dầu, oxy, nước và các chất phụ trợ như hợp kim, điện cực, khí trơ, vật liệu đầm lò. Quá trình sản xuất thép sinh ra các chất thải khí, rắn và tiếng ồn. Trong một số trường hợp, nước làm mát không được tuần hoàn tuyệt đối cũng phát thải ra môi trường. Nhận thức được mức độ cấp thiết của vấn đề xử lý khí thải của nhà máy sản xuất thép. Đồng thời nhận thấy những hạn chế,bất cập trong hệ thống xử lý khí thải của nhà máy, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu: ”Thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho NGUYỄN CÔNG TÀI 2 LỚP: ĐH1CM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ KIM HẠNH Nhà máy Thép Liên hợp Hà Tĩnh, khu kinh tế Vũng Áng tỉnh Hà Tĩnh.”, nhằm giải quyết các vấn đề bảo vệ môi trường hiện nay. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đồ án : Trên cơ sở khảo sát thu thập số liệu, kết hợp với tài liệu sẵn có trong các nghiên cứu gần đây, đồ án tập trung giải quyết các vấn đề sau: + Điều tra khảo sát hiện trạng môi trường không khí khu vực nhà máy thép liên hợp Hà Tĩnh, xác định các chỉ tiêu hóa lý của khí thải làm cơ sở cho việc đề xuất các phương án xử lý + Dự báo tải lượng khí thải phát sinh của nhà máy thép liên hợp Hà Tĩnh, đưa ra các giải pháp quản lý để lựa chọn phương án tối ưu cho hệ thống xử lý khí thải trong khu vực nhà máy thép lien hợp Hà Tĩnh + Thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho khu vực nhà máy thép liên hợp Hà Tĩnh . Xác định các nguồn gây ô nhiễm và mức độ ô nhiễm khu vực không khí xung quanh nhà máy. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhằm giảm thiểu tác hại đến môi trường. Yêu cầu khí thải sau khi xử lý ra môi trường bên ngoài đạt theo tiêu chuẩn. + Hệ thống xử lý khí được thiết kế phải phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực. 3. Nội dung nghiên cứu đồ án : Thu thập những số liệu có sẵn về những vấn đề liên quan đến khí thải và hệ thống quản lý khí thải của nhà máy thép liên hợp Hà Tĩnh: công suất, hệ thống vận hành, lượng nhiên liệu tiêu thụ từ đó tính ra được công suất cần thiết kế. Thiết kế hệ thống thông gió cho nhà máy. Tính toán và phân tích nồng độ các chất ô nhiễm có trong khí thải tại khu vực nhà máy. Đề xuất công nghệ thích hợp để xử lý khí thải đạt tiêu chuẩn tại khu vực nhà máy Tổng hợp số liệu, tính toán thiết kế các công trình đơn vị 4. Cấu trúc đề tài: NGUYỄN CÔNG TÀI 3 LỚP: ĐH1CM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ KIM HẠNH Mở đầu Chương 1: Tổng quan về ngành sản xuất thép, nhà máy thép liên hợp Hà Tĩnh Chương 2: Xác định thành phần khí thải, tính toán hệ thống thông gió. Chương 3: Đề xuất, lựa chọn phương án xử lý khí thải cho nhà máy Kết luận, kiến nghị 5. Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu: Thu thập các số liệu và thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, hiện trạng khí thải từ quy trình sản xuất thép, công tác quản lý môi trường hiện tại + Phương pháp phân tích, xử lý, tổng hợp số liệu: Tổng hợp tất cả số liệu đã thu thập được từ các phương pháp trên đồng thời xử lý các số liệu thông qua các phần mềm như excel, word… + Phương pháp, tính toán: dựa vào các tài liệu và thông tin thu thập được để tính toán tải lượng các chất ô nhiễm có trong khí thải tại nhà máy + Phương pháp tham vấn chuyên gia: Hỏi ý kiến chuyên gia, giảng viên hướng dẫn, cán bộ nhân viên có chuyên môn đang làm việc tại các nhà máy sản xuất thép. Hình thức thực hiện phương pháp này thông qua các buổi gặp gỡ, trao đổi và thảo luận với cán bộ chuyên môn, và giáo viên hướng dẫn nhằm tháo gỡ những thắc mắc và những điều chưa rõ của chuyên đề nhằm chỉnh sửa và hoàn thiện nội dung cuối cùng của đồ án. + Phương pháp mô phỏng: Dựa trên các công cụ về vẽ kỹ thuật mô tả lại hệ thống thu gom và xử lý khí cho nhà máy thép liên hợp Hà Tĩnh NGUYỄN CÔNG TÀI 4 LỚP: ĐH1CM