Tính toán thiết kế tháp phun rỗng xử lí bụi và khí thải

GVHD: Thái Vũ Bình Danh sách nhóm Mai Ngọc Dung Trần Thị Dương Đỗ Thị Thanh Điệp Đinh Thị Ngọc Hà Nguyễn Thị Ngọc Hiếu Bùi Viết Hiếu Khái niệm. Cấu tạo. Nguyên lý hoạt động. Các kiểu công nghệ. Phương pháp tính toán. Kết luận – giải pháp Khái niệm chung Sử dụng khi cần lọc sạch bụi mịn với hiệu quả tương đối cao. Kết hợp giữa lọc bụi và khử khí độc hại trong phạm vi có thể, nhất là với các lọai khí hơi cháy Kết hợp làm nguội khí thải Đặc biệt độ ẩm cao trong các lọai khí thải khi đi ra khỏi thiết bi lọc không gây ảnh hưởng gì đáng kể cho thiết bị cũng như các quá trình công nghệ liên quan Tháp phun rỗng là gì?? Tiết diện tháp có thể tròn hay hình chữ nhật. Dòng khí và dịch thể trong tháp có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt nhau. Các tháp rửa khí rỗng hoạt động có hiệu quả khi bụi có kích thước > 10m và kém hiệu quả khi kích thước bụi < 5m Các mũi phun có thể bố trí một tầng hay nhiều tầng, hoặc đặt dọc trục thiết bị. Cấu tạo Vỏ thiết bị. Tấm phân phối khí. Vòi phun nước Tấm chắn nước. Nguyên lý hoạt động Chất lỏng tưới ướt bề mặt làm việc của thiết bị, còn dòng khí tiếp xúc với bề mặt này. Các hạt bụi bị hút bởi màng nước và tách ra khỏi dòng khí. Dòng khí bụi được sục vào nước và bị chia ra thành các bọt khí. Các hạt bụi bị dính ướt và loại ra khỏi khí. Dòng khí chứa bụi đi vào thiết bị và được rửa bằng chất lỏng. Các hạt bụi được tách ra khỏi khí nhờ va chạm với các giọt lỏng. Các kiểu công nghệ Theo hướng chuyển động của khí và dịch thể tháp phun rỗng được chia thành 3 loại: Ngược dòng. Cùng dòng. Chính giao. Tháp phun rỗng loại ngược dòng Vận tốc dòng khí trong thiết bị khoảng 0,6 – 1,2m/s. Để phân bố khí đều theo tiết diện tháp đặt ở phần dưới tháp một lưới phân bố khí. Cùng dòng Đường đi của khí và dịch thể cùng chiều nhau Dịch thể được đưa vào dưới góc vuông với hướng của dòng khí( loại này ít được sử dụng) Chính giao(cắt nhau) Phương pháp tính toán 1/ Lưu lượng dòng khí đi qua laùt cát hình hộp trong ñôn và thời gian. 2/ Lưu lượng nước phun. 3/ Đường kính giọt nước dn 4/ Đường kính tháp D. 5/ Chiều cao H. Thông số tính toán 6/ Löôùi phân phối khí. 7/ Vân tốc khí qua lỗ 8/ Chiều daỳ thân thiết bị 9/ Trở löïc của đường ống dẫn vào và ra khỏi thiết bị.  n S (m3/s) Công thức tính lưu lượng khí thải từ 1 lò đốt: Ta có: B : lưu lượng than đốt trong 1giờ (kg/h) V 200 Khí sinh ra khi đốt 1 kg than Có thể lấy: V0 20 = 7,5 m3/kg α- hệ số thừa không khí α=1,25 ÷ 1,3 V0- Lượng không khí cần đốt 1 kg than Vo = 7,1 m3/kg t- Nhiệt độ khí thải gần đúng có thể lấy t ≈ 150oC Đường kính giọt nước: Đường kính tháp : Trong đó: Q: lưu lượng khí xả thải (m3/h) C*: nồng độ khí cần xử lí(mg/m3) dn : đường kính giọt nước (m) Vk : vận tốc khí trong tháp (m/s) vk-n : vận tốc tương đối giữa khí và nước (m/s) (100-300 m/s) p n :khối lượng đơn vị của nước (kg/m3) (700-1200 kg/m3) ơ : sức căng bề mặt của nước (N/m) (19-73).10-3 N/m un :hệ số nhớt động lực của nước (Pas) (3.10-4- 5.10-2 Pas) Lk, Ln : Lưu lượng khí và nước (m3/s) Lõi phân phối khí - Chọn lõi có ñaëc tính dính - Chọn đường kính lỗ phân phối d - Lỗ sắp xếp theo hình lục giác ñeàu - Đường kính trong của lõi D= D tháp Số lỗ trên lõi phân phối: Vận tốc khí qua lỗ Vận tốc nước qua lỗ: Hiệu quả lọc của thiết bị: Ví dụ: Đốt 10 kg/h than Ta có lưu lượng bụi từ lò đốt than: Vận tốc khí trong khoảng (0.6- 1.2)m/s. Chọn vk = 0,6 m/s Ta có: Diện tích tiết diện ngang: Đường kính tháp: Chiều cao H = 2.4D = 2,4. 0,3 = 0.72(m) Lưu lượng riêng phần của nước:m = 0.8 - 1 (l/m3) ⇒ Chọn m = 0.8 l/m3 Lưu lượng toàn phần của nước:Ln = m. Lk = 0,8. 149,2 = 119,36 l/h  =119,36.10-3 m3 /h = 3,31.10-5 m3/s Tải lượng tro bụi Trong đó: Ap : tỉ lệ % tro bụi trong khí thải (3%) a: hệ số tro bụi bay theo không khí (0,1 - 0,85) B lượng than đốt trong 1 giờ (10kg than) Tải lượng tro bụi  Nồng độ bụi: QCVN: C =200 - 400 mg/m3.Tám mũi phun đường kính lỗ phun d =1mm Vận tốc nước: vk qua các lỗ = 0,6 m/s Ta có: Thể tích tổng cộng của những giọt nước trong dòng khí Ở điều kiện làm việc ở nhiệt độ 1500C, một số thông số cơ bản:n =917,3 Kg/m3 = 52,75.10-3N/m n =0,184.10-3Pa/s  = 24,1.10-6 Pa.s Đường kính giọt nước: Chuẩn số Stk: Khối lượng bụi giữ lại trong tháp: Số giọt nước chứa trong tháp: Ta có:  Hiệu quả thu giữ bụi với hạt bụi có đường kính 10.10-3 mm: Tính bề dày thân Thiết bị làm việc ở t = 1500C Áp suất làm việc Plv = 1at = 0,1013 N/mm2 Chọn vật liệu là thép không gỉ Ký hiệu thép: CT3 Giới hạn bền: b = 380 x106 (N/m2) Giới hạn chảy: c = 240 x106 (N/m2) Chiều dày tấm thép: b = 4-20mm Độ dãn tương đối:  = 25% Hệ số dẫn nhiệt:  = 16,3 (W/m0C) Khối lượng riêng:  = 7850 (kg/m3) Chọn công nghệ gia công là hàn tay bằng hồ quang điện, bằng cách hàn giáp mối 2 bên. Hệ số hiệu chỉnh:  =1 Hệ số an toàn bền kéo: k = 2,6 Hệ số an toàn bền chảy: c = 1,5 Hệ số bền mối hàn : thân hình trụ hàn dọc, hàn tay bằng hồ quang điện, hàn giáp mối 1 bên, đường kính D 650mm  hệ số bền mối hàn h = 0,7 Xác định áp suất làm việc trong tháp Trong đó: Pmt: Áp suất pha khí trong thiết bị, Pmt = 1at = 0,1013 (N/mm2) Pl: Áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng trong thiết bị  P = 0,1013 + 6,479.10-3 = 0,1078 (N/mm2) Chọn H= 0.72(m)= 720 mm Xác định ứng suất cho phép của thép CT3 Theo giới hạn bền Theo giới hạn chảy Bề dày thân hình trụ làm việc chịu áp suất trong, tính theo lý thuyết vỏ mỏng Bề dày tối thiểu của thân Bề dày thực của thân thiết bị Áp suất cho phép trong thân thiết bị khi bề dày S = 0.32 (mm) S = S’ + C = 0,159 + 0.16 =0.32 (mm) Tính đáy và nắp Ta chọn đáy và nắp của tháp là elip Chọn vật liệu đáy và nắp thiết bị cùng với vật liệu làm thân tháp là thép không gỉ CT3 Các thông số đã biết: Đáy và nắp làm bằng thép không gỉ CT3 C = 0.16 (mm) [] = 146,15 (N/mm2) Áp suất làm việc phần dưới thân P = 0,1078 (N/mm2) Đường kính tháp D = 300 (mm) Chọn elip tiêu chuẩn  tỷ số: ht/D = 0,25 ht: Chiều cao phần lồi của đáy, (m) ht = D  0,25 = 0,3 0,25 = 0,075 (m) Bán kính cong phía trong ở đỉnh đáy Rt Tính tỷ số: Bề dày tối thiểu của đáy và nắp Bề dày thực tế của đáy và nắp S = S’ + C = 0,158 + 0,16 =0,32 (mm) Chọn về bề dày đáy = bề dày nắp và bằng bề dày thân tháp = 0,32 (mm) Tính đường ống dẫn lỏng vào và ra Vận tốcnước trong ống v = 5,28 (m/s) Đường kính ống Chọn d = 80 (mm) Vận tốc thực trong ống Bề dày ống b = 1 (mm) Vật liệu làm là thép CT3 Chiều dài đoạn ống nối là 50 (mm) ứng với đường kính ống d = 80 (mm) (bảng XIII.32-Trang 434-Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, tập 2) Tính đường ống dẫn khí vào và ra Vận tốc khí trong ống khoảng 0,6 - 1 (m/s), chọn vận tốc trong ống là 0,6m/s Đường kính ống vào và ra Khối lượng bích Ống dẫn khí vào và ra: d = 29 (mm) Khối lượng bích Tính mặt bích nối ống dẫn và thiết bị Ống dẫn lỏng vào và ra: d = 80 (mm) Chọn loại bích liền bằng kim loại đen để nối. Khối lượng bích Một số mô hình trong thực tế Kết luận Ưu điểm + Cấu tạo đơn giản và giá thành thấp. +Có thể lọc bụi kích thướt nhỏ. +Làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao. Nhược điểm + Hiệu suất hấp thụ không cao. + Thể tích điền đầy chất lỏng phun bằng vòi thấp. Một số mô hình trong thực tế