Đồ án Xử lý ô nhiễm không khí bằng thiết bị lắng bụi bằng lực quán tính

ềm, tính chống mài mòn, chống co và năng suất lọc của từng loại vải. Một vài loại sợi thường được dùng bao gồm sợi bông, sợi len, nylon, sợi amiang, sợi silicon, sợi thủy tinh. Thiết bị lọc bụi túi vải thường đặt phía sau thiết bị lọc bụi cơ học để giữ lại những hạt bụi nhỏ mà quá trình lọc cơ học không giữ lại được. Khi các hạt bụi thô hoàn toàn đã được tách ra thì lượng bụi trong túi sẽ giảm đi. Một vài ứng dụng của túi lọc là trong các nhà máy xi măng, lò đốt, lò luyện thép và máy nghiền ngũ cốc. Hình 1.3. Thiết bị lọc bụi tay áo Thiết bị lắng quán tính Nguyên lí cơ bản để chế tạo thiết bị lọc bụi kiểu quán tính là làm thay đổi chiều hướng chuyển động của dòng khí một cách liên tục, lặp đi lặp lại bằng những vật cản có hình dáng khác nhau. Khi dòng khí đổi hướng chuyển động thì bụi do có sức quán tính sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình và va đập vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống đáy thiết bị. Một số dạng thiết bị lọc bụi kiểu quán tính: venture, kiểu màn chắn uốn cong, kiểu lá sách, kiểu quán tính kết hợp với buồng lắng bụi, thiết bị lọc tro lò hơi của Ambuco,… Hình 1.4. a, thiết bị lắng “lá sách” b, thiết bị lắng quán tính kiểu “lá sách” hình chóp cụt Phương pháp lọc bụi ướt Nguyên tắc của phương pháp lọc bụi ướt là người ta cho dòng không khí có chứa bụi tiếp xúc trực tiếp với dung môi (thường là nước). Quá trình tiếp xúc có thể ở dang hạt (khi nước được phun thành các hạt nước có kích thước và mật độ cao), dạng bề mặt khi thiết bị có sử dụng lớp đệm (nước chảy trên các bề mặt vật liệu đệm), dạng bọt khí khi sử dụng tháp sủi bọt hay tháp mâm. Các hạt bụi có thể kết dính lại với nhau và bị giữ lại trong dung môi nhờ cơ chế va đạp, tiếp xúc và khuêchs tán còn dòng khí sạch sẽ đi ra khỏi thiết bị. Hình 1.5. Thiết bị rửa khí với lớp đệm chuyển động Phương pháp loc bụi tĩnh điện Thiết bị lọc bụi tĩnh điện sử dụng một hiệu điện thế cưc cao để tách bụi, hơi, sương, khói khỏi dòng khí. Có 4 bước cơ bản để được thực hiên là: - Dòng điện làm các hạt bụi bị ion hóa - Chuyển các ion bụi từ các bề mặt thu bụi bằng lực điện trường. - Trung hòa điện tích của các bụi lắng trên bề mặt thu. - Tách bụi lắng ra khỏi bề mặt thu. Các hạt bụi có thể được tách ra bởi một áp lực hay nhờ rửa sạch. - Thiết bị này có thể thu được những hạt rất nhỏ (1 - 44) với hiệu quả rất cao, có thể đạt tới 99,99%. Khi dòng khí chứa quá nhiều bụi trong nó thì ta đặt ta đặt một thiết bị cơ học phía trước đó,lọc bớt lượng bụi thô trước khi lọc bằng thiết bị tĩnh điện. Axit, chất thải, nhiệt độ cao và vật chất có tính ăn mòn đều có thể làm thể làm hư hại thiết bị. Thiết bị lắng tĩnh điện được ứng dụng trong các trường hợp thu bụi tại khâu tán than đá thanh bột dùng trong nhà máy nhiệt điện, nhà máy luyện thép, nghiền xi măng, sản xuất giấy. Hình 1.6. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Bảng 1.2. So sánh các thiết bị lọc bụi Thiết bị Ưu điểm Nhược điểm Cyclone - Vốn thấp,ít phải bảo trì - Sụt áp nhỏ(5 - 15 mmH2O) - Thu bụi khô - Ít chiếm diện tích - Hiệu suất thấp với bụi nhơ hơn 10. - Không thu được bụi có tính kết dính. Rửa ướt - Không sinh nguồn bụi thứ cấp - Ít chiếm diện tích - Có khả năng giữ được cả khí và bụi - Có thể lọc được bụi kích thước dưới 0,1 - Vốn thấp - Sinh ra cặn bùn,nước thải. - Chi phí bảo trì cao do nước rò rỉ ăn mòn thiết bị. Lọc tĩnh điện - Hiệu suất lọc cao,tiết kiệm năng lượng - Thu hồi được cả bụi khô và bụi ướt - Sụt áp nhỏ - Ít phải bảo trì - Xử lí lưu lượng lớn - Vốn lớn - Nhạy với thay đổi dòng khí - Khó thu bụi với những điện trở khá lớn. - Chiếm diện tích lớn,dễ gây cháy nổ nếu khí chứ khí và bụi cháy được Lọc bụi tay áo - Hiệu suất rất cao - Có thể tuần hoàn khí - Bụi thu được ở dạng khô - Chi phí vận hành thấp,có thể thu bụi dễ cháy -Dễ vận hành - Cần vật liệu riêng ở nhiệt độ cao - Cần công đoạn rũ bụi phức tạp . - Chi phí vận hành cao do vải dễ hỏng - Tuổi thọ giảm trong môi trường axit,kiềm. - Thay thế túi vải phức tạp. Lọc bụi bằng lực quán tính - Tổn thất áp suất rất nhỏ. - Vốn thấp - Thiết bị dễ chế tạo. - Có thể thu được bụi có tính kết dính. - Hiệu quả thấp với những loại bụi có kích thước nhỏ hơn 20µm. - Chiếm diện tích khá nhiều. Tổng quan bụi xi măng Công nghệ sản xuất xi măng Nguyên liệu sản xuất clinker xi măng là đá vôi, đất sét, cát, quặng sắt được pha trộn theo đơn phối liệu cần thiết rồi nghiền trong máy nghiền (máy nghiền bi hoặc máy nghiền đứng). Nghiền ướt hay nghiền khô phụ thuộc công nghệ đã lựa chọn. Phối liệu đã mịn được đưa vào lò, nung ở nhệt độ cao (1450), kết khối thành clinker. Theo nguyên lý hoạt động lò nung, ta chia công nghệ xi măng lam hai nhóm. + Xi măng lò đứng + Xi măng lò quay Xi măng lò đứng Phối liệu vào lò được vo thành viên (10 - 20mm) với độ ẩm 12 - 16% cho vào nung trong lò đứng tạo thành clinker. Nhiên lệu than cũng được tạo viên (2 - 5mm), đổ chung lẫn vào viên phối liệu. Tốt nhất là dùng than cốc hoặc than antraxit( ít tro, ít chất bốc tạo lửa ngắn ). Khi cháy môi trường nung chủ yếu là môi trường khử, trong clinker lẫn FeO, C5A3, C6AxFy và Fe tạo dung dịch rắn đối với C3S, C2S. Than cháy truyền nhiệt gần như trực tiếp cho viên phối liệu, vì vậy hiệu suất nhiệt rất cao. Clinker nung từ lò đứng có chất lượng thấp do phản ứng tạo khoáng chỉ ở pha rắn (nhiệt độ nung 1400-1450), mức kết khối kém, phản ứng không hoàn toàn. Phần làm nguội khó điều khiển, khó đảm bảo chất lượng. Hơn nữa, xi măng lò đứng gây ô nhiễm môi trường nên hiện tại hầu như không tồn tại ở những nước công nghiệp phát triển. Ở Việt Nam, có khoảng 100 lò đứng với tổng sản lượng khoảng 4 triệu tấn xi măng/ năm. Công nghệ xi măng lò đứng sẽ không được tiếp tục đầu tư, các nhà máy hiện có phải chuyển đổi công nghệ khác trong tương lai gần. Xi măng lò quay Theo độ ẩm của phối liệu vào lò nung, ta chia công nghẹ xi măng này thành 3 nhóm + Phương pháp ướt (phối liệu vào ở dạng bùn past, độ ẩm khoảng 36-42%) + Phương pháp khô (độ ẩm phối liệu vào khoảng < 1% + Phương pháp bán khô (độ ẩm phối liệu vào lò 10 - 12%) Phương pháp ướt Phối liệu được nghiền ướt thành dạng bùn, độ ẩm 36 - 42% chứa trong những bể bùn lớn rồi đưa vào nung trong các thiết bị lò quay. Lò quay có ống hình trụ dài 120 - 150m, đường kính 2,4 - 4m, đặt nghiêng 4 - 6, quay với vận tốc 40 – 70 m/ph. Ở đầu lò thấp, người ta phun nhiên liệu( bột than, dầu, khí) vào đốt, nhiên liệu cháy trong khoảng không gian của lò. Ở đầu lò cao, đưa phối liệu vào. Nguyên liệu khai thác ở mỏ, chuyền về nhà máy. Định lượng nguyên liệu bằng hệ thống cân và bin tiếp liệu, rồi đưa vào máy nghiền bị ướt. Phối liệu ướt, đủ độ mịn được chứa trong những bể chứa. Bể chứa có những cánh khuấy cơ học, đồng thời sục khí nén làm đồng đều. Hệ thống nghiền ướt và các bể chứa bùn cần diện tích mặt bằng lớn. Khi chứa trong bể ta có thể điều chỉnh thành phần phối liệu trước khi nung. Bùn phối liệu vào lò nung, nhiên liệu than được nghiền mịn bằng máy nghiền phun vào lò theo hướng ngược chiều hướng hối liệu.Sau những biến đổi hóa lý, phối liệu thành clinker ra khỏi lò quay, được làm nguội bằng thiết bị làm nguội kiểu ghi. Silo chứa clinker. Từ đây có thể xuất clinker tới các trạm nghiền ngoài nhà máy nhờ giao thông vận tải, hoặc nghiền với các phụ gia và thạch cao bằng máy nghiền bi thành xi măng. Lò quay nung clinker rất dài (120 - 150m, lò dài nhất tới 240m) tất cả các quá trình hóa lý từ bay hơi ẩm, phản ứng pha rắn, tạo pha lỏng và kết khối clinker xảy ra trong lò quay. Tiêu tốn năng lượng riêng (kcal/kg clinker) trong lò quay phương pháp ướt rất cao (1300 - 1450 kcal/kg clinker). Để tăng hiệu quả sấy phối liệu và rút ngắn chiều dài lò, người ta lắp thêm các xích sắt ở phần đầu lò hoặc tách riêng thiết bị sấy nếu có thể khỏi lò quay. Phương pháp khô Nguyên liệu đá vôi, đất sét và quặng sắt được các pin tiếp liệu đưa vào nghiền trong máy nghiền đứng, nghiền khô. Bột phối liệu mịn được đưa vào silo dồng nhất. Bột phối liệu cao có mức đồng nhất đạt yêu cầu được bơm khí nén chuyển vào lò nung. Do phối liệu khô, lò nung có cấu tạo hai phần: phần thiết bị trao đổi nhiệt kiểu treo và phần lò quay. Than đá được nghiền bằng máy nghiền phun cháy trong lò theo chiều ngược với chiều chuyển vận của bột phối liệu. Khói lò có thể lọc qua tháp tách kiềm. Làm nguội clinker bằng thiết bị làm nguội kiểu ghi, sau đó chứa trong silo. Từ đây có thể xuất clinker trực tiếp theo hệ thống vận tải, hoặc nghiền với các phụ gia và thạch cao thành xi măng chứa trong các silo. Các máy nghiền đứng nghiền nguyên liệu trong phương pháp khô có ưu thế hơn so với phương pháp nghiền ướt về nhiều chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, môi trường. Năng lượng tiêu tốn là 730 - 800 kcal/kg clinker. Phương pháp bán khô Độ ẩm phối liệu đầu vào trong khoảng 10 - 12%. Do độ ẩm còn tương đối cao, cần có bộ phận sấy phối liệu trước khi vào lò. Để sấy phối liệu có thể có thêm thiết bị sấy đứng hoặc sấy thùng quay trước khi vào thiết bị trao đổi nhiệt kiểu treo của lò. Hiện nay, các nhà máy hầu như không dùng phương pháp này mà chỉ dùng phương pháp ướt hoặc phương pháp khô. Hình 1.7: Sơ đồ quy trình sản xuất xi măng Các nguồn phát thải bụi trong sản xuất xi măng clinker Thạch cao Phụ gia Định lượng Bụi thải Băng tải và phân ly tử Bụi thải Máy nghiền và phân hạt Bụi thải Bơm xi măng về silo Bụi thải Máy xuất xi măng Đóng bao xi măng Bụi thải Bụi thải Xuất xi măng bao Bụi thải Hình 1.8: Các nguồn phát sinh bụi trong quá trình sản xuất Bụi phát sinh ở hầu hết các công đoạn sản xuất: nổ mìn, lấy đá, khai thác đất sét, nghiền nguyên liệu, nghiền xi măng, vận chuyển, nung…Bụi phát sinh chủ yếu ở khâu nghiền. Lượng bụi tạo thành trong quá trình khai thác đá là: 0,4 kg bụi/tấn đá trong công đoạn nổ mìn khai thác đá hộc. 0,14 kg bụi/tấn đá khi nghiền khô và 0,009 kg/tấn theo phương pháp ướt. 0,17 kg bụi/tấn đấ khi bốc xếp, vận chuyển. Đề xuất quy trình công nghệ xử lí bụi Cơ sở lựa chọn - Để lựa chọn từng thiết bị thu bụi hoặc thiết bị lọc sạch bụi cần phải chú ý các điều kiện sau: - Tính chất của bụi:kích cỡ,hình dạng,mật độ,độ ẩm,tính hút ẩm(tức là tính hấp thụ hoặc hút hơi nước),tính dẫn điện,tính cháy ,tính ăn mòn,độ mài mòn và tính độc của bụi. - Tính chất của dòng khí mang bụi:nhiệt độ,độ chứa ẩm,tính ăn mòn,tính cháy,áp suất,độ ẩm tương đối,mật độ,tính dính, tính dẫn điện và tính độc của dòng khí có mang theo hạt bụi. - Các tiêu chuẩn về khí thải của nhà nước ban hành. - Yếu tố phát sinh: tốc độ sa lắng của bụi theo kích thước hạt bụi,lưu lượng dòng khí, nồng độ hoạt động của nguồn lien tục hay gián đoạn,hiệu quả mong muốn. - Hiệu quả thu bụi: kích cỡ hạt bụi có trong dòng khí là rất quan trọng cho khả năng thu bụi của thiết bị, hay hiệu quả thu bụi phụ thuộc kích cỡ hạt bụi và độ phân tán. Quy trình công nghệ Bụi và khí thải phát sinh trong quá trình sản xuất được tho gom bằng các chụp hút bụi.Quạt hút trên đường ống sẽ hút và dẫn bụi vào thiết bị lắng (lắng quán tính).Dòng khí đi vào thiết bị theo phương ngang sẽ bị đổi hướng chuyển động do va đập với vật cản(các tấm chắn),khi dòng khí đổi hướng chuyển động thì bụi do có sức quán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình và va đập vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống thiết bị.Đầu bên kia của thiết bị ,quạt hút sẽ hút khí sạch và khí nay sẽ theo đường ống khói bay ra ngoài không khí. Chụp hút Nhà xưởng Bụi Quạt hút Thùng chứa bụi thu hồi Lọc bụi quán tính Quạt đẩy Khí sạch Ống khói Hình 1.9. Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý bụi nhà máy sản xuất xi măng CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẶT BẰNG Tổng quát Đặc điểm của các nhà máy sản xuất xi măng phát sinh những khí thải độc ảnh hưởng lớn đến sức khỏe và cảm quan của người dân. Ngay từ đầu, khi lập luận chứng kinh tế kỹ thuật, ta phải nghiên cứu kỹ, tính toán dự báo tác động của công trình đó tới môi trường, phải đảm bảo khi đưa vào vận hành sử dụng công trình đó, không gây ô nhiễm môi trường không khí, tức là nồng độ chất độc hại do chúng thải ra, nhập với nồng độ chất độc hại của khu vực đó, không vượt quá nồng độ cho phép. Cần nắm rõ các đặc tính khí hậu, nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa hàng năm và vị trí địa lý của mặt bằng cần quy hoạch. Quy hoạch mặt bằng Nguồn nguyên liệu Nhà máy sản xuất xi măng được quy hoạch trong mặt bằng của khu công nghiệp, xa khu vực dân cư, nghiên cứu về thổ nhưỡng, đặc điểm của khu vực đối với việc sản xuất. Trong khu công nghiệp có các nhà máy khác nhau để có thể tận dụng nguồn nguyên liệu cho sản xuất. Thông thường các nhà máy sản xuất xi măng thường nằm trong tổng liên doanh của các công ty dầu khí để tận dụng được nguồn khí thiên nhiên. Đồng thời được xây dựng gần các mỏ đá vôi để thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu đến nơi chế biến. Vị trí đặt các phân xưởng Trong nhà máy cần phân định rõ khu sản xuất, khu phụ trợ, kho tàng, khu hành chính phục vụ, cần sắp xếp để khi mở rộng quy mô không ảnh hưởng đến sản xuất, tạo điều kiện để khai thác nhà máy thuận lợi đồng thời dễ dàng tập trung các nguồn thải, các thiết bị làm sạch, các hệ thống thông gió xử lý không khí, các thiết bị kiểm tra kiểm soát và báo động ô nhiễm môi trường. Các khu nhà, các nhóm nhà, và trong từng ngôi nhà cần phải thông thoáng tự nhiên tốt, chiếu sáng tự nhiên tốt. Muốn vậy phải nắm vững các quy luật về khí động, bố trí nhà cho hợp lý, không những nhà này không che chắn nhà kia, mà còn làm sao để có thể nhà này tạo cho nhà kia thông thoáng tốt hơn. Xung quanh khu hành chính nên bố trí trồng cây xanh để giảm ảnh hưởng xấu của các chất độc hại, ngăn bớt khói bụi và tiếng ồn và giảm bớt bức xạ mặt trời. Thường thì các nhà thấp nên bố trí ở đầu hướng gió chính. Nếu vùng xây dựng không có hướng gió nào là chính, tần suất gió ở các hướng xấp xỉ nhau thì nên đặt các nhà cao vào giữa khu. Hệ thống giao thông - Đường thủy: vận chuyển bằng đường thủy có rất nhiều thuận lợi và là phương thức vận chuyển được xem là bảo vệ môi trường,do đó các nhà máy xi măng thường được bố trí gần các con sông để thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên vật liệu và sản phẩm bằng đường thủy, vì vậy cần có hệ thống cảng nối vào nhà máy. - Đường bộ: gần các trục giao thông chính, đảm bảo thông thoáng, thuận lợi cho việc vận chuyển. Trong nhà máy cũng cần xây dựng hệ thống giao thông hợp lý đảm bảo lưu thông không ách tắc. Mạng lưới điện quốc gia Nguồn điện cung cấp cho nhà máy cần ổn định, đảm bảo nhu cầu sản xuất của nhà máy, nhất là trong quá trình sản xuất, tốt nhất là đặt trạm biến thế 110 kV. Ngoài ra trong nhà máy cần có chu trình công nghệ khép kín cùng với việc tự tạo điện năng và hơi nước để nhà máy hoàn toàn chủ động trong sản xuất kể cả khi lưới điện quốc gia gặp sự cố hoặc không đủ cung ứng điện. Hệ thống giao thông đường thủy Khu dân cư Khí thải Nhà máy sản xuất xi măng Hệ thống giao thông đường bộ Quạt đẩy Mạng lưới điện Ống khói Hệ thống xử lý khí thải Chụp hút Quạt hút Lọc bụi quán tính Hình 1.8: Sơ đồ quy hoạch mặt bằng CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ Thiết bị lắng bụi quán tính kiểu “lá sách” Thiết bị lọc quán tính kiểu “lá sách” cấu tạo của Stairmand gồm một không gian hình trụ, bên trong có đặt các tấm chắn đặt song song nhau và chéo góc với hướng chuyển động ban đầu của dòng khí, lệch một góc bằng 30o so với phương ngang. Thiết bị có hiệu quả cao đối với bụi có kích thước > 20µm. Được sử dụng trong các nhà máy xi măng, công nghiệp sắt thép, lò vôi, lò đốt, các nhà máy chế biến thức ăn gia súc. Nguyên lí làm việc Dòng khí mang bụi được thổi vào thiết bị theo phương từ trên xuống sẽ bị đổi hướng chuyển động bởi tấm chắn dòng trong các ngoặt của mương dẫn, lúc này những hạt bụi lớn do có sức quán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động thẳng của mình và va đập vào tấm chắn rồi rơi xuống thiết bị thu bụi. Dòng khí sạch sẽ đi qua khe hở của tấm chắn đi ra ngoài. Vật liệu cản của thiết bị Vật liệu cản cần thõa mãn các yêu cầu sau: - Có khả năng giữ bụi. - Độ bền cơ học cao trong điều kiện nhiệt độ và môi trường ăn mòn. - Có khả năng phục hồi tốt. - Giá thành thấp. Vật cản bụi trong thiết bị lắng quán tính có thể là những tấm sắt, thép hoặc bê tông. Bề dày của vật cản khoảng 0,4-0,6 cm, các tấm chắn được nối với nhau bằng các thanh sắt nhỏ có ốc vít cố định, khoảng cách giữa các tấm lá 5 - 10cm. Tính toán thiết bị Hiệu suất thiết bị - Lưu lượng khí cần lọc: Q= 2570 m3/h riêng của bụi b=2900 kg/m3 Nhiệt độ không khí ra tk = 400C `k40oC = = =1,13 kg/m3 - Nồng độ bụi vào thiết bị Cv= 500mg/m3 - Nhiệt độ khí bụi vào: tb = 1000C. Khối lượng riêng của không khí ở 1000C: [1] `k100oC = Trong đó : p: áp suất,mmHg,p=760 mmHg t: Nhiệt độ không khí, 0C. `k100oC == 0,95 kg/m3 Khối lượng Nồng độ bụi cho phép thải ra môi trường theo QCVN 19-2009,loại A CTC=50mg/m3 (ở điều kiện chuẩn 00C và áp suất bằng 760 mmHg). Nồng độ tối đa cho phép của các chất ô nhiễm trong khí thải của các cơ sở sản xuất ,chế biến, kinh doanh, dịch vụ thải ra môi trường không khí: Cmax=CTC Kp Kv Trong đó Cmax: Nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm trong khí thải của các co sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ thải ra môi trường không khí, mg/Nm3. CTC: Giá trị nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm quy định trong QCVN19 -2009. Kp: Hệ số theo lưu lượng nguồn thải: Lưu lượng nguồn thải(m3/h) Giá trị hệ số Kp P20.000 1 20.000 0,9 P>100.000 0,8 Kv: Hệ số vùng,khu vưc,nơi có sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ. Phân vùng Giá trị hệ số Kv Vùng 1 Nội thành đô thị loại đặc biệt (1) và đô thị loại 1 (1); rừng đặc dụng (2); di sản thiên nhiên , di tich lịch sử văn hóa được xếp hạng (3); cơ sở sản xuất chế biến, kinh doanh, dịch vụ có khoảng cách ranh giới đến khu vực này dưới 02 km. 0,6 Vùng 2 Nội thành,nội thành đô thị loại II, III, IV (1): Vùng ngoại thành đô thị loại đặc biệt, đô thị loại một có khoảng cách đến ranh giới cách khu vực này dưới 02 km. 0,8 Vùng 3 Khu công nghiệp: đô thị loại IV (1), vùng ngoại thành ,ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn hơn hoặc bằng 02 km, cơ sở sản xuất chế biến, kinh doanh, dịch vụ có khoảng cách ranh giới đến khu vực này dưới 02 km(4). 1 Vùng 4 Nông thôn. 1,2 Vùng 5 Nông thôn miền núi. 1,4 Cmax=50 1 1=50 mg/m3. Ở điều kiện thường t=20oC, nồng độ ra: Cr=50=43,6 mg/m3. Hiệu suất của thiết bị: = = = 90 2.2. Khối lượng bụi thu được Lượng hệ khí vào thiết bị lắng quán tính [1] Gv=v Qv (1) Trong đó: v =byv(1- yv)k (2) Với:v là khối lượng riêng của hỗn hợp khí bụi b là khối lượng riêng của bụi (bụi xi măng b = 2900 kg/m3) yv là nồng độ bụi đi vào thiết bị, % khối lượng: yv = (3) k là khối lượng riêng của khí: k100oC = 0,95 kg/m3 Thay (3) vào (2) ta được: v =bk =>v2 - kv – (b - k) = 0 Thay các giá trị vào ta được :v2 – v – (– ) = 0 Giải phương trình ta được v = 1,77. Thay vào (1) Gv=v Qv => Gv= 2570 = 4548,9 kg/h Thay giá trị này nào (2) ta được Nồng độ bụi đi vào thiết bị, % khối lượng yv = => yv = = 0,028%. Nồng độ bụi đi ra thiết bị, % khối lượng yr =yv(1-η) = 0,028 (1-0,9) = 0,0028 %. Lượng hệ khí ra khỏi thiết bị Gr=Gv = 4548,9 = 4547,8 kg/h. Lượng khí sạch hoàn toàn [1] Gs=Gv == 4547,6 kg/h. Lưu lượng hệ khí ra ngoài thiết bị [1] Qr = = = 2569, 4m3/h. Năng suất của thiết bị lọc theo lượng khí sạch hoàn toàn Qs= = = 4786,9 m3/h. Lượng bụi thu được Gb= Gv - Gr =4548,9 - 4547,8 = 1,1 kg/h Khối lượng bụi thu được trong một ngày m = 1,1 x 24 = 26,4 kg/ngày Thể tích bụi thu được V = = 0,009 m3 2.3. Tính toán thiết bị Chọn vận tốc vào thiết bị, qua đường kính ống d1 là v1 = 25 m/s. Khi đường kính ống d1 của thiết bị được tính theo công thức d1 = = = 0,2 m Chọn vận tốc ra thiết bị, qua đường kính ống d1 là v1 = 18 m/s. Khi đường kính ống d1 của thiết bị được tính theo công thức d2 = = = 0,22 m Chọn đường kính D của thiết bị là 0,5m, khi đó vận tốc dòng khí trong thiết bị là V = = = 3,7 m/s. Phương trình cân bằng năng lượng (a) và (b), (chọn mặt chuẩn nằm ngang tại b) Pa +va2 + = Pb +vb2 + +s Pa = Pb = Pkq, va = vb vì D như nhau, lưu lượng Q xấp xỉ nhau Thế các giá trị vào phương trình ta được = s, với s là tổng tổn thất áp suất từ a đến b s = ⅀sdd + ⅀scb) = ⅀sdd + ⅀scb) ⅀sdd: tổn thất áp suất dọc theo đường ống, ⅀sdd = : hệ số ma sát dọc theo chiều dài ống Hệ số Re: Re = Trong đó: va là vận tốc dòng khí trong thiết bị = 0,91 m/s. : khối lượng riêng của hỗn hợp khí bụi = 1,77 kg/m3 : độ nhớt động học,=0,0 = 17,1710-6. 100oC = 2,1810-5 Pa.s =>Re = = 150,2103 > 4000 Chọn thiết bị là ống thép mới không hàn => độ nhám tuyệt đối = 0,1 mm. [1] Hệ số Reynold giới hạn trên [1] Regh == 102,3103. Hệ số Reynold khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám [1] Ren ==3,2106. =>Regh Khu vực quá độ Hệ số ma sát Ta có 8.10-5 < = = 2.10-4 < 0,0125 0,1= 0,1= 0,019 =>⅀sdd = = 0,019 = 0,26H N/m2 ⅀scb = : hệ số trở lực cục bộ, đặc trưng cho cấu tạo của bộ phận gây ra trở lực cho thiết bị, chọn ở mỗi tấm chắn là 0,2. Chọn số tấm chắn trong thiết bị là 20, khi đó n = 20 ⅀scb = = 200,2= 27,4 kG/m2. = ⅀sdd + ⅀scb) => gH = 0,26H + 27,4 =>(9,81-0,26)H =27,4 =>H = = 2,9 m 3 m Bố trí các tấm chắn trên khoảng chiều dài thiết bị là: 3 – 1 - 0,2 = 1,8 m Khoảng cách giữa các tấm chắn là: = 0,09m = 9 cm Chọn chiều rộng mỗi tấm chắn là 0,3 m Kích thước chiều dài mỗi tấm chắn sẽ khác nhau do bố trí khác nhau trong hình trụ, chọn chiều dài trung bình của mỗi tấm chắn là 0,4 m 2.4. Tính quạt vào thiết bị Trở lực trên đường ống dẫn khí vào thiết bị Lưu lượng khí vào thiết bị: Q1 = 2570 m3/h. Đường kính ống dẫn vào: d0 = 200 mm = 0,2 m Vận tốc vào thiết bị: v0 = = = 22,7 m/s. Hệ số Reynold Re = v = 1,77 kg/m3 100oC = 2,18.10-5 Pa.s Re = = 3,7.105 Chọn ống dẫn khí là ống thép mới không hàn => độ nhám tuyệt đối = 0,1 mm [1] Hệ số Reynold giới hạn trên [1] Regh == 0,35.105 Hệ số Reynold khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám [1] Ren ==11,4.105 =>Regh Khu vực quá độ. Hệ số ma sát Ta có 8.10-5 < = = 2,5.10-4 < 0,0125 => 0,1= 0,1= 0,018 Áp suất động học: pd = = = 46,5 kG/m2 Chọn chiều dài đường ống dẫn khí từ chụp hút đến thiết bị lắng quán tính là l= 10 m Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng td = 𝜆 = 0,018 = 0,9 * Tại chụp hút trên thiết bị ξ = 0,2- 0,4 .chọn ξ = 0,3 [3] * Co 90o (ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt, R/D = 2; = 90o),ξ = 0,35 [4] Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống = 0,3 + 5 x 0,35 = 2,05 =>Tổng tổn thất áp suất trên đường ống pd = ( +td) pd = (2,05+ 0,9) x 46,5 = 120,9 kG/m2 =1345,7N/m2 thất áp suất do quạt tạo ra pq = (0,12 0,15)9,81104 = 0,139,81104 = 12753 N/m2 =>Tổng tổn thất áp suất: Ps = pd +pq = 1345,7 + 12753 = 14098,7 N/m2 =>Công suất của quạt hút vào thiết bị [5] Nq= Trong đó Q: lưu lượng khí (m3/s) : hệ số an toàn, (1,12 1,15), chọn = 1,13 : tổng tổn thất áp suất, =pd + pq = 14098,7 N/m2 : (0,92, chọn = 0,95 : (0,90.98), chọn = 0,95 (0,921), chọn = 0,95 =>Nq = = = 13,27 kW =>Chọn quạt: “V-Xêp” 7-40 N06, kiểu “R”6 - 3a, công suất 15 kW [3] =>Số vòng quay: 1790 vòng/phút. 2.5. Ống khói Chọn vận tốc của dòng khí trong ống khói là v3 = 5 m/s. Lưu lượng khí trong ống khói Q = 2569,4 m3/h. Đường kính ống khói: D = = 0,4 m Chiều cao ống khói: H = Trong đó: Ccp: nồng độ cho phép trong môi trường xung quanh, mg/m3. A: Hệ số phụ thuộc sự phân bố nhiệt độ theo chiều cao khí quyển, được chọn cho điều kiện khí tượng nguy hiểm và xác định điều kiện phát tán thẳng đứng và theo phương ngang của chất độc hại trong khí quyển.Trong tính toán có thể nhận A = 200 - 240. F: Hệ số vô thứ nguyên tính đến vận tốc lắng chất ô nhiễm trong khí quyển. Đối với chất ô nhiễm dạng khí F = 1; đối với bụi : Nếu hiệu quả xử lí η 90% F = 2 Nếu hiệu quả xử lí η 75%90% F =2,5 Nếu hiệu quả xử lí η 75% F = 3 M: tải lượng ô nhiễm, g/s H: chiều cao nguồn thải tính từ mặt đất, m Q: lưu lượng khí thải, m3/s. T: hiệu nhiệt độ khí thải Tkvà khí quyển Tkk.. Nhiệt độ khí quyển Tkk, cần lấy cho tháng nóng nhất trong năm vào lúc 13h. m,n: Các hệ số vô thứ nguyên tính đến điều kiện thoát khí thải từ cổ ống khói, m được xác định theo công thức sau m = (0,67 + 0,1 + 0,34 )-1 nếu f 100 m = (1,47 f)-1 nếu f > 100 Với f = n được xác định như sau: n =1 nếu Vm > 2 n = 0,532 Vm2 – 2,13 Vm + 3,13 nếu 0,5 < Vm 2 n= 4,4 Vm nếu Vm 0,5 Với Vm = 0,65 Tính toán : H = Trong đó :A = 220 F = 2 (hiệu suất xử lí η = 90%) M = Cb Q = 43,61 10-3 = 0,031 g/s Chọn m =1, n = 1 Q = 2569,4 m3/h. T = 60 - 40 =20 , (chọn nhiệt độ trong ống khói là 60, nhiệt độ môi trường là 40. Ccpmax được tính theo công thức sau: Ccpmax = CcpTC Kp Kv. Trong đó: CcpTC: chất lượng không khí xung quanh quy định trong QCVN 05-2009, CcpTC = 0,2 mg/m3, ở nhiệt độ 25. Kp: Hệ số theo lưu lượng nguồn thải, Kp = 1 Kv: Hệ số vùng, khu vực, nơi có cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ, Kv = 1 = > Ccpmax = 0,2 1 1 = 0,2 Ở nhiệt độ 60, nồng độ khí ra : Ccp = 0,2 = 0,18 mg/m3 H = = 6 m Dựa vào giá trị H, tính l