Đồ án môn học : Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí

LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................4
PHẦN I: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI
TRƯỜNG KHÔNG KHÍ. ..........................................................................................5
Chương 1 : TÍNH TOÁN SẢN PHẨM CHÁY .........................................................7
Chương II: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CỰC ĐẠI, NỒNG ĐỘ TRÊN MẶT ĐẤT
CX,Y , CX , NỒNG ĐỘ HỖN HỢP GIỮA 2 NGUỒN ...............................................9
II. 1. Xác định chiều cao hiệu quả của ống khói ............................................................................. 10
II.2. Xác định nồng độ cực đại trên mặt đất Cmax tại khoảng cách x theo trục gió thổi ................. 12
II.3. Xác định nồng độ trên mặt đất Cx , Cx,y của nguồn thải ......................................................... 13
II.4. Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ chất thải theo chiều cao ống khói (h) và theo
khoảng cách tính toán ..................................................................................................................... 15
II.4.1. Xác định Cx, Cxy, Chh của từng mùa và theo chiều cao của ống khói ............................... 15
II.4.2. Nồng độ chất ô nhiễm Cx và đồ thị của mùa hè ............................................................... 16

Chương III : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI VÀ CHỌN QUẠT ................24
Phần II : TÍNH TOÁN THÔNG GIÓ BÊN TRONG CÔNG TRÌNH ....................31
Chương I ..................................................................................................................31
CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN .................................................................31
I.1.Địa điểm xây dựng công trình ........................................................................................................... 31
I.2.Chọn các thông số tính toán.............................................................................................................. 31
I.2.1. Chọn thông số tính toán ngoài công trình .............................................................................. 31
I.2.2. Chọn thông số tính toán trong công trình .............................................................................. 32

Chương II .................................................................................................................33
TÍNH TOÁN TỔN THẤT NHIỆT, TỎA NHIỆT VÀ THU NHIỆT .....................33
II.1.Tính toán tổn thất nhiệt .................................................................................................................... 33
II.1.1.Tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che ......................................................................... 33
II.1.1.1.Chọn kết cấu bao che...................................................................................................... 33
II.1.1.2.Tính toán diện tích kết cấu bao che ................................................................................ 34

TÍNH THÔNG GIÓ CỤC BỘ .................................................................................60
III.1. Đối với lò nung .............................................................................................................................. 60
III.2. Đối với lò đúc ................................................................................................................................ 61
III.3. Đối với các thiết bị tỏa bụi ........................................................................................................... 62
III.4. Đối với các bể ................................................................................................................................ 63

Chương IV................................................................................................................64
TÍNH LƯU LƯỢNG THÔNG GIÓ ........................................................................64
IV.1. Tính lưu lượng không khí trao đổi ................................................................................................. 65

Chương V .................................................................................................................68
THÔNG GIÓ CƠ KHÍ .............................................................................................68
V.1. Buồng phun ẩm ............................................................................................................................... 68
V.2. Tính thuỷ lực đường ống thổi.......................................................................................................... 69
V.3. Chọn quạt cho hệ thống thổi ........................................................................................................... 80

SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT

Trang 2


Đồ án môn học : Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................81

SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT

Trang 3



Tính khuếch tán, xác định tình trạng ô nhiễm không khí đối với môi trường xung quanh
các lò đốt nhiên liệu là than cám, với các số liệu thiết kế cho trước.
 Các thông số tính toán:
Địa điểm xây dựng công trình: phân xưởng gia công, chế tạo đồng ở Cần Thơ
1.Thành phần nhiên liệu
Nhiên liệu sử dụng là than cám có thành phần:
Cp %

Hp %

Op %

Np %

Sp %

Ap %

Wp %

69,00

2,30

2,40

0,85

0,80


02:2009/BXD)
+ Vận tốc gió: : V = 1,3 m/s (Tra bảng 2.15 TCVN 02:2009/BXD).
+Độ ẩm: φH = 79,3% (Tra bảng 2.10TCVN 02:2009/BXD).
+Bức xạ mặt trời:BXMT=6780W/m³/ngày (Tra bảng 2.18TCVN 02:2009/BXD).
b) Mùa đông (lấy vào tháng 1)
+ Nhiệt độ tính toán bên ngoài công trình: t tt(H)
= 22,1°C ( Tra bảng 2.3 TCVN
N
02:2009/BXD)
+ Vận tốc gió: : V = 1,7 m/s (Tra bảng 2.15 TCVN 02:2009/BXD).
+Độ ẩm: φĐ = 81,6% (Tra bảng 2.10 TCVN 02:2009/BXD).
6.Chọn thông số trong nhà
-Nhiệt độ không khí bên trong công trình mùa hè:
tt(H)

tT

= 33,4℃ + (2 ÷ 3)℃ = 36℃

-Nhiệt độ không khí bên trong công trình mùa đông lấy từ 20 ÷ 24℃, chọn
tt(Đ)

tT

= 20℃

Bảng 1: Các thông số nhiệt độ, vận tốc gió và độ ẩm.
Mùa đông

Mùa hè


36

1,3

79,3

SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT

Trang 6


Đồ án môn học : Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí
Chương 1 : TÍNH TOÁN SẢN PHẨM CHÁY
Bảng 2: Tính sản phẩm cháy và nồng độ phát thải chất ô nhiễm trong khói
Thứ
tự

1

2

3

4

5

6


Lượng khí
CO2 trong
SPC
Lượng hơi
nước trong
SPC
Lượng khí
N2 trong
SPC
Lượng khí
O2 trong
không khí
thừa
a) Lượng
khí NOx
trong SPC
b) Quy đổi
ra m3 chuẩn
kg NL
c) Thể tích
khí N2 tham
gia vào
phản ứng
của NOx

Đơn
vị

Công thức tính



m3
chuẩn/
kg NL

VSO2 = 0,683.10-2Sp

5.464E-03

5.464E-03

m3
chuẩn/
kg NL

VCO = 1,865.10-2ƞCp

5.147E-02

5.147E-02

1.227

1.227

VH2O = 0,111Hp +
0,0124Wp +
0,0016dVt

0.714

chuẩn/
kg NL
m3
chuẩn/
kg NL

Mùa hè
Ống khói
Ống khói 1
2

VCO2 = 1,853.10-2(1ƞ)Cp

Mùa đông
Ống khói 1

4.221

2.838

4.221

Ống khói 2

2.838

3

m
chuẩn/


Đồ án môn học : Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí

11

12

13

14

15

16

17

18

19

d) Thể tích
khí O2 tham
gia vào
phản ứng
của NOx
Lượng SPC
tổng cộng ở
điều kiện
chuẩn


m3
chuẩn/
kg NL

VO2(NOx) = VNOx

m3
chuẩn/
kg NL

1.957E03

1.842E-03

1.957E-03

1.842E-03

VSPC = Tổng các mục
(4-9) + 10b - 10c 10d

8.912

8.912

8.616

8.616



13.405

18.767

13.405

g/ s

MCO2 =
(103VCO2BρCO2)/3600

707.77

505.55

707.77

505.55

g/ s

MNOx(g/ s) =
103.MNOx(kg/
h)/3600

1.173

0.788


1.170

b) Khí CO

g/ m3

CCO = MCO/LT

4.552

4.552

4.709

4.709

c) Khí CO2

g/ m3

CCO2 = MCO2/LT

171.675

171.674

177.581

177.580


liệu

kcal/
kgNL

Qp = 81Cp + 246Hp 26(Op-Sp) - 6Wp

6063

SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT

6063

Trang 8


Đồ án môn học : Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí
So sánh với tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ QCVN
19:2009/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và
các chất vô cơ ) thì nồng độ SO2 vượt giới hạn cho phép (cột B); CO và bụi vượt quá
nồng độ cho phép (cột B).
Bảng 3 : Bảng nồng độ tối đa cho phép trong khí thải công nghiệp

TT

Nồng độ C
(mg/Nm3)

Thông
số


1000

1000

540

540

3

SO₂

1500

500

270

270

4

NO₂

459

459

5

đạt
Không
đạt
Đạt

Ống
khói số
1
Không
đạt
Không
đạt
Không
đạt
Đạt

Ống
khói
số 2
Không
đạt
Không
đạt
Không
đạt
Đạt

Chương II: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CỰC ĐẠI, NỒNG ĐỘ TRÊN MẶT ĐẤT CX,Y ,
CX , NỒNG ĐỘ HỖN HỢP GIỮA 2 NGUỒN
Để xác định nồng độ của các chất ô nhiễm phát thải trong không gian tại một điểm

 2 z

 2 z
 

Nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất (z = 0)
Cx,y,0=

M

 .u y  z

  y2
 2 2
 y

EXP 

2


 EXP   H
 2 2

z



SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT


z : chiều cao điểm tính toán
y : hệ số khuếch tán của khí quyển theo phương ngang y
z : hệ số khuếch tán của khí quyển theo phương ngang z
II. 1. Xác định chiều cao hiệu quả của ống khói
Chiều cao hiệu quả của ống khói được xác định theo công thức:
H=h+h
h : Chiều cao thực của ống khói, m
 h : Độ nâng của trục vệt khói, được xác định theo công thức :
 h = 1,875

𝜔𝐷
𝑢10

+ 1,6

𝑔𝐿∆𝑇
3
𝑢10
𝑇𝑥𝑞

D : đường kính của miệng ống khói, m

 : vận tốc phụt ra khỏi miệng ống khói, m/s
SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT

Trang 10


Đồ án môn học : Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí


Tkhói : nhiệt độ khói thải
Tkhói = tkhói + 273 = 160 + 273 = 4330K
Tkhói : độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ khói thải Tkhói và nhiệt độ môi trường xung
quanh Txq
Tkhói = Tkhói - Txq = tkhói - txq
txq : nhiệt độ không khí của môi trường (lấy theo QCVN 03:2009/BXD).
: lấy vào tháng 4 được txq = 33,40C

-

Mùa hè

-

Mùa đông : lấy vào tháng 1 được txq = 22,10C

* Kết quả tính toán được thể hiện ở các bảng sau:
Bảng 4 : Tính toán chiều cao hiệu quả của ống khói
Mùa

Ống khói

LT
(m3/s)

SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT

D
(mm)


1.3

Mùa hè

127

Ống khói số 2

2.94

450

18.53

20.72

Ống khói số 1

3.99

600

14.10

15.28

Mùa
đông

1.7

30.28
40.28
45.28
28.14
38.14
43.14

II.2. Xác định nồng độ cực đại trên mặt đất Cmax tại khoảng cách x theo trục gió
thổi
- Nồng độ cực đại được xác định theo phương pháp gần đúng của Gauss như sau:
Cmax =

H2 
M
 (g/m3)
EXP 
2 
  u  y  z
 2 z 

Xác định nồng độ cực đại trên mặt đất Cmax tại khoảng cách x trên trục gió thổi:
Cmax =
-

0.1656M
(g/m3)
u y H

Tính hệ số khuếch tán y , z ứng với Cmax


Trong đó a, b, c, d là các hệ số phụ thuộc vào cấp khí quyển .Vòi cấp ổn định loại C ta có
a = 104, b = 61, c = 0,911, d = 0. (Bảng 3.3/85/ Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập
1-GS,TS Trần Ngọc Chấn)
Sau khi có y , z , đưa vào phương trình Gauss tính được Cmax.
Bảng 5 : Nồng độ cực đại trên mặt đất Cmax :

Mùa

Mùa
hè

Mùa
đông

Ống
khói

h
(m)

Ống
khói
số 1

15

σz
(m)

Tải lượng chất ô nhiễm

60.65

1.44

23.63 18.77 4.66 707.77 0.90 0.72 0.18 26.99

30

54.79 38.75

0.61

66.62

1.47

0.73 0.58 0.14 21.89

Ống
khói
số 2

15

35.72 25.26

0.38

43.77


số 1

15

30.28 21.41

0.32

37.23

1.78

1.95 1.55 0.39 58.49

25

40.28 28.48

0.43

49.26

1.88

23.63 18.77 4.66 707.77 1.05 0.83 0.21 31.41

30

45.28 32.02


46.68

1.88

16.88 13.40 3.33 505.55 0.83 0.66 0.16 25.01

30

43.14 30.50

0.47

52.68

1.92

0.64 0.51 0.13 19.20

H
(m)

Bụi

CO

SO2

CO2

II.3. Xác định nồng độ trên mặt đất Cx , Cx,y của nguồn thải

0.18
0.20
0.22
0.24
0.26
0.28
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
1.20
1.30
1.40
1.50
1.60
1.70
1.80

8.41
10.87
13.27

4.70
6.11
7.49
8.84
10.17
11.49
12.79
14.08
15.36
16.62
17.88
19.13
20.37
21.60
22.83
24.05
25.26
26.47
32.44
38.30
44.08
49.78
55.42
61.00
66.53
72.02
77.47
82.88
88.26
93.60

a. Mùa hè: Bảng mục lục 7
b. Mùa đông: Bảng mục lục 8

SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT

Trang 15


Đồ án môn học : Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí
II.4.2. Nồng độ chất ô nhiễm Cx và đồ thị của mùa hè
1. Nồng độ bụi
a. Nguồn 1

Nồng độ Cx của bụi ở ống khói 1 vào mùa hè
1.600
1.400

C (mg/m3)

1.200
1.000
h = 15

0.800

h = 25

0.600

h = 30

h = 25

1.000

h = 30
QCVN

0.500
0.000
0

0.5

1

1.5

2

x (km)

SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT

Trang 16


Đồ án môn học : Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí
Hình 2 : Nồng độ Cx của bụi ở ống khói 1 vào mùa đông
b. Nguồn 2
Hình 3: Nồng độ Cx của bụi ở ống khói 2 vào mùa hè


2

x (km)

Hình 3: Nồng độ Cx của bụi ở ống khói 2 vào mùa hè

Nồng độ Cx của bụi ở ống khói 2 vào mùa
đông
1.800
1.600

C (mg/m3)

1.400
1.200
1.000

h = 15

0.800

h = 25

0.600

h = 30

0.400


C (mg/m3)

1.000
0.800
h = 15

0.600

h = 25

0.400

h = 30

0.200
0.000
-0.200

0

0.5

1

1.5

2

x (km)


1.5

2

x (km)

Hình 6: Nồng độ Cx của CO ở ống khói 1 vào mùa đông
SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT

Trang 18


Đồ án môn học : Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí
b. Nguồn 2

Nồng độ Cx của CO ở ống khói 2 vào mùa hè
1.200
1.000

C (mg/m3)

0.800
0.600

h = 15
h = 25

0.400

h = 30

h = 25

0.400

h = 30

0.200
0.000
-0.200

0

0.5

1

1.5

2

x (km)

Hình 8: Nồng độ Cx của CO ở ống khói 2 vào mùa đông
3. Nồng độ CO2
a. Nguồn 1
SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT

Trang 19



1

1.5

2

x (km)

Hình 9: Nồng độ Cx của CO2 ở ống khói 1 vào mùa hè

Nồng độ Cx của CO2 ở ống khói 1 vào mùa đông
70.000
60.000

C (mg/m3)

50.000
40.000
h = 15

30.000

h = 25

20.000

h = 30

10.000
0.000

30.000
25.000
h = 15

20.000

h = 25

15.000

h = 30

10.000
5.000
0.000
0

-5.000

0.5

1

1.5

2

x (km)

Hình 11: Nồng độ Cx của CO2 ở ống khói 2 vào mùa hè


x (km)

Hình 12: Nồng độ Cx của CO2 ở ống khói 2 vào mùa đông
4. Nồng độ SO2
a. Nguồn 1
SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT

Trang 21


Đồ án môn học : Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí

Nồng độ Cx của SO2 ở ống khói 1 vào mùa hè
0.350
0.300

C (mg/m3)

0.250
0.200
h = 15

0.150

h = 25

0.100

h = 30

0.200

h = 25

0.150

h = 30

0.100
0.050
0.000
-0.050

0

0.5

1

1.5

2

x (km)

Hình 14: Nồng độ Cx của SO2 ở ống khói 1 vào mùa đông
b. Nguồn 2

SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT


1.5

2

x (km)

Hình 15: Nồng độ Cx của SO2 ở ống khói 2 vào mùa hè

Nồng độ Cx của SO2 ở ống khói 2 vào mùa đông
0.350
0.300

C (mg/m3)

0.250
0.200
h = 15

0.150

h = 25

0.100

h = 30

0.050
0.000
0
-0.050

- Nồng độ phát thải SO2 của ống khói 2 là 1,17 g/m3 .
- Nồng độ SO2 cho phép thải ra theo QCVN 19:2009/BTNMT là 1,5 g/m3 (theo cột

A) và 0,5 g/m3 (theo cột B).
Do đó hiệu suất của quá trình xử lý là:
H=

-

-

C SO 2  C CP
C SO 2

x 100 =

1,17  0,5
x 100 = 57,26%
1,17

Căn cứ vào hiệu suất của trình xử lý và điều kiện thực tế ta lựa chọn thiết bị xử lý
là buồng phun ẩm vì không những lọc được bụi mà còn lọc được khí độc hại trong
quá trình hấp thụ, làm nguội khí; dễ chế tạo, giá thành thấp.
Sau khi xử lý bụi xong có thể phun trên đường ống .

Cyclon chùm

Khói thải

Ống khói



Căn cứ vào hiệu suất của quá trình xử lý và điều kiện thực tế ta lựa chọn thiết bị
xử lý bụi là xiclon chùm vì nó có các ưu điểm sau:
Hiệu suất lọc cao khoảng 96-98%.
Trở lực bằng trở lực của xiclon con
Dễ vận hành
Lọc được hạt bụi có kích thước nhỏ δ ≥ 10 μm.

III.2 .Tính toán thiết bị xử lí bụi
a) Tính toán đường ống dẫn khí chung trên toàn hệ thống xử lý bụi:
Chọn xiclon con bằng gang đường kính quy ước Dqư=150 mm với cánh hướng dòng loại
chân vịt α=25°.
Lưu lượng của một xiclon con : 206 m³/h (bảng 7.9 sách Ô nhiễm không khí và xử lý khí
thải - Trần Ngọc Chấn).
Số xiclon con :

14832
= 64 chiếc
232

Tổ hợp 64 xiclon con thành 8 dãy, mỗi dãy 8 chiếc. Lúc đó kích thước mỗi cạnh tiết diện
ngang hình vuông của xiclon chùm sẽ là 1500 mm (Tra bảng 7.10 sách Ô nhiễm không
khí và xử lý khí thải ).
Vận tốc vào của dòng khí trên tiết diện của dãy xiclon con đầu tiên = 10 - 14 m/s.
 d1= 83×3,5 mm (bảng 7.8)
SVTH : Đỗ Thị Vân _ Lớp 09QLMT

Trang 25