MỞ ĐẦU Hiện nay,tại Việt Nam toàn giới cơng nghiệp hóa đại hóa ngày phát triển để nâng cao chất lượng sống người dân Xã hội phát triển kèm với nguồn vật chất phục vụ đời sống người ngày cải tiến Vì vậy,có nhiều loại vật dụng,cơng cụ,phương tiện,… khác người sử dụng Cuộc sống ngầy nâng cao chất thải rắn khơng ngừng tang lên Việc thải bỏ chất thải rắn có ảnh hưởng lớn mơi trường sống Chính tính chất có hại rác thải đặc biệt chất thải rắn nên với phát triển khoa học công nghệ quan tâm toàn giới,bằng nhiều cách khác rác thải giảm thiểu cách đáng kể,thậm chí,chúng quay trở lại phục vụ đời sống người Tuy nhiên,đa phần rác thải chưa xử lý triệt để lượng rác mà người thải lớn phát tán vào môi trường gây nhiễm mơi trường Cho đến có nhiều biện pháp xử lý chất thải khác nhiên cơng nghệ chơn lấp phổ biến nhiều quốc gia phương pháp có nhiều ưu điểm,tiện lợi đặc biệt tốn chi phí Nhưng ngược lại biện pháp làm cho diện tích đất bị thu hẹp,nguy ô nhiễm môi trường mầm bệnh cao Vì việc áp dụng phương pháp,thiết bị xử lý rác thải vơ cần thiết, Trong cơng nghệ xử lý chất thải rắn hữu hiệu, Phương pháp xử lý triệt để xử lý đa dạng loại chất thải đặc biệt chất thải rắn sinh hoạt ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU: XỬ KÝ KHÍ ĐỐT RÁC THẢI SINH HOẠT CÔNG SUẤT 450KG/H Chương TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ 1.1 Khái niệm chất thải rắn sinh hoạt Chất thải rắn sinh hoạt chất thải phát sinh hoạt động sinh hoạt,quá trình sống người động vật Chất thải rắn sinh hoạt bao gồm loại rác phát sinh từ gia đình,khu cơng cộng,khu thương mại,khu xây dựng,bệnh viện,…Chính rác thải sinh hoạt đa dạng,phong phú chiếm tỷ lệ cao số loại chất thải khác Các loại rác sinh hoạt thường có thành phần hữu cao dễ phân hủy không nguy hại với môi trường xử lý hợp lý 1.2 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt Xác định thành phần chất thải rắn có ảnh hưởng lớn đến lựa chọn phương pháp xử lý, thu hồi tái chế, hệ thống, phương pháp quy trình thu gom Khi phân tích thành phần chất thải, mẫu lấy từ tuyến xe thu gom rác hàng ngày, để có độ xác cao mẫu lấy khoảng 90kg Bảng 1.1: Thành phần chất thải rắn thể cụ thể qua bảng sau Rác thải hữu cơ: Rác thải vơ Giấy Thuỷ tinh Giấy catton, bìa cứng Vỏ hộp Nhựa Nhôm Hàng dệt Các kim loại khác Cao su Tro, chất bẩn Da Đất cát, gạch ngói vỡ Gỗ Thực phẩm Cành cây, cỏ, Nguồn: ISWM  Để xác định thành phần tính chất chất thải rắn thường sử dụng phương pháp: - Phân tích kiểm tra trực tiếp - Phân tích sản phẩm thị trường 1.3 Tác động rác thải đến mơi trường người -Các vật dụng khó phân huỷ không dùng mà thải bừa bãi xung quanh mơi trường ngày chứa nhiều loại vật gây chật chội, vệ sinh mỹ quan, tạo hội cho loài nấm vi khuẩn, côn trùng độc hại phát triển gây độc hại cho người -Tác động rác thải đến sức khỏe cộng đồng:rác thải gây mầm bệnh phát sinh,ảnh hưởng đến hệ hơ hấp,da Ngồi ra,nước rỉ rác ngấm xuống mạch nước ngầm gây ô nhiễm nguồn nước ngầm ảnh hưởng đến sức khỏe người dân sử dụng -Rác thải không thu gom, tồn đọng khơng khí, lâu ngày ảnh hưởng đến sức khoẻ người sống xung quanh Những người tiếp xúc thường xuyên với rác người làm công việc thu nhặt phế liệu từ bãi rác dễ mắc bệnh viêm phổi, sốt rét, bệnh mắt, tai, mũi họng, da, phụ khoa Hàng năm, theo tổ chức Y tế giới, giới có triệu người chết có gần 40 triệu trẻ em mắc bệnh có liên quan tới rác thải -Ảnh hưởng đến mơi trường đất: Trong thành phần rác thải có chứa nhiều chất độc, rác thải đưa vào môi trường khơng xử lý khoa học chất độc xâm nhập vào đất tiêu diệt nhiều lồi sinh vật có ích cho đất như: giun, vi sinh vật, nhiều lồi động vật khơng xương sống, ếch nhái,…làm cho mơi trường đất bị giảm tính đa dạng sinh học phát sinh nhiều sâu bọ phá hoại trồng -Ảnh hưởng đến cảnh quan: Rác thải sinh hoạt vứt bừa bãi, chất động lộn xộn, không thu gom, vận chuyển đến nơi xử lý,…để lại hình ảnh làm ảnh hưởng đến vẻ mỹ quan -Ngoài có chất thải cơng nghiệp với độ nguy hại cao ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường người 1.4 Mục đích xử lý rác thải lò đốt Phần lớn rác thải có ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống sức khỏe người cần có biện pháp xử lý rác thải hợp lý để xử lý triệt để an tồn Có nhiều biện pháp xử lý rác thải khác như:phương pháp chôn lấp,phương pháp ủ sinh học,phương pháp tái chế chất thải rắn,…Tuy nhiên xử lý chất thải rắn phương pháp thiêu đốt phương pháp phổ biến giới để xử lý chất thải rắn nói chung,đặc biệt chất thải nguy hại khó phân hủy sinh học Xử lý khói thải sinh từ trình thiêu đốt vấn đề cần đặc biệt quan tâm Phụ thuộc vào thành phần khí thải,các phương pháp xử lý phù hợp áp dụng phương pháp hóa học,phương pháp hóa lý,phương pháp học…Xử lý phương pháp thiêu đốt có nhiều lợi ích khác nhau: -Tái sử dụng tái sinh chất thải -Không làm phát tán chất gây nguy hại vào môi trường -Chuyển chất độc hại thành chất độc hại vơ hại -Giảm thể tích chất thải trước chơn lấp -Khả tận dụng nhiệt cho lò cơng nghiệp phát điện -Chất thải chuyển thành chất trung gian có giá trị sử dụng để biến thành vật liệu tái chế thu hồi lượng -Tuổi thọ cao 1.5 Công nghệ thiêu đốt chất thải rắn sinh hoạt Thiêu đốt trình xử lý chất thải nhiệt độ cao Thiêu đốt nhiệt độ cao chất thải xử lý triệt để,đảm bảo loại trừ độc tính,có thể giảm thiểu thể tích rác từ 9095% tiêu diệt hồn tồn vi khuẩn gây bệnh Phương pháp đáp ứng tất tiêu chí tiêu hủy an tồn ngoại trừ việc phát thải khí thải cần xử lý nên coi phương pháp xử lý triệt để so với phương pháp xử lý loại chất thải rắn khác Do chất thải oxy hóa nhiệt độ cao với có mặt oxy khơng khí nên thành phần rác độc hại chuyển hóa thành khí thải thành phần không cháy tạo thành tro,xỉ Quá trình đốt thực hồn tồn,phá hủy hồn tồn chất thải độc hại khó phân hủy cách phá vỡ liên kết hóa học,giảm thiểu hay loại bỏ độc tính Việc quản lý kim loại,tro sản phẩm trình đốt khâu quan trọng Tro dạng vật liệu rắn,trơ gồm C,muối,kim loại Trong trình đốt tro tập trung buồng đốt(tro đáy),lớp tro xem chất thải nguy hại Các hạt tro kích thước nhỏ bị lên cao(tro bay) Tàn tro cần chôn lấp an tồn thành phần gây hại trực tiếp gây hại Lượng kim loại nặng xác định qua việc kiểm tra khói thải tro dư lò đốt Thành phần khí thải chủ yếu CO 2,hơi nước,hydrogen cloride khí khác Các khí tiềm ẩn khả gây hại cho người mơi trường Vì cần có hệ thống xử lý khói thải lò đốt Quy trình vận hành lò đốt chất thải rắn sau: *Các kiểu lò Có kiểu lò: -Lò quay(chuyển động quay):có cấu tạo hình trụ,nằm ngang Chuyển động quay quanh trục lò làm chất thải đảo trộn đều,nâng cao hiệu cháy Lò chế tạo với cơng suất lớn,chi phí đầu tư vận hành cao -Lò tĩnh(khơng chuyển động):có cấu tạo đơn giản,hiệu cao Cơng suất thiết kế lò tĩnh thường nhỏ trung bình Có loại lò:lò đốt thiết kế đơn giản,lò đốt khoang,lò đốt khoang Ngồi có loại lò đốt tầng sơi,lò đốt nhiều tầng,lò đốt hở,… *Cấu tạo lò đốt chất thải bản: -Buồng đốt sơ cấp: Buồng đốt dầu DO, chất thải sấy khô đốt cháy mơi trường thiếu khí nhiệt độ 650 ¸ 800 0C nhiệt độ này, chất hữu bị khí hố khí sinh bị dồn lên buồng thứ cấp -Buồng đốt thứ cấp: Sử dụng dầu DO để đốt chất khí từ buồng sơ cấp Để phân huỷ hợp chất hữu khí thải, giảm thiểu phát sinh dioxin/furan, buồng thứ cấp trì nhiệt độ 1050¸ 12000C, thời gian lưu khí , giây Ngồi có tháp hấp thụ,quạt hút,ống khói thải,thiết bị trao đổi nhiệt… Bảng 1:Một số loại lò thiêu đốt rác giới Nước sản xuất Thời gian làm Công suất ngày (h) tấn/ngày Loại lò Delmonego 500 DB 500 Italia Italia 24 24 12 12 Lò quay Lò tĩnh SB 325 Pháp 24 7,8 Lò tĩnh SA V 700 Nhật 24 15 Lò tĩnh BMW 600 Malaixia Lò tĩnh GG 14 BS 31 SH 220 Thụy sỹ Pháp 10 14 2,2 2,6 Lò tĩnh Lò tĩnh HOS 8000 Nhật 24 0,13 Lò tĩnh Tên lò Lò cơng suất lớn Lò cơng suất nhỏ a- Lò đốt thùng quay Lò đốt thùng quay phù hợp với nhiều quy mô (nhỏ,vừa lớn).Đây kiểu lò đốt có nhiều ưu điểm bật Ngồi hiệu xử lý cao,lò đốt thùng quay cho phép hoạt động liên tục có khả cấp liệu tháo tro liên tục;phạm vi xử lý(chủng loại chất thải đưa vào lò đốt)rất rộng:lò đốt tất chất rắn hữu khó đốt loại lò đốt khác bùn thải,chất thải dạng bột,chất thải có độ ẩm cao Do đặc điểm chất thải vận chuyển liên tục ống lồng nên xáo trộn từ đầu ống đến cuối ống;trong trình di chuyển xáo trộn đồng thời xảy q trình:sấy,khí hóa thành than cuối đốt cháy hoàn toàn thành tro Chính độ ẩm rác cũngcho phép cao loại lò khác Tuy nhiên việc gia cơng lò khó,tổn thất nhiệt đáng kể lò thải,cách vận hành phương thức kết xỉ trình chất thải vô hay thùng kim loại làm tăng điều kiện trì bảo quản thùng quay Hệ thống bao gồm phận:cấp liệu,lò quay sơ cấp(lò quay),lò quay thứ cấp(lò tĩnh) phận tháo tro -Buồng đốt sơ cấp: Là trống quay hình trụ chịu nhiệt,quay với tốc độ điều chỉnh được(0,5-1 vòng/phút) có nhiệm vụ đảo trộn chất thải rắn q trình cháy Lò đốt đặt dốc với độ nghiêng 1-5%,nhằm tăng thời gian cháy chất thải vận chuyển tự động rác từ vào thành tro khỏi buồng đốt Các q trình sấy,hóa hơi(nhiệt phân),đốt cháy carbon tháo tro diễn trống quay theo trình tự từ nạp rác vào buồng đốt đến thành tro Sản phẩm khí từ buồng sơ cấp tiếp tục đốt buồng thứ cấp có bổ sung nhiệt lượng để đốt cháy hoàn toàn chất hữu khí thải Các q trình sấy,nhiệt phân đốt cháy cặn carbon xảy độc lập đoạn chiều dài trống quay nhờ có xáo trộn tốt nên tốc độ khí hóa lò đốt thùng quay cao lò đốt tĩnh 2-3 lần Thời gian lưu 0,5-1,5 giờ,lượng chất thải nạp vào chiếm 20% thể tích lò Trong q trình đốt nhiệt độ lò khống chế 800-900oC -Buồng đốt thứ cấp: Là buồng đốt tĩnh,nhằm để đốt sản phẩm bay khí hóa q trình nhiệt phân từ buồng sơ cấp Nhiệt độ thường từ 950-1100 oC Thời gian lưu khí thải qua buồng thứ cấp từ 1,5-2 giây Hàm lượng oxy dư tối thiểu cho trình cháy 6% Buồng đốt thứ cấp thường gắn liề với hệ thống tái sử dụng nồi Nồi sản xuất cao áp chạy máy phát điện sản xuất nước nóng Tuy nhiên khói thải có thành phần vơ nguy hại khí axit SOx,NOx,HCl,HF,…hình thành chất chất thải nhiệt độ cao tạo (NO2),ngồi có bụi kim loại nặng bay Việc khống chế lượng oxy dư xác định thời điểm cấp oxy làm giảm NO2,nhưng khí axit khác kim loại nặng khắc phục vào cơng nghệ đốt mà chúng hồn tồn phụ thuộc vào chất chất thải Ví dự chất thải có nhiều thành phần cao su(như găng tay y tế) phát sinh nhiều SO2 Các thành phần chứa kim loại nặng thường bị nghiêm cấm đưa vào lò đốt thùng quay pin,acquy,… nhằm hạn chế phát sinh kim loại nặng khí thải b-Lò đốt thiết kế đơn giản Giảm đáng kể trọng lượng thể tích chất thải,chi phí đầu tư vận hành thấp,khơng tiêu hủy nhiều hóa chất,dược chất,thải khói đen,bụi tro khí độc ngồi mơi trường c-Lò đốt buồng Hiệu khử khuẩn cao,giảm đáng kể trọng lượng thể tích chất thải,cặn tro chơn lấp,chi phí vận hành thấp,khơng cần nhân viên có trình độ cao Tuy nhiên cơng nghệ thải khí nhiễm thứ cấp,khơng xử lý chất thải hóa học dược học d-Lò đốt nhiều buồng đốt Chất thải đốt triệt để, khí thải môi trường đạt tiêu chuẩn quy định Chất thải đốt nhiều buồng đốt: sơ cấp thứ cấp Tùy theo điều kiện sử dụng khả địa phương mà lựa chọn quy mơ thích hợp Lò đốt chất thải nhiều cấp gọi lò đốt nhiệt phân Chất thải đưa vào buồng đốt sơ cấp đốt nhiệt độ 350 – 600 oC Lượng khơng khí cấp vào từ 70 – 80% lượng khơng khí lý thuyết Khí thải sinh từ phản ứng cháy nước dẫn đến buồng thứ cấp đốt tiếp nhiệt độ 1100 – 1300 oC Lượng khơng khí cấp vào từ 110 – 120% lượng khơng khí lý thuyết Khí thải dẫn qua thiết bị xử lý khí thải trước thải vào môi trường Trong buồng đốt sơ cấp lượng khơng khí V, cấp 70 – 80% lượng khơng khí cần thiết Vo (theo tính tốn lý thuyết) Nhiệt độ lò đốt kiểm sốt từ 350 – 600 oC, giai đoạn cuối nâng nhiệt độ cao để đốt cháy hoàn toàn chất hữu lại tro Khí thải sinh từ phản ứng cháy gồm có hỗn hợp khí cháy (khí gas) nước dẫn lên buồng thứ cấp khí gas đốt tiếp buồng thứ cấp Ở buồng thứ cấp lượng khơng khí cung cấp dư để cháy hồn tồn (thường vượt 110 – 130%) lượng khơng khí cần thiết Khí thải tiếp tục làm (khử bụi, trung hòa thành phần khí thải có tính axít…) thiết bị xử lý trước thải môi trường.Nhiệt độ làm việc buồng thứ cấp thường lớn 1.000oC Lò đốt tầng sơi: Lò đốt tầng sơi loại lò đốt tĩnh lát lớp gạch chịu lửa bên để làm việc với nhiệt độ cao, có đặc điểm ln chứa lớp cát dày khoảng 40cm – 50cm Lớp cát có tác dụng: nhận giữ nhiệt cho lò đốt, bổ sung nhiệt cho chất thải ướt Được gió thổi tung lên, xé tơi xáo trộn chất thải rắn giúp trình cháy xảy dễ dàng Chất thải lỏng bơm vào lò dính bám lên mặt hạt cát nóng bị xáo động nên bị đốt cháy, nước bị bay hết Q trình đốt tầng sơi: Gió thổi mạnh vào lớp vỉ đỡ có lỗ nên gió phân bố đáy tháp làm lớp đệm cát phế liệu rắn, nhão thổi tơi, tạo điều kiện cháy triệt để Khoang phía tháp (trên vỉ phân bố gió), khu vực cháy sơ cấp nhiệt độ buồng đốt từ 850-920oC, khoang phía phình to khu vực cháy thứ cấp có nhiệt độ cháy cao (990-1100 oC) để đốt cháy hồn tồn chất thải Trong tháp sơi cần trì lượng cát định tạo lớp đệm giữ nhiệt ổn định hỗ trợ cho trình sơi lớp chất thải đưa vào đốt Khí thải sau làm nguội qua hệ thống trước qua ống khói thải mơi trường *Ưu điểm -Có thể đốt nhiên liệu có phẩm cấp thấp,là nhiên liệu có nhiệt trị bé,độ tro cao,hàm lượng lưu huỳnh cao độ ẩm cao -Bề mặt truyền nhiệt (buồng lửa) nhỏ gọn so với buồng lửa kiểu khác cường độ truyền nhiệt buồng lửa cao -Trong tầng sôi hạt nhiên liệu thay đổi nhanh liên tục thay đổi tiếp xúc hạt nhiên liệu sản phẩm cháy thể khí,do tạo điều kiện thuận lợi để tiến hành phản ứng hóa học,nhiệt độ hạt nhiên liệu tầng sôi đồng trì cháy phạm vi 800-900oC Ở nhiệt độ lưu huỳnh nhiên liệu bị oxy hóa mạnh SO2 sinh liên kết với đá vôi hay dolomit bổ sung vào tầng sơi,kết SO2bị khử nhiều,có thể lên đến 90-99%,là giảm lượng phát thải SO2 ống khói Chính loại lò đốt đốt chất thải có hàm lượng lưu huỳnh cao -Phát thải khí NOx thấp -Chuẩn bị nhiên liệu để đốt đơn giản rẻ tiền -Không có tượng đóng xỉ dàn ống sinh đặt buồng lửa bề mặt ống nhúng chìm tầng sơi *Nhược điểm -Tiêu thụ lượng cho quạt gió áp suất cao -Diện tích ghi lớn -Tổn thất tỏa nhiệt qua bề mặt lớn -Hiệu suất cháy buồng lửa tầng sơi tuần hồn thấp so với buồng lửa đốt bột than phun thông thường 1.7 Cơ chế hình thành trình thiêu đốt chất thải Khi trình đốt tiến hành, thành phần độc hại bị phá vỡ liên kết hóa học nhiệt độ, giảm thiểu hay loại bỏ hồn tồn độc tính Ở giai đoạn đầu xảy trình sấy, bốc nước Tiếp theo giai đoạn khí hóa cháy chất thải Về chất phản ứng cháy nguyên tố hóa học: cacbon, hydro, lưu huỳnh, nitơ… Trong trình thiêu đốt, phản ứng cháy mơ tả sau: Phương trình cháy hồn tồn cacbon, cung cấp đủ ôxy: C + O2 CO2 + Q1 Phương trình cháy khơng hồn tồn cacbon, thiếu ơxy: C + O2 CO + Q2 10 Số đĩa lý thuyết Na= 3(đĩa) Na  Vậy số đĩa thực tế : Nt=  0,585 = 5,13 Lấy số đĩa thực tế Na=6 đĩa 2.Khối lượng riêng trung bình pha khí pha lỏng Khối lượng riêng pha lỏng: Tra bảng I.2 trang 9, sổ tay trình thiết bị tập ta có khối lượng riêng dung dịch NaOH 10% 30oC 1104,5 (kg/m3) Áp dụng công thức IX.102 – Trang 183 – Sổ tay trình thiết bị tập  ytb  [ytb1 �M  (1  ytb1 ) �M ] �273 22, �T 2,335.104  9, 69.105 ytb1 = = =1,652.10-4 Trong đó: 49 M  M SO2  64( g / mol ) M  M kk  29( g / mol ) Suy :  ytb  [1, 652.104.64  (1  1, 652.10 4 ).29].273 22, 4.(273  30) =1,1663 (kg/m3) 3.Đường kính tháp hấp thụ Cơng thức xác định đường kính tháp theo sổ tay q trình thiết bị tập trang 181: 4Vtb (m )  3600.tb D Trong đó: Vtb : Lượng khí trung bình tháp (m3/h) tb : tốc độ khí trung bình tháp *Lượng khí trung bình tháp (sổ tay trình thiết bị tập 2, trang 183: Vtb  Vđ  Vc Trong Vđ, Vc lưu lượng hỗn hợp khí vào khỏi tháp (m3/h) Theo thông số thiết kế, Vđ = 3880,8 (m3/h) Vc tính theo cơng thức trang 183 sổ tay trình thiết bị tập 2: Vc = Vtr (1+Yc) Trong đó, Vtr thể tích khí trơ (m3/h) Lượng khí trơ vào tháp tính mục 1, theo Gtr = 156,158 (kmol/h) Vì để xác định thể tích khí trơ ta cần đổi đơn vị Gtr từ kmol/h sang m3/h: Vtr = =3879,9 /h Suy thể tích khí khỏi tháp: Vc = Vtr (1 + Yc ) = 3879,9.( + 9,69.10-5 ) = 3880,276 m3/h Suy lượng khí trung bình tháp: Vtb = = 3880,54 (/h) 50 Tốc độ khí tháp tính theo tốc độ giới hạn (khoảng cách đĩa 600 mm, đường kính lỗ 10 mm)  gh  0,05 x y Ta có px, py khối lượng riêng pha lỏng pha khí: px =1104.5, py = 1.1668 Suy : ωgh = 0.05 = 0.05 = 1,5387 (m/s) Tốc độ khí trung bình : ωtb = 0.9ωgh = 0.9x1.5387 = 1,385 (m/s) Vậy đường kính tháp: D = = = 0,996 (m) 4.Chiều cao tháp Theo sổ tay trình thiết bị tập trang 169, chiều cao tháp đĩa tính theo cơng thức: H  ( N tđ 1)( H   )  (0,8 �1)  m  Nt: số đĩa thực tế Hđ: khoảng cách đĩa (m) δ: chiều dày đĩa (m) (0,8 ÷ 1): khoảng cách cho phép đỉnh đáy thiết bị, chọn Ta có, số đĩa thực tế 6, khoảng cách đĩa 0,6(m) Chiều dày đĩa chọn 0,1 ÷ 0,3 lần đường kính lỗ, chọn δ = 0,3d   0,3.10  3( mm) Vậy chiều cao tháp là: H = (0.6 + 0.0003) + = 4,015 (m) 51 5.Thiết kế lỗ mâm Diện tích mặt cắt tự đĩa thường thấy từ (15 ÷ 20)% mặt cắt tháp (Trần Xoa, 2006) Tổng diện tích lỗ (diện tích tự do) đĩa:  D2  D2 �F  0,2 � (m ) 0, � �10002 (mm2 ) Diện tích lỗ (với đường kính lỗ chọn mục 3, d = 10 mm): d2 Fi  Số lỗ đĩa: n= 6.Trở lực tháp Trở lực tháp đĩa lưới có ống chảy chuyền (trang 192, sổ tay thiết bị tập 2) P  N tt Pđ ( N / m ) Trong đó: Ntt số đĩa thực tế tháp Pđ : tổng trở lực đĩa (N/m2) Pđ  Pk  Ps  Pt Pk : trở lực đĩa khô, Ps : trở lực đĩa sức căng bề mặt, Pt : trở lực thủy tĩnh chất lỏng đĩa tạo - Trở lực đĩa khô: Pk    y 02 ( N / m2 ) 02 : tốc độ khí qua lỗ (m/s)  : Hệ số trở lực   4,5 52 y : khối lượng riêng trung bình pha khí (kg/m 3), theo kết tính tốn ta có y =1.1668 (kg/)  y 02 1,1668 �1,385 Pk    4,5  3,64( N / m ) 2 - Trở lực sức căng bề mặt: Đường kính lỗ chọn 10 mm nên trở lực sức căng bề mặt tính theo cơng thưc IX.142 trang 194, sổ tay trình tập Ps  4 ( N / m2 ) 1,3d lô  0,08dlô  : sức căng bề mặt (N/m2), sức căng bề mặt NaOH 10% 30oC 77,3.10 3 (N/m2) 4 4.77,3.10 3 Ps    23,77( N / m ) 2 1,3d lô  0,08d lô 1,3.10.103  0,08  10.103  - Trở lực thủy tĩnh (công thức IX.146 trang 195, sổ tay thiết bị tập 2): Pt  b ghb ( N / m ) Trong hb : chiều cao lớp bọt đĩa 0,2 0,2 � � � 1,3852 � hb  4d tđ � �  �10 2 ��  0,0725(m) 2 � g d 9,81 � 10 � � � tđ � ρb khối lượng riêng bọt, thường lấy ρb = (0,4 – 0,6) ρx (kg/m3) =1104,5 Chọn ρb = 0,4 b  0, �1104,5  441,8( kg / m3 ) Gx=Lđ=5256,14(kmol/h), Gy= 156,158 Trở lực thủy tĩnh: Pt  441,8 �9,81�0,0725  314, 22( N / m ) Vậy tổng trở lực tháp: ∆P = Ntt ( ∆Pk + ∆Ps + ∆Pt ) = ( 3,64 + 23,77 + 314,22 ) = 2049,78 ( N/ 53 x Tính tốn khí thiết bị phụ trợ 7.1 Chiều dày thân Sau tính tốn kích thước tháp ta cần xác định chiều dày thân hình trụ tháp để chịu áp suất làm việc p Số liệu chiều dày thân tính theo cơng thức XIII.8, trang 360, sổ tay trình thiết bị tập 2: S Dt p  C ( m) 2  k    p Trong đó: D t : đường kính (m), đường kính tính Dt =0,996 m -  : hệ số bền thành hình trụ Do lỗ bố trí theo kiểu hành lang có đường kính nên hệ số bền tính theo chiều dọc là: (trang 361, sổ tay trình thiết bị tập 2) Với t: khoảng cách từ tâm lỗ tới tâm lỗ kia, d: đường kính lỗ  t  d 20  10   0,5 t 20 -  : Ứng suất trục dọc, tính theo cơng thức XIII.2 trang 355 sổ tay trình thiết bị tập (giá trị  c tra sổ tay trình thiết bị tập trang 374) c 900.106 �  450.106 ( N / m ) k     nc k 1050.106 �  300.106 ( N / m ) k     nk 3,5 Ta lấy giới hạn nhỏ hai ứng suất làm ứng suất chuẩn   300.106 ( N / m ) - C: hệ số bổ sung ăn mòn, bào mòn dung sai chiều dày (m) 54 C  C1  C2  C3 (m) C1 : vật liệu tháp làm thép khơng gỉ X18H10T vật liệu bền hồn tồn C1  1mm với tốc độ ăn mòn 0, 05 �0,1 (mm/năm), thời gian làm việc từ nên chấp nhận 15 �20 (năm) Thiết bị hóa chất bỏ qua C2 Dung sai theo chiều dày C3  0,  mm  C3 thép X18H10T với chiều dày thép mm, Vậy tổng hệ số bổ sung ăn mòn C  1,  mm  (trang 364, sổ tay trình thiết bị tập 2) - p: áp suất thiết bị (N/m2) Do mơi trường khí – lỏng nên áp suất làm việc tổng áp suất khí (pmt) áp suất thủy tính cột chất lỏng (pl) Áp suất khí theo giả thiết tính tốn pmt  atm  1,013.10 ( N / m )  Áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng: pl  g  l H l ( N / m ) với g – gia tốc trọng trường, l khối lượng riêng NaOH 10%, Hl: chiều cao lớn cột chất lỏng (trang 360, sổ tay trình thiết bị tập 2) Pi = 9,81x1104,5x4,015 = 43503,11 (N/ Vậy áp suất thiết bị: P = Pmt + Pi = 1,013x+43503,11 = 144803,11 (N/ Suy ta bỏ p mẫu số Chiều dày thân: S= 7.2 Đáy nắp thiết bị Đáy nắp tháp cần tính tốn cho phù hợp, nội dung tính tốn bao gồm chiều dày S, đường kính trong, chiều cao hđ (chiều cao phần lồi đáy), h 55 Hình 4.1:Cấu tạo nắp (đáy) hình elip N guồn: Trần Xoa, 2006b Đường kính nắp lấy đường kính tháp: Dt = 0,996 (m) Chiều cao hđ = 0,275 (m) (tra theo bảng XIII.13 trang 388 sổ tay trình thiết bị tập 2) Chiều dày S xác định theo công thức XIII.47 trang 385 sổ tay trình thiết bị tập 2: S Dt p D � t  C ( m) 3,8   k  k h  p 2hb hb : chiều cao phần lồi đáy, hb  0, 275m  h : hệ số bền mối hàn hướng tâm, nắp sử dụng mặt bích khơng sử dụng mối hàn nên bỏ qua giá trị h k: hệ số không thứ nguyên k=156 Do nên bỏ qua p mẫu Chiều dày nắp: S= S= 7.3 Ống dẫn nhập tháo liệu Đường kính ống dẫn khí vào thiết bị Vận tốc ống khoảng 10 – 30 m/s Chọn tốc độ khí vào 20 m/s Suy d1= = 0.26 (m) Theo tiêu chuẩn TCVN 2981 – 79, ta chọn ống có đường kính 400 mm có bề dày 6mm  Kích thước đường ỗng dẫn dung môi: Vận tốc dung môi ỗng dẫn vào tháp có giá trị từ 1,5 đến 2,5 m/s Chọn vx = 2,5 m/s Theo kết tính tốn, Ltr = 5256,14(kmol/h) d= 5256,14 x 40 => V = = 1104.5 = 190,35(m3/h) Đường kính ống dẫn dung dịch vào khỏi tháp (Công thức II.36 trang 369 sổ tay thiết bị tập 1): Dv =Dr = = = 0.16 (m) Theo tiêu chuẩn TCVN 2981 – 79, ta chọn ống có đường kính 700 mm có bề dày mm Kích thước chiều dài đoạn ống nối tra bảng XIII.32 trang 434 sổ tay trình thiết bị tập 57 Bảng 4.2:Kích thước chiều dài đoạn ống nối Dy(mm) Py.106(N/m2) 400 0,1 106 700 0,1 106 L (mm) 150 140 7.4 Tính tốn ống chảy chuyền  Đường kính ống chảy chuyền (cơng thức IX.217, trang 236 sổ tay trình thiết bị tập 2) 4Gx  m 3600 xx z dc  Trong đó: Gx : lưu lượng lỏng trung bình tháp (kg/h)  x : khối lượng riêng dung môi (kg/m3) z : Số ống chảy chuyền, số lượng ống chảy chuyền số lượng đĩa x : tốc độc chất lỏng ống chảy chuyền thường lấy x  0,1 �0,2  m / s  lấy 0,2 Dc = = 0.037 (m) = 37 (mm)  Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền (cơng thức IX.218 sổ tay q trình thiết bị tập 2, trang 236) S1 = 0,25dc = 0,25x0.037=0,00094 (m) = 9,4 (mm) Vậy đường kính mâm: Dmâm = Dt -2xdc – 2xS1 = 996- 2x37 -2x9.4 = 903,2 mm  Chọn chiều cao gờ chảy tràn 60 mm  Chọn chiều cao gờ chảy tràn htr=60mm 58 Khoảng cách từ mép ống chảy truyền đến mâm (Bảng 4A.7.7, Sách Absolution and tripping Asian) h=htr 13 = 60 13 = 47 (mm) 7.5 Khối lượng tháp Khối lượng riêng thép:   196 kg / m  Khối lượng thép làm thân: Tính được: m1 = Fxq x p = πDtHp = 3.14 x 0,996 x 4,015 x 196 = 2461,11 (kg) Trong Fxq diện tích xung quanh tháp  Khối lượng mâm Khối lượng mâm: Tính được: mmâm = = 97,74kg Khối lượng 6mâm: m2 =6x m mâm = x 97,74= 586,45 (kg)  Khối lượng đáy nắp Khối lượng đáy nắp tra sổ tay trình thiết bị tập trang 384 ta được: m3   kg  Ta dùng mặt bích liền thép không gỉ kiểu 1, tra bảng XIII.27 trang 421 sổ tay (Trần Xoa tác giả, 2006a) ta có bảng sau: Bảng 6.2 Kích thước mặt bích nối thân Py.106 N/m2 Dt Dn Db D1 mm 59 Do db h z Cái 0.1 1400  1650 1565 1505 1419 M39 38 44 Nguồn: Trần Xoa tác giả, 2006a Khối lượng bích nối thân: có ba bích nối thân, thân, hai bích nối đáy nắp với thân tháp m4 =  Khối lượng khí dung mơi chứa tháp Khối lượng khơng khí nhỏ nhiều so với khối lượng dung mơi nên bỏ qua Khói lượng NaOH tháp tính theo cơng thức: m5 = Vậy tổng khối lượng tháp là: M = 21129,45 kg 7.6 Chân đỡ thiết bị Tháp hấp thụ đặt nhà nên ta chọn chân đỡ kiểu V theo sổ tay thiết bị trang 436 Kích thước chân đỡ chọn theo bảng XIII.35 trang 437 sổ tay trình thiết bị tập Tải trọng cho phép toàn tháp là: G =M.g = 21129,45x9.81 = 207279 N Tải trọng cho phép chân: Gi = N 60 Bảng 4.3: Kích thước chân đỡ Tải trọng cho phép L B chân G.104 (N) 320 265 B1 B2 H H 270 400 500 275 s L D 22 120 34 Nguồn: Trấn Xoa, 2006b Hình 4.2:Cấu tạo chân đỡ Ngu ồn: Trần Xoa, 2006b Bộ phận Thân tháp Mâm Lỗ mâm Kích thước(mm) Chiều cao Đường kính Bề dày Số lượng Chiều dày mâm Khoảng cách mâm Số lượng Đường kính 4105 996 996 600 1985 lỗ/mâm 10 61 Đáy nắp Ống dẫn nhập liệu Khoảng cách lỗ (tính từ 10 đường kính) Đường kính 996 Bề dày Chiều cao phần lồi 275 Đường kính ống khí 260 Đường kính ống dung mơi 700 Chiều dài ống nối khí 160 Chiều dài ống nối dung môi 140 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp bụi chất vô – QCVN 61:2016/BTNMT Trần Ngọc Chấn (2011a), nhiễm khơng khí xử lý khí thải, NXB, Khoa học Kỹ thuật, tập Trần Ngọc Chấn (2011b), Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải, chương 13, NXB Khoa học Kỹ thuật, tập Công ty môi trường tầm nhìn xanh Gree Trần Xoa cộng (2006a), Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất NXB Khoa học Kỹ thuật, tập 6.Trần Xoa cộng (2006b), Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, chương IX, NXB Khoa học Kỹ thuật, tập Giáo trình tính tốn thiết bị PGSTS Hồng Kim Cơ 63 ... chất ô nhiễm không khí phải xử lý Chất lỏng gọi dung dịch hấp thụ Quá trình xử lý nhiễm khơng khí theo phương pháp chia thành bước: - Khuếch tán phân tử xử lý chất nhiễm khơng khí khối khí thải... Cần xử lý Cần xử lý NOx 157,806 500 300 Không cần xử lý CO2 112658,79 Không quy định Không định quy Không cần xử lý 2.3 Giới thiệu sở lựa chọn phương án công nghệ A.Xử lý bụi Bụi tập hợp nhiều... a-Phương pháp hấp thụ Hấp thụ khí chất lỏng q trình hòa tan chất khí chất lỏng chúng tiếp xúc với Trong q trình hấp thụ, dòng khí thải có chứa chất ô nhiễm không khí cần loại bỏ, dẫn đến tiếp