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

BÀI TẬP LỚN : CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN SINH VIÊN: ĐẶNG MỸ KIM MSSV: 50130715 LỚP: 50CNMT ĐỀ SỐ 33: Lò hơi đốt dầu FO tại một công ty A có các số liệu sau: C (%) H (%) O (%) N (%) S (%) A (%) W (%) Dung ẩm d (g/kg) Chiều cao ống khói (m) Địa điểm B (mm) D (mm) Nhiệt độ khói T(C) 77,3 3,15 3,79 2,16 2,6 4 7 15 16 Hòa Bình 800 450 140 Tính toán sản phẩm cháy Tính toán nồng độ chất ô nhiễm tại miệng ống khói. So sánh nồng độ C với các chất SO,CO, bụi với QCVN (19/2009 – BTNMT). Từ đó xác định chất ô nhiễm cần phải xử lý. Đề xuất ra công nghệ xử lý hoặc bụi ô nhiễm. Tính toán thiết bị xử lý. TÍNH TOÁN SẢN PHẨM CHÁY: Lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy: V= 0,089C+ 0,264H- 0,0333(O-S) = 0,089. 77,3 + 0,264. 3,15 - 0,0333.( 3,79 - 2,6) = 7,67 (mchuẩn/kg) Lượng không khí ẩm lý thuyết cần cho quá trình cháy: V= (1+ 0,0016d)V = (1+ 0,0016.15). 7,67= 7,85 (mchuẩn/kg) Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số thừa không khí = 1,4 V=.V= 1,4. 7,85=10,99 (mchuẩn/kg) Lượng khí SOtrong SPC: V= 0,683.10. S= 0,683.10.2,6= 0,018 (mchuẩn/kg) Lượng khí CO trong SPC với hệ số cháy không hoàn toàn về hóa học và cơ học = 0,025: V= 1,865. 10..C = 1,865. 10. 0,025 .77,3= 0,036 (mchuẩn/kg) Lượng khí COtrong SPC: V= 1,853. 10(1- ) C = 1,853. 10(1- 0,025) .77,3= 1,4 (mchuẩn/kg) Lượng hơi nước trong SPC: V= 0,111 H+ 0,0124W+ 0,0016.d. V = 0,111. 3,15 + 0,0124. 7+ 0,0016.15.10,99= 0,75 (mchuẩn/kg) Lượng khí Ntrong SPC: V= 0,8.10. N+ 0,79.V = 0,8.10.2,16 + 0,79. 10,99= 8,7 (mchuẩn/kg) Lượng khí Otrong không khí thừa: V= 0,21(-1). V= 0,21.(1,4-1). 7,85= 0,66 (mchuẩn/kg) Lượng SPC tổng cộng: V= V+ V+ V+ V+ V+ V = 0,018+ 0,036+ 1,4+ 0,75+ 8,7+ 0,66= 11,564 (mchuẩn/kg) Lượng SPC cháy ở điều kiện thực tế: V (ở tC) =V. (273+t) / 273 =11,564. (273+140) / 273= 17,49 (mchuẩn/kg) TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ CHẤT Ô NHIỄM: Lượng khói ở (điều kiện tiêu chuẩn) t=0C, P=760 mmHg L= (V.B) / 3600= (11,564.800)/ 3600= 2,57 (m/s) Lượng khói SPC ở (điều kiện thực tế tC): L=L.(273+t) / 273= 2,57. (273+140) / 273= 3,89 (m/s) Lượng khói SOvới =2,926 (kg/ mchuẩn) M= (10. V.B. ) / 3600 = (10. 0,018. 800. 2,926 )/ 3600=11,704 (g/s) à C= M/ L=11,704 / 3,89=3,009 (g/ m) Lượng khí CO với =1,25 (kg/ mchuẩn) M= (10. V.B. ) / 3600 = (10. 0,036.800.1,25) / 3600=10 (g/s) à C= M/ L=10 / 3,89=2,57 (g/ m) Lượng khí COvới =1,977 (kg/ mchuẩn) M= (10. V.B. ) / 3600 = (10.1,4.800. 1,977) / 3600 = 615 (g/s) Lượng tro bụi với hệ số tro bay theo khói: =0,5 M= (10. .A.B)/ 3600 = (10. 0,5. 4. 800) / 3600= 4,44 (g/s) à C= M/ L= 4,44 / 3,89= 1,14 (g/ m) Tóm tắt các thông số tính toán: Số thứ tự Đại lượng Đơn vị Kết quả 1 V (m/kg) 7,67 2 V (m/kg) 7,85 3 V (m/kg) 10,99 4 V (m/kg) 0,018 5 V (m/kg) 0,036 6 V (m/kg) 1,4 7 V (m/kg) 0,75 8 V (m/kg) 8,7 9 V (m/kg) 0,66 10 V (m/kg) 11,564 11 L (m/s) 2,57 12 L (m/s) 3,89 13 M (g/s) 11,704 14 M (g/s) 10 15 M (g/s) 615 16 M (g/s) 4,44 17 C (g/ m) 3,009 18 C (g/ m) 2,57 19 C (g/ m) 1,14 SO SÁNH: C= 3,009 (g/ m) > 500 (mg/ m) C= 2,57 (g/ m) > 1000 (mg/ m) C= 1,14 (g/ m) > 200 (mg/ m) NHẬN XÉT : Nồng độ SOvượt 6,018 lần. Nồng độ CO vượt 2,57 lần. Nồng độ bụi vượt 5,7 lần. Cả 3 chất đều vượt tiêu chuẩn cho phép.Các chất này đều gây hại cho con người và động thực vật vì vậy cần phải xử lý chúng trước khi thải ra môi trường theo QCVN (19/2009- BTNMT). ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ, BỤI Ô NHIỄM: Sơ đồ công nghệ : Buồng đốt Tháp hấp thụ Xyclon Liot Thuyết minh sơ đồ cộng nghệ: Xyclon Liot: Hỗn hợp khí gồm bụi, CO, SO 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 động trong phần hình trụ theo hình xoáy ốc và hạ dần xuống dưới đáy. Lực ly tâm xuất hiện trong chuyển động xoáy ốc như vậy sẽ đè sát các hạt bụi vào thành xyclon. Bụi sẽ rơi xuống và được đưa ra ngoài. Còn không khí tiếp tục chuyển động xoáy của mình bị phần hình chóp ở dưới chặn 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%. + Lộc bụi ở dạng khô. + Có khả năng tái chế và tái sử dụng. Tháp hấp thụ: Hấp thụ SO bằng huyền phù CaCO Hỗn hợp khí thải sau khi lọc bụi được đưa vào tháp hấp thụ để xử lý SO. Hỗn hợp khí thải sẽ qua một lớp vật lịêu đệm được tưới 1 lớp dung dịch sữa vôi, SOsẽ được dung dịch giữ lại. Khí tiếp tục qua một lớp vật liệu lọc bụi, bụi sẽ được lọc sạch hoàn toàn. Chỉ còn khí CO, dùng quạt hút vào buồng đốt. Lý do chọn CaCO làm vật liệu đệm: + Quy trình công nghệ đơn giản. + Chi phí hoạt động thấp. + Chất hấp phụ dễ tìm. + Có khả năng xử lý mà không cần làm nguội hoặc xử lý sơ bộ. + Có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống acid. + Không chiếm nhiều diện tích xây dựng. + Nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi. + Hiệu suất cao. 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 liệu bổ sung cho phản ứng oxy hóa. Khi phản ứng oxy hóa tự duy trì được thì giảm dần nhiên liệu bổ sung đến một 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. + 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. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ: Tính Xyclon Liot: Ta có: Lưu lượng khí thải : L=14004 (m/h) Theo bảng 3.2: thông số kỷ thuật 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=5d =5.0,545= 2,725 (m) Chiều cao phần phễu xyclon: H=4d = 4.0,545= 2,18 (m) Đường kính ống dẫn bụi ra: d =0,4d = 0,4. 0,545= 0,218 (m) Đường kính ống tâm: d=1,9d = 1,9.0,545= 1,0355 (m) Chiều cao toàn bộ xyclon: H=11,67d = 11,67.0,545=6,4 m) Chọn hiệu quả xử lý bụi của xyclon Liot là 70% àNồng độ bụi còn lại sau khi ra khỏi xyclon là: C=(1-0,7).1,14= 0,342 (g/ m)= 342 (mg/ m) Vì hệ 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) Bảng tóm tắt các thông số trong xyclon: Đường kính ống trụ D (mm) Đường kính ống vào d (mm) Lưu lượng (m/h) Vận tốc vào (m/s) Tổn thất áp lực P (kg/m) Chiều cao toàn bộ xyclon liot H (m) Hiệu suất % 1035 545 14004 18 50 6,4 70 Tính toán tháp hấp thụ: Vận tốc khí vào tháp hấp thụ : 0,8 - 1,2 (m/s) Nồng độ SOvào 3,009 (g/ m) vượt tiêu chuẩn 6 lần nên chọn V=1 (m/s) Đường kính tháp hấp thụ: D=== 2,23 (m) (Với L: Lưu lượng khí thải) Chiều cao phần công tác của tháp : H=2D =2.2,23= 4,5 (m) Mỗi phần hình côn của tháp cao 0,5m Vậy chiều cao toàn bộ của tháp : H= 0,5+ 0,5+ 4,46= 5,5 (m)Chọn vật liệu đệm bằng sứ xếp ngẫu nhiên, kích thước : 50x50x5 mm Chiều cao lớp vật liệu đệm: H=0,2H = 0,2.4,5= 0,9 (m) Tổn thất áp lực trong tháp hấp thụ: P=50 (kg/m) Bảng tóm tắt các thông số trong tháp hấp thụ: Vận tốc khí trong tháp (m/s) Đường kính tháp (m) Chiều cao toàn bộ của tháp (m) Chiều cao lớp vật liệu đệm (m) Tổn thấp áp lực trong tháp (kg/m) 1 2,23 5,5 0,9 50 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/s) (Với L: lưu lượng khí thải)