Khóa luận Thiết kế thiết bị xử lý bụi xi măng cho nhà máy xi măng Bình Điền

äu quả lọc bụi đối với cỡ hạt bụi d <= 10 mm đạt 90%. 2.6.3. Thiết bị lọc hạt Được ứng dụng ít hơn thiết bị lọc sợi. Tuy nhiên vật liệu lọc loại này 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. Có 2 dạng: thiết bị lọc đệm, thiết bị lọc lớp hạt cứng. Quá trình lọc trong thiết bị lọc sợi bao gồm hai giai đoạn. Ở giai đoạn một (lọc ổn định) các hạt bụi không làm thay đổi cấu trúc của lớp lọc, trong giai đoạn hai (lọc 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 của lớp lọc luôn thay đổi. Các phương pháp xử lý bụi ướt Quá trình lọc bụi trong thiết bị lọc ướt được dựa trên nguyên lý sự tiếp xúc giữa dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cắn bùn. Phương pháp lọc bụi bằng thiết bị lọc bụi kiểu ướt có thể xem là đơn giản nhưng hiệu quả rất cao. Do tiếp xúc 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. Ưu điểm: Hiệu quả thu hồi bụi cao hơn; Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến 0,1mm; Có thể sử dụng khi độ ẩm và nhiệt độ cao; Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất; Cùng với bụi 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 bụi. 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 lí hóa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ. 2.7.1. Thiết bị rửa khí rỗng Thiết bị rửa khí rỗng là tháp đứng có tiết diện hình trụ hay ngũ giác mà trong đó có sự tiếp xúc giữa khí và các hạt lỏng (hạt được tạo ra bởi vòi phun). Theo hướng chuyển động của khí và lòng tháp rỗng chia ra ngược chiều, cùng chiều và tưới ngang. Hình 2.7: Thiết bị rửa khí trần rỗng có vòi phun Vận tốc dòng khí trong thiết bị thường khoảng 0,6 - 1,2m/s đối với thiết bị không có bộ tách giọt và khoảng 5 - 8m/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. Tháp trần đạt hiệu quả xử lý cao đối với hạt bụi có kích thước d ³ 10mm và kém hiệu quả khi bụi có kích thước d < 5mm. Chiều cao tháp vào khoảng 2,5 lần đường kính. Đường kính tháp được xác định theo phương trình lưu lượng. Chi phí nước được chọn vào khoảng 0,5 - 8l/m3 khí. 2.7.2. Thiết bị rửa khí đệm Tháp rửa khí đệm là tháp với lớp đệm đổ đống hoặc được xắp 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. Hình 2.8: Tháp đệm phun tưới nước ngang và có vật đệm Để đảm bảo độ dính ướt của bề mặt lớp đệm chúng thường được để nghiêng 7 - 10oC về hướng dòng khí, lưu lượng lỏng 0,15 - 0,5l/m3. Hiệu quả thu hồi bụi kích thước d ³ 2mm trên 90%. Khi nồng độ bụi ban đầu đến 10 - 12g/m3, trở lực 160 - 100Pa/m đệm, vật tốc khí trong thiết bị ngược chiều vào khoảng 1,5 - 2,0m/s, còn lưu lượng nước tưới 1,3 - 2,6l/m3. Hiệu quả xử lí bụi phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau như: cường độ tưới, nồng độ bụi, độ phân tán. Thực tế hạt có kích thước 2 - 5mm 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 đến 1500N/m2. 2.7.3. Thiết bị rửa khí với lớp đệm chuyển động Vật liệu đệm là các quả cầu làm bằng polime, thủy tinh hoặc nhựa xốp. Khối lượng riêng của quả đệm không được lớn hơn khối lượng riêng của chất lỏng. Tháp với lớp đệm chuyển động có thể làm việc theo các chế độ khác nhau, nhưng chế độ tối ưu để thu hồi bụi là chế độ giả lỏng hoàn toàn. Để đảm bảo hiệu quả thu hồi bụi cao cần theo các thông số sau: vận tốc khí 5 - 6m/s, nước tưới 0,5 - 0,7l/s, tiết diện tự do của mâm So = 0,4m2/m2, chiều rộng khe b = 4 - 6mm. Hình2.9: Thiết bị rửa khí với lớp đệm chuyển động a – có lớp đệm hình xilanh, b và c – bộ rửa khí kiểu phun có lớp đêm hình côn. Khi chọn đường kính quả cầu cần theo tỷ lệ . Đường kính tối ưu vào khoảng 20 - 40mm và khối lượng riêng đổ đống 200 - 300kg/m3. Chiều cao tĩnh tối thiểu của lớp hạt Ht là 5 - 8 lần đường kính quả cầu, còn chiều cao tối đa xác định theo tỷ lệ . Tồn tại hai dạng thiết bị rửa khí với lớp đệm chuyển động: thiết bị vòi phun và thiết bị kiểu bơm phun. 2.7.4. Tháp rửa khí với lớp đệm dao động Trong thiết bị kiểu này các quả cầu đệm dưới tác động của dòng khí không ở trạng thái giả lỏng mà chỉ dao động, cọ sát lẫn nhau. Khí nhiễm bụi trước tiên đi qua các tia nước, rồi sau đó qua lớp đệm bằng quả cầu thủy tinh cao 155mm. Vận tốc khí qua mặt cắt tự do của thiết bị 2,4 - 3,0m/s. Trở lực của thiết bị từ 1000 - 1500Pa với lưu lượng nước tưới từ 0,25 – 0,55l/m3 khí. Tháp rửa kiểu này có hiệu quả xử lí đến 99% đối với các hạt có kích thước 2mm và lớn hơn. Thực tế trong thiết bị có hai vùng tiếp xúc với khí lỏng. Vùng thứ nhất ở dạng giọt lỏng tạo thành tạo thành lớp trước đệm, vùng thứ hai hình thành dưới dạng bọt trực tiếp ở trong và ở trên lớp đệm. 2.7.5. Thiết bị sủi bọt Phổ biến nhất là thiết bị sủi bọt với đĩa chảy sụt và đĩa chảy qua. Đĩa chảy sụt có thể là đĩa lỗ, đĩa rãnh. Chiều dày tối ưu của đĩa trong khoảng 4 - 6mm, đường kính lỗ thường từ 4 - 8mm. Chiều rộng của rãnh 4 - 5mm, cònư5 do dao động trong khoảng 0,2 – 0,25m2/m2. Bụi được thu hồi bởi lớp bọt được hình thành do tương tác của khí và lỏng. a b Hình 2.10: Bộ lọc bụi có bọt a – có mâm chảy tràn, b – có mâm chảy nhỏ giọt 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 giai đoạn này chỉ lớn 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 60% đối với hạt bụi 2 - 5mm. Thiết bị sủi bọt có ưu điểm là hiệu quả thu hồi bụi cao với hạt có kích thước lớn hơn 2 mm và trở lực không lớn hơn 300 – 1000N/m2. Tuy nhiên nó cũng có một số nhược điểm sau: Hạt có kích thước nhỏ hơn 2mm không được thu hồi hoàn toàn; Cần có bộ phận để tách giọt lỏng; Không cho phép lưu lượng khí dao động lớn vì vậy sẽ phá vỡ chế độ tạo bọt 2.7.6. Thiết bị rửa khí va đập quán tính Trong thiết bị này sự tiếp xúc của khí với nước được thực hiện do sự va đập của dòng khí lên bề mặt của dòng chất lỏng và do sự thay đổi hướng của dòng khí. Kết quả của sự va đập là các giọt lỏng đường kính từ 300 - 400μm được tạo thành làm gia tăng quá trình lắng bụi. a b Hình 2.11: Thiết bị thu hồi bụi va đập quán tính a – kiểu tác dụng va đập quán tính, b – kiểu Doyl 2.7.7. Thiết bị rửa khí li tâm Thu hồi bụi trong thiết bị rửa khí li tâm diễn ra dưới tác dụng của hai lực: lực li tâm và lực quán tính. Hình 2.12: Thiết bị tách bụi kiểu xyclon màng ướt Có 2 kiểu: Kiểu dòng xoáy nhờ các cách của cơ cấu xoáy; Kiểu dòng khí được đưa dẫn nhập theo phương tiếp tuyến vào hông thiết bị (kiểu xyclon màng nước). Loại này không dùng tách bụi có xi măng. 2.7.8. Thiết bị rửa khí với vận tốc cao (thùng ventury) Để làm sạch khí khỏi bụi với kích thước 1 - 2μm và nhỏ hơn ngưới ta ứng dụng chủ yếu các thiết bị rửa khí với vận tốc lớn. Nguyên lý hoạt động: dòng khí bụi chuyển động vận tốc 70 - 150m/s đập vỡ nước thành các giọt nhỏ. Độ xoáy rối cao của dòng khí và vận tốc tương đối giữ bụi và giọt lỏng lớn hơn thúc đẩy quá trình lắng bụi trên các giọt lỏng. Hình 2.13: Thiết bị ventury với bộ thu giọt bên ngoài 2.8. Thiết bị lọc điện Nguyên lí hoat động chung Khí chứa bụi được làm sạch khi đi qua môi trường điện trường giữa các hàng điện cực.Hàng cực thu tiếp đất được treo trên vỏ lọc bụi nằm song song với dòng khí, tích điện (+). Các cực phóng được treo giữa các cực thu và các cực phóng được lắp vào một khung và cách điện với phần còn lại của thiết bị lọc, tích điện(-). Nó làm các hạt bụi ion hoá và tích điện (-) nhờ thế các hạt bụi bị hút về các cực (+) và bị giữ lại ở đó. Khi ta cho mất điện bụi sẽ rơi xuống thùng chứa. Hình 2.14. Thiết bị lọc bụi bằng điện Những thông số liên quan Hiệu quả lọc bụi phụ thuộc vào kích thước hạt bụi, cường độ dòng điện và thời gian hạt bụi nằm lại trong thiết bị. Có loại lọc bụi bằng điện, đó là: Kiểu ống, kiểu tấm bản, kiểu một vùng (một giai đoạn), kiểu hai vùng (hai giai đoạn). Về biện pháp làm sạch bụi có hai loại (thiết bị lọc điện loại khô, thiết bị lọc điện loại ướt). Ưu & khuyết điểm - Ưu: + Hiệu suất thu hồi bụi cao, tiêu tốn năng lượng ít. + Có thể thu hồi bụi kích thứoc nhỏ (d<0.1mm , với nồng độ lớn( 5.107mg/m3). + Có thể tự động hoá hoàn toàn khâu vận hành. + Chịu nhiệt độ cao đến 500oC. + Có thể làm việc với áp suất cao hay áp suất chân không. - Khuyết: + Vì tính chất nhạy cảm nên chúng khó xử lí bụi có nồng độ bụi thay đổi lớn. Khi thay đổi nhỏ các thông số cũng dẫn đến sự thay đổi hiệu suất lớn. + Chi phí chế tạo cao, phức tạp hơn các thiết bị khác. + Không thể sử dụng trong dây chuyền xử lí không khícó chứa chất cháy nổ. CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỤI CHO NHÀ MÁY XI MĂNG BÌNH ĐIỀN 3.1. Thông số đầu vào Các thông số Gầu múc: Q = 2000 m3/h Máy nghiền bi: Q = 5000m3/h Băng tải: Q = 2000m3/h Silo Clinker: Q = 454,5m3/h Silo phụ gia: Q = 454,5m3/h Silo thành phẩm: Q = 500m3/h Máy phân ly: Q = 3396m3/h Máy đóng bao (4 cái): Q = 454,5m3/h.cái Thùng chứa khu đóng bao: Q = 500m3/h Nồng độ bụi Cv = 3000mg/m3 Vận tốc khí thải trong ống dẫn khí thải đến thiết bị lọc tay áo bảo đảm yêu cầu kỹ thuật kinh tế là 18 ¸ 20m/s. 3.1.1 Thành phần tính chất bụi của nhà máy Thành phần : Alit (tricanxi-silicat, 3CaO.SiO2)(C3S): Là thành phần chính của bụi xi măng. Đó là một rắn của tricanxi-silicat với nhiều dạng kết tinh khác nhau tùy thuộc vào bản chất của các ion lạ (tạp chất) và quá trình xử lý nhiệt. Axit là thành phần khoáng chính mang lại tính chất thủy lực cho bụi xi măng. Belit (dicanxi-silicat, 2CaO.SiO2)(C2S): Thường không ổ định ở nhiệt độ thường. Chỉ có dạng tinh thể β có tính chất thủy lực. Belit được giữ ổn định ở nhiệt độ thường bằng cách trộn thêm một lượng nhỏ ơ-xít kim loại. Giống như alit, là một thành phần quan trọng trong clinke Portland. Đó là một một dung dịch rắn của tricanxi-silicat với nhiều dạng kết tinh khác nhau tùy thuộc vào bản chất của các ion lạ và quá trình xử lí nhiệt. Xelit (tricanxi-aluminat, 3CaO.Al2O3)(C3A): Cấu trúc mạng tinh thể của 3CaO.Al2O3 có dạng lập phương. Trong bụi xi măng, do sự có mặt của các chất kiềm, 3CaO.Al2O3 và 4CaO.Al2O3.Fe2O3 có cấu trúc tinh thể hệ thoi trực giao(orthorhombic). Tetracanxi-Alumino-Ferit (4CaO.Al2O3.Fe2O3)(C4AF) Ngoài ra, còn có các loại phụ gia, các thành phần phụ chiếm tỉ lệ khối lượng rất ít trong bụi xi măng thành phẩm mà không thể thiếu. Tính chất: bụi xi măng thuộc dang hạt kết dính hạt bụi có kích thước δ(μm) : δ(μm) Phân cấp cỡnhạt theo % khối lượng < 5 5 -10 10 – 20 20 – 40 40 – 60 >60 37 18 8 6 12 19 ( Nguồn :Giáo trình ô nhiễm không khí – Trần Ngọc Chấn ) 3.2. Lựa chọn mạng lưới đường ống dẫn bụi Lựa chọn đường ống dẫn bụi theo phương án có chiều dài đường ống tổng cộng ít và tổn thất áp lực nhỏ. 3.3. Lựa chọn thiết bị xử lý Việc lựa chọn công nghệ là quá trình so sánh các yếu tố kinh tế_kĩ thuật mà người thiết kế đưa ra quyết định phù hợp yêu cầu đặt ra. Theo TLTK[1] ta có các bảng so sánh tính hiệu quả kinh tế_kĩ thuật của các loại thiết bị lọc chính sau: Loại thiết bị lọc bụi Tổnthất áp suất,Pa Nồng độ ban đầu, g/m3 Độ ẩm Giới hạn cỡ hạt bụi bé nhất, mm Giơi hạn nhiệt độ làm việc,oC Độ bền chóng han gỉ . Nguy cơ cháy nổ Giới hạn lưu Lượng (Năng suất lọc) Chi phí điện Năng W/m3ph Giá thành xử lí . Buồng Lắng bụi <100 > 20 Có khả năng làmtăng hiệu quả lọc 40¸50 Dưới Giới Hạncháy nổ của bụi Tốt Không đáng kể 15¸25m3/ph trên 1m2 tiết diện ngang . 1¸4 - Lọc li tâm áp suấtthấp 100 ¸ 300 Phụthuộc Vào Kích thước thiết bị và độ dính của bụi Có khả nănglàm tăng hiệu quả lọc 30¸40 Dưới giới hạn cháy nổ của bụi Tốt Không đáng kể 80¸100m3/ph trên 1m2 tiết diện ngang . 10¸30 1.0¸1.5 Li tâm áùp suất Vừa và cao 750 ¸ 1250 Phụthuộc Vàokích thước thiết bị và độ dính của bụi Có khả năng làmtăng hiệu quả lọc 10¸25 Dưới Giới hạn cháy nổ của bụi Tốt Không đáng kể 100¸ 150 m3/ph trên 1m2 tiết diện ngang . 15¸35 2¸3 Lọc ướt áp suất thấp 750 ¸ 1500 Phụ thuộc Vàolượng nước cấp Có khả Nănglàm tăng hiệu quả lọc 0.1¸1 Kết hợp làm nguội khí thải Cần có lớp sơn bảo vệ . Thấp nhất 120¸ 180 m3/ph trên 1m2 tiết diện ngang . 7¸35 2.5¸4 Lọc ướt áp suất cao 5000¸ 12500 Phụthuộc vào lượng nước cấp Có khả năng làm tăng hiệu quả lọc 0.1¸1 Kết hợp làm nguội khí thải Cần có lớp sơn bảo vệ . Thấp nhất . 150¸200 m3/ph cho 1m2 tiết diện ngang . 15¸40 7¸15 Lọc túi vải 750¸ 1500 < 20 Có thể gây kết dính . 0.1¸0.5 <250oC Không han gỉ . Nhiều 0.3¸1.8m3/ph cho 1m2 diện tích cực thu bụi 35¸45 3¸7.5 Lọc bụi bằng điện 100 ¸ 400 < 20 Có khả năng làm tăng hiệu quả lọc 0.25¸ 1 <450oC Tốt nếu nhiệt độ cao hơn điểm sương Nhiều 0.6¸2.4m3/ph cho 1m2 diện tích cực thu bụi 10¸15 5¸15 Đề xuất dây chuyền công nghệ Thải ra theo QC 23:2009/BTNMT Thuyết Minh Sơ Đồ Cơng Nghệ Bụi được thu gom ngay tại vị trí phát sinh thơng qua các chụp hút bố trí trên các máy cơng 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 cĩ kích thước lớn sẽ tách khỏi dịng khí, đối với các hạt bụi có kích thước nhỏ được nối vào vào hệ thống ống dẫn khí, dưới tác dụng của lực hút ly tâm bụi được dẫn theo hệ thống đường ống vào thiết bị lọc tay áo. Tại thiết bị lọc tay áo dưới tác dụng lực ly tâm các hạt bụi có kích thước nhỏ sẽ tách khỏi dòng khí và lắng xuống vào phễu chứa, khí được dẫn ra ống thải và được thải ra ngồi khơng khí. CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI 4.1. Tính toán thuỷ lực Bụi phát sinh từ máy nghiền bị, gầu múc, băng tải, máy phân ly, silo thành phẩm, silo phụ gia, silo cliker, khu vực đóng bao. Các thông số tính toán Lưu lượng hút tại: Gầu múc: Q = 2000 m3/h Máy nghiền bi: Q = 5000m3/h Băng tải: Q = 2000m3/h Silo Clinker: Q = 454,5m3/h Silo phụ gia: Q = 454,5m3/h Silo thành phẩm: Q = 500m3/h Máy phân ly: Q = 3396m3/h Máy đóng bao (4 cái): Q = 454,5m3/h.cái Thùng chứa khu đóng bao: Q = 500m3/h Nồng độ bụi Cv = 3000mg/m3 Vận tốc khí thải trong ống dẫn khí thải đến thiết bị lọc tay áo bảo đảm yêu cầu kỹ thuật kinh tế là 18 ¸ 20m/s. TLTK [1] Miệng hút: Chạc ba nhập dòng: Côn thay đổi tiết diện: Chụp hút: Chọn chụp hút chữ nhật: F = 0,61 ´ 0,7 = 0,427m2 Lưu lượng tại chụp hút Q = 2000m3/h Vận tốc tại miệng chụp hút là 1,1m/s 4.2. Sơ đồ tính toán: (Có kèm theo phía sau phần bảng vẽ) Chọn nhánh bất lợi nhất là nhánh dài nhất để tính toán Chọn nhánh 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 là nhánh chính Nhánh phụ: 3, 8, 9 5, 10, 11 6, 13, 14, 15, 16 Nhánh chính: Đoạn (1 – 2): silo thành phẩm có Q = 500m3/h l = 15,9 + 5,5 = 21,4m Chọn v = 18m/s Tra các bảng:ta có d = 100mm, l/d = 0,221. Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Aùp suất động: , Pđ = 19,82kg/m2 Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Tra các bảng về tổn thất cục bộ Cút đổi hướng 900: 2 cái x = 2 ´ 0,15 = 0,3 Miệng hút: x = 0,5 Côn thay đổi tiết diện với a = 300 x = 0,41 Chạc ba ống chính với góc rẽ a = 300 Þ xt = - 3,23 Tổng trở lực cục bộ: Sx = - 2,02 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (2 – 3) có Q = 500 + 3396 = 3896 m3/h l = 1,9m Chọn v = 20,4m/s Tra các bảng :ta có d = 260mm,l/d = 0,066. Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Aùp suất động: , Pđ = 25,45kg/m2 Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Tra các bảng về tổn thất cục bộ Chạc ba ống chính với góc rẽ a = 300 Þ xt = 0,34 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (3 – 4) có Q = 500 + 3396 + 909 = 4805 m3/h l = 9,2m Chọn v = 19,3m/s Tra các bảng : ta có d = 300mm, l/d = 0,057. Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Aùp suất động: , Pđ = 22,78kg/m2 Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Tra các bảng về tổn thất cục bộ Chạc ba hút chính với góc rẽ a = 300 Þ xt = - 0,07 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (4 – 5) có Q =4805 + 2000 = 6805m3/h l = 3,5m Chọn v = 18,7m/s Tra các bảng: ta có d = 350mm, l/d = 0,045. Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Aùp suất động: , Pđ = 21,39kg/m2 Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Tra các bảng về tổn thất cục bộ Chạc ba hút chính với góc rẽ a = 300 Þ xt = - 0,42 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (5 – 6) có Q= 6805 + 7000 = 13805m3/h l = 1,5m Chọn v = 20,3m/s Tra các bảng :ta có d = 480mm, l/d = 0,031. Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Aùp suất động: , Pđ = 25,2kg/m2 Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Tra các bảng về tổn thất cục bộ Chạc ba hút chính với góc rẽ a = 300 Þ xt = 0,34 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (6 – 7) có Q = 16123 m3/h l = 1m Chọn v = 18,1m/s Tra các bảng : ta có d = 550mm, l/d = 0,026. Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Aùp suất động: , Pđ = 20,04kg/m2 Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Tra các bảng về tổn thất cục bộ Cút đổi hướng 900: 1 cái x = 0,15 Tổn thất áp suất: kg/m2 Máy phân ly hạt: Đoạn (2’ – 2) có Q = 3396m3/h l = 10,5m Chọn v = 20,2m/s Tra các bảng ta có d = 250mm; l/d = 0,071; Pđ = 24,96kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 900: 1 cái x = 0,15 Cút đổi hướng 1500: 1 cái x = 0,19 Miệng hút: x = 0,5 Chạc ba hút nhánh với góc rẽ a = 300 x0 = 0,48 Tổng trở lực cục bộ: Sx = 1,32 Tổn thất áp suất: kg/m2 Băng tải: Đoạn (4’ – 4) có Q = 2000m3/h l = 9,7m Chọn v = 20,8m/s Tra các bảng ta có d = 170mm; l/d = 0,113; Pđ = 26,46kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 900: 1 cái x = 0,15 Cút đổi hướng 1500: 1 cái x = 0,19 Chụp hút: x = 0,18 Chạc ba ống nhánh với góc rẽ a = 300 x = 1,3 Tổng trở lực cục bộ: Sx = 1,82 Tổn thất áp suất: kg/m2 Nhánh phụ: Đoạn ống nhánh 3, 8, 9: silo clinker và silo phụ gia Đoạn (9 – 8) có Q = 454,5m3/h l = 9,8m Chọn v = 18,5m/s Tra các bảng ta có d = 90mm; l/d = 0,217; Pđ = 20,93kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 900: 1 cái x = 0,15 Miệng hút: x = 0,5 Chạc ba hút thẳng với góc rẽ a = 300 Þ xt = - 0,4 Tổng trở lực cục bộ: Sx = 0,25 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (8 – 3) có Q = 909m3/h l = 8,8m Chọn v = 19,2m/s Tra các bảng ta có d = 130mm; l/d = 0,164; Pđ = 22,55kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: 3 Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 1500: 1 cái x = 0,19 Chạc ba hút nhánh với góc rẽ a = 300 x = - 0,93 Tổng trở lực cục bộ: Sx = - 0,74 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (8’ – 8) có Q = 454,5m3/h l = 1,6m Chọn v = 19,4m/s Tra các bảng ta có d = 90mm; l/d = 0,217; Pđ = 23,02kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 900: 1 cái x = 0,15 Cút đổi hướng 1500: 1 cái x = 0,19 Miệng hút: x = 0,5 Chạc ba hút nhánh với góc rẽ a = 300 x = 0,85 Tổng trở lực cục bộ: Sx = 1,69 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn ống nhánh 6, 10, 11: gầu múc và máy nghiền Đoạn (11 – 10) có Q = 5000m3/h l = 2m Chọn v = 20,7m/s Tra các bảng ta có d = 300mm; l/d = 0,049; Pđ = 26,21kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 900: 1 cái x = 0,15 Miệng hút: x = 0,9 Chạc ba ống thẳng với góc rẽ a = 300 Þ xt = 0 Tổng trở lực cục bộ: Sx = 1,05 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (10 – 6) có Q = 7000m3/h l = 4m Chọn v = 20,8m/s Tra các bảng ta có d = 340mm; l/d = 0,048; Pđ = 26,46kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 900: 1 cái x = 0,19 Chạc ba hút nhánh với góc rẽ a = 300 x = 0,98 Tổng trở lực cục bộ: Sx = 1,17 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (10’ – 10) có Q = 2000m3/h l = 4,9m Chọn v = 19,6m/s Tra các bảng ta có d = 180mm; l/d = 0,108; Pđ = 23,5kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 900: 1 cái x = 0,15 Cút đổi hướng 1500: 1 cái x = 0,19 Miệng hút: x = 0,67 Chạc ba hút nhánh với góc rẽ a = 300 x = - 0,245 Tổng trở lực cục bộ: Sx = 0,765 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn ống nhánh 7, 12, 13, 14, 15, 16: khu đóng bao Đoạn (16 – 15) có Q = 454,5m3/h l = 3,3m Chọn v = 18,5m/s Tra các bảng ta có d = 90mm; l/d = 0,217; Pđ = 20,93kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 450: 1 cái x = 0,09 Cút đổi hướng 1350: 1 cái x = 0,18 Miệng hút: x = 0,5 Chạc ba ống thẳng với góc rẽ a = 450 Þ xt = 0,21 Tổng trở lực cục bộ: Sx = 0,98 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (15 – 14) có Q = 909 m3/h l = 2,4m Chọn v = 18,3m/s Tra các bảng ta có d = 130mm; l/d = 0,16; Pđ = 20,48kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Chạc ba hút thẳng với góc rẽ a = 450 Þ xt = - 0,02 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (14 – 13) có Q = 1363,5m3/h l = 2,4m Chọn v = 18m/s Tra các bảng ta có d = 160mm; l/d = 0,125; Pđ = 19,82kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Chạc ba hút thẳng với góc rẽ a = 450 Þ xt = - 0,165 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (13 – 12) có Q =2000m3/h l = 4,3m Chọn v = 20,7m/s Tra các bảng ta có d = 170mm; l/d = 0,113; Pđ = 26,21kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Chạc ba hút thẳng với góc rẽ a = 300 Þ xt = 0,34 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (12 – 6) có Q = 2318m3/h l = 14,8m Chọn v = 18,6m/s Tra các bảng ta có d = 210mm; l/d = 0,089; Pđ = 21,16kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 900: 1 cái x = 0,15 Cút đổi hướng 1500: 1 cái x = 0,19 Chạc ba hút nhánh với góc rẽ a = 300 x = - 0,93 Tổng trở lực cục bộ: Sx = - 0,59 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (15’ – 15) có Q = 454,5m3/h l = 0,9m Chọn v = 18,1m/s Tra các bảng ta có d = 90mm; l/d = 0,217; Pđ = 20,04kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 450: 1 cái x = 0,09 Cút đổi hướng 1350: 1 cái x = 0,18 Miệng hút: x = 0,5 Chạc ba hút nhánh với góc rẽ a = 450 x = 0,88 Tổng trở lực cục bộ: Sx = 1,65 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (14’ – 14) có Q = 454,5m3/h l = 0,9m Chọn v = 18,6m/s Tra các bảng ta có d = 90mm; l/d = 0,217; Pđ = 21,16kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 450: 1 cái x = 0,09 Cút đổi hướng 1350: 1 cái x = 0,18 Miệng hút: x = 0,5 Chạc ba hút nhánh với góc rẽ a = 450 x = 0,88 Tổng trở lực cục bộ: Sx = 1,65 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (13’ – 13) có Q = 454,5m3/h l = 0,9m Chọn v = 19,8m/s Tra các bảng ta có d = 90mm; l/d = 0,217; Pđ = 23,98kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 450: 1 cái x = 0,09 Cút đổi hướng 1350: 1 cái x = 0,18 Miệng hút: x = 0,5 Chạc ba hút nhánh với góc rẽ a = 450 x = 0,93 Tổng trở lực cục bộ: Sx = 1,7 Tổn thất áp suất: kg/m2 Đoạn (12’ – 12) có Q = 500m3/h l = 19,8m Chọn v = 18m/s Tra các bảng ta có d = 100mm; l/d = 0,172; Pđ = 19,82kg/m2 Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Cút đổi hướng 900: 2 cái x = 2.0,15 = 0,3 Cút đổi hướng 1500: 1 cái x = 0,19 Miệng hút: x = 0,5 Chạc ba hút nhánh với góc rẽ a = 300 x = - 0,93 Tổng trở lực cục bộ: Sx = 0,06 Tổn thất áp suất: kg/m2 → Tổng chiều dài đường ống là 139,5 m, tổng tổn that áp lực 83,5 Kg/m2 ( Các thông số d, Pđ được tra biểu đồ 7 – 1, l/d được tra bảng 12 – 2,tất cả các cút có R = 2d) 4.3. Tính xiclon 4.3.1. Tính toán công nghệ Nhiệt độ không khí là tk = 350C, khối lượng riêng rk = 1,146 (kg/m3) (kỹ thuật thông gió Nguyễn Huy Động) Nhiệt độ khí bụi tb = 350C, khối lượng riêng rb = 2900 (kg/m3) Với lưu lượng khí cần lọc Q = 14759,5 (m3/h) = 4,1(m3/h) ta chọn xiclon đơn IIH-15:→Vu = 4 m3/s Nồng độ bụi vào thiết bị lọc Cv = 3000 (mg/m3) v: cường độ lọc, (m3/m2.h); Nồng độ bụi xi măng cho phép thải ra môi trường theo TCVN 23:2009/BTNMT Crc = 2000mg/m3.Nồng độ cho phép ở điều kiện chuẩn: (mg/m3) Trong đó: Kv là hệ số phân vùng, thải ra trong vùng đô thị, Kv = 0,8 KCN là hệ số theo trình độ công nghệ của bị, xí nghiệp được xây dựng và vận hành trước năm 1994, KCN = 1 K0 là hệ số theo quy mô nguồn thải, 5000 m3/h £ Q < 20000 m3/h, K0 = 0,75 Ơû điều kiện thường với nhiệt độ không khí là 350C thì nồng độ ra là: (mg/m3) h: hiệu suất sơ đồ: Với lưu lượng Q = 14759,5 (m3/h ta chọn xiclon đơn IIH-15:→ Vu = 4 m/s Lượng hệ khí đi vào thiết bị làm sạch: (kg/h) Nồng độ bụi trong hệ khí tính theo phần trăm khối lượng đi vào thiết bị tay áo: (%) Nồng độ bụi trong hệ khí tính theo phần trăm khối lượng đi ra thiết bị tay áo: (%) Lượng hệ khí đi ra khỏi thiết bị: (kg/h) Lưu lượng khí sạch hoàn toàn: (kg/h) Lượng bụi thu được: (kg/h) Diện tích tiết diện cần thiết của xiclon,m2 F= QVu=4,14 = 1,025 (m2) Đường kính xiclon sau khi giả thiết số lượng xiclon n (với n =2) D =F0,785 x n = 800 (mm) Từ đường kính trong của xyclon D = 800 mm ta tra được các thông số : TLTK [3] Chiều cao cửa vào : a = 528 mm Chiều cao ống tâm có mặt bích : h1 = 1392 mm Chiều cao phần hình trụ: h2 = 1808 mm Chiều cao phần hình nón : h3 = 1600 mm Chiều cao phần bean ngoài ống tâm : h4 = 240 mm Chiều cao chung : H = 3648 mm Đường kính ngoài của ống ra :d1 = 480 mm Đường kính trong của cửa tháo bụi : d2 = 320 mm Chiều rộng của cửa vào b1/b = 208160 = 1,3 mm Chiều dài của ống cửa vào : l = 480mm Khoảng cách từ tận cùng xyclon đến mặt bích : hs = 240 mm Góc nghiêng giữa nắp và ống vào α =150 Vận tốc thực tế của dòng khí trong xiclon Vo = Q0,785 x 1 x D2 = 4,10,785 x 2 0,82 = 4,1 (m/s) Sức cản khí động của xiclon ,Pa (Kg/cm2) ∆p= xox ρ x Vo22 Hệ số sức cản của xiclon không xoắn ốc ở ống ra Tra bảng ta có : xo = 73 (phụ lục 9 Kỹ thuật thông gió của Nguyễn Duy Động ) → ∆p = 250 x1,146 x Vo22 = 703 Pa ≈ 5 mmHg = 4.3.2. Xác Định Đường Kính Giới Hạn Của Hạt Bụi: (Ơ Nhiễm Khơng Khí Và Xử Lý Khí Thải, tập II, Trần Ngọc Chấn, trang 94 ) δo = 4.5π3μLrbr22-r12n2.lln(r2r1) (m) Trong đĩ: m: hệ số nhớt động học của bụi, chọn t = 350C (Trần Ngọc Chấn – ONKK Và Xử Lý Khí Thải, Tập 2) μ = μ00C* 387387 + t(273 + t273)3/2 = 17,17 *10-6 * 387387 + 35(273 + 35273)3/2 = 19.08*10-6 (PaS) r2: bán kính thân xiclon, r2 = 0.4 (m) r1: bán kính ống thốt khí sạch, r1 = 0.24 (m) rb: khối lượng riêng của bụi, rb = 2900 kg/m3 vE: vận tốc của khí ở ống dẫn vào xiclon VE = La * b= 14759.53600*0.528*0.16= 48.53(m/s) Trong đĩ: a = 0.528 (m) b = 0.16 (m) n: số vịng quay của dịng khí bên trong xiclon n = 0.7VEπ(r1+r2) = 0.7*48,533.14(0.3+0.5)=8.65 (vịng/s) l: chiều cao thực của phần hình trụ (m) : l = h2 – a = 1.808 – 0.528 = 1.28 (m) Ta cĩ: δo =4.53.14319.08*10-6*14759,53600*29000.42-0.2428,652*1.28ln⁡(0.40.24) = 2.532*10-5 (m) = 25.32 (μm) 4.3.3. Hiệu Quả Lọc Theo Cỡ Hạt Của Xiclon ( Ơ Nhiễm Khơng Khí Và Xử Lý Khí Thải, tập II, Trần Ngọc Chấn, trang 94 ) Với: α =-49π3rbμn2l(r22-r12)L =-493.143290019.08*10-68.652*1.280.42-0.24214759,53600 α = -5*109 Trong đĩ l: chiều cao làm việc của xiclon L: lưu lượng làm việc của xiclon, 14759.5 (m3/h) Kết quả tính tốn hiệu quả lọc theo cỡ hạt h(d) thể hiện trong bảng sau: Bảng 4.1 : Hiệu quả lọc theo cỡ hạt h(d) Đường kính hạt bụi δ,m 5.10-6 10.10-6 15.10-6 20.10-6 22.10-6 23.10-6 1-exp(αδ2) 0.1175 0.3934 0.6753 0.8646 0.9111 0.9289 1-exp(αδ02) 0.95 ηδ,% 12.36 41.41 71.08 91.01 95.9 97.78 4.3.4. Tính cơ khí Bề dày thân của xiclon Áp suất làm việc trong của xiclon : P = 5 mmHg = 667.10-6 N/mm2 Chọn vật liệu làm thân là thép CT3: [σ] = 140 N/mm2 [σ]Px φh = 140667.10-6 x 0,95 ≥ 25 S’ = D x P 2 x σ x φh = 1600 x 667.10-62 x 140 x 0,95 = 4.10-3 (mm) Nhận xét : Đường kính cho phép tính theo phương pháp này rất nhỏ. Áp suất làm việc trong xyclon gần như áp suất khí quyển nên ta chọn bề dày thân xyclon theo bảng sau : D < 400 400 - 1000 1000 - 2000 2000 - 4000 S 2 3 4 5 Vậy chọn bề dày của than xyclon là 4mm Tính bề dày đáy của xyclon Xem đáy xyclon là đáy hình nón chịu áp suất trong [σ]Px φh = 140667.10-6 x 0,95 > 50 S’ = D x P 2 xcosα xσ x φh = 1600 x 667.10-62 xcos30 x 140 x 0,95 = 4,6.10-3 Vậy ta chọn bề dày của xyclon bằng với bề dày thân d = 4 mm Tính bề dày nắp của xyclon S’ = D x P K[ σ ] = 1600 x 0,25 x 667.10-6 140 ≈ 2 mm Chọn hệ số ăn moon hoá học : C1 = 1 mm Chọn sai số kích thước : C0 = 0,5 mm → C = 1,5 mm → S = S’ + C = 3,5 mm Chiều dày nắp : Snắp = Sφh = 3,50,95 ≈ 4 mm 4.4. Tính thiết bị lọc tay áo Tính toán công nghệ: Nhiệt độ không khí là tk = 350C, khối lượng riêng rk = 1,146 (kg/m3) Nhiệt độ khí bụi tb = 350C, khối lượng riêng rb = 2900 (kg/m3) Lưu lượng khí cần lọc Q = 16123 (m3/h) Nồng độ bụi vào thiết bị lọc Cv = 1063 (mg/m3) v: cường độ lọc, (m3/m2.h); Đối với bụi xi măng: v = 100 ¸ 200 (m3/m2.h). Chọn v = 120 (m3/m2.h) Nồng độ bụi xi măng cho phép thải ra môi trường theo QC 23:2009/BTNMT loại B là Crc = 200 mg/m3. Nồng độ cho phép theo quy chuẩn ở điều kiện chuẩn là: (mg/m3) Trong đó: Kv là hệ số phân vùng, thải ra trong vùng đô thị, Kv = 0,8 KCN là hệ số theo trình độ công nghệ của bị, xí nghiệp được xây dựng và vận hành trước năm 1994, KCN = 1 K0 là hệ số theo quy mô nguồn thải, 5000 m3/h £ Q < 20000 m3/h, K0 = 0,75 Ơû điều kiện thường với nhiệt độ không khí là 350C thì nồng độ ra là: (mg/m3) h: hiệu suất làm việc của bề mặt lọc Chọn túi lọc tay áo có: Dt = 150 (mm) l = 2,5 (m) Diện tích một túi vải lọc: (m2) Diện tích bề mặt lọc: (m2) Số túi vải lọc: (túi) Chọn số túi thiết kế bao gồm cả những túi hoàn lưu là 112 túi: (m2) Trở lực của thiết bị: (N/m2) Trong đó: A là hệ số thực nghiệm, đối với từng loại vải, kể đến độ bào mòn, bẩn A = 0,25 ¸ 2,5. n là hệ số thực nghiệm, n = 1,25 ¸ 1,3. A = 0,25; n = 1,25: A = 2,5; n = 1,3: Chọn thiết bị lọc túi vải có hệ thống phụt khí nén kiểu xung lực để giũ bụi. Tính thời gian lọc: Vận tốc khí ra ở mỗi ống tay áo :w¥ = 0,018 (m/s)TLTK [2] Nồng độ bụi vào thiết bị lọc tay áo: Cb = 3.10-3(kg/m3) Tỉ lệ thể tích bụi/thể tích hỗn hợp bụi: Ta có: Tra đồ thị ( Đồ thị 22 – Air Pollution Control Equipment), ta xác định được tỉ số : với u : hệ số nhớt động học, u = 15,95.10-6 m2/s è thời gian lọc: (phút) Chọn máy nén : Thời gian rũ bụi rất ngắn, thường chỉ vài giây đối với thiết bị rũ bụi bằng khí nén. Ta chọn thời gian rũ bụi là 5s. Quá trình rũ bụi được điều khiển tự động bằng các valve điện tử được gắn trực tiếp trên mỗi hàng ống dẫn khí (tám hàng ống dẫn khí, mỗi hàng gồm có 14 ống thổi thẳng vào túi vải). Lưu lượng rũ bụi cho mỗi túi vải vào khoảng 4 l/s ; áp suất là 5 atm. Lưu lượng khí cho mỗi lần rũ bụi : Q = 14 ´ 4 (l/s) = 56 (l/s) = 201,6 (m3/h) Một chu kì rũ bụi cho 1 hàng túi là 40 phút. Nguyên tắc rũ bụi: sau khi rũ bụi cho hàng thứ nhất xong, sau 2 phút valve khí tại hàng thứ 2 sẽ hoạt động , rũ bụi cho hàng túi thứ 2. Quá trình này sẽ được lặp đi lặp lại hàng túi vải cuối cùng, khi đó một chu kì rũ bụi mới cho hàng thứ nhất lại bắt đầu. Lượng khí nén trong 2 phút: Ta chọn máy nén có các thông số sau: Aùp suất : 5 atm; Lưu lượng khí nén :201,6 m3/h. Chọn vải tổng hợp để làm túi vải. Phân bố túi lọc tay áo: 8 x 14 (8 túi theo hàng ngang, 14 túi theo hàng dọc). Lượng hệ khí đi vào thiết bị làm sạch: (kg/h) Nồng độ bụi trong hệ khí tính theo phần trăm khối lượng đi vào thiết bị tay áo: (%) Nồng độ bụi trong hệ khí tính theo phần trăm khối lượng đi ra thiết bị tay áo: (%) Lượng hệ khí đi ra khỏi thiết bị: (kg/h) Lưu lượng khí sạch hoàn toàn: (kg/h) Lượng bụi thu được: (kg/h) II.2. Tính cấu tạo thiết bị: Phân bố túi vải làm 8 hàng; mỗi hàng gồm 14 túi Chọn khoảng cách: giữa các túi là 80 mm giữa các hàng là 80 mm giữa ống tay áo ngoài cùng đến mặt trong của thiết bị là 80 mm Diện tích bề mặt thiết bị : (m2) Kích thước thiết bị: Chiều dài: 3380 mm Chiều ngang: 2000 mm Chiều cao = phần thân + phần phễu thu bụi + chiều cao còn lại = 3850 + 1150 + 500 = 5500 mm Đường kính qui đổi : Dt = 2,93 (m) Tính bề dày thân: Chọn vật liệu: Điều kiện làm việc của thiết bị: Nhiệt độ làm việc t0C = 700C Thiết bị làm việc chịu áp suất trongvới áp suất làm việc plv = 1at = 9,81.104 (N/m2) = 0,0981 (N/mm2) Chọn vật liệu làm thân CT3 Giới hạn bền: sk = 380.106 (N/m2) Giới hạn chảy: sc = 240.106 (N/m2) 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: nk = 2,6 Hệ số an toàn bền chảy: nc = 1,5 Hệ số bền mối hàn: jh = 0,95 Ưùng suất cho phép của vật liệu theo giới hạn bền: (N/m2) (N/m2) Vậy dùng [sk] = 146,15.106 (N/m2) để tính toán Chiều dày thân: Aùp suất tính toán trong thiết bị: p = plv = 9,81.104 (N/m2) Nên công thức tính bề dày thân thiết bị: (m) Với C = C0 + C1 + C2 + C3 C0 = 0,5 (mm): Chọn hệ số kích thước C1 = 1 (mm):Chọn hệ số bền ăn mòn hoá học C2 = 1 (mm) hệ số bổ sung do bào mòn cơ học C3 = 0,4 (mm): hệ số bổ sung do dung sai âm TLTK [4] Þ C = 2,9 mm Chiều dày thực của thân: S = 0,92 + 2,9 = 3,82 mm Þ Chọn S = 4 mm 4.5. Tính chiều cao ống khói 4.5.1. Đường kính ống khói: Chọn vận tốc khí trong ống khói v = 16 m/s 4.5.2. Chiều cao ống khói: Trong đó: A : là hệ số kể đến độ ổn định của khí quyển. Đối với phần lớn các địa phương của Việt Nam có thể nhận A = 200 – 240 (chọn A = 220) Ccp: nồng độ cho phép của bụi trong môi trường xung quanh; Ccp = 0,2 mg/m3 theo QC 23/2009 .Nồng độ cho phép theo ở điều kiện chuẩn là: (mg/m3) Trong đó: Kv là hệ số phân vùng, thải ra trong vùng đô thị; Kv = 0,8 KCN là hệ số theo trình độ công nghệ của bị, xí nghiệp được xây dựng và vận hành trước năm 1994; KCN = 1 K0 là hệ số theo quy mô nguồn thải, 5000 m3/h £ Q < 20000 m3/h; K0 = 0,75 Với nhiệt độ không khí là 350c thì nồng độ là: (mg/m3) M: lượng chất thải thoát ra trong ống khói trong một giây Với Cr: nồng độ bụi ra khỏi thiết bị lọc tay áo Cr = 106.3mg/m3 = 0.1063g/m3 g/s Hiệu suất lọc > 90%: F = 2 DT hiệu số giữa nhiệt độ khói thải và nhiệt độ khí quyển: DT = 70 – 35 = 350 Q: lưu lượng khí thải; 16123 m3/h = 4,479 m3/s m, n : các hệ số không thứ nguyên tính đến điều kiện thoát khí thải từ cổ ống khói m = g (f) với n = g (Vm) với Giả sử chiều cao ống khói là H = 10 m, ta có: < 100 0,5 < Vm < 2 m/s Thay giá trị m, n vào biểu thức tính chiều cao ống khói, ta có: m Tính lại khi H = 8,79m < 100 0,5 < Vm < 2 m/s Thay giá trị m, n vào biểu thức tính chiều cao ống khói, ta có: m Nhận xét :chiều cao của ống khói tính theo quá trình lặp như trên sẽ nhỏ hơn 8,79m trong khi chiều cao của xưởng là 10,6m .Vì vậy ta chọn chiều cao của ống khói là 12m. Tính quạt Đặt quạt trước ống khói, sau thiết bị lọc túi vải: Chọn chiều dài đường ống dẫn khí từ thiết bị lọc túi vải vào ống khói l = 4,7 + 3 = 7,7 m. 4.6.1.Tổn thất áp suất Tổn thất áp lực toàn hệ thống = tổn thất áp lực đoạn ống + tổn thất áp lực thiết bị xiclon+ tổn thất áp lực thiết bị tay áo + tổn thất áp lực ống khói Tổn thất áp lực đoạn ống dẫn khí đến thiết bị xử lý: DPđô1 = 83,5 kg/m2 = 818,3 N/m2 Tổn thất áp lực đoạn ống dẫn khí từ thiết bị xử lý đến ống khói: Ta có lưu lượng khí ra là m3/h l = 7,7 m Chọn vận tốc đi trong ống là v = 16 m/s Ta biểu đồ 7 – 1 [6] ta có d = 600 mm. Tra bảng 12 – 2 [6] xác định trị số l/d = 0,024. Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng: Aùp suất động: Tra bảng phụ lục 3 [3] ta có áp suất động Pđ = 13,76 kg/m2 Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống: Sx = 0,5 + 0,3 = 0,8 Tra các bảng trong [7]: Miệng vào ống sắc cạnh x = 0,5 Góc lượn 90o 2 cái với R = 2d: x = 2´0,15 = 0,3 kg/m2 = 132,96N/m2 Tổng tổn thất đường ống: DPđô = 818,3 + 132,96 = 951,26 N/m2 Tổn thất áp lực thiết bị: Tổn thất áp lực ống khói: Chọn chiều cao ống khói là H = 12m Chọn vận tốc trung bình trong ống khói là 16 m/s Đường kính ống khói là 600mm. Tra các bảng ta có: l/d = 0,024; Pđ = 13,76 kg/m2; Hệ số tổn thất cục bộ ở miệng ra: åx = 1 kg/m2 = 173,86N/m2 Trở lực toàn hệ thống DPht = DPđo + DPtb + DPôk +∆Ptb= 951,26 + 1261,47 + 173,86 + 6896,4 = 9282 N/m2 Cần thiết chọn tổn thất là 9500N/m2 4.6.2. Công suất quạt kw hq = 0,6: hiệu suất quạt. htr = 0,95: hiệu suất truyền động trực tiếp với trục động cơ Chọn quạt IIP 8 – 18 N011. Tra biểu đồ hình II.67 [1]: Þ hq = 0,6 Số vòng quay của quạt:5557 vòng/phút. Tốc độ góc: 155 rad/s. Q: lưu lượng khí, m3/h DPht : tổn thất áp suất toàn hệ thống, N/m2. Chọn quạt có công suất 75kw. Tính động cơ điện: Công suất của động cơ kéo quạt được xác định theo công thức: Trong đó : htd : hệ số truyền động, chọn nối đồng trục htd = 0,98. K: hệ số dự trữ công suất của động cơ. Tra bảng 7.4 [6] ta được K = 1,1 Nq : công suất quạt, kw CHƯƠNG 5 KHÁI TOÁN KINH TẾ 5.1. Hệ thống đường ống: Thép làm ống dùng thép tấm 1000mm ´ 2000 ´ 3mm; Diện tích 1 tấm: 1000 ´ 2000 = 2m2 Thể tích 1 tấm: 1000 ´ 2000 ´ 3 = 0,006m3 Khối lượng riêng thép là 7850kg/m3; Khối lượng 1 tấm: 0,006 ´ 7850 = 47,1kg Giá thành 1 kg: 6000đ/kg; Chi phí toàn bộ đường ống: Đoạn ống L m D mm Chu vi mm Cỡ tấm thép, m Số ống cắt được Chiều dài cắt được của 1 tấm Số tấm cần dùng Đầu m Chiều dài,m 1 – 2 21,4 100 314,2 1 2 10 2 2 2 – 3 1,9 260 816,8 1 2 3 2 1 3 – 4 9,2 300 926,8 1 2 3 2 2 4 – 5 3,5 350 1099,6 1 2 1 2 1 5 – 6 1,5 480 1508 1 2 1 2 1 6 – 7 1 550 1727,9 1 2 3 2 1 2’ – 2 10,5 250 766,5 1 2 1 2 2 4’ – 4 9,7 170 534,1 1 2 1 2 1 9 – 8 9,8 90 282,7 1 2 1 2 1 8 – 3 8,8 130 392,7 1 2 1 2 1 8’ – 8 1,6 90 276,5 1 2 1 2 1 11 – 10 2 300 926,8 1 2 1 2 1 10 – 6 4 340 1068,1 1 2 1 2 1 10’ – 10 4,9 180 549,8 1 2 1 2 1 16 – 15 3,3 90 282,7 1 2 1 2 1 15 – 14 2,4 130 402,1 1 2 1 2 1 14 – 13 2,4 160 496,4 1 2 1 2 1 13 – 12 4,3 170 534,1 1 2 1 2 1 12 – 6 14,8 210 644 1 2 1 2 2 15’ – 15 0,9 90 285,9 1 2 1 2 1 14’ – 14 0,9 90 282,7 1 2 1 2 1 13’ – 13 0,9 90 273,3 1 2 1 2 1 12’ – 12 19,8 100 314,2 1 2 1 2 1 Tổng số tole làm cút, chạc ba : 15 tấm 1m ´ 2m ´ 0,003m Tổng số tole: 27 + 15 = 42 tấm. Tổng khối lượng tole cần dùng làm đường ống: 42 ´ 47,1kg Tổng diện tích cần sơn: 2(m2) x 42 (tấm) x 2(mặt) = 168(m2) Lượng sơn cần dùng để sơn đường ống: 168(m2) x 0,2(kg/m2) = 33,6(kg) » 34 (kg) Bảng :Tính giá thành đường ống Vật liệu Kích thước (m) Số lượng Khối lượng (kg) Đơn giá (đồng/kg) Thành tiền (triệu) Tole 1 ´ 2´ 0,003 42 tấm 1978,2 6.000 11,7 Sơn chống sét 168 m2 34 12.000 0,41 Tổng: 12,11 triệu Công = 3 công trình :36.33 triệu Tổng cộng: 48.44triệu 5.2. Tính toán giá thành làm xiclon Tổng số tấm làm 2 xiclon là: 28 tấm thép x 1,25 x 2,5 x 0,003m Khối lượng thép 28 x 1,25 x 2,5 x 0,003 x 7850 = 2061(kg) Tổng diện tích cần sơn 28 x 1,25 x 2,5 x 2 mặt = 175 (m2) Vậy lượng sơn cần dùng: 175m2 x 0,2 kg/m2 = 35 (kg) Tính thép làm chân đỡ Chọn thép gĩc đều cạnh 50 x 50 x 3 mm Trọng lượng 2,32 kg/1m dài Chiều dài 40 m Tổng khối lượng thép gĩc: 40 x 2,32 = 92,8 kg Tính lượng que hàn cần dùng Tổng khối lượng thép: 2061 + 92,8 = 2153,8 kg = 2,1538 tấn Khối lượng que hàn: 2,1538 x 20 kg/tấn = 43,076 kg 41 kg Vật liệu Kích thước (m) Số lượng Đơn vị Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng) Thép tấm 1,25x2,5x0,003 2061 Kg 9.000 18.549.000 Thép gĩc đều cạnh 92,8 Kg 9.000 8.352.000 Sơn chống rỉ 35 Kg 15.000 525.000 Sơn màu 35 Kg 30.000 1.050.000 Que hàn 41 Kg 15.000 615.000 Tổng 29,091 Công = 2 công trình 58,182 Tổng cộng 87,273 5.3. Tính toán giá thành hệ thống lọc túi vải: Thân, đáy, nắp làm bằng thép tấm 1000mm ´ 2000mm ´ 4mm Khối lượng 1 tấm: 1 ´ 2 ´ 0,004 ´ 7850 = 62,8kg Diện tích 1 nắp: 1000 ´ 1690 = 1,69m2. Nắp: 4 tấm Đáy: 4 tấm Thân: 32 tấm Chi phí: (4 + 4 + 32) ´ 62,8 ´ 6.000 = 15.072.000đồng. Vật liệu Kích thước (m) Số lượng Đơn vị Đơn giá (đồng) Thành tiền (triệu đồng) Thép tấm 1 x 2 x 0,004 2512 kg 6.000 15,1 Sơn chống sét 118,8 kg 12.000 1,43 Vải hàn quốc Khổ 1.6 *2.1 200 m2 80000 16 Thép f6 mm 228,48 kg 8.000 1,37 Thép góc đều cạnh 50mm ´ 50mm 542,9 kg 8.000 3,26 Que hàn 201,9 kg 12.000 2,42 venturi 112 108000 12,096 Van từ 8 540000 4,32 Timer 1 6000000 6 Tổng:53,056triệu Công = 2 công trình: 106.112triệu Tổng cộng: 159,168triệu. 5.4 Tính giá thành ống khói Vật liệu Kích thước, m Số lượng Đơn vị Đơn giá (đồng) Thành tiền (triệu đồng) Thép tấm 1,2m x 2 x 0,003 339,12 kg 6.000 2,03 Sơn chống sét 6 kg 12.000 0,072 Tổng: 2,102 triệu Công = 1/3 công trình: 0,7 triệu Tổng cộng: 2,8 triệu. → Tổng giá thành của công trình xây doing :297.681 Vận hành : 75kw * 1400/kw = 105000 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết Luận Ngoài các giải pháp kỹ thuật và công nghệ là chủ yếu và có tính chất quyết định làm giảm nhẹ chất ô nhiễm gây ra cho con người và môi trường, các biện pháp hỗ trợ cũng góp phần làm hạn chế ô nhiễm và cải tạo môi trường. Giáo dục ý thức về vệ sinh môi trường và vệ sinh công nghiệp cho cán bộ, nhân viên trong và ngoài cơ sở. Thực hiện thường xuyên và có khoa học chương trình vệ sinh quản lý chất thải xí nghiệp như vệ sinh nhà xưởng hàng ngày và vệ sinh xí nghiệp hàng tuần... Ứng dụng các hình thức giáo dục khác như làm áp phích, báo, ...để nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của môi trường cho toàn thể cán bộ công nhân viên. Dần dần thực hiện việc hoàn thiện và cải tạo công nghệ nhằm hạn chế ô nhiễm. Đôn đốc và giáo dục cán bộ, nhân viên trong cơ sở thực hiện các quy định về an toàn lao động, phòng chống cháy nổ. Thực hiện việc kiểm tra sức khỏe, kiểm tra y tế định kỳ. Kiến nghị Các sự cố có thể xảy ra: Nếu túi lọc bị rách, bụi sẽ thoát ra ngoài gây ô nhiễm môi trường. Khí đó phải thay túi khác. Đến chu kỳ giũ mà canh van đóng không kín sẽ làm không khí sạch bị mất áp lực, một phần khí nén thoát ra ngoài, khi quan sát ống thoát sẽ có hiện tượng phụt hơi mạnh không bình thường tại van điện. Đến thời gian đã định van điện hoạt động nhưng không mở được van nên không xảy ra quá trình giũ. Nếu van điện bị hở sẽ làm mất áp lực khí nén. Vì bụi được chuyển đến gầu nâng thành phẩm do vậy khi máy nghiền không hoạt động thì vít tải cũng không hoạt động, bụi được giũ rớt xuống vít tải và nằm tại đó. Lượng bụi tồn đọng ở đó lớn kèm với hệ thống giũ bụi có dao động rung mỗi lần giũ nên lượng bụi tại vít tải vừa nhiều lại vừa bị lèn chặt. Khi cho vít tải hoạt động có thể gây cháy động cơ điện hoặc gây hỏng hộp giảm tốc giũ bụi hoặc gãy vít tải. Do đó phải luôn xả sạch bụi tại vít tải khi bắt đầu chạy máy nghiền. Trong quá trình vận hành yêu cầu người vận hành phải thực hiện đúng quy trình, thường xuyên vệ sinh thiết bị, máy mĩc để hệ thống làm việc hiệu quả cao và tăng tuổi thọ của cơng trình. Nhà máy cần cĩ cán bộ chuyên trách được đào tạo và vận hành hệ thống theo quy trình đã định. Khi cĩ sự cố cần liên hệ với các cơ quan chuyên mơn để giải quyết. Mặt khác, nhà máy cần cĩ sự liên hệ thường xuyên với các cơ quan chức năng để được hướng dẫn cụ thể về chính sách bảo vệ mơi trường và các vấn đề cĩ liên quan đến mơi trường. TÀI LIỆU THAM KHẢO GS.TS Trần Ngọc Chấn, Ô Nhiễm Không Khí Và Xử Lý Khí Thải Tập 2 ,NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội ,2004 TS.Nguyễn Duy Động,Thông Gió Và Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải ,Nhà Xuất Bản Giáo Dục ,2005 Sổ Ta Quá Trình Và Thiết Bị Công Nghệ Hoá Chất Tâp 1 Sổ Ta Quá Trình Và Thiết Bị Công Nghệ Hoá Chất Tâp 2 Giáo trình ô nhiễm không khí,Lâm Vĩnh Sơn