CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.2 Đề xuất giải pháp kỹ thuật bảo vệ môi trường
3.2.2 Tính toán chi tiết công trình
Bảng 3.19. Dải phân cấp cỡ hạt bụi đầu vào xyclon Đường kính cỡ
hạt δ (μm) 0_5 5_10 10_2
0 20_30 30_40 40_50 50_60 60_70 Phần trăm khối
lượng 13 21 8 11 12 11 12 12
Hiệu suất tối thiểu mà xyclon cần đạt được:
H = = = 97,8 %
Bảng 3.20. Các thông số đầu vào xyclon
Các đại lượng Đơn vị Số liệu
Lưu lượng m3/s 45,16
Nồng độ bụi ban đầu mg/m3 5218,9
Khối lượng riêng của bụi kg/m3 1500
Tính toán số liệu chi tiết xyclon theo kích thước tiêu chuẩn của Stairmand C.J ta có:
- Chọn đường kính của xyclon : D = 0,3 m
- Đường kính ngoài của ống ra d1 = 0,5 D = 0,15 m
- Đường kính trong của cửa thoát bụi là : d2 = 0,3 D = 0,09 m - Đường kính thùng chứa bụi : d3 = D = 0,3 m
- Chiều cao cửa vào : a = 0,5 D = 0,15 m
- Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 0,5 D = 0,15 m - Chiều cao phần hình trụ: h2 = 1,5 D = 0,45 m
- Chiều cao phần hình nón: h3 = 2,5 D = 0,75 m
- Chiều cao bên ngoài ống trung tâm: h4 = 0,5 D = 0,15 m - Chiều cao thùng chứa bụi: h5 = 0,5 D = 0,15 m
- Chiều cao tổng cộng của xyclon: H = h2 + h3 + h4 + h5 = 1,5 m - Chiều rộng cửa vào: b = 0,2 D = 0,06 m
- Chiều dài cửa ống vào: l = 0,5 D = 0,15 m
Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi.
- Đường kính giới hạn của hạt bụi:
δ0 = Trong đó:
L: Lưu lượng khí thải: L = 45,16 m3/s
: hệ số nhớt động của bụi ở 1500 C: = 2,4610-5 (Pa.s) : Khối lượng riêng của bụi, = 1500 ( kg/m3)
r1: bán kính ống khí sạch, r1 = 0,5 d1 = 0,075 m r2: Bán kính của xyclon: r2 = D/2 = 0,15 m n: Số vòng quay của dòng khí bên trong xyclon.
n = = = = 10 vòng/s
Với: : vận tốc của khí ở ống dẫn vào xyclon, ve = 10 m/s
l: Chiều cao làm việc của xyclon: l = H – a = 1,5 – 0,15 = 1,35 m
H: Chiều cao thân hình trụ của xyclon (m) a: Chiều cao cửa vào (m)
→ =
= 3,2 10-4 m
Hiệu quả lọc bụi theo cỡ hạt của xyclon
= 100%
Trong đó: : là hệ số.
= -
= - × π3 × × 102 × 1,35 ×
= - 4,2 × 107
Bảng 3.21. Phân cấp cỡ hạt của hạt bụi đầu ra xyclon
0-5 5-10 10-
20 20-30 30-
40
40- 50
50- 60
60- 70
Tổng cộng Hà
m lượ
678,5 1096 417,5 574 626,3 574 626,3 626,3 5218,9
ng bụi (m g/m
3) Hiệ u quả lọc the o cỡ hạt tru ng bìn h(
%)
0,25 2,25 9,0 25,0 49,01 81,02 100 100
Lư ợng bui còn lại sau xyc lon (m g/m
676,8 1071 379,9 430 319,3
5
108,9 5
0 0 2986
3) Dải phâ n cấp cỡ hạt của bụi còn lại sau lọc bằn g xyc lon (%)
22,66 35,87 12,72 14,4 10,69 3,65 0 0 100
- Hiệu suất xử lý của xyclon :
= 100% = 57,2 % < Hiệu suất xử lý cần đạt được là : 97,8 % => Cần xử lý tiếp b. Lọc túi vải
Hình 3.8. Sơ đồ cấu tạo lọc bụi túi vải
Bảng 3.22. Các thông số đầu vào lọc túi vải
Các đại lượng Đơn vị Số liệu
Lưu lượng m3/h 162576
Nồng độ bụi đầu vào mg/m3 2986
Khối lượng riêng của bụi kg/m3 1500
Khối lượng riêng của khí ở
150oC() kg/m3 0,83
Nhiệt độ khí thải (oC) 70
• ρ: khối lượng riêng của khí thải ở 1500C:
ρ = 1,293 = 1,293 = 0,83 kg/m3 Trong đó :
+ 1,293: Khối lượng riêng khí ở 0oC, 760 mmHg, kg/m3 ( theo tailieu.vn – Khối lượng riêng)
+ t : Nhiệt độ khí thải.oC
Nhiệt độ khí đầu vào là 150oC nên ta chọn vật liệu lọc của thiết bị là nitron (do độ bền nhiệt khi tác động lâu dài 120oC và tức thời 150oC, khá bền hóa học đối với axit, chất kiềm và chất oxi hóa…)
- Thiết bị lọc túi vải có hệ thống rung lắc cơ học.
- Diện tích 1 túi vải:
Trong đó:
+ D: Đường kính túi lọc (theo quy phạm D = 125 – 300 mm), chọn D = 300 mm + h: Chiều cao túi lọc (theo quy phạm h = 2 – 3,5 m), chọn h = 3,5 m
Tổng diện tích bề mặt túi vải:
Trong đó:
+ Q: Lưu lượng khí vào thiết bị,Q = 162576 (m3/h) + v: Cường độ lọc (m3/m2.h), Chọn v = 200 m3/m2.h
v = [15 – 200] m3/m2.h, tùy thuộc vào khí, vải lọc, pha phân tán nhiệt độ và được xác định bằng thực nghiệm.
+ Hiệu suất của thiết bị, lấy = 95%
- Số túi lọc:
Chia số túi làm 5 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có 52 túi được chia thành 4 túi hàng dọc và 13 túi hàng ngang.
Chọn khoảng cách:
• Giữa các túi: d1 = 0,1 m
• Giữa các hàng: d2 = 0,1 m
• Giữa túi vải ngoài cùng đến mặt trong của thiết bị: d3 = 0,1 m
• Chọn độ dày của đế thiết bị: = 0,003 m - Chiều dài của 1 đơn nguyên:
=
= 5,3 m - Chiều rộng của 1 đơn nguyên:
= = 1,7 m - Chiều dài của thiết bị là :
L = 2L1 - = 2 x 5,3 – 0,003 = 10,6 m - Chiều rộng của thiết bị là:
B = 2B1 – = 2 x 1,7 – 0,003 = 3,4 m - Chiều cao bộ phận lọc: H1 = h = 3,5 m
- Chiều cao bộ phận chấn động trên túi vải: H2 = 0,3 m - Chiều cao thu hồi bụi: H3 = 0 – 1,5 m. Chọn H3 = 1,5 m
- Chiều cao của thiết bị: H = H1 + H2 + H3 = 3,5 + 0,3 + 1,5 = 5,3 m
Tính lượng bụi thu được trong 1 đơn nguyên.
- Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi được tính theo công thức:
Trong đó:
+ Khối lượng riêng của bụi là: = 1500 kg/m3 + Khối lượng riêng của khí ở 1500C: = 0,83 kg/m3 + Nồng độ bụi trong hỗn hợp khí vào:
mg/m3= 2232,9.10-6 kg/m3
– 0,83 - 3,35 = 0 Giải phương trình ta được: = 2,3kg/m3
= - 1,5/m3
→ Chọn = 2,3 kg/m3
- Lượng hệ khí bụi đi vào ống tay áo:
= 2,3 32515,2 = 74784,96 kg/h
- Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào túi lọc: (% khối lượng)
= = 0,097%
- Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi túi lọc: ( % khối lượng)
= = 0,00485
- Lượng hệ khí bụi đi ra khỏi thiết bị.
= = 74716 kg/h
- Lưu lượng khí đi ra khỏi túi lọc:
= = 32485,2 m3/h = 9,02 m3/s - Lượng bụi thu được:
= 74784,96– 74716 = 68,96 kg/h - Khối lượng bụi thu được trong một ngày:
m = 68,96 24 = 1655,04 kg/ngày - Thể tích bụi thu được trong 1 ngày:
= 1,1 m3
Chọn thùng chứa bụi có chiều cao h = 0,4, chiều rộng B = 0,3, chiều dài l = 0,4 m
→ Kích thước thùng chứa bụi: 0,4 0,3 0,4.
Bảng 3.23. Thông số thiết kế túi lọc vải
STT Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị
1 Diện tích bề mặt túi lọc m2 855,6
2 Đường kính 1 ống tay áo mm 300
4 Chiều dài thiết bị mm 10600
5 Chiều rộng thiết bị mm 1700
6 Chiều cao thiết bị mm 5300
7 Số ống tay áo 260
Tính toán hiệu quả xử lý bụi của cả hệ thống
Như đã tính ở trên, hiệu suất xử lý của thiết bị lọc bụi túi vải là: 95%
• Hiệu suất xử lý bụi của hệ thống xử lý bụi là:
= 97,9%
Đạt hiệu suất xử lý yêu cầu.
Như vậy đã xử lý được gần hết lượng bụi trong khí thải, lượng bụi mịn còn lại sẽ được hấp thụ vào tháp hấp thụ khi xử lý khí.