Thông tin tài liệu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG
Đồ án môn học:
Đề tài:
TP.HCM, THÁNG 07/2010
GVH D: Th.s PHAN XUÂN THẠNH
SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU
MSSV: 90604046
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Thành phố Hồ Chí Minh
Khoa Môi trường
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Họ và tên sinh viên : Trịnh Thị Minh Châu
MSSV : 90604046
Lớp : MO06KMT1
Ngành : Kỹ thuật môi trường
1) Ngày giao đồ án : 15/04/2010
2) Ngày hoàn thành : 06/07/2010
3) Tên đồ án : Thiết kế HTXL khí thải SO
2
từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ
(tháp đệm) công suất 12000 m
3
/ngày .
4) Nội dung :
- Giới thiệu tổng quan về các phương pháp xử lý
- Đề xuất công nghệ xử lí
- Tính toán thiết kế dựa trên công nghệ đã chọn
- Khái toán chi phí đầu tư
- Kết luận và kiến nghị
- Thực hiện các bản vẽ mô tả thiết kế
Giáo viên hướng dẫn
Th.s Phan Xuân Thạnh
MỤC LỤC
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN
I. KHÁI QUÁT………………………………………………………….5
II. ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI
- Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng than đá……………………….5
- Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng dầu F.O………………………6
III. TÁC HẠI CỦA KHÍ SO
2
- Đối với sức khỏe con người……………………………………….7
- Đối với thực vật………………………………………………… 8
- Đối với môi trường……………………………………………… 8
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO
2
- Hấp thụ khí SO
2
bằng nước……………………………………… 9
- Hấp thụ khí SO
2
bằng dung dịch sữa vôi…………………………10
- Xử lý khí khí SO
2
bằng ammoniac………………………………11
- Xử lý khí SO
2
bằng magie oxit………………………………… 12
- Xử lý khí SO
2
bằng kẽm oxit…………………………………… 13
- Xử lý SO
2
bằng kẽm oxit kết hợp natri sunfit ………………… 13
- Xử lý khí SO
2
bằng các chất hấp thụ hữu cơ…………………… 14
- Hấp phụ khí SO
2
bằng than hoạt tính…………………………… 15
- Hấp phụ khí SO
2
bằng vôi, đá vôi, đolomit………………………15
CHƯƠNG II
ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
- Lựa chọn dung dịch hấp thụ………………………………………17
- Sơ đồ công nghệ………………………………………………… 18
- Thuyết minh sơ đồ công nghệ…………………………………….19
CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH HẤP THỤ
I. CÂN BẰNG VẬT CHẤT………………………………………… 20
II. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG CÂN BẰNG……………………………… 22
III. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC………………………………….26
CHƯƠNG IV
TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ
I. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP HẤP THỤ…………………………….28
II. TÍNH CHIỀU CAO THÁP HẤP THỤ
1. Chiều cao tháp hấp thụ……………………………………………32
2. Tính trở lực tháp………………………………………………… 36
III. TÍNH CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ
a. Tính bơm………………………………………………………… 37
b. Tính quạt………………………………………………………… 39
IV. TÍNH CƠ KHÍ
1. Thân tháp………………………………………………………… 40
2. Nắp và đáy tháp……………………………………………………42
3. Đường ống dẫn khí……………………………………………… 43
4. Đường ống dẫn lỏng……………………………………………….45
5. Tính bích………………………………………………………… 46
6. Lưới đỡ đệm……………………………………………………….48
7. Đĩa phân phối………………………………………………………49
8. Cửa nhập liệu và cửa tháo đệm…………………………………….49
9. Tải trọng toàn tháp…………………………………………………49
10. Chân đỡ……………………………………………………………50
11. Tai treo…………………………………………………………… 50
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH…………………………51
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN………………………………………… 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… 55
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH
SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU 5
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
I. KHÁI QUÁT
- Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt khá phổ biến trong nhiều loại hình công
nghệ, thường gặp trong các công đoạn sấy, gia nhiệt định hình, gia nhiệt
cho các phản ứng hóa học, làm chín thực phẩm, khử trùng…Trong
nhiều ngành sản xuất, lò hơi là thiết bị không thể không có.
- Lò hơi có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau. Ở các lò hơi
công suất nhỏ thường cấp nhiệt bằng điện, một số lò hiện đại dùng
nhiên liệu là khí đốt hóa lỏng (gas-LPG) kèm theo là hệ thống điều
chỉnh tự động. Với các lò hơi “sạch” như trên thường không có vấn đề
về mặt khói bụi thải. Tuy nhiên, thường gặp trong các cơ sở tiểu thủ
công nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh là các lò hơi dùng nhiên liệu
đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầu F.O. Các sản phẩm cháy do việc
đốt các nhiên liệu trên thải vào không khí thường là nguyên nhân dẫn
đến tình trạng ô nhiễm môi trường.
II. ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI
- Đặc điểm khói thải của các loại lò hơi khác nhau, tùy theo loại nhiên
liệu sử dụng.
- SO
2
chủ yếu sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu bằng than đá hoặc dầu
F.O.
Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng than đá
- Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang bụi, CO
2
, CO, SO
2
, SO
3
,
NO
x
…do thành phần hóa chất có trong than kết hợp với ôxy trong quá
trình cháy tạo nên.
- Hàm lượng lưu huỳnh trong than khoảng 0,5% nên trong khí thải có
SO
2
với nồng độ khoảng 1333mg/m
3
.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH
SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU 6
Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng dầu F.O
- Khí thải của lò hơi đốt dầu F.O thường có các chất sau: CO
2
, CO, SO
2
,
SO
3
, NO
x
, hơi nước…
- Ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn
với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng sol khí mà ta thường gọi là mồ
hóng.
Bảng: Nồng độ các chất trong khí thải lò hơi đốt dầu F.O
Chất gây ô nhiễm
Nồng độ (mg/m
3
)
SO
2
và SO
3
5217 - 7000
CO
50
Tro bụi
280
Hơi dầu
0,4
NO
x
428
( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ
công nghiệp – Xử lý khói lò hơi – Sở Khoa học, Công nghệ và môi trường
Tp.HCM )
Bảng: Các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi
Loại lò hơi
Chất ô nhiễm
Lò hơi đốt bằng củi
Khói + tro bụi + CO + CO
2
Lò hơi đốt bằng than đá
Khói + tro bụi + CO + CO
2
+ SO
2
+ SO
3
+ NO
x
Lò hơi đốt bằng dầu
F.O
Khói + tro bụi + CO + CO
2
+ SO
2
+ SO
3
+ NO
x
( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ
công nghiệp – Xử lý khói lò hơi – Sở Khoa học, Công nghệ và môi trường
Tp.HCM )
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH
SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU 7
III. TÁC HẠI CỦA KHÍ SO
2
- Khí SO
2
là loại khí không màu, không cháy, có vị hăng cay. Do quá
trình quang hóa hay do sự xúc tác, khí SO
2
dễ dàng bị oxy hóa và biến
thành SO
3
trong khí quyển.
- Khí SO
2
là loại khí độc hại không chỉ đối với sức khỏe con người, động
thực vật mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
Đối với sức khỏe con người
- SO
2
là chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở
cơ trơn của khí quản. Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc
đường khí quản. Khi tiếp xúc với mắt, chúng có thể tạo thành axit.
Bảng: Liều lượng gây độc
mg SO
2
/m
3
Tác hại
20 - 30
Giới hạn gây độc tính
50
Kích thích đường hô hấp, ho
130 - 260
Liều nguy hiểm sau khi hít thở (30 - 60 phút)
1000 - 1300
Liều gây chết nhanh (30 - 60 phút)
- SO
2
có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc
các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt. Cuối cùng,
chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn.
- Khi tiếp xúc với bụi, SO
2
có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có khả năng xâm
nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2-3 μm.
- SO
2
có thể xâm nhập vào cơ thể qua da và gây ra các chuyển đổi hóa
học. Kết quả là hàm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị thoát
qua đường tiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt.
- Trong máu, SO
2
tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển
hóa đường và protein, gây thiếu vitamin B và C, ức chế enzyme
oxydaza, tạo ra methemoglobine để chuyển Fe
2+
(hòa tan) thành Fe
3+
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH
SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU 8
(kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận
chuyển oxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh quản, khó thở.
Đối với thực vật
- Các loài thực vật nhạy cảm với khí SO
2
là rêu và địa y.
Bảng: Nồng độ gây độc
Nồng độ (ppm)
Tác hại
0,03
Ảnh hưởng đến sinh trưởng của rau quả
0,15 – 0,3
Gây độc kinh niên
1 – 2
Chấn thương lá cây sau vài giờ tiếp xúc
Đối với môi trường
- SO
2
bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành
axit sulfuric hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng
xấu đến môi trường.
Quá trình hình thành mưa axit của SO
2
- Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh điôxít và các hợp chất gốc hiđrôxyl:
SO
2
+ OH· → HOSO
2
·
- Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO
2
· và O
2
sẽ cho ra hợp chất gốc HO
2
·
và SO
3
:
HOSO
2
· + O
2
→ HO
2
· + SO
3
- Lưu huỳnh triôxít SO
3
sẽ phản ứng với nước và tạo ra H
2
SO
4
. Đây
chính là thành phần chủ yếu của mưa axít.
SO
3
(k) + H
2
O(l) → H
2
SO
4
(l)
Các tác hại của mưa axit
- Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh
dưỡng trên mặt đất và mang các kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô
nhiễm nguồn nước trong hồ, phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh
tồn của các loài cá và các sinh vật khác trong nước.
[...]... Hấp phụ khí SO2 bằng vôi, đá vôi, đolomit - Ưu điểm: hiệu suất hấp phụ cao - Nhược điểm: cần chi phí đầu tư lớn do vật liệu chế tạo thiết bị đắt (thiết bị làm việc trong môi trường ăn mòn mạnh và nhiệt độ cao) SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Yêu cầu: Thiết kế hệ thống xử lí khí thải SO2 từ lò hơi bằng thiết. .. bộ khói thải, hiệu quả xử lý cao - Nhược điểm: hệ thống xử lý khá phức tạp và tiêu hao nhiều muối natri (Trang 110 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn) SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU 13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ - Phương pháp này được áp dụng nhiều trong xử lý khí thải từ các nhà máy luyện kim màu - Chất hấp thụ chủ... kiến trúc CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2 Hấp thụ khí SO2 bằng nước - Là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là trong khói từ các lò công nghiệp - Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được SO2 + H2O H+ + HSO3- - Nhược điểm: do độ hòa tan của khí SO2 trng nước quá thấp nên thường phải dùng một lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất SVTH:... sunfiđin - Chất hấp thụ được sử dụng là hỗn hợp xyliđin và nước theo tỉ lệ 1:1 2C6H3(CH3)2NH2 + SO2 2C6H3(CH3)2NH2 SO2 - Nếu khí thải có nồng độ SO2 thấp thì quy trình này không kinh tế vì tổn hao xyliđin (Trang 112 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn) Quá trình khử SO2 bằng đimetylanilin - Với khí thải có trên 35% (thể tích) khí SO2 thì dùng đimetylanilin làm chất hấp thụ sẽ có... nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn ) Xử lý khí khí SO2 bằng ammoniac - Phương pháp này hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch ammoniac tạo muối amoni sunfit và amoni bisunfit theo phản ứng sau: SO2 + 2NH3 + H2O (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + SO2 + H2O 2NH4HSO3 - Ưu điểm: hiệu quả rất cao, chất hấp thụ dễ kiếm và thu được muối amoni sunfit và amoni bisunfit là các sản phẩm cần thiết - Nhược... bằng thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm) Nguồn khói thải từ lò hơi có các thông số sau - Lưu lượng khí: 12000 m3/h - Nồng độ SO2: 8000 mg/m3 - Nhiệt độ khói thải: 2500C - Nồng độ bụi: 300 mg/m3 - Áp suất: 1atm Quy chuẩn - Theo QCVN 19: 2009/BTNMT, nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2 được tính theo công thức sau: Cmax = C Kp Kv Trong đó: - Cmax là nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2 ( mg/Nm3)... và SO2: Cbụi= 200 1 1 = 200 mg/Nm3 CSO2=500 1 1 = 500 mg/Nm3 - Vì thế, ta áp dụng QCVN 19: 2009/BTNMT cho đầu ra của HTXL Hiệu suất của quá trình xử lý bằng hấp thụ E= 8000 − 500 100% = 93,75% 8000 Lựa chọn dung dịch hấp thụ - Các dung dịch thường dùng để hấp thụ khí SO2 có thể là nước, huyền phù sữa vôi (FGD), dung dịch soda Na2CO3, dung dịch NaOH… - Nồng độ SO2 trong khói thải lò hơi theo đề. .. Ta thấy, nồng độ SO2 ban đầu là rất lớn (3364 ppm > 2000 ppm) nên không áp dụng phương pháp hấp thụ SO2 bằng huyền phù sữa vôi được - Đối với nồng độ cao, ta có thể áp dụng phương pháp hấp thụ SO2 bằng nước hoặc bằng các dung dịch hấp thụ có chứa Natri như NaOH và Na2CO3 - Tuy nhiên, khí SO2 có độ hòa tan trong nước khá thấp nên thường phải dùng một lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể... nhiệt độ dòng khí thải cao (2500C) nên sau khi qua Cyclone, dòng khí được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ xuống thích hợp cho quá trình hấp thụ xảy ra hiệu quả - Dùng quạt thổi khí vào tháp đệm từ dưới lên Dung dịch hấp thụ NaOH được bơm từ thùng chứa lên tháp và tưới trên lớp vật liệu đệm theo chiều ngược với chiều của dòng khí đi trong tháp - Các phản ứng xảy ra trong tháp SO2 + 2NaOH... tách SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 1000C nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn - NaOH và Na2CO3 là các chất hấp thụ có hoạt độ hấp thụ mạnh, có thể xử lý SO2 ở bất kỳ nồng độ nào Do đó, dung dịch hấp thụ lựa chọn cho quy trình công nghệ là dung dịch NaOH (pha loãng với nước) SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU 17 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SO2 BẰNG . CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH
CÔNG NGHỆ
Yêu cầu: Thiết kế hệ thống xử lí khí thải SO
2
từ lò hơi bằng thiết bị tháp
hấp thụ (tháp đệm). . : 06/07/2010
3) Tên đồ án : Thiết kế HTXL khí thải SO
2
từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ
(tháp đệm) công suất 12000 m
3
/ngày .
4) Nội dung
Ngày đăng: 23/02/2014, 08:20
Xem thêm: Tài liệu Đề tài " Thiết kế hệ thống xử lý khí thải SO2 từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm) công suất 12000 m3/ngày " pot, Tài liệu Đề tài " Thiết kế hệ thống xử lý khí thải SO2 từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm) công suất 12000 m3/ngày " pot