Your SlideShare is downloading. ×
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than

8,719

Published on

Vào link: http://url.cn/RNsjTN …

Vào link: http://url.cn/RNsjTN
Click nút xanh, bên trái để tải.

Chúc bạn học tốt.

Published in: Business
16 Comments
19 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total Views
8,719
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
83
Comments
16
Likes
19
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH ĐIỆN ĐỐT THAN Ở VIỆT NAM I.1 Vấn đề năng lƣợng nói chung: Năng lượng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống xã hội của chúng ta, xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng cao. Tiêu thụ năng lượng trên thế giới gia tăng liên tục, từ năm 1976 đến năm 2006 tổng mức tiêu thụ năng lượng trên thê giới tăng từ khoảng 6 tỷ tấn đổi đổi ra dầu (TQD) lên đến 12 TQD. Trong đó năng lượng hoá thạch chiếm 80 % tổng lượng năng lượng nêu trên, năng lượng sinh khối chỉ chiếm khoảng 10 %, còn lại là 10 % năng lượng điện sơ cấp, nguồn năng lượng này được sản xuất gồm 55 % là năng lượng tái tạo mà chủ yếu là thuỷ điện, còn 45% là năng lượng hạt nhân. Khoảng từ những năm 2000, mức tiêu thụ năng lượng hoá thạch tăng trưởng ngày càng cao, đặc biệt cùng với sự tăng trưởng kinh tế của các nước đang phát triển.[1] Tiềm năng năng lƣợng ở Việt Nam: Việt Nam có tiềm năng lớn về các nguồn khoáng sản năng lượng và đang được huy động tích cực để phục vụ cho sự phát triển nền kinh tế xã hội Việt Nam có mạng lưới sông ngòi dày đặc có độ dốc cao, là điều kiện tốt cho việc phát triển các công trình thủy điện phục vụ cung cấp điện cho sự phát triển của nền kinh tế quốc dân. Đến nay các nhà địa chất đã phát hiện và xác định được tiềm năng dầu khí ở các bể trầm tích khoảng 4,3 tỷ tấn dầu quy đổi, trong đó trữ lượng là 1,2 tỷ tấn và trữ lượng dầu khí có khả năng thương mại là 814,7 triệu tấn. Tổng tài nguyên khoáng sản than của bể than Quảng Ninh đạt trên 10 tỷ tấn, trong đó trữ lượng đạt hàng tỷ tấn. Than lignit ở dưới sâu đồng bằng sông Hồng với tiềm năng khoảng 200 tỷ tấn là nguồn năng lượng lớn cho thế kỷ 21. Như vậy đây là nguồn nhiên liệu dồi dào cho sự phát triển của ngành nhiệt điện đốt than, đốt dầu và khí thiên nhiên. Ưu thế của ngành phát triển năng lượng nhiệt điện là nguồn nhiên liệu ổn định hơn và chi phí đầu tư thấp hơn so với ngành thủy điện. Ngoài hai nguồn năng lượng truyền thống thì Việt Nam cũng đang có chương trình nghiên cứu sử dụng các nguồn năng lượng mới như: năng lượng mặt trời, địa nhiệt, năng lượng gió, năng lượng sóng thủy triều, năng lượng sinh khối… I.2 Hiện trạng và xu hƣớng phát triển nhiệt điện đốt than ở Việt Nam. I.2.1 Hiện trạng ngành nhiệt điện ở Việt Nam Nhu cầu về năng lượng điện ở Việt Nam hiện nay vẫn tiếp tục tăng từ 1416%/năm trong thời kỳ 2011-2015 và sau đó giảm dần xuống 11.15%/năm trong Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 1
  • 2. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN thời kỳ 2016-2020 và 7.4-8.4%/năm cho giai đoạn 2021-2030. Vì vậy sản lượng điện hàng năm cũng đang tăng mạnh, tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng do nhiều lý do khách quan và chủ quan. Tính đến năm 2011 sản lượng điện sản xuất trung bình ngày đạt 285 triệu kWh, tính trung bình năm đạt hàng trăm tỉ kWh. Trong đó nhiệt điện đóng vai trò hết sức quan trọng chiếm khoảng 48-52% tổng sản lượng điện. Nhìn chung hàng năm tốc độ tăng trưởng sản lượng điện đạt từ 12-15% so với năm trước.[2] Để đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ điện, nhiệt điện đốt than đang được ưu tiên lựa chọn và phát triển vì nguồn nguyên liệu ổn định, chi phí xây dựng thấp và thời gian thi công nhanh hơn so với thủy điện. Nguồn nguyên liệu chính trong sản xuất nhiệt điện hiện nay là than, dầu và khí tự nhiên. Theo tổng kết của tập đoàn than khoáng sản Việt Nam, trữ lượng than của nước ta khoảng 10 tỉ tấn, trong đó đã thăm dò tìm kiếm 3,5 tỉ tấn chủ yếu là than atraxit, loại than này đang được khai thác với quy mô lớn và có khả năng đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng than trong nước và một phần xuất khẩu. Ngoài ra, trữ lượng than nâu ở Việt Nam cũng rất lớn nhưng hiện nay vẫn chưa khai thác được nhiều; theo Bộ Công Thương năm 2011 tổng sản lượng dầu khai thác được khoảng 25 triệu tấn/năm, khí thiên nhiên đạt khoảng 9 tỷ m3/năm…và sản lượng khai thác hàng năm đều tăng hơn so với năm trước từ 210%. Đây là những loại nhiên liệu sẵn có ở Việt Nam, với các mỏ than lớn tập trung chủ yếu ở tỉnh Quảng Ninh, các mỏ dầu khí tập trung ở miền trung và miền nam. Chính vì vậy mà các nhà máy nhiệt điện cũng được phân bố một cách hợp lý dọc theo chiều dài đất nước. Các nhà máy nhiệt điện đốt than tập trung chủ yếu ở miền Bắc như nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Thái Bình, Hải Phòng, Uông Bí, Cẩm Phả, Ninh Bình…còn các nhà máy nhiệt điện tua bin khí được xây dựng ở miền trung và miền nam như nhà máy nhiệt điên Phú Mỹ, Vũng Áng, Nhơn Trạch, Duyên Hải 3… I.2.2 Xu thế phát triển nhiệt điện đốt than ở Việt Nam Khoáng sản than năng lượng ở Việt Nam được đánh giá có trữ lượng lớn (10 tỉ tấn), đáp ứng được nhu cầu cho phát triển nhiệt điện đốt than đến khoảng năm 2025. Tuy nhiên do trình độ và điều kiện kinh tế của Việt Nam còn thấp nên trữ lượng than phần lớn còn nằm sâu dưới lòng đất mà chưa khai thác được. Phần có khả năng khai thác thì cũng đã sắp cạn kiệt, chỉ đủ đáp ứng đến hết năm 2011. Vì vậy, để đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng than trong nước, tập Đoàn điện lực Việt Nam đã chủ trương chính sách nhập khẩu than Bitum ở các nước láng giềng mà chủ yếu là Indonesia và Úc. Than nhập khẩu này có thể đốt riêng biệt hoặc pha trộn với than trong nước để tăng khả năng cháy của than trong nước. Vấn đề ở đây là sẽ phải làm Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 2
  • 3. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN sao bố trí địa điểm xây dựng nhà máy thật hợp lý, nhằm phân bổ, cân đối công suất các nhà máy nhiệt điện than giữa các vùng miền. Cụ thể là đảm bảo tỷ lệ 50% công suất ở miền Nam, còn lại ở miền Bắc và miền Trung. Qua đó mới hạn chế được việc truyền tải điện Bắc - Nam, giảm tổn thất, nâng cao chất lượng điện năng, đảm bảo có nguồn cấp cho từng miền, khu vực. Trong việc bố trí xây dựng nhà máy nhiệt điện thì ưu tiên các nhà máy ở phía Bắc sử dụng nguồn than nội địa, còn các nhà máy ở phía Nam thì sử dụng nguồn than nhập khẩu và dầu khí. Trong tương lai việc chuyển giao công nghệ và ứng dụng lò đốt tầng sôi tuần hoàn cho các nhà máy nhiệt điện than cũng được thực hiện vì công nghệ này ít gây ô nhiểm môi trường hơn và hiện được nhiều nước trên thế giới ứng dụng. Dự kiến đến năm 2020 tỉ trọng nhiệt điện than chiếm khoảng 48,6% tổng sản lượng điện của cả nước và đến năm 2030 thì sản lượng nhiệt điện than đạt khoảng 52% tổng sản lượng điện của cả nước.[2] Bên cạnh việc gia tăng phát triển các nhà máy nhiệt điện thì vấn đề bảo vệ môi trường cũng được quan tâm trong trong quá trình đầu tư, lựa chọn công nghệ, lựa chọn nguyên liệu. I.3 Vấn đề môi trƣờng do nhà máy nhiệt điện gây ra I.3.1 Các đặc trƣng của chất thải nhà máy nhiệt điện đốt than: Đặc trưng chất thải nhà máy nhiệt điện đốt than chủ yếu phụ thuộc vào thành phần và tính chất của nhiên liệu. Nguồn nguyên liệu chính được sử dụng cho quá trình sản suất là than antraxit - loại than có hàm lượng tro cao, khi đốt tạo ra lượng khói lớn nên chất thải nhà máy nhiệt điện có những đặc trưng chính sau: Thành phần khói thải: - Khói thải được tạo ra chủ yếu từ quá trình đốt than ở trong lò hơi, với lưu lượng rất lớn chủ yếu mang theo tro bụi và một số chất khí ô nhiễm như SO2, NOx, CO, CO2, dioxin, furan, VOC, hơi thủy ngân … - Ngoài ra còn có khí thải của các phương tiện giao thông đi lại trong nhà máy; các hợp chất hữu cơ bay hơi bị rò rỉ từ đường ống dẫn, thiết bị cũng như từ các quá trình ở trong nhà máy; bụi than trước quá trình đốt thường xuất hiện ở các cảng than, cảng lật toa, kho chứa than, quá trình vận chuyển than về kho và vận chuyển sản xuất… Nước thải: nhu cầu sử dụng nước của nhà máy nhiệt điện là rất lớn nên vấn đề nước thải là không thể tránh khỏi, nước thải nhà máy nhiệt điện đốt than có nguồn gốc từ các quá trình khác nhau và mang những đặc trưng khác nhau:Nước làm mát: được thải ra từ quá trình làm mát bình ngưng và các thiết bị phụ, thường Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 3
  • 4. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN thì có nhiệt độ cao, thành phần và tính chất ít biến đổi so với nguồn nước ban đầu; Nước thải ô nhiễm dầu: do các sự cố rò rỉ dầu, quá trình rửa thiết bị có sử dụng dầu, rửa nồi hơi, các động cơ, nhà dầu, nước mưa chảy tràn… Nước thải chứa dầu thường có màng dầu nổi ở phía trên, nếu hàm lượng dầu lớn có màu đen; Nước xả lò hơi: trong quá trình vận hành lò hơi, để tránh tình trạng đóng cặn lắng trong các bộ quá nhiệt người ta thường bổ sung thêm các hóa chất chống đóng cặn, theo chu kì thì thải rửa. Loại nước nước thải này không thường xuyên và lưu lượng cũng không quá lớn, chất lượng nằm trong tiêu chuẩn xả thải; Nước thải tro xỉ: có lưu lượng lớn, thường để thải 1 tấn tro xỉ phải tốn 4 m3 nước[3]. Nước thải tro xỉ có độ đục cao, hàm lượng cặn lớn, khả năng tiếp nhận oxi giảm. Nếu không xử lý thì đây là nguồn gây ô nhiễm nước đáng lo ngại; Nước thải sinh hoạt: với lượng công nhân làm việc thường rất đông, nên vấn đề nước thải sinh hoạt cũng đáng quan tâm. Nước thải sinh hoạt thường có hàm lượng BOD, COD cao, độ màu độ đục cao, hàm lượng chất dinh dưỡng lớn…; Nước rửa thiết bị, rửa dầm nền thiết bị lọc bụi và nước mưa chảy tràn: có độ đục cao, chứa các ion kim loại, có chứa dầu mỡ, hàm lượng chất rắn lớn. Chất thải rắn: Chất thải rắn nhà máy nhiệt điện chủ yếu là tro xỉ từ quá trình đốt nhiên liệu, thạch cao từ quá trình xử lý SO2, và một phần là chất thải rắn sinh hoạt, các thiết bị hư hỏng... - Than có hàm lượng tro cao (30,32%), trong đó có 10% là xỉ lò được thải ra nhờ hệ thống tháo xỉ. Phần còn lại là tro bay theo khói (90% hàm lượng tro) sẽ được tách ra khỏi khối khí thải nhờ hệ thống lọc bụi. Lượng tro xỉ này được thải theo hệ thống kín và đưa ra một hồ chứa tập trung riêng biệt.[3] - Do quá trình xử lý SO2, người ta thường sử dụng phương phấp hấp thụ bằng dung dịch sữa vôi, nên sau hệ thống xử lý SO2 có tạo ra một lượng lớn thạch cao. - Quá trình sinh hoạt làm việc của cán bộ công nhân viên trong nhà máy cũng phát sinh thêm lượng chất thải rắn như: bao bì, thức ăn thừa, giấy, nhựa... và một số chất thải từ các trang thiết bị bị hư hỏng... - Vi khí hậu: Nhiệt: các quá trình hoạt động với công suất lớn, đặc biệt là lò hơi đã toả ra một lượng nhiệt đáng kể làm cho môi trường không khí xung quanh nóng lên, gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người lao động. - Tiếng ồn: các thiết bị điều hoạt động với công suất lớn, tiếng ồn luôn ở mức quá giới hạn cho phép. Nếu người lao động không có những thiết bị bảo hộ lao động thì rất dễ bị bệnh nghề nghiệp do tiếng ồn gây ra như: nặng tay, viêm màng Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 4
  • 5. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN nhĩ, điếc nghề nghiệp... Các nguồn chính phát ra tiếng ồn là: máy nghiền than, bộ lọc bụi tĩnh điện, máy phát điện.... I.3.2 Các tác hại của khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than: Tác hại của tro, bụi: [4] - Tác hại đầu tiên cần phải nói đến là ảnh hưởng đến sức khỏe con người: trẻ em, người già và những người mắc bệnh về hô hấp là dể bị ảnh hưởng nhiều nhất. Các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10 µm có thể đi vào tận phế nang gây viêm nhiểm phế quản, hạt nhỏ hơn 2,5 µm có thể đi vào tận màng phổi và đọng lại trong lá phổi gây viêm phổi, sơ hóa phổi, nếu nồng độ cao và kéo dài có thể dẩn đến ung thư phổi.Một số bệnh ở con người do bụi gây ra: đối với hệ hô hấp:viêm mũi, viêm phế quản, hen suyễn, viêm phổi, ung thư phổi; đối với hệ tiêu hóa: giảm men răng gây sâu răng, gây rối loạn tuyến nước bọt, rối loạn hệ tiêu hóa, viêm dạ dày, viêm nhiểm đường ruột làm giảm khả năng tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng; đối với da: tác động đến tuyến nhờn ở da làm khô da, kích thích gây dị ứng da, viêm da, sinh mụn trứng cá, mụn nhọt, lở loét da; đối với mắt: khi bụi tiếp xúc trực tiếp với mắt sẽ kích thích đến màng tiếp hợp gây sưng đỏ, chảy nước mắt nếu tình trạng này kéo dài có thể làm tổn thương màng tiếp hợp gây viêm mi mắt, viêm giác mạc, giảm thị lực, nặng hơn có thể làm mù mắt. - Bụi còn gây tác hại đến hệ sinh thái, ảnh hưởng đến mùa màng: khi bụi lắng đọng trên bề mặt lá cây, nếu không có nước mưa để rửa sạch thì ngăn cản quá trình quang hợp và trao đổi chất của cây làm cây cối chậm phát triển, hệ sinh thái bị tổn hại nặng nề và năng suất cây trồng giảm sút. - Khi bụi phát tán ra môi trường làm giảm độ trong suốt của khí quyển, cản trở tầm nhìn, hư hỏng thiết bị, giảm tuổi thọ của công trình, làm mất giá trị mỹ quan. Tác hại của SO2: [5], [6] - Khí SO2, SO3 gọi chung là SOx là những khí độc hại không chỉ với sức khỏe con người, động thực vật mà còn tác động lên các vật liệu xây dựng, các công trình kiến trúc. Chúng là những chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật cơ trơn của khí quản. Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản gây viêm khí quản, khi tiếp xúc với mắt có thể tạo thành axit gây tổn hại đến thị lực. - SOx có thể xâm nhập vào cơ thể người qua các cơ quan hô hấp hoặc cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt, cuối cùng chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn. Khi tiếp xúc với SOx có thể tạo ra các hạt axit nhỏ, các hạt này có thể xâm nhập vào các huyết mạch. SOx có thể xâm nhập vào cơ thể người qua da và gây Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 5
  • 6. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN các chuyển đổi hóa học, kết quả của nó là hàm lượng kiềm trong máu giảm, amoniac bị thoát qua đường tiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt. - SOxbị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit H2SO4 hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển thực vật, ảnh hưởng đến hệ sinh thái, làm chua đất và là tác nhân gây ăn mòn kim loại, bê tông và các công trình kiến trúc…. Tác hại của NO2: [5], [6] - NOx là khí có màu nâu đỏ có mùi gắt và cay, mùi của nó có thể phát hiện được vào khoảng 0.12 ppm. NO2 là khí có tính kích thích mạnh đường hô hấp. Nó tác động đến hệ thần kinh và phá hủy mô tế bào phổi, làm chảy nước mũi, viêm họng. Khi NO2 với nồng độ 100ppm có thể gây tử vong cho người và động vật sau ít phút. Với nồng độ 5ppm có thể gây ảnh hưởng xấu đến đường hô hấp. Con người tiếp xúc lâu với NO2 khoảng 0.06 ppm có thể gây các bệnh trầm trọng về phổi. - Một số thực vật nhạy cảm cũng bị tác hại bởi NO2 khi ở nồng độ khoảng 1 ppm. NO2 cũng là tác nhân gây ra hiệu ứng nhà kính. Tác hại của CO [5] [6] - Khí CO là loại khí không màu, không mùi không vị, tạo ra từ quá trình cháy không hoàn toàn của nguyên liệu than. Sức đề kháng của con người với CO rất kém. Những người mang thai và đau tim tiếp xúc với CO sẽ rất nguy hiểm vì ái lực của CO với hemoglobin cao hơn gấp 200 lần so với oxy, nên khi vào cơ thể sẽ lập tức phản ứng với hemoglobin, cản trở oxy từ máu đến các mô. Vì vậy cần một lượng máu lớn hơn nhiều được bơm đến để mang cùng một lượng oxy cần thiết đến các mô.Ở nồng độ khoảng 5ppm có thể gây đâu đầu chóng mặt. Ở những nồng độ từ 10-250 ppm có thể gây tổn hại đến hệ thống tim mạch thậm chí gây tử vong. - Rất nhiều nghiên cứu trên con người và động vật chứng tỏ rằng những người yếu tim sẽ bị tăng thêm căng thẳng khi lượng CO trong máu vượt quá mức. Đặc biệt các nghiên cứu lâm sàng đã cho thấy khi tiếp xúc với CO ở mức cao thì những người hay bị đau thắt ngực sẽ tăng thời gian đau. Những người khoẻ mạnh cũng bị ảnh hưởng, nhưng chỉ khi tiếp xúc với CO cao sẽ dẫn đến khả năng suy giảm thị lực, năng lực làm việc, sự khéo léo, khả năng học tập và hiệu suất công việc. Với các tác hại của khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than như đã trình bày thì yêu cầu cấp bách cho chúng ta là phải có hệ thống xử lý khí thải hợp lý trước khi đưa dòng khí vào môi trường. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 6
  • 7. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN CHƢƠNG II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI II.1 Một số phƣơng pháp xử lý khí thải thƣờng đƣợc sử dụng: II.1.1 Các phƣơng pháp xử lý bụi: 1. Xử lý bụi theo phƣơng pháp khô: i) Buồng lắng: Buồng lắng là một không gian dạng hình hộp chữ nhật có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện của đường ống dẩn khí vào, nhằm giảm vận tốc dòng khí xuống rất nhỏ khi đi vào buồng lắng. Vì vậy, các hạt bụi có đủ thời gian lắng xuống đáy thiết bị dưới tác dụng của trọng lực và được giữ lại ở đó mà không bị dòng khói mang theo. Buồng lắng được ứng dụng để lọc bụi thô, hạt bụi có kích thước lớn hơn 50µm. Ưu điểm: - Thiết bị có cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp, có thể xây dựng bằng các vật liệu dể kiếm như gạch, xi măng. - Chi phí vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thấp. - Lọc được hiệu suất cao các hạt bụi có kích thước lớn giảm quá tải cho các thiết bị phía sau, tổn thất áp suất nhỏ. - Có khả năng làm việc trong dải nhiệt độ và áp suất rộng Nhược điểm: - Kích thước thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích. Chỉ có thể lọc các hạt bụi có kích thước lớn hơn 50µm. ii) Thiết bị lọc bụi ly tâm: Thiết bị lọc bụi ly tâm hay còn gọi là xiclon. Có cấu tạo gồm thân hình trụ tròn, phía dưới thân hình trụ có phễu thu bụi và dưới cùng là ống thu bụi. Không khí mang bụi đi vào ở phần trên của thiết bị theo đường ống có phương tiếp tuyến với thân hình trụ, vì vậy dòng khí vào chuyển động theo đường xoắn ốc từ trên xuống. Nhờ vào lực ly tâm mà các hạt bụi có xu hướng tiến về phía thành ống rồi va chạm vào đó, mất động năng và rơi xuống phễu hứng bụi. Khi dòng khí chạm vào đáy phễu thì bị dội ngược lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc và đi ra ngoài theo đường ống thoát khí được lắp cùng trục với thân thiết bị. Để có được hiệu suất lọc bụi cao người ta thường bố trí hai hay nhiều xiclon theo kiểu mắc nối tiếp, song song hoặc theo kiểu chùm. Ưu diểm: Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, chi phí vận hành bảo dưỡng thấp, có khả năng làm việc liên tục, có thể chế tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau tùy vào Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 7
  • 8. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN yêu cầu nhiệt độ áp suất. Nhược điểm: Hiệu suất thấp đối với hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 5µm; Dể bị mài mòn nếu bụi có độ cứng cao, Hiệu suất sẽ giảm nếu bụi có độ kết dính cao. iii) Thiết bị lọc bụi bằng vật liệu lọc: Môi trường lọc hay còn gọi là vật liệu lọc hay lưới lọc. Được cấu tạo từ một hoặc nhiều lớp sợi mà mỗi sợi được xem là có tiết diện tròn nằm cách nhau từ 5-10 lần so với kích thước của hạt bụi. Khi dòng khí mang bụi đi qua lớp vật liệu lọc thì bụi bị giữ lại trên bề mặt lớp vật liệu sạch. Sau một khoảng thời gian lớp vật liệu lọc có sự thay đổi về mặt cấu trúc do bụi bám vào bên trong, do thay đổi độ ẩm hoặc là do một lí do nào đó làm cho sức cản khí động và hiệu quả lọc bị thay đổi rõ rệt. iv) Thiết bị lắng bụi tĩnh điện: Thiết bị có cấu tạo gồm một dây kim loại nhẵn, có tiết diện nhỏ, được căng theo trục của ống kim loại nhờ có đối trọng. Dây kim loại được nạp dòng điện một chiều có điện thế cao khoảng 50-100 = kV, còn gọi là cực âm hay cực ion hóa của thiết bị. Cực dương là ống kim loại được bao quanh cực âm và nối đất hay còn gọi là cực lắng. Khi cấp điện thế cao vào cực âm thì tạo ra một điện trường mạnh bên trong ống cực dương và khi dòng khí mang bụi đi qua các phân tử khí sẽ bị ion hóa và truyền điện tích âm cho các hạt bụi do tác dụng va chạm hoặc khếch tán ion. Các hạt bụi bị nhiểm điện âm sẽ di chuyển về cực dương (cực lắng) và đọng lại trên bề mặt bên trong của ống hình trụ, mất điện tích và rơi xuống phễu thu bụi. Ngoài ra còn có thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu tấm, là loại thiết bị mà cực dương là các tấm dạng bảng được đặt song song hai bên các cực âm. Ưu điểm: - Có thể thu bụi với hiệu suất cao 99,5 %. Lưu lượng khí thải lớn. - Có thể thu bụi có kích thước siêu nhỏ, dưới 1µm, và nồng độ bụi lớn 50 g/m3. - Có thể làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao lên đến 5000c. - Làm việc trong phạm vi áp suất cao hoặc áp suất chân không. - Có khả năng tách bụi có độ ẩm cao, cả dạng lỏng hoặc rắn. Nhược điểm: - Vì khá nhạy cảm nên khó khăn trong việc lọc bụi có nồng độ thay đổi lớn. - Chi phí chế tạo cao, vận hành, bảo dưỡng cao và phức tạp hơn các thiết bị khác; dễ bị ăn mòn, hư hỏng trong điều kiện khí thải có chứa hơi axit hay chất ăn mòn; Không thể lọc bụi mà khí thải có chứa các chất dể cháy nổ.có điện trở suất quá cao. - Tốn nhiều không gian để đặt thiết bị. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 8
  • 9. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN - Vì môi trường làm việc có điện thế và nhiệt độ cao nên có thể phát sinh các chất gây ô nhiểm môi trường như NOx hay O3. 2. Phƣơng pháp ƣớt: Phương pháp tách bụi ướt dựa trên nguyên tắc cho dòng khí mang bụi tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng mà thông thường là nước. Bụi sẽ bị chất lỏng giữ lại và tách ra khỏi dòng khí dưới dạng bùn. Trong quá trình xử lý bụi bằng phương pháp ướt có thể kết hợp xử lý một số chất ô nhiểm dạng khí như SO2, NOx, ngoài ra còn kết hợp để giảm nhiệt độ khí thải trước khi thải ra môi trường. Các thiết bị tách bụi ướt thường được bố trí các vòi phun nước ở các vị trí thích hợp tuỳ từng loại thiết bị. Một số thiết bị được sử dụng để tách bụi theo phương pháp ướt là: Cyclon ướt, ventury ướt, thiết bị lọc bụi có đĩa chứa nước sủi bọt, thiết bị lọc bụi có lớp đệm bằng vật liệu rỗng được tưới nước, buồng phun-thùng rửa khí rỗng, thiết bị lọc bụi kiểu ướt có tác động va đập quán tính.  Ưu nhược điểm của phương pháp tách bụi ướt: Ưu điểm: - Chi phí đầu tư ban đầu thấp. - Có thể xử lý đồng thời bụi và các khí ô nhiểm. - Có khả năng lọc được những hạt bụi có kích thước nhỏ, hiệu suất lọc bụi cao hơn phương pháp khô. - Không có hiện tượng bụi quay lại. - Có khả năng làm việc với khí thải có nhiệt độ cao. Nhược điểm: - Chi phí vận hành cao, tiêu tốn nhiều năng lượng. - Thiết bị dể bị ăn mòn, phát sinh nhiều bùn thải. II.1.2 Các phƣơng pháp xử lý khí SO2 [7] 1. Xử lý SO2 bằng phƣơng pháp hấp thụ: a. Hấp thụ SO2 bằng đá vôi, vôi nung CaO hoặc sữa vôi (Ca(OH)2) Xử lý SO2 bằng vôi là phương pháp này được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi. Trong tháp hấp thụ, dòng khí thải mang khí SO2 đi từ dưới lên trên qua bộ phận phân phối khí, dòng dung dịch hấp thụ đi từ trên xuống qua hệ thống giàn phun. Khi SO2 tiếp xúc với dung dịch hấp thụ thì xảy ra quá trình hấp thụ SO2 tạo thành thạch cao, dòng khí sạch qua bộ khử ẩm rồi đi ra ngoài, còn dung dịch sau hấp thụ được trộn với dung dịch hấp thụ mới và tiếp tục được sử dụng đến khi nồng độ thạch cao trong dung dịch trên 60 % [16] thì được tháo ra nhờ hệ thống tách thạch cao. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 9
  • 10. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình xử lý như sau: CaCO3 + SO2CaCO3 + CO2 CaO + SO2 CaSO3 2CaSO3 + O2 2CaSO4 Hiệu quả hấp thụ SO2 bằng sữa vôi đạt 98%. Sức cản khí động của hệ thống không vượt quá 20 mm H2O.[7] Nguyên liệu vôi được sử dụng một cách hoàn toàn, cụ thể là cặn bùn từ hệ thống xử lý thải ra có thể được sử dụng làm chất kết dính trong xây dựng sau khi chuyển sunfit thành sunfat trong lò nung. Ưu điểm: - Công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng. - Hiệu quả xử lý cao, tiêu tốn chất hấp thụ ít và điện năng tiêu thụ thấp. - Độ tin cậy và giá trị lợi ích cao, sản phẩm phụ có độ ổn định cao. b. Hấp thụ SO2 bằng MgO hoặc ZnO: Về khả năng sử dụng sữa MgO (ZnO) để khử SO2 khói thải đã được biết từ lâu, nhưng nghiên cứu ứng dụng trong công nhgiệp mới được thực hiện gần đây chủ yếu là do các nhà khoa học công nghệ của Liên Xô cũ. SO2 được hấp thụ bởi oxit –hydroxit magiê, tạo thành tinh thể ngậm nước sunfit magiê. Trong thiết bị hấp thụ xảy ra các phản ứng sau: MgO + SO2 = MgSO3 MgO + H2O = Mg(OH)2 MgSO3 + H2O + SO2 = Mg(HSO3)2 Mg(OH)2 + Mg( HSO3)2 = 2MgSO3 + 2H2O Độ hòa tan của sunfit magiê trong nước bị giới hạn, nên lượng dư ở dạng MgSO3.6H2O và MgSO3.3H2O rơi xuống thành cặn lắng. Tỉ lệ rắn: lỏng trong huyền phù là 1:10. Độ pH ở đầu vào là 6,8 – 7,5; còn ở đầu ra là 5,5 – 6,0. Sunfat magiê được hình thành do oxit hóa sunfit magiê: MgSO3 + O2 MgSO4 SO2 thoát ra là 7-15% được làm nguội, tách bụi và sương mù axit sunfuric dùng để sản xuất axit sunfuric. Ưu điểm: - Có thể làm sạch khí nóng mà không cần làm lạnh sơ bộ. - Thu được axit sunfuric, hiệu quả làm sạch cao. Nhược điểm: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 10
  • 11. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN - Quy trình công nghệ phức tạp. - Không phân giải hoàn toàn sulfat khi nung. Tổn hao MgO khá nhiều. c. Xử lý SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ: Xử lí khí SO2 trong khí thải bằng các chất hấp thụ hữu cơ được áp dụng nhiều trong công nghiệp luyện kim màu. Chất hấp thụ khí SO2 được sử dụng phổ biến là các amin thơm như anilin C6H5NH2, toluđin CH3C6H4NH2, xyliđin (CH3)2C6H3NH2, và đimety-anilin C6H5N(CH3)2. Quá trình xử lí theo phương pháp trên là quá trình sunfidin: Quá trình này được các hãng công nghiệp hóa chất và luyện kim của Đức nghiên cứu và áp dụng ở nhà máy luyện kim Hamburg để khử SO2 trong khói thải của lò thổi luyện đồng. Nồng độ của khí trong khói thải dao động trong phạm vi 0,5 ÷ 8%, trung bình là 3,6%.Chất hấp thụ là hỗn hợp xylidin và nước tỉ lệ ≈ 1:1. Quá trình khử SO2 bằng dimetylanilin – Quá trình ASARCO: quá trình này được nghiên cứu và áp dụng ở nhiều các nhà máy luyện kim. 2. Xử lý SO2 bằng phƣơng pháp hấp phụ thể rắn: Thực chất của phương pháp này là sử dụng các chất hấp phụ thể rắn có khả năng hấp phụ SO2 đưa vào trong thiết bị phản ứng. Khi SO2 đi qua lớp chất hấp thụ ở một điều kiện nhất định sẽ bị giữ lại trong đó, dòng khí sạch đi ra ngoài, chất hấp phụ được hoàn nguyên bởi những phương pháp khác nhau. Một số chất hấp phụ thể rắn thường được sử dụng: than hoạt tính, than hoạt tính có tưới nước,nhôm oxit kiềm hóa, mangan oxit, bằng vôi và dolomit trộn với than nghiền… II.1.3 Các phƣơng pháp xử lý khí NOx 1. Khử xúc tác chọn lọc với chất khử là ammoniac:( SCR) Ammoniac là chất khử có khả năng phản ứng chọn lọc với NO và NO2 ở nhiệt độ cao >232 0c. Quá trình khử được thực hiện trên bề mặt xúc tác tạo thành Nito và nước theo các phản ứng sau: Khi có mặt của oxy: 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O Phản ứng phụ không mong muốn: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O Khi không có mặt của oxy: 6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 11
  • 12. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Một số nhóm xúc tác thường được dùng cho quá trình này bao gồm: - Nhóm xúc tác kim loại quý: platin Pt, Rodi, Pt-Ro, Pt/Al2O3 , nhiệt độ làm việc từ 200-300 0C. - Nhóm xúc tác oxit kim loại: Fe2O3/Cr2O3, V2O5/ TiO2…Nhiệt độ làm việc từ 300-450 0C. - Nhóm xúc tác Zeolite, nhiệt độ làm việc 300-600 0C. Ưu điểm: hiệu quả xử lý cao Nhược điểm: cần phải gia nhiệt dòng khí trước khi đưa vào hệ thống xử lý. 2. Khử xúc tác không chọn lọc: Các chất khử thường dùng trong phương pháp này là hydrocacbon, hydro, và cacbon monoxit với sự có mặt của xúc tác. Các phản ứng xảy ra: 4NO + CH4 → 2N2 + CO2 + 2H2O 2NO2 + CH4 → N2 + CO2 + 2H2O O2 + CH4 → CO2 + 2H2O. Các loại xúc tác được sử dụng cho quá trình ở quy mô công nghiệp gồm: Platin, muối Crom, các oxit kim loại. Khoảng nhiệt độ giới hạn là 350-800 0C, nhiệt độ tối ưu khoảng 425-650 0C. Ưu điểm: Hiệu suất khử NOx cao, có thể đạt 80-90%. Nhược điểm: Chủ yếu được áp dụng với dòng khói thải có nồng độ oxy thấp.Các chất xúc tác trên dể bị ngộ độc bởi SO2, kẽm và phốt pho có trong khí thải của quá trình đốt. 3. Khử chọn lọc không có xúc tác: Phương pháp này cũng dựa trên phản ứng chọn lọc của NH3 với NO và NO2, giống như khử xúc tác chọn lọc nhưng nhiệt độ để xảy ra các phản ứng cao hơn (khoảng 900- 1000 0C). Tác nhân khử được sử dụng là NH3 hoặc Ure, quá trình khử diễn ra chậm. Ở nhiệt độ cao hơn, hầu hết NH3 được chuyển hóa thành NO: NH3 +O2 →NO + 3/2 H2O Ngoài ra, người ta còn sử dụng một số phương pháp khác để xử lý NOx như: hấp phụ NOx bằng silicagel, alumogel, than hoạt tính… II.2 Lựa chọn công nghệ cho hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện với công suất phát thải 10000 m3/h. Khí thải của nhà máy nhiệt điện đốt than có lưu lượng lớn, nồng độ bụi cao, và chứa nhiều chất ô nhiểm dạng khí như SOx, NOx…có tác hại nghiêm trọng đến sức khỏe con người và môi trường. Vì vậy chúng ta cần có hệ thống xử lý các chất ô nhiểm này đảm bảo nồng độ của chúng sau khi ra môi trường phải đạt tiêu chuẩn Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 12
  • 13. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN cho phép. Việc lựa chọn các thiết bị cho hệ thống xử lý phụ thuộc vào đặc tính của dòng thải, phụ thuộc vào điều kiện kinh tế kĩ thuật ở mỗi địa phương mỗi quốc gia, đồng thời phải đạt hiệu suất xử lý theo yêu cầu. Vì dòng khí thải có nồng độ bụi khá cao nên việc xử lý bụi trước khi thải ra môi trường là một vấn đề cần cân nhắc trong quy hoạch xây dựng nhà máy nhiệt điện, mặc khác khí thải có lưu lượng lớn và độ ẩm của khí thải thường thấp nên sử dụng phương pháp khô để xử lý vừa đảm bảo an toàn cho thiết bị vừa không phát sinh lượng lớn nước thải phía sau. Đối với khí thải nhà máy nhiệt điện thì yêu cầu thiết bị xử lý bụi phải có khả năng làm việc với lưu lượng khí thải lớn, nồng độ bụi rất cao và quan trọng nhất là hiệu suất xử lý phải đạt yêu cầu. Sau khi so sánh ưu nhược điểm và khả năng lọc bụi của các thiết bị thấy rằng bộ lắng bụi tĩnh điện có khả năng đáp ứng được các yêu cầu nhiều nhất. Vì vậy chọn bộ lắng bụi tĩnh điện (ESP) để xử lý bụi là hợp lý nhất. Đối với SO2, trong các phương pháp xử lý được trình bày ở phần II.1.2 thì phương pháp hấp thụ SO2 bằng dung dịch đá vôi, với tháp hấp thụ là tháp rữa khí rỗng là phù hợp với điều kiện kinh tế kĩ thuật nước ta. Ở nước ta các nhà máy nhiệt điện đốt than có sử dụng hệ thống xử lý SO2 đều sử dụng phương pháp này, đây là điều kiện thuận lợi để người cán bộ kĩ thuật, vận hành cũng như người chế tạo thiết bị dễ dàng trao đổi kinh nghiệm. Tháp rữa khí rỗng có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, chi phí xây dựng hệ thống không cao. Vật liệu hấp thụ - đá vôi - là nguồn vật liệu có sẵn ở Việt Nam, dễ kiếm rẻ tiền, đồng thời quá trình xử lý cũng ít tiêu tốn vật liệu mà hiệu suất xử lý thì khá cao. Vì vậy để xử lý khí thải của nhà máy nhiệt điện đốt than với lưu lượng 10000 m3/h thì em cũng chọn phương pháp hấp thụ bằng dung dịch đá vôi với tháp hấp thụ là tháp rửa khí rỗng. Để xử lý NOx, hiện nay người ta thường sử dụng phương pháp khử xúc tác có chọn lọc với chất khử là NH3 và xúc tác là V2O5, nhiệt độ làm việc khoảng 300 – 450 oC. Đây là phương pháp có hiệu suất xử lý cao, nhiệt độ làm việc so với các phương pháp khử khác thì thấp hơn nhiều. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 13
  • 14. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Khí thải lò hơi Dung dịch NH3 Không khí Dung dịch sữa vôi Bộ trao đổi nhiệt bằng nước Nước nóng Lọc bụi tĩnh điện Nước sạch Tro, bụi Tháp khử NOx Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Tháp hấp thụ SO2 Không khí nóng Thạch cao Quạt ly tâm Ống khói Hình II.2 Sơ đồ dây chuyền xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 14
  • 15. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Thuyết minh sơ đồ làm việc của hệ thống: Dòng khí thải sau khi qua khỏi bộ quá nhiệt thì nhiệt độ vẫn còn cao nên ta phải cho hạ nhiệt độ của dòng khí trước khi đi vào bộ lắng tĩnh điện nhằm giảm lưu lượng khí thải vào thiết bị nên có thể giảm được kích thước thiết bị và kích thước đường ống dẫn. Chất tải nhiệt có thể dùng là nước, vì vừa rẻ tiền lại có sẵn trong hệ thống cấp nước của nhà máy. Nước nóng sau khi tải nhiệt có thể cấp cho lò hơi, một phần cung cấp nước nóng cho việc tắm rữa, sinh hoạt của cán bộ trong nhà máy. Khói thải sau khi đi qua các bộ trao đổi nhiệt để tận dụng nguồn nhiệt thì được đưa vào bộ lắng bụi tĩnh điện để xử lý bụi. Khi dòng khí mang bụi đi vào thiết bị, nhờ có điện trường mạnh các phân tử khí sẽ bị ion hóa và nhiểm điện âm và di chuyển về các điện cực lắng. Trên đường di chuyển các phân tử khí truyền điện tích âm cho các hạt bụi do tác dụng va chạm hoặc khếch tán ion. Các hạt bụi nhiễm điện âm sẽ di chuyển về cực lắng và đọng lại trên bề mặt của điện cực, sau một khoảng thời gian nào đó, các tấm bụi được giũ ra nhờ hệ thống rung, gõ. Dòng khí sạch bụi đi ra ngoài và được đưa vào thiết bị khử NOx. Dòng khí mang NOx đi vào thiết bị khử xúc tác chọn lọc với chất khử được sử dụng là amniac và xúc tác là V2O5. Ở nhiệt độ cao hơn 300 0C NH3 có khả năng phản ứng chọn lọc với NO và NO2. Quá trình khử được thực hiện trên bề mặt xúc tác V2O5 tạo thành Nitơ và nước. Sau khi xử lý NOx, nhiệt độ dòng khí vẫn còn cao và dòng khí vẫn còn chứa SO2. Như ta đã biết quá trình hấp thụ SO2 xảy ra ở nhiệt độ thấp. Do vậy trước khi đi vào tháp hấp thụ ta cho dòng khói đi qua bộ trao đổi nhiệt ống chùm, để sấy nóng không khí cung cấp cho buồng đốt. Dòng khí sau khi qua thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm được đưa đến tháp hấp thụ SO2. Trong tháp hấp thụ, dòng khí đi từ dưới lên dung dịch sữa vôi được phun từ trên xuống nhờ hệ thống giàn phun. Khí SO2 tiếp xúc với Ca(OH)2 xảy ra phản ứng mà sản phẩm tạo thành là bùn thạch cao. Bùn thạch cao theo dòng lỏng đi xuống đáy tháp và được tháo ra theo định kì. Khí sạch lên trên qua bộ khử ẩm (để tách nước và bùn còn dính trong khí) rồi ra ngoài qua ống khói nhờ quạt khói. Ống khói có nhiệm vụ vận chuyển dòng khí thải ra môi trường ở một độ cao nhất định, đảm bảo các chất ô nhiểm còn lại không gây tác hại đến môi trường không khí xung quanh. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 15
  • 16. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN CÔNG SUẤT PHÁT THẢI 10000M3/H III.1 Các Thông Số Thiết Kế: III.1.1 Các thông số đầu vào: Theo yêu cầu thiết kế của đồ án tốt nghiệp thì các thông số đầu vào của hệ thống như sau: - Lưu lượng khí thải: 10000 Nm3/h; Nhiệt độ khí thải: t = 600oC; Nồng độ bụi vào: Cv = 38600 mg/Nm3; - Nồng độ SO2: 1200 mg/Nm3; - Nồng độ NOx: 4000 mg/Nm3 Ở đây Nm3 là mét khối khí thải ở điều kiện chuẩn (t= 0oC và áp suất p = 1 at). III.1.2 Các thông số đầu ra: Theo QCVN 22:2009/ BTNMT- Quy Chuẩn Kỹ Thuật Quốc Gia Về Khí Thải Công Nghiệp Nhiệt Điện thì nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiểm trong khí thải công nghiệp nhiệt điện được xác định như sau: Cmax = C.Kp.Kv Với: Cmax: là nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiểm trong khí thải công nghiệp nhiệt điện, mg/Nm3;C: nồng độ của các thông số ô nhiểm trong khí thải công nghiệp nhiệt điện được thể hiện trong sau: Bảng III.1: Nồng độ C của các thông số ô nhiễm trong khí thải công nghiệp nhiệt điện. Stt Thông số A Nồng độ C (mg/Nm3) B (Theo loại nhiên liệu sử dụng) Than 1 2 Bụi tổng 400 Nitơ oxit, NOX 1000 (tính theo NO2) Dầu Khí 200 150 50 650 (với than có hàm lượng 600 chất bốc > 10%) 250 1000 (với than có hàm lượng chất bốc ≤ 10% 3 Lưu huỳnh dioxit 1500 500 500 500 Đối với các tổ máy của nhà máy nhiệt điện hoạt động kể từ ngày 17/10/2005 thì áp dụng quy chuẩn theo cột B. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 16
  • 17. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN - Kp: là hệ số công suất, với lưu lượng khói thải 10000 Nm3/h, thì công suất thiết kế của nhà máy nhiệt điện < 300 MW. Nên chọn Kp = 1; - Kv: hệ số vùng, khu vực hoạt động. Với công suất thiết kế nhỏ, ta chọn vùng hoạt động thuộc loại 3, phục vụ cho khu công nghiệp. Theo bảng 3 của QCVN 22:2009/BTNMT thì Kv =1. Giả thiết hàm lượng NOx có trong khí thải chỉ gồm có NO và NO2, và NO2 chỉ chiếm 7% hàm lượng NOx. Khi đó phân tử lượng trung bình của NOx sẽ là: MNOx= 0,07.MNO2 + 0,93.MNO = 0,07.46 + 0,93. 30 = 31 (đvc) Theo quy chuẩn cột B, hàm lượng NOx tính theo NO2 là 1000 mg/Nm3 tương đương với hàm lượng NOx trung bình là: 1000*31/46 = 676 (mg/Nm3). Như vậy các thông số đầu ra được tóm tắc trong bảng sau: Bảng III.2 Các thông số đầu ra của hệ thống đạt quy chuẩn thải Stt Thông số Nồng độ (mg/Nm3) 1 Bụi tổng 200 2 SO2 500 3 NOx 676 III.2 Tính Bộ Trao Đổi Nhiệt: Khí thải sau khi ra khỏi bộ quá nhiệt của lò hơi thường có nhiệt độ cao khoảng 600oC, vì vậy cần tận dụng nguồn nhiệt này để hâm một lượng nước trước khi cấp cho bao hơi, một phần cung cấp cho sinh hoạt của cán bộ công nhân nhà máy. Ta chọn thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống xoắn gồm nhiều đoạn thẳng đặt song song thẳng đứng được nối với nhau bởi các co, môi chất lạnh là nước đi trong ống, khói nóng đi cắt ngang bên ngoài ống. Chọn nhiệt độ nước vào là t2’ = 25oC, nhiệt độ nước ra t2’’ = 85 oC, nhiêt độ khí vào t1’= 600oC, khí ra t1’’= 370oC. Vì thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao, nên ta chọn ống trao đổi nhiệt làm bằng thép CromMangan có hệ số dẫn nhiệt λ = 22 W/m.K [8], kích thước ống là d2/d1 = 36/32 mm. t2’’ 1 t2’ t1’→ → t1’’ 2 Hình 3.1 Bộ trao đổi nhiệt 1 – kênh dẫn khí; 2 - ống trao đổi nhiệt, dẫn chất lỏng. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 17
  • 18. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Với nhiệt độ khí thải ở 600 oC, tra bảng 5 [8] ta được các thông số sau: - Khối lượng riêng của khói ở 600oc: ρ600 = 0,405kg/m3 Nhiệt dung riêng đẳng áp: C1p = 1214 J/kg.độ Lưu lượng khí thải ở 6000C: V6000C = V0 * = 10000* = 31978 m3/h →lưu lượng khối lượng khí thải ở 600oC là: G1 = ρ600*V600 = 0,405*31978 = 12951 kg/h = 3,6 kg/s Lượng nhiệt khói thải tỏa ra để giảm nhiệt độ từ 600oC xuống 370oC là: Q1 = G1*C1p* (t1’-t1’’) = 3,6*1214*(600-370) = 1005192 W. Nhiệt độ trung bình của dòng nước đi trong tháp là:t2 = 0,5(25+85) = 55 0C, tại nhiệt độ này nước có nhiệt dung riêng đẳng áp là:C2p = 4,1765 kJ/kg.độ = 4176,5 J/kg.độ[8]. Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh của thiết bị trao đổi nhiệt trong các trường hợp hầu như là nhỏ, Qtt= 4%Q1[8] Qtt = 0,04.1027548 = 40207 (W); Lượng nhiệt mà nước nhận được từ dòng khói: Q2 = G2*C2p*(t2’’-t2’) Với: G2: lưu lượng nước cần sử dụng, kg/s C2p: nhiệt dung riêng đẳng áp của nước tại nhiệt độ t2, J/kg.độ Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có: Q1 = Q2 +Qtt → Q2 = Q1-Qtt →G2* C2p*(t2’-t2’’) = 1005192 - 40207 =964985 (W) Suy ra lưu lượng nước cần cung cấp cho thiết bị để làm nguội khí thải là: G2 = = = 3,8 (kg/s) Các thông số ban đầu: - Lưu lượng khí thải: G1 = 3,6 kg/s - Nhiệt độ khói vào: t1’ = 6000C - Nhiệt độ khí ra: t1” = 3700C - Lưu lượng nước cần thiết: G2 = 3,8 kg/s - Nhiệt độ nước vào: t2’ = 25oC Nhiệt độ nước ra: chọn t2” = 85oC  Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lƣu của nƣớc: Nhiệt độ trung bình của nước trong bộ hâm nước: t2 = 55 oC Với nhiệt độ trung bình của nước bằng 55 oC, dựa vào bảng 7 –[8], ta có các thông số vật lý của nước như sau: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 18
  • 19. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Khối lượng riêng của nước: ρ2 =985,65 kg/m3 Độ nhớt động lực: μ2 = 564,4*10-8 Ns/m2 Độ nhớt động: ѵ = 0,517*10-6 (m2/s) Nhiệt dung riêng đẳng áp: C2p = 4,1765 kJ/kg.độ Hệ số dẫn nhiệt: λ2 = 0,6535 W/m.độ Chuẩn số Pran: 3,26 Vì nước có độ nhớt nhỏ nên tốc độ nước trong ống thường nằm trong khoảng 0,5-3m/s [3], để đảm bảo nước chảy rối trong ống và trở lực của nước không quá lớn. Ở đây ta chọn tốc độ dòng nước ω2 = 0,6 m/s. Chuẩn số Raynol của dòng lỏng: Re2 = = = 37137,3 > 1*104 Vì Re2 = 37137 > 1*104 nên dòng chất lỏng chuyển động trong ống theo chế độ chảy rối. Nên chuẩn số Nuyxen được xác định theo công thức [9]: Nu2 = 0,021ε*Re20,8*Pr20,43*( )0,25 Trong đó: Re2 chuẩn số Raynol của nước. Pr2 : chuẩn số Pran, ở đây hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước α2 lớn hơn nhiều so với hệ số tỏa nhiệt của khói α1 nên nhiệt độ mặt trong của ống gần như bằng nhiệt độ trung bình của nước t2 vì vậy ta có thể coi ( )0,25 =1. ε1: hệ số hiệu chỉnh tính đến tỉ số giữa chiều dài và đường kính ống, chọn l/d >50 nên ε =1. [10] Suy ra: Nu2 = 0,021*1*37137,30,8 *3,260,43 = 158 →Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước ở bề mặt trong của ống là: Nu2 = (α2d.d1)/λ2 → α2d = (Nu2* λ2)/ d1[9] α2d = (158*0,6535)/0,032 = 3227 (W/m2.oK)  Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lƣu của khói thải: Khói thải chuyển động bên ngoài ống dẩn chất lỏng, từ trên xuống dưới. Vì yêu cầu giảm nhiệt độ dòng khói từ 600oC xuống 370oC nên ta xem nhiệt độ trung bình của khói trong thiết bị là t1 = 0,5(600+370) = 485oC. Theo bảng 5- [8] ta có các thông số vật lý của khói ở nhiệt độ trung bình 485oC như sau: - Nhiệt dung riêng đẳng áp: C1p= 1180 J/kg.độ. - Khối lượng riêng: ρ1 = 0,4655 (kg/m3) - Độ nhớt động : ѵ 1 = 74,3*10-6 (m2/s) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 19
  • 20. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN - Hệ số dẫn nhiệt: λ1 = 6,4*10-2 (W/m.độ) - Chuẩn số Pr1 : Pr1 = 0,631 Chuẩn số Raynol của khí: Re1 = Trong đó - ω1: vận tốc dòng khí, ω1 = 10-15 m/s, ta chọn ω1 = 10 m/s; - d2: đường kính ngoài của ống trao đổi nhiệt, d2= 36 mm. → Re1 = = 4845 Vì Re1 = 4845 nằm trong khoảng 103-105, quá trình cấp nhiệt phụ thuộc nhiều nguyên nhân. Nên chuẩn số Nuyxen có thể xác định theo công thức 1.25 [8] đối với chùm ống song song: Nu1 = 0,26*Re10,65*Pr10,65*( )0,25*εs Trong đó: Pr1: chuẩn số Pran của dòng khí tra theo nhiệt độ khí, Prt: chuẩn số Pran của dòng khí tra theo nhiệt độ bề mặt ngoài của ống trao đổi nhiệt. Đối với dòng khí chuẩn số Pr ít thay đổi nên có thể xem ( )=1. εs: hệ số kể đến ảnh hưởng của bước ống. Có thể bỏ qua giá trị này, εs =1. → Nu1 = 0,26*48450,65*0,6310,33 = 55,5 Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của khói : từ công thức V.33 [9] ta có: Nu1 = (α1d.d2)/λ1 → α1d = (Nu1 * λ1)/d2 α1d = (55,5*0,064)/0,036 = 98,7 (W/m2.0K).  Xác định hệ số tỏa nhiệt bức xạ của khói: Vì khí thải có chứa CO2 và hơi nước H2O là khí có ba nguyên tử, nên có tỏa nhiệt do bức xạ α1b và được xác định theo công thức: α1b = Trong đó: t1: nhiệt độ trung bình dòng khí, oC tw: nhiệt độ trung bình của ống trao đổi nhiệt, 0C qb: mật độ dòng nhiệt bức xạ, qb = Với C0 =5,67 hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối; εqd = là độ đen quy dẩn; và εk độ đen của khói, εw độ đen của bề mặt thép. Xác định độ đen của thép: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 20
  • 21. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Vì thành ống trao đổi nhiệt mỏng và hệ số dẫn nhiệt của thép lớn, nên có thể xem nhiệt độ ở mặt trong và mặt ngoài của ống là bằng nhau và bằng nhiệt độ trung bình của vách ống thép, tw1 = tw2 = tw. Và lượng nhiệt trao đổi qua vách ống: q = α1.δt1 = α2.δt2; với δt1, δt2 độ chênh lệch nhiệt độ giữa khí và nước với thành ống. Ta xem α1 = 1,05.α1d → α1 = 103,6 (W/m2.0K); α2 = 3227 (W/m2.oK) Nên ta có: δt1 = * δt2 = = 31 δt2 (1) Mặc khác: δt1 + δt2 = ∆t = t1 – t2 = 485 – 55 = 430 0C δt1 = 430 - δt2(2) Từ (1) và (2) ta có: δt2 = tw2 – t2 = 430: 32 = 13,44 0C Vậy nhiệt độ bề mặt ống: tw1 = tw2 = tw = 55 + 13,44 ≈ 69 0C. Tra bảng 15 –[3] ta có độ đen của thép: εw = 0,96 Xác định độ đen của khói: εk = εCO2 + εH2O Để xác định độ đen của CO2 và hơi H2O, ta cần xác định quảng đường đi trung bình của tia bức xạ: Với bước ống ngang s1 =2,75d2, bước ống dọc s2 =2,4d2 Thông thường khói có phần thể tích rCO2 =13%, rH2O = 11%, từ đó ta tính được phần áp suất của CO2 và H2O trong khói và xem áp suất của khói là p = 1 at: pCO2 = rCO2*p = 0,13 at pH2O = rH2O*p = 0,11 at Nên ta có: pCO2* = 0,13*23 = 2,99 cm.at pH2O* =0,11*23 = 2,53 cm.at Tra giản đồ hình 1-5 và 1-6 [8], ứng với nhiệt độ của khí 485oC và giá trị p* ta có độ đen của CO2 và hơi nước: εCO2 = 0,073 ;εH2O = 0,065 →εk = 0,073 + 0,065 = 0,138 Độ đen quy dẩn: εqd = = 0,137 Mật độ dòng nhiệt bức xạ: qb = Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 21
  • 22. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN qb = 2458 (W/m2) Hệ số tỏa nhiệt bức xạ của khói: α1b = = α1b = = 5,9 (W/m2.0K) Hệ số tỏa nhiệt tổng hợp của khói đến bề mặt ngoài của ống α1 = α1d + α1b = 98,7 + 5,9 = 104,6 (W/m2.0K).  Xác định hệ số truyền nhiệt qua ống: Khi tính đến ảnh hưởng của cặn bám và bụi thì hệ số truyền nhiệt được xác định theo công thức : k = φ.k0. Với: φ – hệ số bám bẩn bề mặt, đa số thiết bị có thể lấy φ = 0,65 – 0,85. Ta chọn φ = 0,75; k0: hệ số truyền nhiệt của vách khi không có cặn bám dính. Đối với ống mỏng và d2/d1 = 36/32 <1,4 nên hệ số truyền nhiệt có thể tính theo công thức: Trong đó: Chiều dày ống thép: δ = 0,5(d2 – d1) = 2 mm = 0,002 m Hệ số dẩn nhiệt của thép: λ = 22 W/m.K Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước α2 = 3227 (W/m2.oK) Hệ số tỏa nhiệt tổng hợp của khói: α1 = 104,6 (W/m2.oK) → (W/m2.oK) =>k = 0,75*100,4 = 75,3 (W/m2.oK)  Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: Với: Q – lượng nhiệt mà nước nhận được từ khói, Q = 964985 (W) k – hệ số truyền nhiệt qua vách ống, k = 75,3 (W/m2.oK) ∆t – độ chênh lệch nhiệt đô trung bình có thể tính theo sơ đồ ngược chiều: Với ∆t1: hiệu nhiệt độ của nguồn nóng vào và nguồn lạnh ra: ∆t1 = t1’ - t2” = 600 – 85 = 515 oC ∆t2: hiệu nhiệt độ của nguồn nóng ra và nguồn lạnh vào: ∆t2 = t1” - t2’ = 370 – 25 = 345 0C Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 22
  • 23. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN = 424,3 0C → = 30,3 (m2) ta chọn F = 31 m2 Vậy tổng diện tích trao đổi nhiệt: Tổng số phần tử ống uống khúc: Chiều dài của một phần tử ống uống khúc với đường kính ống trung bình dtb = 0,5(32+36) = 34 mm = 0,034 m: F = *dtb* *n => , ta chọn = 37 m Chiều ngang của thiết bị: b = n*s1 = 8*3*0,036 = 0,864 (m) Giả sử ta chọn chiều cao của ống (kể cả phần co nối) h = 1 m Số hàng ống: Chiều dài của thiết bị (dọc theo chiều chuyển động của dòng khói): a = z*s2 =37*2,2*0,036 = 2,93 (m). Chọn kích thước máng dẫn khí thải: Chiều cao H = 1,2 m; Chiều rộng B = 0,9 m; Chiều dài L = 3 m  Kiểm tra vận tốc khói trong thiết bị: Tiết diện của thiết bị theo hướng vuông góc với chiều chuyển động của dòng khói: A1 = B*H = 0,9*1,2 = 1,08 m2 Tiết diện của các ống: A2 = h*d2*n = 1*0,036*8 =0,288 (m2) Vậy tốc độ dòng khói: So với vận tốc dòng khí ban đầu ta chọn 10 m/s là có thể chấp nhận được. Bảng III.3 Kết quả tính toán bộ trao đổi nhiệt bằng nước Stt Đại lượng Giá trị Đơn vị 1 Lưu lượng khí vào 10000 Nm3/h 2 Nhiệt độ khói vào 600 0 3 Tổng diện tích trao đổi nhiệt 31 m2 4 Kích thước ống trao đổi nhiệt 36/32 mm/mm 5 Số phần tử ống uống khúc 8 ống 6 Chiều dài của một phần tử 37 m 7 Số hàng ống 37 Hàng 8 Chiều dài của thiết bị 3 m 9 Chiều ngang của thiết bị 0,9 m C Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 23
  • 24. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN 10 Chiều cao của thiết bị 1,2 m III.3 Tính Toán Bộ Lắng Bụi Tĩnh Điện: Sau khi được hạ nhiệt độ xuống 370oC, dòng khí được đưa qua bộ lắng bụi tĩnh điện. Tại đây hầu hết các hạt bụi được loại bỏ khỏi dòng khí nhờ vào khả năng lắng bụi của thiết bị là khá cao. Ta chọn thiết bị lắng bụi có cực lắng kiểu tấm bảng, các cực lắng và cực phóng được đặt song song và xen kẻ nhau. Dòng khí thải chuyển động ở giữa các điện cực. Các thông số ban đầu: Lưu lượng khí thải: Q = 10000 Nm3/h Nhiệt độ khí thải vào: 370oC Nồng độ bụi vào: Cv = 38,6 g/Nm3 Nồng độ bụi ra: Cr = 200 mg/Nm3 Lưu lượng khí thải ở 370oC : Q = Q* = 10000* = 23553 (m3/h) =6,543 (m3/s) Hiệu suất cần thiết kế là: η = *100% = *100% = 99,5 % Xác định tiết diện ngang của thiết bị Để đảm bảo hiệu suất làm việc của bộ lắng bụi tĩnh điện thì vận tốc dòng khí đi trong thiết bị thường nằm trong khoảng v = 0,5-1,5 (m/s). Ta chọn vận tốc dòng khí đi trong thiết bị là v = 1 (m/s). Như vậy, tiết diện ngang của thiết bị là: F = Trong đó: Q: lưu lượng khí thải vào thiết bị ở nhiệt độ làm việc của thiết bị, (m3/s) v: vận tốc dòng khí đi trong thiết bị, (m/s) →F= = 6,54 (m2) Chọn tiết diện ngang bằng 6,6 (m). Chiều rộng của thiết bị b = 2 (m), chiều cao của thiết bị h = 3,3 (m). Khi đó vận tốc thực trong thiết bị là: v = 0,9914 m/s. Hiệu quả lắng bụi của thiết bị lắng bụi phụ thuộc vào kích thƣớc hạt: η= (CT 9.24 – [11]) Trong đó: Ψ: hệ số tỉ lệ, hằng số đối với mọi mặt cắt bất kì, chọn ψ = 1. ω: vận tốc di chuyển của hạt bụi về phía cực lắng, m/s. L: Tổng chiều dài của tấm điện cực lắng, m. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 24
  • 25. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN a: khoảng cách từ cực ion hóa đến cực lắng, a = 0,1 m. v: vận tốc trung bình của dòng khí đi giữa các tấm bản cực, v = 0,9914 m/s. = ω[12] Vận tốc lắng giới hạn của bụi: Trong đó: d: đường kính hạt bụi, ta giả sử với hạt có kích thước 2,5 μm thì đạt hiệu suất yêu cầu là 99,5 % ε0: độ thẩm thấu điện, ε0 = 8,85*10-12 (C/V.m) ε: hằng số điện môi của bụi, đối với bụi rắn ε = 4-8, chọn ε = 5. E0: cường độ điện trường ion hóa, E0 = 3,8- 4 (Kv/cm), chọn E0 = 4 (kV/cm). µ: Độ nhớt động lực của khí ở nhiệt độ làm việc 370 0C, µ = 0,03*10-3 N.s/m2, (hình I.35 tập 1) →ω= (m/s) Thay các giá trị vào công thức tính hiệu suất, ta có: η = 1- exp(-( ) ) →l = 6,23 m. Vậy chọn chiều dài của tấm cực lắng là l = 6,3 m. Vì chiều dài của điện cực lắng quá lớn nên ta chia làm ba trường tĩnh điện riêng biệt. Mỗi trường có chiều dài bản cực lắng là 2,1 m. Xác định các điện cực: - Số lượng các điện cực lắng: nl = +1 Trong đó: nl : số lượng các điện cực lắng, điện cực b : chiều rộng của thiết bị, m 2*a: khoảng cách giữa các điện cực lắng, m Các điện cực trái dấu trong thiết bị lắng bụi tĩnh điện thường cách nhau một khoảng 100, 150, 200 mm. Chọn khoảng cách giữa các điện cực trái dấu là a = 100 mm, nên khoảng cách giữa các điện cực lắng là 2*a = 200 mm. → nl = - +1 = 11 (điện cực) - Diện tích bề mặt lắng của thiết bị: F = 2*h*l*nl = 2*3,3*6,3*11 = 457,38 (m2) Số dãy điện cực phóng trên một trường: n = (nl-1) = 10 (dãy) - Tổng số lượng điện cực phóng trên một trường: nf = (nl-1)* Trong đó: nf : số lượng điện cực phóng trên một trường, Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 25
  • 26. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN nl: số lượng điện cực lắng trên một trường, nl = 11. A : khoảng cách giữa hai điện cực ion hóa ngoài cùng theo chiều di chuyển của dòng khí trên một trường, A = 2,1 (m) z: khoảng cách giữa hai điện cực ion hóa ở gần nhau, z = 0,2 (m). A/z: số điện cực phóng trên một dãy, A/z = 10,5 điện cực. Để thuận tiện cho việc bố trí các điện cực phóng trên một dãy, ta chọn số điện cực phóng trên một dãy là 10 (điện cực). Khi đó khoảng cách giữa hai điện cực ion hoá ngoài cùng theo chiều di chuyển của dòng khói là A = 2 m. →nf = (11-1)* = 100 (điện cực) Kiểm tra hiệu suất lắng bụi theo kích thƣớc hạt: η = 1- exp (CT 9.24 – [11]) Ta có vận tốc di chuyển các hạt bụi về các điện cực lắng: ω = 33714,3*d (m/s), chiều dài của các điện cực lắng, lấy cho cả ba trường thì l = 6,3 m. → η = 1- exp Bảng III.4 Kích thước hạt, 0-5 Hiệu xuất xử lý bụi ứng với dải kích thước hạt: 5-10 10-15 µm 15- 20-30 40- 40 20 30- 60-90 >90 60 Kích thước hạt 2,5 trung bình dtb 7,5 12,5 17,5 25 35 50 75 - Phần trăm khối 3,7 lượng, θi (%) 4,3 1,9 2,7 3,0 3,8 6,6 10 64 Vận tốc lắng ω, 0,0843 0,253 0,42 m/s 0,59 0,843 1,18 1,686 2,53 Hiệu suất lọc 99,528 99,99 100 bụi, % 99 100 100 100 100 100 100 Như vậy hiệu suất lọc bụi của thiết bị là: η = Với: ηi - hiệu suất lọc đối với cỡ hạt i, % θi - thành phần phần trăm theo khối lượng của cỡ hạt i → η = (99,528*3,7+99,9999*4,3+100*1,9+270+300+380+660+1000+6270):100 = 99,98 %. Nồng độ bụi trong khói thải sau xử lý: 7,72 mg/ Nm3. Hiệu điện thế tới hạn: Cường độ tới hạn của điện trường: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 26
  • 27. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN , V/m (CT 9.31 [7]) Trong đó: R: bán kính dây điện cực ion hóa, chọn R = 0,0015 m; β: tỉ số giữa khối lượng đơn vị của khí trong điều kiện làm việc và điều kiện chuẩn, (t = 00c; p = 1,013*105 N/m2) (CT 9.32 – [7]) Với : pkq: áp suất khí quyển, N/m2; Pk: áp suất (dư hoặc âm) tương đối của khí trong thiết bị lọc, N/m2. Vì ta bố trí quạt khói sau thiết bị khử NOx cách xa bộ lắng bụi tĩnh điện nên có thể bỏ qua tổn thất áp suất, pk = 0 t: nhiệt độ của khí, 0C → Vậy cường độ tới hạn của điện trường: (V/m) ≈ 2,9.106(V/m) Điện áp tới hạn: (CT 9.37 – [7]) Trong đó: E0: cường độ tới hạn của điện trường mà tại đó bắt đầu xuất hiện sự phóng điện, E0 = 2,9.106 (V/m); R1: bán kính điện cực ion hóa, R1 = 0,0015 m; a: khoảng cách từ cực ion hóa đến cực lắng, a = 0,1 m; c: khoảng cách giữa các điện cực ion hóa trên cùng một dảy, c = 0,1 m Vậy hiệu điện thế tới hạn là: = 25703,65 (V) = 25,7 (kV) Cƣờng độ dòng điện: I0 = Z.U.(U-U0), (A/m) (CT 9.38 – [7]) Với U0: điện áp tới hạn, V; U : điện áp vào cực (-) của thiết bị, chọn U = 50 kV; Z : là hằng số phụ thuộc vào kiểu thiết bị. Đối với thiết bị lắng bụi bằng điện kiểu tấm thì: Z= , (CT 9.40 – [7]) Trong đó: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 27
  • 28. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN - hệ số phụ thuộc vào vị trí tương đối của cực ion hóa và cực thu bụi thuộc kiểu tấm bản. Với a/c = 1 nên = 0,027 , (tr 198 – [8]) k: độ hoạt động của ion, nhận k = 2,1*10-4 (m2/V.s) Z= = 1,87*10-13 Vậy cường độ dòng điện: I0 = 1,87*10-13 *50000*(50000-25703,65) = 2,27*10-4 (A/m)= 0,227 (mA/m) Điện năng tiêu thụ: Công suất tiêu thụ điện của thiết bị lắng bụi tĩnh điện khi không kể đến công suất các thiết bị phụ được xác định theo công thức 9.42 – [7] như sau: Trong đó: - Um : điện áp biên độ của dòng điện cấp, Um = 50 kV. - Itb: cường độ trung bình của dòng điện trong thiết bị, A. Itb = I0*H (9.43 – [5]), với I0 là cường độ đơn vị của dòng điện corona, I0 = 2,27*10-4 A/m; H là tổng chiều dài của các cực ion hoá, H = 100 (điện cực) * 3,3 (m) * 3 (trường) = 990 (m). Nên Itb = 2,27*10-4*900 = 0,22473 (A). - Kφ: hệ số dạng đường cong của dòng điện, kφ= 1,2 -1,5; chọn kφ= 1,2. - ηe: hiệu suất của thiết bị, chọn ηe = 0,8. Cos φ: hệ số công suất, chọn Cos φ = 0,75. 1,41 là hệ số chuyển đổi từ giá trị điện áp biên độ sang giá trị điện áp hiệu quả. Ta có công suất của thiết bị là: (kW) Tổn thất nhiệt: Theo tài liệu vận hành thiết bị lọc bụi tĩnh điện của nhà máy nhiệt điện Phả Lại thì nhiệt độ dòng khí vào là 121 0C, nhiệt độ dòng khí ra là 116 0C. Trong khoảng nhiệt độ thay đổi ít (5 0C), ta có thể xem lưu lượng và nhiệt dung riêng đẳng áp của dòng khí vào và dòng khí ra là bằng nhau. Nên tổn thất nhiệt lượng qua thiết bị có thể tính theo tổn thất nhiệt độ: Như vậy lượng nhiệt tổn thất ở thiết bị này ta cũng lấy 4% so với lượng nhiệt dòng khí mang vào thiết bị. Nhiệt lượng vào: Qv = Gv*Cp,vào*tv (*) Tại nhiệt độ khí thải 370 0C ta tra bảng 5 – [3] ta có các thông số: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 28
  • 29. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Khối lượng riêng: ρ370= 0,554 (kg/m3) Nhiệt dung riêng đẳng áp: Cp,vào,370= 1,142 (kJ/kg.độ) Trong đẳng thức (*) ở trên thì: - G: lưu lượng khối lượng của dòng khí vào, G= Q*ρ370= 6,54*0,554 = 3,623 (kg/s) Cp: nhiệt dung riêng đẳng áp, Cp,370= 1,142 (kJ/kg.độ) tv: nhiệt độ dòng khí vào thiết bị, tv = 370 0C. →Qv = 3,623*1142*370 = 1530930 (W) Gọi tr là nhiệt độ của dòng khí ra khỏi thiết bị, khi đó lượng nhiệt dòng khí toả ra để hạ nhiệt độ từ tv xuống đến tr là: Q = Gv *Cp,vào*(tv- tr) = Qtt = 0,04*Qv →3,623*1142*370 - 3,623*1142*tr = 0,04*3,623*1142*370 →tr = 355 0C. Chọn lại kích thƣớc thiết bị: Vỏ thiết bị cách các điện cực lắng 10 cm, phía trên có bố trí các thanh xà ngang và các khung treo điện cực chiếm 20 cm, Bên dưới của thân thiết bị là các phểu thu bụi, chọn chiều cao của phểu là 1,2 m. Để thuận tiện trong việc thu bụi và vận chuyển bụi, bố trí thân thiết bị cách mặt đất 2 m. Thiết bị được thiết kế gồm ba trường tĩnh điện riêng biệt, chọn khoảng cách giữa các trường gần nhau là 0,5 m. Trong khoảng không gian này ta bố trí hệ thống rung gõ để giũ bụi và các bộ phân phối lại dòng khí.Đầu vào của dòng khí bố trí chụp khuếch tán để đưa dòng khí vào đều trong thiết bị, đầu ra của dòng khí có chụp tập trung để thu dòng khí ra. Chọn chiều dài của mỗi cái chụp là 0,55 m. Như vậy kích thước của bộ lắng bụi là 8,4*2,2*3,5 m. Bảng III.5 Các thông số kĩ thuật của thiết bị lắng bụi tĩnh điện: Stt Các đại lƣợng Đơn vị Kết quả 1 Lưu lượng khói vào Nm3/h 10000 2 Nhiệt độ khói 0 370 3 Hiệu suất lắng bụi tính toán % 99,98% 4 Vận tốc dòng khí m/s 1 5 Kích thước thân thiết bị, L*B*H m 7,3*2,2*3,5 6 Tổng chiều cao xây dựng m 5,5 7 Tổng chiều dài thiết bị m 8,4 8 Tổng diện tích bề mặt lắng m2 457,38 9 Số trường tĩnh điện Trường 3 C Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 29
  • 30. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN 10 Số điện cực lắng/trường Tấm 11 11 Số dãy điện cực phóng/trường Dãy 10 12 Số điện cực phóng/trường Điện cực 100 13 Chiều dài điện cực ion hoá m 3,3 14 Tổng chiều dài điện cực ion hoá m 990 15 Cường độ dòng điện mA/m 0,227 16 Điện áp làm việc kV 50 17 Điện áp tới hạn kV 25,7 18 Điện năng tiêu thụ kW 8,965 III.4Tính Toán Thiết Bị Khử NOx: Khí thải sau khi được xử lý bụi bằng bộ lắng bụi tĩnh điện được đưa vào tháp xử lý NOx. Chọn phương pháp xử lý là khử xúc tác chọn lọc, với chất khử là dung dịch NH3, xúc tác V2O5. Nhiệt độ làm việc của quá trình là nhiệt độ của khói thải ra sau bộ lắng tĩnh điện (t= 3550C).  Các thông số đầu vào thiết kế: Lưu lượng khí thải: 10000 Nm3/h Nhiệt độ làm việc: 3550C Nồng độ NOx vào: 4000 mg/Nm3 Nồng độ NOx ra: 674 mg/Nm3 Lưu lượng khí thải ở 3550C: V355 = V0 m3/h = 6,4 (m3/s) = 2,8 (Nm3/s) Để khí thải đầu ra đạt được nồng độ NOx theo tiêu chuẩn thải thì hiệu suất của quá trình xử lý là:  Các phản ứng xảy ra trong thiết bị: Dưới tác dụng của NH3 trên nền xúc tác V2O5 ở nhiệt độ 350 0C, thì NOx bị khử thành Nitơ tự do theo các phản ứng sau: Khi không có mặt Oxi: 6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O(1) 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O (2) Khi có mặt của Oxi: 4NO+4NH3 + O2 4N +6H2O. (3) 2 2NO2+4NH3+O2 2+6H2O. (4) 3N Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 30
  • 31. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Bên cạnh các phản ứng khử NOx còn xảy ra một số phản ứng phụ như: oxi hoá NH3, SO2, tạo muối amôn: 4NH3 + 3O2 =2N2+6H2O 4NH3 + 5O2 =4NO+6H2O 2SO2 + O2 → 2SO3 2SO3 + NH3 +H2O → NH4HSO4 Trong điều kiện có xúc tác V2O5 trên nền oxit Titan, NH3 ưu tiên phản ứng với NOx theo các phản ứng từ (1) đến (4). Tuy nhiên, trong dòng khí thải đi vào tháp có chứa lượng oxi dư từ quá trình đốt, lượng oxi này đủ dư để tham gia vào các phản ứng (3) và (4) nên trong trường hợp này quá trình khử NOx chủ yếu xảy ra theo hai phản ứng (3) và (4). Để đơn giản, ta giả sử quá trình khử NOx trong thiết bị chỉ xảy ra theo hai phản ứng (3) và (4).  Xác định lƣợng NH3 cần dùng: Lượng NOx trong khói thải: 4000 (mg/Nm3)*10000 (Nm3/h) = 4*107 (mg/h)= 40(kg/h) Trong đó: NO2 chiếm một lượng nhỏ từ 5-10 % tổng lượng NOx. Vì số mol NH3 tiêu tốn cho phản ứng khử một mol NO2 lớn gấp đôi cho phản ứng khử một mol khí NO nên ta giả sử rằng NO2 chiếm 10% tổng lượng NOx. - Lượng NO trong khí thải: mNO = 90%*40 = 36 (kg/h) - Lượng NOx trong khí thải: mNO2 = 10%*40 = 4 (kg/h) Với yêu cầu hiệu suất của thiết bị phải khử được 83,15 % lượng NO x trong khí thải nên: - Lượng NO cần xử lý là: 36*0,8315 = 29,943 kg/h = 997,8 (mol/h) - Lượng NO2 cần xử lý là: 4*0,8315 = 3,326 kg/h = 72,3 (mol/h) Ta gọi m1, n1 là khối lượng và số mol NH3 trong phản ứng (3); m2, n2 là khối lượng và số mol NH3 trong phản ứng (4), ta có: Lượng NH3 cần thiết để xử lý NO: Lượng NH3 cần thiết để xử lý NO2: Vậy lượng NH3 cần thiết là: mNH3 = m1 + m2 = 16962,6+2458,2 = 19420,8 (g/h) = 19,42 (kg/h) = 1142,4 (mol/h) Thông thường lượng NH3 bị tổn thất do tham gia vào các phản ứng phụ, tuy lượng này nhỏ không đáng kể nhưng có thể gây thiếu NH3 cho quá trình khử. Nhưng nếu cho dư NH3 quá nhiều sẽ gây ô nhiểm NH3. Ta giả sử lượng Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 31
  • 32. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN NH3tham gia vào các phản ứng phụ chiếm 5% so với tham gia vào phản ứng khử. Vậy lượng NH3 thực tế cần dùng là: mNH3,dư + mNH3,tt, trong đó: - mNH3,pư: lượng NH3 tham gia phản ứng khử NOx, mNH3,pư= 19420,8 (g/h) mNH3,tt: lượng NH3 tham gia các phản ứng phụ, mNH3,tt = 0,05*19420,8 = 971,04 (g/h) → mNH3,sd = 19420,8 + 971,04 = 20391,84 (g/h) = 1199,52 (mol/h) - Trong thực tế, việc sử dụng trực tiếp dung dịch NH3 làm tác nhân khử gần như là không thể vì việc lưu trữ NH3 là rất khó khăn. Vì vậy ta phải tạo dung dịch NH3 một cách gián tiếp từ quá trình thuỷ phân urê và phân huỷ urê theo phản ứng sau:(NH2)2CO + H2O = 2NH3 + CO2 Như vậy lượng urê cần dùng là: nurê = 0,5* nNH3 = 0,5*1199,52 = 599,76 (mol/h) murê = Murê*nurê = 60*599,76 = 35985,6 (g/h) = 36 kg/h Tuy nhiên urê không thể được sử dụng dưới dạng tinh chất được do ở trạng thái thông thường thì urê là một chất ở dạng bột và không thể đưa vào hỗn hợp khí thải với một lượng xác định được. Vì vậy ta phải sử dụng urê dưới dạng dung dịch, và một loại dung dịch urê rất nổi tiếng đã được thương mại hóa có tên gọi là AdBlue (dung dịch 32,5% urê). Lượng dung dịch urê 32,5 % cần dùng trong một giờ là: → Vậy lượng dung dịch urê cần dùng là: Vdd = 35985,6+ 74739,32 =110724,92 (g/h) = 111 (lít/h)  Xác định thể tích xúc tác: Xúc tác được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là V2O5-TiO2. Đây là loại xúc tác thương mại dạng ống vuông có thành phần hoạt tính V2O5 chiếm 0,8 % trên nền chất mang là oxit Ti tan, có hằng số tốc độ phản ứng ở 320 0C là 8,16 (l/s), ở 400 0C là 10.8 (l/s), ta chọn ở 355 0C là k0 = 9,04 (l/s) với độ rỗng của xúc tác là 0,6. Thể tích xúc tác được xác định theo công thức: [13] Trong đó: - G: lưu lượng khí thải vào (tính theo điều kiện chuẩn), G = 2,8 (Nm3/s) - α: hệ số tính đến sự giảm xúc tác, α = 0,2 Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 32
  • 33. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN - k0: hằng số tốc độ phản ứng ở thời điểm đầu, k0 = 9,04 (l/s) - η: hiệu suất xử lý theo yêu cầu, η = 0,8315 CNH3,ra: nồng độ dư cao nhất cho phép, là giới hạn nồng độ để khống chế tác hại của NH3 dư, chọn CNH3,ra=10 mg/Nm3. - CNox,vào: nồng độ NOx vào thiết bị, CNox,vào= 4000 mg/Nm3. (m3) → Với độ rỗng của xúc tác là 60% thì thể tích thực của lớp xúc tác là: Thời gian lưu của khí trong lớp xúc tác: Trong đó: - V: thể tích phần rỗng của xúc tác, V= 60%Vxt = 13,5 m3 G: lưu lượng khí đi trong lớp xúc tác, G = 6,4 (m3/s)  Xác định kích thƣớc thiết bị: Chọn tháp khử NOx dạng hình hộp chữ nhật, bên trong chứa lớp xúc tác theo hình hình dạng của tháp nên tiết diện ngang của lớp xúc tác có kích thước là a*a, chiều cao của lớp xúc tác là Hxt= 2*a. Như vậy, thể tích lớp xúc tác là: a*a*2a = 22,5 → a = 2,24 (m). Tiết diện ngang của lớp xúc tác: Sxt = a*a = 2,24*2,24 = 5,018 m2. Tổng chiều cao của lớp xúc tác: Hxt= 2*a = 4,48 (m). Tiết diện ngang của tháp (SSCR) : thông thường tiết diện ngang của tháp lớn hơn 15 % so với tiết diện ngang của xúc tác để tạo không gian cho các thiết bị phụ và lắp đặt.[14]. SSCR = 1,15*Sxt = 5,8 m2 Chọn kích thước tháp có cạnh at = 2,4 m. - Chiều cao của tháp: H = Hxt*ac, với: Hxt: chiều cao lớp xúc tác, Hxt = 4,48 - ac: hệ số ảnh hưởng của số tầng lớp xúc tác, để tăng khả năng tiếp xúc tối đa của NH3 với khí thải và lớp xúc tác ta chia lớp xúc tác làm 4 tầng riêng biệt. Khi đó ac = 1,7. → H = 4,48*1,7 = 7,62 (m) Chiều cao xây dựng:Hxd = H + Hđáy + Hđỉnh Ta chọn chiều cao đáy bằng 1,5 m chiều cao đỉnh bằng 0,5 m. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 33
  • 34. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN →Hxd = 7,62 + 2 = 9,62 (m) Chiều cao một lớp xúc tác: Hxt/4 = 4,48/4 = 1,12 (m) Khảng cách giữa hai lớp xúc tác: l = 0,7*1,12 = 0,78 (m). Bảng III.6 Các thông số cơ bản của thiết bị khử xúc tác chọn lọc(SCR) Stt Thành phần Giá trị Đơn vị 1 Hình dạng - 2 Kích thước đáy 2,4*2,4 (m2) 3 Chiều cao tháp 7,62 M 4 Chiều cao xây dựng 8,62 m 5 Thể tích xúc tác 22,5 m3 6 Số lớp xúc tác 4 Lớp 7 Khoảng cách giữa hai lớp xúc tác 0,78 m Hình hộp chữ nhật III.5 Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Ống Chùm: Khí thải sau khi được xử lý NOx bởi tháp khử xúc tác chọn lọc được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm để hạ nhiệt độ dòng khí xuống đến nhiệt độ làm việc của quá trình hấp thụ SO2 bằng dung dịch CaCO3. Hiệu suất xử lý SO2 phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ của khí thải, để quá trình hấp thụ đạt trên 95% thì yêu cầu nhiệt độ khí thải phải nhỏ hơn 150 oC[5]. Vì vậy ta chọn nhiệt độ vào thấp hấp thụ là 120 oC. Trong thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, ta chọn tác nhân làm nguội khí là không khí sạch để tận dụng nguồn nhiệt của khí thải cung cấp không khí nóng cho buồng đốt của lò hơi. Khí thải đi trong ống để hạn chế tổn thất nhiệt ra môi trường, không khí sạch chuyển động cắt ngang bên ngoài ống. Chọn ống trao đổi nhiệt làm bằng thép cacbon chịu nhiêt, có đường kính ống d2/d1 = 53/50, trong đó d2, d1 lần lượt là đường kính ngoài và đường kính trong của ống. Tra bảng 17 – [8] ta có hệ số dẫn nhiệt của thép ở khoảng nhiệt độ 200 0C là λ = 50,2 W/m.0K.  Các thông số ban đầu: Đối với dòng khí thải: Nhiệt độ khí thải vào: t1’ = 355 oC Nhiệt độ khí thải ra: t1’’ = 120 oC Nhiệt độ trung bình của dòng khí thải trong thiết bị: t1 = 0,5 (t1’ + t1’’) = 237,5 oC Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 34
  • 35. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Tại nhiệt độ trung bình của dòng khói t1 = 237,5 oC ta có các thông số vật lý của khói thải như sau: bảng 5 – [8] - Khối lượng riêng của khói: ρ355 = 0,571 (kg/m3). - Nhiệt dung riêng đẳng áp: Cp,1= 1106 (J/kg.độ) Hệ số dẫn nhiệt: λ1 = 4,32*10-2 (W/m.độ) Độ nhớt động: ν1 = 37,68*10-6 (m2/s) - Chuẩn số Pran: Pr1 = 0,6625 Lưu lượng khí thải ở 355 oC: (m3/h) = 6,39 (m3/s) G= Lưu lượng khối lượng của dòng khí thải: G1 = G* ρ355 = 6,39*0,571 = 3,65 (kg/s) Đối với dòng không khí sạch: Nhiệt độ không khí vào: t2’ = 25 oC Nhiệt độ không khí ra: t2’’= 235 oC Nhiệt độ trung bình của dòng không khí: t2 = 0,5(25+235) = 130 oC Tại nhiệt độ trung bình của không khí là 130 oC ta tra bảng 4 – [8] ta có: - Nhiệt dung riêng đẳng áp, = 1011 (J/kg.độ) - Khối lượng riêng, ρ2 = 0,876 (kg/m3) - Hệ số dẫn nhiệt, λ2 = 3,275*10-2 (W/m.độ) Độ nhớt động, ν2 = 26,625 *10-6 (m2/s) Chuẩn số Pran, Pr2 = 0,685  Cân bằng nhiệt lƣợng: Lượng nhiệt khí thải toả ra để hạ nhiệt độ từ 355 0C xuống 120 oC Q1 = , Trong đó: - G1: lưu lượng khối lượng khí thải, G1 = 3,65 (kg/s) - Cp,1: nhiệt dung riêng đẳng áp của khí thải, Cp,1= 1106 (J/kg.độ) →Q1 = 3,65*1106*(355-120) = 948671,5 (W) Lượng nhiệt dòng không khí nhận được từ dòng khí thải: Q2 = Trong đó: - G2: lưu lượng khối lượng không khí vào - Cp,2: nhiệt dung riêng đẳng áp, , = 1011 (J/kg.độ) Vì khói nóng đi trong ống, ta giả sử toàn bộ lượng nhiệt khói toả ra đều được không khí hấp thụ vào nên: Q1 = Q2 = → G2 = (kg/s) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 35
  • 36. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN  Xác định hệ số toả nhiệt của khói tới vách trong của ống: Hệ số toả nhiệt đối lƣu: Chuẩn số Raynol của khói: , trong đó: - ω1: tốc độ dòng khí thải đi trong ống, vận tốc dòng khí đi trong ống từ 2 -20 - (m/s) [3], ta chọn ω1 = 12 (m/s) d1: đường kính trong của ống, d1 = 50 mm = 0,05 m ν1: độ nhớt động của khí thải, ν1 = 37,68*10-6 (m2/s) Vì Re1 = 15924 > 104 nên dòng khí thải chuyển động rối trong ống, theo công , trong đó: thức 1-18 [3] ta có: , Pr của khói ít phụ thuộc vào nhiệt độ nên lấy A= 1. - A= - εs, εk: hệ số kể đến ảnh hưởng của bước ống và chiều dài ống, khi giả thiết chiều dài ống l 50 d1 thì εs = 1, vì ống thẳng nên εk = 1. Nên hệ số toả nhiệt đối lưu của khói tới mặt trong của ống: Hệ số toả nhiệt bức xạ của khói: Vì khí thải có chứa CO2 và hơi nước H2O là khí có ba nguyên tử, nên có tỏa nhiệt do bức xạ α1b và được xác định theo công thức: α1b = , trong đó: t1: nhiệt độ trung bình dòng khí, 0C; tw: nhiệt độ trung bình của ống trao đổi nhiệt, 0C; qb: mật độ dòng nhiệt bức xạ, qb = Với C0 =5,67 hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối; εqd = là độ đen quy dẫn; và εk độ đen của khói, εw độ đen của bề mặt thép. - Xác định độ đen của thép: Để xác định độ đen của thép ta cần xác định nhiệt độ bề mặt trong của ống tw1. Do ống có bề dày nhỏ và hệ số dẫn nhiệt lớn nên ta có thể xem nhiệt độ bên trong và bên ngoài thành ống là bằng nhau tw1 = tw2= tw. Mặt khác, vì dòng chuyển động bên trong ống là khí thải, bên ngoài ống là không khí nên hệ số toả nhiệt đối lưu của khói và không khí sẽ là tương đương nhau. Nên ta có thể ước lượng nhiệt độ bề mặt vách ống là nhiệt độ trung bình của khói t1 và không khí t2. 4 (0C) → εw = 0,96[8] Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 36
  • 37. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN - Xác định độ đen của khói: εk = εCO2 + εH2O Để xác định độ đen của CO2 và hơi H2O, ta cần xác định quảng đường đi trung bình của tia bức xạ l, khi dòng khói chuyển động bên trong ống đường kính trong d1: (cm) Thông thường khói có phần thể tích rCO2 =13%, rH2O = 11%, từ đó ta tính được phần áp suất của CO2 và H2O trong khói và xem áp suất của khói là p = 1 at: pCO2 = rCO2*p = 0,13 at pH2O = rH2O*p = 0,11 at Nên ta có: pCO2* = 0,13*4,5 = 0,585 cm.at pH2O* =0,11*4,5 = 0,495 cm.at Tra giản đồ hình 1-5 và 1-6 [8], ứng với nhiệt độ của khí 237,5 oC và giá trị p* ta có độ đen của CO2 và hơi nước: εCO2 = 0,037;εH2O = 0,03. →εk = 0,037+0,03 = 0,067 Độ đen quy dẫn: εqd = = 0,0668 Mật độ dòng nhiệt bức xạ: qb = - (W/m2) Hệ số tỏa nhiệt bức xạ của khói: α1b = - = 253 = α1b = = 4,729 (W/m2.oK) Hệ số tỏa nhiệt tổng hợp của khói đến bề mặt trong của ống: α1 = α1d + α1b = + 4,729 = 40,153 (W/m2.oK).  Xác định hệ số toả nhiệt của không khí tới vách ngoài của ống Chuẩn số Raynol của khí: Re2 = Trong đó - ω2 : vận tốc dòng khí, ω2 = 6 - 10 m/s, ta chọn ω1 = 8 m/s; - d2: đường kính ngoài của ống trao đổi nhiệt, d2= 53 mm. - ν2: Độ nhớt động của không khí, ν2 = 26,625 *10-6 (m2/s) → Re2 = = 15925 Vì Re2 = 15925 nằm trong khoảng 103-105, quá trình cấp nhiệt phụ thuộc nhiều nguyên nhân. Nên chuẩn số Nuyxen có thể xác định theo công thức 1.25 [8] đối với chùm ống song song: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 37
  • 38. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Nu2 = 0,26*Re20,65*Pr20,33*( )0,25*εs Trong đó: Pr2: chuẩn số Pran của dòng không khí tra theo nhiệt độ dòng khí. Prt: chuẩn số Pran của dòng khí tra theo nhiệt độ bề mặt ngoài của ống trao đổi nhiệt. Đối với dòng không khí chuẩn số Pr ít thay đổi nên có thể xem ( )=1. εs: hệ số kể đến ảnh hưởng của bước ống. Có thể bỏ qua giá trị này, εs =1. → Nu2 = 0,26*159250,65*0,6850,33 = 123,62 Hệ số tỏa nhiệt trung bình của không khí đến bề mặt ngoài chùm ống khi bỏ qua ảnh hưởng của hàng ống: từ công thức V.33 [1] ta có: Nu2 = (α2d.d2)/λ2 → α2d = (Nu2 * λ2)/d2 α2d = (123,62*3,275*10-2)/0,053 = 76,4 (W/m2.oK). Không khí khô chủ yếu gồm O2 và N2 là khí hai nguyên tử nên không có bức xạ. Và d2/d1 = 53/50 = 1,06 < 1,4 nên hệ số truyền nhiệt được tính theo vách phẳng: Trong đó: Chiều dày ống thép: δ = 0,5(d2 – d1) = 1,5 mm = 0,0015 m Hệ số dẫn nhiệt của thép: λ = 50,2 W/m.K Hệ số toả nhiệt tổng hợp của khói: α1 = 40,153 (W/m2.oK). Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí α2 = 76,4 (W/m2.oK) → (W/m2.oK) Khi kể đến bụi trong khói thì hệ số truyền nhiệt thường được nhân thêm với hệ số φ = 0,65 – 0,85. Vì khí thải đã được làm sạch bụi trước đó nên ta chọn φ = 0,85. =>k = 0,85*26,3 = 22,35 (W/m2.oK)  Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: [8] Với Q – lượng nhiệt mà không khí nhận được từ khói, Q = 948671,5 (W) k – hệ số truyền nhiệt qua vách ống, k = 22,35 (W/m2.0K) ∆t – độ chênh lệch nhiệt đô trung bình có thể tính theo sơ đồ ngược chiều: Với ∆t1: hiệu nhiệt độ của khí thải vào và không khí ra ∆t1 = t1’ - t2” = 355 – 235 = 120 oC Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 38
  • 39. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN ∆t2: hiệu nhiệt độ của khí nóng ra và không khí vào ∆t2 = t1” - t2’ = 120 – 25 = 95 oC → = 107 oC = 397 (m2) Vậy tổng diện tích trao đổi nhiệt: Tổng số ống cần dùng là: Chiều dài mỗi ống: Chọn chiều dài ống là l = 9,4 m Chọn cách bố trí ống theo hình sáu cạnh, khi đó ta có: [10] - Số ống trên đường xuyên tâm của hình sáu cạnh là b = 19 ống; - Số hình sáu cạnh là 9 - Số ống trên một cạnh của hình sáu cạnh ngoài cùng là a = 10 ống. Xác định đường kính trong của thiết bị: D = t*(b-1)+4d ( V.140 – [10]) Trong đó: - b: số ống trên đường xuyên tâm của hình sáu cạnh, b = 19 - d: đường kính ngoài của ống, d = d2 = 0,053 m. - t: bước ống, khoảng cách giữa hai ống trên đường xuyên tâm, chọn t = 1,3d = 0,0689 (m) → D = 0,0689*(19-1) +4*0,053 = 1,4522 (m), chọn D = 1,46 m Bảng III.6 Các thông số thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm Stt Thông số 1 Giá trị Kiểu thiết bị Ống chùm 2 2 Diện tích trao đổi nhiệt, (m ) 397 3 Số ống TĐN, (ống) 271 4 Chiều dài ống, (m) 9,4 5 Đường kính trong của thiết bị, m 1,46 III.6 Tính Toán Tháp Hấp Thụ SO2: Khí thải sau khi được hạ nhiệt độ bằng bộ trao đổi nhiệt ống chùm được đưa vào tháp hấp thụ SO2 kiểu tháp rửa khí rỗng nhờ quạt khói. Trong tháp hấp thụ khí đi từ dưới lên, dung dịch hấp thụ đi từ trên xuống nhờ bơm và giàn phun lỏng. Khi Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 39
  • 40. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN SO2tiếp xúc với dung dịch đá vôi sẽ phản ứng và tạo thành CaSO3, dưới tác dụng của ôxi không khí và nước, CaSO3 bị oxi hoá tạo thành thạch cao tại bể oxi hoá. Khí sạch được đưa qua giàn khử ẩm để tách nước và bùn còn dính trong dòng khí trước khi được thải ra ngoài qua ống khói. Dung dịch hấp thụ sẽ đuợc tuần hoàn trở lại nhờ bơm, sau một chu kì nhất định bùn thạch cao sẽ được tách ra ngoài. 1- Cơ sở lý thuyết của quá trình: SO2 là một chất khí khó tan nên nếu tiến hành xử lý bằng phương pháp hấp thụ vật lý thông thường thì hiệu quả mang lại sẽ rất thấp. Do đó, cần tiến hành xử lý theo phương pháp hấp thụ hoá học, nhờ có các phản ứng hoá học xảy ra tại lớp lỏng, nồng độ khí tại bề mặt phân chia pha nhanh chóng bị suy giảm nên làm tăng tốc độ của quá trình hấp thụ. Một trong những phương pháp phổ biến và mang lại hiệu quả cao là hấp thụ SO2 trong dung dịch huyền phù CaCO3. Thiết bị xử lý SO2 được chia thành hai phần chính là tháp hấp thụ và bể oxy hoá. SO2 được hấp thụ vào các giọt lỏng nhờ vào quá trình khuyếch tán, sau đó tham gia phản ứng với CaCO3 có sẵn trong các giọt lỏng tạo thành canxi sunfit, sau khi rơi xuống bể ôxi hoá ở đáy tháp, xảy ra quá trình oxi hoá canxi sunfit thành canxi sunfat. Quá trình hấp thụ bao gồm các bước sau: - Hấp thụ vật lý: SO2 khuếch tán qua màng khí – lỏng và hoà tan vào giọt lỏng. - SO2 tự do trong pha lỏng tham gia phản ứng thuỷ phân tạo H+ và HSO3- . - Quá trình hoà tan đá vôi trong môi trường axit yếu: H+ + CaCO3 Ca2+ + HCO3-. Giai đoạn hoà tan đá vôi có vai trò hết sức quan trọng trong quá trình hấp thụ SO2, nó quyết định tốc độ hấp thụ SO2 và pH hoạt động của hệ thống. - Quá trình oxi hoá các canxi hydrosunfit và caxi sunfit thành dạng caxi sunfat: giai đoạn này xảy ra tại bể oxi hoá. Hiệu quả của quá trình này phụ thuộc nhiều vào pH của dung dịch, pH thích hợp nằm trong khoảng từ 4 - 6 [15]. 2- Độ lựa chọn của dung dịch hấp thụ: Trong khói lò hơi đốt than, một lượng lớn là CO2 (chiếm khoảng 12% thể tích khói lò), phần SO2 nhỏ hơn rất nhiều (~0.1 % thể tích khói lò). Hai loại khí này cùng là các chất mang tính axít nên cùng có khả năng bị hấp thụ bởi các dung dịch mang tính kiềm. Nếu để quá trình hấp thụ xảy ra tự nhiên, CO2 sẽ là khí hấp thụ đầu tiên (do động lực của quá trình rất lớn), tiếp theo đó, SO2 mới có thể được hấp thụ Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 40
  • 41. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN vào dung dịch. Do đó, nếu dùng một lượng hoá chất vừa đủ thì phần lớn SO2 sẽ không được xử lý, còn nếu muốn xử lý cả SO2 thì cần dùng một lượng hoá chất lớn hơn gấp nhiều lần nên ảnh hưởng tới hiệu quả kinh tế của hệ thống. Quá trình hấp thụ hoá học bao gồm hai quá trình chính là: quá trình chuyển khối và quá trình phản ứng hoá học. Vai trò của hai quá trình này phụ thuộc vào điều kiện hoạt động của thiết bị. Như chúng ta đã biết, SO2 có tính axit mạnh hơn CO2. Do đó, tốc độ phản ứng của nó với dung dịch kiềm lớn hơn. Tuy nhiên, trong khói thải lò hơi, nồng độ của CO2 lại rất lớn nên tốc độ của quá trình chuyển khối của nó lớn hơn so với SO2. Tại pH cao, tốc độ phản ứng của cả CO2 và SO2 đều lớn, do đó, tốc độ quá trình chuyển khối đóng vai trò quan trọng và CO2 sẽ là khí được hấp thụ vào dung dịch nhiều hơn. Nếu pH của dung dịch hấp phụ giảm xuống, vai trò của tốc độ phản ứng tăng lên, do đó, lượng SO2 được hấp thụ vào dung dịch sẽ tăng lên. Khi pH được giảm tới một giá trị đủ thấp thì tốc độ phản ứng của CO2 gần như bị triệt tiêu, tuy nhiên, tốc độ phản ứng của SO2 vẫn còn đủ lớn. Tại giá trị pH này, ta có thể tiến hành hấp thụ chọn lọc SO2 vào dung dịch. Theo các kết quả nghiên cứu, giá trị pH này dao động trong khoảng từ 4 – 6. Để đạt được giá trị pH trên, người ta tiến hành hấp thụ khói lò với lưu lượng lỏng lớn và chấp nhận hấp thụ cả CO2 vào dung dịch. Các phản ứng xảy ra giữa dung dịch với CO2 và SO2 khiến cho pH của dung dịch giảm xuống. Khi giá trị pH đã đạt yêu cầu, tháp mới bắt đầu vận hành trong điều kiện ổn định và lúc này, chỉ có SO2 được hấp thụ. 3- Điều kiện ban đầu: Lưulượngkhívào10000Nm3/h NồngđộSO2banđầu:1200mg/Nm3, lưu lượng SO2 trong khí vào: (kg/h) = 0,1875 (kmol/h) o Nhiệt độ khí vào:120 C Nhiệt độ dung dịch vào:25 oC Với nhiệt độ dòng khí vào 120 oC, nhiệt độ làm việc của quá trình sẽ nhỏ hơn 50 0C [15], chọn nhiệt độ làm việc là 40 oC. Nồng độ SO2 đầu ra: 500mg/Nm3 Hiệu suất của quá trình: . Do tháp hấp thụ kiểu rữa khí rỗng có khả năng hấp thụ SO2 đạt trên 90 % [16] ta chọn hiệu suất cho quá trình là 90 %. 4- Lƣợng huyền phù đá vôi cần thiết cho hệ thống xử lý: Lượng đá vôi cần thiết cho hệ thống xử lý được tính theo phản ứng tổng quát sau: CaCO3 + SO2+ O2 + H2O → CaSO4.2H2O + CO2 (*). Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 41
  • 42. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Với lưu lượng mol SO2 cần xử lý là: nSO2 = 0,1875*0,9 = 0,16875 (kmol/h Theo phương trình phản ứng (*) thì nCaCO3 = nSO2 = 0,16875 (kmol/h) →mCaCO3 = 0,16875*100 = 16,875 (kg/h) Để đảm bảo cho tháp hấp thụ vận hành tốt lượng đá vôi cần chọn dư rất nhiều. Thông thường, nồng độ đá vôi được lấy bằng 10%. Trong 10% đó chỉ có 4% tham gia phản ứng [16]. Như vậy lượng đá vôi phải lớn hơn 2,5 lần lượng đá vôi cần thiết. →mCaCO3 = 16,875*2,5 = 42,2 (kg/h) Dung dịch sữa vôi dùng hấp thụ khí SO2 có nồng độ 10% là: mdd = 422 kg/h. Khối lượng riêng của dung dịch hấp thụ với nồng độ pha rắn là 10% : dd = 0,9. n → dd + 0,1. CaCO3, trong đó: ρn: khối lượng riêng của nước, tại 25 oC, ρn = 997,8 (kg/m3) [9] ρCaCO3: khối lượng riêng của đá vôi, ρCaCO3 = 2650 (kg/m3) [9] =0,9*997,8 + 0,1*2650 = 1163 (kg/m3) Vậy lưu lượng dung dịch sữa vôi cần thiết là: Vdd = 422/1163 = 0,363 m3/h 5- Lƣợng không khí cần cấp vào: Cũng theo phương trình phản ứng (*) thì số mol oxy cần thiết: nO2 =0,5*nSO2= 0,5*0,16875 = 0,0844 (kmol/h) (kg/h) (m3/h) Thể tích của oxy: Trong không khí Oxy chiếm 21 % thể tích nên thể tích không khí cần cấp: Để đảm bảo lượng oxy đủ cho quá trình oxy hoá người ta thường cấp dư với hệ số α =1,3 khi đó lượng không khí cần cấp: Vkk = 10*1,3 =13 (m3/h) 6- Lƣợng thạch cao tạo thành: Ta giả sử 100% canxi sunfit đều bị ôxi hoá thành thạch cao thì theo phương trình phản ứng (*) ta có số mol thạch cao tạo thành là: (kmol/h) Lượng thạch cao tạo thành: ( kg/h) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 42
  • 43. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN 7- Tính toán hệ số chuyển khối và cấp khối của thiết bị hấp thụ: Hệ số cấp khối trong pha khí là một đại lượng rất quan trọng vì đây là quá trình hấp thụ hoá học nên trở lực của quá trình chủ yếu trở lực trong pha khí. Nếu tăng được hệ số cấp khối trong pha khí thì cũng tăng được hệ số chuyển khốichung và ta xem trở lực trong pha lỏng là không đáng kể. Nên hệ số chuyển khối chung của thiết bị có thể lấy bằng hệ số cấp khối trong pha khí. Hệ số cấp khối phụ thuộc nhiều vào vận tốc khí và đường kính giọt lỏng và được xác định theo công thức của Frossling: Shg= 2 + 0,6Re0.5Scg0.333 Trong đó: Shg kg [17] dd ; Re DA vd d ; Scg DA Với: kg: hệ số cấp khối trong pha khí (m/s); dd: đường kính giọt lỏng (m), dp = : độ nhớt động học của chất khí, 3000 =0,003m [16]; = 1,8095.10-5 (Ns/m) [9] v: vận tốc tương đối giữa khí và giọt lỏng (m/s). Vận tốc trong pha khí phải đủ lớn để làm tăng tốc độ chuyển khối nhưng cũng phải đủ nhỏ để không cuốn theo các giọt lỏng và đảm bảo thời gian lưu đủ lớn trong tháp hấp thụ (thời gian lưu phải đạt từ 1 – 10s [17]). Chọn v = 3,5 (m/s). [17] DA: hệ số khuếch tán trong pha khí (m2/s), được xác định theo công thức sau: DA 0,0043*10 T 1,5 4 P *(v 0,333 A 0,333 2 B v ) ( 1 MA 1 ) (m2/s) (VIII.5 - [10]) MB Trong đó: vA, vB : thể tích mol SO2 và không khí (cm3/mol); vSO2 = 44,8 ; vkk = 29,9[10]; P: áp suất, P = 1 atm; T: nhiệt độ khói thải, T = 273 + 40 = 313 oK; M: khối lượng mol của các cấu tử, MA = 64 (g/mol); MB =29,3 (g/mol) DA = 2,68*10-6 (m2/s) v * dd Re Vậy: 1163* * DA 18, 095*10 5 1163* 2, 68.10 Scg Sh g kg 2 3,5*0, 003 18, 095*10 5 0, 6Re 0.5Sc g 0.333 Shg * DA dd 6 67486 0, 058 2 0, 6*67486 0,5 *0, 0580,333 62, 4* 2, 68*10 0, 003 62, 4 6 0, 056 Vậy hệ số cấp khối trong pha khí là: kg = 0,056 (m/s) Như vậy hệ số chuyển khối chung có thể lấy bằng: Ky = kg =0,056 (m/s) 8- Xác định kích thƣớc thiết bị: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 43
  • 44. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN  Xác định đƣờng kính tháp: Lưu lượng dòng khí đi vào tháp: G = 14395,6 (m3/h) = 4 (m3/s) Giả sử đường kính tháp là D (m), khi đó diện tích ngang của tháp là: Mặt khác tiết diện ngang của tháp còn được tính theo công thức: Trong đó: ωk là vận tốc dòng khí đi trong tháp, ωk = 3,5 (m/s). [16] Ta chọn đường kính tháp D = 1,3 m. Khi đó vận tốc dòng khí: ω = 3 (m/s)  Xác định chiều cao tháp hấp thụ: Chiều cao tháp hấp thụ được tính theo công thức:H = hy*my, Trong đó: Gk , chiều cao của một đơn vị chuyển khối. K ya * F hy yv dy , số đơn vị chuyển khối. y* y ry my Trong các công thức trên thì: - Gk: lưu lượng dòng khí vào tháp, Gk = 4 (m3/s) - Ky: hệ số chuyển khối chung của quá trình, Ky = 0,056 (m/s)) - F: tiết diện ngang của tháp, F = 1,33 (m2) - y*: nồng độ của SO2 trong pha lỏng ở trạng thái cân bằng. Sau khi khuếch tán vào pha lỏng, SO2 nhanh chóng phản ứng với CaCO3 nên nồng độ SO2 tại thời điểm cân bằng rất nhỏ, có thể xem là gần bằng 0. Nên số đơn vị chuyển khối tính theo công thức: Với hiệu suất xử lý 90% thì yc = 0,1*yđ(Kmol SO2/Kmol h2 Vậy số đơn vị chuyển khối sẽ là: ) - a: bề mặt tiếp xúc pha, (m2/m3) được xác định theo công thức: [18] a 6* Gl ( m 2 / m3 ) F *(u uk ) * d p Với: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 44
  • 45. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Gl: Lưu lượng của pha lỏng là lưu lượng dung dịch hấp thụ được bơm vào tháp, Gl= 0,363 m3/h = 10-4(m3/s). dp: đường kính giọt lỏng (m). dp =0,003 (m). u: vận tốc rơi của giọt lỏng. Đối với hạt lỏng hình cầu đường kính 3 mm có vận tốc rơi 20 ft/s [16], tương ứng với 6 (m/s). uk: vận tốc dòng khí đi trong tháp, uk = 3 m/s Với lượng lỏng cần thiết là 10-4 (m3/s) thì bề mặt tiếp xúc pha sẽ là:a = 0,05 (m2/m3). Bề mặt tiếp xúc pha quá nhỏ, không đảm bảo cho quá trình chuyển khối xảy ra. Để quá trình chuyển khối có thể xảy ra thì yêu cầu chiều cao tháp phải lớn. Như vậy tính kinh tế của hệ thống không còn nữa.Vì vậy, cần chọn tỉ lệ khí – lỏng cho phù hợp vừa đảm bảo hiệu suất vừa đáp ứng được tính kinh tế cho hệ thống. Thông thường, tỷ lệ L/G dao động trong khoảng 4 –12 *10-3 (lit/lit) [17]. Giá trị tỉ lệ giữa lưu lượng lỏng và khí, bề mặt tiếp xúc pha, chiều cao một đơn vị chuyển khối, chiều cao tháp được tổng hợp trong bảng sau: a (m2/m3) hy (m) H (m) -3 8,02 6,7 15,4 -3 5*10 10,025 5,35 12,3 6*10-3 12,03 4,46 10,3 7*10-3 14,035 3,8 8,7 8*10-3 16,04 3,35 7,7 9*10-3 18,045 3,0 6,9 10*10-3 20,05 2,68 6,2 11*10-3 22,055 2,44 5,6 12*10-3 24,06 2,23 5,1 Tỉ lệ Gl/Gg 4*10 Hiệu quả của quá trình xử lý phụ thuộc vào lưu lượng lỏng cấp vào và chiều cao của tháp. Chiều cao của tháp ảnh hưởng đến chi phi đầu tư xây dựng và cả chi phí vận hành. Chiều cao càng lớn thì yêu cầu bơm chất lỏng cũng phải có công suất lớn để thắng được trở lực đường ống và trở lực chiều cao hình học. Trong khi đó lưu lượng chất lỏng lớn lại ảnh hưởng đến chi phí vận hành lớn. Đây là khoản chi phí thường xuyên mà nhà máy phải chi trả trong suốt thời gian vận hành hệ thống. Nhìn chung thì chi phí xây dựng hệ thống thường là không cao và chỉ chi phí một lần, còn chi phí vận hành tuy nhỏ hơn nhưng lại là khoản chi phí xuyên suốt trong quá trình vận hành hệ thống. Ngoài ra căng cứ vào tỉ lệ giữa chiều cao tháp và đường Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 45
  • 46. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN kính tháp thường là H/D nằm trong khoảng từ 1 – 8[10]. Sau khi cân đối các chỉ tiêu lựa chọn mà ưu tiên cho chỉ tiêu kinh tế, em chọn chiều cao tháp là H =10,5 m. Tương ứng tỉ lệ L/G = 6*10-3 (m3/ m3). Khi đó thời gian lưu của khí trong tháp: Thời gian lưu của khí tháp rỗng thường là từ 1 – 10 s [16]. Nên t = 3,43 (s) là có thể chấp nhận được. 9. Xác định phần đáy tháp và nắp tháp: Trong khi xây dựng ta nên kết hợp phần đáy tháp làm bể oxi hoá để chứa dung dịch hấp thụ và dung dịch sau khi hấp thụ. Với tỉ lệ L/G = 6*10-3, thì lưu lượng lỏng cần cấp sẽ là: Gl = 6*10-3*Gk = 6*10-3*4 =24*10-3 (m3/s). Thời gian lưu bùn trong bể oxi hoá thường không nhỏ hơn 10 phút [16], chọn thời gian lưu là 10 phút. Thể tích bể oxi hoá là: Voxi hoá = 24*10-3 (m3/s)*10*60(s) = 14,4 (m3). Ta kết hợp bể oxi hoá nằm ngay phía dưới của tháp hấp thụ, chọn đường kính bể 2,5 m. Nên chiều cao bể oxi hoá là: Hoxi hoá = ) Giữa bể oxi hoá và tháp hấp thụ được nối với nhau bằng những tấm thép không rỉ tạo nên kết cấu có cùng trọng tâm. Khoảng cách đứng giữa bể oxi hoá và tháp là 0,5 m. Nên tổng chiều cao bể oxi hoá là Hoxi hoá = 3,5 m. Phần nắp tháp kể cả phần chứa giàn khử ẩm, giàn phun rữa ẩm, nắp tháp đưa khí ra ngoài. Giàn khử ẩm cách vòi phun dung dịch lỏng ở trên cùng ít nhất 2 m. Chọn chiều cao phần nắp tháp hn = 3,2 m. Như vậy tổng chiều cao xây dựng là tháp hấp thụ là: Hxd = Htháp + Hoxi hoá + Hn =10,3+ 3,5+3,2 =17 (m) Bảng III.7 Các thông số của tháp rửa khí rỗng Stt Thông số Giá trị 3 1 Lưu lượng khí thải, (Nm /h) 10000 2 Nồng độ SO2 vào, (mg/Nm3) 1200 3 Lưu lượng lỏng cần thiết (m3/h) 86,4 4 Bề mặt tiếp xúc pha, (m2/m3) 10,1 5 Đường kính thân tháp, (m) 1,3 6 Chiều cao thân tháp, m 10,5 7 Tổng chiều cao xây dựng, m 17 8 Hiệu suất xử lý (%) 90 Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 46
  • 47. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN 9 Đường kính ống dẫn khí vào và ra, 0,6 m III.7Tính Ống Khói: Ống khói là một bộ phận của hệ thống xử lý khí thải. Ống khói có nhiệm vụ chính là đưa khí thải sau hệ thống xử lý ra môi trường ở một độ cao nhất định nhằm hạn chế sự tác hại đến môi trường của các chất ô nhiểm còn lại trong khí thải. Bảng III.8 giá trị giới hạn của các thông số cơ bản của chất lượng môi trường không khí xung quanh theo QCVN05:2009/BTNMT. Thôngsố Trungbình1h 3 Trungbình8h Trungbình24h 3 (mg/m ) (mg/m ) (mg/m3) Bụi PM 0,15 SO2 0,35 0,125 NOx 0,2 0,1 Ta thấy rằng, trong các chất gây ô nhiểm không khí mà chúng ta đã xử lý thì NOx có nồng độ phát thải là lớn nhất (674 mg/m3). Còn theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh thì quy định nồng độ của NOx trong không khí là nhỏ nhất. Nên ta tính ống khói chỉ cần đáp ứng được tiêu chuẩn thải đối với NOx thì sẽ đáp ứng được tiêu chuẩn thải đối với các chất còn lại. Trong trường hợp này tốc độ khí thải đi trong ống khói không nhỏ hơn 10 m/s nhưng cũng không vượt quá 30 m/s. (trang 173 – [19])  Xác định đƣờng kính ống khói: Lưu lượng khói ở 400C là (40 0C là nhiệt độ dòng khói sau tháp hấp thụ): Q = 10000* 11465,2 (m3/h) = 3,2 (m3/s) Tiết diện ngang của ống khói: , với ω là tốc độ dòng khí đi trong ống khói, ω = 10 – 30 m/s. Ta chọn ω = 10 m/s. Vậy: (m2) Đường kính ống khói: (m).  Xác định độ nâng của ống khói: [12] Trong đó: - Vk – vận tốc khí thải tại miệng ống khói, Vk = ω = 10 (m/s). - D – đường kính ống khói, D = 0,65 (m). - u – tốc độ gió tại đỉnh ống khói, m/s. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 47
  • 48. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Khi tính chiều cao ống khói cần lưu ý đến độ ổn định của khí quyển, khí quyển được coi là ổn định khi có ít sự khuấy trộn không khí theo chiều dọc. Khi đó chất ô nhiểm đi vào môi trường sẽ rất khó khuếch tán, làm tăng nồng độ chất ô nhiểm trong khí quyển. Nên ta chọn trường hợp bất lợi nhất cho sự khuếch tán chất ô nhiểm để tính chiều cao ông khói – chế độ khí quyển ổn định. Đối với chế độ ổn định của khí quyển (trường hợp lặng gió) ta thừa nhận u = 1 m/s. [19] - P – áp suất khí quyển, P = 1 at = 1013 mbar. Tk, Tkk – nhiệt độ khí thải và nhiệt độ khí quyển, 0K. Độ nâng của ống khói phụ thuộc vào nhiệt độ dòng khí, khi nhiệt độ dòng khí cao thì độ nâng của ống khói là sẽ cao. Khi tháp hấp thụ hoạt động bình thường thì độ nâng ống khói được tính với nhiệt độ khí thải là 400C.Tk = 313 0K, Tkk = 298 0K.  Xác định chiều cao hiệu quả của ống khói: Nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất tại tâm điểm của luồng khói (tính theo chiều gió) được xác định theo công thức: [12] Nồng độ chất ô nhiễm đạt cực đại khi: dC/dδz = 0 → Ta có: k1*δz2 = k1*δz*δz. Một cách gần đúng có thể coi k1*δz = δy[12] Trong đó: - Q lưu lượng chất ô nhiểm đi vào môi trường tại miệng ống khói, tính theo NOx thì Q = 1,88 g/s. - Cmax: nồng độ cực đại của chất ô nhiểm trong môi trường không khí xung quanh, tính theo NOx thì Cmax = 0,1 mg/m3 =0,0001 (g/m3) - u: vận tốc gió tại miệng ống khói, u = 1 (m/s). - δy: hệ số khuếch tán ngang, (m). Ta có: δy*δz = [12] → δy*δz = 2199,6 Dựa vào hình 2.15 [12] ta xác định được khoảng cách tới nguồn thải, x = 2500 m. Từ x = 2500 m chiếu vào trục δy ta được: δy = 80 m. [12] Từ biểu thúc (*) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 48
  • 49. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN  Xác định chiều cao xây dựng của ống khói: Hxd = α(H – Δh) Với α: là hệ số an toàn, thông thường hệ số α được chọn tuỳ thuộc vào từng địa phương, ví dụ khu vực xung quanh có nhiều nhà cao tầng thì yêu cầu chiều cao ống khói phải lớn gấp 2,5 lần chiều cao của nhà cao tầng gần nhất. Ngoài ra để đề phòng trường hợp các thiết bị xử lý gặp sự cố cũng cần chọn α sao cho phù hợp. Với kết quả tính toán như trên em chọn α = 2,5. Hxd =2,5*(39 – 10,6) = 71 m. III.8Tính Toán Và Lựa Chọn Các Thiết Bị Phụ Trợ: III.8.1 Tính đƣờng ống dẫn khí cho toàn hệ thống Tốc độ dòng khí đi trong ống dẫn của quạt từ 4 – 15 m/s (bảng II.2 – [9]), ta chọn ω = 15 (m/s) cho toàn bộ hệ thống đường ống. Chọn ống dẫn khí hình trụ tròn, làm bằng thép tấm hợp kim X18H10T, có bề dày δ = 4 mm, khối lượng riêng ρ = 7900 kg/m3 (bảng XII.7 – [10]) . Chọn khoảng cách tối thiểu giữa hai thiết bị trong hệ thống là 3 m. Đường kính ống dẫn khí phụ thuộc vào lưu lượng và tốc độ của dòng khí và được xác định theo công thức: (CT II.36 – [9]) Trong đó: V: lưu lượng của khí đi trong ống, m3/s; ω là tốc độ dòng khí đi trong ống, ω = 15 (m/s). Thể tích thép sử dụng là: , m3 Trong đó: l là chiều dài của ống, m; d là đường kính trong của ống  Xét đoạn ống từ lò hơi vào bộ trao đổi nhiệt bằng nước: Nhiệt độ dòng khí: 600 0C; Lưu lượng dòng khí V = 31978 m3/h = 8,88 m3/s, nên đường kính ống dẫn khí là: Chọn đường kính ống d1 = 0,88 m, chiều dài ống l1 =2 m. → Thể tích vật liệu: V1 = 0,0222 (m3).  Xét đoạn ống từ bộ trao đổi nhiệt bằng nước vào bộ lắng bụi tĩnh điện: có nhiệt độ dòng khí là 370 0C, Lưu lượng dòng khí V = 6,54 (m3/s), nên đường kính ống dẫn là Chọn đường kính ống d2 = 0,76 m, chiều dài ống l2 = 5 m. →Thể tích vật liệu: V2 = 0,048 (m3). Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 49
  • 50. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN  Xét đoạn ống từ bộ lắng bụi tĩnh điện đến tháp khử NOx: vì nhiệt độ trước và sau bộ lắng tĩnh điện thay đổi không lớn nên ta chọn đường kính ống dẫn khí vào và ra khỏi bộ lắng tĩnh điện là bằng nhau, d3 = d2 = 0,76 m; chọn l3 = 9,5 m. →Thể tích vật liệu: V3 =0,0912 (m3).  Xét đoạn ống từ tháp khử NOx đến bộ trao đổi nhiệt ống chùm: quá trình khử NOx bởi NH3 thực chất là phản ứng toả nhiệt, tuy nhiên trong quá trình có cấp dung dịch nên giả sử lượng nhiệt phản ứng toả ra bằng lượng nhiệt dung dịch hấp thụ vào. Nên nhiệt độ dòng khí ra khỏi tháp bằng nhiệt độ dòng khí vào tháp. Nên d4 = d3 = 0,76 (m), chọn chiều dài ống dẫn là l4 = 5,5 m. → Thể tích vật liệu: V4 =0,0528 (m3).  Xét đoạn ống từ bộ trao đổi nhiệt ống chùm đếntháp hấp thụ, quạt hút khói và đến ống khói: khói ra khỏi bộ trao đổi nhiệt ống chùm có nhiệt độ 120 0C và lưu lượng V = 4 (m3/s) nên ta tính được d5 = 0,6 m. Chọn l5 = 12 m.→ V5 = 0,0912 (m3). Trong khoảng này có 5 cái co 90o.  Ống khói có chiều cao 71 m, đường kính ống 0,65 m. Bề dày vật liệu cũng chọn bằng bề dày của các đoạn ống dẫn khí thải ở phía trước, bằng 4 mm. Thể tích vật liệu tạo ống khói là: V = 0,59 (m3) Như vậy thể tích thép cần dùng cho hệ thống ống dẫn khí kể cả ống khói là: Vthép = 0,0222 + 0,048 + 0,0912 + 0,0528 + 0,0912 + 0,59 = 0,9 (m3) Với khối lượng thép cần thiết để chế tạo đường ống (bao gồm cả ống khói) là: mthép = Vthép*ρ = 0,9* 7900 = 7110 (kg) III.8.2 Tính quạt hút: Trong hệ thống xử lý khí thải, quạt hút có vai trò vận chuyển khói đồng thời tạo ra áp suất âm cho toàn hệ thống khi đặt nó ở phía sau các thiết bị xử lý. Áp suất âm này đảm bảo cho dòng khí khôn bị phì ra ngoài môi trường trong quá trình vận chuyển trên đường ống cũng như ở các thiết bị xử lý. 1. Tính tổn thất áp suất toàn hệ thống:  Tổn thất áp suất của bộ trao đổi nhiệt bằng nước: Đối với thiết bị trao đổi nhiệt bằng nước thì tổn thất áp suất khoảng Δp =2 mbar = 200 (N/m2) [20], tổn thất áp suất qua bộ trao đổi nhiệt ống chùm khoảng 500 N/m2. Nên tổng tổn thất áp suất qua hai thiết bị trao đổi nhiệt là: ΔP1 = 700 N/m2.  Tổn thất áp suất trong thiết bị lắng bụi tĩnh điện: Trong các thiết bị lắng bụi tĩnh điện: ΔP thường <500 N/m2[10]. Ta chọn ΔP2 = 400 N/m2 Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 50
  • 51. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN  Trở lực của tháp khử NOx chủ yếu do trở lực của lớp xúc tác, chọn ΔP3 = 1000 N/m2  Trởlựccủatháprửa rỗng không vượt quá 20 mmH2O nên có thể bỏ qua, ΔP4 = 0  Tổn thất áp suất qua ống khói: ΔP5 = Δpms + Δpcb+Δpd +Δpn , Với: - Δpd: áp suất cần thiết tạo dòng chuyển động trong ống khói: - Δpms: áp suất cần thiết để thắng được trở lực do ma sát bên trong ống: [9] [9] - Δpcb: áp suất cần thiết để thắng được trở lực cục bộ bên trong ống: [9] - Δpn: áp suất để nâng dòng khí lên đến miệng ống khói:Δpn = (ρkk – ρk).g.h Trong đó: ρ: khối lượng riêng của khói ở40oC, ρ = 1,1225 (kg/m3) ω: vận tốc khí đi trong ống, ω = 10 (m/s) L: chiều dài của ống khói, L = 34 (m) d: đường kính ống khói, d = 0,65 (m) ρkk là khối lượng riêng của không khí, ở 25 0C, ρkk = 1,184 kg/m3 g =9,81 m/s; h chiều cao ống khói h = 34 m λ: hệ số trở lực do ma sát gây ra. Xét chuẩn số Raynol của dòng khí: Dòng khí chuyển động xoáy bên trong ống, nên: (II.65 – [9] Với Δ là độ nhám tương đối của ống, Δ = .Và ε là độ nhám tuyệt đối của thép, chọn ε = 0,0002 m → Δ = 3*10-4. Thay vào ta được 0,00033,7=7,2945 →λ =0,017 ξ: hệ số trở lực cục bộ, coi ξ = 1,3. Thay tất cả các giá trị đã có vào bốn công thức trên ta được: (N/m2) (N/m2) (N/m2) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 51
  • 52. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Δpn = (ρkk – ρk).g.h =21 (N/m2) Như vậy tổng tổn thất áp suất qua ống khói là: ΔP5 = 56+50+73+21 = 200 (N/m2)  Tổn thất áp suất trên đƣờng ống: Tổn thất áp suất trên đường ống bao gồm tổn thất áp suất do ma sát và tổn thất áp suất cục bộ và áp suất cần thiết để tạo dòng chuyển động bên trong ống: ΔP6 = Δpms + Δpcb + Δpd. Tổn thất áp suất trên đường ống trước bộ trao đổi nhiệt với nước nhỏ do đường kính lớn và ống ngắn nên có thể bỏ qua. Ta cần tính tổn thất áp suất trên đường ống sau bộ trao đổi nhiệt với nước đến bộ trao đổi nhiệt ống chùm Δp1’, sau thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm đến tháp hấp thụ và đến ống khói Δp2’; tổn thất áp suất cần thiết để tạo dòng chuyển động trong toàn hệ thống Δpd, và tổn thất áp suất để nâng dòng khí thải lên đến miệng ống khói Δpn. Tính Δp1’: Trong khoảng này nhiệt độ khí thay đổi không nhiều ta chọn nhiệt độ trung bình của dòng khí là: 362,5 0C, Tra bảng 5 – [3] ta có độ nhớt động của khí ν = 97,333*10-6 (m2/s); khối lượng riêng của khí ρ = 0,5595 kg/m3, đường kính ống dẫn d = 0,76 m. Chuẩn số Raynol của khí: Nên dòng khí chuyển động xoáy trong ống dẫn. Tính Δpms: áp suất khắc phục trở lực ma sát được xác định theo công thức: [9] Trong đó: L1 tổng chiều dài ống trong khoảng Δp1’, L1 = 20 m; ρ1 khối lượng riêng của khí thải, ρ = 0,5595 kg/m3; ω vận tốc dòng khí trung bình ở các đoạn ống, ω =14,5 m/s; d1 là đường kính ống dẫn, d1 = 0,76 m; λ1 là hệ số ma sát, ở chế độ chảy xoáy có thể tính hệ số ma sát theo công thức sau: (II.65 – [1]), với Δ là độ nhám tương đối của ống, Δ = ,và ε là độ nhám tuyệt đối của thép, chọn ε = 0,0002 m → Δ = 2,63*10-4. Thay vào ta được → (N/m2) Tính Δpcb: áp suất cần thiết để thắng được trở lực cục bộ được tính theo công thức: Với ξ là hệ số trở lực cục bộ, cả đoạn ống gồm 6 ống nối bằng ren 900 với với ξ = Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 52
  • 53. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN 0,4 →ξ1 = 6*ξ = 2,4 Tiết diện ngang của ống: F0 = 0,4536 (m2) Tiết diện ngang của thiết bị trao đổi nhiệt với nước F1TĐN = 0,9*1,2 = 1,08 (m2), F0/F1 = 0,42 →ξ2 = 0,3 ( bảng II.16 N014 – [9]) Tiết diện ngang của bộ lắng bụi F1,ESP = 2,2*3,5 = 7,7 (m2), F0/F1 = 0,059, ξ3 = 1 Tiết diện ngang của tháp khử NOx = F1,SCR = 2,24*2,24 = 5 (m2), F0/F1 = 0,09 →ξ4 = ξv +ξr = 1+0,47= 1,47 Tiết diện ngang của bộ trao đổi nhiệt ống chùm: F1,ống chùm = 9,4 *1,46 = 13,724 (m2), F0/F1 = 0,03 →ξ5 = ξv =1 Vậy: ξ = ξ1 + ξ2 + ξ3 + ξ4 + ξ5 = 2,4+0,3+1+1,47+1 = 6,17 Vậy tổn thất áp suất cục bộ từ thiết bị trao đổi nhiệt với nước đến thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm là: (N/m2) → Δp1’ = 29 + 363 = 392 (N/m2) Tính Δp2’: Tổn thất áp suất trên đoạn ống từ thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm đến tháp hấp thụ và đến ống khói. Trong khoảng này, do có cùng đường kính ống dẫn khí, để cho đơn giản ta lấy nhiệt độ của dòng khí là: 120 0C để tính, Tra bảng 5 – [8] ta có độ nhớt động của khí ν = 24,3*10-6 (m2/s); khối lượng riêng của khí ρ = 0,89 kg/m3, đường kính ống dẫn d = 0,6 m. Tiết diện ngang của ống F0 =0,2827 (m2). Tốc độ thực của dòng khí ω =14,15 m/s. Chiều dài ống kể cả chiều dài ống khói L1= 100 m. Chuẩn số Raynol của khí: Nên dòng khí chuyển động xoáy trong ống dẫn. Tính Δpms: (CT II.55 – [9]) Với λ1: hệ số trở lực ma sát bên trong ống, với chế độ chảy xoáy ta có thể tính λ1 (II.65 – [9], với Δ là độ nhám tương đối theo công thức: của ống, Δ = ,và ε là độ nhám tuyệt đối của thép, chọn ε = 0,0002 m → Δ = 3,33*10-4. Thay vào ta được →λ1= 0,017 Thay các giá trị vào biểu thức tính hệ số ma sát ta được λ1 = 0,017 (N/m2) Tính Δpcb: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 53
  • 54. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Hệ số trở lực cục bộ tại đột thu từ thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm vào ống dẫn, F0/F1 = 0,03, ξ1 = 0,5; Tại đột mở từ ống dẫn vào tháp hấp thụ F0/F1<<0,1 →ξ2 = 1. Trong đoạn này có tất cả 5 co 90o dùng để nối các đoạn ống. Hệ số trở lực cục bộ của mỗi co là 0,4 nên ξ3 = 2. Như vậy hệ số trở lực cục bộ tổng cộng trong đoạn này là: ξ = 3,5 (N/m2) → Δp2’ = 250 + 313 = 653 (N/m2) (N/m2) Tính Δpd: Tính Δpn: Δpn = ρ*g*h Trong đó: ρ: khối lượng riêng của khí, chọn ρ = 0,89 kg/m3; g lag gia tốc trọng trường, g =9,81 (m/s2); h là tổng chiều cao cần thiết để nâng dòng khí thải, bao gồm chiều cao ống khói, chiều cao tháp hấp thụ, chiều cao bộ trao đổi nhiệt, ta tính được h = 100 m. → Δpn =0,89*9,81*100 = 873 (N/m2) Tổn thất áp suất của đường ống: ΔP6 = Δp1’ + Δp2’ + Δpd+ Δpn= 392 + 343 + 113 + 873 = 1722 (N/m2) Như vậy tổng tổn thất áp suất của hệ thống là: ΔP = Δp1 + Δp2 + Δp3 + Δp4 + Δp5 + Δp6= 4022(N/m2) 2. Tính quạt hút: Chọn quạt hút loại ly tâm để vận chuyển dòng khí đi trong toàn bộ hệ thống. Loại quạt này được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thông gió, lò sưởi, vận chuyển không khí và các khí không ăn mòn khác. Áp suất toàn phần của hệ thống là 4022(N/m2) và nhiệt độ làm việc của là 40oC hoàn toàn phù hợp với điều kiện làm việc của quạt ly tâm (ΔP <15000 N/m2, nhiệt độ làm việc < 180 oC [1])Chọn hiệu suất thuỷ lực của quạt ηT = 0,8; khi đó công suất của quạt được xác định theo công [9], trong đó: thức: - Qp: năng suất của quạt, m3/h. Khi vận chuyển khí thải ta lấy Qp = 1,1*Q. Với Q lưu lượng khí thải vào quạt, tại 400C Q = 3,3 m3/s. - P: tổn thất áp suất của quạt. p = ΔP = 4022 N/m2. - Hiệu suất thuỷ lực = 0,75 [9] (W) = 19,5 (kW) Công suất của động cơ điện: Nđc =k3*N [9] Với k3 là hệ số dự trữ công suất, đối với quạt ly tâm chọn k = 1,1 [9]) Nđc = 1,1*19,5 = 21,5 (kW) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 54
  • 55. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN III.8.3 Hệ thống vận chuyển tro xỉ: Hệthống vận chuyển tro bao gồm silo chứa tro, đường ống dẫn tro, máy nén khí vận chuyển tro. 1. Lƣợng tro bụi thu đƣợc: Lưu lượng tro bụi thu được qua bộ lắng bụi tĩnh điện: Với lượng tro bụi thu được 386 (kg/h), khối lượng riêng của bụi là ρbụi = 1900 (kg/m3) Thể tích tro thu được: Vbụi = (m3/h) Với cấu tạo của ba phểu tro hoàn toàn có thể lưu giữ lượng tro bụi trong 3 giờ. Nên ta tính hệ thống vận chuyển để vận chuyển lượng tro thu được trong ba giờ làm việc của bộ lắng bụi tĩnh điện. Lượng tro bụi thu được sau ba giờ là: 2. Tính silo tro: Tro bụi sau khi lắng vào phểu tro, được máy nén khí vận chuyển đến silô tro, sau một khoảng thời gian, tro bụi từ silô tro được tháo ra và vận chuyển đến nơi cần sử dụng bằng xe bồn. Chọn loại xe bồn có tải trọng 7 tấn, nên thể tích bồn chứa sẽ là: 3,7 (m3). Với tải trọng 7 tấn/ chuyến của xe bồn thì khoảng thời gian để quay lại chở chuyến tiếp theo là: t = 18 (giờ) Để đảm bảo xe vận chuyển vừa đủ tải trọng, thể tích tối thiểu của silô tro cần phải có là 3,7 m3. Trong thực tế thể tích silô cần lớn hơn, để tránh tình trạng đầy tro, gây tắc nghẽn đường ống vận chuyển. Chọn chiều cao phần thân trụ của silô là htr =2,5m, đường kính thân silô là 1,5 m, chọn chiều cao phần đáy silô (phần hình nón) là 1 (m). Như vậy thể tích của silô tro sẽ là: Vsilo = 6,375 (m3). Đặt silô cách mặt đất 4,5 m, để xe bồn cố thể vào ra vận chuyển tro dễ dàng. 3. Tính máy nén khí: Các thông số ban đầu: - Lượng tro bụi cần vận chuyển : /h. Chu kì làm việc: nghỉ 3 giờ, làm việc 1 giờ. Khối lượng riêng của bụi: ρbụi = 1900 (kg/m3) - Chiều cao làm việc: h = 8 m. Chiều dài ống dẫn l =20 m. a. Lựa chọn kiểu thiết bị và sơ đồ vận chuyển: Lựa chọn kiểu thiết bị vận chuyển khí trong dòng loãng, kiểu II – áp suất trung bình, loại đẩy, tổn thất áp suất khoảng 03 – 0,4 at, nồng độ tương đối hỗn hợp x = Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 55
  • 56. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN 2,5 kg vật liệu/ kg không khí, chọn loại máy thổi khí là quạt thổi khí thuộc loại quạt ly tâm. Chọn sơ đồ vận chuyển là sơ đồ N03 [9]. b. Tính lƣợng không khí cần thiết: Năng suất tính theo khối lượng tro bụi thu được: /h = 0,322 (kg/s) Do quá trình vận chuyển làm việc gián đoạn, làm việc 1 giờ, nghỉ 3 giờ nên năng suất cần chọn lớn hơn năng suất cần thiết 10-20 %. Ta chọn 20%, khi đó: Qbụi = 0,322*1,2 = 0,386 (kg/s). Lưu lượng không khí cần thiết để vận chuyển tro bụi: Qkk Trong đó: x là nồng độ tương đối của hỗn hợp, x = 2,5 kg vật liệu/ kg không khí; ρk là khối lượng riêng không khí o điều kiện chuẩn, ρk = 1,2 (kg/m3) c. Tính đƣờng kính ống vận chuyển: D0 = Trong đó: vkk vận tốc của dòng không khí đi trong ống, để vận chuyển vật liệu đi trong ống thì vận tốc không khí thường là từ 10 đến 25 m/s, chọn vkk = 15 m/s. → D0 = 0,105 m, chọn đường kính ống dẫn là D0 = 0,11 m = 110 mm. d. Tính tổn thất áp suất chung của đƣờng ống: Đối với thiết bị vận chuyển bằng khí ở áp suất thấp và trung bình, thì tổn thất áp suất chung trong ống dẫn được xác định theo công thức: ΔP = Δpđ + ΔpV+ Δpdt + Δpg , Với: - Δpđ: tổn thất áp suất khi chỉ có không khí chuyển động trong ống, bao gồm tổn thất áp suất do ma sát và tổn thất áp suất cục bộ, N/m2. - Δpv: tổn thất áp suất khi có vật liệu chuyển động bên trong ống, N/m2. - Δpdt: tổn thất áp suất để duy trì trạng thái lơ lững của tro ở đoạn ông thẳng đứng, N/m2. - Δpg: tổn thất áp suất để tạo gia tốc cho hạt, Tính tổn thất áp suất do có vật liệu chuyển động: (N/m2) [9] Trong đó: λx hệ số trở lục của vật liệu, λx = 0,015 [9] Ld: chiều dài vận chuyển biểu kiến của đường ống, m. Bao gồm tổng chiều dài các đoạn ông nằm ngang và thẳng đứng, L1 =24 m; chiều dài tương đương của các khuỷu, van, lá chắn…ở đây chỉ dùng hai khuỷu 90 0, chọn R0/D0 =10: L2 = 2*5 =10 Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 56
  • 57. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN m.→Ld = 34 m. Tính tổn thất áp suất để duy trì trạng thái lơ lững của hạt ở đoạn ống thẳng (N/m2) [9], với h là chiều cao đứng đối với tro bụi thì: của đoạn ống thẳng đứng, h = 8 m. 1,2*9,81*2,5 = 236 (N/m2) → Tính tổn thất áp suất để tạo gia tốc chuyển động cho hạt: Với ξg: hệ số trở lực để tạo gia tốc cho hạt, đối với tro mịn ξg =2,2 [9] (N/m2) → Tính tổn thất áp suất khi chỉ có không khí chuyển động bên trong bao gồm tổn thất áp suất do ma sát và tổn thất áp suất cục bộ:  Tính tổn thất áp suất do ma sát: (CT II.55 – [9]) Với λ1: hệ số trở lực ma sát bên trong ống phụ thuộc vào chuẩn số Raynol của dong khí, xét chuẩn số Raynol của khí: , với ω là tốc độ dòng khí, ν là độ nhớt động, vì hỗn hợp gồm không khí và tro bụi, ta chọn độ nhớt động là độ nhớt động của khói, ở 0 0C ν = 12,2*10-6 m2/s. Chuẩn số Raynol của khí: Nên dòng khí chuyển động xoáy trong ống dẫn. Với chế độ chảy xoáy ta có thể tính λ1 theo công thức: (II.65 – [9], với Δ là độ nhám tương đối của ống, Δ = ,và ε là độ nhám tuyệt đối của thép, chọn ε = 0,0002 m. Thay vào ta được Thay các giá trị vào biểu thức tính hệ số ma sát ta được λ1 = 0,0244 (N/m2)  Tính tổn thất áp suất cục bộ: Với ξ là hệ số trở lực cục bộ, bao gồm 2 khuỷu 90 0: ξ1=2*0,4 = 0,8; miệng hút vật liệu, 3 cái: ξ2 = 3*0,15 = 0,45; van định lượng một chiều, 3 cái: ξ3 =3*1,5 =4,5;đầu ống hút ξ4=0,5; đầu ra tại silô ξ5 =1; Như vậy hệ số trở lực cục bộ tổng cộng trong đoạn này là: ξ = 7,25 Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 57
  • 58. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN (N/m2) → Δpđ = 718*980 =1698(N/m2) Như vậy tổng tổn thất áp suất của hệ thống là: ΔP =1575 + 236 + 743 + 1698 = 4252 (N/m2) e. Công suất của máy thổi khí: Công suất động cơ của quạt ly tâm được xác định theo công thức: [9] Trong đó: ΔP: tổng tổn thất áp suất của hệ thống, ΔP = 4252 (N/m2); Vm năng suất của quạt có tính đến sự rò rĩ khí trên đường ống, Vm =1,2*Qkk = 1,2*0,13 = 0,156 (m3/s); η1 hiệu suất của quạt, chọn η1 = 0,6; η2 hiệu suất truyền động của quạt, chọn η2 =0,9. Như vậy công suât động cơ của quạt là: III.8.4 Các thiết bị phụ trợ cho tháp khử NOx: 1. Tính bể chứa dung dịch NH3: Dung dịch NH3 được tạo từ quá trình thuỷ phân Urê có nồng độ urê 32,5 % hay còn gọi là dung dich AdBlue. Để đảm bảo cung cấp đủ NH3 cho quá trình khử NOx thì ta không nên dự trữ dung dịch NH3 quá lâu vì NH3 rất dể bay hơi. Với lưu lượng dung dịch cần dùng là: Vdd= 111 lit/h. Chọn thời gian lưu dung dịch là 2 ngày, thể tích của bể chứa dung dịch là: Vbể = 111*48 = 5328 (lit). Sau hai ngày ta tiếp tục bổ sung dung dịch NH3, nhưng vì hệ thống hoạt động liên tục, không thể để bất cứ lúc nào bị thiếu dung dịch ta chọn thể tích bể chứa là 6 m3. Chọn bể chứa làm bằng thép, có độ dày 6mm. Chọn đường kính trong của tháp 1,6 m nên chiều cao của bể: h = 3 m. 2. Các thông số đầu và lựa chọn: Lưu lượng cần bơm: Vdd= 111 lit/h = 0,111 m3/h. Nhiệt độ dung dịch 25 0C, Khối lượng riêng của dung dịch: ρ = 907 (kg/m3) [9] Chọn tốc độ dòng dung dịch đi trong ống dẫn là ω = 2 m/s. [9] Đường kính ống dẫn dung dịch: Chọn đường kính ống D = 0,0045 m, khi đó vận tốc thực đi trong ống ω =1,938 m/s. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 58
  • 59. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN III.8.5 Các thiết bị phụ của tháp hấp thụ SO2: a. Xác định đƣờng kính ống dẫn khí vào tháp và ra khỏi tháp: Ống dẫn khí vào và ra khỏi tháp có kích thước chọn bằng nhau: [9] Trong đó: V lưu lượng của khí vào tháp, V = 4 m3/s ω là tốc độ dòng khí đi trong ống, do khí đi trong ống hút của quạt nên có tốc độ ω = 4 – 15 m/s [9], ta chọn ω = 15 (m/s). Ta chọn đường kính ống dẫn khí vào và ra khỏi tháp là d =0,6 (m) b. Bơm cấp dung dịch: Ống dẫn dung dịch hấp thụ: Đường kính ống dẫn dung dịch hấp thụ vào tháp cũng được xác định theo công thức trên. Trong đó V là lưu lượng dung dịch cần cấp, V = 0,024 m3/s; ω là tốc độ của dung dịch trong ống đẩy của bơm ω = 1,5-2,5 m/s [9], ta chọn ω = 2,5 m/s Ta chọn đường kính ống dẫn dung dịch vào tháp là d = 0,11 m =110 mm. Công suất yêu cầu trên trục của bơm: Trong đó: - ρ: khối lượng riêng của dung dịch, ρ = 1163 kg/m3 - Q: năng suất bơm, Q =0,024 m3/s - g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s. - η: hiệu suất chung của bơm, chọn η =0,8 - H: áp suất toàn phần của bơm.  Tính áp suất toàn phần của bơm: Áp suất toàn phần của bơm được xác định theo công thức: [9] Với: p1, p2 : áp suất trên bề mặt chất lỏng trong không gian đẩy và hút của bơm, chọn p1= p2 = 0,98*105 N/m2 ; H0 chiều cao nâng chất lỏng H0 = Htháp +Hoxi hoá = 10,3 + 3,5 = 13,8 m, có thể Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 59
  • 60. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN xem H0 = 14 (m) ; h1: áp suất cần thiết để tạo những giọt lỏng có kích thước phù hợp. Thông thường để tạo những giọt lỏng có kích thước nhỏ (3 mm) thì áp lực cần thiết là h1 = 5 m.H2O. hm áp suất cần thiết để thắng trở lực của đường ống hút và đẩy: . Ở đây ΔP = ΔPđ + ΔPms + ΔPcb. Tính ΔPđ: áp suất cần thiết để tạo ra dòng chảy. (N/m2) ΔPđ = Tính ΔPms: áp suất cần để thắng lực cản ma sát. Trong đó: L là tổng chiều dài ống dẫn, chọn L = 18 m; d đường kính ống dẫn, d = 0,11 m; λ là hệ số ma sát của thành ống. Xét chuẩn số Re: . Trong đó μ là độ nhớt của huyền phù tại nhiệt độ làm việc (40 0C) được tính theo công thức: μhp = μH2O*(1+ 4,5x) [9] Với μH2O = 0,656*10-3 (N.s/m2) [9], x phần trăm pha rắn, x = 0,1. →μhp = 0,0009512 (N.s/m2) >104, nên dòng dung dịch chuyển động xoáy → trong ống. Khi đó, hệ số ma sát được xác định theo công thức: [9] Δ: độ nhám tương đối của thành ống, Δ = ε/d, với ε là độ nhám tuyệt đối của thành ống, chọn ống làm bằng thép trong điều kiện còn mới ε = 0,0002 m. Re là chuẩn số Raynol của dòng lỏng, 336233 Thay các giá trị này vào công thức trên ta được: λ = 0,02354 Thay tất cả các giá trị đã có vào côg thức tính ΔPm ta được: (N/m2) Tính ΔPcb: Với ξ là hệ số trở lực cục bộ của toàn bộ đường ống. Ta giả sử hệ số trở lực tại đầu hút ξ1 =0,5 và đầu phun là ξ2 =1,5. Trong đường ống có sử dụng 3 ống nối bằng răng - ống cong 900 có ξ3 = 3*0,5 = 1,5; và một ống Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 60
  • 61. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN nối ba ngã để chia dòng chất lỏng vào hai giàn phun lỏng,ξ4 = 1 [9]. Hệ số trở lực cục bộ của đường ống là ξ = 4,5. (N/m2) Vậy: Vậy ΔP = 3477,5 + 14000 + 16355 = 33833 (N/m2) → Như vậy tổn thất áp suất toàn phần của bơm là: H = 14 + 3 + 5 = 22 (m) → Công suất của bơm là: = 7,6 (kW) Chọn bơm có trục gắn trực tiếp động cơ nên công suất của bơm bằng công suất động cơ điện. Nđc = N = 7,6 (Kw). Chọn bơm Sealand CN do công ty TNHH Vitrix Việt Nam cung cấp. Bơm có một số thông số kỹ thuật như sau: Công suất bơm 5,5 kW; công suất trên trục của bơm: 7 kW; chiều cao áp: 18 m; lưu lượng bơm: 1400 lít/phút; cường độ dòng điện: 11,8 A; hiệu điện thế: 400 V. Bản vẽ cấu tạo bơm: Nguồn: Sieuthimaybom.vn c. Giàn phun lỏng: Để tạo được giọt lỏng có kích thước theo yêu cầu là 3000( ), vòi phun dung dịch hấp thụ thường có các thông số chính sau: - Tổn thất áp suất: P = 5 mH2O. - Đường kính lỗ: dl = 0,002 m Vận tốc của lỏng trong lỗ phun được tính theo định luật Bernoulli: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 61
  • 62. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN P v2 2* g 2 v2 v12 2*9,81 2g P v 2 l v2 Trong đó: g: gia tốc trọng trường (m/s2) vl: vận tốc lỏng đi trong ống dẫn; vl = 2,5 (m/s) Vậy vận tốc lỏng trong lỗ phun là: v2 = 10,22 (m/s) Lưu lượng lỏng đi qua một lỗ phun: gl = 3,14*0,0012*10,22 = 3,20908*10-5 (m3/s) Vậy, tổng số lỗ cần thiết để phun lỏng là: n Gl gl 0, 024 3, 209*10 5 748 (lỗ) Trong tháp hấp thụ, ta bố trí hai giàn phun lỏng, mỗi giàn có 374 lỗ phun. Mỗi giàn phun được cấp dung dịch bởi một bơm tuần hoàn nên công suất mỗi bơm cần thiết bằng ½ công suất tính toán và bằng 3,8 kW. Vì vậy đường ống dẫn lỏng cấp vào mỗi giàn phun cũng bằng ½ giá trị tính toán và bằng 55 mm. Ở đây 55 mm là đường kính trong của ống dẫn dung dịch từ bơm tuần hoàn lên giàn phun dung dịch, ta chọn đường kính ngoài của ống là 60 mm. III.9Tính Cơ Khí: Chọn vật liệu chế tạo vỏ của các thiết bị là thép tấm X18H10T, có bề dày tấm thép là 8 mm, Khối lượng riêng của thép X18H10T là 7900 kg/m3, như vậy khối lượng của 1 m2 thép là: 63,2 kg. Vật liệu chế tạo chân đỡ là thép cacbon thường CT3 dạng hình trụ vuông 100*100 mm, có khối lượng riêng là 7850 kg/m3, khối lượng 1m dài của thép cácbon là78,5 kg/m. Cửa khí vào và ra bằng kích thước ống dẫn khí vào và ra khỏi thiết bị. 1. Thiết bị trao đổi nhiệt với nƣớc: Kênh dẫn khí:Vật liệu chế tạo là thép tấm X18H10T, có bề dày tấm thép là 8 mm. Kích thước của kênh dẫn khí: dài * rộng * cao = 3*0,9*1,2. Tiết diện thép cần thiết: S = 2*(0,9+1,2)*3+ 2*0,9*1,2 = 14,76 (m2) Khối lượng thép cần dùng là: m = 933 kg. Ống trao đổi nhiệt:Ống trao đổi nhiệt có đường kính trong là 32 mm, đường kính ngoài là 36 mm. Tổng chiều dài của các ống l = 8*37 = 296 m Thể tích vật liệu tạo các ống: V = (m3) Khối lượng của các ống trao đổi nhiệt: 500 kg. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 62
  • 63. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Khối lượng của thiết bị trao đổi nhiệt là: M1 = 1433 kg. Lớp cách nhiệt:Chọn bông thuỷ tinh làm vật liệu cách nhiệt cho thiết bị, với bề dày lớp cách nhiệt là 100 mm. Diện tích cần cách nhiệt: S = 14,76 (m2) Chân đỡ: thiết bị trao đổi nhiệt được đặt cách mặt đất 1 m nhờ 6 chân đỡ. Mỗi chân đỡ có chiều dài 1 m có dạng hình trụ vuông 0,1*0,1 m. Khối lượng các chân đỡ: m1 = 6*1*78,5 = 471 kg. 2. Bộ lắng bụi tĩnh điện: Thân và nắp được ghép từ những tấm thép hợp kim X18H10T, có bề dày tấm thép là 8 mm. Tiết diện thép cần thiết: S = (2*3,5+2,2)*7,3= 67,16 m2 →khối lượng thép cần thiết là m = 4245kg. Các điện cực ion hoá kích thước R = 0,0015m, có tổng chiều dài 990 m. Tổng khối lượng các điện cực ion hoá: m = 55,3 kg. Các điện cực ion hoá có tai treo để gắn lên các khung treo. Các khung treo cùng với điện cực ion hoá tạo nên hệ thống nhất và được treo vào các ống treo. Về phần mình các ống treo lại tỳ lên các sứ đỡ ở bốn góc của trường.Các thanh kim loại tạo thành khung và ống treo có dạng hình trụ tròn đường kính 12 mm, chiều dài mỗi khung 8,8 m. Trong một trường ta bố trí 3 ống treo nằm ngang có chiều dài 2 m. Tổng khối lượng của khung và ống treo điện cực ion hoá là:m = 282*3,14*0,0062*7850= 250 kg. Các tấm điện cực lắng: làm bằng thép hợp kim X18H10T, có bề dày tấm thép là 4 mm. Thể tích vật liệu tạo các tấm cực lắng là: 0,915 (m3). Khối lượng các tấm cực: m = 7227 kg. Đầu trên các tấm điện cực có các tán hàn để treo vào dầm treo, đầu dưới có các lỗ hình ô van và được gắn chặt vào dầm rung bằng bu lông. Hệ thống rung bụi ở điện cực lắng:dầm rung được cấu tạo từ 2 thanh thép dẹt kích thước 10*6 mm. chiều dài mỗi thanh là 2,2 m. Đầu dư phía ngoài được nối với các thanh nằm ngang có kích thước 10*30 mm, dài 2 m các thanh này có vai trò như các đe. Khối lượng dầm rung điện cực lắng: m = 83 kg. Phễu thu bụi: ở mỗi trường tĩnh điện có bố trí một phễu thu bụi cũng làm bằng thép X18H10T dày 8 mm, với kích thước nắp phễu là 2,2x2,1 m, cao 1,2 m. Ống xả bụi có đường kính 0,3 m. Khối lượng thép làm 3 phễu thu bụi: m = 466 kg. Tổng khối lượng thép X18H10T trong thiết bị lắng bụi tĩnh điện là: M2 = 3968+55,3+250+ 7227+83+466 = 12050 (kg). Chân đỡ: hệ thống giàn giáo đỡ thiết bị đảm bảo thiết bị làm việc an toàn cách mặt đất 2 m. Bố trí 8 chân đỡ dài 5,5 m ghép lại với nhau bằng các thanh thép nằm ngang làm nên dầm chịu lực vững chắc. Các thanh dọc theo thiết bị: 4 thanh, dài 7,3 m/1thanh; các thanh đặt nằm ngang: 8 thanh, dài 2,2 m/thanh. Chọn vật liệu chế tạo Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 63
  • 64. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN các thanh thép này là thép cacbon CT3 dạng vuông 100x100 mm. Tổng thể tích vật liệu: V = 0,1*0,1*(8*5,3+4*7,3+8*2,2) = 0,892 m3. Khối lượng thép cần thiết m2 = 0,892*7850 = 7002 kg. Bên trên nắp có tạo mái che lợp tôn với độ cao mái trước cao hơn mép thiết bị 0,5 m, mái sau sát mép thiết bị. Diện tích tôn cần lợp là: 16,5 m2. Lớp bảo ôn cách nhiệt: chọn vật liệu bảo ôn cách nhiệt là bông khoáng có bề dày 60 mm. Diện tích cần bảo ôn: 62,78 (m2) 3. Tháp khử NOx Thân tháp: được làm bằng thép tấm X18H10T, có bề dày tấm thép là 8 mm. Bên trong tháp có bố trí bốn ngăn cách nhau 1,9 m. Trong mỗi ngăn, xúc tác được đổ đầy đến 1,12 m. Các ngăn xúc tác cách nhau 0,78 m. Thiết diện thép cần thiết để chế tạo thân tháp: S = 4*2,24*9,62+2*2,24*2,24= 96,3 (m2). Nên khối lượng thép cần thiết: M3 = 96,3*63,2 = 6086 kg. Chân đỡ: gồm 4 chân đỡ bằng thép CT3 kích thước vuông 100*100 mm, dài 8 m làm kết cấu với 8 thanh ngang có cùng kích thước dài 1,6 m tạo thànhkhung đỡ tháp. Khối lượng khung đỡ tháp: m3 = 3516 kg. 4. Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm: Đường kính trong của thiết bị D = 1,46 m. Thân thiết bị được làm bằng thép tấm X18H10T, có bề dày tấm thép là 8 mm. Chiều cao thiết bị bằng chiều dài ống trao đổi nhiệt và bằng H =9,4 m. Tiết diện thép cần thiết để tạo thân thiết bị là: S = 3,14*1,46*9,4+ 0,5*3,14*1,46*1,46 = 46,44 (m2). Khối lượng thép làm thân thiết bị là: m = 46,44*63,2= 2935 kg. Ống trao đổi nhiệt: ống trao đổi nhiệt có kích thước d2/d1 =53/50, tổng chiều dài các ống là: 271*9,4 = 2547,4 m. Thể tích vật liệu tạo các ống: V = (m3). Khối lượng thép cần thiết: m = 0,618*7900 = 4882 kg. Vậy tổng khối lượng thép X18H10T cần cho thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm là: M4 = 2935+4882 = 7817 kg. Chân đỡ: có bốn chân đỡ bằng thép cacbon thường CT3 dạng ống vuông 100x100 mm, dài 10 m, làm thành khung đỡ thiết bị. Các chân đỡ này được nối với nhau bởi 8 thanh cùng kích thước dài 1,6 m để tạo dầm đặt thiết bị. Khối lượng thép cần làm chân đỡ: m4 = (40+8*1,6)*78,5 = 4144 kg. Lớp cách nhiệt: trong thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm thì dòng khí nóng đi bên trong ống, nên toàn bộ lượng nhiệt khí nóng toả ra đều được không khí đi bên ngoài Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 64
  • 65. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN thu được. Tuy quá trình truyền nhiệt không gây tổn thất nhiệt nhưng không khí sau khi nhận nhiệt của khí nóng lại có xu hướng toả nhiệt ra môi trường. Để hạn chế sự tổn thất không đáng có này ta nên đặt một lớp cách nhiệt bao xung quanh thiết bị. Chọn vật liệu cách nhiệt là bông thuỷ tinh có bề dày 100 mm. Tổng diện tích cần cách nhiệt là: 46,44 – 2 = 44,44 m2. 5. Tháp hấp thụ SO2: a) Chọn vật liệu chế tạo thân tháp:  Thiết bị làm việc ở môi trường ăn mòn, nhiệt độ làm việc: t = 40oC, áp suất làm việc: P = 1atm. Với đặ ủa SO2 nên ta chọn vật liệu bền, không gỉ, chịu nhiệt. Ta chọn vật liệu là thép X18H10T (C < 1 – 1,5%) [10]  Đặc tính 18H10T [10] 6 Giới hạn bền: ζk =550 *10 N/m2 Giới hạn chảy: ζch =220*106 N/m2 Chiều dày tấm thép: S = 4 – 25 mm. Độ giãn tương đối: δ =38% . Hệ số dẫn nhiệt: λ =16,3 W/m.oC Khối lượng riêng: ρ = 7900kg/m3. Chọn công nghệ gia công là hàn tay bằng hồ quang điện, bằng cách hàn giáp mối 2 bên, đối với thân tháp thì thuộc loại thiết bị loại 2, còn bể ôxi hoá thì thuộc loại 1. Hệ số hiệu chỉnh: η =1 Hệ số an toàn bền kéo: nk = 2,6 Hệ số an toàn bền chảy: nc = 1,5 Hệ số bền mối hàn: φh = 0,95 Ứng suất cho phép của vật liệu theo giới hạn bền: [10] [ k] * [ k] * k nk c nc 1* 550 * 10 6 2,6 211.5* 106 1* 220 * 10 6 1,5 146,7* 106 (N/m2). (N/m2) Để đảm bảo an toàn trong sản xuất, ta chọn ứng suất có giá trị nhỏ hơn. Ta chọn: k] = 146,7* 106 (N/m2) b) Tính chiều dày và khối lƣợng thân tháp: Chiều dày tối thiểu của thân hình trụ làm việc chịu áp suất trong P được xác định theo công thức: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 65
  • 66. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN S Dt * P 2 *[ k ] * h C [10] P Trong đó: - P: áp suất làm việc bên trong tháp, (N/m2). Ở đây môi trường làm việc bên trong tháp là hỗn hợp khí và lỏng, nên áp suất làm việc bên trong tháp là tổng số áp suất của pha khí và áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng. Tuy nhiên, do lưu lượng của dòng lỏng đi trong tháp rất nhỏ so với dòng khí, nên áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng là rất nhỏ ta chọn bằng 10% so với áp suất môi trường của khí. Khi đó áp suất làm việ trong tháp bằng: P = 1,1*pmt = 1,1 (atm) = 111430 (N/m2) - Dt : đường kính trong của tháp, Dt = 1,3 m. - k] 2 : ứng suất cho phép của vật liệu theo giới hạn bền chảy, 106 (N/m ). - Hệ số bền mối hàn: φh = 0,95 - C : hệ số bổ sung, C = C1 + C2 + C3 , m [10] + C1 : hệ số bổ mm/năm. Chọn độ bền vật liệu trong thời gian là 20 năm, C1 = 2mm + C2 : hệ số bổ sung do bào mòn hạt rắn, chọn C2 = 0 [10] + C3 : hệ số bổ sung do dung sai chiề C3 = 0,8 mm [10] → C = 2 + 0 + 0,8 = 2,8 (mm ) Trong trường hợp [ k P ] * h 146, 7 *106 *0,95 101300 k] = 146,7* 0,05 – 0,1 1375,8 > 50 nên ta có thể bỏ qua đại lượng P ở mẫu số trong công thức trên, khi đó chiều dày thân tháp tính bằng: S Dt * P 2 *[ k ] * C = 3,32*10-3 (m) = 3,32 (mm). h Vì chiều dày thân tháp cho phép từ 4 đến 25 mm, chiều cao tháp khá lớn ( hơn 10 m), để đảm bảo thành thiết bị có thể chịu được tải trọng của bản thân trong thời gian làm việc, ta chọn bề dày thân tháp là S = 8 mm.  Kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử: Ứng suất ở thân thiết bị theo áp suất thử tính toán theo công thức sau: [10] ζ= [ Dt ( S C )]* P0 2*( S C ) * h Với P0 là áp suất thử, P0 được tính toán như sau: P0 = Pth + Ptt (N/m2) Trong đó: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 66
  • 67. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN - Pth : áp suất thử thủy lực, Pth = 1,5*P = 1,5 111430 = 167145 (N/m2) - Ptt : áp suất thủy tĩnh, Ptt = 0,1*pmt = 0,1*111430 = 11143 (N/m2)  P0 = 167145 + 11143 =178288 (N/m2)  Như vậy ứng suất của thành sẽ là: ζ= [1,3 (8*10 3 2,8*10 3 )]*178288 = 23551340 (N/m2) 2*(8*10 3 2,8*10 3 ) *0,95 = 23,55*106 < Vậy : ζ < c 12 c 1,2 220 * 10 6 1,2 183 ,33 * 10 6 (N/m2) => thỏa mãn yêu cầu.  Tính khối lƣợng thân tháp: Khối lượng thép tạo thân tháp được xác định theo công thức: Mthép = Vthép * ρthép = π* 2 Dn Dt 4 2 * H * ρthép Với Dn: đường kính ngoài của thân tháp, Dn = Dt + 2*S, (m). Dt: đường kính trong của tháp, Dt = 1,3 (m); S là bề dày thân tháp, S = 8mm. H: chiều cao thân tháp + chiều cao phần nắp tháp, H = 13,5 m. ρthép: khối lượng riêng của thép, ρthép = 7900 (kg/m3). → Mthép = 3,14* = 3504,2 (kg) c) Tính bề dày và khối lƣợng bể ôxi hoá:  Áp suất tác dụng lên bể ôxi hoá: P = Ptháp + Ptt + Plv Trong đó: - Ptháp : là áp suất do trọng lực của thân tháp hấp thụ tác dụng dọc trục lên bể ôxi hoá. Được xác định theo công thức: Ptháp = .Với : Mthép: là khối lượng thép tạo thân tháp, Mthép = 3504,2 (kg); g là gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2); F là tiết diện ngang của thân tháp, phần tiếp xúc với bể ôxi hoá, F = 1,33 (m2). Nên Ptháp = (N/m2) - Ptt : áp suất thuỷ tĩnh tác dụng lên thân bể ôxi hoá được xác định theo công thức: Ptt = g*ρ*H. Với ρ là khối lượng riêng của dung dịch, ρ = 1163 (kg/m3); H chiều cao cột chất lỏng, H = 3 m. Như vậy, áp suất thuỷ tĩnh tác dụng lên thân bể ôxi hoá là: Ptt = 9,81*1163*3 = 34227 (N/m2). - Plv: áp suất làm việc bên trong bể, ta giả sử Plv = 0,4*106 (N/m2) Khi đó tổng áp suất tác dụng lên thân bể ôxi hoá là: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 67
  • 68. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN P = 25847 + 34227 + 0,4*106 = 460074 (N/m2)  Tính chiều dày thân bể ôxi hoá: Chiều dày tối thiểu của bể oxi hoá được xác định theo công thức: S Dt * P 2 *[ k ] * h C [10] P Trong đó: - P: áp suất tác dụng lên thân bể, P = 460074 (N/m2). Dt : đường kính trong của bể, Dt = 2,5 m. k] 2 : ứng suất cho phép của vật liệu theo giới hạn bền chảy, k] = 146,7* 106 (N/m ). - Hệ số bền mối hàn: φh = 0,95 - C : hệ số bổ sung, C = C1 + C2 + C3 , m [10] + C1 : hệ số bổ mm/năm. Chọn độ bền vật liệu trong thời gian là 20 năm, C1 = 2mm + C2 : hệ số bổ sung do bào mòn hạt rắn, chọn C2 = 0 [10] + C3 : hệ số bổ sung do dung sai chiề 3 = 0,8 mm [10] → C = 2 + 0 + 0,8 = 2,8 (mm ) Trong trường hợp [ k P ] * h 146, 7 *106 *0,95 101300 0,05 – 0,1 1375,8 > 50 nên ta có thể bỏ qua đại lượng P ở mẫu số trong công thức trên, khi đó chiều dày thân tháp tính bằng: S Dt * P 2 *[ k ] * C = 6,93*10-3 (m) = 7 (mm). h Vì chiều dày thân tháp hấp thụ là 8 mm, nên để đảm bảo kết cấu ổn định ta nên chọn bề dày bể ôxi hoá tối thiểu phải bằng bề dày thân tháp; mặc khác do đường kính bể ỗi hoá (2,5 m) thì lớn hơn đường kính thân tháp (1,3 m). Chọn cách bố trí tháp hấp thụ đặt phía trên bể ôxi hoá theo cùng một trục của thân hình trụ. Nhằm tránh tình trạng tháp hấp thụ gây sập nắp bể ôxi hoá ta nên đặt tháp ở độ cao 0,5 m so với nắp bể ôxi hoá, giữa thân tháp và bể ôxi hoá được nối với nhau bằng những tấm thép cùng loại vật liệu. Ta chọn bề dày thân bể ôxi hoá và các tấm thép nối là S =12 mm.  Kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử: Ứng suất ở thân thiết bị theo áp suất thử tính toán theo công thức sau: [10] ζ= [ Dt ( S C )]* P0 2*( S C ) * h Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 68
  • 69. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Với P0 là áp suất thử, P0 được tính toán như sau: N/m2 P0 = Pth + Ptt Trong đó: - Pth : áp suất thử thủy lực, Pth = 1,5*P = 1,5 460074 (N/m2) = 690111 (N/m2) - Ptt : áp suất thủy tĩnh, Ptt = 34227 (N/m2). P0 = 690111 + 34227 =724338 (N/m2)  Như vậy ứng suất của thành sẽ là: [2,5 (12*10 3 2,8*10 3 )]*724336 ζ= = 103,976*106 ( N/m2) 3 3 2*(12*10 2,8*10 ) *0,95 6 2 Ta có ζ = 103,976*10 ( N/m ) Vậy ζ < c 12 < c 1,2 220 * 10 6 1,2 183 ,33 * 10 6 ( N/m2) => thỏa mãn yêu cầu.  Tính khối lượng thép tạo bể oxi hoá: Khi đó khối lượng thân tháp là: Mtháp = Vthép * ρthép = π* 2 Dn Dt 2 4 * H * ρthép Với Dn: đường kính ngoài của bể ôxi hoá, Dn = Dt + 2*S, (m). Dt: đường kính trong của bể, Dt = 2,5 (m); S là bề dày thân bể, S = 8mm. H: chiều cao bể + ½ chiều cao phần thép nối, H = 3,25 m. ρthép: khối lượng riêng của thép, ρthép = 7900 (kg/m3). → Mthép = 3,14* = 2430 (kg) d) Tính đáy bể ôxi hoá: Đáy bể ôxi hoá được nối với thân bể bằng phương pháp hàn tay bằng hồ quang điện, chọn hình dạng đáy bể là đáy phẳng tròn có gân tăng cứng thuộc loại III.  Áp suất tác động lên bể ôxi hoá: Khối lượng lưu lượng lỏng trong bể ôxi hoá: Mdd = Vdd*ρdd = 14,4 (m3)*1163 (kg/m3) = 16747,2 (kg) Nên tổng khối lượng đè lên đáy bể ôxi hoá là: M = 3504,2 +2430 + 16747,2 = 22681,4 (kg) Áp lực do trọng lực gây ra là: , trong đó: M: tổng khối lượng đè lên đáy bể, M = 22681,4 (kg) F: tiết diện ngang của đáy, F = π*Dn2/4, với Dn đường kính ngoài của bể ôxi hoá, Dn =2,5+2*0,012 = 2,524 (m). Nên F = 5 (m2) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 69
  • 70. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN →P= (N/m2) Tổng áp lực tác động lên đáy bể ôxi hoá bao gồm cả phần áp suất làm việc bên trong tháp hấp thụ và trong bể ôxi hoá: Ptổng = Pmt + Plv (bể) + Ptt + Ptrọng lực, trong đó: - Pmt : áp suất làm việc trong tháp hấp thụ, Pmt = 111430 (N/m2) - Plv (bể) : áp suất làm việc trong bể ôxi hoá, Plv (bể) = 400000 (N/m2) - Ptt: áp suất thuỷ tỉnh cột chất lỏng trong bể, Ptt = 34227 (N/m2) - Ptrọng lực : áp suất do toàn bộ khối lượng thiết bị gây ra, Ptrọng lực = 44501 (N/m2) → Ptổng = 590158 (N/m2)  Tính bề dày của đáy bể: Kiểm tra 2 điều kiện: Một là: Hai là: Cả hai điều kiện trên đều thoả mãn nên bề dày tối thiểu của đáy được xác định theo công thức: Trong đó: S1: bề dày đáy; S: bề dày thân bể; d: đường kính lỗ đục ở đáy, d = 0 vì không đục lổ ở đáy; P: áp suất tác động lên đáy bể, P = 590158 (N/m2); 6 là ứng 2 suất cho phép, = 146,7*10 (N/m ); k là hệ số, đối với đáy loại III thì k = 0,5; Dt đường kính trong của bể ôxi hoá, Dt = 2,5 m; C là hệ số bổ sung, giả sử đáy không bị mài mòn, C1 = 0, đáy làm bằng thép không gỉ nên C2 = 0, C3 là hệ số bổ sung do dung sai, thường thì C3 = 2 mm, chọn C3 = 4 mm. nên C = 4 mm. Thay các giá trị đã có vào biểu thức trên ta được: S1 = Ta chọn chiều dày đáy bể lớn hơn so với giá trị tính toán, chon S1 = 100 mm.  Khối lượng đáy bể: Mđáy = F*S1*ρ = 5*0,1*7900 = 3950 (kg) Tổng khối lượng thép không gỉ để chế tạo hệ thống hấp thụ SO2 là: M = 3504,2 (kg) + 2430 (kg) + 3950 (kg) = 9884,2 (kg) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 70
  • 71. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN 6. Ống khói. Ống khói bao gồm ống dẫn khí thải đường kính 0,65 m, chiều dài ống dẫn khí trong ống khói là 71 m và bề dày thành ống là 4 mm. Bên ngoài ống dẫn khí có xây ống trụ bằng bê tông cốt thép, bề dày 200 mm, cao 71 m. Đường kính chân ống khói là 8 m, đường kính miệng ống khói 2 m. Thể tích bê tông cốt thép: để xác định thể tích bê tông cốt thép ta chọn đường kính trung bình của ống khói để tính toán: Dtb = 0,5(8+2) = 5 m. Với bề dày của lớp bê tông 0,4 m ở dưới chân ống khói, càng lên cao bề dày càng giảm và đến miệng ống khói có bề dày 0,2 m. Để đơn giản ta chọn bề dày trung bình của thân ống khói từ dưới chân lên miệng là 0,3 m và xem đường kính trung bình của thân ống khói là đường kính ngoài. Ta tính được thể tích bê tông cốt thép cần thiết là: V = 172 m3. Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 71
  • 72. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN CHƢƠNG IV. TÍNH KINH TẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG IV.1Tínhtoánchiphíđầutƣ. Cácthiếtbịtrong hệthốngxửlýkhóithảiđượclàm bằngthéphợpkim X18H10Tcó khốilượngriênglà7900 (kg/m3).Chân đỡ thiết bị làm bằng thép cacbon CT3, khối lượng riêng 7850 (kg/m3).Các bể chứa dung dịch sữa vôi, bể lắng bùn, võ ngoài ống khói làm bằng bê tông cốt thép. Đơngiáchomỗikgthéphợp kim:34500 VNĐ/kg, thép cacbon CT3: 16500 VNĐ/kg, bêtôngcốtthéplà2.250.000VNĐ/m3. IV.1.1 Các thiết bị chính: 1. Thiết bị trao đổi nhiệt với nƣớc Bảng IV.1 : Giá thành vật liệu thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt [15] Chi tiết Thông số Vật liệu chế tạo Ống trao - Đường đổi nhiệt. Số lượng Giá thành Thành tiền (đồng/kg) 0,034 m X18H10T, dày Chiều dài: 296m 2 mm Vỏ bọc - kính: Thép hợp kim: 500 kg 17.250.000 VNĐ Kích thước: Thép tấm hợp 933 kg 3*1,2*0,9 m kim: X18H10T dày 8mm 34.500 32.188.500 VNĐ thước: Bông thủy tinh, 14,76 m2 18000 đ/kg Lớp cách - Kích nhiệt 3*1,2*0,9 m Chân đỡ 34.500 - Chiều cao: 1m, Số chân: 6 265.680 VNĐ dày 100mm Thép CT3 khối 471 kg vuông 100x100mm 16.500 7.771.500 VNĐ Tổng chi phí vật liệu cho bộ trao đổi nhiệt với nước: C1 = 17250000+ 32188500 + 265680 + 7771500 = 57.475.680 (VNĐ) 2. Bộ lắng bụi tĩnh điện: (ESP) Bảng IV.2: Giá vật liệu thiết kế ESP Chi tiết Thông số Vật liệu chế Khối tạo Thân thiết bị: - Chiều dài: 7,3 m Chiều rộng: 2,2 m Chiều cao: 3,5m Đơn Giá Thành tiền lượng (kg) (VNĐ/kg) Thép tấm hợp 4245 kim: X18H10T dày 8mm 34500 146.452.50 0 VNĐ Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 72
  • 73. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Điện cực - Diện tích: 457,38 Thép hợp kim 7227 lắng m2 X18H10T, dày 4mm Điện cực - R= 0,015 m Thép hợp kim 55,3 ion hoá L = 990 m X18H10T - Khung Treo các điện cực Thép CT3 treo và lắng và điện cực ion 34500 249.331.50 0 VNĐ 34500 1.907.850 VNĐ 416 16500 6.864.000 VNĐ Bông thủy Diện tích: 18000 tinh, 100mm 63 m2 đ/m2 1.134.000 VNĐ Phểu thu Cao 1,2 m bụi Thép hợp kim 466 X18H10T 34500 16.077.000 VNĐ Chân đỡ 6 thanh đứng 5,5m Thép 16500 115.533.00 4 thanh dọc 7,3 m 8 thanh ngang2,2m khối vuông 100x100mm dầm rung hoá Lớp bảo Chiều dài: 7,3 m ôn Chiều rộng: 2,2 m Chiều cao: 3,5m CT3 7002 Tổng chi phí vật liệu cho bộ lắng bụi tĩnh điện: C2 = 146.452.500 + 249.331.500 + 0 VNĐ 1.907.850 +6.864.000 +1.134.000+16077000 + 115.533.000 = 537.299.850 VNĐ 3. Tháp khử xúc tác chọn lọc: Chi phí đầu tư bao gồm chi phí xúc tác và chi phí vỏ thiết bị: Bảng IV.3 : Giá vật liệu xây dựng thiết bị SCR Chi tiết Thông số Vật liệu chế Số tạo lƣợng (kg) Đơn giá Thành tiền (đồng/k g) Xúc tác Thể tích : 22,5m3 Xúc tác V2O5 /TiO2 3300 USD/m3 1.485.000.000 VNĐ Thân tháp Tiết diện ngang: Thép tấm hợp 5061 2,24x2,24m kim: Chiều cao: 9,62m X18H10T dày 8mm 34500 174.604.500 VNĐ Chân đỡ Chiều cao: 9,6 m Thép 16500 100419000 CT3 6086 Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 73
  • 74. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Gồm 4 chân VNĐ 100x100mm Chi phí vật liệu chế tạo tháp khử NOx: C3 = 1.760.023.500 VNĐ 4. Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm. Bảng IV.4 : Giá vật liệu xây dựng thiết bị ống chùm: Chi tiết Thông số Vật liệu Thân Đường Thép Số lượng Đơn giá hợp 2935 (kg) 34500 kính 1,46 kim m, Chiều X18H10T Thành tiền 101.257.500 VNĐ/kg VNĐ 34500 VNĐ/kg 168.429.000 VNĐ 18000 VNĐ/m2 800.000 VNĐ 16500 VNĐ/kg 68.376.000 VNĐ cao 9,4 m Ống trao Kích đổi nhiệt thước: Thép kim hợp 4882 kg d2/d1 X18H10T =53/50 Tổng chiều dài 2547,4 m Lớp bảo Diện tích Bông sợi 44,46 m2 ôn cần bảo thuỷ tinh ôn 44,46 m2 Chân đỡ 4 thanh đứng 10 m 8 thanh ngang 1,6m Thép CT3, 4144 kg trụ vuông 100*100 mm Tổng chi phí vật liệu cho bộ trao đổi nhiệt ống chùm: C4 = 338.862.500 VNĐ 5. Tháp hấp thụ SO2 Bảng IV.5 : Giá vật liệu xây dựng tháp hấp thụ SO2: Chi tiết Thông số Vật liệu chế Số tạo lƣợng Đơn giá Thành tiền (VNĐ/kg) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 74
  • 75. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN (kg) - Đường - Thân trong: 1,3 m hợp kim: Chiều cao: 14 m X18H10T tháp kính Thép tấm 3504 34500 120.888.000 VNĐ dày 8mm Bể hoá oxi - Đường kính: 2,5 Thép m hợp Cao 3,5 m tấm 2430 kim: 34500 83.835.000 VNĐ 34500 136.275.000 X18H10T dày 12mm Đáy bể - 2 Diện tích: 5 m Bề dày thép: 3950 VNĐ oxi hoá 100 mm. Chân đỡ 4 thanh đứng 18m Thép CT3, 6672,5 16500 8 thanh ngang 100*100 mm 110.096.250 VNĐ 1,6m Tổng chi phí vật liệu cho tháp hấp thụ SO2: C5 = 451.094.000 VNĐ 6. Ống khói Bảng IV.6 : Giá vật liệu xây dựng ống khói: (chỉ tính phần bê tông cốt thép) Chi tiết Thông số Vật liệu chế tạo Lượng Đơn giá Thành tiền vật liệu (đồng/kg) (kg) Vỏ ngoài - - Đường kính trung Bêtông – cốt 172 m3 bình bên ngoài: 5 thép dày 0,3 m m Chiều cao: 74 m 2250000 đồng/m3 387.000.000 VNĐ Tổng chi phí vật liệu cho xây dựng ống khói: C6 = 387.000.000 VNĐ 7. Hệ thống đƣờng ống: Hệ thống đường ống được làm bằng thép hợp kim X18H10T, bề dày 4 mm. Tổng khối lượng thép cần thiết (bao gồm ống khói) là:7110 (kg) Chi phí vật liệu cho đường ống: C7 = 245.295.000 VNĐ Như vậy tổng chi phí vật liệu cần thiết cho các thiết bị chính là: C = C1 + C2 + C3 + C4 + C5 +C6 + C7 = 57.475.680 + 537.533.000 + 1.760.023.500 + 338.862.500 + 451.094.000 + 387.000.000 + 245.295.000 = 3.777.283.680 VNĐ Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 75
  • 76. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN Chi phí thiết bị được tính dựa trên lượng vật liệu, giá thành vật liệu và chi phí chế tạo. Thông thường chi phí chế tạo thiết bị chiếm khoảng 20 – 50 % chi phí vật liệu. Chọn chi phí chế tạo thiết bị chiếm khoảng 40% chi phí vật liệu. Trong các thiết bị chính của hệ thống, chi phí cho xúc tác ở tháp khử xúc tác chọn lọc là mức chi phí đã bao gồm cả chi phí chế tạo. Nên tổng chi phí cho các thiết bị chính là: PV1 = 1,4*(C – Cxúc tác) + Cxúc tác = 1,4*(3.777.283.680 - 1.485.000.000) + 1.485.000.000 = 4.694.197.152 (VNĐ) IV.I.2 Các thiết bị phụ: Bảng IV.7 Chi phí cho các thiết bị phụ Thiết Thông số Vật liệu/ Số Đơn giá Thành tiền loại thiết bị lượng bị Quạt khói Công suất 21,5 kW 1 15.000.000 VNĐ 15.000.000 VNĐ Silo tro Cao thân: 2,5 Thép m; cao hình X18H10T, chóp: 1m; Dày 8 mm đường kính 958 (kg) 34500 VNĐ/kg 33.051.000 VNĐ 1 2.800.000 2.800.000 VNĐ VNĐ thân: 1,6 m Máy Công suất: thổi khí vận chuyể n tro 1,23 kW Ống dẫn tro. Chiều dài: Thép 24 m; X18H10T, đường kính Dày 4 mm ống: 385 (kg) 34500 VNĐ/kg 13.282.500 VNĐ Bơm dung dịch NH3 Năng suất: 111 lít/h 1 1.100.000 VNĐ 1.100.000 VNĐ Bể chứa Đường kính Thép 1,6 m. Cao 3 X18H10T, 958 (kg) 34500 VNĐ/kg 33.051.000 VNĐ Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 76
  • 77. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN dung m dày 8 mm dịch NH3 Bơm Công suất: 7 dung dịch sữa kW 2 14.000.000 28.000.000 VNĐ VNĐ 1.000.000 VNĐ 1.000.000 VNĐ 2.250.000 VNĐ 5.400.000 VNĐ 2.250.000 VNĐ 9.000.000 VNĐ 20.000.000 20.000.000 VNĐ VNĐ 8.000.000 VNĐ 24.000.000 VNĐ vôi Máy nén Năng suất: 13 (m3/h) 1 khí cấp oxi Bể hoà Kích thước: Bê tông cốt 2,4 2*1,4*2 thép, dày (m3) trộn Bể lắng 0,15 m 2*1,4*4 bùn Máy Bê tông cốt 4 (m3) thép, dày 0,15 m Năng suất: 50 1 ép bùn (lít dd/h) Nồng độ bùn 60 % Máy khuấy trộn 3 Tổng chi phí cho các thiết bị phụ trợ: PV2 = 185.583.000 VNĐ Như vậy tổng đầu tư xây dựng hệ thống là: PVxd = 4.694.197.152 + 185.583.000 = 4.879.781.000 (VNĐ) Xây dựng hệ thống với ước tính có khả năng làm việc trong 10 năm, nên tổng lưu lượng khí cần xử lý trong 10 năm: 876 triệu m3 khí thải. Chi phí xây dựng tính cho 1 m3 khí thải là: 5,57 (VNĐ/1 Nm3). Nếu tính cho một giờ thì chi phí xây dựng sẽ là: 55.705 (VNĐ/h). Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 77
  • 78. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN IV.2 Tính chi phí vận hành: IV.2.1 Chi phí hoá chất: Bảng IV.8 Chi phí hoá chất để vận hành các thiết bị 1 Thiết bị Hoá chất Lượng Tháp khử NOx Stt Dungdịch Urê 32% 111 (lít/h) Đá vôi 42,2 (kg/h) Tháp hấp thụ 2 SO2 Nước 108 (m3/h) Giá thành 16421,5 (VNĐ/lít) 1100 Thành tiền 1.822.787 VNĐ 46.420 (VNĐ/kg) VNĐ 4000 (VNĐ/m3) 432.000 VNĐ Trong bảng trên thì dung dịch Urê 32% được sản suất chính ở Úc. Chọn giá sau khi nhập khẩu về Việt Nam là 0,5 (£/litre), tương đương 16421,5 (VNĐ/lít). (Nguồn www.buyadblue.co.uk) Tổng chi phí hoá chất cho hệ thống: PVhc = 2.301.207 (VNĐ) IV.2.2 Chi phí điện năng: Bảng IV.9 Chi phí điện năng để vận hành hệ thống với giá trung bình 1200 đồng/kWh. S Thiết bị Điện năng tiêu thụ (kWh) Thành tiền (VNĐ) 1 Bộ lắng bụi tĩnh điện 9 10.800 2 Quạt khói 21,5 25.800 3 Máy thổi khí vận chuyển tro 1,23 1.476 4 Bơm tuần hoàn 14 16.800 5 Một số thiết bị khác 10 12.000 tt Tổng chi phí điện năng cho hệ thống: PVđiện = 66.876 (VNĐ/h) Tổng chi phí vận hành của hệ thống: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 78
  • 79. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN PVvh = PVhc + PVđiện = 2301207 + 66876 = 2368083 (VNĐ/h) Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 79
  • 80. Thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất phát thải 10000 Nm3/h Nguyễn Ngọc Nhất – Lớp CNMT K52QN KẾT LUẬN Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường - ĐHBKHN –Tel (+844)38681686 – Fax: (+844)38693551 Trang 80

×