Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế hệ thống xử lý bụi nhà máy xi măng a công suất 20000 tấn clinke/năm lưu lượng khí thải 350m3h
Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Đề bài: Thiết kế hệ thống xử lý bụi nhà máy Xi măng A - Công suất: 20000 tấn Clinke/năm Lưu lượng khí thải: 350m3/h Yêu cầu của thiết kế môn học KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN 1. Đặt vấn đề - Nêu tầm quan trọng của vấn đề nghiên cứu - Tổng quan về vấn đề nghiên cứu - Tính tải lượng khí ô nhiễm tính nồng độ các khí ô nhiễm - Yêu cầu: + Khí thải sau xử lý đạt quy chuẩn QCVN 23: 2009/BTNMT (loại B2) + Nhiệt độ khí sau xử lý: mk = V .ρ k = 7, 64.1, 2 = 9,168 kg/s = 33005 kg/h. b.Tính nhiệt dung riêng của khói lò: Công thức tính nhiệt dung riêng của hỗn hợp khí: C = c1x1 + c2x2 + c3x3 + ...+cnxn Trong đó: c1, c2, c3 là nhiệt dung riêng phân tử của các cấu tử thành phần. x1, x2, x3 là thành phần của các cấu tử khí, phần mol. Trước hết ta phải xác định nhiệt dung riêng của các cấu tử thành phần: cp = a0 + a1T - a2.T -2 Các giá trị a0, a1, a2 được xác định theo bảng sau: Bảng 3 Các hệ số của hàm nhiệt dung riêng Chất a0.10 a1.104 a2.10-4 SO2 17,78 2,671 3,183 NO2 23,47 5,98 4,91 12 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Suy ra nhiệt dung riêng phân tử của các khí thành phần với nhiệt độ trung bình của khói lò là: ttb = 222 + 273 = 495 0K và % mol của các cấu tử trong hỗn hợp khí. Cấu tử SO2 NO2 Cpi(kj/kg.độ) 1,78 2,44 xi 0,25 0,75 Vậy nhiệt dung riêng của hỗn hợp khí là: Cp = c1x1 + c2x2 + c3x3 + …+ cnxn = 1,78.0,25 + 2,44.0,75 = 2,275 kJ/kg.độ Vậy: Lượng nhiệt do khí mang vào thiết bị trong một giây là: Qk = mk .Cp . t1đ = 9,168.2,275.200 = 4171kJ/s Nhiệt lượng mất mát: Qm = 10%.Qk = 417 kJ/s c. Nhiệt lượng khí thải mang ra: Lượng nhiệt mà hỗn hợp khí mang ra là: Q1 = m1 . Cp . t1c Vậy nhiệt lượng khí mang ra là: Q1 = m1 . Cp . t1c = 9,168 . 2,275 . 100 = 2086 kJ/s Vậy nhiệt lượng cung cấp cho nước là: Qn = 4171 – 417– 2086 = 1668 kJ/s = 3984 kcal/s 13 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Lượng nhiệt nước nhận tính theo công thức: Qn = Gn[Cn(ts-tv)+r] kcal/s Với Qn= 3984 kcal/s. Nhiệt dung riêng của nước: Cn = 1,047 kcal/kg.độ. Nhiệt độ ban đầu của nước: tv = 00C. Nhiệt hoá hơi của nước ở 10 at: r = 482,1 kcal/kg Vậy ta có lượng nước cần cho quá trình là: G= 3984 = 6 kg/s 1,047(178 - 0) + 482,1 Ta có khối lượng riêng của nước là: ρ = 966 kg/m3 ⇒ Lưu lượng nước vào thiết bị: V=6.3600/966 = 22,5m3/h. Theo thực tế lượng nước đưa vào thiết bị để làm nguội khí không được truyền nhiệt hoàn toàn mà chỉ đạt một hiệu suất nhất định. Giả sử chỉ đạt hiệu suất là 80% do vậy lượng nước thực tế cần đưa vào thiết bị là 22,5.100 = 28(m3/h) 80 Vậy: Lượng nhiệt cần trao đổi là: 3984 kcal/s. Lưu lượng nước vào thiết bị là 22,5 m3/h. I.3 Xác định hệ số truyền nhiệt: Ta có d2/d1 = 10,5/10 < 2 nên hệ số truyền nhiệt qua vách trụ có thể được tính như vách phẳng như sau: K= 1 1 δ 1 (W/m2.độ) + + α1 λ α 2 Trong đó: 14 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- λ - hệ số dẫn nhiệt của vách: λ = 23,2 W/m.độ α1 – Hệ số cấp nhiệt của khí thải. α2 – Hệ số cấp nhiệt của nước chảy trong ống. δ – Độ dày của vách, δ = 0,005 m. a. Hệ số cấp nhiệt của khí thải: Hệ số cấp nhiệt tính theo công thức: α1 = Nu × λk d1 Trong đó: λk – hệ số dẫn nhiệt của khí thải. λk = B.Cp.µ Khói lò là hốn hợp thành phần nhiều nguyên tử nên B =1,72 => λk = 1,72.2,275.103. 430 x 10-7 = 0,17 W/mđộ. d2 – đường kính ngoài của ống. Nu – chuẩn số Nussel. Xác định theo công thức: Nu=0,41.Re0,6.Pr0,33.A.εR [3] εR=(s1/s2)1/6=(1,05)1/6=1 Đối với khói tiêu chuẩn Pr ít thay đổi theo nhiệt độ nên A=1 Với khí thải coi là khí nhiều nguyên tử là Pr =1 ω ×d 2 k Chuẩn số Reynol : Re = ν k Với: ω k - vận tốc của khí trong thiết bị, ω k = 15 m/s d2 – đk ngoài ống. νk – độ nhớt động lực, vk=µk/ρk. ρk = 1,2 kg/m3. 15 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- µk xác định theo công thức : μk = m1.μ1. M1.T1 + m 2 .μ 2 . M 2 .T2 m1. M1.T1 + m 2 . M 2 .T2 Trong đó: μ k : Độ nhớt của hỗn hợp khí ở nhiệt độ ttb và áp suất khí quyển. µ1 , µ 2 , - Độ nhớt của các cấu tử ở nhiệt độ ttb. m1, m2, - Nồng độ phần thể tích của các cấu tử. M1, M2, - Trọng lượng phân tử của các cấu tử. T1, T2, - Nhiệt độ tới hạn của các cấu tử Các giá trị Mi, Tthi, và M i .Ti được xác định theo bảng sau: Bảng 4 Giá trị M i .Ti của một số khí Chất Mi mi Ti M i .Ti SO2 64 0.25 430,5 166 NO2 46 0.75 431,2 141 Độ nhớt của các cấu tử ở 495 oK (Ns/m2) Cấu tử µi SO2 215,8.107 NO2 275,4.10-7 Thay các giá trị vào công thức trên ta có: μ k = 258,6 x 10-7N.s/m2 16 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- => νk = 258,6 x 10-7/1,2 = 215,5. 10-7 m2/s. ω ×d 2 k => Re = ν k = 15.0,105 = 73086 215,5.10−7 Với Re = 83627 Vì Re >104 nên nước chảy rối trong ống. Hệ số toả nhiệt của nước được xác định theo công thức: Nu=0.021.Re0.8.Pr0.43.A.ε1.εR Do hệ số tỏa nhiệt của nước αn lớn hơn rất nhiều của khói nên nhiệt độ của vách ống bên trong tw hầu như bằng nhiệt dộ của nước: tw= tn vì vậy : A=(Pr/PrT)0,25≈1 Hệ số ε phụ thuộc vào tỷ số l/d của ống, ở đây chiều dài ống: l >50d nên ε1=1 Vì phần uốn cong nhỏ so với chiều dài ống nên có thể bỏ qua ảnh hưởng của ống uốn cong, εR=1 Vậy ta có Nu = 0.021 x (73086)0.8 x (1.5)0.43 = 194,5. => α1 = Nu × λk 194,5.0,17 = = 330 W/m.độ d1 0,1 b. Hệ số cấp nhiệt của nước: Hệ số cấp nhiệt của nước được xác định theo công thức: α2 = Nu × λn d1 Trong đó: λn – hệ số dẫn nhiệt của nước, λn = 0,68 w/m.độ d1 – đường kính trong ống, d1 = 0,1 m. Nu=0.021.Re0.8.Pr0.43.A.ε1.εR Trong đó: 17 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Pr = 1,5, chuẩn số Prandtl, đặc trưng cho tính chất vật lý của môi trường. A = (Pr/ PrT)0,25 ≈ 1 (do nhiệt độ bên trong vách ≈ nhiệt độ nước). εR = 1, vì phần uốn cong nhỏ so với chiều dài ống nên có thể bỏ qua ảnh hưởng của ống uốn cong. Chuẩn số Reynolt: Re = ωn × d1 ν Với: ωn = 0,5 m/s d1 – đường kính trong ống, d1 = 0,1 m. νn – độ nhớt động học của nước, v n=µn/ρn, ở nhiệt độ tntb = 89 0c, ta có độ nhớt của nước: µn=0.3202 x 10-3Ns/m2, khối lượng riêng của nước: ρn=966 kg/m3 nên : νn = 0,33. 10-6 m2/s Vậy Re = ωn × d1 0,5.0,1 = = 0,15.106 −6 ν 0,33.10 Với Re = 0,15.106 , (l/d) > 50 nên hệ số hiệu chỉnh ε = 1. => Nu = 0,021.(0,15.106)0,8.1,50,43 = 346. Vậy : Hệ số cấp nhiệt của nước là: α2 = Nu × λn 346.0, 68 = = 2353 w/m2.độ d1 0,1 Như vậy hệ số truyền nhiệt qua vách trụ: K= 1 1 = = 272 1 δ 1 1 0, 005 1 W/m2.độ + + + + α1 λ α 2 330 23, 2 2353 I.4 Xác định bề mặt trao đổi nhiệt: Tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của các ống: 18 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------F= Q k.∆t Trong đó: Q – lượng nhiệt trao đổi, Q = 1668 kJ/ K – hệ số truyền nhiệt, K = 272 W/m2.độ ∆ttb – chênh lệch nhiệt độ trung bình, ∆ttb = 133 0c. => F = Q 1668.10 3 = = 46 m2. K .∆t 272.133 I.5. Xác định các kích thước chính của thiết bị: Số ống uốn khúc: n= 4 × Gn 4 ×16 = = 4 ống 2 π × d1 × ωn × ρn π × 0,12 × 0, 5 × 966 Với tổng bề mặt trao đổi nhiệt như trên thì tổng chiều dài 1 ống sẽ là: l= F 46 = = 22 2 nπd 1 .ω 4π .0,12.0,5 (m) Chọn chiều dài 1 ống uốn khúc là 2m, vậy số lớp ống là : m = 22/2 = 11 (lớp ống). Gọi khoảng cách giữa 2 lớp ống uốn khúc là s1 = 2,1.d2 = 2.0,105 ≈ 0,22 (m). Vậy chiều cao trao đổi nhiệt là : h = 11.s1 = 11.0,22 = 2,4 (m). Vậy chiều cao của tháp là : H = h + hđỉnh + hđáy = 2,2 + 0,25 + 0,25 = 2,9 (m). Gọi khoảng cách giữa hai ống uốn khúc liền kề là s2 = 2.d2=2.0,105 =0,2(m). Chiều rộng tháp B= 1,2m. Chiều dài L=2,5 Các thông số của 1 tháp trao đổi nhiệt: Lượng khí vào 7,64 m3/s Lượng khí ra 7,64 m3/s Lượng nước vào 75 m3/h 19 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Nhiệt độ khí vào 2000C Nhiệt độ khí ra 900C Chiều rộng 1,2m Chiều cao thiết bị 3,5m Số ống uốn khúc 4 Chiều dài 2,5m Chương II : Tính toán thiết bị lọc bụi : Trước hết ta đi tìm hiểu sơ đồ công nghệ sản xuất Clinker và ximăng để có thể thấy được các khâu phát sinh ra bụi : II.1. Sơ đồ công nghệ : a. Sơ đồ công nghệ sản xuất Clinker : Nguồn gốc gây ô nhiễm không khí trong quá trình sản xuất Clịnker gồm : - Bụi nguyên liệu (đá vôi, đất sét, laterite, cát) phát sinh trong quá trình vận chuyển, dự trữ trong các kho, bãi chứa. - Bụi nguyên liệu sinh ra trong quá trình vận chuyển trên các băng tải, gầu nâng, máng trượt, phễu, cân định lượng, đổ rót, nhgiền, trộn… - Khí thải sinh ra từ ống khói lò nung Clinker có chứa bụi, CO, CO2, SO2, NOx… - Bụi trong quá trình vận chuyển Clinker tới Silo, rút Clinker từ Silo xuống Đất Clinker sét. Đá vôi băng tải… Băng tải Đá đỏ(Laterite) Bình bơm Tháp trao đổi nhiệt Cân định lượng Clinke r Băng định lượng Silo tồn trữ Quạt hút 20 Máy nghiền bi Silo đồng nhất Lò con Quạt hút Máy cào Cối đập Clinker tiêu chuẩn d < 30 mm Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- b. Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng: -Clinker -Thạch Cao -Puzoland Máy đóng bao Băng tải Silo đóng bao Gầu múc Bơm khí nén -Phương tiện nhận -Kho 21 Băng tải định lượng Phân ly khí động Máy nghiền bi Gầu nâng Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Nguồn gốc gây ô nhiễm không khí trong quá trình sản xuất ximăng gồm: - Bụi Clinker và phụ gia (thạch cao, puzoland) trong khu vực máy đập, máy nghiền bi, máy sàng, máy phân ly và hệ thông vận chuyển… - Bụi ximăng sinh ra trong quá trình đóng bao. - Bụi ximăng sinh ra trong quá trình vận chuyển ximăng bao thành phẩm lên oto, nhà kho… II.2. Tính toán thủy lực. Bụi phát sinh trong nhà máy bao gồm từ các khâu: Dự trữ than (Silo); Đập, nghiền, sàng ; Dự trữ nguyên liệu; Dự trữ Clinke (Silo); Dự trữ xi măng; Đóng bao xi măng; Vận chuyển bằng băng tải; Nung Clinke; Làm nguội Clinke; Nghiền Clinke; Đập sàng nguyên liệu. a. Các thông số tính toán: - Lưu lượng hút tại: + Dự trữ than (Silo): 6894 (m3/h). + Đập, nghiền, sàng : 118 140 (m3/h). + Dự trữ nguyên liệu: 3215 (m3/h). + Dự trữ Clinke (Silo): 63 428 (m3/h). + Dự trữ xi măng: 2988 (m3/h). + Đóng bao xi măng: 25393 (m3/h). 22 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- + Vận chuyển bằng băng tải: 18097 (m3/h). + Nung Clinke: 18614 (m3/h). + Làm nguội Clinke: 122 394 (m3/h). + Nghiền Clinke: 122 373 (m3/h). + Đập sàng nguyên liệu: 48 489 (m3/h). - Vận tốc khí thải trong ống dẫn khí thải đến thiết bị lọc tay áo bảo đảm yêu cầu kỹ thuật kinh tế là: 18 – 20 (m/s), chọn v = 18 (m/s). - Miệng hút: - Chạc ba nhập dòng: - Côn thay đổi tiết diện: 23 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- - Chụp hút: Chọn chụp hút hình chữ nhật: F = 0,61 × 0,7 = 0,427 m2. Vận tốc tại miệng chụp hút là 1,1 m/s. 24 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Dự trữ than Dự trữ nguyên liệu 2 1 b. Sơ đồ tính toán: 4 3 5 Đập nghiền sàng 6’ 9 6 Nung Clinker Đập sàng nguyên liệu 7 8 10 11 Làm nguội Clinker 12 Vận chuyển bằng băng tải 13 14’ 14 Dự trữ Clinker 15 16 17 Đóng bao ximăng 20 18 Dự trữ ximăng 19 25 21 Miệng thu khí chính Nghiền Clinker Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Ta có bảng độ dài các nhánh như sau: Khoảng cách Độ Lưu Đường dài lượng kính sát (m) (m3/s) (mm) λ=64/Re 1,915 100 1-3 10,5 2-3 10,7 3-7 5,4 4-5 5,4 5-6 5,3 5-6’ 5,7 6’-7 3,8 6’-8 10,2 7-12 5,6 11-12 4,7 9-11 11,2 Re Hệ số ma 83526 90 75174 120 100232 250 208816 150 125290 300 250580 320 267285 150 125290 350 292343 5,17 280 233874 150 125290 26 0.007 1 0.018 5 0.005 5 0.003 1 0.035 0.0006 0.00022 39 3 0.0034 0.00051 54 0.029 0.0007 0.00024 5 2 0.0008 0.00026 51,3 0.101 0.0034 0.00051 46,3 6 0.0012 0.00031 13,5 0.080 0.0053 0.00064 32,8 6 0.0094 0.00085 2,8 ξtđ=λ.l/d 0.0076 0.00077 0,893 λ/d 3 0.004 0.0009 0.00027 8 0.005 0.00051 0.0034 0.038 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 10-11 5,8 12-15 4,9 13-14’ 4,8 14-14’ 2,7 14’-15 6,5 15-20 11,6 16-17 5,2 17-19 5,0 18-19 3,8 17-20 5 20-21 4,8 34 280 233874 0.0009 0.00027 93,3 500 417633 250 208816 200 167053 300 250580 550 495396 120 100232 90 75174 90 75174 120 100232 550 Trong bảng trên ta tính đường kính ống thu bằng công thức sau: 27 0.006 3 0.003 2 0.028 6 0.047 6 0.036 0.0053 0.00064 153 5 0.0094 0.00085 7,9 0.005 0.0094 0.00085 0,83 2 0.0053 0.00064 0,83 0.006 0.0002 0.00013 7 3 0.0008 0.00026 145 0.002 0.0019 0.00038 51,6 1 0.0012 0.00031 17,6 0.006 0.0003 0.00015 34 8 2 0.027 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------d= Q 0, 785.v Trong đó: Q: Lưu lượng khí đi qua ống, (m3/h). v: Vận tốc khí trong ống, (m/s). Chọn v = 18 (m/s). Ta chọn nhánh chính là nhánh dài nhất đẻ tính toán: 2-3-7-12-15-20-21. Các nhánh phụ: 1-3 4-5-6’-7. 9-11-12. 13-14’-15. 16-17-20. 18-19-17-20. *. Nhánh chính: - Đoạn 2-3: Dự trữ nguyên liệu có: Q = 3215 (m3/h), l2-3 = 10,7 m, chọn v = 18 (m/s). + Áp suất động: Pđ = v 2 .ρ k 182.1, 2 = = 19,84 (N/m2). 2.g 2.9,8 + Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 90o : 1 cái với R = 2d, ξ = 0,15. Miệng hút: ξ = 0,5. 28 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Côn thay đổi tiết diện với α = 300: 2 F1 d 120 = ( 1 )2 = ÷ = 1, 728 ; ξ = 0,1 F2 d2 100 Chạc 3 ống chính với góc rẽ α = 300: Qo/Qc=1,915/2,8 = 0,68. F0/Ft = (d0/dt)2 = (90/100)2 = 0,729 suy ra ξt = 3,23 Vậy tổng trở lực cục bộ: ∑ξ = 4,29 + Tổn thất áp suất: ΔP = (ξtđ + ∑ξ).Pđ = (0,101 +4,29).19,84 = 87(N/m2). Các đoạn ống khác làm tương tự, cuối cùng ta tính được : Tổng tổn thất áp suất từ đường ống đến thiét bị xử lý: ∑ΔP = 9 258 (N/m2). II.3. Tính thiết bị lọc tay áo: II.3.1. Tính toán công nghệ: - Nhiệt độ không khí là tk = 350C, khối lượng riêng ρk = 1,146 (kg/m3). - Nhiệt độ khí bụi tb = 1000C, khối lượng riêng ρb = 2840 (kg/m3). - Lưu lượng khí cần lọc: do lưu lượng khí quá lớn nên ta sẽ phân lưu lượng khí cần lọc bụi ra 10 phần bắng nhau cho qua 10 thiết bị lọc tay áo. Q = 550000/10 = 55000 (m3/h). - Nồng độ bụi vào thiết bị lọc 53102 mg/m3. 29 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- - Cường độ lọc: đối với bụi ximăng: v= 100 – 200 (m3.m2.h). Chọn v = 200 (m3.m2.h). - Nồng độ bụi ximăng cho phép thải ra môi trường theo TCVN 5939-2005 loại B là: Ctc = 100 (mg/m3). - η: Hiệu suất làm việc của bề mặt lọc: η= C v − Ctc 53102 − 100 = = 99,8% . Cv 53102 - Diện tích bề mặt lọc: F= V 55000 = ≈ 275,55(m 2 ) . v.η 200.0,998 - Số ống lọc tay áo: n= F ; π .D.l Trong đó: D: Đường kính ống tay áo, D = 0,2 – 0,4 m, chọn D = 0,4 m. L : Chiều dài làm việc của ống tay áo, l = 2 – 3,5 m, chọn l = 3,5 m. Thay số ta có: n= 275,55 ≈ 62 (ống). 3,14.0,4.3,5 Số ống thiết kế bao gồm cả những ống hoàn lưu là: n = 62 + 2 = 64 (ống). - Trở lực của thiết bị lọc: Δp = A.vn, (N/m2). 30 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Trong đó: A là hệ số thực nghiệm đối với từng loại vải, kể đến độ mài mòn, bẩn.. A = 0,25 – 25 chọn A = 3. n: là hệ số thực nghiệm, n = 1,35 – 1,30, chọn n = 1,30. Thay số ta có: ∆p = 3.2000,3 = 14, 7 (N/m2). - Chọn thiết bị lọc túi vải có hệ thống cơ khí để giũ bụi. - chọn thời gian thu bụi là 30 phút, giũ bụi từ 1 đến 5 phút - Chọn vải len để làm túi vải. - Phân bố túi lọc tay áo: 8×8 (8 túi theo hàng ngang, 8 túi theo hàng dọc). - Lượng khí đi vào thiết bị làm sạch: Gv = Q.ρk = 55000.1,146 = 63030 (kg/h). - Nồng độ bụi trong hệ khí tính theo % khối lượng đi vào thiết bị tay áo: yv = Cv/ρk = 0,053102/1,146 = 4,6 %. - Nồng độ bụi trong hệ khí tính theo % khối lượng đi ra thiết bị lọc tay áo: y r = y v (1 − η ) = 4,6.(1 − 0,998) = 9,2.10 −3 % - Lượng hệ khí đi ra khỏi thiết bị: G r = Gv . 100 − y v 100 − 4.6 = 63030. = 60136 (kg/h). 100 − y r 100 − 9.2.10 −3 - Lưu lượng khí sạch hoàn toàn: 31 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------G s = Gv 100 − y v 100 − 4.6 = 63030. = 60130 (kg/h). 100 100 - Lưu lượng bụi thu được: Gb = Gv – Gr = 63030 – 60136 = 2894 (kg). II.4. Tính cấu tạo thiết bị: - Phân bố túi làm 8 hàng, mỗi hàng 8 túi. - Chọn khoảng cách: + Giữa các túi là 80 mm. + Giữa các hàng là: 80 mm. + Giữa ống tay áo ngoài cùng đén mặt trong của thiết bị là: 80mm. - Diện tích bề mặt thiết bị: ST = [8.0,4 + 9.0.08]2 = 15,4 (m2) ≈ 16 m2. 32 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- - Kích thước thiết bị: + Chiều dài: 4 m. + Chiều rộng: 4 m. + Chiều cao: H = Phần thân + Phần phễu thu bụi + Chiều cao còn lại = 2500 + 800 + 1700 = 6000 (mm). Khí thải sau khi qua thiết bị lọc tay áo sẽ được đưa đến ống khói và thải ra ngoài môi trường. Phần IV: TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ. Chương I: Tính chiều cao ống khói: I.1. Đường kính ống khói: Chọn vận tốc khí trong ống khói: v = 15 m/s. Dok = = Q 550000 = = 3,5m. 0.785.v 3600.0, 785.15 I.2. Chiều cao ống khói: H= A.M .F .m.n . Ccp . 3 Q.∆T Trong đó: A: Hệ số phụ thuộc vùng khí hậu; A = 200 đối với khí hậu nhiệt đới. 33 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Ccp: Nồng độ cho phép của bụi trong môi trường xung quanh;Ccp = 0,2 mg/m3 theo TCVN 5937-2005. M: Lượng chất thải thoát ra trong ống khói trong 1 giây. M = Cr . Q = 0,1.550000/3600 = 15,3 g/s. F: Hệ số phụ thuộc trạng thái chất khí, F = 2 đối với bụi và hiệu quả xử lý là 99,4%. ΔT: Hiệu số giữa nhiệt độ khói thải và nhiệt độ khí quyển: ΔT = 100 – 35 = 650C. m, n: Các hệ số không thứ nguyên tính đến điều kiện thoát khí thải từ cổ ống khói. m = 0,37; n = 1,05. Thay số ta có: H= 200.15,3.2.0,37.1, 05 = 12m. 0, 2. 3 550000.65 Chương II. Tính quạt. Đặt quạt trước ống khói, sau thiết bị lọc túi vải: Chọn chiều dài đường ống dẫn khí từ thiết bị lọc túi vải vào ống khói l = 7.5 (m). II.1. Tổn thất áp suất: Tổn thất áp lực toàn hệ thống = Tổn thất áp lực đoạn ống + Tổn thất áp lực đến thiết bị + Tổn thất áp lực ống khói: + Tổn thất áp lực đoạn ống dẫn khí đén thiết bị xử lý: 34 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- ΔP1 = 9258 (N/m2). + Tổn thất áp lực đoạn ống dẫn khí từ thiết bị xử lý đến ống khói: Ta có lưu lượng khí ra là: Qr = Gr/ρk = 60136/1,146 = 52475 (m3/h). Chọn vận tốc đi trong ống là: v = 15 (m/s). Suy ra ta có: d= 10.Qr = 0,785.v 10.52475 = 3,52(m). 3600.0,785.15 Trị số λ/d = 0,024. Hệ số sức cản tương đương trong đoạn ống thẳng: ξtđ = λ.l/d = 0,18 v 2 .ρ k 152.1,146 = = 13,15 (kg/m2). Áp suất động: Pđ = 2.g 2.9,8 Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: ∑ξ = 0,5 + 0,3 = 0,8. Trong đó: Miệng vào ống sắc cạnh: ξ = 0,5; Góc lượn 900 2 cái với R = 2.d = 0,3. Suy ra: ΔP2 = (ξtđ + ∑ξ).Pd = (0,18 + 0,8).13,15 = 13 kg/m2 = 127,4 (N/m2). Vậy tổng tổn thất đường ống: ΔPđô = ΔP1 + ΔP2 = 9258 + 127,4 = 9385,4 (N/m2). - Tổn thất áp lực thiết bị: ∆ptb = A.v n = 2,5.1201,3 = 1261, 47 (N/m2). - Tổn thất áp lực ống khói: Chiều cao ống khói: H = 12; Chọn vận tốc trung bình trong ống khói là: 15 (m/s). 35 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Đường kính ống khói: 3,5m. Làm tương tự ta có: ΔPôk = 173,86 (N/m2). Vậy trở lực của toàn hệ thống: ∑ΔP = ΔP1 + ΔP2 + ΔPtb + ΔPôk = 10820 (N/m2) ≈ 11000 (N/m2). II.2. Công suất quạt: Nq = Q. ∑ ∆P 550000.11000 = = 2498kw. 1000.η q .ηtr 3600.1000.0, 6.0,95 Với: ηq = 0,6- hiệu suất quạt. ηth = 0,95, hiệu suất truyền động trực tiếp với trục động cơ. Phần V: KẾT LUẬN. Do sự hạn chế về thời gian cũng như tài liệu nên bài tập lớn thiết kế môn học xử lý khí không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình tính toán. Tuy nhiên qua bài thiết kế môn học này cũng đã giúp sinh viên bước đầu nắm bắt về công nghệ xử lý khí thải hiện nay và tích lũy nhiều kinh nghiệm cho quá trình đi làm sau này. Em cũng xin chân thành cô giáo Ths. Vũ Kim Hạnh đã giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành bài thiết kế môn học này. 36 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 37 [...]... bằng nhiệt lượng cho tháp trao đổi nhiệt như sau: Qk=Qm+Qn+Q1 Trong đó: Qk – Nhiệt lượng khí mang vào ở tđ = 200 oc Qm - Nhiệt lượng mất mát, lấy Qm=10%Qk Qn - Nhiệt lượng nước nhận Q1 - Nhiệt lượng ra khỏi thiết bị a Nhiệt lượng khí thải mang vào: Lượng nhiệt do khí mang vào thiết bị trong một giây là: Qk = mk Cp t1đ Trong đó : m1 - lượng khí thải đi vào thiết bị Cp - nhiệt dung riêng c a khí thải kJ/kmol.độ... cùng ta tính được : Tổng tổn thất áp suất từ đường ống đến thiét bị xử lý: ∑ΔP = 9 258 (N/m2) II.3 Tính thiết bị lọc tay áo: II.3.1 Tính toán công nghệ: - Nhiệt độ không khí là tk = 350C, khối lượng riêng ρk = 1,146 (kg/m3) - Nhiệt độ khí bụi tb = 1000C, khối lượng riêng ρb = 2840 (kg/m3) - Lưu lượng khí cần lọc: do lưu lượng khí quá lớn nên ta sẽ phân lưu lượng khí cần lọc bụi ra 10 phần bắng nhau cho... sàng, máy phân ly và hệ thông vận chuyển… - Bụi ximăng sinh ra trong quá trình đóng bao - Bụi ximăng sinh ra trong quá trình vận chuyển ximăng bao thành phẩm lên oto, nhà kho… II.2 Tính toán thủy lực Bụi phát sinh trong nhà máy bao gồm từ các khâu: Dự trữ than (Silo); Đập, nghiền, sàng ; Dự trữ nguyên liệu; Dự trữ Clinke (Silo); Dự trữ xi măng; Đóng bao xi măng; Vận chuyển bằng băng tải; Nung Clinke;... 14 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn - λ - hệ số dẫn nhiệt c a vách: λ = 23,2 W/m.độ α1 – Hệ số cấp nhiệt c a khí thải α2 – Hệ số cấp nhiệt c a nước chảy trong ống δ – Độ dày c a vách, δ = 0,005 m a Hệ số cấp nhiệt c a khí thải: Hệ số cấp nhiệt tính theo công thức: α1 = Nu × λk d1 Trong đó: λk – hệ số dẫn nhiệt c a khí thải. .. độ khí vào 2000C Nhiệt độ khí ra 900C Chiều rộng 1,2m Chiều cao thiết bị 3,5m Số ống uốn khúc 4 Chiều dài 2,5m Chương II : Tính toán thiết bị lọc bụi : Trước hết ta đi tìm hiểu sơ đồ công nghệ sản xuất Clinker và ximăng để có thể thấy được các khâu phát sinh ra bụi : II.1 Sơ đồ công nghệ : a Sơ đồ công nghệ sản xuất Clinker : Nguồn gốc gây ô nhiễm không khí trong quá trình sản xuất Clịnker gồm : - Bụi. .. bao Gầu múc Bơm khí nén -Phương tiện nhận -Kho 21 Băng tải định lượng Phân ly khí động Máy nghiền bi Gầu nâng Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn - Nguồn gốc gây ô nhiễm không khí trong quá trình sản xuất ximăng gồm: - Bụi Clinker và phụ gia (thạch cao, puzoland) trong khu vực máy đập, máy nghiền bi, máy sàng, máy phân ly và hệ. .. Nhiệt lượng khí thải mang ra: Lượng nhiệt mà hỗn hợp khí mang ra là: Q1 = m1 Cp t1c Vậy nhiệt lượng khí mang ra là: Q1 = m1 Cp t1c = 9,168 2,275 100 = 2086 kJ/s Vậy nhiệt lượng cung cấp cho nước là: Qn = 4171 – 417– 2086 = 1668 kJ/s = 3984 kcal/s 13 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn - Lượng nhiệt nước nhận tính theo công. .. Gn[Cn(ts-tv)+r] kcal/s Với Qn= 3984 kcal/s Nhiệt dung riêng c a nước: Cn = 1,047 kcal/kg.độ Nhiệt độ ban đầu c a nước: tv = 00C Nhiệt hoá hơi c a nước ở 10 at: r = 482,1 kcal/kg Vậy ta có lượng nước cần cho quá trình là: G= 3984 = 6 kg/s 1,047(178 - 0) + 482,1 Ta có khối lượng riêng c a nước là: ρ = 966 kg/m3 ⇒ Lưu lượng nước vào thiết bị: V=6.3600/966 = 22,5m3/h Theo thực tế lượng nước đ a vào thiết bị để... nhiệt dung riêng c a các cấu tử thành phần: cp = a0 + a1 T - a2 .T -2 Các giá trị a0 , a1 , a2 được xác định theo bảng sau: Bảng 3 Các hệ số c a hàm nhiệt dung riêng Chất a0 .10 a1 .104 a2 .10-4 SO2 17,78 2,671 3,183 NO2 23,47 5,98 4,91 12 Thiết kế môn học kiểm soát ô nhiễm không khí và tiếng ồn - Suy ra nhiệt dung riêng phân tử c a các khí thành phần với... 14, 7 (N/m2) - Chọn thiết bị lọc túi vải có hệ thống cơ khí để giũ bụi - chọn thời gian thu bụi là 30 phút, giũ bụi từ 1 đến 5 phút - Chọn vải len để làm túi vải - Phân bố túi lọc tay áo: 8×8 (8 túi theo hàng ngang, 8 túi theo hàng dọc) - Lượng khí đi vào thiết bị làm sạch: Gv = Q.ρk = 55000.1,146 = 63030 (kg/h) - Nồng độ bụi trong hệ khí tính theo % khối lượng đi vào thiết bị tay áo: yv = Cv/ρk = ... xuất ximăng A với công nghệ lò quay theo phương pháp khô nên sản lượng ximăng lớn ô nhiễm nhiều so với công nghệ lò đứng Trong đồ án đề cập tới hệ thống xử lý bụi ximăng thiết bị lọc bụi tay áo... xử lý khí thải nhà máy: Căn vào phương pháp xử lý, thiết bị xử lý, chất phụ gia, hiệu xử lý phương pháp ứng dụng rộng rãi Các phương pháp xử lý khí thải cho nhà máy l a chọn sau: Xử lý nhiệt:... phương pháp trao đổi nhiệt tháp trao đổi nhiệt Xử lý bụi: phương pháp sử dụng thiết bị lọc tay áo II.2 Sơ đồ công nghệ: Khí thải vào Thiết bị xử lý nhiệt Thiết bị xử lý bụi Khí Thiết kế môn học