CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1 1 Điều kiện tự nhiên 1 1 1 Vị trí địa lý, diện tích tự nhiên của tỉnh Thanh Hóa Hình 1 1 Bản đồ hành chính Tỉnh Thanh Hóa Thanh Hoá là một tỉnh lớn của Bắc Trung Bộ có toạ độ địa lý Điểm cực Bắc 20040’B (tại xã Tam Chung – huyện Quan Hoá) Điểm cực Nam 19018’B (tại xã Hải Thượng – Tĩnh Gia) Điểm cực Đông 106004’Đ (tại xã Nga Điền – Nga Sơn) Điểm cực Tây 104022’Đ (tại chân núi Pu Lang – huyện Quan Hóa) Thanh Hoá có lãnh thổ rộng lớn 11 129,48 km2, là tỉnh có diện tích l.
Điều kiện tự nhiên
Vị trí địa lý, diện tích tự nhiên của tỉnh Thanh Hóa
Hình 1.1 Bản đồ hành chính Tỉnh Thanh Hóa Thanh Hoá là một tỉnh lớn của Bắc Trung Bộ có toạ độ địa lý:
- Điểm cực Bắc: 20040’B (tại xã Tam Chung – huyện Quan Hoá)
- Điểm cực Nam: 19018’B (tại xã Hải Thượng – Tĩnh Gia)
- Điểm cực Đông: 106004’Đ (tại xã Nga Điền – Nga Sơn)
- Điểm cực Tây: 104022’Đ (tại chân núi Pu Lang – huyện Quan Hóa)
Thanh Hóa là tỉnh có diện tích lớn thứ 5 tại Việt Nam, với tổng diện tích lên tới 11.129,48 km² Tỉnh này có vị trí địa lý thuận lợi, tiếp giáp với nhiều tỉnh và quốc gia lân cận.
- Phía Bắc: Giáp 3 tỉnh, gồm: Sơn La, Hoà Bình, Ninh Bình với đường ranh giới dài 175km.
- Phía Nam : Giáp Nghệ An với đường ranh giới dài 160 km.
- Phía Đông: Giáp biển Đông với chiều dài đường bờ biển 102 km.
- Phía Tây: Giáp tỉnh Hủa Phăn của nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào với đường biên giới dài 192km.
Tỉnh Thanh Hoá nằm trong vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, sở hữu 102 km bờ biển thuận lợi cho phát triển du lịch và khai thác cảng biển Hệ thống giao thông bao gồm quốc lộ 1A, đường Hồ Chí Minh, đường sắt xuyên Việt và sân bay Thọ Xuân tạo điều kiện cho sự kết nối và phát triển Với diện tích lớn và đa dạng các vùng sinh thái, Thanh Hóa có địa lý thuận lợi cho phát triển kinh tế và văn hóa - xã hội Địa hình tỉnh khá phức tạp, từ Tây sang Đông có sự phân chia rõ rệt giữa núi, trung du, đồng bằng và ven biển, trong đó núi và trung du chiếm 73,3% tổng diện tích 11.129,48 km2.
Điều kiện khí hậu
Thanh Hoá có khí hậu nhiệt đới gió mùa với bốn mùa rõ rệt, lượng mưa trung bình hàng năm dao động từ 1600-2300mm và có khoảng 90-130 ngày mưa Độ ẩm tương đối luôn ở mức cao, từ 85% đến 87%, trong khi số giờ nắng trung bình đạt 1600-1800 giờ Nhiệt độ trung bình năm khoảng 23°C – 24°C, giảm dần khi lên vùng núi cao Gió mùa Đông chủ yếu từ Tây Bắc và Đông Bắc, trong khi mùa hè gió thổi từ Đông và Đông Nam Ở vùng đồi núi, tốc độ gió ổn định từ 1-2m/s, trong khi vùng đồng bằng ven biển có sự biến động gió lớn vào mùa bão từ tháng 6 đến tháng 11 Sự đa dạng về khí hậu của Thanh Hoá phụ thuộc vào địa hình và tương tác với các vùng lân cận.
3 vùng khí hậu đặc trưng:
Vùng đồng bằng ven biển có nền nhiệt độ cao, với mùa đông không lạnh và ít sương muối, trong khi mùa hè nóng vừa phải Lượng mưa trung bình tăng dần từ Bắc vào Nam, đạt đỉnh vào tháng 9 và thấp nhất vào tháng 2, 3 Mưa phùn thường xảy ra vào các tháng cuối mùa lạnh (1, 2, 3) và có thể kéo dài hàng tuần Hai thời kỳ khô ngắn và không ổn định diễn ra vào đầu hè (tháng 5, 6) và tháng 10, 11 Từ tháng 7 đến tháng 11, khu vực này thường xuyên chịu ảnh hưởng của bão, gây ra thiệt hại lớn cho các huyện ven biển Thiên tai chủ yếu bao gồm bão, nước dâng trong bão, mưa lớn gây úng và lũ vào tháng 9 hàng năm, cùng với hạn và rét đậm từ tháng 12 đến tháng 2 Ngoài ra, lốc, vòi rồng và mưa đá cũng có thể xảy ra nhưng với tần suất thấp.
Vùng trung du có khí hậu nhiệt đới với nhiệt độ cao vừa phải, mùa đông lạnh và có sương muối ít Mùa hè nóng vừa phải, đặc biệt khu vực phía Nam chịu ảnh hưởng của gió tây khô nóng Lượng mưa tại đây khá lớn, đặc biệt ở các khu vực như Như Xuân, Như Thanh, Lang Chánh, và Thường Xuân với lượng mưa trên 2.000 mm/năm, trong khi Hồi Xuân ghi nhận 1.870 mm/năm Độ ẩm cao và gió không mạnh, nhưng thiên tai thường gặp là mưa lớn, gió tây khô nóng, rét đậm kéo dài và lũ đột ngột, bao gồm lũ bùn đá, lũ ống và lũ quét, đặc biệt có nguy cơ xảy ra vào tháng 7 và tháng 8.
Vùng đồi núi cao tại các huyện Quan Hoá, Quan Sơn, Mường Lát, Tây Bá Thước Yên, Khương (Lang Chánh), Yên Nhân, Bát Mọt, và Xuân Khao (Thường Xuân) có nền nhiệt độ thấp, mùa đông lạnh giá với nhiệt độ có thể xuống dưới 0°C Khu vực này thường xuyên xuất hiện sương muối và sương giá, gây ảnh hưởng đến cây ăn quả, có thể dẫn đến thiệt hại hàng loạt Vào mùa hè, từ tháng 7 đến tháng 8, lũ lụt có thể xảy ra, ảnh hưởng đến đời sống và sản xuất của người dân.
Mùa hè tại khu vực này thường dịu mát với ảnh hưởng của gió tây khô nóng không đáng kể, biên độ nhiệt trong năm nhỏ và lượng mưa cùng số ngày mưa có sự khác biệt rõ rệt giữa các tiểu vùng Mùa đông lại ít mưa, độ ẩm không cao, ngoại trừ những khu vực trên 800m có độ ẩm lớn và nhiều mây mù Gió ở đây thường yếu, với tốc độ trung bình từ 1,3 đến 2m/s.
Tổng quan về nhà máy cơ khí tại tỉnh Thanh Hóa
Nhà máy cơ khí đặt tại Khu Công Nghiệp Lam Sơn thuộc huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa.
Hình 1.2 Bản đồ quy hoạch sử dụng đất trong KCN Lam Sơn
Hình 1.3 Mặt bằng nhà máy cơ khí tại KCN Lam Sơn Quá trình sản xuất sản phẩm của nhà máy được chia làm 3 công đoạn:
Chế tạo phôi là quá trình sơ chế nguyên liệu thô như sắt, thép và kim loại thông qua các phương pháp như cưa, cắt và rèn Kết quả của công đoạn này là các kim loại và nguyên vật liệu được chế biến thành tấm, miếng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật ban đầu.
- Gia công cơ khí: Các tấm, miếng kim loại được đem đi tiện, phay, nguội, bào,
… bằng các máy móc kỹ thuật chuyên dụng nhằm tạo ra các thành phẩm bộ phận theo đúng yêu cầu thiết kế.
Sản phẩm được hoàn thiện thông qua quá trình lắp đặt các thành phẩm từ công đoạn cơ khí, bao gồm kiểm tra, chạy thử và hoàn thiện để đảm bảo chất lượng.
Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy:
Hình 1.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất Các loại máy móc, thiết bị dung trong nhà máy:
Bảng 1.1 Máy móc thiết bị công đoạn chế tạo phối
H Tên máy móc Số máy Quy cách T.C độc hại
1 Mỏy mài trũn 2 ỉ Đỏ mài 00mm Bụi KL 3
2 Máy mài phẳng 2 ỉ Đỏ mài 0mm Bụi KL 2,5
Bảng 1.2 Máy móc thiết bị công đoạn gia công cơ khí
KH Tên máy móc Số máy Quy cách T.C độc hại
6 Máy tiện rèn 3 130mmx750mm 3
7 Mỏy mài sắc 6 ỉ đỏ mài Bụi KL 2
11 Tang đánh bóng 8 500mm,N0v/ph Bụi KL 2
13 Máy khoan để bàn 2 ỉ mũi lỗ khoan
Ngoài ra còn có các công trình phụ trợ khác:
Hình ảnh một số loại máy móc trong phân xưởng
Hình 1.5 Máy mài sắc Hình 1.6 Máy khoan để bàn
Hình 1.7 Máy mài tròn Hình 1.8 Máy cắt tấm
Hình 1.9 Máy tiện rèn Hình 1.10 Máy phay đứng
Mục tiêu của đề tài
Nguồn phát sinh ra khí thải
Quá trình mạ và các hoạt động như mài, đánh bóng, tiện tạo ra khí thải bao gồm bụi oxit kim loại và khí CO Ngoài ra, các khí độc như NH4+ và Cl- cũng phát sinh trong quá trình mạ, gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người.
Các loại khí thải phát sinh do đốt than gồm có: bụi, NOx, khí CO
Tác hại của các chất ô nhiễm có trong khí thải
Tác hại của bụi, CO và nhiệt:
Bụi, bao gồm nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ nhỏ, có thể gây hại nghiêm trọng cho sức khỏe con người Khi tiếp xúc với bụi có kích thước nhỏ hơn 5 micromet, bụi này có khả năng xâm nhập vào phế nang, dẫn đến các vấn đề như kích thích hệ hô hấp, xơ hóa phổi, và tổn thương chức năng phổi, cả cấp tính lẫn mãn tính.
Khí carbon monoxide (CO) là một chất khí không màu, không mùi và không gây kích ứng, khiến nó trở nên nguy hiểm vì con người không thể nhận biết sự hiện diện của nó CO có khả năng liên kết với hemoglobin (Hb) trong hồng cầu mạnh gấp 230-270 lần so với ôxy, dẫn đến việc tạo thành HbCO, khiến máu không thể vận chuyển ôxy đến tế bào Ngoài ra, CO còn gây tổn thương cho tim bằng cách gắn kết với myoglobin trong cơ tim Hít phải một lượng lớn CO có thể gây ra thương tổn do thiếu ôxy trong máu, tổn thương hệ thần kinh, thậm chí dẫn đến tử vong Chỉ cần nồng độ khoảng 0,1% CO trong không khí cũng đủ nguy hiểm đến tính mạng.
- Tác hại của nhiệt: Nhiệt độ cao gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người, làm giảm năng suất lao động, gây mệt mỏi, đau đầu, chóng mặt.
Nhiệm vụ
Giải quyết vấn đề thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy không chỉ giúp giảm ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe người lao động, mà còn tạo ra môi trường làm việc thoải mái, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng năng suất lao động.
Việc thông gió và xử lý khí thải đúng cách giúp duy trì chế độ nhiệt ẩm ổn định, đảm bảo chất lượng không khí đạt tiêu chuẩn vệ sinh Đồng thời, khí thải được xử lý đúng quy chuẩn, không gây ô nhiễm môi trường.
Đề xuất phương án xử lý
Thiết kế hệ thống thông gió cho phân xưởng cơ khí.
Trong các phân xưởng, bụi phát sinh từ thiết bị máy móc được xử lý bằng cách sử dụng quạt hút để thu gom và đưa qua xyclon, giúp loại bỏ bụi trước khi thải ra môi trường bên ngoài.
Hơi độc từ khu vực mạ được thu hút vào thiết bị hấp phụ để xử lý trước khi thải ra ngoài Đối với các lò đúc và lò nung sinh nhiệt, bụi được thu gom qua chụp hút và đưa về nơi xử lý tập trung trước khi xả thải ra môi trường.
TÍNH TOÁN NHIỆT THỪA VÀ LƯU LƯỢNG THÔNG GIÓ
Tính toán nhiệt thừa
2.2.1 Tính toán nhiệt tổn thất
2.2.1.1.Tính tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che a) Lựa chọn kết cấu bao che
- Tường ngoài: tường chịu lực, gồm có ba lớp:
Hình 2.1 Cấu tạo của tường
Lớp 1: Lớp vữa vôi trát mặt ngoài với các thông số
Hệ số dẫn nhiệt: λ1= 0,8 kcal/m.h o C
Hệ số trao đổi nhiệt: α1 = 7,5 kcal/m 2 h o C
Lớp 2: Lớp gạch phổ thông xây với vữa nặng với các thông số
Hệ số dẫn nhiệt: λ2= 0,6 kcal/m.h o C
Lớp 3: Lớp vữa vôi trát mặt trong với các thông số
Hệ số dẫn nhiệt: λ3= 0,8 kcal/m.h o C
Hệ số trao đổi nhiệt: α3 = 20 kcal/m 2 h o C
- Cửa sổ bề mặt tường và cửa sổ mái là giống nhau, kết cấu là cửa bằng kính có song chắn bằng thép, có các thông số là:
Hệ số dẫn nhiệt: λ3= 0,65 kcal/m.h o C
- Cửa chính: cửa tôn với các thông số như sau:
Hệ số dẫn nhiệt: λ= 50 kcal/m.h o C
- Mái che: là mái tôn với các thông số kĩ thuật là:
Hệ số dẫn nhiệt: λ= 50 kcal/m.h 0 C Lớp xốp cách nhiệt : δ = 50 mm
Hệ số dẫn nhiệt: λ=0,028 kcal/m.h 0 C
- Nền: nền không cách nhiệt:
Chia nền thành 4 dải, trong đó 3 dải ngoài có chiều rộng 2m Cấu tạo nền của phân xưởng không có khả năng cách nhiệt Hệ số truyền nhiệt của các dải được xác định như sau:
Đối với dải II: K2 = 0,2 (kcal/m 2 h 0 C)
Đối với dải III: K3 = 0,1 (kcal/m 2 h 0 C)
Đối với dải IV: K4 = 0,06 (kcal/m 2 h 0 C)
Riêng dải ngoài cùng, diện tích các góc được tính 2 lần Diện tích của từng dải được tính cho từng phân xưởng
Tính diện tích cho dải nền phân xưởng các dải nền có diện tích là:
Hình 2.2 Chia dải nền b) Hệ số truyền nhiệt K
- αT: hệ số trao đổi nhiệt mặt bên trong, αT = 7,5 kcal/m 2 h 0 C
- αN: hệ số trao đổi nhiệt mặt bên ngoài, αN = 20 kcal/m 2 h 0 C
- δi: độ dày kết cấu thứ i [mm]
- λi: hệ số dẫn nhiệt của kết cấu thứ i [kcal/m.h o C]
Bảng 2.2 Tính hệ số truyền nhiệt K
Tên kết cấu bao che 1 α T +∑ δ λ i i
Tường ngoài δ 1 mm λ1=0,8Kcal/m.h 0 C δ 2 "0 mm λ2= 0,6 Kcal/m.h 0 C δ3 mm λ1= 0,8Kcal/m.h 0 C
2 Cửa sổ: δ= 5 mm λ=0 , 65 Kcal/mh o C
3 Cửa mái: δ= 5 mm λ =0, 65 Kcal/mh o C
4 Mái che: δ= 0,5 mm λP Kcal/mh o C δ= 20 mm λ=0,028Kcal/mh 0 C
K4 = 0,006 c) Diện tích kết cấu bao che
Mặt bằng thiết kế sẽ đảm bảo thông gió cho toàn bộ phân xưởng, do đó cần tính toán tổn thất nhiệt (TTN) qua các cấu kiện như tường, mái, nền, cùng với cửa sổ, cửa mái và cửa chính được thể hiện rõ ràng trên mặt bằng.
Bảng 2.3 Diện tích kết cấu bao che
TT Tên kết cấu Công thức tính Kết quả (m 2 )
Dải IV F3= 42.18 756 d) Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che
Q t/th KC =K×F×Δtt tt (Kcal/h) Trongđó:
- K: Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che (Kcal/m 2 h o C)
- F: Diện tích kết cấu bao che (m 2 )
- Δtttt: Hiệu số nhiệt độ tính toán ( o C) = (tT tt – tN tt).ψ
- Ψ: Hệ số kể đến vi trí của kết cấu bao che đối với không khí ngoài trời, ψ = 1
Vào mùa hè, nhiệt độ bên ngoài mái thường cao hơn nhiệt độ bên trong do bức xạ mặt trời, dẫn đến dòng nhiệt di chuyển từ ngoài vào trong Điều này khác biệt so với các kết cấu ngăn che khác, nơi tổn thất nhiệt thường diễn ra từ trong ra ngoài Vì vậy, khi tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu ngăn che trong mùa hè, ta không cần xem xét lượng nhiệt truyền qua mái.
Bảng 2.4 Tính nhiệt truyền qua kết cấu bao che vào mùa hè
(kcal/h) Tên kết cấu Hướng
Bảng 2.5 Tính nhiệt truyền qua kết cấu bao che vào mùa đông
(kcal/h) Tên kết cấu Hướng
2.2.1.2.Tổn thất nhiệt theo phương hướng Đối với các tường ngoài ta cần phải bổ sung thêm lượng nhiệt mất mát do sự trao đổi nhiệt bên ngoài tăng lên ở các hướng khác nhau, nó làm tăng các trị số TTN đã tính toán
Hình 2.3 Hình vẽ thể hiện tổn thất nhiệt theo các hướng bổ sung Bảng 2.6 Tổn thất nhiệt theo phương hướng vào mùa đông Hướng a (%) QKC(Đ) (kcal/h) Qhướng(Đ) (kcal/h)
Bảng 2.7 Tổn thất nhiệt theo phương hướng vào mùa hè Hướng a (%) QKC(H) (kcal/h) Qhướng(H) (kcal/h)
2.2.1.3.Tổn thất nhiệt do rò gió
Hướng gió chính trong mùa hè tại phân xưởng là Đông Nam, với tổn thất nhiệt do rò rỉ gió Cửa chịu ảnh hưởng từ gió chủ yếu nằm ở tường Đông và tường Nam Tại vị trí này, các cửa trên tường Đông và Nam tiếp nhận tới 65% diện tích thực của gió.
Hình 2.4 Phạm vi mặt đón gió Đông Nam
Hướng gió chính mùa đông tại phân xưởng là hướng Bắc, dẫn đến việc tính toán tổn thất nhiệt do rò rỉ gió trong mùa đông Cửa tường Bắc chịu ảnh hưởng trực tiếp từ gió, vì vậy các cửa ở tường Bắc tiếp xúc với 100% diện tích thực của gió.
Hình 2.5 Phạm vi mặt đón gió Bắc Lượng nhiệt tiêu hao cho việc làm nóng không khí lạnh rò vào nhà được tính theo công thức : ò ó ó ( / ) r gi k gi tt
- Ck: tỉ nhiệt của không khí, Ck = 0,24 kcal/kg 0 C
- Ggió: lượng gió rò vào nhà: G gi ó a g l kg h ( / )
Lượng không khí lọt vào nhà qua 1m chiều dài khe hở được đo bằng g (kg/h.m), áp dụng cho khe cửa bằng kim loại theo bảng 2.4/[10] Trong mùa hè, với vận tốc gió H là 2,9 m/s, lượng không khí vào nhà đạt gh = 7,26 kg/h.m Ngược lại, trong mùa đông, khi vận tốc gió Đ là 2,5 m/s, lượng không khí vào nhà giảm xuống còn gđ = 6,7 kg/h.m.
- a là hệ số phụ thuộc vào loại cửa Đối với hầm mái, cửa sổ 1 lớp, khung thép : a = 0,65 Đối với cửa đi, cổng ra vào : a = 2.
- L (m): tổng chiều dài của khe cửa mà gió lọt qua (chỉ tính cho hướng đón gió).
- t T tt : Nhiệt độ tính toán của không khí trong nhà tùy mùa đang tính toán ( o C)
- t N tt : Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài nhà tùy mùa đang tính toán ( o C)
Bảng 2.8 Tính toán chiều dài khe cửa mà gió lọt qua
Loại cửa Chiều dài khe cửa mà gió lọt qua (m)
Hướng Đông Nam Hướng Bắc
Bảng 2.9 Tính toán tổn thất do rò gió
t tt ( o C) g.a (kg/mh) l (m) Q rg tt (kcal/ h) Đôn g Bắc Sổ
2.2.1.4.Tổn thất nhiệt do làm nóng vật liệu từ ngoài mang vào
Q TT VL =G ×C ×( t C −t D ) γ (kcal/h) Trong đó:
- G: là lượng vật liệu đưa vào nhà trong một giờ, G = 400 kg/h
- tC : là nhiệt độ của vật liệu sau khi đưa vào phòng TC = tT tt
- tD : là nhiệt độ của vật liệu trước khi đưa vào phòng TD= tN tt
- γ = 0,7 – hệ số kể đến khả năng nhận nhiệt của vật liệu.
- C: Tỉ nhiệt (nhiệt dung riêng của vật liệu cần làm nóng) Đối với đồng ta có C 0,39 KJ/Kg 0 k = 0,092(kcal/kg 0 C).
Bảng 2.10 Tổn thất nhiệt do làm nóng vật liệu
TT Mùa G (Kg/h) C γ tC-tĐ Qvl (Kcal/h)
Kết quả tính toán tổng tổn thất nhiệt
Bảng 2.11 Tổng tổn thất nhiệt trong phòng chế tạo Mùa Q kc tt Q tt ph Q rg tt Q vl tt ∑Q kc tt Đông 11292,1 606,15 978,3 77,28 12953,83
- n : Số lượng người trong phòng với n = 54 người
- q (kcal/ người): lượng nhiệt hiện do một người toả vào không khí trong phòng trong 1 giờ ( Tra bảng 2.1/[3])
Bảng 2.12 Tính nhiệt tỏa do người STT Mùa tT tt ( 0 C) qh (kcal/người.h) n (người) Q ng tn (kcal/h)
2.2.2.2.Tỏa nhiệt do chiếu sáng
Q cs tn =0,86×a×F (kcal/h) Trong đó:
- 0,86 : hệ số hoán đổi đơn vị từ W sang kcal.
- a : công suất phát nhiệt do các thiết bị chiếu sáng nhà công nghiệp, a = 18 – 24 W/m 2 Chọn a = 20 W/m 2
- F: diện tích xưởng cơ khí, F = 54.30= 1620 (m 2 )
2.2.2.3.Toả nhiệt do máy móc động cơ dùng điện
- 860: hệ số hoán đổi đơn vị từ KW sang Kcal.
- η 1 : là hệ số sử dụng công suất lắp đặt máy, η 1 = 0,7 – 0,9
- η 2 : hệ số tải trọng, tỉ số giữa công suất yêu cầu với công suất cực đại, η 2 = 0,5 – 0,8.
- η 3 : hệ số làm việc không đồng thời của động cơ điện, η 3 = 0,5 – 1,0
- η 4 :hệ số kể đến cường độ nhận nhiệt của môi trường không khí, η 4 = 0,85 – 1,0
- ΣN: tổng công suất của động cơ điện.N: tổng công suất của động cơ điện.
Bảng 2.13 Tính nhiệt tỏa do động cơ điện
Tổng công suất ΣN: tổng công suất của động cơ điện.N (kW)
Q đc tn (kcal/h) = η1.η2.η3.η4*860*ΣN: tổng công suất của động cơ điện.N = 0,25*860*ΣN: tổng công suất của động cơ điện.N 31175
2.2.2.4.Tỏa nhiệt từ quá trình nguội dần của sản phẩm
Sau khi sản phẩm được nấu chảy trong lò nấu đồng, nó sẽ được rót vào lò đúc đồng Tại đây, quá trình làm nguội diễn ra, dẫn đến sự thay đổi trạng thái của sản phẩm Nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình này có thể được tính toán theo một công thức cụ thể.
Qsp (kcal/h) = Gsp.[Cl(tđ – tnc) + r + Cr(tnc – tc)] (kcal/h) Trong đó:
- Gsp= 400 kg/h: là lượng sản phẩm đưa vào gia công.
- Cl , Cr : nhiệt dung riêng của vật liệu lỏng, rắn ( kcal/kg o C)
- tnc : nhiệt độ nóng chảy của vật ( o C).
- tđ: nhiệt độ ban đầu của sản phẩm bằng nhiệt độ bên trong của lò tđ 50 o C
- tc: nhiệt độ cuối cùng của sản phẩm bằng nhiệt độ của trong nhà của phân xưởng
- r: nhiệt nóng chảy ( kcal/kg ) Đối với nguyên liệu Đồng ta có:tnc = 1080 o C, rnc = 180kJ/kg = 43 Kcal/kg, Cr 0,092 Kcal/kg o C, Cl = 0,118 Kcal/kg o C (Tra [4])
Bảng 2.14 Tính toán toả nhiệt do quá trình làm nguội sản phẩm
Chú thích: Tại vị trí làm nguội đã được hút cục bộ.
Tính toán tỏa nhiệt qua lò rất phức tạp do cấu trúc tường lò gồm nhiều lớp vật liệu có sức kháng nhiệt cao Nhiệt lượng tỏa vào phòng qua các thành lò, nóc lò và đáy lò, cũng như qua cửa lò khi mở và đóng Giả thiết rằng cấu tạo của thành lò, nóc lò và đáy lò là đồng nhất, trong khi cửa lò được thiết kế dễ dàng mở ra với hai lớp khác biệt so với các thành lò.
- Diện tích nóc lò: Fnóc = 1,5.1,5 = 2,25 (m 2 )
- Diện tích đáy lò: Fđáy = 1,5.1,5 = 2,25 (m 2 )
- Diện tích thành lò: Fthành = 4.1,5.2 - 0,5.0,5= 11,75 (m 2 )
- Diện tích cửa lò: Fcửa = 0,5.0,5 = 0,25 (m 2 )
Tỏa nhiệt qua thành lò :
Công thức tính: QTL = q FT (kcal/h)
- FT diện tích thành lò (m 2 ), Fthành = 11,75 (m 2 )
- q cường độ dòng nhiệt truyền qua 1 m 2 thành lò (kcal/m 2 h)
Cấu tạo của lò: (Thông số tra tại trang 29/[3])
- Lớp 3: thép, δ 3 =0 , 02 mm, λ 3 =0,7 (kcal/m.h oC)
Hệ số truyền nhiệt qua thành lò: K 1 δ 1 λ 1 +δ 2 λ 2 +δ 3 λ 3
- Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài α N H
L : Hệ số kích thước đặc trưng phụ thuộc vào kích thước lò, L = 2,2 đối với bề mặt đứng.
Cqd : hệ số bức xạ qui diễn của vật trong phòng, Cqd =4,2 (Kcal/m 2 h o K)
- Tính qα: Lượng nhiệt tỏa ra từ bề mặt ngoài ra bên ngoài : qα = α N H (t 3 H – t 4 H ) qα = 11,613.(77 – 34,3) = 495,9 (kcal/m 2 h)
- Tính qk :Lượng nhiệt đi qua 1m 2 bề dày thành lò qk= K.(t2 – t3) = 0,44 (1195 –77) = 491,92 (kcal/m 2 h)
= 0.008 = 0,8 % < 5% (giả thiết thoả mãn) Vậy lượng nhiệt truyền qua 1m 2 thành lò là :q H = q k + q α
2 = 493,91 (kcal/m 2 h) Vậy lượng nhiệt truyền qua thành lò là :
- Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài α N Đ
L : Hệ số kích thước đặc trưng phụ thuộc vào kích thước lò, L = 2,2 đối với bề mặt đứng.
Cqd : hệ số bức xạ qui diễn của vật trong phòng, Cqd =4,2 (Kcal/m 2 h o K)
- Tính qα: Lượng nhiệt tỏa ra từ bề mặt ngoài ra bên ngoài : qα =α N Đ (t Đ 3 – t Đ 4) qα = 10,9.(63 – 18) = 490,5 (kcal/m 2 h)
- Tính qk: Lượng nhiệt đi qua 1m2 bề dày thành lò qk= K.(t2 – t3) = 0,44.(1195 – 63) = 498,08 (kcal/m 2 h)
⇒ |q k −q α q k | = 0,015 = 1,5% < 5% (giả thiết thoả mãn) Vậy lượng nhiệt truyền qua1m 2 thành lò là : q Đ = q k + q α
2 = 494,29 (kcal/m 2 h) Vậy lượng nhiệt truyền qua thành lò là :
Tỏa nhiệt qua đáy lò:
Tỏa nhiệt qua nóc lò:
Tỏa nhiệt qua cửa lò:
Khi cửa lò ở trạng thái đóng, lượng nhiệt truyền qua cửa vào phòng được tính toán giống như qua thành lò Cấu trúc của cửa lò bao gồm ba lớp chịu lực và cách nhiệt tương tự như thành lò.
Thời gian mở cửa lò trong 1 giờ là 10 phút, do đó thời gian đóng cửa lò là 50 phút Công thức tính nhiệt tỏa khi đóng cửa lò được xác định bởi Q c, đong = q α × F c × Z.
60 ( kcal/h). Kết quả tính tỏa nhiệt khi đóng cửa lò như sau:
Bảng 2.15 Kết quả tính tỏa nhiệt khi đóng cửa lò nấu đồng Mùa q (kcal/m 2 h) Fcửa (m 2 ) Z Qcđ (kcal/h) Đông 494,29 0,25 50 103
*Khi mở cửa lò: Khi đưa nhiên liệu vào lò ta phải mở cửa lò trong một thời gian
( thường là 10 phút ) nhiệt sẽ tỏa ra phòng Công thức tính nhiệt tỏa khi mở cửa lò:
- Z : Thời gian mở cửa lò (phút).
- qbx : Cường độ bức xạ. qbx = C [ ( 100 T t ) 4 − ( 100 T vlv ) 4 ] (kcal/m 2 h)
Với C: là hệ số bức xạ của vật liệu, C= 4,96 (kcal/m 2 h o K 4 )
Dựa vào các tỷ số:
0,52 Tra biểu đồ nhiễu xạ ta có: K1 = 0,5 ; K2 = 0,5
Hình 2.6 Biểu đồ nhiễu xạ
Nhiệt truyền qua cửa lò:
Bảng 2.16 Tổng nhiệt tỏa của lò nấu đồng
Mùa Qt Qnóc Qđáy QC Qtổng (kcal/h) Đông 5807,9 1444,7 778,5 5011,7 13042,8
- Diện tích nóc lò: Fnóc = 1,5.1,5 = 2,25 (m 2 )
- Diện tích đáy lò: Fđáy = 1,5.1,5 = 2,25 (m 2 )
- Diện tích thành lò: Fthành = 4.1,5.2 – 0,5.0,5 = 11,75 (m 2 )
- Diện tích cửa lò: Fcửa = 0,5.0,5 = 0,25 (m 2 )
Tỏa nhiệt qua thành lò :
Công thức tính: QTL = q FT (kcal/h)
- FT diện tích thành lò (m 2 ), Fthành = 11,75 (m 2 )
- q cường độ dòng nhiệt truyền qua 1 m 2 thành lò (kcal/m 2 h)
- Lớp 3: thép, δ 3 =0,02 mm, λ 3 =0,7 (kcal/m.h oC)
Hệ số truyền nhiệt qua thành lò: K 1 δ 1 λ 1 +δ 2 λ 2 +δ 3 λ 3
- Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài α N H
- L : Hệ số kích thước đặc trưng phụ thuộc vào kích thước lò, L = 2,2 đối với bề mặt đứng.
- Cqd : hệ số bức xạ qui diễn của vật trong phòng, Cqd =4,2 (Kcal/m 2 h o K)
- Tính qα: Lượng nhiệt tỏa ra từ bề mặt ngoài ra bên ngoài qα = α N H (t 3 H – t 4 H ) qα = 11,613.(76 – 34,3) = 481,64 (kcal/m 2 h)
- Tính qk : Lượng nhiệt đi qua 1m2 bề dày thành lò qk = K (t2 – t3) = 0,44 (1145 –76) = 470,36 (kcal/m 2 h)
= 0.024 = 2,4 % < 5% (giả thiết thoả mãn) Vậy lượng nhiệt truyền qua 1m2 thành lò là: q H = q k + q α
2 = 476 (kcal/m 2 h) Vậy lượng nhiệt truyền qua thành lò là :
- Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài α N Đ
- L : Hệ số kích thước đặc trưng phụ thuộc vào kích thước lò, L = 2,2 đối với bề mặt đứng.
- Cqd : hệ số bức xạ qui diễn của vật trong phòng, Cqd =4,2 (Kcal/m 2 h o K)
- Tính qα: Lượng nhiệt tỏa ra từ bề mặt ngoài ra bên ngoài qα =α N Đ (t Đ 3 – t Đ 4) qα = 10,9.(63 – 18) = 490,5 (kcal/m 2 h)
- Tính qk :lượng nhiệt đi qua 1m 2 bề dày thành lò qk= K (t2 – t3) = 0,44.(1145 – 63) = 476,08 (kcal/m 2 h)
= 0,03 = 3% < 5% (giả thiết thoả mãn) Vậy lượng nhiệt truyền qua1m 2 thành lò là: q Đ = q k + q α
Vậy lượng nhiệt truyền qua thành lò là :
Tỏa nhiệt qua đáy lò:
Tỏa nhiệt qua nóc lò:
Tỏa nhiệt qua cửa lò:
Khi cửa lò ở trạng thái đóng, lượng nhiệt truyền vào phòng được tính toán tương tự như qua thành lò Cấu tạo của cửa lò bao gồm ba lớp chịu lực và cách nhiệt, tương tự như thiết kế của thành lò.
Vì thời gian mở cửa lò trong 1 giờ là 10 phút nên thời gian đóng cửa lò trong 1 giờ là
50 phút Công thức tính nhiệt tòa khi đóng cửa lò: Q c , đong =q α ×F c × Z
60 ( kcal/h). Kết quả tính tỏa nhiệt khi đóng cửa lò như sau
Bảng 2.17 Kết quả tính tỏa nhiệt khi đóng cửa lò đúc đồng
Mùa q (kcal/m 2 h) Fcửa (m 2 ) Z Qcđ (kcal/h) Đông 483,29 0,25 50 100,7
* Khi mở cửa lò: Khi đưa nhiên liệu vào lò ta phải mở cửa lò trong một thời gian
(thường là 10 phút ) nhiệt sẽ tỏa ra phòng Công thức tính nhiệt tỏa khi mở cửa lò:
Nhiệt truyền qua cửa lò:
Bảng 2.18 Tổng nhiệt tỏa của lò đúc đồng
Mùa Qt Qnóc Qđáy QC Qtổng (kcal/h) Đông 5678,7 1413,6 761,2 4380,66 12234,16
Vậy tỏa nhiệt qua lò nấu đồng và lò đúc đồng như sau:
Tính toán tổng nhiệt tỏa:
Bảng 2.19 Bảng tính tổng nhiệt tỏa
2.2.3 Thu nhiệt do bức xạ mặt trời
2.2.3.1.Bức xạ mặt trời qua cửa kính
Q bx ( K ) =τ 1 ×τ 2 ×τ 3 ×τ 4 ×I bx ×F (Kcal/h) Trong đó:
- τ 1 =0,9 : Hệ số kể đến độ trong suốt
- τ 2 =0,8 : Hệ số kể đến độ bẩn của mặt kính
- τ 3 =0 , 75 : Hệ số kể đến độ che khuất của cửa kính
- τ 4 =0,95 : Hệ số kể đến độ che khuất của hệ thống che nắng
- Ibx (kcal/m 2 h): Cường độ bức xạ (Tra bảng 2.20 cường độ trực xạ trên mặt đứng
8 hướng vào 13 giờ tháng 7 của mùa hè tại trạm Vinh/ [1]).
Bảng 2.20 Tính nhiệt thu do bức xạ mặt trời qua cửa kính
Hướng Thời điểm τ1 τ2 τ3 τ4 ΣN: tổng công suất của động cơ điện.Fkính
2.2.3.2.Bức xạ mặt trời qua mái
Bức xạ nhiệt qua mái nhà được phân thành hai thành phần chính: bức xạ truyền vào không gian sống do chênh lệch nhiệt độ và bức xạ do dao động nhiệt.
Q bx (M ) =Q bx Δtt +Q bx Aτ (kcal/h)
- Q bx Δtt : bức xạ mặt trời truyền vaò nhà do chênh lệch nhiệt độ
- Q bx Aτ : bức xạ mặt trời truyền vào nhà do dao động nhiệt độ
Hình 2.7 Truyền nhiệt qua mái
Qbx mái = [Km.(ttg TB – tT) + αT.AτT].Fmái (kcal/h)
- Km: hệ số truyền nhiệt của mái, Km = 0,508 (kcal/m 2 h).
- Fmái: diện tích mái, Fmái 7.2 = 1674 m 2
- tT: Nhiệt độ của không khí bên trong tT4,3 o C
- t tg TB : Nhiệt độ trung bình tổng của tháng nóng nhất
t N TB : Nhiệt độ trung bình của không khí ngoài nhà, t N TB = 29,3 o C (Tra bảng2.2/[1])
Hệ số hấp thụ nhiệt bức xạ của bề mặt kết cấu bao che là ρ= 0,65, phụ thuộc vào tính chất và màu sắc của lớp vật liệu ngoài cùng Do đó, việc chọn mái tôn tráng kẽm là một lựa chọn hợp lý để tối ưu hóa hiệu suất năng lượng.
I TB : Cường độ bức xạ mặt trời trung bình trong ngày đêm InămX15 kcal/ m 2 ngày (Tra bảng B.3 Trực xạ trên mặt bằng tại trạm Vinh/[9])
α N = 20 : Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của kết cấu (kcal/m 2 h o C).
T : Biên độ dao động nhiệt không khí bên trong nhà : A τ
Với: At tg = (At tđ+ At N).ψ
At tg: Biên độ dao động của nhiệt độ tổng hợp ngoài nhà
At N: Biên độ dao động của nhiệt độ ngoài nhà
At N = t13 max – tN TB = 33,3 – 29,3= 4 o C Với: t13 max ( o C): Nhiệt độ trung bình max đo lúc 13h của tháng nóng nhất, t13 max4,8 o C.
At td: Biên độ dao động của nhiệt độ tương đương:
: Hệ số hấp thụ bề mặt kết cấu, = 0,65 (bảng 3-9/[2]).
αN: Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài nhà, αN= 20 (kcal/m 2 h o C)
Aq: Biên độ dao động của cường độ bức xạ
Aq = Ibx max – Ibx TB = 798 – 242,3= 555,7 (kcal/m 2 h)
Ibx max= 798 (kcal/m 2 h) cường độ trực xạ lớn nhất trên mặt bằng (12-13h), (bảng B.3, tra theo thành phố Vinh/[9]).
Ibx TB$2,3 (kcal/m 2 h): Cường độ bức xạ trung bình
Hệ số lệch pha ψ phụ thuộc vào độ lệch pha ∆Z, được tính bằng công thức ∆Z = Zttd max - Ztn max = 1, cùng với tỉ số giữa biên độ dao động nhiệt độ tương đương và nhiệt độ bên ngoài.
Vậy: At tg = (At tđ + At N).ψ = (18 + 4 ).1,00 = 22 o C
Biên độ dao động nhiệt không khí bên trong nhà:
v: Hệ số tắt dần của dao động nhiệt độ, cho phép chon v = 4,3 đối với tôn có lớp cách nhiệt.
α T : Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của kết cấu, α T = 7,5 (kcal/m 2 h o C). Vậy bức xạ mặt trời qua mái là:
Qbx mái = [Km.(ttg TB – tT) + αT.AτT].Fmái
Bảng 2.21 Tổng nhiệt bức xạ
Mùa Qbx(K)(Kcal/h) Qbx(M) (Kcal/h) ∑ Q bx (Kcal/h) Đông 0 0 0
2.2.4 Tính toán nhiệt thừa trong phân xưởng
Bảng 2.22 Kết quả tính toán tổng lượng nhiệt thừa
Tính toán hút cục bộ
2.3.1 Tính toán hút nhiệt tại các thiết bị tỏa nhiệt
Trong phân xưởng có thiết bị tỏa nhiệt như lò nấu đồng và lò đúc, cần sử dụng chụp hút được lắp đặt phía trên miệng cửa lò để giảm bớt nhiệt tỏa ra Chúng ta tận dụng sức hút tự nhiên do chênh lệch nhiệt độ cao để thải nhiệt và khí ra ngoài Lưu lượng hút của chụp được tính theo công thức trang 81[5].
- Fc, Fn : Diện tích tiết diện miệng chụp, nguồn nhiệt, m 2
- Ldl : Lưu lượng dòng đối lưu, L dl d×
- Z : Khoảng cách từ bề mặt nguồn nhiệt đến miệng chụp, m
- Qdl : Nhiệt đối lưu bên trên nguồn nhiệt, W
- α dl : Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, W/m 2 0 C α dl =1,5× 3 √ t n −t xq
- tn, txq : Nhiệt độ bề mặt nguồn nhiệt và không khí xung quanh, 0 C
Chụp hút của lò nấu đồng:
Miệng lò: 0,5 × 0,5 = 0,25 (m) và khoảng cách Z = 0,5 (m)
Nên: Chiều rộng của chụp: 0,5 + (0,4×Z×2) = 0,9 m
Chiều dài của chụp: 0,5+ (0,4×Z×2) = 0,9 m Chụp hút của lò đúc đồng:
Kích thước lò: 0,5 × 0,5 = 0,25 (m) và khoảng cách Z = 0,5 (m)
Nên: Chiều rộng của chụp: 0,5 + (0,4×Z×2) = 0,9 m
Bảng 2.23 Kết quả tính toán lưu lượng hút nhiệt từ lò
Chọn đường kính ống cho chụp hút cho lò nấu đồng là : D = 250 mm v=L
3,14×0,25 2 ×3600 = 6,15 (m/s) Chọn đường kính ống cho chụp hút cho lò đúc đồng là : D = 250 mm v=L
2.3.2 Tính toán hút hơi độc tại các bể mạ
Ta tính toán lưu lượng hút cho bể mạ, nơi có nhiệt độ dung dịch cao hơn nhiệt độ không khí xung quanh Lưu lượng hút cần đạt 70% tổng lưu lượng hút tại các bể Đối với bể có kích thước 500x1000x1000mm, với chiều cao Bb=0,5m nhỏ hơn 0,7m, nên chỉ cần hút từ một bên.
Lưu lượng hút: Theo công thức 7_37 [ 2 ]
Tên thiết bị Fn Fc Z tn txq Qdl Ldl L
- Kd: hệ số dự trữ, Kd1 = 1,5 ÷ 1,75 đối với bể chứa ít độc.
- Kd2 = 1,75 ÷ 2 đối với bể có mức độ độc hại cao và ở đây ta chon: Kd2 = 1,75
- A: đặc trưng không thứ nguyên, đối với hút một bên A = 0,35
- ϕ : góc giữa đường biên của buồng hút, ϕ 3π
- Tdd, Tp nhiệt độ tuyệt đối của dung dịch trong bể, không khí trong phòng, 0 K
Hệ số Kt phản ánh khả năng hút không khí từ hai đầu bể, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa chiều rộng B và chiều dài l Đặc biệt, trong trường hợp miệng hút đơn giản một phía, Kt đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất hút.
Kết quả tính toán lưu lượng hút bể độc ở bảng sau
Bảng 2.24 Kết quả tính toán lưu lượng hút bể mạ Số lượng Kd A ϕ Tdd
2.3.3 Tính toán hút bụi kim loại tại các thiết bị gia công
Sự gia công vật liệu trên máy mài thường gây ra bụi, vì vậy cần sử dụng chụp hút bụi cục bộ để hạn chế sự phát tán của bụi và thu gom chúng tại nguồn phát sinh Công thức lựa chọn được trình bày trong trang 95 và 99.
Tổng lưu lượng hút bụi tính cho 1 máy là:
Tổng lưu lượng hút bụi là:
Tổng lưu lượng hút bụi là:
Lưu lượng thể tích không khí hút ra từ các tang đánh bóng được xác định phụ thuộc đường kính đĩa tròn dTr (mm), dTr = 500 mm
Lưu lượng hút được xác định theo công thức:
Bảng 2.25 Kết quả tính tổng kết lưu lượng hút bụi Tên thiết bị (số máy ) Lh(m 3 /h) ∑Lh(m 3 /h)
Lựa chọn phương án thông gió
2.4.1 Phương án thông gió tự nhiên
Thông gió tự nhiên là quá trình trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài nhà, chịu ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên như gió và nhiệt thừa Trong môi trường công nghiệp, không khí thường vào qua cửa sổ và cửa ra vào, sau đó thoát ra qua cửa mái Tuy nhiên, do lượng nhiệt thừa lớn trong các xưởng sản xuất, thông gió tự nhiên không đủ để đảm bảo điều kiện làm việc cho công nhân Mặc dù vậy, thông gió tự nhiên vẫn có lợi thế về chi phí thấp.
2.4.2 Phương án thông gió cơ khí
Sử dụng quạt để làm mát và thông gió trong phân xưởng giúp duy trì độ ẩm và nhiệt độ ổn định cho công nhân Các quạt hút không chỉ loại bỏ khí nóng mà còn hút hơi độc ra ngoài, đảm bảo không khí trong lành cho toàn bộ không gian làm việc, đặc biệt phù hợp với các phân xưởng có kích thước lớn.
2.4.3 Phương án thông gió tự nhiên kết hợp thông gió cơ khí
Với 2 khái niệm thông gió tự nhiên và thông gió cơ khí thì ta đã biết trên Trong trường hợp kết hợp thông gió tự nhiên và thông gió cơ khí thì gây ra sự xáo trộn không khí do chênh lệch nhiệt độ và độ ẩm.
2.4.4 Lựa chọn phương án thông gió
Dựa trên những ưu nhược điểm của từng phương pháp, tôi đã quyết định chọn thông gió cơ khí cho các phòng nhằm hiệu quả trong việc khử nhiệt thừa, bụi và hơi độc.
Lưu lượng thông gió
Để giải quyết vấn đề nhiệt thừa trong mùa hè, cần chú ý rằng lượng nhiệt thừa QH lớn hơn QĐ Việc giảm nhiệt độ và cải thiện chất lượng không khí trong phòng làm việc không chỉ giúp công nhân làm việc hiệu quả hơn mà còn góp phần giải quyết nhiệt thừa trong mùa đông Do đó, việc khử nhiệt thừa mùa hè có thể thực hiện bằng cách cung cấp một lượng khí sạch vào phân xưởng với vận tốc thích hợp, tạo thành các luồng gió giúp làm mát không gian.
Nhiệt thừa của phòng là: Qth = 214439,46 (Kcal/h).
2.5.1 Lưu lượng thông gió chung
- C: Tỷ nhiệt của không khí khô, C= 0,24 (kcal/kg o C)
- tR: Nhiệt độ không khí hút ra: tR= tvlv + a.(ho – hvlv)
tvlv: Nhiệt độ không khí trong phòng tại vùng làm việc lấy bằng nhiệt độ tính toán trong phòng vào mùa hè, tvlv = t T tt(H ) = 34,3 oC.
a: Hệ số kể đến sự tăng nhiệt độ theo 1m chiều cao nhà xưởng a=1á1,5 o C/m. Chọn a = 1,3 o C/m.
ho: Khoảng cách đứng từ mặt sàn đến tâm cửa không khí ra, ho = 11 (m).
hvlv: Chiều cao vùng làm việc, khoảng 1,5 ÷ 2m, chọn 2m.
- tv: Nhiệt độ không khí thổi vào phòng lấy bằng nhiệt độ không khí bên ngoài nhà vào mùa hè, tv= 33,3 o C.
- γ: Trọng lượng riêng của không khí ở nhiệt độ 33,3 o C. γ γ 0
273 = 1,15 (kg/m 3 ) Vậy lưu lượng thông gió chung bằng:
2.5.2 Lưu lượng thông gió cơ khí
Lưu lượng hút cục bộ: Lhút = 1086,7+1066,7+14988+4870 = 22011 (m 3 /h)
Qhút = Lhút 0,24.(46-33,3).1,15 = 77152,96 (kcal/h) Phương trình cân bằng nhiệt: Qthừa = QTG + Qhút
0,24.(46−33,3).1,1539167 (m 3 /h)Lưu lượng thông gió cơ khí:
LCK= LTG – LTN = 39167 – 0 = 39167 (m 3 /h) Trong đó:
- LTG: Lưu lượng thông gió chung (m 3 /h)
- LTN: Lưu lượng thông gió tự nhiên (m 3 /h)
Chọn 1 miệng thổi baturin 2 phía với lưu lượng thổi là 4000 m 3 /h
Số miệng thổi thường với lưu lượng mỗi miệng thổi là 800 m 3 /h : n 39167−4000
TÍNH TOÁN THỦY LỰC VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG THÔNG GIÓ
Tính thủy lực hệ thống thông gió cho nhà máy và lựa chọn thiết bị
3.1.1 Chọn vị trí miệng thổi và loại miệng thổi
Việc bố trí hợp lý các miệng thổi trong phân xưởng có diện tích rộng và làm việc nặng là rất quan trọng để đảm bảo môi trường làm việc thoáng mát cho công nhân Để đối phó với lượng nhiệt lớn, chúng ta sử dụng miệng thổi loa 3 tầng phân phối đều khắp trong phân xưởng Đối với những khu vực có không gian rộng, chỉ cần thông gió ở một vài vị trí, lúc này việc sử dụng quạt để làm mát và thông gió là giải pháp hiệu quả.
Chọn chiều cao đặt miệng thổi là 2,8m so với sàn nhà.
Miệng thổi được sử dụng là loại miệng thổi loa 3 tầng, có lá hướng dòng có thể điều chỉnh Vận tốc trung bình tại vị trí làm việc của công nhân cần đạt từ 0,5m/s đến 1,2m/s.
Chiều cao làm việc của công nhân, người công nhân làm việc ở tư thế ngồi, chọn h1 = 1,5m (quy phạm h1 = 1,2 ÷ 1,5m).
Vận tốc trung bình tại miệng thổi C0 xác định theo công thức: Đối với miệng thổi loa:
- F: Diện tích miệng thổi (đường kính ống d = 200mm => đường kính miệng loa
4 = 0,13 (m 2 ) Đối với miệng thổi baturin: C0 L
F: Diện tích miệng thổi (đường kính ống d = 440mm => đường kính miệng loa D
4 = 0,69 (m 2 ) Vận tốc trung bình tại vị trí làm việc của công nhân xác định theo công thức:
- a: hệ số chảy rối, đối với ống có hình trụ có loa ngắn a = 0,08.
- x: khoảng cách tính từ miệng thổi đến chiều cao làm việc của công nhân (m) x = h2 – h1 = 3 -1,5 = 1,5 (m)
- Đối với miệng thổi L0m 3 /h: Cx 1,69 0,226
Ta thấy (0,5 ≤ Cx ≤ 1,2 m/s), vậy chọn chiều cao đặt miệng thổi h2 = 3m là hợp lí.
- Đối với miệng thổi L@00m 3 /h: Cx 1,61 0,226
Ta thấy (0,5 ≤ Cx ≤ 1,2 m/s), vậy chọn chiều cao đặt miệng thổi h2 = 2,5m là hợp lí.
3.1.2 Tính toán thủy lực cho hệ thống thông gió
3.1.2.1 Vạch tuyến thủy lực hệ thống thông gió cho các phân xưởng
Vạch tuyến hệ thống thông gió phòng chế tạo ( Bản vẽ )
3.1.2.2 Tính thủy lực cho tuyến ống chính
Bước 1: Đầu tiên chọn tuyến chính là tuyến dài nhất hay bất lợi nhất, đánh số thứ tự cho mỗi đoạn từ ngọn đến gốc.
Bước 2: Biết lưu lượng tại mỗi miệng thổi ta xác định được lưu lượng từng đoạn ống, cộng dồn về phía trước cho đến quạt
Bước 3: Chọn D (mm) theo Q ( m 3 /h) phự hợp với vận tốc kinh tế ( 2á15 m/s) , tra được áp suất ma sát đơn vị R, áp suất động Pđ,( phụ lục [ 2 ] ).
Bước 4: Sau đó tính tốn thất áp suất ma sát trên cả đoạn ống theo công thức
Bước 5: Thống kê hệ số tổn thất cục bộ của tất cả các chướng ngại vật trên đường ống
Bước 6: Tính Ptp = Pđ + Pms (kg/m 2 )
3.1.2.3 Tính thủy lực cho tuyến ống nhánh Để tính toán cho, đầu tiên ta tính tốn thất ma sát đơn vị gần đúng của nhánh phụ theo công thức:
- Pi: Tổng tốn thất áp suất toàn phần của các đoạn trên tuyến ống chính nối song song với nhánh phụ đang xét.
- l: Tổng số độ dài các đoạn trên nhánh phụ.
- Pcb: là tốn thất cục bộ phóng chừng trên nhánh phụ, lấy 40÷90% tốn thất áp suất toàn phần.
Dựa vào R’ và lưu lượng của từng đoạn, xác định đường kính phù hợp Đường kính này có thể là số lẻ, do đó cần làm tròn theo tiêu chuẩn quy định Sau khi có đường kính chuẩn, tiến hành tính toán lại áp suất cục bộ thực tế và điều chỉnh van khóa để cân bằng tổn thất áp lực.
Nguyên tắc tính nhánh phụ là áp suất trên các nhánh quy về hoặc xuất phát từ một điểm nút phải bằng nhau Để thuận tiện cho việc chế tạo và lắp đặt đường ống, các đoạn ống nối với miệng thổi cần có kích thước đồng nhất trên từng nhánh phụ.
Kết quả tính thủy lực ống chính hệ thống thổi ( Bảng 1, phụ lục 1)
Kết quả tính thủy lực ống nhánh số 1 hệ thống thổi ( Bảng 2, phụ lục 1)
Kết quả tính thủy lực ống nhánh số 2 hệ thống thổi ( Bảng 3, phụ lục 1)
Kết quả tính thủy lực ống nhánh số 3 hệ thống thổi ( Bảng 4, phụ lục 1)
Kết quả tính thủy lực ống nhánh số 4 hệ thống thổi ( Bảng 5, phụ lục 1)
Kết quả tính thủy lực ống nhánh số 5 hệ thống thổi ( Bảng 6, phụ lục 1)
Kết quả tính thủy lực ống nhánh số 6 hệ thống thổi ( Bảng 7, phụ lục 1)
Kết quả tính thủy lực ống nhánh số 7 hệ thống thổi ( Bảng 8, phụ lục 1)
Kết quả tính thủy lực ống nhánh số 8 hệ thống thổi ( Bảng 9, phụ lục 1)
Kết quả tính thủy lực các ống phụ hệ thống thổi ( Bảng 10, phụ lục 1)
3.1.2.4 Chọn quạt và động cơ cho hệ thống thông gió
- Tính tổn thất cho ống hút :
Chọn ống có đường kính 1024mm
- Tổn thất của đoạn ống hút : ΔtPtp = ∑ ΔtPms + ∑ ΔtPcb(kg/m 2 )
- Tổn thất áp suất do ma sát: (Tính cho ống tiết diện tròn, làm bằng tôn và ở 33,3 o C) ΔtPms = R l (kg/m 2 ) Trong đó :
+ R[kg/m 2 m] : Tổn thất áp suất ma sát đơn vị của đoạn ống hút, R=0,143 + l[m]: Chiều dài của đoạn ống hút: l=2,4m ΔtP ms = 0,133.2,4 = 0,319 (kG/m 2 )
- Tổn thất áp suất cục bộ: ΔtP cb = P đ ΣN: tổng công suất của động cơ điện.ξ (kG/m 2 )
Pd[kG/m 2 ] : Áp suất động của đoạn ống hút: Pd= 10,24 (kG/m 2 )
ΣN: tổng công suất của động cơ điện.ξ: Tổng hệ số sức cản cục bộ của đoạn ống hút.
Bảng 3.1 trình bày thống kê hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống hút, bao gồm các chi tiết về số lượng và tổng công suất của động cơ điện Đặc biệt, ống hút tròn nhô ra khỏi mặt tường có hệ số sức cản là 0.5, với tổng số lượng là 1 và tổng công suất ΣN là 0,5.
Ngoặt 90 o 0,4 1 0,4 ΔtP cb = 11,7.10,24= 119,8 (kG/m 2 ) ΔtPtp h = 0,319 + 119,8 = 121 (kG/m 2 )
⇒ Vậy tổng tổn thất của quạt: ∑ ΔtP tp = ΔtPtp h + ΔtPtp đ = 121 + 33,9 154,9(kG/m 2 )
Chọn quạt có ∑ ΔtP tp = 154,9 (kg/m 2 ); L = 39200 (m 3 /h)
Dựa vào “Biểu đồ đặc tính và kích thước của một số loại quạt thông dụng”, chúng tôi đã chọn quạt ц 4-70 N 0 12 với các thông số kỹ thuật như sau: số vòng quay n = 800 vòng/phút và hiệu suất quạt ŋ = 0,85.
m : Hệ số dự trữ, m = 1,05 ÷ 1,15, chọn m = 1,1
ηđ: Hiệu suất của đai truyền, 0,85 ÷ 0,95, chọn 0,9.
ηm: Hiệu suất cơ khí kể đến ma sát ở ổ trục, 0,96 ÷ 0,98, chọn 0,97.
Các kích thước của quạt:
Bảng 3.2 Các kích thước của quạt Ц 4-70 N o 12
Hình 3.1 Cấu tạo và kích thước của quạt Ц 4-70 N o 12
Tính toán thủy lực hệ thống hút bụi và lựa chọn phương pháp xử lý bụi
3.2.1 Tính toán thủy lực hệ thống hút bụi
3.2.1.1 Phương pháp tính thủy lực
Kích thước của các mương hút bụi được tính toán thông qua phương pháp đường kính tương đương: dtđ (v) 2ab a+b Chọn tiết diện mương dẫn hình chữ nhật
Tại các thiết bị gia công có chiều cao thấp và không gian làm việc khác nhau nên bố trí mương ngầm là hợp lý
Mương có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ t = 34,3 o C với c = 0,97 và hệ số hiệu chỉnh theo độ nhám K = 1,5 (mương xây bằng bê tông xỉ) Đường kính D (mm) và vận tốc v (m/s) sẽ xác định hệ số hiệu chỉnh (n) theo độ nhám Do đó, tổn thất áp suất ma sát đơn vị thực tế trên mỗi mét dài đoạn ống được tính toán dựa trên các yếu tố này.
Rt = c×n×R ; kG/m 2 /m Đơn giản và tiện lợi nhất là tính đường kính tương đương theo vận tốc, chọn vận tốc trong mương hợp lý v = 15á25 (m/s).
Từ Dtd và vận tốc ta tra ra được tốn thất ma sát đơn vị R, áp suất động v 2 /2g
Tổn thất nhánh phụ tính theo phương pháp cân bằng áp lực: Áp dụng nguyên tắc
Từ một điểm nút tốn thất áp suất, áp suất trên các nhánh đều bằng nhau Bằng cách xác định đường kính tương đương và vận tốc trong mương một cách kinh tế, ta có thể tra cứu các thông số R và áp suất động Qua việc cân bằng áp suất, ta xác định được tốn thất áp suất cục bộ, từ đó làm cơ sở để điều chỉnh van khóa.
Kết quả tính toán thủy lực hệ thống hút bụi trong mương (Phụ lục)
3.2.1.3 Sơ đồ không gian hệ thống hút bụi
Sơ đồ không gian hệ thống hút bụi 1 (bản vẽ)
Sơ đồ không gian hệ thống hút bụi 2 (bản vẽ)
Tổng tổn thất áp lực toàn hệ thống của quạt hút QB2 là:
Dựa vào "Biểu đồ đặc tính và kích thước của một số loại quạt thông dụng", chúng tôi chọn quạt hút bụi với ký hiệu ЦП 7-40 N 0 6 Quạt này có thông số kỹ thuật đáng chú ý, bao gồm số vòng quay n = 2200 vòng/phút và hiệu suất quạt đạt μ = 0,51.
Các kích thước của quạt:
Bảng 3.3 Các kích thước của quạt ЦП 7- 40 N 0 6
3.2.2 Lựa chọn phương pháp xử lý bụi
Phương pháp xử lý bụi hiệu quả là lắp đặt miệng hút bụi trực tiếp tại các nguồn phát sinh bụi Bụi sẽ được dẫn qua mương ngầm dưới đất và chuyển đến xyclon trước khi thải ra bên ngoài công trình.
3.2.3 Lựa chọn thiết bị xử lý bụi
Quá trình lắng bụi diễn ra nhờ trọng lực trong buồng lắng hình hộp nằm ngang với nhiều tầng Thiết kế này cho phép tách bụi thô hiệu quả, giảm thiểu kích thước và diện tích cần thiết Nhờ vào cấu trúc nhiều tầng, hệ thống vẫn có khả năng lọc lưu lượng khí lớn với hiệu suất cao.
Nhược điểm: Do chia nhiều tầng hoặc vách ngăn nên bụi bám vào khó dọn vệ sinh, đôi khi phải phun nước áp lực mạnh để tẩy rửa.
3.2.3.2 Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính
Lợi dụng lực quán tính khi thay đổi hướng chuyển động giúp tách bụi ra khỏi dòng không khí Ưu điểm của phương pháp này bao gồm tổn thất áp suất thấp, hiệu quả lọc cao từ 80% đến 98%, thiết bị dễ chế tạo và khả năng thu hồi bụi có tính kết dính.
Nhược điểm: Hiệu quả thấp với những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 20μm, chiếmm, chiếm diện tích khá lớn.
3.2.3.3 Thiết bị lọc bụi kiểu ly tâm
Sử dụng lực ly tâm để đẩy các hạt bụi ra xa tâm, khiến chúng va chạm vào thành thiết bị, làm mất động năng và rơi xuống đáy Phương pháp này có nhiều ưu điểm như vốn đầu tư thấp, ít yêu cầu bảo trì, thu gom bụi khô và chiếm diện tích nhỏ.
Nhược điểm: hiệu suất thấp với cở hạt bụi quá nhỏ 10μm, chiếmm, không thu được bụi có tính kết dính.
3.2.3.4 Thiết bị lọc bụi bằng điện
Dưới tác động của điện trường với điện áp cao, các hạt bụi sẽ tích điện và bị hút vào các bản cực khác dấu Công nghệ này mang lại hiệu suất lọc cao, tiết kiệm năng lượng, đồng thời yêu cầu ít bảo trì và có khả năng xử lý với lưu lượng lớn.
Nhược điểm: Vốn lớn, nhạy với thay đổi dòng khí, khó thu bụi với những điện trở khá lớn, chiếm diện tích lớn, dể gây cháy nổ.
3.2.4 Chọn xyclon là thiết bị lọc bụi cho phân xưởng cơ khí
Dựa vào lưu lượng không khí cần lọc, hiệu quả lọc, tổn thất áp suất, diện tích và không gian chiếm chỗ cùng giá thành thiết bị, hiện nay, xyclon được sản xuất với nhiều kích thước và thông số kỹ thuật quan trọng nhằm đạt được các tính năng ưu việt.
Vì đây là bụi kim loại có trọng lượng lớn nên chỉ cần dùng xyclon khô để lắng bụi Ta chọn loại xyclon khô LIOT 4 theo bảng 9-3 [ 2 ].
Sức cản thủy lực, kG/m 2
Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật của xyclon
Nguyên lý hoạt động của xyclon bắt đầu khi không khí mang bụi được đưa vào từ ống số 3, thiết kế theo phương tiếp tuyến với vỏ hình trụ 1 Dòng không khí sẽ chuyển động xoắn ốc bên trong và hạ dần xuống dưới Khi đến phần đáy hình phễu, không khí bị đẩy ngược lên nhưng vẫn duy trì chuyển động xoắn ốc, thoát ra qua ống số 4 Trong quá trình này, các hạt bụi chịu tác động của lực ly tâm, di chuyển về phía vỏ hình trụ hoặc đáy phễu, va chạm với thành thiết bị và rơi xuống dưới Cuối cùng, bụi được xả ra ngoài qua van số 6.
Tính thủy lực hút hơi độc và lựa chọn thiết bị xử lý
3.3.1.1 Kết quả tính toán thủy lực
Thiết kế hút hơi độc bằng mương hình chữ nhật, tính toán tương tự như phần hút bụi kim loại
Kết quả tính thuỷ lực hệ thống hút hơi độc mương chính quạt hút hơi mạ (bảng 23, phụ lục 2)
Kết quả tính thuỷ lực hệ thống hút hơi độc mương nhánh quạt hút hơi mạ (bảng 24,phụ lục 2)
3.3.1.2 Sơ đồ không gian hệ thống hút hơi độc
Chọn tuyến chính là tuyến dài nhất hay bất lợi nhất, đánh số thứ tự từ ngọn đến gốc.
Sơ đồ không gian hệ thống hút hơi độc (bản vẽ )
Tổng tổn thất áp lực toàn hệ thống của quạt QHM là: ∆ P = 22,2 (kg/m 2 )
Trở lực qua lớp than đối với thiết bi hấp phụ bằng 60 – 80 (kg/m 2 ) cho 100 mm lớp vật liệu hấp phụ
Vậy ∆ Pthan = 240 (kg/m 2 ) với Hthan = 0,4 m.
Khi chọn quạt, cần chú ý đến công suất động cơ với ∑ ΔtP tp = 262,2 (kg/m²) và lưu lượng khí L = 988 (m³/h) Dựa vào "Biểu đồ đặc tính và kích thước của một số loại quạt thông dụng," loại quạt phù hợp là quạt ц 4-70 N 0 8 với số vòng quay n = 00 (vòng/phút) và hiệu suất quạt đạt μ = 0,75.
18 kW Các kích thước của quạt:
Bảng 3.5 Các kích thước của quạt ц 4-70 N 0 8
3.3.2 Lựa chọn thiết bị xử lý
Quá trình mạ cần sử dụng hóa chất axit HCl, MnCl, FeSO4 7H2O nên hơi độc ở đây xác định là hơi axit HCl, FeCl2.
3.3.2.1 Xử lý hơi độc bằng phương pháp hấp thụ
Hấp thụ khí bằng chất lỏng là quá trình chuyển các cấu tử cần xử lý vào pha lỏng thông qua hòa tan khi tiếp xúc Phương pháp này tiết kiệm chi phí và có khả năng xử lý hiệu quả với dung môi nước cùng các dung môi phù hợp, giúp loại bỏ bụi và khí hòa tan Tuy nhiên, việc sử dụng nước tẩy rửa yêu cầu nhiều công đoạn xử lý, đạt hiệu quả 80%, nhưng cũng tiêu tốn một lượng nước lớn và gây chi phí cho việc xử lý nước thải.
Nhược điểm của hệ thống là hiệu suất làm sạch không cao, đòi hỏi lắp thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong nhiều trường hợp, dẫn đến sự phức tạp và cồng kềnh trong quá trình xử lý Việc lựa chọn dung môi hữu cơ có thể gây ra nhiều vấn đề, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người và môi trường Ngoài ra, chi phí tái sinh cho dung môi đắt tiền cũng là một yếu tố cần cân nhắc.
3.3.2.2 Xử lý hơi độc bằng phương pháp hấp phụ
Nguyên lý hoạt động của phương pháp này là hơi và khí độc được giữ lại trên bề mặt của lớp hấp phụ nhờ hiện tượng hấp phụ Phương pháp sử dụng than hoạt tính khô, có khả năng hấp phụ tốt mà không cần giảm nhiệt độ khói thải khi vào thiết bị.
- Có độ bền cơ học cao, làm sạch và thu hồi khói nhiều chất ô nhiễm.
- Than hoạt tính rẻ tiền, có nhiều trong công nghiệp, hấp phụ được nhiều chất hữu cơ.
- Khó tái sinh nếu bị đóng cặn, không hiệu quả khi dòng khí có chứa bụi
- Khi hoàn nguyên chất hấp phụ sẽ sinh ra chất thải ô nhiễm thứ cấp.
- Dễ sinh ra bốc cháy do dòng khí có nhiệt độ cao.
3.3.3 Lựa chọn phương pháp hấp phụ (tháp hấp phụ) xử lý hơi độc
Có nhiều phương pháp xử lý hơi độc, nhưng bài viết này chỉ tập trung vào hai phương pháp phổ biến là hấp phụ và hấp thụ Phương pháp hấp phụ được ưa chuộng nhờ vào tính dễ chế tạo và lắp đặt Mặc dù có nhược điểm, nhưng chúng ta có thể khắc phục bằng cách tái sinh chất ô nhiễm thông qua việc kết hợp với nhiều phụ gia giá rẻ.
3.3.3.1 Cấu tạo tháp hấp phụ
Hình 3.3 Cấu tạo tháp hấp phụ
Thiết bị hấp phụ sử dụng than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ, hoạt động theo cơ chế hai ngăn chứa than Khí độc và bụi được hút vào tháp hấp phụ qua ống số 2, và được giữ lại trên bề mặt than nhờ hiện tượng hấp phụ Không khí sạch sau đó tiếp tục đi qua lớp vật liệu lọc và thoát ra ngoài Khi ngăn 1 bão hòa, quá trình giải hấp phụ được thực hiện bằng cách sử dụng dòng khí nitơ khan nén ở áp suất 1,5 at, nâng nhiệt độ lên 300 °C để thổi từ dưới lên, giúp làm sạch vật liệu lọc Hỗn hợp chất bị hấp phụ và hơi nước sau đó được chuyển đến thiết bị ngưng và khu xử lý nước thải của nhà máy.
3.3.3.3 Tính toán tháp hấp phụ
Với lưu lượng xử lý : L988 (m 3 /h) = 4,2 (m 3 /s)
Chọn thời gian lưu trong thiết bị là: t = 2 s (t=1÷6 s)
Thể tích của tháp hấp phụ: V=L × t = 4,2× 2 = 8,4 m 3
Chọn vận tốc khí đi qua lớp vật liệu: v = 0,25 m/s (v=0,1÷0,5 m/s)
Chiều cao lớp vật liệu được tính bằng công thức H = v × t, với v = 0,25 m/s và t = 2 s, cho kết quả H = 0,5 m Thời gian lưu trong lớp than tương ứng với thời gian đi qua thiết bị Để tối ưu hóa phân phối khí, chọn vùng vào và ra có chiều cao đồng đều là h = 0,8 m.
Chiều cao xây dựng tháp:
Chọn 2 tháp, kích thước mỗi tháp: a = b = 1,42 m.
Hệ thống đường ống dẫn khí vào và ra tháp hấp phụ chọn D = 330 mm.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TẠI NHÀ MÁY
Số liệu tính toán
4.1.1 Đặc điểm nguồn thải và thành phần sản phẩm cháy
Bảng 4.1 Thông số các nguồn thải Ống khói Loại nhiên liệu Lượng nhiên liệu tiêu thụ (kg/h) Đường kính
(mm) Chiều cao các ống khói Nhiệt độ khói thải
Bảng 4.2 Các thành phần của nhiên liệu Ống khói
Cp Hp Op Np Sp Ap Wp
4.1.2 Điều kiện khí tượng tự nhiên của khu vực
Nhiệt độ bên ngoài công trình về mùa hè lấy nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất
Nhiệt độ bên ngoài công trình về mùa đông lấy nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất
4.1.2.2 Độ ẩm không khí Độ ẩm trung bình của không khí về mùa hè: φtt = 80,2% Độ ẩm trung bình của không khí về mùa đông: φtt = 85,3 %
Mùa hè: hướng gió chủ đạo là Đông- Nam, vận tốc gió trung bình v = 1,9 m/s. (Bảng 2.15[1]).
Mùa đông: hướng gió chủ đạo là hướng Bắc, vận tốc gió trung bình v = 1,7m/s.
Dung ẩm của không khí về mùa hè: d= 21 g/kgKKK.
Dung ẩm của không khí về mùa đông: d= 10,5g/kgKKK.
Tính toán sản phẩm cháy, tải lượng các chất ô nhiễm
4.2.1 Tính toán sản phẩm cháy
Nhiệt năng của nhiên liệu rắn và lỏng xác định theo công thức Mendeleev
Qp = 81Cp + 246Hp – 26 (Op - Sp) – 6Wp (kcal/kg) Tính sản phẩm cháy ở điều kiện tiêu chuẩn (t = 0 o C, P = 760mmHg) dựa theo công thức tính SPC bảng 12.1 trang 13 tập 3 [8].
Bảng 4.3 Tính toán sản phẩm cháy (SPC) về mùa Đông, mùa Hè của ống khói số 1
TT Đại lượng tính toán Đơn vị Ký hiệu
Công thức tính Ống khói 1
1 Lượng không khí khô lý thuyết m 3 chuẩn/ kg NL
2 Lượng không khí ẩm lý thuyết m 3 chuẩn/ kg NL Va VaH = ( +0,0016d)V0
3 Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số α = 1,4 m 3 chuẩn/ kg NL
4 Lượng khí SO2 trong SPC m 3 chuẩn/ kg NL
5 Lượng khí CO trong SPC với ƞ = 0,04 m 3 chuẩn/ kg NL
6 Lượng khí CO2 trong SPC m 3 chuẩn/ kg NL
7 Lượng hơi nước trong m 3 chuẩn/ kg NL
8 Lượng khí N2 trong SPC m 3 chuẩn/ kg NL VN2 VN2 = 0,8.10-2Np +
9 Lượng khí O2 trong không khí thừa m 3 chuẩn/ kg NL VO2
10 Nhiệt năng của nhiên liệu kcal/ kgNL Qp Qp = 81Cp + 246Hp -
NOx trong SPC m 3 kg/h M'NOx M ‘ NOx=3,953×10 -
8,3 8,3 b) Quy đổi ra m 3 chuẩn/kgNL ρNO2 = 2,054 kg/m3chuẩn m 3 chuẩn/ kg NL VNOx VNOx =MNOx/(B×ρNOx)
= MNOx/(1220.2,054) 0,0033 0,0033 c) Thể tích N2 tham gia vào phản ứng của
NOx m 3 chuẩn/ kg NL VN2 VN2(NOx) = 0,5×VNOx
0,0017 0,0017 d) Thể tích O2 tham gia vào phản ứng của
NOx m 3 chuẩn/ kg NL VO2 VO2(NOx) = VNOx
13 Lượng SPC tổng cộng ở điều kiện chuẩn m 3 chuẩn/ kg NL VSPC
Kết quả tính toán sản phẩm cháy về mùa hè và mùa đông của các ống khói 2, 3, 4, 5 (xem bảng 25 phụ lục 3).
4.2.2 Tính toán lượng khói và tải lượng các chất ô nhiễm tạo ra tương ứng khi đốt
Bảng 4.4 Lượng khói và tải lượng các chất ô nhiễm của ống khói số 1
TT Đại lượng tính toán Đơn vị Ký hiệu Công thức tính Ống khói 1
(SPC) ở điều kiện thực tế
2 Tải lượng khí SO2 với ρSO2 = 2,926 kg/m3chuẩn g/ s MSO2
3 Tải lượng khí CO với ρCO = 1,25 kg/ m3chuẩn g/ s MCO
CO2 với ρCO2 1,977 kg/m 3 chuẩn g/ s MCO2
6 Tải lượng tro bụi với hệ số a = 0,85 g/s Mbụi
Lượng khói và tải lượng các chất ô nhiễm của các ống khói 2, 3, 4, 5 (xem bảng 26 phụ lục 3).
4.2.3 Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm của các ống khói
Nồng độ phát thải khí:
Bảng 4.5 Nồng độ các chất ô nhiễm trong khói thải tại nguồn của ống khói số 1
Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói: Đơn vị Ký hiệu Công thức tính Ống khói 1
Mùa hè Mùa đông a) Khí SO2 mg/
Nm 3 CSO2 CSO2 3K.MSO2/LT
Nm 3 CCO CCO = 103K.MCO/LT
Nm 3 CNOx CNOx = 103K.MNOx/LT
Nm 3 Cbụi Cbụi = 103K.Mbụi/LT
Nồng độ các chất ô nhiễm trong khói thải tại nguồn của các ống khói 2, 3, 4, 5 (xem bảng 27, phụ lục 3).
Mô phỏng khuếch tán ô nhiễm không khí từ các ống khói
4.3.1 Lựa chọn mô hình khuếch tán Để xác định nồng độ của các chất ô nhiễm phát thải trong không gian tại một điểm có toạ độ x,y,z nào đó thì có rất nhiều mô hình Ở đây ta xét mô hình khuếch tán Gauss.
Nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất (z = 0)
Nồng độ ô nhiễm không khí trên bề mặt đất dọc theo hướng gió tại vị trí chân ống khói được xác định tại tọa độ bất kỳ (y = 0, z = 0).
- x : Khoảng cách từ nguồn thải (ống khói) cho tới điểm tính toán theo phương gió thổi (m).
- y : Khoảng cách từ điểm tính trên mặt ngang theo chiều vuông góc với trục vệt khói cách tim vệt khói (m).
- z : Chiều cao điểm tính toán
- σy : Hệ số khuếch tán của khí quyển theo phương ngang y
- σz : Hệ số khuếch tán của khí quyển theo phương ngang z.
4.3.2 Chiều cao hiệu quả của ống khói
Chiều cao hiệu quả của ống khói được xác định theo công thức:
- h: Chiều cao thực của ống khói (m).
- ∆ h: Độ nâng của trục vệt khói, được xác định theo công thức :
- ∆h v : Độ nâng cao vệt khói dưới tác dụng của vận tốc phụt ra tư miệng ống khói.
- h t : Độ nâng vệt khói dưới tác dụng của lực nổi (do chênh lệch nhiệt độ).
- D : đường kính của miệng ống khói (m).
- ω : vận tốc phụt ra khỏi miệng ống khói (m/s). ω L Tt
- LT : Lưu lượng khói thải ở điều kiện thực tế (m3/s).
- F : Diện tích tiết diện ở miệng ống khói (m 2 ).
Vận tốc gió tại độ cao 10m, ký hiệu là u10, được đo tại vị trí của trụ đo gió ở các trạm quan trắc khí tượng Giá trị u10 thường được xem như bằng với vận tốc gió trung bình trong mùa đông và mùa hè.
- T khói : Nhiệt độ khói thải ( 0 K)
- Tkhói : Độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ khói thải Tkhói và nhiệt độ môi trường xung quanh Txq.
Tính toán chiều cao hiệu quả của ống khói
Bảng 4.6 Chiều cao hiệu quả của ống khói số 1 (H) Ống khói Mùa ω u ∆t ( o C) ∆h H (m)
Chiều cao hiệu quả của các ống khói 2, 3, 4, 5 (xem bảng 28, phụ lục 3)
4.3.3 Xác định nồng độ cực đại C max tại khoảng cách x theo trục gió
Nồng độ cực đại được xác định theo phương pháp của Gauss như sau: max
(g/m 3 ) Tính hệ số khuếch tán y , z ứng với Cmax
Tính hệ số khuếch tán z: z = 2
- H : Chiều cao hiệu quả của ống khói (m).
Từ z ta xác định được khoảng cách x (km) xuôi theo chiều gió kể từ nguồn, tại đó nồng độ đạt cực đại theo công thức
Từ x ta xác định đuợc hệ số khuếch tán y theo công thức
y = a.x 0,894 Trong đó a, b, c, d là các hệ số phụ thuộc vào cấp khí quyển Với cấp ổn định loại
- u : Vận tốc gió ở độ cao của ống khói (m/s) u = u10 (10 h ) n
- u10 : Vận tốc gió ở độ cao 10 m
Hệ số n phụ thuộc vào độ gồ ghề của mặt đất và cấp ổn định của khí quyển Đối với cấp ổn định C, cần chọn độ gồ ghề của mặt đất là Z0.
Sau khi có y , z và u đưa vào phương trình Gauss tính được Cmax.
Hình 4.1 Biểu đồ khuếch tán nồng độ chất ô nhiễm theo trục gió Kết quả tính toán
Bảng 4.7 Tính toán nồng độ cực đại Cmax tại khoảng cách x theo trục gió ống khói 1
(Trục x trùng với hướng gió)
Tính toán nồng độ cực đại Cmax tại khoảng cách x theo trục gió các ống khói 2, 3, 4, 5(xem bảng 29, phụ lục 3)
Hiệu suất xử lý
Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải
Nồng độ tối đa được tính theo công thức sau: ax m p v
- C: Nồng độ bụi và các chất vô cơ (mục 2.2 [12]) chọn cột B.
- Kp: Hệ số lưu lượng nguồn thải (mục 2.3 –[12]), chọn Kp= 1 (< 20.000 m 3 /h) và
- Kv: Hệ số vùng (mục 2.4-[12]), chọn = 1 ( loại 3).
Hiệu suất xử lý: H max max
- Cmax : Nồng độ phát thải của ống khói (mg/m 3 ).
- Cqc : Nồng độ tối đa cho phép trong môi trường không khí xung quanh.
Bảng 4.8 Hiệu suất xử lý theo QCVN 19:2009/BTNMT (%) Ống khói
C đạt QCVN 19:2009/BTNMT (mg/Nm 3 )
Ctính toán (mg/Nm 3 ) Hiệu suất xử lý (%)
Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông
Bảng 4.9 Hiệu suất xử lý theo QCVN 05:2013/BTNMT Ống khói
Cmax (mg/m 3 ) Hiệu suất xử lý (%) Mùa hè Mùa đông
Kết luận: So sánh cho thấy hiệu suất xử lý khí thải theo QCVN 19:2009/BTNMT vượt trội hơn hẳn so với QCVN 05:2013/BTNMT Do đó, việc xử lý khí thải theo QCVN 19:2009/BTNMT là cần thiết để đảm bảo tuân thủ cả hai quy chuẩn.
Thiết kế hệ thống xử lý bụi cho ống khói số 5
4.5.1 Các phương pháp xử lý bụi
Phương pháp thu bụi theo phương pháp khô sử dụng buồng lắng bụi trọng lực là một thiết bị lọc đơn giản, hoạt động dựa trên lực hấp dẫn để lắng đọng các phần tử bụi ra khỏi không khí Buồng lắng có cấu trúc hình hộp với tiết diện ngang lớn hơn nhiều so với đường ống dẫn khí, giúp giảm tốc độ dòng khí, tạo điều kiện cho các hạt bụi rơi xuống dưới và bị giữ lại mà không bị cuốn theo dòng khí Đối với các hạt bụi nhỏ, ngoài lực hấp dẫn, còn chịu ảnh hưởng của lực chuyển động của dòng khí và lực ma sát của không khí.
Phương pháp này chỉ áp dụng cho bụi thô có kích thước từ 60 đến 70 micromet Tuy nhiên, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn cũng có khả năng bị giữ lại.
- Ưu điểm của buồng lắng bụi trọng lực
Cấu tạo rất đơn giản.
Thu được bụi dạng khô.
- Nhược điểm: Thiết bị to,chiếm nhiều không gian. b) Phương pháp thu bụi quán tính (Buồng lắng bụi quán tính)
Nguyên lý hoạt động của thiết bị là liên tục thay đổi hướng chuyển động của dòng khí thông qua nhiều loại vật cản với hình dáng khác nhau Khi dòng khí đột ngột đổi hướng, bụi bẩn do có sức quán tính lớn sẽ giữ nguyên hướng di chuyển ban đầu, va chạm với các vật cản và bị giữ lại hoặc mất động năng, rơi xuống đáy thiết bị.
- Ưu điểm của buồng lắng bụi quán tính
Tổn thất áp suất rất nhỏ.
Thường được sử dụng như 1 cấp lọc thô
- Nhược điểm: Thiết bị to,chiếm nhiều không gian. c) Phương pháp ly tâm (Xiclon)
Dòng khí nhiễm bụi được dẫn vào phần trên của Xiclon, có thiết kế thân hình trụ với đáy là chóp cụt Ống khí vào có dạng khối hình chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân Xiclon Khí sạch thoát ra ở phía trên thông qua ống tròn.
Xiclon hoạt động theo cơ chế xoắn ốc, khiến không khí di chuyển xuống dưới và tạo thành dòng xoáy bên ngoài Dưới tác động của lực ly tâm, các hạt bụi bị văng vào thành Xiclon Khi gần đến đáy chóp, dòng khí quay ngược trở lại và di chuyển lên trên, hình thành dòng xoáy bên trong Các hạt bụi sẽ di chuyển xuống đáy của dòng xoáy và được thải ra ngoài qua ống xả bụi.
Không có phần chuyển động.
Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (khoảng 500 0 C).
Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt Xiclon.
Có khả năng xử lý bụi có tính ăn mòn cao.
Thu được bụi dạng khô.
Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 ÷ 1500 N/m 2 ).
Làm việc tốt ở áp suất cao.
Năng suất cao, giá thành rẻ.
Hiệu quả không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi.
- Nhược điểm: Hiệu quả xử lý kộm đúi với hạt bụi cú kớch thước < 5àm, do đú không thể thu hồi bụi có tính kết dính.
* Thu bụi theo phương pháp ướt
Nguyên lý hoạt động của thiết bị thu bụi ướt là sự tiếp xúc giữa dòng khí mang bụi và chất lỏng, trong đó bụi được giữ lại bởi chất lỏng và thải ra ngoài dưới dạng cặn bùn, thường là nước Nếu thiết bị cũng có chức năng khử khí độc, chất lỏng có thể là dung dịch hấp thụ Phương pháp ướt này có những ưu điểm như hiệu quả cao trong việc loại bỏ bụi và khí độc, nhưng cũng tồn tại nhược điểm như chi phí vận hành và bảo trì cao hơn so với các phương pháp khác.
Dễ chế tạo, giá thành thấp, hiệu quả lọc cao.
Lọc được bụi cú kớch thước dưới 0,1àm (Thiết bị lọc Venturi).
Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao.
Nguy hiểm cháy - nổ thiết bị: “thấp”.
Có thể thu hồi hơi và các khí độc hại bằng quá trình hấp thụ.
Bụi được thu hồi và thải ra dưới dạng cặn bùn => tăng chi phí xử lý nước thải.
Dòng khí thoát ra từ thiết bị có độ ẩm cao, có khả năng mang theo những giọt lỏng, dẫn đến nguy cơ han gỉ cho đường ống, ống khói và các bộ phận khác.
Nếu khí thải có tính ăn mòn, cần bảo vệ thiết bị và hệ thống bằng vật liệu chống ăn mòn.
Lưới lọc bụi là một phương pháp hiệu quả trong việc thu bụi, với các đặc tính nổi bật như khả năng lọc bụi tối ưu, sức cản khí động thấp và thời gian hoạt động dài trước khi cần thay thế hoặc phục hồi.
Các loại vật liệu lọc như vải, sợi xoắn rối, cáctông làm bằng hỗn hợp sợi xenlulozơ - amiăng gồm các sợi có đường kính khác nhau.
Thiết bị lọc được chia làm 3 loại, phụ thuộc vào chức năng và nồng độ bụi vào ra:
- Thiết bị tinh lọc (hiệu quả cao): để thu hồi bụi cực nhỏ với hiệu quả > 99%
- Thiết bị lọc không khí: lọc khí có nồng độ bụi < 50 mg/m 3 Vật liệu lọc có thể phục hồi.
Thiết bị lọc công nghiệp, bao gồm vải, hạt và sợi thô, có khả năng làm sạch khí công nghiệp có nồng độ bụi lên đến 60g/m³ với kích thước hạt lớn hơn 0,5 mm Vật liệu lọc thường được phục hồi, mang lại hiệu quả kinh tế Phương pháp lưới lọc bụi có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất lọc tối ưu.
Cấu tạo tương đối đơn giản.
Hiệu suất lọc bụi cao (90 – 95%).
Không gian lắp đặt nhỏ, gọn.
Đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc và thiết bị rũ lọc.
Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm.
4.5.2 Lựa chọn thiết bị xử lý khí thải
Căn cứ vào hiệu suất của quá trình xử lý (H %) và điều kiện thực tế ta lựa chọn thiết bị xử lý là xiclon chùm
- Ưu điểm của thiết bị:
Hiệu suất xử lý cao.
Lọc được các hạt bụi có kích thước nhỏ ≥10 (μm, chiếmm)
Dễ chế tạo, dễ vận hành
Hình 4.2 Sơ đồ hệ thống xử lý khí thải
Khi mở van trên đường ống hút khói thải từ các lò đốt, khói được dẫn qua hệ thống mương và ống hút vào xiclon Dưới tác động của cánh tạo lực ly tâm trong xiclon, hạt bụi va chạm và mất động năng, rơi xuống phễu chứa bụi và được xả ra phía dưới, trong khi không khí sạch được chuyển hướng và thoát ra qua ống khói Đường ống xả sự cố có van điều chỉnh, chỉ mở khi có sự cố xảy ra, trong khi van trên đường ống hút sẽ đóng lại, cho phép khói thải chưa được xử lý xả trực tiếp ra môi trường Sự cố có thể phát sinh do hỏng hóc xiclon, quạt, hoặc đường ống, hoặc do công suất làm việc tăng cao, dẫn đến lưu lượng phát thải vượt quá khả năng xử lý của thiết bị.
4.5.3 Tính toán thiết bị xử lý
4.5.3.1 Tính chọn Xiclon chùm a) Tính toán Xiclon chum
Với lưu lượng cần xử lý Lt = 4,010 m 3 /s 436 m 3 /h
- Chọn Xyclon con bằng gang, đường kính qui ước Dqu = 150 mm với cánh hướng dòng loại chân vịt 8 cánh α = 25 0
- Lưu lượng cực đại của một Xyclon con L = 228 m 3 /h (Bảng 7.9/128 [7]).
- Số lượng Xyclon con : n = 14436/228 = 63,3 => chọn n = 64 chiếc
Bố trí các Xyclon thành 8 hàng, mỗi hàng có 8 chiếc Kích thước mỗi cạnh tiết diện ngang hình vuông của Xyclon chùm là (bảng 7.10/128 [7] )
Bề cao của ống dẫn khí vào khi vận tốc dòng khí vào là vvàom/s
- L (m 3 /s): Lưu lượng khí cần lọc của xyclon chum.
- n: Số lượng xyclon con trong một dãy ngang so với chiều chuyển động của dòng khí
- M (m), d1 (m) : Các kích thước cho ở bảng 7.10, 7.8 [7])
- Vvào = 10 – 14 m/s: vận tốc dòng khí trên tiết diện sống của dãy xyclon con đầu tiên, chọn vm/s
- Vận tốc quy ước khi đi qua Xyclon đường kính d = 150 mm v = 2
Sức cản khí động của bản thân xyclon chùm
- ξ : hệ số sức cản cục bộ α % 0 suy ra ξ = 90.
- ρ : khối lượng đơn vị của khí đi vào bộ lọc ứng với nhiệt độ và áp suất trong bộ lọc (kg/m 3 ).
Nhận áp suất dư trong xiclon chùm khoảng 5 mmHg tương đương với 70 mmH2O ta có thể xác định khối lượng đơn vị của khí thải ở t = 200 o C theo công thức ρ= 0,464 P
- Tính hiệu suất xử lý của xiclon con
Lưu lượng khí đi vào xiclon con L 14436
Độ nhớt động học ở điều kiện tiêu chuẩn: μ 0 o C = 17.17 × 10 -6
Khối lượng riêng của hạt bụi: ρ b = 2000 (kg/m 3 )
Theo bảng 7.8 trang 126 [7] ta có các kích thước chi tiết của xiclon con như sau: D = 150mm, d1 = 83mm, H = 625 mm, A = 100mm, B = 190mm, C = 325mm, d2
- Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi (trang 94 [7])
Đường kính giới hạn của hạt bụi được xác định theo công thức: δ o =√ π 3 × ρ b 4 5× ×(r 2 2 −r μ× 1 2 L )×n 2 ×l ln ( r r 2 1 )
- δ o : Đường kính của hạt bụi (m)
- à : Hệ số nhớt động lực của bụi: μ=μ 0 o C ×387
- r1: Bán kính ống thoát khí sạch, r1 = d1/2 = 0,083/2 = 0,0415m
- vE: Vận tốc của khí ở ống dẫn vào xiclon v E =L
(m/s) Trong đó: F là diện tích tiết diện của xiclon con:
- n: Số vòng quay của dòng khí bên trong xiclon n= 0,7×v E π×(r 1 +r 2 )= 0,7×5,12
(vòng/s) Thay các số liệu vào ta có: δ o =√ 4,5× π 3 × ρ μ× b ×(r L 2 2 −r 1 2 )×n 2 × l ln ( r r 2 1 ) ¿√ 4,5× 3 ,14 3 0 ¿ ,26×10 2000 ×( −4 0 , ¿ 075 225,6 2 −0 , 0415 2 )×9,8 2 ¿ 0 ,325×3600 ln ( 0 0 ,075 ,0415 ) ¿ =4,25×10 −5 (m)B,5μm
Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon (trang 94-[7]) η (δ) =1−exp(αδ 2 )
Trong đó: l: chiều cao làm việc của xiclon, l = C = 0,325m
L: lưu lượng làm việc của xiclon, L = 225,6 (m 3 /h)
Kết quả tính toán hiệu quả lọc cỡ hạt thể hiện trong bảng sau:
Bảng 4.10 Hiệu quả lọc theo cỡ hạt η (δ) Đường kính hạt bụi δ , m
4.5.3.2 Tính toán thủy lực và lựa chọn thiết bị
Tổn thất qua hệ thống gồm: Tổn thất cục bộ.
Tổn thất qua thiết bị. a) Tổn thất dọc đường
Tổn thất dọc đường gồm tổn thất ma sát qua đường ống đẩy và đường ống hút ΔtPms= R.l.η.n (m) Trong đó:
- R: Tổn thất ma sát trên 1m dài của đường ống ứng với đường kính hình tròn ở điều kiện tiêu chuẩn, xác định bằng cách tra bảng, (kg/m 2 m)
- l: Chiều dài đoạn ống tính toán, (m)
- η: Hệ số hiệu chỉnh tổn thất áp suất ma sát phụ thuộc vào nhiệt độ Với nhiệt độ khói thải t= 200 o C, tra bảng 5-1/15-[2] ta được η= 0,75
- n: Hệ số hiệu chỉnh độ sai, n=1.
Bảng 4.11 Bảng số liệu tính toán tổn thất do ma sát Thông số Đường kính ống
Tổn thất ma sát đơn vị R(kg/ m 2 m)
Hệ số η n ΔtPms (kg/m 2 ) Ống hút 550 13 0,459 16,88 0,75 1 4,5 Ống đẩy 550 4 0,459 16,88 0,75 1 1,377
- Tổng tổn thất dọc đường: ΔtPms = ΔtPms h+ ΔtPms đ
= 4,5 + 1,377 = 5,877 (kg/m 2 ) b) Tổn thất cục bộ
Công thức xác định tổn thất cục bộ: ΔtPcb =ΣN: tổng công suất của động cơ điện.ξ. v 2
- ΣN: tổng công suất của động cơ điện.ξ: Tổng hệ số sức cản cục bộ của đoạn ống tính toán, tra bảng phụ lục 4 [2].
2g γ: Áp suất động Đối với đường ống hút: Hệ số cục bộ trên đường ống gồm:
- Van điều chỉnh nhiều cánh (5 cánh) với góc nghiêng α 0: ζ=0,7
- Áp suất động pd = 10,83 (kg/m2) ứng với v = 17,51 m/s Đối với đường ống đẩy: Hệ số cục bộ trên đường ống gồm
Tổng tổn thất áp suất cục bộ trên đường ống hút và trên đường ống đẩy:
∑∆Pcb= 28,16 + 4,332 = 32,492 (kg/m2) c) Tổn thất qua thiết bị
Tổn thất qua cyclon chùm : ∆P = 43,5 (kg/m2)
Tổn thất áp suất toàn phần của hệ thống
Chọn loại quạt li tâm hút bụi ЦП 7- 40 N08
Dựa vào biểu đồ đặc tính của quạt (Phụ lục 5 [2]), ta xác định được các thông số như sau:
- Hiệu suất làm việc của quạt: η = 43%.
Công suất động cơ của quạt:
Quạt li tâm ЦП 7-40 N08 có công suất 8,6 kW, được sử dụng trong hệ thống hấp thụ khí SO2 bằng nước Đây là phương pháp đơn giản và hiệu quả nhất, thường được áp dụng sớm để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, đặc biệt là từ khói thải của các lò công nghiệp.
- Ưu điểm: Nước là nguyên liệu rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được.
Hiệu suất xử lý không cao ≈ 50%.
Để giải hấp thụ phải có 1 nguồn cấp nhiệt công suất lớn.
Để tái sử dụng nước trong quá trình hấp thụ, cần có nguồn cấp lạnh, điều này không hề đơn giản và tốn kém Một phương pháp phổ biến trong công nghiệp để hấp thụ khí SO2 là sử dụng dung dịch sữa vôi, nhờ hiệu quả xử lý cao và nguyên liệu rẻ tiền, dễ dàng tìm thấy ở mọi nơi.
Công nghệ này mang lại hiệu suất xử lý cao từ 90-98%, với thiết kế đơn giản và chi phí đầu tư ban đầu thấp Chi phí vận hành cũng rất hợp lý, và chất hấp thụ dễ tìm và rẻ tiền Hệ thống có khả năng làm sạch khí mà không cần làm lạnh hay tách bụi sơ bộ, đồng thời có thể chế tạo bằng vật liệu thông thường mà không cần đến vật liệu chống axit, giúp tiết kiệm diện tích xây dựng.
Nhược điểm của việc xử lý khí SO2 là sự hình thành cặn CaSO4 và CaSO3 trong thiết bị, dẫn đến tắc nghẽn ống và ăn mòn thiết bị Một phương pháp hiệu quả để xử lý khí SO2 là sử dụng dung dịch ammoniac, trong đó khí SO2 được hấp thụ tạo thành muối amoni sunfit và amoni bisunfit.
- Ưu điểm: hiệu quả rất cao, chất hấp thụ dễ kiếm và thu được muối amoni sunfit và amoni bisunfit là các sản phẩm cần thiết.
Phương pháp xử lý khí SO2 bằng magie oxit (MgO) có nhược điểm là chi phí đầu tư và vận hành rất cao, dẫn đến việc tốn kém Phương pháp này dựa trên phản ứng giữa SO2 và MgO để tạo thành magie sunfit.
Thiết kế hệ thống xử lý SO 2 cho ống khói số 1
5.1 Tính toán khuếch tán ô nhiễm của các ống khói
5.1.1 Nồng độ ô nhiễm theo trục gió Cx
Xác định nồng độ Cx của các chất theo từng nguồn, từng mùa và khoảng cách x theo công thức:
Trong đó hệ số khuếch tán z , y tính theo công thức:
- x (km): là khoảng cách xuôi theo chiều gió kể từ nguồn
- a, b, c, d : là các hệ số lấy theo cấp ổn định của khí quyển.
Với cấp ổn định loại C ta có a = 104 , b = 61 , c = 0.911 , d = 0
Bảng 5.1 Nồng độ Cx bụi theo trục gió của ống khói số 1 σy (m) σz (m) x (km) Mùa Hè Mùa đông QCVN 05:2013