Đồ án Ô nhiễm không khí

ĐỒ ÁN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ SVTH: Nguyễn Văn Tự Bùi Văn Tường GVHD: Nguyễn Tấn Dũng ĐỒ ÁN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: NGUYỄN VĂN TỰ - 08115042 1 BÙI VĂN TƢỜNG - 08115089 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ...........................................................................................................................4 1.1.Đặt vấn đề ................................................................................................................4 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................5 1.1. Ô nhiễm không khí do bụi .......................................................................................5 1.1.1. Định nghĩa.....................................................................................................5 1.1.2. Phân loại bụi .................................................................................................5 1.1.3. Tính chất hoá lý của bụi ................................................................................6 1.1.3.1. Mật độ ......................................................................................................6 1.1.3.2.Tính tán xạ .................................................................................................6 1.1.3.3.Tính bám dính ............................................................................................7 1.1.3.4. Tính mài mòn ............................................................................................7 1.1.3.5. Tính thấm ..................................................................................................7 1.1.3.6. Tính hút ẩm và tính hòa tan .......................................................................7 1.1.3.7. Suất điện trở của lớp bụi ............................................................................8 1.1.3.8. Tính mang điện..........................................................................................8 1.1.3.9. Tính cháy nổ ..............................................................................................8 1.2. Bụi trong quá trình sản xuất đồ gỗ. ..........................................................................8 1.2.1. Nhu cầu sử dụng gỗ. ......................................................................................8 1.2.2. Bụi gỗ và tác hại của nó.................................................................................9 1.2.2.1. Sơ đồ qui trình công nghệ. .........................................................................9 1.2.2.2. Bụi gỗ ...................................................................................................... 11 1.2.2.3. Tác hại của bụi gỗ.................................................................................... 12 1.3. Các phƣơng pháp xừ lý bụi .................................................................................... 13 1.3.1. Phƣơng pháp khô......................................................................................... 13 1.3.1.1.Thiết bị thu hồi bụi khô ............................................................................ 13 1.3.1.2. Thiết bị lọc bụi khô [2] ............................................................................ 19 1.3.1.2.1. Thiết bị lọc vải .................................................................................. 20 1.3.1.2.2. Thiết bị lọc sợi [2] ............................................................................ 21 1.3.1.2.3. Thiết bị lọc hạt .................................................................................. 22 1.3.2. Thiết bị lọc bụi bằng phƣơng pháp ƣớt [2] ................................................... 23 1.3.2.1. Buồng rửa khí. ......................................................................................... 23 1.3.2.2. Thiết bị rửa khí trần. ................................................................................ 24 1.3.2.3. Thiết bị rửa khí đệm. ............................................................................... 24 1.3.2. 4.Thiết bị sủi bọt......................................................................................... 24 1.3.2. 5. Thiết bị rửa khí va đập quán tính. ........................................................... 25 1.3.2. 6. Thiết bị rửa khí ly tâm ............................................................................ 25 1.3.3. Thiết bị lọc điện. ........................................................................................ 26 CHƢƠNG 2. QUY HOẠCH MẶT BẰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI GỖ ...................... 28 2.1. Xác định yêu cầu về hệ thống ................................................................................ 28 2.1.1. Vị trí địa lý .................................................................................................. 28 ĐỒ ÁN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: NGUYỄN VĂN TỰ - 08115042 2 BÙI VĂN TƢỜNG - 08115089 2.2.2. Vị trí đặt hệ thống xử lý bụi ......................................................................... 30 2.2.3. Mạng lƣới điện quốc gia .............................................................................. 30 CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THẾT BỊ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ MÁY CHẾ BIẾN GỖ .............................................................................. 33 3.1 Lựa chọn và thuyết minh công nghệ ....................................................................... 33 3.1.1 Lựa chọn phƣơng án xử lý ............................................................................ 33 3.1.2. Thuyết minh qui trình công nghệ ................................................................. 34 3.2. Yêu cầu ................................................................................................................. 34 3.3. Các thông số cần thiết cho Tính toán & Thiết kế ................................................... 34 3.4. Sơ đồ nguyên lý của các thiết bị ............................................................................ 35 3.4.1. Sơ đồ nguyên lý của xiclon.......................................................................... 35 3.4.2. Sơ đồ nguyên lý của túi vải. ........................................................................ 36 3.5. Tính toán thiết bị xử lý .......................................................................................... 37 3.5.1. Tính toán xiclon [1] .................................................................................... 37 3.5.1. 1. Các kích thƣớc chi tiết của xiclon [1]...................................................... 37 3.5.1.2. Xác định đƣờng kính giới hạn của hạt bụi [2] ......................................... 39 3.5.1.3. Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon [2] .................................................... 40 3.5.1.4. Hiệu quả lọc theo khối lƣợng của hệ thống [2] .................................. 41 3.5.1.5. Khối lƣợng bụi thu trong 1 ngày [1] ........................................................ 41 3.5.1.6. Tổn thất áp suất trong xiclon [1] .............................................................. 43 3.6. Tính toán thiết bị lọc túi vải ............................................................................ 43 3.6.1. Kích thƣớc túi vải [1] ................................................................................ 45 3.6.2. Tính toán trở lực của thiết bị [1] ................................................................. 45 3.6.3. Kích thƣớc thiết bị ...................................................................................... 46 3.6.4. Khối lƣợng bụi thu đƣợc [1] ...................................................................... 46 3.6.5. Thời gian rung giũ bụi. [1] ......................................................................... 47 3.6.6. Chọn máy nén khí dùng để rung rũ bụi. [1]................................................. 48 3.7. Tính ứng suất của thiết bị ............................................................................... 48 3.7.1 Chọn vật liệu [4] ......................................................................................... 48 3.7.2. Xác định ứng suất cho phép của thép CT3 [4].................................... 48 3.7.3. Thiết bị lọc túi vải ..................................................................................... 49 3.4.3.4. Thiết bị xiclon ......................................................................................... 50 3.8. Chọn quạt hút ....................................................................................................... 51 3.8.1. Trở lực trên đƣờng ống dẫn khí vào thiết bị [4] .......................................... 51 3.8.2. Tính toán quạt hút ...................................................................................... 54 3.9. Ống khói ............................................................................................................... 55 3.9.1. Tính toán chiều cao ống khói [4] ................................................................ 55 3.9.2.Trở lực ống khói [4] .................................................................................... 57 CHƢƠNG 4. ỨNG DỤNG - VẬN HÀNH ...................................................................... 58 4.1. Ứng dụng. ............................................................................................................. 58 4.2. Vận hành ............................................................................................................... 58 ĐỒ ÁN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: NGUYỄN VĂN TỰ - 08115042 3 BÙI VĂN TƢỜNG - 08115089 CHƢƠNG 5. TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG ................................................ 59 5.1. Tính toán kinh tế ................................................................................................... 60 5.1.1 Đƣờng ống ................................................................................................... 60 5.1.2. Xiclon ......................................................................................................... 61 5.1.3. Thiết bị lọc túi vải ....................................................................................... 62 5.1.4. Ống khói [4] ................................................................................................ 64 5.1.5. Các thiết bị khác .......................................................................................... 65 5.1.6. Tổng chi phí xây dựng toàn hệ thống xử lý .................................................. 65 CHƢƠNG 6. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ........................................................................ 65 6.1. Kết luận ................................................................................................................. 65 6.2. Kiến nghị............................................................................................................... 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 66 ĐỒ ÁN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: NGUYỄN VĂN TỰ - 08115042 4 BÙI VĂN TƢỜNG - 08115089 MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, chúng ta không thể phủ nhận đƣợc sự phát triển vƣợt bậc của nền kinh tế cũng nhƣ khoa học kỹ thuật của thế giới. Nền công nghiệp thế giới đã đạt đến trình độ kỹ thuật cao, với nhiều thành tựu đáng ghi nhận. Cùng với sự phát triển ấy, mức sống của con ngƣời cũng đƣợc nâng cao và nhu cầu của con ngƣời cũng thay đổi. Tuy nhiên, hệ quả của sự phát triển ấy là một loạt các vấn đề về môi trƣờng nhƣ trái đất nóng lên, ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nƣớc, mực nƣớc biển dâng hay biến đổi khí hậu … Trƣớc thực trạng ấy con ngƣời đã có ý thức về bảo vệ môi trƣờng, ý thức về mối quan hệ giữa “phát triển kinh tế” và “bảo vệ môi trƣờng”. Vấn đề “phát triển bền vững” đã không còn xa lạ và đây là mối quan tâm không của riêng ai đặc biệt là các nƣớc đang trên đà phát triển nhƣ Việt Nam chúng ta. Ngày nay ô nhiễm không khí đang là một vấn đề đáng quan tâm của Việt Nam cũng nhƣ toàn thế giới. "Ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi)". Khi tốc độ đô thị hóa ngày càng nhanh, số lƣợng các khu công nghiệp, khu chế xuất ngày càng tăng, ngày càng nhiều bệnh tật ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sức khỏe con ngƣời liên quan đến vấn đề ô nhiễm không khí. Các bệnh về da, mắt, đặc biệt là đƣờng hô hấp. Vì vậy việc xử lý bụi và khí thải trong quá trình sản xuất là điều tất yếu phải có trong các khu công nghiệp, nhà máy để bảo vệ môi trƣờng không khí. Hiện nay nƣớc ta đang trên đà phát triển. Cuộc sống của ngƣời dân ngày càng đƣợc nâng cao. Khi cuộc sống no đủ thì con ngƣời nghĩ đến việc làm đẹp. Từ các sản phầm tự nhiên nhƣ tre, lứa, gỗ, cói…. Ngƣời ta có thể tạo ra các sản phẩm rất đẹp mắt và rất hữu ích, tiện lợi dùng để trang trí trong gia đình, trƣờng học, bệnh viện… tuy nhiên trong quá trình tạo ra các sản phẩm đó, đặc biệt là sử dụng các vật liệu từ gỗ. từ đó nhiều nhà máy chế biến gỗ, các xƣởng mộc mọc lên. Nhƣ chúng ta đã biết trong quá trình chế biến gỗ thì việc xẻ gỗ, cƣa gỗ, trà nhám, đánh bóng… tạo ra rất nhiều loại bụi với các kích thƣớc khác nhau gây ảnh hƣởng rất nghiêm trọng đến sức khỏe công nhân làm việc và khu vực dân cƣ xung quanh. Do đó việc thiết kế một hệ thống xử lý bụi trong nhà máy trƣớc khi thải ra môi trƣờng không khí là hết sức cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững. 1.1.1. Mục tiêu đồ án - Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý bụi gỗ bằng xiclon và túi vải. 1.1.2. Nhiệm vụ đồ án - Quy hoạch mặt bằng nhà máy và hệ thống xừ lý bụi - Xác định nguồn ô nhiễm trong Nhà máy chế biến gỗ. - Các phƣơng pháp xử lý bụi. - Lựa chọn thiết bị và tính toán thiết kế hệ thống xử lý bụi cho nhà máy. - Tính toán kinh tế cho hệ thống xử lý. - Vẽ sơ đồ công nghệ xử lý bụi. ĐỒ ÁN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: NGUYỄN VĂN TỰ - 08115042 5 BÙI VĂN TƢỜNG - 08115089 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. Ô nhiễm không khí do bụi 1.1.1. Định nghĩa Bụi là tập hợp nhiều hạt, có kích thƣớc nhỏ bé, tồn tại lâu trong không khí dƣới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nhiều pha gồm hơi, khói,mù. Bụi bay có kích thƣớc từ (0,001÷10)µm bao gồm tro, muội, khói và những hạt rắn đƣợc nghiền nhỏ, chuyển động theo kiểu Brao hoặc rơi xuống đất với vận tốc không đổi theo định luật stoke. Về mặt sinh học, bụi này thƣờng gây tổn thƣơng nặng cho cơ quan hô hấp, nhất là khi phổi nhiễm bụi thạch anh (Silicose) do hít thở phải không khí có chứa bụi bioxit silic lâu ngày. Bụi lắng có khích thƣớc lớn hơn 10µm, thƣờng rơi nhanh xuống đất theo định luật Newton với tốc độ tăng dần. Về mặt sinh học, bụi này thƣờng gây tổn hại cho da, mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng… 1.1.2. Phân loại bụi - Theo nguồn gốc: +Bụi hữu cơ nhƣ bụi tự nhiên ( bụi do động đất, núi lửa…) +Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa…) +Bụi động vật (len, lông, tóc…) +Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su, cement…) +Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…) +Bụi hỗn hợp (do mài, đúc…) - Theo kích thƣớc hạt bụi: +Khi D > 10µm : gọi là bụi; +Khi D = (0,01 ÷ 0,1) µm : gọi là sƣơng mù; +Khi D < 0,1 µm : gọi đó là khói Với loại bụi có kích thƣớc nhỏ hơn 0,1 µm (khói) khi hít thở phải không đƣợc giữ trong lại trong phế nang của phổi, bụi từ (0,1 ÷ 5) µm ở lại phổi chiếm (80 ÷ 90)%, bụi từ (5 ÷10) µm khi hít vào lại đƣợc đào thải ra khỏi phổi, còn với bụi lớn hơn 10 µm thƣờng đọng lại ở mũi. - Theo tác hại: Theo tác hại của bụi có thể phân ra: + Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen); + Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban… (bụi bông, gai, phân hóa học, một số tinh dầu gỗ…); + Bụi gây ung thƣ (bụi quặng, crom, các chất phóng xạ…) + Bụi xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiang… ĐỒ ÁN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: NGUYỄN VĂN TỰ - 08115042 6 BÙI VĂN TƢỜNG - 08115089 1.1.3. Tính chất hoá lý của bụi Độ tin cậy và hiệu quả làm việc của hệ thống lọc bụi phụ thuộc đáng kể vào các tính chất lý – hóa của bụi và các thông số của dòng khí mang bụi. Sau đây sẽ trình bày sơ lƣợc các tính chất lý – hóa cơ bản của bụi ảnh hƣởng đến quá trình hoạt động của hệ thống lọc và là cơ sở để chọn thiết bị lọc. 1.1.3.1. Mật độ Mật độ đổ đống (khác với mật độ thực) có tính đến các khe chứa không khí giữa các hạt. Mật độ đổ đống dùng để xác định thể tích bụi chiếm chỗ trong bunke chứa bụi. Khi tăng các hạt cùng kích thƣớc mật độ đổ đông giảm do thể tích tƣơng đối của các lớp không khí tăng. Khi nén chặt, mật độ đổ đống tăng 1,2 ÷ 1,5 lần (so với khí mới đổ đống). Mật độ không thực là tỷ số khối lƣợng các hạt và thể tích mà hạt chiếm chỗ, bao gồm các lỗ nhỏ, các khe hổng và không đều. Các hạt nguyên khối, phẳng và các hạt ban đầu có mật độ không thực trong thực tế trùng với mật độ thực. Những hạt nhƣ thế dễ lọc trong thiết bị lọc quán tính hơn so với thiết bị lọc lỗ rỗng do khối lƣợng bằng khối lƣợng thực nên chúng ít bị tác dụng lôi kéo của không khí sạch thoát ra từ thiết bị lọc. Trái lại các hạt có mật độ không thực thấp dễ lọc trong các thiết bị lọc nhƣ ống vải, bằng vật liệu xốp vì chúng dễ bị nƣớc hoặc vải lọc giữ lại. Mật độ không thực thƣờng có trị số nhỏ hơn so với mật độ thực thƣờng thấy ở bụi có xu hƣớng đông tụ hay thiêu kết, ví dụ: mồ hóng, oxit của các kim loại màu… 1.1.3.2.Tính tán xạ Kích thƣớc hạt là thông số cơ bản của bụi, vì chọn thiết bị lọc chủ yếu dựa vào thành phần tán xạ của bụi. Trong quá trình đông tụ, các hạt ban đầu liên kết với nhau trong thiết bị đông tụ nên chúng to dần. Do đó trong kỹ thuật lọc bụi kích thước Stoc có ý nghĩa quan trọng. Đó là đƣờng kính của hạt hình cầu có vận tốc lắng chìm nhƣ hạt nhƣng không phải hình cầu, hoặc chất keo tụ. Thành phần tán xạ là hàm lƣợng tính bằng số lƣợng hay khối lƣợng các hạt thuộc nhóm kích thƣớng khác nhau. Kích thƣớc hạt có thể đƣợc đặc trƣng bằng vận tốc treo (vt, m/s) – là vận tốc rơi tự do của hạt trong không khí không chuyển động. ĐỒ ÁN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: NGUYỄN VĂN TỰ - 08115042 7 BÙI VĂN TƢỜNG - 08115089 1.1.3.3.Tính bám dính Tính bám dính của hạt xác định xu hƣớng kết dính của chúng. Độ kết dính của hạt tăng có thể làm cho thiết bị lọc bị nghẽn do sản phẩm lọc. Kích thƣớc hạt càng nhỏ thì chúng càng dễ bám vào bề mặt thiết bị. Bụi có (60 ÷ 70)% hạt có đƣờng kính nhỏ hơn 10 µm đƣợc coi nhƣ bụi kết dính (mặc dầu các hạt kích thƣớc lớn hơn 10 µm mang tính tản rời cao) 1.1.3.4. Tính mài mòn Tính mài mòn của bụi đặc trƣng cho cƣờng độ mài mòn kim loại ở vận tốc nhƣ nhau cả khí và nồng độ nhƣ nhau của bụi. Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng, kích thƣớc và mật độ của hạt. Tính mài mòn của bụi đƣợc tính đến khi chọn vận tốc của khí, chiều dày của thiết bị và đƣờng ống dẫn khí cũng nhƣ chọn vật liệu ốp của thiết bị. 1.1.3.5. Tính thấm Tính thấm nƣớc có ảnh hƣởng nhất định đến hiệu quả của thiết bị lọc kiểu ƣớt, đặc biệt khi thiết bị làm việc có tuần hoàn. Khi các hạt khó thấm tiếp xúc với bề mặt chất lỏng, chúng bị bề mặt chất lỏng bao bọc. Ngƣợc lại đối với các hạt dễ thấm chúng không bị nhúng chìm hay bao phủ bởi các hạt lỏng, mà nổi trên bề mặt nƣớc. Sau khi bề mặt chất lỏng bao bọc phần lớn các hạt, hiệu quả lọc giảm vì các hạt khi tiếp tục tới gần chất lỏng, do kết quả của sự va đập đàn hồi với các hạt đƣợc nhúng chìm trƣớc đó, chúng có thể bị đẩy trở lại dòng khí. Các hạt phẳng dễ thấm hơn so với các hạt có bề mặt không đều. Sở dĩ nhƣ vậy là do các hạt có bề mặt không đều hầu hết đƣợc bao bọc bởi vỏ khí đƣợc hấp thụ cản trở sự thấm. Th