Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
- 1 L£ ANH TUÊN 49 dt
MSSV: 6269 49
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
HỆ THỐNG XLKT BÊN NGOÀI

CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ VÀ TẢI LƢỢNG
CÁC CHẤT ĐỘC HẠI
CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÍ
CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM

Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
- 2 L£ ANH TUÊN 49 dt
MSSV: 6269 49

CHƢƠNG 1
TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ VÀ
TẢI LƢỢNG CÁC CHẤT Ô NHIỄM
I.1. SỐ LIỆU BAN ĐẦU
I.1.1. Nhiệm vụ
Tính toán dự báo và thiết kế hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường không khí từ lò đốt dầu
của nhà máy thép: GIA SÀNG

D
TB
t
0
C
D
TB

%
D
tt
d

g/m
3
D
TB
v
m/s
Hướng
gió
28,8
Th.7
83
22
3,2
ĐN
16,6
Th.1
80

p
(%)
W
p
(%)
A
p
(%)
Số lượng
B(kg/h)
2 Lò điện
61,4
2,63
1,93
0,34
0,7
7
26
1890
Lò nung phôi
61,4
2,63
1,93
0,34
0,7
7
26
2567

b) Công suất nhà máy :

2
Lò nung
1
48
1,8
120

Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
- 4 L£ ANH TUÊN 49 dt
MSSV: 6269 49

1.2. TÍNH TOÁN THỂ TÍCH KHÓI THẢI
Nhiệt trị tính theo công thức 12.7-[7] như sau:
Q
P
=81.C
p
+ 246.H
p
- 26.(O
p
- S
p
) - 6.W
p
= 81.61,4 + 246.1,93 - 26.(2,63 – 0,7) – 6.7 = 5356 (Kcal/kgNL)
-Lò điện:
Lượng nhiên liệu tiêu hao của 2 lò điện :
2 45 / 21 / 1890( / )B T h kg T kg h   


cả 2 mùa như sau:
I.1.3. 1.2.1. Tính toán cho mùa hè
1.2.1.1Tính cho lò điện:
Bảng 1-4: Sản phẩm cháy tính cho mùa hè
Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
- 5 L£ ANH TUÊN 49 dt
MSSV: 6269 49

TT
Đại lượng tính
Công thức tính toán
Kết quả
(m
3
chuẩn/
kgNL)
01
Lượng không khí khô lý
thuyết
V
0
=0,089C
p
+0,264 H
p
-0,0333(O
p
- S
p
)

-2
.S
p

= 0,683.10
-2
.0,7
4,78.10
-3

05
Lượng CO trong SPC (η
=0,01
V
CO
= 1,865.10
-2
. η.C
p

=1,865.10
-2
.0,01.61,4
1,145.10
-2

06
Lượng CO
2
trong SPC (η

2
trong sản phẩm
cháy
V
2
N
= 0,8.10
-2
.Np+0,79. V
T
=
= 0,8.10
-2
.0,34+0,79.8,568
6,77
Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
- 6 L£ ANH TUÊN 49 dt
MSSV: 6269 49
09
Lượng O
2
trong SPC
V
2
O
= 0,21.( α-1 )V
a
= 0,21.( 1,4 – 1 ).6,12
0,514
10

V
2
NO
=
2
2
7,3
. 1890.2,054
NO
NO
M
B



1,88.10
-3

c) Lượng N
2
tham gia vào
phản ứng của NO
2

V
2
N
= 0,5 .V
2
NO

SO
+ V
CO
+ V
2
CO
+ V
O
2
H
+
V
2
N
+V
2
O
+V
2
NO
- V
2
N
(
2
NO
)
-V

22

t
L
  
   

= 3,15( m
3
/s)
Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
- 7 L£ ANH TUÊN 49 dt
MSSV: 6269 49
1.2.1.2 .Tính cho lò nung phôi
Bảng 1-5: Sản phẩm cháy tính cho mùa hè

TT
Đại lượng tính
Công thức tính toán
Kết quả
(m
3
chuẩn/
kgNL)
01
Lượng không khí khô lý
thuyết
V
0
=0,089C
p
+0,264 H

trong sản
phẩm cháy
V
2
SO
= 0,683.10
-2
.S
p

= 0,683.10
-2
.0,7
4,78.10
-3

05
Lượng CO trong SPC (η
=0,01)
V
CO
= 1,865.10
-2
. η.C
p

=1,865.10
-2
.0,01.61,4
1,145.10

+0,0016.d.V
t
=
=0,111.1,93+0,0124.7+0,0016.22.8,568
0,6
Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
- 8 L£ ANH TUÊN 49 dt
MSSV: 6269 49
08
Lượng N
2
trong sản
phẩm cháy
V
2
N
= 0,8.10
-2
.Np+0,79. V
T
=
= 0,8.10
-2
.0,34+0,79.8,568
6,77
09
Lượng O
2
trong SPC
V

3
tiêu
chuẩn/kgnl
ρ
NO2
=2,054kg/m
3

V
2
NO
=
2
2
10,47
. 2567.2,054
NO
NO
M
B



1,99.10
-3

c) Lượng N
2
tham gia
vào phản ứng của NO


11
Tổng lượng sản phẩm
cháy ở đktc
V
SPC
= V
2
SO
+ V
CO
+ V
2
CO
+ V
O
2
H
+ V
2
N
+V
2
O

+V
2
NO
- V
2

T

(273 ) 9,034 2567 (273 120)
3600 273 3600 273
H
SPC
T
VB
t
L
  
   
= 9,27( m
3
/s)
1.2.2. Tính cho mùa đông
1.2.2.1.Tính cho lò điện
Bảng 1-6: Sản phẩm cháy tính cho mùa đông

TT
Đại lượng tính
Công thức tính toán
Kết quả
(m
3
chuẩn/
kgNL)

T
= α .V
a
= 1,4.6,0
8,41
04
Lượng SO
2
trong sản
phẩm cháy
V
2
SO
= 0,683.10
-2
.S
p

= 0,683.10
-2
.0,7
4,78.10
-3

05
Lượng CO trong SPC (η
=0,01)
V
CO
= 1,865.10

07
Lượng hơi nước trong
SPC
V
O
2
H
=0,111.H
p
+0,0124.W
p
+0,0016.d.V
t
=
=0,111.1,93+0,0124.7+0,0016.10.8,41
0,435
08
Lượng N
2
trong sản
phẩm cháy
V
2
N
= 0,8.10
-2
.Np+0,79. V
T
=
= 0,8.10


= 3,953.10
-8
.(1890.5356)
1,18

7,3
b) Quy đổi ra m
3
tiêu
chuẩn/kgnl
ρ
NO2
=2,054kg/m
3

V
2
NO
=
2
2
7,3
. 1890.2,054
NO
NO
M
B



2
O
= V
2
NO

1,88.10
-3

11
Tổng lượng sản phẩm
cháy ở đktc
V
SPC
= V
2
SO
+ V
CO
+ V
2
CO
+ V
O
2
H
+ V
2
N
+V

khói thải và được tính toán trong điều kiện thực tế theo công thức sau đây :
273
)t273(
.
3600
B.V
L
SPC
T



(273 ) 8,73 1890 (273 90)
3600.2 273 3600 2 273
H
SPC
T
VB
t
L
  
   

= 3,05( m
3
/s)
1.2.2.2.Tính cho lò nung phôi
Bảng 1-7: Sản phẩm cháy tính cho mùa đông

TT


= ( 1 + 0,0016.10 ) .5,91
6,0
03
Lượng không khí ẩm thực
tế (α =1,4)
V
T
= α .V
a
= 1,4.6,0
8,41
04
Lượng SO
2
trong sản phẩm
cháy
V
2
SO
= 0,683.10
-2
.S
p

= 0,683.10
-2
.0,7
4,78.10
-3

.(1- η).C
p

=1,865.10
-2
.(1-0,01).61,4
1,13
07
Lượng hơi nước trong SPC
V
O
2
H
=0,111.H
p
+0,0124.W
p
+0,0016.d.V
t
=
=0,111.1,93+0,0124.7+0,0016.10.8,41
0,435
08
Lượng N
2
trong sản phẩm
cháy
V
2
N

-8
.(B.Q
P
)
1,18

= 3,953.10
-8
.(2567.5356)
1,18

10,47
b) Quy đổi ra m
3
tiêu
chuẩn/kgnl
ủ
NO2
=2,054kg/m
3

V
2
NO
=
2
2
10,47
. 2567.2,054
NO

tham gia vào
phản ứng của NO
2

V
2
O
= V
2
NO

1,99.10
-3

Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
- 13 L£ ANH TUÊN 49 dt
MSSV: 6269 49
11
Tổng lượng sản phẩm cháy
ở đktc
V
SPC
= V
2
SO
+ V
CO
+ V
2
CO

SPC
= 8,73 m
3
/h. Lưu lượng
khói thải ứng với khi đốt cháy nhiên liệu Bột than được xác định phụ thuộc vào nhiệt độ của
khói thải và được tính toán trong điều kiện thực tế theo công thức sau đây :
273
)t273(
.
3600
B.V
L
SPC
T

(273 ) 8,73 2567 (273 120)
3600 273 3600 273
H
SPC
T
VB
t
L
  
   
= 8,96( m
3

Lò
điện
Mùa hè
02
50
4
90
3,15
Mùa đông
3,05
Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
- 14 L£ ANH TUÊN 49 dt
MSSV: 6269 49
1
Lò
nung
Mùa Hè
01
48
1,8
120
9,27
M.Đông
8,96

1.3. TÍNH TOÁN TẢI LƢỢNG CÁC CHẤT Ô NHIỄM
Tải lượng các chất ô nhiễm được tính toán và cho trong bảng tính sau :
Bảng 1-9: Tải lượng các chất ô nhiễm do đốt cháy nhiên liệu than của 1 lò điện
TT
Đại lƣợng tính

M

   



3,7165
02
Tải lượng CO với
ρ
CO
=1,25 kg/m
3
chuẩn
3
10 . . .
3600 2
CO CO
CO
VB
M




33
10 11,45 10 1890 1,25
3600 2
CO
M

2
3
10 1,134 1890 1,977
3600 2
CO
M
  



588,5
04
Tải lượng NO
2

2
2
3
3
10 .
10 .7,3
3600 2 3600 2
NO
NO
M
M 


1,015
05

M


(g/s)

3,757 243,75 247,507
tt
M   
(g/s)
Mặt khác do đốt trong lò điện có sinh thêm lượng CO nên ta cấp thêm một lượng không
khí là 40m
3
chuẩn/tấn sản phẩm
- Tính cho mùa hè:

0 0 0
90
O C O C O C
tt ps
L L L0
33
40 /tan 90tan / 3600 /
OC
ps sp sp
L m h m h  
L L L0
33
40 /tan 90tan / 3600 /
OC
ps sp sp
L m h m h  0
3
/3600 8258 11858
OC
tt
hLm  0
0
90 3 3
(273 90)
15767 / 4,38 /
273
OC
C
tt
tt
m h m s

SO SO
SO
VB
M


2
33
10 4,78 10 2567 2,962
3600
SO
M

   


10,096
02
Tải lượng CO với
ρ
CO
=1,25 kg/m
3
chuẩn
3
10 . . .
3600
CO CO
CO
VB

CO CO
CO
VB
M



2
3
10 1,134 2567 1,977
3600
CO
M
  


1598,6
04
Tải lượng NO
2

2
2
3
3
10 .
10 .10,47
3600 3600
NO
NO

TT
Loại lò
Đại lƣợng tính
Công thức tính toán
Kết quả (g/s)
g/m
3

mg/m
3

01
Lò điện
Nồng độ SO
2

2
2
SO
SO
LN
T
M
C
L


0,8296
829,6
Lò nung

T
M
C
L


131,36
131,36.10
3

Lò nung
172,45
172,45.10
3
04
Lò điện
Nồng độ NO
2

2
2
NO
NO
LN
T
M
C
L



Đại lƣợng tính
Công thức tính toán
Kết quả (g/s)
g/m
3

mg/m
3

01
Lò điện
Nồng độ SO
2

2
2
SO
SO
LN
T
M
C
L


0,8485
848,5
Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
- 18 L£ ANH TUÊN 49 dt
MSSV: 6269 49

LN
T
M
C
L


134,36
134,36.10
3

Lò nung
178,4
178,4.10
3
04
Lò điện
Nồng độ NO
2

2
2
NO
NO
LN
T
M
C
L


 Công nghệ sản xuất: Cấp B
I.1.4. I.5.1.Tính cho lò điện:
 Lưu lượng khói thải: tính ở 90
0
C đổi sang ở điều kiện 0
0
C
+ Mùa hè: L
90
= 4,48 m
3
/s = 16128 m
3
/h, L
TC
=
90
273
.
273 90
L 

12129,3 m
3
/h
+ Mùa đông: L = 4,38 m
3
/s = 15768 m
3
/h, L

TT
Chất ô nhiễm
C
max
=C.k
p
.k
v
(mg/m
3
)
Nồng độ
(mg/m
3
)
Kết luận
1
SO
2

600
829,6
Phải XL
2
CO
1200
55,25.10
3

Phải XL

C
max
=C.k
p
.k
v
(mg/m
3
)
Nồng độ
(mg/m
3
)
Kết luận
1
SO
2

600
848,5
Phải XL
2
CO
1200
56,5.10
3

Phải XL
3
CO

3
/h, L
TC
=
120
273
.
273 120
L 

23182 m
3
/h
+ Mùa đông: L
120
= 8,96 m
3
/s = 32256 m
3
/h, L
TC
=
120
273
.
273 120
L 

22407 m
3

)
Nồng độ
(mg/m
3
)
Kết luận
1
SO
2

540
1089
Phải XL
2
CO
1080
1100,9
Phải XL
3
CO
2

Không quy định
172,45.10
3

Không XL
4
NO
2

1
SO
2

540
1127
Phải XL
2
CO
1080
1139
Phải XL
3
CO
2

Không quy định
178,4.10
3

Không XL
4
NO
2

918
324,5
Không XL
5
Bụi

c.
H
t
:Là độ nâng của luồng khói do trênh lệch t
o
.
H
o
:Chiều cao thực tế của ống khói.
H
e
:chiều cao ống khí tính kiểm tra.
0,795. .
2,58
1
m
QV
H
V



Trong đó :
Q :Lượng khí thải (m
3
/phut) ở điều kiện t
o
=o
o
c.

4,0
.
2




=0,356 (m/s)
2
2
2
2
.
2
Q
V
d





=
2
9,27
1,8
.
2



:
3
1
2,01.10 . .( 288)(2,3lg 1)
t
H Q T J
J

   

Trong đó :
T: nhiệt độ tuyệt đối của khí thải ,
o
k
J:Thông số hiệu chỉnh phụ thuộc vào nhiệt độ khí thải ,J được xác định như sau:
1
. 1460 296. 1
288
.
V
J
T
QV

  




1




=33,1
23
1
2,01 10 556,2(363 288)(2,3lg33,1 1)
33,1
t
H

     
= 46,1 m
Chiều cao ống khói kiểm tra lò điện:
1 1 1 1
0,65.( )
e o m t
H H H H  
=50+0,65(0,94+162,3)=156,1 m
Chiều cao ống khói kiểm tra lò nung:
2 2 2 2
0,65.( )
e o m t
H H H H  
=48+0,65(20,93+46,1)=91,57 m
Xác định hệ số thải khí mà ống khói có khả năng phát tán : q
3
.10 .
e
q k H

-3
.91,57=16,02 (N.m
3
/h)
Xác định hệ số phát thải theo yêu cầu (đối với khí SO
2
)
0,7.( ).
100
S
qF


( N.m
3
/h)
Trong đó :
S: Hàm lượng lưu huỳnh của nhiên liệu đốt,%
F: Lượng nhiên liệu đốt, kg/h
1
11
0,7.( ).
100
S
qF


=
0,7
0,7 ( ) 1890

’
2
thỏa mãn điều kiện phát thải

CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC
CÔNG TRÌNH XỬ LÝ
II.1. LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ
Có rất nhiều phương pháp xử lý các chất ô nhiễm khác nhau, đó là các phương
pháp: phương pháp hấp thụ, phương pháp hấp phụ, phương pháp đốt, phương pháp ngưng tụ,
phương pháp sinh học Tuy nhiên ở đây, với những chất ô nhiễm này ta quan tâm tới 3
phương pháp xử lý đầu tiên. Sơ bộ lựa chọn phương pháp đốt để xử lý CO và phương pháp
hấp thụ để xử lý SO
2
.
Đồ án MTKK và XLKT GVHD: PGS-TS: Nguyễn Quỳnh Hương
- 25 L£ ANH TUÊN 49 dt
MSSV: 6269 49
Để xử lý đạt hiệu quả cao thì trình tự xử lý các chất sao cho phải bổ sung cho nhau.
Để rõ hơn về điều đó thì phải biết được công nghệ xử lý của từng chất.
+ Với chất CO, biện pháp tối ưu và thông dụng nhất là dùng buồng đốt để đốt kiệt,
chuyển khí ban đầu thành khí CO
2
ít độc hại hơn .
+ Với SO
2
: cũng có rất nhiều phương pháp xử lý như: phương pháp hấp thụ bằng dung
dịch sữa vôi hay nước, phương pháp hấp phụ Tuy nhiên phương pháp thông dụng và phù
hợp nhất hiện nay là hấp thụ bằng sữa vôi. Trước khi khí thải từ lò đốt CO đến tháp hấp thụ
được làm mát để giảm nhiệt độ về nhiệt độ phù hợp. Như vậy trình tự xử lý như sau: CO 
SO

thể tích
khói thải.
*) Lò điện