Banner
Tìm kiếm  
Sản phẩm mới
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

CHIA SẺ KINH NGHIỆM

  • CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI-PHẦN 2

    CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI-PHẦN 2

    Hiện tại, nhà máy đã có hệ thống thải khí được vận chuyển bằng 04 ejector như sau: ống số 1 D90mm, ống số 2 và số 3 D220mm, ống số 4 D76mm. Khí thải được các ejector hút dẫn lên đồi phía sau tòa nhà 803. Hệ thống xử lý khí thải mới lấy khí thải từ 04 ống thải khí có sẵn này.

    1. Yêu cầu về lắp đặt hệ thống xử lý khí thải

     Xưởng sản xuất NG chủ yếu phát sinh các hơi a xít (H2¬SO4, HNO3), NOx, NG,… từ tòa nhà 803. Thành phần khí có NG là chất có độ nhạy cháy nổ cao vì vậy yêu cầu của quá trình sản xuất cũng như xử lý cần phải đảm bảo độ an toàn cao.

     Hiện tại, nhà máy đã có hệ thống thải khí được vận chuyển bằng 04 ejector như sau: ống số 1 D90mm, ống số 2 và số 3 D220mm, ống số 4 D76mm. Khí thải được các ejector hút dẫn lên đồi phía sau tòa nhà 803. Hệ thống xử lý khí thải mới lấy khí thải từ 04 ống thải khí có sẵn này.

    Việc tính toán thiết kế hệ thống dựa trên số liệu đo đạc về môi trường các thông số ô nhiễm tại khu vực cần xử lý. Từ số liệu quan trắc môi trường không khí xung quanh tại xưởng sản xuất (tổng hơi a xít là 1820 mg/m3 ; NG là 56,3mg/m3) có thể đưa ra thông số thiết kế đối với các chất ô nhiễm chính và nồng độ sau khi thu gom tập trung vào đường ống như sau:

     - Hơi a xít (H2SO4 và HNO3): 5.000 – 7.000 mg/m3; - NG: 150 – 250 mg/m3;

    - Yêu cầu chất lượng khí thải sau khi xử lý:

    + Khí thải sau khí xử lý thoát qua ống thải khí phải thỏa mãn các quy chuẩn cho phép (QCVN 19/2009/BTNMT và QCVN 20/2009/BTNMT);

    + Sau khi xử lý, môi trường lao động phải thỏa mãn Tiêu chuẩn vệ sinh môi trường lao động 3733/2002/QĐ - BYT ngày 10 tháng 10 năm 2002 của Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành.

    - Yêu cầu cụ thể: Trong ống thoát khí sau xử lý:

    + Hơi a xít H2SO4 (quy về SO3):  50 mg/m3 (QCVN 19/2009/BTNMT);

    + Hơi a xít HNO3 (quy về NO2):  500 mg/m3 (QCVN 19/2009/BTNMT).

    Trong môi trường lao động:

    + NG  0,5 mg/m3 (Trung bình 8 giờ _TCVSLĐ 3733 Bộ Y tế);

    - Về vị trí lắp đặt: Lắp đặt hệ thống xử lý khí thải trên đồi, cạnh 04 ống thải khí hiện hữu.

    - Về chế độ vận hành: Thiết bị phải được vận hành dài hạn, liên tục, không có người trực thường xuyên.

    - Chất lượng thiết bị: Thiết bị phải bền với môi trường và điều kiện làm việc.

    2. Tính lưu lượng quạt hút

    Lưu lượng khí thải vào hệ thống xử lý phải phù hợp với hệ thống hút bằng ejector hiện hữu. Chúng tôi không có số liệu chính xác về các ejector, vì vậy, một cách tương đối có thể tính toán lưu lượng hút như sau:

    Tính lưu lượng hút của các ejector: Thông thường, hệ số phun của ejector (hay còn gọi là bơm tia) là u = 0,5. Có nghĩa là lượng khí cao áp (hoặc hơi nước) bằng 0,5 lượng khí cần hút. Giả sử tốc độ đẩy sau bơm tia (gồm hỗn hợp khí cần hút và khí cao áp) là v2 = 15 m/s thì tốc độ hút trước bơm tia (cho khí cần hút) v1 = 10 m/s.

    Tốc độ khí sau bơm tia lấy v2 = 15 – 20 m/s, chọn v2 = 20 m/s thì v1= 13,5 m/s.

    Tiết diện bên trong của các ống thải khí là: S = S1 + 2S2 + S3 = 0,042 * 3.14 + 0,12 * 3.14 * 2 + 0,0342 * 3.14 = 0,0714 m2

    Lưu lượng khí thải sau bơm tia là:

    Go = S * v ; m3/h.

    Ở đây:

     S – Tiết diện ống thải khí, m2;

    v – Vận tốc khí thải, m/s. Chọn v = v2 = 20m/s.

    Ta có:

    Go = S * v = 0,0714 * 20 = 1,43 m3/s = 5.145 m3/h.

    Đó là lưu lượng thổi của 04 bơm tia hiện hữu. Lưu lượng hút vào hệ thống xử lý phải lớn hơn Go để không làm tăng trở lực cho các bơm tia. Lưu lượng khí thải vào hệ thống xử lý là:

    G = k * Go , m3/h;

    Trong đó: k – Hệ số lưu lượng, k = 1,1 – 1,5. Chọn k = 1,15.

    Ta có:

    G = k * Go = 1,15 * 5.145  6.000 m3/h 3.

    3. Sơ đồ công nghệ và nguyên lý hoạt động của hệ thống

    Sử dụng phương pháp hấp thụ trong tháp đệm để xử lý khí thải xưởng sản xuất NG với dung môi sử dụng là dung dịch kiềm.

    Sơ đồ công nghệ như trên hình 2.1.

    Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau:

    Khí thải chứa thành phần dễ cháy nổ (NG) từ dây chuyền sản xuất được các ejector bơm đẩy ra các ống thoát khí trên đồi bên cạnh tòa nhà 803. Việc lấy khí thải vào hệ thống phải thực hiện phía sau ejector vì các lý do sau :

    - Khí sau bơm tia là khí đã hòa trộn giữa khí công tác (khí cao áp) và khí cần hút ;

    - Áp suất của hỗn hợp khí phía sau bơm tia thấp hơn (nằm trong khoảng 1 – 2,5 bar) ;

    - Sẵn sàng cho trường hợp thoát khẩn cấp (by pass) qua đường thoát cũ khi quạt hút gặp sự cố để đảm bảo an toàn cháy nổ cho toàn bộ hệ thống và nhà máy ;

    - Có thể lắp thêm buồng giảm áp phía sau ejector mà không ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của các ejector.

    Phía sau các ejector được lắp thêm các buồng giảm áp suất khí thải xuống để quạt hút hút có thể hút được khí thải do bơm tia vận chuyển ra vào hệ thống xử lý khí. Buồng giảm áp có kích thước đường kính lớn hơn đường kính ống thải khí nhiều lần để thể tích khí giãn nở đột ngột dẫn đến áp suất khí giảm theo (định luật Boilơ-Mariot, pV = const). Việc lấy khí thải từ phía sau bơm tia làm tăng chi phí đường ống nhưng đảm bảo an toàn vì thành phần NG có độ nhạy cháy nổ cao. Khí thải được xử lý trong tháp hấp thụ đạt quy chuẩn cho phép sau đó thải ra môi trường theo ông thải khí mới.

    Tháp hấp thụ kiểu tháp đệm (Paked Tower) sử dụng dung dịch kiềm (soda hoặc xút) làm chất hấp thụ. Các chất ô nhiễm chính của khí thải là hơi a xít được hấp thụ vào nước sau đó được trung hòa bởi hàm lượng kiềm có trong dung dịch nhờ đó làm tăng hiệu suất hấp thụ. Trong tháp hấp thụ, hai dòng khí thải và dung dịch hấp thụ đi ngược chiều nhau (khí thải đi từ dưới lên, dung dịch đi từ trên xuống). Dung dịch tạo một lớp màng mỏng trên bề mặt vật liệu đệm, khi tiếp xúc với khí thải trên bề mặt vật liệu đệm sẽ xảy ra một quá trình hóa lý phức tạp mà kết quả là các chất ô nhiễm trong khí thải (các khí a xít như SOx, NOx, HCl,…) bị hấp thụ vào dung dịch. Bụi trong khí thải cũng bị dính ướt và lôi cuốn vào dòng dung dịch. Khí thải sau khi xử lý đạt quy chuẩn thải cho phép (QCVN 19 :2009/BTNMT và QCVN 20 :2009/BTNMT) được thải vào khí quyển qua ống khói. Dung dịch hấp thụ đi từ trên xuống và chứa trong ngăn chứa phía dưới tháp hấp thụ và được bơm tuần hoàn trở lại hệ thống xử lý. Trong ngăn chứa dưới đáy tháp hấp thụ lắp 01 phao chỉ mực nước và phao tự động điều khiển 01 van điện từ để tự động cấp dung dịch hấp thụ từ thiết bị pha chế vào khi bị hao hụt.

    Việc sử dụng dung dịch tuần hoàn nhằm mục đích giảm lượng nước thải phải xử lý. Phương án cấp dung dịch tự động thỏa mãn yêu cầu không có người trực vận hành thường xuyên. Tuy nhiên, vì lượng dung dịch pha chế trong thiết bị pha có hạn nên khi đã xả hết vào thiết bị xử lý thiết bị điều khiển sẽ phát ra tín hiệu để người sử dụng biết và tiến hành pha chế mẻ hóa chất mới.

    Việc sử dụng thiết bị pha chế hóa chất tự động có thể thực hiện được dễ dàng nhưng do thời gian sử dụng dung tuần hoàn dài nên không lựa chọn để giảm chi phí đầu tư.

    4. Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải

    Việc tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải chủ yếu là tính toán tháp đệm và lựa chọn quạt hút, bơm dung dịch xử lý cho phù hợp.

    Tính toán buồng giảm áp:

    Tính toán buồng giảm áp dựa vào số liệu giả thiết về ejector.

    Việc tính toán dựa vào định luật Bôi lơ – Ma ri ốt pV = const. (Phụ lục 2).

    Kết quả tính toán như sau:

    - Buồng giảm áp sau ejector số 1 (có đường kính ống thải là D76 mm): D x H = 500 x 1.000 mm;

    - Buồng giảm áp sau ejector số 2 và số 3 (có đường kính ống thải là D220 mm): D x H = 500 x 1.000 mm;

    - Buồng giảm áp sau ejector số 4 (có đường kính ống thải là D90 mm): D x H = 500 x 1.000 mm;

    Tính toán tháp đệm:

    Áp dụng các bước tính toán quá trình truyền khối để tính toán tháp đệm với các thông số đầu vào như sau:

    - Lưu lượng khí: G = 6.000 m3/h ;

    - Nhiệt độ: 30oC ;

    - Chất ô nhiễm hơi a xít (H2SO4, HNO3), nồng độ đầu vào: 7.000 mg/m3, đầu ra: H2SO4 50 mg/m3 , HNO3  500 mg/m3;

    Thành phần H2SO4 yêu cầu đầu ra thấp hơn HNO3 nên chọn H2SO4 là đại lượng đặc trưng để tính toán và giả sử 100% khí a xít là H2SO4. Bằng phương pháp tính toán quá trình truyền khối đối với H2SO4 trong dung môi là dung dịch kiềm, ta có các kết quả tính toán như sau (Quá trình tính toán xem ở Phụ lục 1):

    1) Tiết diện mặt cắt ngang của tháp: S = 1,31m2, suy ra đường kính tháp hấp thụ là: D = 1,29m.

    2) Số đơn vị truyền khối: NTU = 1 ;

    Chiều cao của một đơn vị truyền khối: HOG = 0,9m ; S

    uy ra chiều cao làm việc của tháp là: Z = NTU x HOG = 1 x 0,9 = 0,9m.

    Chiều cao kỹ thuật của tháp là Zt = 3,0

    3) Lưu lượng dung dịch (kiềm) làm việc tính toán: L = 14,3 m3/h.

    4) Tổn thất áp suất của tháp: 370 Pa.

    5) Tổn thát áp suất của toàn hệ thống: 3.000 Pa (Chọn quạt H = 3.000 Pa).

    6) Vật liệu chế tạo tháp: Thép không rỉ SUS-316 dày 3,0mm (Kết quả tính toán – Phụ lục 2).

    7) Vật liệu chế tạo đường ống dẫn khí: SUS-316 dày 2,0 mm (Kết quả tính toán – Phụ lục 2).

    8) Vật liệu chế tạo ống thoát khí: Thép không rỉ SUS-316 dày 3,0 mm (Kết quả tính toán – Phụ lục 2).

    9) Vật liệu chế tạo quạt hút khí thải: SUS-316.

    10) Vật liệu chế tạo bơm: GFRPP và ceramic.

    11) Kiểu đệm hấp thụ: Rachig Ring (khâu sứ).

    12) Thể tích lớp đệm : 1,2 m3.

    13) Khối lượng riêng của vật liệu đệm khâu sứ : 500 kg/m3

    14) Khối lượng lớp đệm : Gđ = 1,2 m3 . 500 kg/m3 = 600 kg

    Tính toán hệ thống ống dẫn khí:

    Tính toán hệ thống ống dẫn khí theo phương pháp đẳng tốc. Có nghĩa là, vận tốc dòng khí trên tất cả các nhánh ống và ống chính là như nhau. Vì vậy, chúng ta chỉ cần xác định vận tốc khí trên nhánh ống chính để tính toán sau đó xác định các nhánh ống phụ.

     Tính toán nhánh ống chính như sau:

    - Lưu lượng khí : Q = 6.000 m3/h (# q = 1,67 m3/s);

    - Chọn vận tốc dòng khí trong ống : u = 20 m/s ;

    - Suy ra tiết diện ống : F = q / u = 1,67 / 20 = 0,083 m2  D = 0,33 m

    - Tính toán chiều dày ống dẫn khí chính: sô = 2,0 mm (Xem Phụ lục 2).

    - Tính toán chiều dày ống thoát khí : sô.t. = 3,0 mm (Xem Phụ lục 2).

    5. Chất lượng khí thải sau khi xử lý

    -         Khí thải sau khí xử lý thoát qua ống thải khí phải thỏa mãn các quy chuẩn cho phép (QCVN 19/2009/BTNMT và QCVN 20/2009/BTNMT);
    -         Sau khi xử lý, môi trường lao động phải thỏa mãn Tiêu chuẩn vệ sinh môi trường lao động 3733/2002/QĐ - BYT ngày 10 tháng 10 năm 2002 của Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành.

    -         Cụ thể:

    Trong ống thoát khí sau xử lý:

    +       Hơi a xít H2SO4 (quy về SO3): £ 50 mg/m3 (QCVN 19/2009/BTNMT);
    +       Hơi a xít HNO3 (quy về NO2): £ 500 mg/m3 (QCVN 19/2009/BTNMT).

    Trong môi trường lao động:

    +       NG £ 0,5 mg/m3 (Trung bình 8 giờ _TCVSLĐ 3733 Bộ Y tế);

    TÀI LIỆU THAM KHẢO

    Tiếng Việt

    [1] Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1 và tập 2. NXB KHKT Hà Nội. 2005.

    [2] Trần Ngọc Chấn. Kỹ thuật thông gió. NXB xây dựng Hà Nội. 1998.

    [3] Trần Ngọc Chấn. Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải (tập 1, 2 3). NXB KHKT Hà Nội. 2001.

    [4] Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mặc. Thuốc thử hữu cơ. NXB KHKT Hà Nội. 1978.

     

    Tiếng Anh

    Air Pollution Engineering Manual. McGraw-Hill International Editions 1994

CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG THẠCH BÀN

Thiết kế & Phát triển bởi ICT Group