1
MỞ ĐẦU
Trong thời đại công nghiệp hoá - hiện đại hoá, con người đang
phải đối mặt với sự khủng hoảng sinh thái, mà nguyên nhân
chính lại do chính con người gây ra. Vấn đề bảo vệ môi trường
trở nên mang tính cấp cấp bách và được sự quan tâm của các
quốc gia trên toàn thế giới.
Cùng với việc xây dựng ngày càng nhiều các nhà máy, khu công
nghiệp, các khu chế xuất… phục vụ nhu cầu sống của con
người, môi trường không khí cũng theo đó mà ô nhiễm và ngày
càng trầm trọng hơn. Tuy nhiên, con người sống không thể thiếu
không khí và cần một môi trường không khí trong lành, nên
chính con người phải bảo vệ môi trường sống của chính mình và
khắc phục những hậu quả mà do hoạt động sống của mình gây
ra.
Hiện nay, ở Việt Nam, nhiều nhà máy, công ty… đang hoạt
động và hằng ngày thải ra môi trường những chất thải rất co hại,
có nguy cơ gây ảnh hưởng lớn đến môi trường sinh thái. Cần
phải có các biện pháp xử lý chúng, đem lại
2
Công ty cỗ phần cao su Đà Nẵng, nằm trong khu vực có dân cư
sinh sống ở xung quanh, có nhiều vấn đề liên quan đến môi
trường cần được quan tâm, đặc biệt là môi trường không khí.
Trước những vấn đề trên, tôi đã thực hiện đề tài:
“THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI
THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN CAO SU ĐÀ NẴNG”
3
1. TÍNH TOÁN LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI THẢI RA TRONG
QUÁ TRÌNH ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU
1.1. Tính toán lượng khí thải độc hại
- Nhiên liệu được sử dụng tại Công ty cao su Đà Nẵng là
p
(%)
A
p
(%)
W
p
(%)
83,4 10 0,2 0,2 2,9 0,3 3
- Lượng dầu tiêu thụ của các lò:
+ Ống khói số 1: 616 l/h ( 558 kg/h).
+ Ống khói số 2: 1540 l/h (1395 kg/h).
+ Ống khói số 3: 510 l/h (462 kg/h).
- Hệ số thừa không khí: α = 1,4.
- Hệ số cháy không hoàn toàn: η = 0,03.
- Hệ số tro bay theo khói: a = 0,8.
- Nhiệt độ khói thải: t
khói
= 200
o
C.
4
- Có thể tóm tắt các đặc điểm của các nguồn thải theo bảng
sau:
T
T
Các thông số
Đơn
vị
Ống khói
bảng 8.2 [2].
Bảng 8.2.
TT
Đại lượng tính
toán
Công thức tính Kết quả
1 Lượng không khí 10,153
5
khô lý thuyết cần
cho quá trình cháy
V
0
=0,089C
p
+0,264H
P
-0,0333(O
P
- S
P
) m
3
chuẩn/kgN
L
2
Lượng không khí
ẩm lý thuyết cần
cho quá trình cháy
(ở t = 30
0
cháy (SPC)
V
so2
= 0,683.10
-2
S
P
0,020
m
3
chuẩn/kgN
L
5 Lượng khí CO
trong SPC với hệ
số cháy không
hoàn toàn về
V
co
= 1,865.10
-2
ηC
P
0,047
m
3
chuẩn/kgN
L
6
hóa học và cơ học
t
1,544
m
3
chuẩn/kgN
L
8
Lượng khí N
2
trong
SPC
V
N2
= 0,8.10
-2
N
P
+0,79V
t
11,536
m
3
chuẩn/kgN
L
9
Lượng khí O
2
trong
không khí thừa
V
m
3
chuẩn/kgN
L
7
Bảng 8.3. Lượng khói thải và tải lượng các chất ô nhiễm có
trong khói thải
TT
Đại lượng tính
toán
Công thức tính
Kết quả
Lò
hơi số
1
Lò
hơi
số
2
Lò
hơi
số
3
1
Lưu lượng khói
(SPC)
ở điêu kiện tiêu
chuẩn
khoiC
T
tL
L
+
=
4,168
(m
3
/s)
10,42
1
(m
3
/s)
3,451
(m
3
/s
)
3
Tải lượng khí
SO
2
với ρ
SO2
=
2,926
(kg/m
3
(g/s)
22,60
2
7,484
5
8
ρ = 1,25
(kg/m
3
chuẩn)
(g/s) (g/s)
5
Tải lượng khí CO
2
với: ρ
co2
= 1,977
(kg/m
3
chuẩn)
3600
10
22
3
2
COtcCO
CO
mV
M
ρ
Công thức
tính toán
Đơn vị Kết quả
Lò
hơi số
1
Lò
hơi số
2
Lò
hơi số
3
1 Khí SO
2
T
2
2
L
Mso
Cso =
mg/m
3
2155,1 2155,2 2155,2
9
2 Khí CO
T
L
Mco
Cco =
mg/m
loại A nên khí SO
2
của lò hơi số 1 và 2 vượt tiêu chuẩn cho phép
1,44 lần và khí CO vượt tiêu chuẩn cho phép 1,45 lần, còn các
khí thải khác đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Vì lượng khí
thải CO tại miệng ống khói vượt tiêu chuẩn cho phép do sự cháy
không hoàn toàn về mặt hóa học và cơ học, nên chỉ cần quan
tâm đến tính toán khuyếch tán và xử lý khí thải SO
2
.
Bảng 8.5. TCVN 5939 – 1995, Chất lượng không khí – Tiêu
chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ [5]
10
TT
Thông số Giới hạn cho phép (mg/m
3
) đối
với loại cơ sở sản xuất
A(đã có trước
ngày ban hành
tiêu chuẩn)
B(có sau ngày
ban hành tiêu
chuẩn)
1 Bụi khói
- Nấu kim loại 400 200
- Bê tông nhựa 500 200
- Xi măng 400 100
- Các nguồn khác 500 400
2 Bụi
∂
+
−+
∂
−
−
M
C
(g/m
3
)
Trong đó:
M : Tải lượng chất ô nhiễm, g/s.
V : Vận tốc gió trung bình ngoài trời theo trục x, m/s.
zy
,∂∂
: Hệ số khuyếch tán của khí quyển theo trục ngang
y, trục đứng z.
z : Chiều cao của mặt phẳng vị trí tính toán, m.
H : Chiều cao hiệu dụng của ống khói, m.
H = h + ∆H , h là chiều cao thực của ống khói.
∆H là độ cao phụt lên thẳng của nguồn khí
thải.
- Để áp dụng mô hình Gauss trong tính toán khuyếch tán chất
ô nhiễm, Holland J.Z. đưa ra công thức sau đây để xác định độ
nâng cao của luồng khói, [3.54] [2]:
∆H =
=
zy
.π.u.
M
∂∂
.exp(-
2
y
2
2.
y
∂
).exp(-
2
z
2
2
H
∂
) (g/m
3
)
- Trường hợp tính sự phân bố nồng độ trên mặt đất dọc
theo trục gió (trục x), với y = 0, [3.34] [2]:
C
x,0,0
=
zy
.π.u.
M
c
+ d
z
∂
= a.x
0,894
Trong đó:
x : khoảng cách xuôi theo chiều gió kể từ nguồn, tính
bằng km. Các hệ số a,b,c,d được cho ở bảng 8.6.
Bảng8.6. Công thức tính toán các hệ số a, b,c,d.
Cấp
ổn
a
x ≤ 1(km) x ≥ 1 (km)
b c d b c d
A
213 440,8 1,941 9,27 459,7 2,094 -9,6
B
156 106,8 1,149 3,3 108,2 1,098 2,0
C 104 61 0,911 0 61 0,911 0
D 68 33,2 0,725 - 1,7 44,5 0,516 -13,0
E 50,5 22,8 0,678 -1,3 55,4 0,305 -34,0
F 34 14,35 0,740 -0,35 62,6 0,180 -48,6
- Với cấp ổn định C ( a = 104, b = 61, c = 0,911, d = 0),
tính được các hệ số
zy
và ∂∂
theo bảng 8.7.
Bảng 8.8. Kết quả tính toán độ nâng cao của vệt khói
thải
Ống khói
số
Mùa
D
[m]
w
[m/s]
u
[m/s]
T
khói
[
o
K]
T
xq
[
o
K]
P
khí quyển
[mbar]
∆H
[m]
15
1
Ống
khói số
3
Ống
khói số
1
Ống
khói số
2
Ống
khói số
3
H (m) 22,363 32,589 24,402 22,211 28,927 24,119
1.2.3. Tính toán phân bố các chất ô nhiễm
- Để tính nồng độ cực đại C
max
trên mặt đất, ta có thể sử
dụng công thức [3.35] [2]:
16
2
H
)(C
maxz
=∂
Bảng 8.10. Kết quả tính X
max
,
y
∂
6
15,706
15,70
6
1y
∂
27,648 27,648 27,648 27,648 27,464
27,46
4
27,464
27,46
4
X
1max
(km)
0,227 0,227 0,227 0,227 0,226 0,226 0,226 0,226
C
1max
(g/m
3
)
0,776 0,781 39,688 0,032 0,717 0,722 36,678 0,030
Ốn
g
khó
i số
2z
∂
23,044 23,044 23,044 23,044 20,454
20,45
17,05
5
17,055
17,05
5
3y
∂
30,120 30,120 30,120 30,120 29,777
29,77
7
29,777
29,77
7
X
3max
(km)
0,250 0,250 0,250 0,250 0,247 0,247 0,247 0,247
C
3max
(g/m
3
)
0,541 0,544 27,643 0,022 0,504 0,508 29,777 0,021
- Áp dụng các công thức trên với hướng gió Bắc – Đông
Bắc (về mùa đông) và Đông – Đông Nam (về mùa hè), ta có kết
quả tính toán phân bố nồng độ SO
2
, CO, CO
2
, bụi được thể hiện
(x,y
)
(mg/m
3
)
6,10
-51
6,10
-51
3,10
-
49
2,10
-52
5,10
-51
5,10
-51
3,10
-
49
2,2,10
-
52
200
C
1
(x)
(mg/m
3
13
1,5,10
-
16
300
C
1
(x)
(mg/m
3
)
0,699 0,704
35,7
56
0,029 0,643 0,647
32,86
8
0,027
C
1
(x,y
)
(mg/m
3
)
8,6.10
-
08
8,6,10
-08
C
1
(x,y
)
(mg/m
3
)
4,10
-05
4,10
-5
0,00
20
2,10-6
0,000
0
4,10-5
0,001
8
1,5,10-
6
500
C
1
(x)
(mg/m
3
)
0,401 0,403
20,4
65
0,013 0,282 0,284
14,40
7
0,012
C
1
(x,y
)
(mg/m
3
)
0,003 0,003 0,15
7
0,000 0,003 0,003 0,143 0,000
20
700
C
1
(x)
(mg/m
3
)
0,243 0,245
12,4
44
0,010 0,222 0,224
11,36
6
0,009
0,63
9
0,001 0,011 0,011 0,584 0,000
900
C
1
(x)
(mg/m
3
)
0,162 0,163
8,28
9
0,007 0,148 0,149 7,566 0,006
C
1
(x,y
)
(mg/m
3
)
0,017 0,017
0,88
9
0,001 0,016 0,016 0,812 0,001
21
100
0
C
1
0,005 0,106 0,106 5,398 0,004
C
1
(x,y
)
(mg/m
3
)
0,024 0,024
1,24
4
0,001 0,022 0,022 1,135 0,001
120
0
C
1
(x)
(mg/m
3
)
0,100 0,100
5,09
8
0,004 0,091 0,092 4,651 0,004
C
1
(x,y
)
(mg/m
3
C
1
(x)
(mg/m
3
)
0,076 0,077
3,90
6
0,003 0,070 0,070 3,563 0,003
C
1
(x,y
)
(mg/m
3
)
0,028 0,028 1418 0,001 0,025 0,025 1,294 0,001
150
0
C
1
(x)
(mg/m
3
)
0,068 0,068
3,46
3
0,003 0,062 0,062 3,159 0,003
0,027 0,027
1,39
3
0,001 0,025 0,025 1,270 0,001
170
0
C
1
(x)
(mg/m
3
)
0,054 0,055
2,78
1
0,002 0,050 0,050 2,537 0,002
C
1
(x,y
)
(mg/m
3
)
0,027 0,027
1,35
9
0,001 0,024 0,024 1,240 0,001
180
0
C
6
0,002 0,041 0,041 2,085 0,002
C
1
(x,y
)
(mg/m
3
)
0,025 0,025
1,27
1
0,001 0,023 0,023 1,159 0,001
200
0
C
1
(x)
(mg/m
3
)
0,041 0,041
2,08
8
0,002 0,037 0,037 1,904 0,002
C
1
(x,y
)
(mg/m
-
53
5,10
-51
4,10
-54
6,10
-52
6,10
-52
5,10
-51
2,6,10
-53
200
C
1
(x)
(mg/m
3
)
0,456 0,459 23,301 0,019 0,733 0,738 23,301 0,030
C
1
(x,y)
(mg/m
3
)
0,000 2,5,10
-15
0,000 1,10
-7
6,10
-6
5,4,10
-9
400
C
1
(x)
(mg/m
3
)
0,891 0,896 45,544 0,037 0,954 0,960 45,544 0,039
C
1
(x,y)
(mg/m
3
)
0,000 6,6,10
-5
0,003 3,10
-6
0,000 7,10
-5
0,003 3,10
-6
500
C
0,006 0,006 0,324 0,000 0,006 0,006 0,324 0,000
Copyright: Tài liệu đại học ©