ĐA XỬ LÍ KHÍ THẢI BÊN NGOÀI CT

GVHD:TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

nhiÖm vô thiÕt kÕ

 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ.
I. Nhiệm vụ thiết kế.
 Tính toán tải lượng các chất ô nhiễm, dự báo và thiết kế hệ thống xử lý ô nhiễm
môi trường không khí từ các nguồn thải của nhà máy:
Tuynel Từ Sơn
 Địa điểm xây dựng: Nghệ An
 Vị trí nguông thải: Kèm theo bản vẽ
 Đặc tính kĩ thuật của nguồn thải.
 Công suất hoạt động của nhà máy: Gnăm = 15 triệu viên/năm, G1 = 26200
tấn/năm.
 Thời gian hoạt động tính cho 1 năm : 305 ngày/ năm.
 Thành phần nhiên liệu được sử dụng:
Nhiên liệu

AP
(%)

SP
(%)

WP
(%)

OP
(%)


ĐA XỬ LÍ KHÍ THẢI BÊN NGOÀI CT

GVHD:TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT &
Xác định các thông số tính toán cơ bản
I.

CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN BÊN TRONG VÀ BÊN NGOÀI CHO PHÂN
XƯỞNG VÀO MÙA MƯA.
1. Địa điểm xây dựng : Nghệ An
2. Thông số tính toán bên ngoài nhà vào mùa mưa.
2.1. Nhiệt độ
Nhiệt độ tính toán ngoài nhà vào mùa mưa là nhiệt độ trung bình tháng cao nhất
vào mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 10). Theo bảng 2.2 TCVN 02:2009/BXD tại Bà Rịa
Vũng Tàu có nhiệt độ trung bình tháng cao nhất trong mùa mưa là tM = 29,7 oC tương
ứng với tháng 7.
2.2. Độ ẩm
Theo bảng 2.10 TCVN 02:2009/BXD tại Nghệ An có độ ẩm tương đối của không
khí trung bình tháng ứng với tháng 7 trong mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 10) là 73,4
%.
2.3. Dung ẩm
Với nhiệt độ tính toán bên ngoài là 28,50 oC và độ ẩm là 80,50%, sử dụng biểu đồ
I-d ta tra được giá trị dung ẩm vào mùa hè của không khí bên ngoài dM = 21,00 (g/kg)
2.4. Vận tốc gió
Theo bảng 2.15 TCVN 02:2009 / BXD tại Nghệ An, vận tốc gió trung bình trong
mùa mưa (Từ tháng 5 đến tháng 10) là 2,70 (m/s). Hướng gió chủ đạo là Tây Nam.
Tần suất gió lớn nhất vào mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 10) ứng với vận tốc gió là
3,20 (m/s) , tần suất trung bình là 26,70%.

Mùa Mưa
t Ntt

ϕ

dM

Mùa Khô

( C)

(%)

( C)

vg
(m/s)

29,7

73,4

20

2,70

0

0



0

0

Hướn
g gió
Đông
Bắc

Page 3


ĐA XỬ LÍ KHÍ THẢI BÊN NGOÀI CT

II.

GVHD:TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT.

SVTH: ĐINH THẾ HIẾU_57DT_MSSV:208357

Page 4


ĐA XỬ LÍ KHÍ THẢI BÊN NGOÀI CT

GVHD:TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG


NP
(%)

HP
(%)

CP
(%)

Bột than

18

7,8

9,5

1,4

0,3

2

61

III.2. Đặc tính nguồn thải.
Qua việc phân tích công nghệ sản xuất ta có 2 loại nguồn thải thuộc hai công
đoạn với các thông số kĩ thuật như sau:
Bảng 3: Bảng thống kê các thông số kĩ thuật nguồn thải ô nhiễm.
Loại nguồn thải

90oC

SVTH: ĐINH THẾ HIẾU_57DT_MSSV:208357

Page 5


ĐA XỬ LÍ KHÍ THẢI BÊN NGOÀI CT

GVHD:TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

TÝNH TO¸N T¶I Lîng c¸c chÊt g©y « nhiÔm
tõ c¸c ngu«n th¶i
A. NGUỒN THẢI TỪ LÒ NUNG (NGUỒN THẢI SỐ 01)
I. TÍNH TOÁN LƯỢNG NHIÊN LIỆU CẤP CHO LÒ NUNG THEO ĐỊNH MỨC
I.1. Tính toán lượng than cần cấp cho lò nung.
Theo nhiệm vụ thiết kế có năng suất của lò là 26200 tấn /năm = 3,58 tấn/h (với giả
thiết nhà máy làm việc là 305 ngày/năm ,24h/ngày)
 Lượng nhịêt toả ra khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu được xác định theo công thức
Mendeleev (Công thức 12.7 - T14 sách ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập
3) như sau:
Q = 81× C p + 246 × H p − 26 × (O p − S p ) − 6 × Wp

⇒ Q = 81× 61 + 246 × 2 − 26 × (1, 4 − 7,8) − 6 × 9,5 = 5542,4

(kcal/kgNL)

 Lượng nhiệt cần thiết để sản xuất trong 1 h với năng suất lò là 3,58 tấn /h và
định mức tiêu thụ là 820 kcal/kg là:
Q than = 3,58 × 1000 × 820 = 2935600 (kcal/h)


SVTH: ĐINH THẾ HIẾU_57DT_MSSV:208357

Page 7


ĐA XỬ LÍ KHÍ THẢI BÊN NGOÀI CT

GVHD:TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Bảng 4: Bảng tính toán lượng sản phẩm cháy, tải lượng khí và lưu lượng khói thải các chất ô nhiễm trong khói khi đốt cháy bột than về
mùa mưa & mùa khô.

SVTH: ĐINH THẾ HIẾU_57DT_MSSV:208357

Page 8


T
T

Đại lượng tính

Phép tính

ĐA XỬ LÍ KHÍ THẢI BÊN NGOÀI CT

Mùa mưa

Lượng không khí khô lý thuyết

3

Đối với than bột lấy hệ số α=1,5

Vt = 1,5×6,330

Vt = 1,5×6,242

V t= α × V a
4

5

Lượng khí SO2 trong SPC
VSO2 = 0,683×10 ×Sp
-2

Lượng khí CO trong SPC với
η=0,03

VSO2 = 0,683×10-2×7,8

VCO = 1,865×10-2×0,03×61

VSO2 = 0,683×10-2×7,8

VCO =1,865×10-2×0,03×61

VCO = 1,865×10-2 × η × Cp
6


×9,363

VN2 = 0,8×10-2×0,3+0,79×9,363

Mùa
mưa

Mùa
khô

6,134

6,134

Nm3/kg
NL

Nm3/kg
NL

6,330

6,242

Nm3/kg
NL

Nm3/kg
NL


1,096

1,096

Nm3/kg
NL

Nm3/kg
NL

0,644

0,505

Nm3/kg
NL

Nm3/kg
NL

7,503

7,399

Nm3/kg

Nm3/kg



 C: tỉ nhiệt của khói, kJ/kg.độ
 t : nhiệt độ khói của lò nung sang lò sấy, t = 900 oC
1. Tính toán lượng nhiệt hữu ích của quá trình sấy
 Trọng lượng của 1 viên gạch:
G vg =

G1
26, 2 ×106
=
= 1, 75 (kg/viên)
G nam
15 ×106

 Lượng gạch sấy nung trong 1 giờ là:
G nam 15 × 106
=
= 2050 (viên/h)
N × n 305 × 24
 Lượng vật liệu mang vào hầm sấy: G1 =26,2 × 106 kg/năm = 3580 kg/h
Gh =

 Lượng ẩm bốc hơi trong quá trình sấy:
W = G1 ×

(w 1 − w 2 )
14,5 − 3
= 3580 ×
= 424, 43 (kg/h)
100 − w 2
100 − 3

 I2 : entanpi của hơi nước mang ra khỏi lò sấy

I 2 = i hn + c hn × t k = 2500 + 1,8066 × t k = 2500 + 1,8066 × 95 = 2671, 627 (kJ/kg)

Trong đó:
 ihn : Nhiệt dung của hơi nước, ihn = 2500 (kJ/kg)
 chn: Tỉ nhiệt của hơi nước, chn = 1,8066 (kJ/kg.oC)
 tk: Nhiệt độ của khói ra khỏi lò sấy, tk = 95oC.
Khi đó lượng nhiệt hữu ích của quá trình sấy như sau:
Q1 = W × I2 = 424, 43 × 2671,627 = 1133918, 648 (kJ/h)

2. Tính nhiệt lượng tổn thất do khói mang ra khỏi lò sấy
Nhiệt lượng tổn thất do khói mang ra khỏi lò sấy được tính theo công thức:
Q2 = L2.C2.(t2 – tN) , kJ/h
Trong đó:






L2 :Lưu lượng khói thải ra từ lò sấy , m3/h
C2:Tỉ nhiệt của khói khi đi ra khỏi lò sấy, kJ/kg.oC
t2: Nhiệt độ của khói khi ra ngoài lò sấy, oC, t2 = 95oC.
tN: Nhiệt độ không khí bên ngoài, oC

SVTH: ĐINH THẾ HIẾU_57DT_MSSV:208357

Page 12


−3
 Mùa khô (tN = 17,5oC): c m = (837 + 3, 7 ×17,5 + 625 × 0, 03) ×10 = 0,921

(kJ/kg.oC)
Khi đó, lượng nhiệt tổn thất do vật liệu mang ra khỏi lò sấy như sau:
 Mùa mưa (tN = 29,7oC):

Q3M = 3155,55 × 0,967 × ( 95 − 29, 7 ) = 199257,52 kJ/h

 Mùa khô (tN = 19,7oC):

Q3K = 3155,55 × 0,921× ( 95 − 17,5 ) = 225235, 27 kJ/h

4.
Tính lượng nhiệt do tổn thất ra môi trường xung quanh
Nhiệt lượng tổn thất ra mụi trường xung quanh được lấy như sau:
Q4 = (15 20)% (Q1 + Q2 + Q3)
Lấy Q4 = 20%.(Q1 + Q2 + Q3). Khi đó:
 Mùa mưa:
QM
4 = 0, 2 × ( 1133918, 648 + 65, 7 × L 2 + 199257,52 ) = 266635, 23 + 13,14 × L 2 (kJ/h)

 Mùa khô:
SVTH: ĐINH THẾ HIẾU_57DT_MSSV:208357

Page 13


ĐA XỬ LÍ KHÍ THẢI BÊN NGOÀI CT


⇔ 1630984, 698 + 93,57 × L 2 = 1, 0061× 900 × L1
⇒ LK = L1 = L 2 = 1632,519 (m3/h) = 0,453 (m3/s)

 Về mùa mưa:
Qcần = Qvào
⇔ 1599811,398 + 78,84 × L 2 = 1, 0061× 900 × L1
⇒ LM = L1 = L 2 = 1625, 28 (m3/h) = 0,451 (m3/s)

6.

Lưu lương thải của 2 ống khói:
 Về mùa khô:
K
• Ống khói 1(lò nung):Lok1 = LT - LK = 0,914 – 0,453 = 0,461 (m3/s)

⇒ Lcok1 = 0, 461×

273 + 135
= 0, 689 (m3/s)
273

• Ống khói 2(lò sấy): Lok2 = LK = 0,453 (m3/s)
⇒ Lcok1 = 0, 453 ×

273 + 90
= 0, 602 (m3/s)
273

SVTH: ĐINH THẾ HIẾU_57DT_MSSV:208357


Mùa mưa

Mùa khô

SO2,(g/s)

13,233

13,233

CO,(g/s)

3,627

3,627

CO2,(g/s)

184,894

184,894

NOx,(g/s)

0,471

0,471

Bụi,(g/s)



Theo bảng QCVN 19/2009 _ Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối
với bụi và các chất vô cơ ta có:
 Theo bảng 2 ta lấy Kp = 1 cho lưu lượng nguồn thải ≤ 20.000 m3/h.
 Theo bảng 3 ta lấy Kv = 0,8 cho đô thị loại 1 như Nghệ An.
Nồng độ các chất gây ô nhiễm vào mùa hè được thể hiện qua bảng sau:

Bảng 6: Bảng tính toán nồng độ các thành phần gây ô nhiễm ở đkqc phát sinh vào
mùa mưa & mùa khô từ ống khói 1.
Thành phần

Mùa mưa

Mùa khô

Cx
(g/m3)

Cmax
(g/m3)

Cx
(g/m3)

Cmax
(g/m3)

SO2

18.560


0.528

0.687

0.549

Bụi

8.617

6.894

8.956

7.165

Bảng 7: Bảng tính toán nồng độ các thành phần gây ô nhiễm ở đkqc phát sinh vào
mùa mưa & mùa khô từ ống khói 2.
Thành phần

Mùa mưa

Mùa khô

Cx
(g/m3)

Cmax
(g/m3)


246.525

307.133

245.706

SVTH: ĐINH THẾ HIẾU_57DT_MSSV:208357

Page 16


ĐA XỬ LÍ KHÍ THẢI BÊN NGOÀI CT

GVHD:TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

NOx

0.785

0.628

0.782

0.626

Bụi

10.240



500

Khí CO

CCO

mg/m3

4070

4230

1000

Khí CO2

CCO2

mg/m3

207455

215620

-

Khí NOx

CNOx

Mùa mưa

TCVN - 2005

Khí SO2

CSO2

mg/m3

17644

17585

500

Khí CO

CCO

mg/m3

4836

4820

1000

Khí CO2



mg/m3

CBụi

GVHD:TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

8192

8165

200

 Kết luận
Nhìn vào bảng 8 và 9 ở trên ta thấy:
 Tại công đoạn của Nhà máy Tuynen Cao Lộc có hai thành phần CO 2 và NO2 là
không cần phải xử lý, còn bụi , SO 2 và CO cần phải xử lý trước khi thải ra môi
trường vì vượt quá tiêu chuẩn phát thải cho phép.
 Ta thấy tải lượng và nồng độ phát thải chất ô nhiễm trong khói thải vào mùa khô
cao hơn mùa mưa nên khi tính toán ta lấy các số liệu tính toán thiết bị về mùa khô.
D. KIỂM TRA CHIỀU CAO ỐNG KHÓI CỦA CÁC NGUỒN THẢI.

Theo sách “ Công nghệ lò hơi và mạng nhiệt “ của tác giat PGS.TS Phạm Lê Dần
và PTS Nguyễn Công Hân- Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật HN
Chiều cao tối thiểu của ống khói được xác định theo công thức sau:
H=

A× F × m× n × 3

 M SOx

x

và điều kiện nơi đặt thiết bị, mg/m3 và lấy giá trị trung bình theo giờ quy định
SVTH: ĐINH THẾ HIẾU_57DT_MSSV:208357

Page 18


ĐA XỬ LÍ KHÍ THẢI BÊN NGOÀI CT

GVHD:TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

tại Bảng 1 QCVN 05:2013_Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng không
khí xung quanh. Theo đó nồng độ các thành phần ô nhiễm như sau:
• [P]SOx = 0,35 (mg/m3)
• [P]NOx = 0,1 (mg/m3)
• [P]t = 0,30 (mg/m3)
 Z: Số lượng ống khói, Z = 1.
 ∆t : Độ chênh nhiệt độ giữa khói thải và môi trường.
 Vkt: Lưu lượng khói thải
 m: Hệ số tính đến ảnh hưởng của tốc độ khói thoát và được xác định như sau:
m=

1
 0,67 + 0,1 × f




10 3 × wo2 × Do


ỐNG KHÓI LÒ NUNG.
Theo số liệu ta có:
 Chiều cao ống khói lò nung H1 = 19 (m)
 Đường kính ống khói D1 = 1,2 (m)
 Nhiệt độ khói thải từ lò nung tk1 = 135oC.
 Theo tính toán tại phần A thì ta có tải lượng các chất SO x , NOx và tro bụi như
sau:
Bảng 10: Bảng tổng hợp tải lượng các chất ô nhiễm từ nguông thải lò nung
Thành phần

Mùa khô

SO2 , g/s

13,233

NOx , g/s

0,471

Bụi , g/s

6,144

SVTH: ĐINH THẾ HIẾU_57DT_MSSV:208357

Page 19



10 × wo2 × Do
f
=
Với f : Hệ số phân biệt nguồn nóng, nguội
H gt2 × ∆t
1

1

+ 0,34 × f

2

3

(

)

Trong đó:
 Do: Đường kính miệng ống khói, Do = 1,2 (m)
 Hgt : Chiều cao ống khói giả thiết, Hgt = 19 (m)
wo =

 wo: Tốc độ khói thải,

⇒f =
Suy ra:

m=


Như vậy, các hệ số m; f và chiều cao ống khói H được tính toán thông qua bảng sau:
Bảng 11 : Bảng tổng hợp các hệ số m;f;H cho lò nung
STT
1

Mùa khô

II.

∆t

Vkt

wo

f

m

H

117,5

0,943

0,834

0,02



SO2 , g/s

13,233

NOx , g/s

0,471

Bụi , g/s

6,144

 ∆t : Độ chênh nhiệt độ giữa khói thải và môi trường.
 ∆t K = 90 − 17,5 = 72,5 oC
 Vkt: Lưu lượng khói thải. Theo tính toán trong phần A thì ở điều kiện quy chuẩn
(25oC;760 mmHg) thì lưu lượng khí thải như sau:
 L = 0,602 (m3/s) vào mùa khô.
Như vậy, với điều kiện thực tế (nhiệt độ khói lò nung là 135 oC) thì lưu lượng khói thải
từ lò sấy như sau:
⇒ Vkt = L ×

273 + t kt
273 + 90
= 0, 602 ×
= 0, 733 (m3/s)
273 + 25
273 + 25

 m: Hệ số tính đến ảnh hưởng của tốc độ khói thoát và được xác định như sau:

 Hgt : Chiều cao ống khói giả thiết, Hgt = 17 (m)
 wo: Tốc độ khói thải,

wo =

Vkt
0, 733
=
= 1, 46
2
π× D o π× 0,82
4
4

103 × 1, 0982 × 0,8
⇒f =
= 0, 081
( 172 × 72,5 )
Suy ra:

m=

(

1
1

0, 67 + 0,1× 0, 046 2 + 0,34 × 0, 046

1


m

H

72,5

0,733

1,46

0,081

1,183

62

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ

I.

TÍNH TOÁN XỬ LÝ BỤI CẤP I. (THÁP RỖNG)

Để làm nguội khí thải trước khi đưa vào các thiết bị đạt hiệu quả cao trong quá
trình xử lý có thể dùng tháp rỗng hoặc tháp ô đệm, tuy nhiên trong trường hợp làm
nguội đơn thuần , để giảm trở lực trên đường đi của khí ta nên dùng tháp rỗng phun
nước. Về nguyên tắc khỏi thải và nước phun chuyển động ngược chiều nhau : nước
phun từ trên xuống còn khí phun từ dưới lên.
- Sơ đồ thiết bị :


-

Lượng không khí vào thiết bị được tính như sau:V = 0,689(m3/s)

-

Nhiệt độ khí vào tháp t’ = 135 0C

-

Nhiệt độ khí ra khỏi tháp t’’ = 90 0C

-

Áp suất của khí vào tháp lấy bằng : pk = 5000 mm H2O = 49000 N / m2

-

Áp suất khí quyển B= 760 mmHg = 101308 N/m2

-

Nhiệt độ nước vào tháp làm nguội : tn = 17,5 0C

-

Độ chứa hơi nước ban đầu của không khí :
 Tiêu hao không khí lí thuyết cho quá trình cháy đối với nhiên liệu dạng rắn và
lỏng được xác định như sau:
L0 = 0.115 × C NL + 0.346 × H NL + 0.043 × ( S NL − O NL )

100

9 × 2 + 9,5 + 18
= 11, 717 ( kg).
100

 Khối lượng hơi ẩm Gh đối với nhiên liệu dạng lỏng và rắn được xác định như sau:
Gh =

9 × H NL + W NL
+ α NL × d 0 × L0 + W '
100

Trong đó:
W’ ; d0: Độ ẩm và dung ẩm của không khí ngoài đưa vào lò để thực hiện
quá trình đốt. Lấy W’ và d0 theo thông số bên ngoài về mùa khô cụ thể
như sau:
• d0 = 9,1(g/kg) = 0,0091 (kg/kg).
• W’ = 81% = 0,81
⇒ GhT =

9 × 2 + 9,5
+ 1, 4 × 0, 0091× 7,98 + 0,81 = 1,187 ( kg/kg).
100

 Độ chứa hơi nước (dung ẩm) trong khói thải lò nung như sau:
d'=

Gh
1,187

GVHD:TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

CCO = 1304.62 (J/m3.oC) ; CN2 = 1301.81(J/m3.oC) ; CCO2 = 1746 (J/m3.oC).
CO2 = 172565(J/m3.oC); CSO2 = 228901(J/m3.oC); CNO2 = 169271(J/m3.oC).
Bảng 14: Bảng tính toán % các khí thành phần của khói thải lò nung.
Khí
t.phần
% thể tích

SO2

CO

CO2

O2

N2

NO2

0.57

0.37

11,87

7.09

80.09

2

-

-

Từ nhiệt độ khí thải vào thiết bị là t’K = 135oC và độ chứa hơi nước ban đầu của
khí thải là d’H2O = 101 (g/m3) ta xác định được nhiệt độ của nhiệt ẩm kế tM = 56.25
o
C.
Nhiệt độ của nước ra khỏi tháp nhỏ hơn nhiệt độ của nhiệt ẩm kế từ 5 đến 10oC.
Chọn nhiệt độ của nước ra khỏi khí thải là 50oC.

• : Độ chứa hơi nước khí vào và khí ra của thiết bị
d ' ' H 2O =

0.805 × Pbh
P − Pbh

Trong đó :
+ P: áp suất tuyệt đối của khí , (N/m2)
P = B ± ∆P = 760 + 5= 765 mmHg = 101991 (N/m2).

+ Pbh : Áp suất bão hòa hơi nước. Theo phụ lục 5a căn cứ vào tM
=56.25oC ta các định được Pbh = 15.828 (kN/m2) = 15828 (N/m2).
⇒ d ''H 2 O =

0.805 ×15828
= 0,148
101991 − 15828