Đồ án Xử lý bụi gỗ bằng xiclon và túi vải

nhau. Để thu hồi bụi có độ phân tán cao (0,1÷0,5)mm với hiệu suất lớn hơn 99%. Người ta sử dụng các thiết bị lọc dạng tấm phẳng hoặc các lớp mỏng vật liệu lọc dạng xơ đường kính nhỏ hơn 5mm. Vận tốc lọc từ (0,01÷0,1)m/s. Nồng độ bụi ban đầu >5mg/m3. Loại này không tái sinh được bộ lọc. Thiết bị lọc thô: Để khắc phục nhược điểm là thời gian sử dụng không dài của loại trên, trong nhiều trường hợp người ta sử dụng các thiết bị lọc lọc gồm nhiều lớp dày và đường kính xơ lớn hơn (1÷20)mm với vận tốc lọc từ (0,005÷0,1)m/s thì vật liệu lọc sẽ thu hồi toàn bộ các hạt lớn hơn 1mm. Vật liệu lọc là sợi thô mới được ứng dụng cho nồng độ (5÷50) mg/m3, khi đó kích thước hạt bụi chủ yếu nhỏ hơn (5÷)10mm. Quá trình lọc trong thiết bị lọc sợi bao gồm 2 giai đoạn: Ở giai đoạn 1(lọc ổn định): các hạt bụi không làm thay đổi cấu trúc của lớp lọc. Trong giai đoạn 2 (lọc không ổn định) trong vật liệu lọc xảy ra sự biến đổi cấu trúc liên tục do lượng bụi tích tụ lớn. Do đó hiệu quả xử lý và trở lực lớp lọc luôn thay đổi. Lý thuyết lọc trong các lớp lọc này chưa được nghiên cứu đầy đủ. .3. Thiết bị lọc hạt Được ứng dụng ít hơn thiết bị lọc sợi. Ưu điểm của lọc hạt là: vật liệu dễ kiếm, có thể làm việc ở nhiệt độ cao và trong môi trường ăn mòn, chịu tải lực lớn và độ giảm áp lớn. Người ta chia ra làm 2 dạng thiết bị lọc hạt: đệm và lọc hạt cứng. Thiết bị lọc đệm: trong thiết bị này, thành phần lọc không liên kết với nhau. Đó là lớp đệm tĩnh; lớp đệm chuyển dộng với sự dịch chuyển của vật liệu rời trong trường trọng lực; lớp giả lỏng. Vật liệu đệm thường là cát, sỏi, đá cuội, xỉ than, than cốc, grafit, nhựa, cao su…. Việc chọn vật liệu phụ thuộc nhiệt độ, tính ăn mòn của khí. Thiết bị lọc hạt cứng: Trong thiết bị lọc dạng này cac hạt liên kết với nhau nhờ thiêu kết, dập hoặc dán và tạo thành hệ thống xúng không chuyển động. Đó là sứ xốp, kim loại xốp, nhựa xốp. Lớp lọc loại này bền chặt, chống ăn mòn và chịu tải lớn. Chúng được ứng dụng để lọc khí nén. Nhược điểm của thiết bị này là: giá cao, trở lực lớn, khó hồi phục. Có thể phục hồi theo phương pháp sau: Thổi khí theo chiều ngược lại; Cho dung dịch lỏng qua theo hướng ngược lại; Cho hơi nóng qua; Gõ hoặc nung lưới với thành phần lọc. 1.3.2. Thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt [2] Quá trình thu hồi bụi theo phương pháp ướt dựa trên sự tiếp xúc của dòng khí bụi với chất lỏng, được thực hiện bằng các biện pháp cơ bản sau: Dòng khí bụi đi vào thiết bị và được rửa bằng chất lỏng. Các hạt bụi được tách ra khỏi khí nhờ va chạm với các giọt nước Chất lỏng tưới ướt bề mặt làm việc của thiết bị, còn dòng khí tiếp xúc với bề mặt này. Các hạt bụi bị hút bởi màng nước và tách ra khỏi dòng khí Dòng khí bụi được sục vào nước và bị chia ra thành các bọt khí. Các hạt bụi bị dính ướt và loại ra khỏi khí. Do tiếp xúc với dòng khí nhiễm bụi với chất lỏng hình thành bề mặt tiếp xúc pha. Bề mặt này bao gồm các bọt khí, tia khí, tia lỏng, giọt lỏng và màng lỏng. Trong đa số thiết bị thu hồi bụi ướt tồn tại các dạng bề mặt khác nhau, do đó bụi được thu hồi theo nhiều cơ chế khác nhau. Thiết bị lọc bụi ướt có các ưu điểm và nhược điểm so với các thiết bị dạng khác như sau: Ưu điểm: Hiệu quả thu hồi bụi cao; Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến 0,1mm; Có thể sử dụng khi nhiệt độ và độ ẩm cao; Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất; Cùng với bị có thể thu hồi hơi và khí. Nhược điểm: Bụi thu được ở dạng cặn do đó phải xử lý nước thải, làm tăng giá quá trình xử lý; Các giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lắng trong ống dẫn và máy hút; Trong trường hợp khí có tính ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường ống bằng vật liệu chống ăn mòn. Chất lỏng tưới thiết bị thường là nước. Khi kết hợp quá trình thu hồi bụi với xử lý hóa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ. 1.3.2.1. Buồng rửa khí. Các buồng rửa khí được chế tạo bằng kim loại, bêtông và gạch đá. Trong buồng bố trí các dãy mũi phun để phun nước vào dòng khí chứa bụi chuyển động qua buồng. Để tăng hiệu suất lọc bụi, trong buồng có thể bố trí các tấm chắn, các tấm đục lỗ hoặc tưới. Cuối buồng rửa có bộ phận tách nước. Vận tốc chuyển động của khí trong buồng khoảng 1,5-2,5 m/s. Thời gian lưu khí <3s. Lượng nước phun 0,2-1,04l/m3. 1.3.2.2. Thiết bị rửa khí trần. Thiết bị rửa khí trần là tháp đứng, thường là hình trụ mà trong đó có sự tiếp xúc giữa khí và các giọt lỏng (được tạo ra bởi các vòi phun). Theo hướng chuyển động của khí và lỏng, tháp trần chia ra ngược chiều, cùng chiều và tưới ngang. Tháp trần đạt hiệu quả xử lý cao đối với hạt bụi có d ³ 10mm và kém hiệu quả khi bụi có d < 5 mm. Vận tốc dòng khí trong thiết bị thường trong khoảng (0,6÷1,2) m/s đối với thiết bị không có bộ tách giọt và khoảng (5÷8) m/s đối với thiết bị có bộ tách giọt. Trở lực của tháp trần không có bộ tách giọt và lưới phân phối khí thường không quá 250N/m2. Chiều cao tháp (H) vào khoảng 2,5 lần đường kính (D). Lượng nước sử dụng được chọn vào khoảng (0,5÷8)l/m3 khí. Thiết bị rửa khí đệm. Tháp rửa khí đệm là tháp với lớp đệm đổ đống hoặc được sắp xếp theo trật tự xác định. Chúng được ứng dụng để thu hồi bụi dễ dính ướt, nhưng với nồng độ không cao và khi kết hợp với quá trình hấp thụ do lớp đệm hay bị bịt kín nên loại thiết bị này ít được sử dụng. Ngoài tháp ngược chiều, trên thực tế người ta còn ứng dụng thiết bị rửa khí với sự tưới ngang. Để đảm bảo độ dính ướt của bề mặt lớp đệm, chúng thường được để nghiêng 7÷100 về hướng dòng khí, lưu lượng lỏng (0,15÷0,51) l/m3. Khi nồng độ bụi ban đầu đến 10-12 g/m3, trở lực 160-100 Pa/m đệm, vận tốc khí trong thiết bị ngược chiều khoảng (1,5÷2,0)m/s, còn lưu lượng nước tưới khoảng (1,3÷2,16)l/m3. Hiệu quả xử lý bụi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cường độ tưới, nồng độ bụi, độ phân tán. Hiệu quả thu hồi bụi có kích thước d ³ 2mm trên 90%. Thực tế hạt có kích thước (2÷5)mm được thu hồi 70% còn hạt lớn hơn (80÷90)%. Trở lực tháp đệm phụ thuộc dạng vật liệu đệm và điều kiện làm việc, có thể lên tới 1500N/m2. 1.3.2. 4.Thiết bị sủi bọt. Phổ biến nhất là thiết bị sủi bọt với đãi chảy sụt và đĩa chảy qua. Đĩa chảy sụt có thể là đĩa lỗ, đĩa rãnh. Bụi được thu hồi bởi lớp bọt được hình thành do tương tác của khí và lỏng. Quá trình thu hồi bụi trong thiết bị sủi bọt diễn ra trong các giai đoạn sau: Thu hồi bụi trong không gian dưới lưới do lực quán tính, được hình thành do dòng khí thay đổi hướng chuyển động khi đi qua đĩa. Hiệu quả của giai đoạn này chỉ lớn đối với bụi thô đường kính ³ 10mm. Lắng bụi từ tia khí, hình thành bởi các lỗ hoặc khe hở của đĩa với vận tốc cao đập vào lớp chất lỏng trên đĩa (cơ chế va đập). Lắng bụi trên bề mặt trong của các bọt khí theo cơ chế quán tính rối. Hiệu quả của giai đoạn 2 và 3 lớn hơn giai đoạn 1 nhiều và đạt đến 90% đối với hạt bụi (2÷5)mm. Thiết bị sủi bọt có ưu điểm là hiệu quả thu hồi bụi cao đối với hạt có kích thước lớn hơn 2mm và trở lực không lớn hơn (300÷1000)N/m2. Tuy nhiên, nó còn tồn tại các yếu điểm sau: Hạt có kích thước nhỏ hơn 2mm không được thu hồi hoàn toàn; Cần có bộ phận tách giọt lỏng; Không cho phép lưu lượng khí dao động lớn vì như vậy sẽ phá vỡ chế độ tạo bọt; Không cho phép nồng độ bụi trong khí dao động lớn vì có thể làm bẩn đĩa. 1.3.2. 5. Thiết bị rửa khí va đập quán tính. Trong các thiết bị này, sự tiếp xúc của khí với nước được thực hiện do sự va đập của dòng khí lên bề mặt chất lỏng và do sự thay đổi hướng đột ngột của dòng khí. Kết quả của sự va đập là các giọt lỏng đường kính (300÷400)mm được tạo thành, làm gia tăng quá trình lắng bụi. Đối với thiết bị dạng này, mực nước cố định đóng vai trò quan trọng. Sự thay đổi nhỏ của mực nước cũng cơ thể làm giảm hiệu quả thu hồi bụi hoặc làm tăng trở lực của thiết bị. Hiệu quả của thiết bị thu hồi va đập quán tính đến 99,5% đối với các hạt bụi có kích thước lớn hơn 3mm. 1.3.2. 6. Thiết bị rửa khí ly tâm Thu hồi bụi trong thiết bị rửa khí ly tâm diễn ra dưới tác dụng của hai lực: lực ly tâm và lực quán tính. Hiệu quả thu hồi bụi có kích thước (2÷5)mm đạt 90%. Các thiết bị rửa khí ly tâm được ứng dụng trong thực tế, theo kết cấu có thể chia làm hai dạng: Thiết bị, trong đó dòng xoáy được thực hiện nhờ cánh quạt quay đặt ở trung tâm Thiết bị với ống khí vào theo phương tiếp tuyến. Nước rửa khí chảy qua vòi phun ở trung tâm và chảy thành màng trên thành thiết bị. Đặc điểm của thiết bị này là chất lỏng ít bị cuốn theo khí vì lực ly tâm làm lắng các giọt lỏng trên thành thiết bị. 1.3.2. 7. Thiết bị rửa khí vận tốc cao (thiết bị rửa khí Venturi) Để làm sạch khí khỏi bụi có kích thước (1÷2) mm và nhỏ hơn, người ta ứng dụng chủ yếu các thiết bị rửa khí có vận tốc lớn. Nguyên lý hoạt động: dòng khí bụi chuyển động với vận tốc (70÷150)m/s đập vỡ nước thành các giọt cực nhỏ. Độ xoáy rối cao của dòng khí và vận tốc tương đối giữa bụi và giọt lỏng lớn thúc đẩy quá trình lắng bụi trên các giọt lỏng. Loại thiết bị này dễ bị tắc khi bụi bám dày các khâu đệm. Nó được sử dụng nhiều khi dùng lọc bụi thấm ướt tốt và đặc biệt trong các trường hợp lọc bụi kèm theo làm nguội và hấp thụ khí. Các thiết bị rửa khí Venturi có năng suất đến 500000 m3khí/h, vận tốc khí đến 150m/s. Thiết bị lọc điện. Trong thiết bị lọc điện, khí được xử lý bụi nhờ tác dụng của lực điện trường. Nguyên lý hoạt động: Khí thải được thổi qua hai điện cực. Điện cực nối đất được gọi là điện cực lắng vì bụi chủ yếu được lắng ở điện cực này. Điện cực còn lại được gọi quầng sáng. Điện cực này được cung cấp dòng điện một chiều có hiệu thế cao, do điện thế cao nên cường độ điện trường xung quanh lớn và gây ra sự va đập ion mãnh liệt. Dưới tác dụng của lực điện trường, các ion sẽ chuyển dịch về phía các điện cực trái dấu và tạo nên dòng điện. Khi thổi khí thải có chứa bụi qua không gian của hai điện cực, các ion sẽ bám dính trên bề mặt các hạt bụi và hạt bụi trở nên mang điện. Dưới tác dụng của lực điện trường, các hạt bụi sẽ chuyển dịch tới các điện cực trái dấu. Khi tới các điện cực, các hạt bụi được lắng lại trên bề mặt điện cực. Theo những khoảng thời gian xác định, tùy thuộc mức độ tích tụ bụi, người ta rung lắc điện cực hoặc xối nước điện cực rồi thu lấy bụi. Trong công nghiệp, người ta còn sử dụng thiết bị lọc điện ướt, trong đó việc làm sạch các điện cực được thực hiện bằng cách tưới qua vòi phun. Thiết bị lọc điện ướt được ứng dụng để thu hồi bụi, sương các axit khác nhau. Thiết bị lọc điện xử lý thể tích khí lớn khỏi các hạt bụi kích thước từ (0,01÷100)mm ở nhiệt độ đến (400÷500)0C. Trở lực của thiết bị lọc điện khoảng 150Pa. Tiêu hao điện năng cho xử lý 100m3 khí khoảng (0,36÷1,8)´106J. Bụi có độ dẫn điện càng cao thì hiệu quả thu hồi chúng trong thiết bị lọc điện càng lớn.Thành phần khí và bụi ảnh hưởng đến độ dẫn của nó. Khi độ ẩm của khí tăng, điện trở riêng phần của bụi giảm. Nếu vận tốc khí trong thiết bị lọc điện tăng thì hiệu quả xử lý giảm và ngoài ra còn tăng khả năng lôi cuốn bụi theo dòng khí. Hiệu quả của thiết bị lọc điện khi thu hồi hạt có kích thước 0,5mm đạt 99% và giảm khi vận tốc dòng khí tăng.Hiệu quả của thiết bị lọc điện phụ thuộc tính chất của bụi và khí, vận tốc và tính đồng đều phân phối dòng bụi trong tiết diện thiết bị . Hiệu thế càng cao và vận tốc khí càng thấp hiệu quả thu hồi bụi càng cao. Thiết bị lọc điện có ưu điểm: Hiệu suất thu hồi bụi cao, đạt tới 99%; Chi phí năng lượng thấp; Có thể thu được các hạt bụi có kích thước nhỏ tới 0,1mm và nồng độ bụi từ vài gam đến 50g/m3; Chịu được nhiệt độ cao (nhiệt độ khí thải có thể tới 5000C); Làm việc được ở áp suất cao hoặc ở áp suất chân không; Có thể tự động hóa điều khiển hoàn toàn. Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm như sau: Do độ nhạy cao nên khi có sự thay đổi dù nhỏ giữa giá trị thực và giá trị khi tính toán của các thông số thì hiệu quả thu hồi bụi cũng bị giảm sút nhiều; Khi có sự cố cơ học dù nhỏ cũng làm ảnh hưởng tới hiệu quả thu bụi; Không sử dụng được với khí thải có chứa chất dễ nỗ vì thường xuất hiện các tia lửa điện. CHƯƠNG 2 QUY HOẠCH MẶT BẰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI GỖ 2.1. Xác định yêu cầu về hệ thống Đặc điểm của nhà máy chế biến gỗ là nguồn gốc phát sinh bụi trong quá trình sản xuất, đồng thời tạo nên ô nhiễm mùi do mùi của sơn,các loại dầu, mùi khét khi cưa xẻ gỗ, và tiếng ồn do máy móc tạo ra ảnh hưởng lớn đến cuộc sống, sức khỏe và cảm quan của người dân xung quanh nhà máy. Trước khi thành lập công ty, nhà máy thì công ty đó phải có bảng đánh giá tác động môi trường, trong đó nêu rõ những gì mà họ sẽ làm, mức độ ảnh hưởng đến môi trường. kèm theo đó phải có cách khắc phục, xử lý để không gây ô nhiễm môi trường. và phải đảm bảo khi đưa vào vận hành sử dụng công trình đó, không gây ô nhiễm môi trường không khí, tức là nồng độ chất độc hại do chúng thải ra, nhập với nồng độ chất độc hại của khu vực đó, không vượt quá nồng độ cho phép. Cần phân tích rõ các đặc điểm khí hậu, nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa hàng năm và vị trí địa lý của mặt bằng cần quy hoạch. Địa điểm xây dựng rất quan trọng đối với quá trình vận hành của hệ thống đang thiết kế trước mắt và lâu dài. Địa điểm hợp lý tạo điều kiện cho việc thu gom, khai thác và tận dụng năng lực của hệ thống xử lý và nâng cao hiệu quả của hệ thống xử lý. Địa điểm nhà máy có ảnh hưởng lâu dài đến trạng thái cân bằng của nhà máy cần được xử lý. v Những nguyên tắc cơ bản để xác định địa điểm xây dựng. 2.1.1. Vị trí địa lý v Nhà máy không được đặt quá xa đối với các nguồn nguyên liệu đầu vào để thuận mợi cho việc vận chuyển nguyên liệu gỗ kể cả bằng đường thủy, đường bộ, hay đường sắt. nhằm mục tiêu tiết kiệm chi phí đầu vào. Và dễ dàng vận chuyển sản phẩm tới tay người tiêu dùng. Trong nhà máy cũng cần xây dựng hệ thống giao thông hợp lý đảm bảo lưu thông không ách tắc trong quá trình sản xuất. v Địa hình và thời tiết cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. yêu cầu nhà máy phải nằm ở khu vực giao thông thuận lợi. có khí hậu ổn định để tăng năng suất lao động. ¶ Phù hợp với quy hoạch dài hạn ¶ Có đủ điều kiện thiên nhiên (khí hậu, địa chất...) ¶ Đảm bảo đủ điều kiện xây dựng và mở rộng trước mắt và lâu dài về diện tích mặt bằng, địa chất ổn định, bền vững tạo điều kiện chuẩn bị mặt bằng và thi công xây dựng thuận tiện, không ảnh hưởng đến các mặt hoạt động kinh tế- chính trị - văn hóa – xã hội và đời sống dân cư ở vùng lân cận. Xây dựng nhà máy, phân xưởng xử lý ô nhiễm gần nguồn ô nhiễm, trong khu công nghiệp đã được quy hoạch hợp lý v Các yếu tố cần lưu ý khi xây dựng hệ thống: w Yếu tố xã hội, bao gồm: sự phân bố về không gian của lực lượng sử dụng đảm bảo tính cân đối, sự hòa nhập về hoạt động của hệ thống và sự hoạt động chung của nhà máy cũng như các ảnh hưởng tới người dân hưởng tới người dân sống trong khu vực gần nhà máy. w Yếu tố xí nghiệp, bao gồm: sự cung ứng nguyên vật liệu và chất phụ trợ, sự cung ứng năng lượng, điện và nước, tác đông đối lưu với xung quanh (tiếng ồn, độc hại, ô nhiễm…). v Đối với việc lựa chọn địa điểm cho công trình đang xét có những yếu tố ảnh hưởng cơ bản như sau: + Kích thước, hình dạng khu đất dành cho công trình + Tính chất bề mặt khu đất, + Nền móng công trình và yêu cầu về thủy văn + Đầu mối giao thông sẵn có + Nhu cầu và mức đáp ứng về năng lượng (điện, nhiên liệu,v..v) + Nhu cầu và mức đáp ứng về nước cho sản xuất và sinh hoạt + Nhu cầu về lao động + Ảnh hưởng đối với xung quanh( tiếng ồn, độc hại,…) + Xây dựng nhà máy tránh làm mất cảnh quan đô thị và môi trường sinh thái.Tránh gây tác động xấu đến hệ sinh thái làm tiệt chủng các loài động vật quý hiếm. + Phòng cháy nổ, an toàn sản xuất 2.2.2. Vị trí đặt hệ thống xử lý bụi - Trong nhà máy cần phân định rõ khu sản xuất, khu phụ trợ, kho tàng, khu hành chính phục vụ, cần sắp xếp việc xây dựng không làm gián đoạn sự hoạt động của bất cứ 1 khu vực nào. Hệ thống phải được thiết kế đặt gần nơi phát sinh khí thải, đảm bảo việc vận chuyển dễ dàng và quãng đường vận chuyển ngắn nhất có thể, phát sinh khí không ảnh hưởng đến sản xuất, tạo điều kiện để khai thác nhà máy thuận lợi đồng thời dễ dàng tập trung các nguồn thải, các thiết bị làm sạch, các thiết bị kiểm tra kiểm soát và báo động ô nhiễm môi trường. - Quy hoạch vị trí mặt bằng phải đảm bảo sự tiện lợi và chi phí sử dụng là thấp nhất. Bố trí các khâu phải hợp lý, phù hợp với dây chuyền và công nghệ sử dụng. Dây chuyền phải đảm bảo khí thải đầu vào đến các giai đoan xử lý và đi ra một cách có khoa học. - Khi quy hoạch xây dưng mặt bằng phải đảm bảo tính thẩm mỹ công nghiệp, an toàn cháy nổ. Khi xảy ra sự cố có thể dễ dàng ngăn chặn để không làm ảnh hưởng thiệt hại lớn cho nhà máy. Và khi quy hoạch cũng cần phải để ý sẽ không ảnh hưởng đến khả năng mở rộng của nhà máy. 2.2.3. Mạng lưới điện quốc gia - Hệ thống xử lý xây dựng ở nơi có đường điện quốc gia để đảm bảo điện năng cho hệ thống sử dụng để vận hành và hoạt động. - Nguồn điện cung cấp cho nhà máy cần ổn định, đảm bảo nhu cầu sản xuất của nhà máy, nhất là trong quá trình sản xuất. - Ngoài ra trong nhà máy cần có chu trình công nghệ khép kín cùng với việc tự tạo điện năng và hơi nước để nhà máy hoàn toàn chủ động trong sản xuất kể cả khi lưới điện quốc gia gặp sự cố hoặc không đủ cung ứng điện. - Hệ thống xử lý cũng đảm bảo nguồn điện không bị thiết hụt khi vận hành, có thể nối với hệ thống tự tạo điện năng của nhà máy nhằm đảm bảo hệ thống xử lý hoạt động được liên tục - Hiện nay với nhu cầu nhà ở, điện sinh hoạt ngày càng cao thì việc bố trí quy hoạch sao cho tiết kiệm diện tích cùng là một vấn đề rất quan trọng. Nhà máy có thể áp dụng khoa học kỹ thuật trong sản xuất như dùng pin năng lượng mặt trời vừa có thể tiết kiệm diện tích vừa có thể tiết kiêm năng lượng và tiết kiệm một khoản kinh tế đáng kể cho nhà máy. KHU DÂNCƯ KHU HÀNH CHÍNH KHU SẢN XUẤT NHÀ KHO HỆ THỐNG GIAO THÔNG XICLONE TÚI VẢI QUẠT ỐNG KHÓI HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA KHU DÂN CƯ v Hình 2.1. Sơ đồ bản vẽ quy hoạch mặt bằng. CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THẾT BỊ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ MÁY CHẾ BIẾN GỖ 3.1 Lựa chọn và thuyết minh công nghệ 3.1.1 Lựa chọn phương án xử lý Việc lựa chọn phương pháp tối ưu là một vấn đề hết sức quan trọng trong việc giải quyết ô nhiễm môi trường không khí nói chung và bụi nói riêng. Làm thế nào vừa giảm được nồng độ bụi xuống mức thấp nhất dưới mức tiêu chuẩn cho phép, mà lại vừa có hiệu qủa kinh tế cao, phù hợp với điều kiện của nhà máy. Phương pháp lựa chọn sẽ dựa trên những nguyên tắc cơ bản sau: Thiết bị phù hợp với thành phần, nồng độ và tính chất của hạt bụi. Hiệu quả đạt yêu cầu. Dễ dàng lắp đặt, thi công. Đạt yêu cầu về mặt kinh tế trong giai đoạn hiện nay. Phù hợp với các yêu cầu khách quan khác. Qua khảo sát về tính chất của hạt bụi, cũng như các yếu tố như mặt bằng nhà máy… ta đưa ra phương án xử lý bụi gỗ của nhà máy chế biến gỗ như sau : Do bụi cần xử lý ở đây là bụi gỗ và ta cần thu hồi bụi gỗ này để làm nguyên nhiên liệu cho các công đoạn sản xuất khác như sản xuất ván ép, làm chất đốt cho các lò sấy. Mặt khác, do có lẫn cả bụi tinh và bụi thô … Chính vì vậy ta chọn phương pháp xử lý bụi ở đây là phương pháp khô, và sơ đồ công nghệ được chọn như hình 3.1: Hình 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý bụi. QUẠT HÚT XICLON LỌC TÚI VẢI ỐNG KHÓI BỤI CHỤP HÚT ỐNG DẪN 3.1.2. Thuyết minh qui trình công nghệ Bụi được thu gom ngay tại vị trí phát sinh thông qua các chụp hút bố trí trên các máy công cụ. Các chụp hút được nối vào hệ thống ống dẫn, dưới tác dụng của lực hút ly tâm bụi được dẫn theo hệ thống đường ống vào xiclon. Tại xiclon dưới tác dụng của lực ly tâm các hạt bụi có kích thước lớn sẽ tách khỏi dòng khí và lắng xuống vào phễu chứa, lượng bụi tinh còn lại sẽ theo dòng khí qua thiết bị lọc túi vải. Ở thiết bị lọc túi vải bụi được lọc với hiệu suất khá cao, khí sau khi qua thiết bị lọc túi vải được dẫn ra ống thải và được thải ra ngoài không khí. 3.2. Yêu cầu a. Khí thải sau khi đi qua hệ thống xử lý phải đạt tiêu chuẩn về xả thải, nồng độ bụi ra phải nhỏ hơn nồng độ cho phép dựa vào Quy chuẩn Việt nam 19-2009 về Bụi và các chất vô cơ để làm mốc so sánh. b. Thiết kế hệ thống phải đảm bảo tiết kiệm tối ưu về kinh tế, đảm bảo thích hợp với môi trường và khí hậu Việt nam. 3.3. Các thông số cần thiết cho Tính toán & Thiết kế - Lưu lượng khí vào xiclon L= 1200 m3/h - Khối lượng riêng của hạt bụi rb = 1200 kg/m3 - Nồng độ bụi vào xiclon Cv =12 g/m3 - Độ nhớt động học ở điều kiện chuẩn - Nhiệt độ khí thải 3.4. Sơ đồ nguyên lý của các thiết bị 3.4.1. Sơ đồ nguyên lý của xiclon Hình 3.2. Cấu tạo thiết bị xiclon -  Cyclon là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào ở phía trên. Không khí vào cyclon sẽ chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ. Xuống tới phần phễu, dòng khí sẽ chuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống tâm thoát ra ngoài. 3.4.2. Sơ đồ nguyên lý của túi vải. Hình 3.3. Cấu tạo thiết bị túi vải - Nguyên lý lọc bụi của vải như sau: cho không khí lẫn bụi đi qua 1 tấm vải lọc, ban đầu các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải sẽ bị giữ lại trên bề mặt vải theo nguyên lý rây, các hạt nhỏ hơn bám dính trên bề mặt sợi vải lọc do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, dần dần lớp bụi thu được dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc, lớp màng này giữ được cả các hạt bụi có kích thước rất nhỏ . Hiệu quả lọc có thể đạt tới 99,8% và lọc được cả các hạt rất nhỏ là nhờ có lớp trợ lọc. Sau 1 khoảng thời gian lớp bụi sẽ rất dày làm sức cản của màng lọc quá lớn, ta phải ngưng cho khí thải đi qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải. Thao tác này được gọi là hoàn nguyên khả năng lọc. 3.5. Tính toán thiết bị xử lý 3.5.1. Tính toán xiclon [1] - Khối lượng riêng của hạt bụi là: rb = 1200 kg/m3 - Diện tích tiết diện ngang của xiclon: [ m2 ] Trong đó: F: diện tích tiết diện ngang của xiclon [ m2] L: lưu lượng dòng khí (m3/s) wp: tốc độ quy ước, thường chọn wq = 2,2 ÷ 2,5 m/s. Chọn wq = 2,5 m/s m2 - Đường kính xiclon Ta có - Tốc độ thực tế của khí trong xiclon Tốc độ thực tế m/s Với N là số xiclon đơn nguyên – chọn N=1 - Độ sai biệt so với tốc độ tối ưu vtt = 2,63 m/s đạt yêu cầu. 3.5.1. 1. Các kích thước chi tiết của xiclon [1] * Đường kính xiclon Ta có : L: lưu lượng dòng khí [m3/s] Wq: tốc độ quy ước, thường chọn wq = 2,2 ÷ 2,5 m/s. Chọn wq = 2,5 m/s * Đường kính của ống thoát khí ra: Trong đó: - L: lượng khí đi vào xiclon m3/s - m/s : tốc độ khí ra khỏi xiclon chọn = 6 m/s * Ống dẫn khí vào đặt tiếp tuyến với thành thiết bị và mặt cắt có dạng hình chữ nhật chiều cao h và chiều rộng b. tỉ số thường lấy là k Do đó * Chiều cao cửa vào m (m/s) : Vận tốc khí vào xiclon, thường lấy m/s Chọn = 18 m/s Chọn k = 2 Từ đó ta có * Chiều rộng cửa vào: m - Tính toán xiclon theo phương pháp chọn, dựa vào đường kính thân xiclon ta có: *Chiều dài ống dẫn khí vào:mm *Chiều cao ống tâm có mặt bích: mm *Chiều cao phần hình trụ: mm *Chiều cao phần thân hình nón: mm *Chiều cao phần bên ngoài ống tâm: mm *Chiều cao thiết bị xiclon: mm *Đường kính trong của cửa tháo bụi: mm Chọn d2 = 150 (mm) *Khoảng cách từ tận cùng xiclon đến mặt bích: mm Chọn h5 = 120 mm *Góc nghiêng giữa nắp và ống vào: a =150 *Hệ số trở lực x = 105 3.5.1.2. Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi [2] - Đường kính giới hạn của hạt bụi được tính theo công thức Trong đó d0: đường kính giới hạn của hạt bụi [m] m: hệ số nhớt động học của bụi l = H (chiều cao thiết bị) r2: bán kính thân xiclon, r2 = D/2 = 0,2 m r1: bán kính ống thoát khí sạch, r1 = d1/2 = 0,12 m rb: khối lượng riêng của bụi, rb = 1200 kg/m3 vE: vận tốc của khí ở ống dẫn vào xiclon m/s n: số vòng quay của dòng khí bên trong xiclon vòng/s Thay các số liệu vào ta có 3.5.1.3. Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon [2] Với Trong đó l: chiều cao làm việc của xiclon, l = H = 1,82 m L: lưu lượng làm việc của xiclon, 1200 m3/h Kết quả tính toán hiệu quả lọc theo cỡ hạt h(d) thể hiện trong bảng sau Bảng 3.1. Hiệu quả lọc theo cỡ hạt h(d) Đường kính hạt bụi d, m 5.10-6 10.10-6 15.10-6 20.10-6 > 20.10-6 1-exp(ad2) 0,0978 0,34 0,6 0,8 - 1-exp(ad02) 0,64 h(d), % 15,3 52,7 94,4 100 100 3.5.1.4. Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống [2] Bảng 3.2. Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụi Đường kính cỡ hạt d, mm < 5 5 – 10 10 – 15 15-20 >20 Tổng Phần trăm khối lượng % 3,1 10,5 15,1 19,6 51,7 100 Lượng bụi trong 1 m3 khí thải, mg/m3 372 1260 1812 2352 6204 12000 Hiệu quả lọc theo cỡ hạt H% lấy trung bình theo cỡ hạt 15,3 32,3 74,2 100 100 - Lượng bụi còn lại sau khi qua xiclon, mg/m3 315,08 853,02 467,5 0 0 1635,6 - Hiệu suất làm sạch của xiclon 3.5.1.5. Khối lượng bụi thu trong 1 ngày [1] - Khối lượng riêng của khí thải ở 35oC: kg/m3 - Khối lượng riêng của hỗn hợp khí thải ở 35oC: Với - [%] - mg/m3 - kg/m3 Thay vào ta được kg/m3 - Lượng hệ khí vào xiclon kg/h [1] Trong đó: rhh: khối lượng riêng của hỗn hợp khí thải, [ kg/m3] Qv: lưu lượng khí vào xiclon, [ m3/h ] Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào xiclon (% khối lượng) - Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi xiclon (% khối lượng) - Lượng hệ khí ra khỏi xiclon kg/h - Lượng khí sạch hoàn toàn kg/h - Lượng bụi thu được kg/h - Lưu lượng hệ khí đi ra xiclon m3/h - Năng suất xiclon theo lượng khí sạch hoàn toàn m3/h - Khối lượng bụi thu được ở xiclon trong 1 ngày ( làm vệc 16 giờ/ngày đêm) kg/ngày - Thể tích bụi thu được ở xiclon trong 1 ngày m3/ngày 3.5.1.6. Tổn thất áp suất trong xiclon [1] - Trở lực của xiclon được xác định theo công thức: KG/m2 3.6. Tính toán thiết bị lọc túi vải Lưu lượng khí cần lọc Q = 1178,3 m3/h Nồng độ bụi vào thiết bị Cv = 1635,6 mg/m3 Nhiệt độ khí bụi vào tb = 35oC. - Khối lượng riêng của không khí khô ở 35oC: ρk = 1,15 kg/m3 - Khối lượng riêng của bụi ρb = 1200 kg/m3. Nhiệt độ không khí ra tk = 35oC. Nồng độ bụi ra khỏi thiết bị túi vải theo QCVN 09 – 2009, loại B CTC = 200 mg/m3 ở điều kiện chuẩn ( 0oC và áp suất bằng 760 mmHg). Nồng độ tối đa cho phép của các chất ô nhiễm trong khí thải của các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ thải ra môi trường không khí: Cmax = CTC × Kp × Kv Trong đó: Cmax: Nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm trong khí thải của cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ thải ra môi trường không khí, mg/Nm3. CTC: Giá trị nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm theo QCVN 09 – 2009 Kp: Hệ số theo lưu lượng nguồn thải Bảng 3.3. Hệ số Kp theo lưu lượng Lưu lượng nguồn thải (m3/h) Giá trị hệ số Kp P ≤ 20.000 1 20.000 < P ≤ 100.000 0,9 P > 100.000 0,8 Kv: Hệ số vùng, khu vực, nơi có cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ. Phân vùng Giá trị hệ số Kv Vùng 1 Nội thành đô thị loại đặc biệt (1) và đô thị loại I (1); rừng đặc dụng (2); di sản thiên nhiên, di tích lịch sử văn hóa được xếp hạng (3); cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ có khoảng cách ranh giới đến khu vực này dưới 02 km. 0,6 Vùng 2 Nội thành, nội thị đô thị loại II, III, IV (1); Vùng ngoại thành đô thị loại đặc biệt, đô thị loại I có khoảng cách đến ranh giới cách khu vực này dưới 02 km. 0,8 Vùng 3 Khu công nghiệp,; đô thị loại IV (1); vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II,III,IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn hơn hoặc bằng 02 km; cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 02 km (4). 1 Vùng 4 Nông thôn 1,2 Vùng 5 Nông thôn miền núi 1,4 Bảng 3.4. Hệ số phân vùng Kv Þ Cmax = 200 × 1 × 1 = 200 mg/m3 Ở điều kiện thường t = 35oC, nồng độ ra: Cr = = 177 mg/m3 Hiệu suất làm việc của thiết bị η η = = =92,5% 3.6.1. Kích thước túi vải [1] Đường kính D = 125 – 300 mm, chọn D = 125 mm= 0,125 m Chiều cao l = 2 – 3,5 m, chọn l = 2 m Diện tích một ống tay áo S1 túi vải = = = 0,25 m2 3.6.2. Tính toán trở lực của thiết bị [1] , 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 = 50 m3/m2.h Vậy - Cường độ lọc. = m/s = 50 m3/m2.h Trong đó. : Tổn thất áp suất thiết bị túi vải. : Hệ số nhớt động học của khí thải. = 18,87 Pa.s : Hệ số trở lực vách ngăn, = 133 : Hệ số trở lực bã lọc, = Với , tùy thuộc vào khí, vải lọc, pha phân tán, nhiệt độ,… và được xác định theo thực nghiệm. Chọn hiệu suất bề mặt lọc: η = 85% - Diện tích bề mặt lọc S = = = 27 m2 Số ống tay áo cần: n = = = 108 ống - Chọn số ống thiết kế là 110 ống - Thiết kế 10 hàng, mỗi hàng 11 ống - Khoảng cách giữa các ống (ngang dọc như nhau): 8 – 10 cm, chọn 8 cm. - Khoảng cách từ ống tay áo ngoài đến thành thiết bị: 8 – 10 cm, chọn 8 cm. 3.6.3. Kích thước thiết bị - Rộng = 125 ×10 + 80 × 11 = 2130 mm. - Dài = 125 × 11 + 80 × 12 = 2335 mm Chiều cao thiết bị = chiều cao ống tay áo + chiều cao phía trên ống tay áo + Chiều cao phía dưới ống tay áo + chiều cao thùng lấy bụi. Þ Chiều cao thiết bị = 2000 + 1000 + 1200 +1500 = 5700 mm Vậy kích thước thiết bị = 2,335 × 2,130 × 5,7 m 3.6.4. Khối lượng bụi thu được [1] - Lượng hệ khí vào ống tay áo: Gv = ρhh×Qv = 0,575× 1178,3 = 677,5 kg/h. - Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào thiết bị lọc tay áo (% khối lượng) yv = = = 0,28% - Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi thiết bị (% khối lượng) yr = yv (1 – η) = 0,28 × (1 – 0,973) = 0,00756 % - Lượng hệ khí ra khỏi thiết bị Gr = Gv = 677,5 × = 675,7 kg/h. - Lượng khí sạch hoàn toàn Gs = Gv = 677,5 × = 675,6 kg/h - Lưu lượng hệ khí đi ra khỏi thiết bị Qr = = = 1175,1 kg/h. - Năng suất của thiết bị lọc theo lượng khí sạch hoàn toàn Qs = = = 587,5 m3/h. - Lượng bụi thu được Gb = Gv – Gr = 677,5 – 675,7 = 1,8 kg/h - Thể tích bụi thu được trong một ngày: m = 1,8 × 16 = 28,8 kg/ngày - Thể tích bụi thu được trong một ngày V = m3/ngày 3.6.5. Thời gian rung giũ bụi. [1] Thời gian rung giũ bụi khôi phục bề mặt lọc: Trong đó C: nồng độ bụi vào thiết bị lọc, g/m3. C = 1,6356 g/m3 V: cường độ lọc, V = 50 m3/m2.h H: trở lực khi vải bị bám bụi, H = 25-150 mmH2O Chọn H = 100 mmH2O = 1000 Pa. 3.6.6. Chọn máy nén khí dùng để rung rũ bụi. [1] - Rung rũ bụi bằng khí nén - Thời gian rũ bụi: 2s - Thời gian giữa 2 lần rũ: 62 phút - Lưu lượng khí nén cần để rung rũ = 0,2%. Lưu lượng khí cần làm sạch 3.7. Tính ứng suất của thiết bị 3.7.1 Chọn vật liệu [4] Thiết bị làm việc ở t = 350C Áp suất làm việc Plv = 1at = 9,81.104 N/m2 Chọn vật liệu là thép cacbon thường để chế tạo thiết bị Ký hiệu thép: CT3 Giới hạn bền: sb = 380.106 N/m2 Giới hạn chảy: sc = 240.106 N/m2 Chiều dày tấm thép: b = 4-20 mm Độ dãn tương đối: d = 25% Hệ số dẫn nhiệt: l = 50 W/m0C Khối lượng riêng: r = 7850 kg/m3 Chọn công nghệ gia công là hàn tay bằng hồ quang điện, bằng cách hàn giáp mối 2 bên. Hệ số hiệu chỉnh: h =1 Hệ số an toàn bền kéo: hk = 2,6 Hệ số an toàn bền chảy: hc = 1,5 3.7.2. Xác định ứng suất cho phép của thép CT3 [4] Theo giới hạn bền: N/m2 Trong đó sk: giới hạn bền kéo, sk = 380.106 N/m2 nk : hệ số bền kéo, nk = 2,6 h: hệ số hiệu chỉnh, h = 1 Theo giới hạn chảy: N/m2 Trong đó: sc: giới hạn bền chảy, sc = 240.106 N/m2 nc : hệ số bền kéo, nc = 1,5 h: hệ số hiệu chỉnh, h = 1 Ta lấy giới hạn bé hơn trong 2 ứng suất cho phép ở trên làm ứng suất cho phép tiêu chuẩn. [s] = 146,15.106 N/m2 = 146,15 N/mm2 3.7.3. Thiết bị lọc túi vải a) Tính bề dày thân tháp Ta có Hệ số bền mối hàn j: thân hình trụ hàn dọc, hàn tay bằng hồ quang điện, hàn giáp mối 2 bên, đường kính D ³ 700 mm ® hệ số bền mối hàn jh = 0,95 Hệ số hiệu chỉnh: h = 1 (thiết bị thuộc nhóm 2 loại II). Ta có Bề dày tối thiểu của thân mm Trong đó Dt: đường kính quy đổi , Dt = 4,6 m P: áp suất làm việc trong tháp, P = 9,81.104 N/m2 jh: hệ số bền mối hàn, jh = 0,95 [s]: ứng suất cho phép tiêu chuẩn, [s] = 146,15.106 N/m2 Chọn hệ số bổ sung để quy tròn kích thước: C = C1 + C2 + C3 + C0 Với: C0: hệ số quy tròn kích thước, C0 = 0,5 mm C1: hệ số bổ sung do bào mòn hóa học trong thời hạn sử dụng thiết bị là 15 năm với tốc độ ăn mòn 0,1mm/năm, C1 = 1 mm C2: hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, C2 = 0,4 mm C3: hệ số bổ sung do dung sai âm C3 = 0,4 mm Vậy C = 2,3 mm Bề dày thực của thân thiết bị: S = S’ + C = 1,6 + 2,3 = 3,98 mm Chọn S = 4 mm. Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính toán Áp suất thử Pth được tính theo công Pth = 1,5 x Plv = 1,5 x 9,81 x 104 = 14,715 x 104 N/m2 Ứng suất theo áp suất thử tính toán N/m2 Xét Vậy thân tháp có bề dày S = 4 mm thỏa điều kiện bền và áp suất làm việc. b) Bề dày nắp. Bề dày nắp lấy bằng bề dày thân, S = 4 mm c) Bề dày đáy. Bề dày đáy lấy bằng bề dày thân, S = 4 mm d) Tính chân đỡ Để chọn được chân đỡ thích hợp, trước tiên ta phải chọn tải trọng của toàn tháp. Chọn vật liệu làm chân đỡ là thép CT3. Khối lượng riêng của thép CT3 là: r = 7850kg/m3 3.4.3.4. Thiết bị xiclon Đường kính quy đổi: Dt = 1,4 mm Chiều dày thiết bị xiclon mm Bề dày thực của thân thiết bị S = S’ + C = 0,0005 + 2,3 = 2,3005 mm Chọn S = 3 mm. Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính toán Áp suất thử Pth được tính theo công thức (Bảng XIII-5- trang 358 - Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hoá chất tập 2) Pth = 1,5 x Plv = 1,5 x 9,81 x 104 = 14,715 x 104 N/m2 Ứng suất theo áp suất thử tính toán Xét Vậy thân tháp có bề dày S = 3 mm thỏa điều kiện bền và áp suất làm việc. 3.8. Chọn quạt hút 3.8.1. Trở lực trên đường ống dẫn khí vào thiết bị [4] Chọn vật liệu làm đường ống dẫn là tôn Trở lực đường ống trước cyclone Lưu lượng khí đi vào : Lv = 1200 m3/h Chọn đường kính ống dẫn khí vào d1 = 300 mm = 0,3 m Vận tốc khí vào v1 = = = 4,7 m/s Trở lực đường ống trước thiết bị : P1 = Pms1 + Pcb1 P1 : trở lực của đường ống trước cyclone [ N/m2 ] Pms1: trở lực của đường ống do ma sát trước cyclone [ N/m2 ] Pcb1 : trở lực cục bộ đường ống trước cyclone [ N/m2 ] Trong đó : Pms1 = R1 l1 R1 = R01× l1 : chiều dài ống dẫn khí từ chụp hút đến thiết bị tay áo. Chọn l1 = 15 m R1 : tổn thất áp suất ma sát riêng ống dẫn khí từ chụp hút đến cyclone, (Pa/m). R01 là tổn thất áp suất ma sát riêng ứng với điều kiện tiêu chuẩn ( t=200C ) và độ nhám K0 = 0,1mm n: Hệ số hiệu chỉnh do độ nhám thành ống theo biểu đồ 5-4 Với vật liệu làm đường ống là tôn thì K = 0,1 mm, vận tốc khí là 14,15 m/s Tra bảng ta có n = 1 [4] η:Hệ số hiệu chỉnh do nhiệt độ của không khí theo bảng 5-2 η = 0,97 R1 = R01× =3,7×0,97×1 =3,589 Với Lv = 1200 m3/h, d1 = 400 mm tra phụ lục 9 ta có R01 = 2 Pa/m Pms1 = R1 l1 = 3,589 15 = 53,84 N/m2 Pcb1 = åxcb1 Pđ1 Pđ1 : áp suất động học trong đường ống trước thiết bị tay áo KG/m2 Pđ1 == Kg/m2 åxcb : hệ số trở lực cục bộ åxcb1 = x chụp hút + x co ngoặt + Tại chụp hút : x chụp hút = 0,2 – 0,4 . Chọn x chụp hút = 0,3 + Tại các đoạn ngoặt : sử dụng các co 90o tiết diện tròn nhiều đốt với = 2, α = 90o ==> xco ngoặt = 0,35 åxcb = x chụp hút + x co ngoặt = 0,3 + 0,351= 0,65 Pcb1 = åxcb1 Pđ1 = 0,65 1,29 = 0,84 N/m 2 Như vậy P1 = Pms1 + Pcb1 = 53,84 + 0,84 = 54,7 N/m2 - Trở lực đường ống dẫn sau cyclone [1] Lưu lượng khí đi vào : Qr = 1178,3 m3/h Chọn đường kính ống dẫn khí vào d2 = 400 mm = 0,4 m Vận tốc khí vào v2 = = 2,6 m/s ρ35 = 1,15 kg/m3 Trở lực đường ống phía sau thiết bị : P2 = Pms2 + Pcb2 P2 : trở lực của đường ống sau thiết bị tay áo N/m2 Pms2 : trở lực của đường ống do ma sát sau cyclone [N/m2] Pcb2 : trở lực cục bộ đường ống sau thiết bị tay áo [N/m2] Trong đó : Pms2 = R2 l2 l2 : chiều dài ống dẫn khí từ thiết bị tay áo đến ống khói. Chọn l = 5 m R2 : tổn thất áp suất ma sát riêng của đường ống từ thiết bị đến ống khói, [Pa/m]. Với Lr = 1175,1 m3/h , d2 = 400mm tra phụ lục 9 ta có R02 = 9,8 Pa/m Vậy R2 = R02 = 9,8 Pa/m Pms2 = R2 l2 = 9,506 5 = 47,53 N/m2 Tính Pcb2 = åxcb2 Pđ2 Pđ2 : áp suất động học đường ống phía sau thiết bị tay áo kG/m2 Pđ2 = = =0,4 kG/m2 åxcb2 hệ số trở lực cục bộ đường ống phía sau thiết bị tay áo åxcb2 = 3 x co ngoặt + Tại các đoạn ngoặt : sử dụng các co 90o tiết diện tròn nhiều đốt với = 1,5 α = 90o ==> xco ngoặt = 0,35 åxcb2 = x co ngoặt = 0,35 3 = 1,05 Pcb2 = åxcb2 Pđ2 = 1,05 0,4= 0,42 N/m2 Như vậy P2 = Pms2 + Pcb2 = 47,53 + 1,05 = 48,58 N/m2 Trở lực đường ống dẫn sau thiết bị túi vải( trước quạt) : Lưu lượng khí đi vào : Qr =1175,1 m3/h Chọn đường kính ống dẫn khí vào d3 = 300 mm = 0,3 m Vận tốc khí vào v3 = = 4,6 m/s Trở lực đường ống phía sau thiết bị : P3 = Pms3 + Pcb3 P3 : trở lực của đường ống sau thiết bị tay áo [N/m2] Pms3 : trở lực của đường ống do ma sát sau túi vải [N/m2] Pcb3 : trở lực cục bộ đường ống sau thiết bị túi vải [N/m2] Trong đó : Pms3 = R3 l3 l3 : chiều dài ống dẫn khí từ thiết bị tay áo đến ống khói. Chọn l = 10 m R3 : tổn thất áp suất ma sát riêng của đường ống từ thiết bị đến ống khói, [Pa/m] Với Lr = 1175,1 m3/h, d3 = 300mm tra phụ lục 9 ta có R03 = 5,8 Pa/m R3 = R03× =5,80,971=5,6 Pms3 = R3 l3 = 5,8 10 = 58 N/m2 Tính Pcb3 = åxcb3Pđ3 Pđ3 : áp suất động học đường ống phía sau thiết bị tay áo [kG/m2] Pđ3 = 1,2 kG/m2 åxcb3 hệ số trở lực cục bộ đường ống phía sau thiết bị tay áo åxcb3 = 3 x co ngoặt + Tại các đoạn ngoặt : sử dụng các co 90o tiết diện tròn nhiều đốt với = 2, α = 90o ==> xco ngoặt = 0,35 (phụ lục 4, Kỹ thuật thông gió, Trần Ngọc Chấn) åxcb3 =3 x co ngoặt = 0,35 1 = 0,35 Pcb3 = åxcb3 Pđ3 = 0,35 1,2 = 0,42 N/m2 Như vậy P3 = Pms3 +Pcb3 = 58 + 0,42= 58,42 N/m2 =P1 + P2 + P3 =54,7 + 48,58 + 58,42 =160 N/m2 Tổn thất áp suất của toàn hệ thống =160+ 188,7 + 323,4 = 672,1 N/m2 Trong đó : tổn thất áp suất của toàn hệ thống ống dẫn. : tổn thất áp suất của xiclon. : tổn thất áp suất của thiết bị lọc túi vải. 3.8.2. Tính toán quạt hút Ta chọn quạt hút Ц 4-70NΩ 8 - Hiệu suất của quạt hq = 70%. - Số vòng quay của quạt: n = 1300 vòng/phút. - Vận tốc quay: w = 54,3 m/s. - Công suất của máy quạt Trong đó là hiệu suất tổng L: lưu lượng khí thải, m3/s. : tổn thất áp suất toàn hệ thống, Pa. Vậy chọn quạt có công suất 25 KW. Công suất của động cơ điện Trong đó : hệ số truyền động phụ thuộc vào cách nối quạt với động cơ điện chọn cách truyền động bằng puli : = 0,9 – 0,95, chọn = 0,95. K = hệ số dự trữ công suất của động cơ điện, K = 1,1. Do nối động cơ bằng puli, day đai Từ đó ta chọn động cơ là motor điện 3 pha có công suất 25 KW (18 HP), vận tốc 1750 vòng/phút. Ta có đường kính puli quạt là D2=400 Vậy đường kính puli của động cơ: mm 3.9. Ống khói 3.9.1. Tính toán chiều cao ống khói [4] - Vận tốc khí trong ống khói : Chọn v=2 m/s Đường kính ống khói: D= m/s Tải lượng: M = C.L= 50.10-3.= 0,016 g/s Hiệu quả lọc sạch ≥ 90% : F=2 Hệ số địa lý khu vực: A= 240 [S2/3(0C)2/3] Δt = 35-30= 5 (0C ) Đây là nguồn nóng: f < 100 ( m/s2.0C ) Δt > 0 vM = 0,65 Chiều cao tối thiểu của ống khói H = = 5,7 m m/s n= 0,532 × Vm2 – 2,13 × Vm +3,13 m.n= 0,56.2,3 = 1,29 m ∆H = × 100 = 12,3(%) (Loại) Dựa vào giá trị H1, tính lại H2: m= 0,6 m/s n= 0,532 × Vm2 – 2,13 × Vm +3,13 m.n= 0,6.2,3 = 1,38 m ∆H = =× 100 = 4,4(%) (nhận) Vậy chiều cao ống khói là: 7m 3.9.2.Trở lực ống khói [4] m/s Ta được R = 0,2 kG/m2.m Tổn thất áp suất trong ống khói kG/m2 Nồng độ bụi cực đại khi thoát khói Trong đó M: lượng phát thải bụi. M = 5.10-4 kg/s = 0,5 g/s H: chiều cao thực của ống khói, H = 7 m u1: vận tốc gió ở độ cao 1m, u1 = 3 m/s n: 0,15 ÷ 0,2 lấy n = 0,15 k1 = 0,1 ÷ 0,2 m/s lấy k1 = 0,1 m/s ko = 0,5 ÷ 1 m đối với điều kiện khí quyển ổn định và bằng 0,1 ÷ 1 m khi khí quyển ổn định. Lấy ko = 1 m. mg/m3 Khoảng cách Xm từ nguồn đến vị trí có nồng độ lớn nhất CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG - VẬN HÀNH 4.1. Ứng dụng. Việc lựa chọn phương án tối ưu là một vấn đề quan trọng trong xử lí ô nhiễm môi trường không khí. Làm thế nào vừa giảm nồng độ bụi đến mức cho phép mà vừa có hiệu quả kinh tế cao nhất. phương án lựa chọn được dựa trên những nguyên tắc sau: Thiết bị phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, đúng với yêu cầu của từng loại bụi cần tách. Thiết bị phải có tính kinh tế: giá thành, vốn đầu tư, năng lượng cần dùng… Diện tích chiến mặt bằng sử dụng. Thiết bị dễ vận hành cho công nhân. Thiết bị dễ vận chuyễn từ nơi sản xuất đến nơi lắp đặt. Dễ thi công, lắp đặt. Thông thường hiệu quả lí của thiết bị thường liên quan tới yêu cầu độ sạch của không khí sau khi xử lí, chi phí đầu tư cho hệ thống xử lí và người vận hành thiết bị. Thiết bị lọc bụi túi vải, thường được ứng dụng nhiều trong các nhà máy bởi khả năng đáp ứng được các yêu cầu trên. Đối với những nhà máy sản xuất ra các sản phẩm có dạng bột như bột mỳ, ximang…hay trong giai đoạn sản xuất phát sinh ra bụi như bụi than, bụi kim loại…thường áp dụng phương pháp lọc bụi tay áo vì bụi có thể tái xử dụng sau khi thu hồi. 4.2. Vận hành Kiểm tra hệ thống chuẩn bị khởi động: Kiểm tra toàn bộ hệ thống Kiểm tra mức độ đóng bụi của bụi trên túi vải. Vệ sinh xung quanh khu vực thao tác quanh hệ thống xử lí. Kiểm tra nguồn điện cấp đã đạt đủ pha và điện áp không. Kiểm tra tình trạng các van, thiết bị phụ và dụng cụ hỗ trợ. Bật công tắc điện quạt hút cho hệ thống hoạt động. Bật công tắc môtơ lấy bụi ra hệ thống lọc . Tiếp nhận bụi sản phẫm thu được sang khâu hồi lưu hoặc thải bỏ. Vận hành ổn định: Duy trì lưu lượng xử lí theo yêu cầu. Thường xuyên theo dõi áp kế lắp đặt dọc theo hệ thống. Ngừng hệ thống: Lần lượt tắt quạt hút và môtơ thu bụi. máy nén khí Cảnh báo bằng còi trước khi thực hiện dừng hệ thống. Các sự cố thường gặp: Hệ thống vỏ thiết bị bị hở. Nhưng nguy cơ này rất ít khi xảy ra. Trong trường hợp này nguyên nhân có thể xuất nguồn từ lúc bắt dâu lắp đặt hệ thống. Quạt hút làm việc không ổn định hoặc ngưng làm việc - lưu lượng khí thải bị giảm sút. Túi vải mau rách hoặc túi vải bị rơi : Nguyên nhân: do hệ làm sạch làm việc quá mạnh. Ảnh hưởng đến hiệu suất lọc của hệ thống. Trong thực tế, để đảm bảo điều kiện làm việc của túi vải là tối ưu và thời gian sử dụng được kéo dài, giám sát viên luôn điều chỉnh lượng khí nén rung rũ bụi sao cho phù hợp nhất. Một hệ làm sạch yếu Một hệ làm quá mạnh Một hệ thiết kế chuẩn - Độ chênh áp cao. -Giảm lượng gió hút có thể tắc túi lọc. -Chi phí chạy qua quạt hút tăng cao. -Giảm tốc độ bắt bụi ở điểm bắt bụi làm giảm hiệu quả thu giữ bụi kém. -Tiêu hao quá nhiều khí nén. -Giảm tuổi thọ túi. -Bụi chui qua vải trong mỗi đợt xung khí -Đảm bảo tất cả các túi được làm sạch đầy đủ và đều nhau trên toàn bộ bề mặt vải. -Tăng tối đa diện tích vải hữu dụng. -Giảm thiểu tối đa lượng bụi thoát ra trong mỗi lần xung khí. -Tăng tuổi thọ túi vải. -Giảm tiêu thụ khí nén. -Giảm tiêu thụ điện năng (quạt hút CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG 5.1. Tính toán kinh tế - Nguyên liệu - Thép tấm kích thước : 1m 2m 0,001m 1,25m 2,5m 0,001m 1,25m 2,5m 0,004m - Khối lượng một tấm vật liệu: 1m 2m x 0,001m 7850kg/m3 = 15,7kg 1,25m 2,5m 0,001m 7850kg/m3 = 24,53kg 1,25m 2,5m 0,004m 7850kg/m3 =98,12kg - Que hàn: chỉ tiêu 20 kg que hàn/tấn thép. - Sơn chống rỉ, sơn màu: chỉ tiêu 0,2 kg/m2. - Giá gia công bằng 30% giá nguyên liệu. - Giá thành của thép là 15.000 đồng/kg. 5.1.1 Đường ống Cách làm: ghép các tấm thép lại với nhau, hàn bằng gió đá. Sau đó sơn sơn chống rỉ và sơn màu. Các chi tiết trên đường ống: tận dụng các vật liệu làm ống còn thừa để chế tạo. Dùng tấm thép kích thước: 1m 2m 0,001m Chu vi đường ống: 0,3= 0,95 m [ 1 tấm thép làm được 2 m đường ống Tổng chiều dài đường ống: 15+5+10= 30 m [ Số tấm thép cần dung: 15 tấm Tổng khối lượng thép cần dùng 1515,7= 253,5 kg Khối lượng sơn cần dùng 15 tấm 1 2 2 mặt0,2 kg/m2 = 12 kg Tính lượng que hàn cần dùng Tổng khối lượng thép: 15 tấm 15,7= 235,5 kg = 0,235 tấn Khối lượng que hàn: 0,23520 kg/tấn = 4,7 kg 5 kg Bảng 5.1. Tính toán giá thành đường ống Vật liệu Kích thước (m) Khối lượng (kg) Đơn giá (đồng/kg) Thành tiền (đồng) Thép CT3 1 2 0,001 235,5 15.000 3.532.000 Sơn chống rỉ 12 25.000 300.000 Sơn màu 12 50.000 600.000 Que hàn 5 20.000 100.000 Tổng cộng 4.532.000 5.1.2. Xiclon a) Tính toán nguyên liệu làm xiclon Dùng thép cỡ 1,25 2,5 0,001m + Tính phần hình trụ Đường kính D = 400 mm à D = 1256 mm =1,256m Chiều cao H = 940 mm = 0.94 Số tấm thép dùng: = 0,5 tấm + Tính ống tâm thoát khí Đường kính D = 240 mm à D = 754 mm = 0.754m Chiều cao H = 696 mm =0.696m Số tấm thép dùng: =2 tấm + Tính phần hình nón Chiều cao H = 800 mm= 0,8m Diện tích phần hình nón: R H=0,20,8=0,5m2 Số tấm thép dùng: 0,5 tấm + Tính cửa vào Chiều dài 0,2 m. Chiều rộng 0,1 m Vậy ta có Chu vi là 0,6 mm Chiều cao H =0,12 m Số tấm thép dùng:0,5 tấm Tổng số tấm làm xiclon là: 3,5 tấm thép x 1,25 x 2,5 x 0,001m Khối lượng thép 3,5 24,53= 86 kg Tổng diện tích cần sơn 3,5 1,25 2,5 2 mặt = 22 m2 Vậy lượng sơn cần dùng: 22m2 0,2 kg/m2 = 4,4 kg Tính thép làm chân đỡ Chọn thép góc đều cạnh 5050 3 mm Trọng lượng 2,32 kg/1m dài Chiều dài 30 m Tổng khối lượng thép góc: 30 2,32 = 69,6 kg Tính lượng que hàn cần dùng Tổng khối lượng thép: 86+69,6 = 155,6 kg = 0,1556 tấn Khối lượng que hàn: 0.1556 20 kg/tấn = 3,2 kg b) Tính toán giá thành làm xiclon Bảng 5.2. Bảng thống kê vật liệu làm xiclon Vật liệu Kích thước (m) Số lượng Đơn vị Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng) Thép tấm 1,25x2,5x0,001 86 Kg 15.000 1.290.000 Thép góc đều cạnh 69,6 Kg 15.000 1.044.000 Sơn chống rỉ 4,4 Kg 25.000 110.000 Sơn màu 4,4 Kg 50.000 220.000 Que hàn 3,2 Kg 20.000 64.000 Tổng cộng 2.718.000 5.1.3. Thiết bị lọc túi vải a) Tính toán nguyên liệu Dùng thép 1,25 2,5 0,001m - Kích thước thiết bị (không tính phần thu bụi) B × L × H = 2,335 × 2,130 × 1,7 m - Dùng thép tấm có kích thước 1 × 2 × 0,001 m - Số tấm thép làm nắp: = 2 tấm - Số tấm thép làm thân: = 5 tấm. - Phần đáy hình chóp thu bụi - Chiều cao: 1,5 m - Số tấm thép dùng =+=1 tấm - Số thấm thép dùng tổng cộng: 2+5+1 = 8 tấm - Khối lượng thép 8 × 24,53= 196 kg Lượng sơn cần dùng để sơn 39 tấm thép: 8 × 1,25 × 2,5 × 2 mặt × 0,2kg/m2 = 10 kg Tính lượng thép làm dàn đỡ Chọn thép góc đều cạnh 5050 3 mm Trọng lượng 2,32 kg/1m dài Chiều dài 30 m Tổng khối lượng thép góc: 30 2,32 = 69,6 kg Tính lượng que hàn cần dùng Tổng khối lượng thép: 196+69,6 = 265,6 kg = 0,2656 tấn Khối lượng que hàn: 0,2556 x 20 kg/tấn =5,5 kg Tính lượng túi vải cần dùng Chiều cao ống tay áo H = 2m Đường kính ống tay áo: D = 0,125m à D = 0,4 m Chọn loại vải kaki Việt Nam khổ 0,8m; giá 50.000 đồng Dùng 90 m vải. b)Tính toán giá thành làm thiết bị lọc túi vải Bảng 5.3. Bảng thống kê vật liệu làm thiết bị lọc túi vải Vật liệu Kích thước Số lượng Đơn vị Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng) Thép tấm 1,25x2,5x0,001 196 Kg 15.000 2.940.000 Thép góc đều cạnh 69,6 Kg 15.000 1.044.000 Sơn chống rỉ 10 Kg 25.000 250.000 Sơn màu 10 Kg 50.000 500.000 Que hàn 5,5 Kg 20.000 110.000 Hệ thống ống thổi khí 4.000.000 Vải kaki Khổ 0,8m 88 m 50.000 4.400.000 Tổng cộng 13.244.000 5.1.4. Ống khói [4] Dùng thép 1,25 2,5 0,004m Đường kính: D = 450mm. Vậy D = 1413,7mm Chiều cao: H = 7m Số tấm cần dùng: 3,5 tấm Khối lượng thép: 3,5 98,12 = 343,5 kg = 0,3435 tấn Lượng sơn cần dùng để sơn 3,5 tấm thép 1,25 2,5 0,004 m là 3,5 1,25 2,5 2mặt0,2 kg/m2 = 4,5 kg Khối lượng que hàn cần dùng là: 0,3435 tấn 20 kg/tấn = 6,87 kg Bảng 5.4. Bảng thống kê vật liệu làm ống khói Vật liệu Kích thước [m] Khối lượng [kg] Đơn giá [đồng/kg] Thành tiền [đồng] Thép CT3 1,25 2,5 0,004 342,5 15.000 5.152.000 Sơn chống rỉ 4,5 25.000 125.000 Sơn màu 4,5 50.000 225.000 Que hàn 6,87 20.000 137.000 Tổng cộng 5.639.000 5.1.5. Các thiết bị khác Bảng 5.5. Bảng thống kê các thiết bị khác Tên hạng mục thiết bị Số lượng Giá (đồng) Quạt hút 14 KW 1 cái 30.000.000 Máy nén khí 1 cái 60.000.000 Hàng rào, sàn công tác, giá đỡ 10.000.000 Bu long, mặt bích các loại. 10.000.000 Tổng cộng 110.000.000 5.1.6. Tổng chi phí xây dựng toàn hệ thống xử lý Bảng 5.6. Bảng thống kê tổng chi phí của toàn bộ hệ thống Thiết bị - công trình Giá thành (đồng) Giá gia công (đồng) Tiền ( đồng) Hệ thống ống dẫn – chụp hút 4.532.000 1.500.000 6.032.000 Xiclon 2.718.000 900.000 3.618.000 Lọc túi vải 13.244.000 4.400.000 17.644.000 Ống khói 5.639.000 1.860.000 7.500.000 Các thiết bị khác 110.000.000 0 110.000.000 Tổng cộng 144.794.000 * Tổng chi phí toàn hệ thống xử lý (làm tròn): 144.800.000 (đồng) CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 6.1. Kết luận - Xử lý ô nhiễm bụi từ công đoạn chế biến gỗ là vấn đề cần thiết nhằm giải quyết ô nhiễm do bụi gây ra. - Trên cơ sở lý thuyết kết hợp thực nghiệm, đồ án đã tính toán và thiết kế hệ thống xử lý bụi gỗ bằng thiết bị xiclon và thiết bị lọc túi vải. Nồng độ bụi sau khi xử lý đảm bảo nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép trước khi thải vào môi trường. - Để xử lý bụi nhằm giảm thiểu ô nhiễm cho môi trường, ngoài biện pháp kỹ thuật đã tính toán, việc thường xuyên giáo dục ý thức bảo vệ môi trường cho công nhân nhà máy đòi hỏi phải thực hiện thường xuyên thông qua vận động, tuyên truyền và giáo dục, chế độ khen thưởng hợp lý trong công tác bảo vệ môi trường chung cho nhà máy. 6.2. Kiến nghị - Trong quá trình vận hành, yêu cầu người vận hành phải thực hiện đúng quy trình, thường xuyên vệ sinh thiết bị, máy móc để hệ thống làm việc có hiệu quả cao và tăng tuổi thọ của công trình. - Nhà máy cần có cán bộ chuyên trách được đào tạo và vận hành hệ thống theo quy trình đã định. - Khi có sự cố cần liên hệ với các cơ quan chuyên môn để giải quyết. Mặt khác, nhà máy cần có sự liên hệ thường xuyên với các cơ quan chức năng để được hướng dẫn cụ thể về chính sách bảo vệ môi trường và các vấn đề có lên quan tới môi trường. TÀI LIỆU THAM KHẢO Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 1, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội Trần Ngọc Chấn – ONKK và xử lý khí thải.Tập 2, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội - 2004 Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hoá chất tập 2 - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội Hoàng Thị Hiền – Thông gió công nghiệp, Nhà xuất bản xây dựng - 11/1998