Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khói thải bên ngoài
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
HỆ THỐNG XLKT BÊN NGOÀI
CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ VÀ TẢI LƢỢNG
CÁC CHẤT ĐỘC HẠI
CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÍ
CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM
- 1 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
CHƢƠNG 1
TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ VÀ
TẢI LƢỢNG CÁC CHẤT Ô NHIỄM
I.1. SỐ LIỆU BAN ĐẦU
I.1.1. Nhiệm vụ
Tính toán dự báo và thiết kế hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường không khí từ lò đốt dầu
của nhà máy thép: GIA SÀNG
I.1.2. Số liệu ban đầu
1) Địa điểm xây dựng : Hà Nội
2) Hướng mặt chính của nhà máy : hướng Nam
3) Các thông số khí hậu
Bảng 1-1: Các thông số khí hậu của môi trường xung quanh
Mùa Hè
dtHt
Mùa Đông
tTHB
THB
dtDt
vTHB
TDB
%
vTDB
Hướng
Hướng
tTDB 0C
0C
%
g/m3
g/m3
m/s
m/s
gió
gió
28,8
Th.7
16,6
Th.1
83
22
3,2
ĐN
80
10
3,5
ĐB
4) Thông số nguồn thải
- 2 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
a) Nhiên liệu sử dụng :
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Lò đốt dầu với mục đích tạo ra nhiệt nung nóng chảy dung dịch kẽm để mạ ống
thép, lò đốt xây dựng ngay bên dưới bể mạ kẽm, khí thải được thu lại theo đường ống dẫn ra
ngoài để xử lí trước khi ra khỏi ống khói.
Bảng 1-2: Thành phần nhiên liệu đốt bột than
Thành
Cp
Op
Hp
Np
Sp
Wp
Ap
Số lượng
Loại
phần
B(kg/h)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
nhiên liệu
2 Lò điện
61,4 2,63
61,4 2,63
1,93
1,93
0,34
0,34
0,7
0,7
7
7
26
26
1890
2567
Lò nung phôi
b) Công suất nhà máy :
+ Năng suất phôi: 650.000 tấn/năm
c) Đặc tính của nguồn thải.
Bảng 1-3: Đặc tính nguồn thải
Loại
nguồn
thải
Số lượng
Đường kính
miệng ống
khói (m)
Nhiệt độ
khói thải
(0C)
Lưu
lượng
Chiều
TT
nguồn
thải
cao (m)
khói thải
1
2
Lò điện
2
1
50
48
4,0
1,8
90
Lò nung
120
- 3 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
1.2. TÍNH TOÁN THỂ TÍCH KHÓI THẢI
Nhiệt trị tính theo công thức 12.7-[7] như sau:
QP=81.Cp + 246.Hp - 26.(Op - Sp) - 6.Wp
= 81.61,4 + 246.1,93 - 26.(2,63 – 0,7) – 6.7 = 5356 (Kcal/kgNL)
-Lò điện:
Lượng nhiên liệu tiêu hao của 2 lò điện :
B 245T /h21kg /T 1890(kg /h)
-Lò nung:
Nhiên liệu sử dụng: Qsd=275’000 (kcal/kgNL)
Nhiệt lượng cần cung cấp trong 1 h:
Qh Q Qp 275000kcal /T 50T /h 13,75106(kcal /h)
th
Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong 1h:
Qn 13,75106 kcal / h
B
2567(kg / h)
Qp
5356 kcal / kgnl
Khi đốt cháy nhiên liệu, các phản ứng oxihoa- khử (hay gọi là phản ứng cháy), tạo
ra các sản phẩm cháy. Đó hầu hết là các chất khí độc hại đối với con người, do vậy trước khi
thải ra môi trường xung quanh, nếu nồng độ chất độc hại lớn hơn tiêu chuẩn thải cho phép bắt
buộc phải xử lí. Tính toán sản phẩm cháy ở điều kiện tiêu chuẩn dựa vào bảng 12-1 [7] trong
cả 2 mùa như sau:
I.1.3. 1.2.1. Tính toán cho mùa hè
1.2.1.1Tính cho lò điện:
Bảng 1-4: Sản phẩm cháy tính cho mùa hè
- 4 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Kết quả
(m3chuẩn/
TT
01
Đại lượng tính
Công thức tính toán
kgNL)
V0=0,089Cp+0,264 Hp-0,0333(Op- Sp)
Lượng không khí khô lý
thuyết
5,91
=0,089.61,4+0,264.1,93-0,0333.(2,63-0,7)
Va= ( 1 + 0,0016d )V0
Lượng không khí ẩm lý
thuyết d =20 g/kg
02
03
04
6,12
8,568
= ( 1 + 0,0016.22 ) .5,91
Lượng không khí ẩm thực
VT = α .Va = 1,4.6,12
tế (α =1,4)
VSO = 0,683.10-2.Sp
Lượng SO2 trong sản phẩm
2
4,78.10-3
= 0,683.10-2.0,7
cháy
VCO= 1,865.10-2. η.Cp
Lượng CO trong SPC (η
05
1,145.10-2
=1,865.10-2.0,01.61,4
=0,01
VCO = 1,865.10-2.(1- η).Cp
Lượng CO2 trong SPC (η
2
06
07
08
1,13
0,6
=1,865.10-2.(1-0,01).61,4
=0,01 )
VH O =0,111.Hp+0,0124.Wp+0,0016.d.Vt =
2
Lượng hơi nước trong SPC
=0,111.1,93+0,0124.7+0,0016.22.8,568
V N = 0,8.10-2.Np+0,79. VT =
Lượng N2 trong sản phẩm
2
6,77
= 0,8.10-2.0,34+0,79.8,568
cháy
- 5 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
Lượng O2 trong SPC
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
VO = 0,21.( α-1 )Va
2
09
0,514
7,3
= 0,21.( 1,4 – 1 ).6,12
MNO2= 3,953.10-8.(B.QP)1,18
= 3,953.10-8.(1890.5356)1,18
a) Lượng NOx trong sản
phẩm cháy (Xem như NO2)
b) Quy đổi ra m3 tiêu
MNO
7,3
B.NO 1890.2,054
2
1,88.10-3
chuẩn/kgnl
V NO
=
2
2
ρNO2=2,054kg/m3
10
V
= 0,5 .V
NO 2
N2
c) Lượng N2 tham gia vào
0,94.10-3
1,88.10-3
= 0,5.1,88.10-3
phản ứng của NO2
d) Lượng O2 tham gia vào
V
= V
NO2
O2
phản ứng của NO2
VSPC = VSO + VCO+ VCO + VH O
+
Tổng lượng sản phẩm cháy
2
2
2
11
9,034
V
+V +V
O2
- V
)-V
NO 2 O2 (NO2
ở đktc
N2
NO 2
N2
(
)
Vậy thể tích sản phẩm cháy của lò đốt trong mùa hè là: VSPC = 9,034 m3/h. Lưu
lượng khói thải ứng với khi đốt cháy nhiên liệu Bột than được xác định phụ thuộc vào nhiệt
độ của khói thải và được tính toán trong điều kiện thực tế theo công thức sau đây :
VSPC.B
3600
(273 t)
LT
.
273
VSPC B (273t) 9,0341890 (27390)
Do 2 lò điện nên
LTH
= 3,15( m3/s)
3600.2
273
36002
273
- 6 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
1.2.1.2.Tính cho lò nung phôi
Bảng 1-5: Sản phẩm cháy tính cho mùa hè
Kết quả
(m3chuẩn/
TT
01
Đại lượng tính
Công thức tính toán
kgNL)
V0=0,089Cp+0,264 Hp-0,0333(Op- Sp)
Lượng không khí khô lý
thuyết
5,91
=0,089.61,4+0,264.1,93-0,0333.(2,63-0,7)
Va= ( 1 + 0,0016d )V0
Lượng không khí ẩm lý
thuyết d =20 g/kg
02
03
04
6,12
8,568
= ( 1 + 0,0016.22 ) .5,91
Lượng không khí ẩm
thực tế (α =1,4)
VT = α .Va = 1,4.6,12
VSO = 0,683.10-2.Sp
Lượng SO2 trong sản
2
4,78.10-3
= 0,683.10-2.0,7
phẩm cháy
VCO= 1,865.10-2. η.Cp
Lượng CO trong SPC (η
05
06
07
1,145.10-2
1,13
=1,865.10-2.0,01.61,4
=0,01)
VCO = 1,865.10-2.(1- η).Cp
Lượng CO2 trong SPC (η
2
=1,865.10-2.(1-0,01).61,4
=0,01 )
VH O=0,111.Hp+0,0124.Wp+0,0016.d.Vt =
Lượng hơi nước trong
2
0,6
SPC
=0,111.1,93+0,0124.7+0,0016.22.8,568
- 7 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
V N = 0,8.10-2.Np+0,79. VT =
Lượng N2 trong sản
phẩm cháy
2
08
09
6,77
= 0,8.10-2.0,34+0,79.8,568
VO = 0,21.( α-1 )Va
2
Lượng O2 trong SPC
0,514
= 0,21.( 1,4 – 1 ).6,12
a) Lượng NOx trong sản
phẩm cháy (Xem như
NO2)
MNO2= 3,953.10-8.(B.QP)1,18
= 3,953.10-8.(2567.5356)1,18
10,47
b) Quy đổi ra m3 tiêu
MNO
10,47
B.NO 2567.2,054
2
1,99.10-3
chuẩn/kgnl
V NO
=
2
2
ρNO2=2,054kg/m3
10
V
= 0,5 .V
NO 2
N2
c) Lượng N2 tham gia
0,99.10-3
1,99.10-3
= 0,5.1,99.10-3
vào phản ứng của NO2
d) Lượng O2 tham gia
V
= V
NO2
O2
vào phản ứng của NO2
VSPC = V SO + VCO+ V
+ V
)-V
+ V +V
H2O N2 O2
CO2
Tổng lượng sản phẩm
cháy ở đktc
2
11
9,034
+V
- V
N2
NO 2
(
NO 2
O2 (NO2
)
Vậy thể tích sản phẩm cháy của lò đốt trong mùa hè là: VSPC = 9,034 m3/h. Lưu
lượng khói thải ứng với khi đốt cháy nhiên liệu Bột than được xác định phụ thuộc vào nhiệt
độ của khói thải và được tính toán trong điều kiện thực tế theo công thức sau đây :
- 8 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
VSPC.B
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
(273 t)
LT
.
3600
273
VSPC B (273t) 9,0342567 (273120)
LTH
= 9,27( m3/s)
3600
273
3600
273
1.2.2. Tính cho mùa đông
1.2.2.1.Tính cho lò điện
Bảng 1-6: Sản phẩm cháy tính cho mùa đông
Kết quả
(m3chuẩn/
TT
01
Đại lượng tính
Công thức tính toán
kgNL)
V0=0,089Cp+0,264 Hp-0,0333(Op- Sp)
Lượng không khí khô lý
thuyết
5,91
=0,089.61,4+0,264.1,93-0,0333.(2,63-0,7)
Va= ( 1 + 0,0016d )V0
Lượng không khí ẩm lý
thuyết d =20 g/kg
02
03
04
6,0
8,41
= ( 1 + 0,0016.10 ) .5,91
Lượng không khí ẩm
thực tế (α =1,4)
VT = α .Va = 1,4.6,0
VSO = 0,683.10-2.Sp
Lượng SO2 trong sản
phẩm cháy
2
4,78.10-3
= 0,683.10-2.0,7
VCO= 1,865.10-2. η.Cp
Lượng CO trong SPC (η
05
1,145.10-2
=1,865.10-2.0,01.61,4
=0,01)
- 9 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
VCO = 1,865.10-2.(1- η).Cp
Lượng CO2 trong SPC (η
2
06
07
08
1,13
0,435
6,644
=1,865.10-2.(1-0,01).61,4
=0,01 )
VH O=0,111.Hp+0,0124.Wp+0,0016.d.Vt =
Lượng hơi nước trong
2
SPC
=0,111.1,93+0,0124.7+0,0016.10.8,41
V N = 0,8.10-2.Np+0,79. VT =
Lượng N2 trong sản
2
= 0,8.10-2.0,34+0,79.8,41
phẩm cháy
VO = 0,21.( α-1 )Va
2
09
Lượng O2 trong SPC
0,504
7,3
= 0,21.( 1,4 – 1 ).6,0
a) Lượng NOx trong sản
phẩm cháy (Xem như
NO2)
MNO2= 3,953.10-8.(B.QP)1,18
= 3,953.10-8.(1890.5356)1,18
b) Quy đổi ra m3 tiêu
MNO
7,3
B.NO 1890.2,054
2
1,88.10-3
chuẩn/kgnl
V NO
=
2
2
ρNO2=2,054kg/m3
10
V
= 0,5 .V
NO 2
N2
c) Lượng N2 tham gia
0,94.10-3
1,88.10-3
= 0,5.1,88.10-3
vào phản ứng của NO2
d) Lượng O2 tham gia
V
= V
NO2
O2
vào phản ứng của NO2
VSPC = V SO + VCO+ V
+ V
)-V
+ V +V
H2O N2
O2
CO2
Tổng lượng sản phẩm
cháy ở đktc
2
11
8,73
+V
- V
N2
NO 2
(
NO 2
O2 (NO2
)
- 10 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Vậy thể tích sản phẩm cháy của lò đốt trong mùa hè là: VSPC = 8,73 m3/h. Lưu lượng
khói thải ứng với khi đốt cháy nhiên liệu Bột than được xác định phụ thuộc vào nhiệt độ của
khói thải và được tính toán trong điều kiện thực tế theo công thức sau đây :
VSPC.B
3600
(273 t)
LT
.
273
VSPC B (273t) 8,731890 (27390)
LTH
= 3,05( m3/s)
3600.2
1.2.2.2.Tính cho lò nung phôi
Bảng 1-7: Sản phẩm cháy tính cho mùa đông
273
36002
273
Kết quả
(m3chuẩn/
TT
01
Đại lượng tính
Công thức tính toán
kgNL)
V0=0,089Cp+0,264 Hp-0,0333(Op- Sp)
Lượng không khí khô lý
thuyết
5,91
=0,089.61,4+0,264.1,93-0,0333.(2,63-0,7)
Va= ( 1 + 0,0016d )V0
Lượng không khí ẩm lý
thuyết d =20 g/kg
02
03
04
6,0
8,41
= ( 1 + 0,0016.10 ) .5,91
Lượng không khí ẩm thực
tế (α =1,4)
VT = α .Va = 1,4.6,0
VSO = 0,683.10-2.Sp
Lượng SO2 trong sản phẩm
2
4,78.10-3
= 0,683.10-2.0,7
cháy
- 11 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
VCO= 1,865.10-2. η.Cp
Lượng CO trong SPC (η
05
1,145.10-2
=1,865.10-2.0,01.61,4
=0,01
VCO = 1,865.10-2.(1- η).Cp
Lượng CO2 trong SPC (η
2
06
07
08
1,13
0,435
6,64
=1,865.10-2.(1-0,01).61,4
=0,01 )
VH O =0,111.Hp+0,0124.Wp+0,0016.d.Vt =
2
Lượng hơi nước trong SPC
=0,111.1,93+0,0124.7+0,0016.10.8,41
V N = 0,8.10-2.Np+0,79. VT =
Lượng N2 trong sản phẩm
2
= 0,8.10-2.0,34+0,79.8,568
cháy
VO = 0,21.( α-1 )Va
2
09
Lượng O2 trong SPC
0,504
10,47
= 0,21.( 1,4 – 1 ).6,0
MNO2= 3,953.10-8.(B.QP)1,18
= 3,953.10-8.(2567.5356)1,18
a) Lượng NOx trong sản
phẩm cháy (Xem như NO2)
b) Quy đổi ra m3 tiêu
MNO
10,47
B.NO 2567.2,054
2
1,99.10-3
chuẩn/kgnl
V NO
=
2
2
ủNO2=2,054kg/m3
10
V
= 0,5 .V
NO 2
N2
c) Lượng N2 tham gia vào
0,99.10-3
1,99.10-3
= 0,5.1,99.10-3
phản ứng của NO2
d) Lượng O2 tham gia vào
V
= V
NO2
O2
phản ứng của NO2
- 12 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
VSPC = VSO + VCO+ VCO + VH O
+
Tổng lượng sản phẩm cháy
ở đktc
2
2
2
11
8,73
V
+V +V
O2
- V
)-V
NO 2 O2 (NO2
N2
NO 2
N2
(
)
Vậy thể tích sản phẩm cháy của lò đốt trong mùa hè là: VSPC = 8,73 m3/h. Lưu lượng
khói thải ứng với khi đốt cháy nhiên liệu Bột than được xác định phụ thuộc vào nhiệt độ của
khói thải và được tính toán trong điều kiện thực tế theo công thức sau đây :
VSPC.B
3600
(273 t)
LT
.
273
VSPC B (273t) 8,732567 (273120)
LTH
= 8,96( m3/s)
3600
273
3600
273
1.2.3. Tổng kết lƣu lƣợng khói thải
Bảng 1-8 tổng kết lưu lượng của ống khói lò đốt:
Số
Chiều
cao
Đƣờng
kính ống
khói (m)
Nhiệt độ
khói thải
(0C)
Lƣu
lƣợng
(m3/s)
Loại nguồn thải
lƣợng
nguồn
thải
TT
(Mùa)
(m)
Mùa hè
Lò
3,15
3,05
1
02
50
4
90
điện
Mùa đông
- 13 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Mùa Hè
Lò
9,27
8,96
1
01
48
1,8
120
nung
M.Đông
1.3. TÍNH TOÁN TẢI LƢỢNG CÁC CHẤT Ô NHIỄM
Tải lượng các chất ô nhiễm được tính toán và cho trong bảng tính sau :
Bảng 1-9: Tải lượng các chất ô nhiễm do đốt cháy nhiên liệu than của 1 lò điện
Kết quả (g/s)
TT
Đại lƣợng tính
Công thức
103.VSO .B.SO
Tải lượng SO2 với
2
2
MSO
2
36002
SO =2,926
01
3,7165
2
103 4,78103 18902,962
36002
MSO
kg/m3chuẩn
2
103.VCO.B.CO
MCO
Tải lượng CO với
36002
02
03
3,757
588,5
ρCO=1,25 kg/m3chuẩn
103 11,45103 18901,25
36002
MCO
103.VCO .B.CO
Tải lượng CO2 với
2
2
MCO
2
36002
CO =1,977
2
103 1,13418901,977
36002
kg/m3chuẩn
MCO
2
103.MNO
103.7,3
2
04
05
Tải lượng NO2
1,015
MNO
2
36002 36002
Tải lượng bụi với
10.a.AP.B 10.0,5.26.1890
MBui
34,125
36002
36002
a=0,5
- 14 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Chú ý: Đối với lò điện khi 1 tấn nhiên liệu đốt thì phát sinh thêm 9,75 kg CO vì vậy
tải lượng CO thực tế là:
Mtt =Mco + Mps
9,75kg /T 90T / h1000
M ps
243,75 (g/s)
3600
Mtt 3,757 243,75 247,507 (g/s)
Mặt khác do đốt trong lò điện có sinh thêm lượng CO nên ta cấp thêm một lượng không
khí là 40m3chuẩn/tấn sản phẩm
- Tính cho mùa hè:
O0C
O0C
O0C
L
L 90 L
tt
ps
0
LO C 40m3 /tansp90tansp/h 3600m3 /h
ps
0
LO C 36008525 12128m3 /h
tt
0
LO Ctt (273 90)
0
90 C
L
16126m3 / h 4,48m3 / s
tt
273
-Tính cho mùa đông:
O0C
O0C
O0C
L
L 90 L
tt
ps
0
LO C 40m3 /tansp90tansp/h 3600m3 /h
ps
0
LO C 36008258 11858m3 /h
tt
0
LO Ctt (273 90)
0
90 C
L
15767m3 / h 4,38m3 / s
tt
273
Bảng 1-9: Tải lượng các chất ô nhiễm do đốt cháy nhiên liệu than của lò nung phôi
- 15 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Kết quả (g/s)
TT
Đại lƣợng tính
Công thức
103.VSO .B.SO
Tải lượng SO2 với
2
2
MSO
2
3600
SO =2,926
01
10,096
10,205
2
103 4,78103 25672,962
MSO
kg/m3chuẩn
2
3600
103.VCO.B.CO
MCO
Tải lượng CO với
3600
02
03
ρCO=1,25 kg/m3chuẩn
103 11,45103 25671,25
MCO
3600
103.VCO .B.CO
Tải lượng CO2 với
2
2
MCO
2
3600
CO =1,977
1598,6
2
103 1,13425671,977
kg/m3chuẩn
MCO
2
3600
103.MNO
103.10,47
3600
2
04
05
Tải lượng NO2
2,908
92,7
MNO
2
3600
Tải lượng bụi với
10.a.AP.B 10.0,5.26.2567
MBui
3600
3600
a=0,5
1.4. TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ PHÁT THẢI CÁC CHẤT Ô NHIỄM
Nồng độ phát thải của các chất gây ô nhiễm phụ thuộc vào nguồn phát thải, đồng thời phụ
thuộc vào mùa trong năm:
1.4.1. Mùa hè
Bảng 2-0: Nồng độ các chất độc hại tính cho mùa hè
- 16 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Kết quả (g/s)
TT
01
02
03
04
05
Loại lò
Đại lƣợng tính
Công thức tính toán
g/m3
0,8296
1,089
55,25
1,1009
131,36
172,45
0,226
0,314
7,62
mg/m3
Lò điện
Lò nung
Lò điện
Lò nung
Lò điện
Lò nung
Lò điện
Lò nung
Lò điện
Lò nung
829,6
1089
MSO
LTLN
2
C
Nồng độ SO2
Nồng độ CO
Nồng độ CO2
Nồng độ NO2
Nồng độ bụi
SO2
55,25.103
1100,9
131,36.103
172,45.103
226
MCO
LTLN
CCO
MCO
LTLN
2
CCO
2
MNO
LTLN
2
CNO
2
314
7620
Mbui
LTLN
CBui
10
104
1.4.2. Mùa đông
Bảng 2-1: Nồng độ các chất độc hại tính cho mùa đông
Kết quả (g/s)
TT
Loại lò
Đại lƣợng tính
Công thức tính toán
g/m3
mg/m3
MSO
LN
01
Lò điện
Nồng độ SO2
0,8485
848,5
2
CSO
2
- 17 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
49 dt
MSSV: 6269 49--------------
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Lò nung
1,127
1127
Lò điện
56,5
1,139
134,36
178,4
0,232
0,3245
7,791
10,346
56,5.103
1139
MCO
LTLN
CCO
02
03
04
05
Nồng độ CO
Lò nung
Lò điện
Lò nung
Lò điện
Lò nung
Lò điện
Lò nung
134,36.103
178,4.103
232
MCO
LTLN
2
C
Nồng độ CO2
Nồng độ NO2
Nồng độ bụi
CO2
MNO
LTLN
2
C
NO2
324,5
7791
MBui
LTLN
CBui
10,346.103
I.5. SO SÁNH VỚI TCVN VỀ NỒNG ĐỘ THẢI TẠI NGUỒN CỦA CÁC CHẤT
Ô NHIỄM
Để so sánh với tiêu chuẩn nguồn thải tại nguồn cho từng nhà máy phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố về các thông số nguồn thải xét ở điều kiện tiêu chuẩn, đó là:
Công nghệ sản xuất: Cấp B
I.1.4. I.5.1.Tính cho lò điện:
Lưu lượng khói thải: tính ở 900C đổi sang ở điều kiện 00C
273
+ Mùa hè: L90 = 4,48 m3/s = 16128 m3/h, LTC = L90.
12129,3 m3/h
273 90
273
+ Mùa đông: L = 4,38 m3/s = 15768 m3/h, LTC = L90.
11858,6 m3/h
273 90
- 18 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Do tải lượng và lưu lượng khí thải thay đổi theo nhiệt độ theo cùng một phương
trình nên nồng độ của các chất độc hại là không thay đổi.
Lưu lượng khói thải trong cả hai mùa đều có 5000 m3/h < L <20000→kp=1;
Địa điểm xây dựng: Thuộc vùng nông thôn Hà Nội, kv=1,2
Dựa vào TCVN 6991-2001 đối với các chất khí độc hại, riêng đối với bụi dựa vào
tiêu chuẩn mới là TCVN 5939 -2005. So sánh với tiêu chuẩn, nếu nồng độ vượt quá tiêu
chuẩn thì bắt buộc phải xử lí trước khi thải ra môi trường xung quanh và ngược lại, nếu thấp
hơn hoặc bằng thì không cần phải xử lí. Xem xét trong cả hai mùa và lập thành bảng sau:
I.5.1.1. Xét trong mùa hè
Bảng 1-9: So sánh với TC thải cho mùa hè
Cmax=C.kp.kv
Nồng độ
TT
Chất ô nhiễm
Kết luận
(mg/m3)
(mg/m3)
1
2
3
SO2
CO
600
1200
829,6
Phải XL
Phải XL
55,25.103
131,36.103
CO2
Không quy định
Không XL
4
5
NO2
1020
240
226
Không XL
Bụi
7620
Phải XL
I.5.1.2. Xét trong mùa đông
Bảng 1-9: So sánh với TC thải cho mùa đông
- 19 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Cmax=C.kp.kv
Nồng độ
TT
Chất ô nhiễm
Kết luận
(mg/m3)
(mg/m3)
1
2
3
SO2
CO
600
848,5
Phải XL
Phải XL
1200
56,5.103
134,36.103
CO2
Không quy định
Không XL
4
5
NO2
1020
240
232
Không XL
Bụi
7791
Phải XL
I.1.5. I.5.2.Tính cho lò nung:
Lưu lượng khói thải: tính ở 1200C đổi sang ở điều kiện 00C
273
+ Mùa hè: L120 = 9,27 m3/s = 33372 m3/h, LTC = L .
23182 m3/h
120
273120
273
+ Mùa đông: L120 = 8,96 m3/s = 32256 m3/h, LTC = L .
22407 m3/h
120
273120
Do tải lượng và lưu lượng khí thải thay đổi theo nhiệt độ theo cùng một phương
trình nên nồng độ của các chất độc hại là không thay đổi.
Lưu lượng khói thải trong cả hai mùa đều có 20000 < L < 100000 m3/h→kp=0,9
Địa điểm xây dựng: Thuộc vùng nông thôn Hà Nội, kv=1,2
Dựa vào TCVN 6991-2001 đối với các chất khí độc hại, riêng đối với bụi dựa vào
tiêu chuẩn mới là TCVN 5939 -2005. So sánh với tiêu chuẩn, nếu nồng độ vượt quá tiêu
chuẩn thì bắt buộc phải xử lí trước khi thải ra môi trường xung quanh và ngược lại, nếu thấp
hơn hoặc bằng thì không cần phải xử lí. Xem xét trong cả hai mùa và lập thành bảng sau:
- 20 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
I.5.1.1. Xét trong mùa hè
Bảng 1-9: So sánh với TC thải cho mùa hè
Cmax=C.kp.kv
Nồng độ
TT
Chất ô nhiễm
Kết luận
(mg/m3)
(mg/m3)
1
2
3
SO2
CO
540
1080
1089
1100,9
Phải XL
Phải XL
CO2
Không quy định
172,45.103
Không XL
4
5
NO2
918
216
314
104
Không XL
Bụi
Phải XL
I.5.1.2. Xét trong mùa đông
Bảng 1-9: So sánh với TC thải cho mùa đông
Cmax=C.kp.kv
Nồng độ
TT
Chất ô nhiễm
Kết luận
(mg/m3)
(mg/m3)
1
2
3
SO2
CO
540
1080
1127
1139
Phải XL
Phải XL
CO2
Không quy định
178,4.103
Không XL
4
5
NO2
918
216
324,5
Không XL
Bụi
10,345.103
Phải XL
- 21 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
1.5.3. Kết luận
Nhìn vào bảng tổng hợp số liệu ta thấy có 2 thành phần SO2, CO, bụi là phải xử lí trước
khi xả ra môi trường xung quanh xét trong cả hai mùa.
I.6 KIỂM TRA CHIỀU CAO ỐNG KHÓI :
I.1.6. I.6.1.Tính ống khói lò điện
Chiều cao ống khói được tính theo biểu thức:
He Ho 0,65.(Hm Ht )
Trong đó:
:
Hm Là độ nâng luồng khói do khí thải phụt ở to=90oc.
Ht:Là độ nâng của luồng khói do trênh lệch to .
Ho:Chiều cao thực tế của ống khói.
He:chiều cao ống khí tính kiểm tra.
0,795. Q.V
Hm
2,58
1
V
Trong đó :
Q :Lượng khí thải (m3/phut) ở điều kiện to=ooc.
V:Tốc độ phụt của khí thải,( m/s)
Q
V
2
d
.
2
Q
4,48
4,0
1
V
=
=0,356 (m/s)
=3,64 (m/s)
1
2
2
d
1
.
.
2
2
Q2
d
9,27
V2
=
2
2
1,8
2
.
.
2
2
- 22 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
Hm1
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
0,795 268,80,356
=0,94 m
2,58
1
0,356
0,795. 556,23,64
Hm2
=20,93 m
2,58
1
3,64
Độ nâng của luông khói do trênh lệch to :
1
Ht 2,01.103.Q.(T 288)(2,3lg J 1)
J
Trong đó :
T: nhiệt độ tuyệt đối của khí thải ,ok
J:Thông số hiệu chỉnh phụ thuộc vào nhiệt độ khí thải ,J được xác định như sau:
1
V
J
. 1460 296.
1
T 288
Q.V
1
0,356
J1
. 1460 296.
1=150,1
363 288
268,80,356
1
Ht1 2,01103 268,8(363288)(2,3lg150,1
1) = 162,3 m
150,1
1
3,64
J2
1460 296.
1=33,1
363 288
556,23,64
1
Ht2 2,01103 556,2(363288)(2,3lg33,1
1)
= 46,1 m
33,1
Chiều cao ống khói kiểm tra lò điện:
He1 Ho1 0,65.(Hm1 Ht1) =50+0,65(0,94+162,3)=156,1 m
Chiều cao ống khói kiểm tra lò nung:
He2 Ho2 0,65.(Hm2 Ht2 )=48+0,65(20,93+46,1)=91,57 m
Xác định hệ số thải khí mà ống khói có khả năng phát tán : q
q k.103.He
- 23 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
Trong đó :
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
K : Hệ số đặc trưng theo quy định kiểm soát môi trương không khí của Nhật :
k=17,5
q1 k.103.He1
q2 k.103.He2 =17,5.10-3.91,57=16,02 (N.m3/h)
Xác định hệ số phát thải theo yêu cầu (đối với khí SO2)
=
17,510-3 156,1=27,3 (N.m3/h)
S
).F ( N.m3/h)
q 0,7.(
100
Trong đó :
S: Hàm lượng lưu huỳnh của nhiên liệu đốt,%
F: Lượng nhiên liệu đốt, kg/h
S1
0,7
)1890=9,26 ( N.m3/h)
)2567=12,57 ( N.m3/h)
q1 0,7.(
).F
=
0,7(
1
100
100
S2
0,7
q2 0,7.(
).F
=
0,7(
2
100
100
Ta thấy q1 > q’1 ; q2 > q’2 thỏa mãn điều kiện phát thải
CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC
CÔNG TRÌNH XỬ LÝ
II.1. LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ
Có rất nhiều phương pháp xử lý các chất ô nhiễm khác nhau, đó là các phương
pháp: phương pháp hấp thụ, phương pháp hấp phụ, phương pháp đốt, phương pháp ngưng tụ,
phương pháp sinh học.. Tuy nhiên ở đây, với những chất ô nhiễm này ta quan tâm tới 3
phương pháp xử lý đầu tiên. Sơ bộ lựa chọn phương pháp đốt để xử lý CO và phương pháp
hấp thụ để xử lý SO2.
- 24 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Để xử lý đạt hiệu quả cao thì trình tự xử lý các chất sao cho phải bổ sung cho nhau.
Để rõ hơn về điều đó thì phải biết được công nghệ xử lý của từng chất.
+ Với chất CO, biện pháp tối ưu và thông dụng nhất là dùng buồng đốt để đốt kiệt,
chuyển khí ban đầu thành khí CO2 ít độc hại hơn .
+ Với SO2 : cũng có rất nhiều phương pháp xử lý như: phương pháp hấp thụ bằng dung
dịch sữa vôi hay nước, phương pháp hấp phụ .. Tuy nhiên phương pháp thông dụng và phù
hợp nhất hiện nay là hấp thụ bằng sữa vôi. Trước khi khí thải từ lò đốt CO đến tháp hấp thụ
được làm mát để giảm nhiệt độ về nhiệt độ phù hợp. Như vậy trình tự xử lý như sau: CO
SO2
+ Với bụi: có hai phương pháp là dùng buồng lắng hoặc dùng thiết bị lọc bụi kiểu quán
tính
II.2. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÍ KHÍ CO
Phương pháp xử lý CO được sử dụng là phương pháp thiêu đốt có buồng đốt, do
nhiệt độ khói sau nguồn thải là 2500C < 8000C nên để đốt được phải mồi bằng không khí và ở
nhiệt độ cháy được.
Ta cũng lưu ý CO là một khí có khả năng cháy nổ cao khi đạt được một giá trị nồng
độ nằm trong khoảng cháy nổ của nó là : 12% - 74% về thể tích, mà thể tích của CO trong
khói thải rất bé trong khi lưu lượng khói thải rất lớn, do đó nồng độ CO luôn nằm dưới giới
hạn nổ.
Khi đốt cháy CO cần quan tâm phương trình phản ứng như sau:
2CO + O2 = 2CO2
II.2.1.1. Tính toán lƣợng Ôxi cần thiết để đốt cháy khí CO
Từ phản ứng đốt cháy ở trên, lượng O2 cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1m3 CO
bằng 0,5 m3. Theo đầu bài lượng khí CO cần phải xử lý ở cả hai mùa tính cho một m3 thể tích
khói thải.
*) Lò điện
- 25 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Nồng độ
Cần XL
Mùa
Chất ô nhiễm
Cmax(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
Mùa hè
CO
CO
1200
1200
55,25.103
56,5.103
54050
Mùa đông
55300
MCHO =54050 mg/m3 16128m3/h 10-6 871,7kg /h
MCDO =55300 mg/m3 15768m3/h 10-6 871,97kg /h
*) Lò nung
Nồng độ
Cần XL
Mùa
Chất ô nhiễm
Cmax (mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
Mùa hè
CO
CO
1080
1080
1100,9
1139
20,9
59
Mùa đông
Lượng O2 và không khí cần thiết để đốt cháy lượng CO tính cho 1m3 khí thải và tính
cho toàn bộ lưu lượng thải trong cả hai mùa, biết để đốt cháy hết 56 g CO thì cần 32 g O2:
1. Lò điện:
*) Mùa Hè
32
m = 54050.
= 30886 mg O2/m3KT
56
Do đó tính cho toàn bộ lượng khói thải thì lượng O2 là:
MO = L90m = 16128m3/h30886mg/m3KT 10-6 = 498 kg/h
2
*) Mùa Đông
- 26 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
m = 55300.
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
32
56
= 31600 mg O2/m3KT
Do đó tính cho toàn bộ lượng khói thải thì lượng O2 là:
MO = L90 m = 15768m3/h31600mg/m3KT 10-6 = 498 kg/h
2
Theo kết quả tính toán ở trên ta thấy lượng O2 cần thiết để dập CO ở 2 mùa như
nhau,Mặt khác lưu lượng khói thải về mùa hè cũng lớn hơn, do đó khi tính toán thiết bị để đốt
CO thì ta tính cho mùa hè, không cần kiểm tra về mùa đông.
Trong khi đó lượng Ôxi có trong khí thải từ lò đốt ở điều kiện nhiệt độ khói thải:
273 90
273 90
0,86.B.
= 0,86.1890.
= 2191,2 m3/h
273
273
Biết khối lượng riêng của O2 là: = 1,428 kg/m3 , khối lượng Ôxi có trong khí thải là:
M = Vx = 2191,2 1,428 = 3086,2 kg/h
Ta nhận thấy lượng Ôxi có sẵn trong khói thải lớn hơn nhiều so với lượng Ôxi cần
thiết để đốt cháy CO có trong khói thải, do đó không cần phải cung cấp thêm Ôxi trong quá
trình đốt. Để CO cháy được phải cung cấp một lượng nhiên liệu đốt bổ sung (nhiên liệu mồi).
1. Lò nung:
*) Mùa Hè
32
m = 20,9.
= 11,94 mgO2/m3KT
56
Do đó tính cho toàn bộ lượng khói thải thì lượng O2 là:
M = L.m = 23182.11,94.10-6 = 0,276 kg/h
*) Mùa Đông
32
m = 59.
= 33,7 mgO2/m3KT
56
Do đó tính cho toàn bộ lượng khói thải thì lượng O2 là:
- 27 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
MO = L.m = 22407 m3/h.33,710-6 kgO2/m3KT = 0,75 kg/h
2
Theo kết quả tính toán ở trên ta thấy lượng O2 cần thiết để dập CO ở mùa hè nhỏ
hơn so với mùa đông, trong khi lưu lượng khói thải về mùa hè lại lớn hơn, do đó khi tính
toán thiết bị để đốt CO thì ta tính cho mùa hè, đồng thời kiểm tra về mùa đông.
Trong khi đó lượng Ôxi có trong khí thải từ lò đốt ở điều kiện nhiệt độ khói thải:
273120
273120
0,86.B.
= 0,86.2567.
= 3178 m3/h
273
273
Biết khối lượng riêng của O2 là: = 1,428 kg/m3 , khối lượng Ôxi có trong khí thải là:
M = Vx = 3178 1,428 = 4538,2 kg/h
Ta nhận thấy lượng Ôxi có sẵn trong khói thải lớn hơn nhiều so với lượng Ôxi cần
thiết để đốt cháy CO có trong khói thải, do đó không cần phải cung cấp thêm Ôxi trong quá
trình đốt. Để CO cháy được phải cung cấp một lượng nhiên liệu đốt bổ sung (nhiên liệu mồi).
II.2.1.2. Tính toán cho buồng đốt CO
Các thông số khi đốt cháy CO trong buồng đốt như sau [7]:
Nhiệt độ trong buồng đốt khi chất đốt là CO bằng 680-8000C.
Vận tốc của khí trong buồng đốt dao động trong khoảng 5-8 m/s.
Thời gian lưu khí thải trong buồng đốt : 0,2- 0,5 s.
Xét lò điện
*) Xác định đường kính của thiết bị khử CO
Lưu lượng không khí dùng để dập CO chính là lưu lượng khói thải.Sử dụng công nghệ
đốt của Nhật ,nguyên lí hoạt động của thiết bị như sau : Khí CO được sấy nóng trước khi cho
vào buồng đốt qua thiết bị tận dụng nhiệt (Waste heat recovery box) , tại đây CO được trộn
cùng khí nhiên liệu (gas).Gas được đưa vào buồng đốt qua mỏ đốt ,hỗn hợp gas ,CO được đốt
cháy trong buồng đốt đến nhiệt độ 600-800 C.Taị đây CO tác dụng với O 2 tao thành CO2
được thải ra ngoài.
- 28 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Theo tính toán trên lưu lượng khói thải đem đi đốt tại nhiệt độ khói 900 C là
L = 4,48 (m3/s) = 268,8 (m3/phút) = 16128 (m3/h),để chọn thiết bị đốt ta dựa vào lưu
lượng khí thải tính thêm 5 % lưu lượng dự trữ cho thiết bị.
Dựa vào bảng thông số kĩ thuật của nhà sản xuất cung cấp ta chon đươc buồng đốt hợp lí
là : Model OD -100
Lượng khí
Model
thải
Nhiệt tiêu thụ
Kích Thước(mm)
(m3/p)
(Kcal/h)
A
B
C
D
20
30
288,000
415,000
4780
4930
5140
5240
5470
5860
6180
7520
7950
8490
970
1900
2050
2600
2900
3100
3500
3600
4000
4450
4800
1040
1190
1410
1580
1790
2050
2260
2550
2780
2920
OD -020
OD -030
OD -050
OD -070
OD -100
OD -150
OD -200
OD -300
OD -400
OD -500
1100
1270
1410
1460
1760
1920
2150
2350
2450
50
632,000
70
834,000
100
150
200
300
400
500
1,300,000
1,896,000
2,528,000
3,793,000
5,058,000
6,323,000
- 29 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Đồ án MTKK và XLKT
Bản vẽ lò đốt CO:
GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
Tính lƣợng gas cần cung cấp cho lò đốt :
Chọn nhiệt độ trong buồng đốt là 700 C ,qua thiết bị tận dụng nhiệt khói thải được sấy
nóng trước khi được đưa vào buồng đốt ,khói thải từ buồng đốt qua thiết bi tận dụng nhiêt có
nhiệt độ t = 150 0C (nhiệt độ giới hạn của khói khi vào thiết bị lọc bụi tiếp theo).
Tính nhiệt độ của khói ra:
khói
khói
ra
Q
Qkhói Qkhói Q
ra
700
90
'
k
k
k
k
Lvào ck700 tL Lvào ck90 tvkào Lra ck tra Lvào ck150 tvkào
161280,296700161280,25590 16128ck tra 161280,259150
ck tra =191,3
Trong đó:
Lkvào =16128 m3/h Lưu lượng khói vào
Lkvào =16128 m3/h Lưu lượng khói ra
- 30 ---------------------------- L£ ANH TUÊN
MSSV: 6269 49--------------
49 dt
Tải về để xem bản đầy đủ
80 trang
20/11/2024
340
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khói thải bên ngoài", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- do_an_tinh_toan_thiet_ke_he_thong_xu_ly_khoi_thai_ben_ngoai.pdf
