CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU THIẾT KẾ
Thông số đầu vào.

1.1.

Nhà A: b = 13m, l = 50m, HA = 6m
Nhà B: b = 21m, l = 100m, HB = 9m

L1 = 45m, Hống = 35m, u10 = 5m/s, = 1100. Q = 25000 m3/h.
-

Thành phần chất khí.
Hàm lượng (mg/m3)

Thành phần

Clo
67
SO2
1851
H2 S
33
CO
8574
NO2
2401
3
Hàm lượng bụi: 25g/m , khối lượng riêng của bụi: 2500kg/m3
-

Thành phần bụi.

15

14

10

21


1.2.

Xử lý số liệu.
a. Tính toán nồng độ tối đa cho phép.
- Theo QCVN 19:2009/ BTNMT. Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô
cơ trong khí thải công nghiệp được tính theo công thức sau:
Cmax = C × Kp × Kv

Trong đó:
Cmax: là nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công
nghiệp ( mg/Nm3 )
• C là nồng độ của bụi và các chất vô cơ cơ theo cột B của QCVN 19:2009
/BTNMT
• Kp: Hệ số lưu lượng ngồn thải. KP = 0,9 (Vì lưu lượng của nhà máy 40000m3/ h
(mục 2.3 – QCVN 19: 2009 /BTNMT )
• Kv: Hệ số vùng, Kv = 1. Khu công nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành,
ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách ranh giới nội thành nội thị lớn
hơn hoặc bằng 2 km; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ
và các hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới các khu vực
này dưới 2 km.
•

7,5
1000
850

Cmax
(mg/Nm3)

0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9

1
1
1
1
1
1

180
9
450
6,75
900
765

b. Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải.
- Theo số liệu đầu vào, nồng độ các chất vô cơ (C 1) tại miệng khói có nhiệt độ là

Bụi
180
25000
99,28
Cl
9
86,11
89,55
SO2
450
2378,97
81,08
H2S
6,75
42,41
84,08
CO
900
11019,6
91,83
NO2
765
3085,85
75,21
Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu ta thấy những chỉ tiêu cần được xử lý trước khi
thải ra ngoài môi trường là: Bụi, Cl, SO2, H2S, CO, NO2.
Đề xuất và thuyết minh sơ đồ công nghệ
 Quy trình công nghệ.

Khí vào

xyclone và túi lọc vải để thu hồi bụi.
Sau khi thu hồi bụi xong khí sẽ được thổi vào tháp hấp thụ để loại bỏ SO 2 và H2S,
dung dich hấp thụ được bơm từ thùng chứa lên tháp và được tưới đều lên lớp vật
liệu đệm theo chiều ngược với chiều dòng khí đi trong tháp.
Khí đi qua tháp hấp thụ lại tiếp tục được thổi vào tháp hấp phụ CO bằng than hoạt
tính để loại bỏ khí CO. Khí sạch đi ra sẽ có hàm lượng bụi, nồng độ SO 2, H2S và
CO đạt tiêu chuẩn cho phép Cmax (Theo QCVN 19: 2009/BTNMT).
Tính toán lan truyền chất ô nhiễm không khí.

Xác định nguồn thải là nguồn cao hay nguồn thấp.
Do nguồn thải là ống khói của nhà máy A nên đây là nguồn điểm.
Ta có: 20oC < = = 110 – 25 = 85oC < 100oC Nguồn thải là nguồn nóng.
Xét nhà máy A.
Ta có:
- Chiều rộng: b = 13m < 2,5 HA = 2,5 6 = 15m → nhà A : nhà hẹp
- Chiều dài: l = 50m < 10 HA = 10 6 = 60m →
nhà A : nhà ngắn
→ Nhà A: Nhà hẹp, ngắn.
• Xét khu dân cư B.
Ta có:
- Chiều rộng: b = 21m < 2,5 HB = 2,5 9 = 22,5m → Khu dân cư B là khu dân cư
hẹp.
- Chiều dài: l = 100m > 10 HB = 10 9 = 90m → khu dân cư B là khu dân cư dài.
→ Khu dân cư B là khu dân cư hẹp và dài.
a.
•

Gió thổi A → B. Khoảng cách từ nhà A đến khu dân cư B: x1(m)
Ta có: x1 = 45m < 10 HA = 60m
Ta có :

w: Vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s
w=

Với: L: lưu lượng nguồn thải m3/s
L = = 6,94 m3/s

Suy ra:
•

w = = 3,93 m/s

u: Vận tốc gió, m/s

u(z) = u(10) , m/s. (Công thức 2.35 trang 69, GS,TS. Trần Ngọc Chấn)
Với:
 u(10): Vận tốc gió ở độ cao 10m, u(10) = 5m
 z: độ cao cần tính vận tốc u(z),m
 n: Số mũ được cho ở bảng 2.4 ( 39 trang 92, GS,TS.Trần Ngọc

Chấn). Khí quyến cấp D, độ nhám bằng phẳng → n = 0,12
Suy ra:
•
•

u(z) = 5 = 5,81 m/s

Tkhói: Nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, K.
: Chênh lệch nhiệt độ giữa khói và không khí xung quanh, độ C hoặc K

→ = 1,5 = 1,06 m

y: Tọa độ của điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều ngang,
m.
• z: Tọa độ của điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều cao, m.
- Sự khuyếch tán bụi từ nhà A đến vách tường đầu trên mái nhà B.
•
•
•
•
•
•
•

C = exp exp
Với:
•

Khoảng cách từ nguồn thải tới điểm tính toán
x = 45 + 6,87 = 53,67 (m)

Khí quyển cấp D
Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS. Trần Ngọc Chấn ta có: = 9
Theo hình 3.10 trang 84 GS,TS. Trần Ngọc Chấn ta có: = 5
y = 0 (Điểm tính toán dọc theo trục hướng gió), z = 9 m
→ C = exp = 1,77 10-4 ( g/m3 )
Sự khuyếch tán bụi từ nhà A đến vách tường sau trên mái nhà B.
•
•
•
•



Điểm Cmax không rơi vào nhà B.

x = 700, Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS.Trần Ngọc Chấn ta có : = 58
Ta có :Cmax = = = 7,91 10-7 g/m3
Theo Gauss biến dạng ta có:

-

C=
Trong đó :
• C: Nồng độ chất ô nhiễm tại nơi tiếp nhận, g/m3.
• M: Lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục, g/s.
• u: Tốc độ gió, m/s. Ta có : HB = 9m => u9 = 4,94 m/s
• Tra ở hình 3.9 trang 83 GS,TS. Trần Ngọc Chấn.
• Tra ở hình 3.10 trang 84 GS,TS. Trần Ngọc Chấn.
• H: Chiều cao hiệu quả của nguồn thải, m. H = 36,06 m
• y: Tọa độ của điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều

ngang, m.
• z: Tọa độ của điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều
cao, m.
+ Sự khuyếch tán khí Clo từ nguồn thải A đến nhà B.
 Sự khuyếch tán khí Clo từ nguồn thải đến đầu nhà B phía trên mái nhà.

C=
Ta có :

M: Lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục, g/s.
L = 6,94 (m3/s) ; CClo = 0,009 (g/m3) => M = L CClo = 0,0625 g/s

SO2
H2S
CO
NO2

Hiệu
Nồng độ bụi, khí
Nồng độ
suất xử khuếch tán đến nhà B
đầu ra của
lý bụi,
(g/m3)
nhà A
khí
Cmax
thải
Đầu
Cuối
(mg/Nm3)
(%)
180
99,28
177
209,8
-5
9
89,55 1,952.10
0,0136
-4
450


Theo bẳng trên ta thấy nồng độ bụi khi đạt tiêu chuẩn xả thải ở nhà máy A theo
QCVN19-2009 nhưng vẫn vượt tiêu chuẩn QCVN05-2013. Nên ta sẽ tính lại hiệu suất xử
lý bụi của nhà máy.
Tại điểm cuối trên mái nhà B: Cbụi = 100 /m3 = 1 10-4 g/m3
Theo Gauss cơ sở ta có:
C = exp exp
→

M

=

= = 0,596 g/s


Cbụi,A = = 0,0859 ( g/m3)

→

Vậy hiệu suất xử lý bụi là:
H = = = 99,66% m3/s

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI.
2.1. Tính toán buồng lắng bụi.
a. Các thông số đầu vào.

-

Các đại lượng


Cỡ hạt
()

0–5

5 – 10

10 – 20

20 – 30

30 – 40

40 – 50

50 – 60

60 – 70

%

7

5

7

21


µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 110oC
µ= µo
= 17,17 10-6 = 2,22 10-5 Pa.s

•
•
•

→

ρb: Khối lượng riêng của bụi, ρb = 2500kg/m3
g: gia tốc trọng trường, g=9.8 m/s2
: Đường kính hạt bụi nhỏ nhất: 50 10-6m
B l = = 45,3 m2

Với lưu lượng L = 25000 m3/h thì ta chọn 4 buồng lắng mắc song song mỗi buồng lắng
có L = 6250 m3/h.
Ta có: kích thước mỗi buồng lắng: B.l = 11,325 m2
Theo định luật stokes ta có:

>2
H.B > 6
B.l = 11,325

Chọn l = 5 m thì B = 2,265. Vậy chọn chiều rộng của buồng lắng B = 2,5m.
Chọn vận tốc trong buồng lắng là 1 m/s ( < 3m/s ). Thì chiều cao buồng lắng là:
H = = = 2,776m
Vậy chọn chiều cao buồng lắng là: H = 2,8 m
 Kiểm tra lại :


 Hiệu suất của buồng lắng với hạt bụi có đường kính 40

= ( 40 )2
= 70,68 %

Bảng 4: Hiệu quả lọc của buồng lắng bụi theo cỡ hạt
Cỡ hạt
()
% khối
lượng
Lượng

0-5

5-10

10-20

20-30

30-40

40-50

50-60

60-70

7



bụi
trong
1m3 khí
thải
(mg)
Hiệu
quả lọc
theo cỡ
hạt (%)
Lượng
bụi giữ
lại trong
buồng
lắng
(mg)
Dải
phân
cấp cỡ
hạt của
bụi còn
lại sau
lọc
-

-

1,1

4,42

14,2
7

10,0
8

13,64

35,24

18,42

8,35

-

-

Hiệu suất lọc bụi của buồng lắng:
= = 50,93 %

-

Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi được tính theo công thức:

Trong đó:
•
•
•


Lưu lượng khí đi ra khỏi buồng lắng:
= = 6240,486 m3/h = 1,733 m3/s
Lượng bụi thu được:
= 52375 – 52295,27 = 79,73 kg/h
Khối lượng bụi thu được trong một ngày (làm việc 8 tiếng):
m = 79,73 8 = 637,84 kg/ngày
Thể tích bụi thu được trong 1 ngày:
= 0,255 m3
Chọn thùng chứa bụi có chiều cao h = 0,6, chiều rộng B = 0,6, chiều dài l = 0,8 m
→

Kích thước thùng chứa bụi: 0,6 0,6 0,8
Tính toán xyclon.
a. Các thông số đầu vào.
2.2.

Các đại lượng

Đơn vị

Số liệu

Lưu lượng

m3/s

6,934

Nồng độ bụi ban đầu


•
•

-

→

vtt = 3,07 m/s đạt yêu cầu.
 Tính toán số liệu chi tiết xyclon theo kích thước tiêu chuẩn của

Stairmand C.J ta có:

-

Đường kính của xyclon : D = 1,2 m
Đường kính ngoài của ống ra d1 = 0,5 D = 0,6 m
Đường kính trong của cửa thoát bụi là : d2 = 0,3 D = 0,36 m
Đường kính thùng chứa bụi : d3 = D = 1,2 m
Chiều cao cửa vào : a = 0,5 D = 0,6 m
Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 0,5 D = 0,6 m
Chiều cao phần hình trụ: h2 = 1,5 D = 1,8 m
Chiều cao phần hình nón: h3 = 2,5 D = 3 m
Chiều cao bên ngoài ống trung tâm: h4 = 0,5 D = 0,6 m


c.
-

Chiều cao thùng chứa bụi: h5 = 0,5 D = 0,6 m
Chiều cao tổng cộng của xyclon: H = h2 + h3 + h4 + h5 = 6 m


Hàm lượng bụi

0-5

5-10

175

123

1020
1672,

2030
432

3040
225

4050
102

5060
-

6070
-

Tổng

2,3

9,38

6,2

6,8

3,21

25,4
8

69,5

97,2
4

-

-

56,1
8

315

1162,
5


52

52,2

28,3
9

15,72

3,67

-

-

-

-

100

-

9022,
26

Hiệu suất xử lý của xyclon :
= 100% = 73,55 %
Hiệu suất xử lý bụi sau khi xử lý bằng buồng lắng và xyclon :
= 100% = 87,02 % < Hiệu suất xử lý cần đạt được là : 99,66 %

•
= 0,922 (kg/m3): là khối lượng riêng của khí
•


ρb

•
-

= 2500 (kg/m3): là khối lượng riêng của bụi
Lượng hệ khí đi vào xyclon
Gv = ρhh.L = 6,017 12500 = 75212,5 (kg/h)

-

Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào xyclon (theo % khối lượng)
Yv = 100% = = 0,203%

-

Nồng độ bụi trong khí thải đi ra khỏi xyclon (theo % khối lượng)
Yr = Yv (1 - η) = 0,203 (1 –0,7355) = 0,0539%

-

Lượng hệ khí ra khỏi xyclon
Gr = Gv. = 75212,5. =75100,3 (kg/h)

-

- Khối lượng riêng của khí ở 110oC: = 0,922 kg/m3
- Nồng độ bụi vào thiết bị: Cb = (mg/m3)
2.3.


Nhiệt độ khí đầu vào là 110oC nên ta chọn vật liệu lọc của thiết bị là nitron (do độ bền
nhiệt khi tác động lâu dài 120 oC và tức thời 150oC, khá bền hóa học đối với axit, chất
kiềm và chất oxi hóa…)
-

Thiết bị lọc túi vải có hệ thống rung lắc cơ học.
Diện tích 1 túi vải:

Trong đó:
D: Đường kính túi lọc (theo quy phạm D = 125 – 300 mm),
chọn D = 250mm
• h: Chiều cao túi lọc (theo quy phạm h = 2 – 3,5 m), chọn h =
•

-

3,5 m
Tổng diện tích bề mặt túi vải:

Trong đó:
•
•

Q: Lưu lượng khí vào thiết bị (m3/h)
v: Cường độ lọc (m3/m2.h), v = 15 – 200 m3/m2.h, tùy thuộc vào


=
= 1,856 m




Chiều cao bộ phận lọc: H1 = h = 3,5 m
Chiều cao bộ phận chấn động trên túi vải: H2 = 0,3 m
Chiều cao thu hồi bụi: H3 = 0 – 1,5 m. Chọn H3 = 1 m
Chiều cao của thiết bị: H = H1 + H2 + H3 = 3,5 + 0,3 + 1 = 4,8 m
Tính toán trở lục của thiết bị:
= A ,N/m2
Trong đó:
• A: Hệ số thực nghiệm kể đến độ ăn mòn, độ bẩn
A = 0,25 – 2,5, Chọn A = 2

n: Hệ số thực nghiệm: n = 1,25 – 1,3, Chọn n = 1,3
v: Cường độ lọc: v = 105 m3/m2.h
→ = 2 = 848,35 N/m2
 Phương pháp hoàn nguyên bộ túi lọc
- Tỉ lệ khí hoàn nguyên:
= = = 0,026 m/s
•
•

Phương pháp hoàn nguyên cơ cấu rung lắc cơ học: = 0,01 – 0,03 m/s
Mà = 0,026 m/s
Vậy chọn phương pháp hoàn nguyên rung cơ học.
Thời gian rung lắc 1 túi lọc khoảng 1 phút nên quá trình rung lắc của cả chu trình làm


Lượng hệ khí bụi đi vào ống tay áo:
= 3,346 6240,6 = 20881,05 kg/h
Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào túi lọc: (% khối lượng)
= = 0,097 %
Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi túi lọc: ( % khối lượng)
= = 0,0097
Lượng hệ khí bụi đi ra khỏi thiết bị.
= = 20862,82 kg/h
Lưu lượng khí đi ra khỏi túi lọc:
= = 6235,152 m3/h = 1,732 m3/s
Lượng bụi thu được:
= 20881,05 – 20862,82 = 18,23 kg/h
Khối lượng bụi thu được trong một ngày ( làm việc 8 tiếng ):
m = 18,23 8 = 145,84 kg/ngày
Thể tích bụi thu được trong 1 ngày:
= 0,058 m3
Chọn thùng chứa bụi có chiều cao h = 0,4, chiều rộng B = 0,4, chiều dài l = 0,4 m
→

Kích thước thùng chứa bụi: 0,4 0,4 0,4.

Như vậy hiệu suất xử lý bụi tổng cộng qua 3 thiết bị buồng lắng, xyclon, túi vải là:
Hiệu suất xử lý bụi cần đạt tới là 99,66 %, lượng bụi còn lại sễ được xử lý cùng với quá
trình xử lý khí thông qua tháp đệm.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ
 Thông số đầu vào.

Các thông số đầu vào

Hiệu suất tối thiểu xử lý SO2

%

81,08

Hiệu suất tối thiểu xử lý H2S

%

84,08

Hiệu suất tối thiểu xử lý CO

%

91,83

Dung dịch hấp thụ (NaOH )

%

10

Khối lượng riêng của than hoạt tính

kg/m3

500


25

atm

1

Áp suất

C
C


3.1. Xử lý SO2 và H2S bằng phương pháp hấp thụ.
-

Hấp thụ SO2 và H2S bằng dung môi hấp thụ là dung môi NaOH 10%
Ta có: Q = V= 25000 (m3/h )

Chọn điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khí vào và dòng
lỏng vào là t0 = 500C
a. Thiết lập phương trình đường cân bằng và đường làm việc.
- Đầu vào.
• Lượng mol hỗn hợp khí vào tháp:
-

Đối với khí NO2
•

Lượng mol khí SO2 đầu vào:



Khối lượng riêng của pha khí ở 0oC, 1 atm.
= +

Trong đó:
 Khối lượng riêng trung bình ở 00C, 1atm

= = = 2,23 (kg/m3)
 Nồng độ trung bình ban đầu của hỗn hợp khí là:

= (kmol/kmolhhk)


= 1,293 (kg/m3 )

Suy ra =
= 1,293 (kg/m3 )

→
•

Khối lượng riêng pha khí ở 1000C và 1atm.
= . . = 1,293 . . = 0,946 (kg/m3)

•

Đầu ra.
Đối với khí SO2

Sản lượng mol SO2 được hấp thụ là:

-

Khối lượng riêng của pha khí ở 00C , 1atm:
= +

Trong đó:
 Khối lượng riêng trung bình ở 00C, 1atm

= = = 2,23 (kg/m3)
 Nồng độ trung bình ban đầu của hỗn hợp khí là:

= (kmol/kmolhhk)


Suy ra =
→ = 1,293 (kg/m3 )

= 1,293 (kg/m3 )


-

Khối lượng riêng pha khí ở 500C, 1atm (ta xem như nhiệt độ dòng khí ra bằng
nhiệt độ làm việc của tháp)
= . . = 1,293 . . = 1,093 (kg/m3)

b. Xây dựng đường cân bằng.

Ta có:
Trong đó :