Công nghệ xử lý khí thải nhà máy gạch

LỜI CẢM ƠN
Trong cuộc sống, không có thành công nào là không gắn liền với sự hỗ trợ,
giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp. Trong suốt thời gian học tập ở
trường đại học Tài Nguyên và Môi trường Hà Nội từ những năm đầu cho đến nay,
em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, bạn bè.
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến quý Thầy Cô- khoa Môi
Trường đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt cho em những bài
giảng vô cùng ý nghĩa và quý báu, giúp em hoàn thành tốt quá trình học tập tại trường
cũng như có được những kinh nghiệm cho công việc sau này.
Với lòng kính trọng và biết ơn, em xin được bày tỏ lời cảm ơn tới ThS. Đoàn
Thị Oanh đã khuyến khích, chỉ dẫn tận tình cho em trong suốt thời gian làm đồ án tốt
nghiệp này.
Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để
tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai
sau.
Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này hoàn toàn do em thực hiện. Các đoạn
trích dẫn và số liệu sử dụng trong bài đều được dẫn nguồn và có độ chính xác cao
nhất. Nếu sai em xin chịu mọi trách nhiệm và hình thức kỷ luật của khoa và nhà
trường đề ra.
Sinh viên thực hiện

Lê Thị Thu Hương

NỘI DUNG
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết chọn đề tài, lý do chọn đề tài....................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ..........................................................................................1
3. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................1
4. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................1
5. Dự kiến kết quả nghiên cứu ..............................................................................2
6. Cơ sở tài liệu .......................................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................................3
1.1 Tổng quan về nhà máy gạch Tuynel Thạch Bàn, Hà Nội ............................3
1.1.1 Thông tin chung về nhà máy ...................................................................3
1.1.2 Quy mô công suất và sản phẩm của nhà máy .......................................3
1.1.3 Công nghệ sản xuất ..................................................................................3
1.1.5 Nguyên liệu, nhiên liệu sử dụng .............................................................6
1.2 Tổng quan các phương pháp xử lý khí thải ..................................................6
1.2.1 Các phương pháp xử lý bụi .....................................................................6
1.2.2 Các phương pháp xử lý khí thải ..........................................................10
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHUNG, THÔNG
GIÓ CỤC BỘ THU KHÍ THẢI ............................................................................16
2.1 Tính nhiệt thừa...............................................................................................16
2.1.1 Lựa chọn thông số tính toán .................................................................16
2.1.2 Tổn thất nhiệt ..........................................................................................16
2.1.3 Tính toán tỏa nhiệt .................................................................................20
2.1.4 Thu nhiệt bức xạ mặt trời ......................................................................22
2.1.5 Tổng hợp lượng nhiệt thừa trong phòng .............................................24
2.2 Tính toán thủy lực hệ thống thông gió cơ khí. ............................................25
2.2.1 Tính toán hệ thống hút cục bộ ..............................................................25
2.2.2 Tính toán cân bằng lưu lượng, cân bằng nhiệt. Lưu lượng thông
gió tự nhiên dưới tác dụng của nhiệt thừa và gió theo biểu đồ ..................28
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI ......31
3.1 Tính hệ thống xử lý khí thải..........................................................................31
3.1.1 Thông số tính toán ..................................................................................31

3.1.2 Tính toán sản phẩm cháy ......................................................................31

3.1.3 Tính toán khuếch tán .............................................................................33
3.2 Đề xuất và tính toán phương án xử lý bụi và khí .......................................33
3.3 Tính toán phương án 1 ..................................................................................36
3.3.1 Tính toán cyclone ...................................................................................36
3.3.2 Tính toán lọc bụi túi vải .........................................................................37
3.3.3 Tính toán cơ khí ......................................................................................38
3.3.4 Tính toán hệ module xử lý khí thải ......................................................38
3.3.5 Hệ làm mát ................................................................................................40
3.4 Tính toán phương án 2 ..................................................................................45
3.4.1 Buồng lắng bụi ........................................................................................45
3.4.2 Thiết kế thiết bị lọc bụi tĩnh điện ..........................................................45
3.5 Khái toán ........................................................................................................45
3.5.1 Khái toán hệ thống thông gió ................................................................45
3.5.2 Khái toán phương án 1 ..........................................................................46
3.5.3 Khái toán phương án 2 ..........................................................................49
KẾT LUÂN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch Tuynel ........................................................4
Hình 2.1 Vạch tuyến thông gió .................................................................................27
Hình 2.2 Quạt hướng trục APL-1-10D .....................................................................28
Hình 2.3 Tính toán thông gió dưới tác dụng tổng hợp của gió và nhiệt thừa ...........30
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ phương án 1 ....................................................................34
Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ phương án 2 ....................................................................35
Hình 3.3 Máy nén khí................................................................................................45

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Thông số tính toán .....................................................................................16
Bảng 2.2 Hệ số truyền nhiệt của kết cấu ...................................................................16
Bảng 2.3 Xác định nhiệt quán tính ............................................................................18
Bảng 2.4 Nhiệt trở yêu cầu của kết cấu ....................................................................18
Bảng 2.5 Xác định R thực .........................................................................................18
Bảng 2.6 Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông ....................................................20
Bảng 2.7 Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa hè ........................................................21
Bảng 2.8 Lượng nhiệt tỏa ra do động cơ ...................................................................21
Bảng 2.9 Lượng nhiệt thừa trong phòng ...................................................................24
Bảng 2.10 Tổng kết lưu lượng hút từ các máy..........................................................26
Bảng 2.11 Tính toán tổn thất áp suất ........................................................................27
Bảng 2.12 Thông số quạt APL-1-10D ......................................................................28
Bảng 2.13 Thông số của không khí trong và ngoài nhà ............................................29
Bảng 3.1 Thông số tính toán ngoài trời.....................................................................31
Bảng 3.2 Thành phần than cám 5a- Quảng Ninh ......................................................31
Bảng 3.3 Nồng độ các chất tại lò sấy vào mùa đông ................................................31
Bảng 3.4 Nồng độ các chất tại lò sấy vào mùa hè ....................................................32
Bảng 3.5 Nồng độ các chất tại lò nung vào mùa đông ..............................................32
Bảng 3.6 Nồng độ các chất tại lò nung vào mùa hè ..................................................33
Bảng 3.7 Nồng độ các chất tại lò nung vào mùa đông..............................................33
Bảng 3.8 Nồng độ các chất tại lò sấy vào mùa hè ....................................................34
Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật của Cyclone .................................................................36
Bảng 3.10 Hàm lượng bụi còn lại theo cỡ hạt ..........................................................37
Bảng 3.11 Đặc tính kỹ thuật của vải lọc bụi ............................................................37
Bảng 3.12 Nồng độ của các chất đầu vào .................................................................38
Bảng 3.13 Thông số của bích nối thiết bị trong tháp làm mát ..................................44
Bảng 3.14 Thông số của bích nối ống trong tháp làm mát .......................................44
Bảng 3.15 Khái toán hệ thống thông gió ..................................................................45

Bảng 3.16 Khái toán phương án 1.............................................................................46
Bảng 3.17 Chi phí công nhân ....................................................................................48
Bảng 3.18 Khái toán buồng lắng bụi và lọc bụi tĩnh điện .........................................49

KÝ TỰ
- CO: Cacbon monoxide.
- CO2: Cacbon dioxide.
- SO2: Lưu huỳnh dioxide.
- NOx: Nito oxide.

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết chọn đề tài, lý do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển kinh tế là sự ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng.
Môi trường bị ô nhiễm sẽ có những ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống của con người
cũng như động thực vật, phá vỡ các mối cân bằng sinh thái, cảnh quan đô thị.
Để tạo sự cân bằng sinh thái, môi trường sống trong sạch trước tiên phải kể
đến môi trường tự nhiên mà trong đó môi trường không khí đóng vai trò quan trọng
nhất.
Ngành sản xuất gạch nung đã xuất hiện từ rất lâu, việc đốt than- nhiên liệu hóa
thạch đã tạo ra một lượng lớn khí nhà kính gây ảnh hưởng gián tiếp tới cuộc sống của
con người mà đặc biệt là gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Việc tận dụng và xử lý
được nguồn CO2 trong khí thải lò đốt hay xử lý được khí đạt quy chuẩn trước khi ra
ngoài môi trường là rất cần thiết. Chính vì vậy, em chọn đề tài “Thiết kế hệ thống
thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy gạch Tuynel Thạch Bàn, Hà Nội”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Thiết kế hệ thống thông gió cho nhà máy và xử lý khí thải cho lò nung và lò
sấy của nhà máy gạch Tuynel, nhằm làm giảm thiểu nồng độ của khí thải trước khi
thải ra ngoài môi trường, khí thải khi đi ra ngoài môi trường sẽ đạt quy chuẩn hiện

hành.
- Làm giàu CO2: xử lý đồng hành các khí, bụi để thu được CO2 pure phục vụ
cho mục đích kinh tế của nhà máy.
3. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát thu thập sát liệu.
- Tính toán thiết kế hệ thống thông gió: 01 phương án.
- Tính toán khuếch tán.
- Tính toán và thiết kế công nghệ xử lý khí thải cho lò nung và lò sấy của nhà
máy gạch Tuynel Thạch Bàn, Hà Nội: 02 phương án.
- Tính toán kinh tế cho hệ thống xử lý.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập tài liệu: đọc sách, tham khảo tài liệu,…
- Phương pháp kế thừa.
- Phương pháp thống kê: thu thập và xử lý các số liệu về thành phần và đặc
tính khí thải.
- Dựa vào các tiêu chuẩn để tính toán cho phù hợp.
- Phương pháp đồ họa.
- Phương pháp mô hình hóa: CAP ENVIM,...
1

5. Dự kiến kết quả nghiên cứu
- Đề xuất, tính toán hệ thống thông gió cho nhà máy và xử lý khí thải cho lò
nung và lò sấy của nhà máy. Nồng độ bụi và khí thải sau xử lý sẽ đạt QCVN
19:2009/BTNMT.
- 01 thuyết minh.
- Đưa ra được kết quả chạy mô hình CAP ENVIM.
- 6 bản vẽ:
+ 01 bản vẽ mặt bằng nhà máy.
+ 01 bản vẽ thông gió.

+ 01 sơ đồ công nghệ xử lý khí thải.
+ 03 chi tiết xử lý khí thải.
6. Cơ sở tài liệu
Tổng hợp các tài liệu do nhà máy cung cấp, thu thập, nghiên cứu các tài liệu
trên sách báo, tạp chí, các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về xử lý khí
thải và các tài liệu liên quan tới đề tài. Các tài liệu được sử dụng và tham khảo được
nêu đầy đủ trong danh mục tài liệu tham khảo.

2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về nhà máy gạch Tuynel Thạch Bàn, Hà Nội
1.1.1 Thông tin chung về nhà máy
- Đại diện: Giám đốc- Nguyễn Hồng Quân.
- Tên nhà máy: Nhà máy gạch Tuynel Thạch Bàn.
- Địa chỉ: thôn La Thạch, xã Phương Đình, huyện Đan Phượng, Tp.Hà Nội.
- Điện thoại: (84-4) 33 88 77 04
(84-4) 33 88 65 81
- Fax: (84-4) 33 88 65 81.
- Mã số thuế: 0500416912.
- Ngành nghề kinh doanh:
+ Sản xuất và mua bán các sản phẩm gốm, sứ, vật liệu xây dựng.
+ Chuyển giao công nghệ các nhà máy gạch, ngói Tuynel.
+ Xây dựng các công trình dân dụng, công nghiệp.
+ Mua bán vật liệu trang trí nội thất, vật tư thiết bị phục vụ cho ngành xây
dựng.
+ Dịch vụ vận tải hàng hóa bằng ô tô.
1.1.2 Quy mô công suất và sản phẩm của nhà máy
Nhà máy gạch Tuynel Thạch Bàn, Hà Nội có quy mô công suất 40 triệu

viên/năm. Sản phẩm gạch ngói, đất sét nung luôn được người tiêu dùng đánh giá có
chất lượng nhất trong ngành vật liệu xây dựng Việt Nam.
Có nhiều chủng loại khác nhau như: gạch đặc, gạch 2 lỗ, gạch 4 lỗ, gạch 6 lỗ,
gạch 14 lỗ, gạch nam tách, ngói lợp,...
1.1.3 Công nghệ sản xuất
Thuyết minh công nghệ sản xuất [16]
a. Khai thác và dự trữ nguyên liệu
Đất sét sau khi khai thác được tập kết về bãi chứa, tại đây đất được ngâm ủ,
phong hóa ít nhất 3 tháng. Quá trình này được tăng cường nhờ các biện pháp như tưới
nước, đảo trộn bằng phương tiện cơ giới. Do vậy các hạt sét có điều kiện ngậm nước,
trương nở, làm tăng tính dẻo, đồng đều về độ ẩm và hàm lượng của đất. Dùng máy ủi
gom những lô đất đã được phong hóa, đủ độ ẩm vào nhà kho để luôn có trữ lượng
cho sản xuất trong những ngày mưa kéo dài.

3

Bãi ngâm ủ đất
sét

Máy nghiền
sàng than

Kho chứa đất sét
đã qua ngâm ủ
Máy cấp liệu
thùng
Máy nghiền xa
luân

Tiếng ồn

Máy cán thô

Tiếng ồn

Máy cán mịn

Tiếng ồn

Máy nhào lọc

Tiếng ồn

Máy nhào đùn
chân không

Tiếng ồn

Máy cắt gạch

Tiếng ồn, CTR

Khu vực phơi
sấy tự nhiên
Hệ thống lò
nung hầm sấy
Sân thành phẩm

Khí thải

Sản phẩm hư

Vận chuyển tiêu
thụ sản phẩm
Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch Tuynel
b. Gia công nguyên liệu và tạo hình sản phẩm
Đất sét sau khi ngâm ủ đã đủ thời gian phong hóa được cho lên băng tải đổ
vào máy cấp liệu thùng. Nhiệm vụ của máy cấp liệu thùng là phân bố đất tơi, đều lên
băng tải để ổn định về lượng yêu cầu. Đồng thời có thể pha trộn, phối hợp các loại
đất khác nhau mà phân cấp của sản phẩm quyết định. Máy cấp liệu thùng được đặt

4

trong nhà chứa để thuận tiện việc đưa đất vào, đồng thời giảm diện tích nhà chế biến
tạo hình.
Gạch các loại được pha than vào nguyên liệu sản xuất khi chế biến tạo hình
nhằm nâng cao các tính năng của sản phẩm và hiệu quả làm việc của lò nung. Phần
than theo băng tải đưa thẳng vào máy nhào hai trục có lưới lọc. Để đảm bảo năng suất
lò và giảm bớt lượng tro khi sản phẩm ra lò, nhất thiết các loại sản phẩm phải thực
hiện pha than vào đất với lượng trên 2890 tấn/năm. Than trước khi đem pha vào đất
được nghiền nhỏ, sàng bỏ các tạp chất để đảm bảo quá trình cháy xảy ra triệt để khi
đưa vào lò nung.
Đất từ cấp liệu thùng qua băng tải đến máy cán thô, phối liệu sau khi qua máy
cán mịn và được nghiền đến độ mịn thích hợp rồi đưa xuống máy nhào lọc và được
nhào trộn kỹ. Sau khi ra khỏi máy nhào trộn phối liệu được chuyển lên máy nhào đùn
liên hợp có hút chân không. Tùy theo yêu cầu của sản phẩm, nguyên liệu có thể được
phối trộn thêm phụ gia. Tại máy nhào phối liệu được pha thêm lượng nước cần thiết
để đạt được độ ẩm tạo hình cần thiết trong khoảng 20 – 22%. Phối liệu được máy
nhào hai trục làm tăng thêm độ dẻo và độ đồng nhất trước khi đưa vào buồng hút

chân không. Tại máy nhào đùn liên hợp hút chân không và độ cứng ban đầu, giảm
được quá trình biến dạng trong quá trình vận chuyển phơi, sấy đồng thời tăng cường
độ của sản phẩm khi nung.
c. Phơi sản phẩm mộc
Gạch mộc sau khi tạo hình có độ ẩm từ 20- 22%, được phơi từ 8- 10 ngày tùy
theo thời tiết. Dưới tác động của nhiệt độ và tốc độ gió, độ ẩm của gạch mộc giảm
12- 16%. Việc xếp cáng và phơi đảo gạch trên sân phải tuân thủ đúng quy trình để
giảm tối thiểu thời gian phơi trên sân cũng như phế phẩm ở khâu này. Sản phẩm mộc
sau khi phơi được vận chuyển và xếp lên xe goong chuẩn bị đưa vào lò sấy nung
tuynel.
d. Sấy nung sản phẩm trong lò nung Tuynel
Sản phẩm mộc sau khi xếp lên xe goong được đưa vào hầm sấy nung tuynel
nhờ kích thủy lực đặt ở đầu lò. Tác nhân sấy chủ yếu là khí nóng thu hồi từ lò nung.
Việc sấy gạch mộc được thực hiện theo nguyên lý sấy dịu nhằm tránh phế phẩm sau
khi sấy.
Các sản phẩm sau khi qua lò sấy sẽ được đưa sang lò nung nhờ xe phà và kích
đẩy với chu kỳ 14 – 23 giờ (phải qua vùng sấy của tuynel nung rồi qua vùng nung và
vùng làm nguội). Sản phẩm được nung chín ở vùng nung có nhiệt độ tối đa là 10500C.
Nhiệt được cấp bổ sung để nung chín sản phẩm là than cám. Than sau khi nghiền mịn

5

được vận chuyển lên nóc lò và cấp qua các lỗ tra than theo đúng yêu cầu công nghệ,
đảm bảo nung chín sản phẩm.
e. Ra lò và phân loại sản phẩm
Sản phẩm sau khi ra khỏi lò nung được làm nguội ở cuối lò nhờ hệ thống thu
hồi khí nóng và lượng không khí cấp vào lò để phục vụ cho quá trình cháy. Sản phẩm
sau khi ra lò được công nhân xếp, phân loại theo tiêu chuẩn kỹ thuật và tập kết về kho
thành phẩm.

Còn tro xỉ của than đã cháy đem chôn lấp hoặc cho vào thùng chứa có nắp đậy
đem thu gom chung với rác sinh hoạt.
1.1.5 Nguyên liệu, nhiên liệu sử dụng
a. Nhu cầu về nguyên liệu
- Để đảm bảo sản xuất và đáp ứng được công suất của thiết kế của dự án, nhu
cầu nguyên liệu của dự án là các loại đất sét khoảng 40.000 m3/năm.
- Sử dụng than cám 5a để đốt, tạo nhiệt cho lò nung, lò sấy.
b. Nhu cầu về cấp nước
- Cấp nước sản xuất: nhu cầu cung cấp nước sản xuất cho nhà máy chủ yếu
cung cấp cho ngâm ủ đất, công đoạn chế biến tạo hình, lượng nước sử dụng vào
khoảng 20 - 30 m3/ngày.
- Nhu cầu cấp nước sinh hoạt: nhu cầu cung cấp nước cho hoạt động giặt và
sinh hoạt của 100 cán bộ công nhân. Nhu cầu nước phục vụ cho sinh hoạt: 7,0 m3
(theo TCVN 33:2006/BXD: nhu cầu nước phục vụ cho công nhân hoạt động trong
các phân xưởng tỏa nhiệt là 45 l/người.ngày, nhu cầu nước trên bữa ăn là 25
l/người.ngày, số lượng công nhân là 100 người).
c. Nhu cầu về cấp điện
Theo tính toán, lượng điện tiêu thụ 1 năm là 16.800 kW/h (1.400 kWh/ tháng).
Ngoài ra, để đảm bảo ổn định lưới điện cho 1 năm hoạt động sản xuất của nhà máy,
chủ đầu tư sẽ đầu tư một máy phát điện dự phòng với công suất 250 kVA.
1.2 Tổng quan các phương pháp xử lý khí thải
1.2.1 Các phương pháp xử lý bụi
a. Thu bụi theo phương pháp khô [3]
- Phương pháp trọng lực (Buồng lắng bụi trọng lực)
+ Đây là loại thiết bị lọc đơn giản nhất. Buồng lắng bụi thu gom bụi theo
nguyên lý sử dụng lực hấp dẫn, trọng lực để lắng đọng những phần tử bụi ra khỏi
không khí. Cấu tạo là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần
so với tiết diện của đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí giảm xuống rất

6

nhỏ, nhờ thế hạt bụi đủ thời gian rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng trọng lực và bị
giữ lại ở đó mà không bị dòng khí mang theo.
+ Đối với các hạt có kích thước nhỏ, ngoài ảnh hưởng của trọng lực còn có lực
chuyển động của dòng khí, lực ma sát của không khí.
+ Do đó phương pháp này chỉ áp dụng cho bụi thô có kích thước từ 60÷ 70m.
Tuy nhiên, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại.
- Phương pháp thu bụi quán tính (Buồng lắng bụi quán tính)
+ Nguyên lý: làm thay đổi chiều hướng chuyển động của dòng khí một cách
liên tục, lặp đi lặp lại bằng nhiều loại vật cản có hình dáng khác nhau. Khi dòng khí
đột ngột đổi hướng, các hạt bụi dưới tác dụng của lực quán tính tiếp tục chuyển động
theo hướng cũ và tách ra khỏi khí, rơi vào bình chứa. Tuy nhiên hiệu quả không cao.
+ Thông số tính toán: vận tốc của khí trong thiết bị khoảng 1m/s, còn ở ống
vào khoảng 10m/s. Hiệu quả lọc của thiết bị này đạt từ 65÷ 80% đối với các hạt bụi
có kích thước 20 ÷ 30 m. Trở lực của chúng trong khoảng 150÷ 390N/m2.
- Phương pháp ly tâm (cyclone)
+ Nguyên lý hoạt động: dòng khí nhiễm bụi được dưa vào phần trên của
cyclone. Thân cyclone thường là hình trụ có đáy là chóp cụt. Ống khí vào có dạng
khối hình chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân cyclone. Khí sạch
thoát ra ở phía trên qua ống tròn. Khí vào cyclone chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển
xuống dưới thành dòng xoáy ngoài. Lúc này, các hạt bụi, dưới tác dụng của lực li
tâm, văng vào thành cyclone. Tiến gần đến đáy chóp, dòng khí bắt đầu quay ngược
trở lại và chuyển động lên trên hình thành dòng xoáy trong. Các hạt bụi dịch chuyển
xuống dưới đáy của dòng xoáy và ra khỏi cyclone qua ống xả bụi.
+ Ưu, nhược điểm
Ưu điểm:
 Không có phần chuyển động.
 Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (khoảng 5000C).
 Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt cyclone.

 Có khả năng xử lý bụi có tính ăn mòn cao.
 Thu được bụi dạng khô.
 Trở lực hầu như cố định và không lớn (250÷ 1500 N/m2).
 Làm việc tốt ở áp suất cao.
 Chế tạo đơn giản.
 Năng suất cao, giá thành rẻ.
 Hiệu quả không phụ thuộc vào sự thay đổi của nồng độ bụi.
7

Nhược điểm: hiệu quả xử lý kém đối với hạt bụi có kích thước < 5m.
+ Thông số tính toán
 Vận tốc khí qua tiết diện ngang của cyclone 2,2÷ 5 m/s. Thường chọn là
2,5 m/s.
 Vận tốc cyclone đầu vào phải cao để tạo vòng xoáy.
 Trong thực tế có cyclone trụ và cyclone chóp. Cyclone trụ thuộc nhóm
năng suất cao. Đường kính cyclone trụ không lớn hơn 2000mm và cyclone
chóp nhỏ hơn 3000mm. Nên chế tạo cyclone với D  2m. Trường hợp lưu
lượng khí lớn thì kết hợp nhiều cyclone thành nhóm.
- Thiết bị lọc tay áo
+ Nguyên lý hoạt động: khí bụi được hút vào buồng lọc, tại đây khí cùng các
hạt bụi sẽ bị giảm vận tốc bởi tấm chặn và khí được phát tán đều trong buồng lọc.
Khi luồng khí bụi giảm vận tốc, các hạt bụi có tỷ trọng lớn sẽ rơi xuống buồng chứa
bụi phía dưới. Khí bụi được hút lên buồng lọc, phần khí sạch đi qua các túi lọc bụi,
các hạt bụi bám vào thân túi lọc, khí sạch sẽ được đưa ra ngoài qua buồng khí sạch.
+ Cấu tạo: thiết bị gồm nhiều ống tay áo hình trụ đường kính từ 125 ÷ 300
mm. Chiều cao từ 2,5 ÷ 3,5 m được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị cơ cấu
giũ bụi (còn được gọi là thiết bị lọc tay áo).
+ Vải lọc phải thỏa mãn các điều kiện sau đây:
 Đường kính ống vải: d = 120  300 mm

 Chiều dài: l = (16  20)d
 Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi bảo đảm hiệu quả lọc cao.
 Độ bền cơ học cao khi hoạt động ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn.
 Giá thấp, có khả năng được phục hồi.
b. Thu bụi theo phương pháp ướt [3]
- Nguyên lý: sự tiếp xúc giữa dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dòng
khí bị chất lỏng giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cặn bùn. Chất lỏng thường là nước.
Trường hợp thiết bị thu bụi có chức năng vừa khử bụi vừa khử khí độc thì chất lỏng
có thể là một loại dung dịch hấp thụ.
+ Ưu, nhược điểm
Ưu điểm:
 Dễ chế tạo, giá thành thấp, hiệu quả lọc cao.
 Lọc được bụi có kích thước dưới 0,1µm (thiết bị lọc Venturi).
 Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao.
 Nguy hiểm cháy - nổ thiết bị: “thấp”.
8

 Có thể thu hồi hơi và các khí độc hại bằng quá trình hấp thụ.
Nhược điểm:
 Bụi được thu hồi và thải ra dưới dạng cặn bùn tăng chi phí xử lý nước
thải.
 Dòng khí thoát khỏi thiết bị có độ ẩm cao và có thể mang theo những giọt
lỏng làm han gỉ đường ống, ống khói và các bộ phận khác.
 Nếu khí thải có tính ăn mòn, cần bảo vệ thiết bị và hệ thống bằng vật liệu
chống ăn mòn.
- Thiết bị rửa khí trần
+ Hiệu quả xử lý:
 Hiệu quả cao đối với bụi: d 10m.
 Kém hiệu quả đối với bụi: d< 5m.

 Chiều cao tháp ( H ) vào khoảng 2,5 lần đường kính tháp D.
 Lượng nước được chọn vào khoảng 0,5 – 8 l/m3.
- Thiết bị rửa khí đệm
+ Nguyên lý hoạt động:
 Thiết bị này ít được sử dụng do lớp đệm hay bị bịt kín.
 Để đảm bảo sự dính ướt của lớp đệm chúng thường được để nghiêng 7÷
100 về hướng dòng khí, lưu lượng lỏng 0,15÷ 0,5 l/m3.
 Lớp vật liệu đệm thường làm bằng kim loại màu, sứ, nhựa.
 Vận tốc khí có thể lớn 10 m/s do đó kích thước của thiết bị sẽ được gọn
nhẹ.
+ Hiệu quả xử lý:
 Hiệu quả thu hồi bụi kích thước d  2μm trên 90%.
 Hạt d = 2÷ 5μm được thu hồi 70% còn hạt lớn hơn 80÷ 90%.
 Hiệu quả xử lý phụ thuộc: cường độ tưới, nồng độ bụi, độ phân tán bụi.
- Thiết bị rửa khí đệm với lớp đệm dao động.
+ Nguyên lý hoạt động:
 Các quả cầu đệm làm bằng polime, thủy tinh hoặc nhựa xốp. Khối lượng
riêng của quả cầu đệm không được lớn hơn khối lượng riêng của chất lỏng.
 Vận tốc khí qua mặt cắt tự do của thiết bị 2,4÷ 3,0 m/s.
 Trở lực của thiết bị từ 1000÷ 1500 Pa.
 Lưu lượng nước tưới từ 0,25÷ 0,55 l/m3 khí.
+ Hiệu suất xử lý: đạt đến 99% đối với các hạt d< 2µm.

9

- Thiết bị sủi bọt
+ Nguyên lý hoạt động:
 Phổ biến nhất là thiết bị sủi bọt với đĩa chảy sụt và đĩa chảy qua.
 Chiều dày tối ưu của đĩa 4÷ 6 mm.

 Đường kính lỗ 4÷ 8 mm.
 Chiều rộng của rãnh 4÷ 5 mm.
 Vận tốc khí bị tự do từ 1÷ 3 m/s.
 Lưu lượng nước tưới 0,2÷ 0,3 l/m3.
 Chiều cao lớp bọt 80÷ 100 mm.
+ Hiệu quả xử lý: thu hồi bụi cao đối với hạt d< 2µm và trở lực không lớn từ
300÷ 1000 N/m2.
- Thiết bị lọc bụi kiểu ướt dưới tác động va đập quán tính
Nguyên lý hoạt động:
 Vận tốc dòng khí đập vào mực nước thùng chứa khỏang 15 m/s. Các hạt
bụi sẽ được giữ lại trong dòng lỏng và khí sạch sẽ thoát ra ngoài.
 Các loại bụi: d = 3÷ 5 µm.
 Năng lượng tiêu hao: 1÷ 1,3 kWh cho 1000 m3/h lưu lượng khí cần xử lý.
- Thiết bị lọc bụi ly tâm ướt (Cyclone ướt)
Nguyên lý hoạt động:
 Vận tốc dòng khí vào thiết bị phải lớn (v =18÷ 21 m/s) tạo lực xoáy ly tâm
trong thiết bị.
 Phun nước: v = 0,14÷ 0,36 l/s.
 Bụi: d> 2 µm. Năng suất lọc: 700÷ 105 m3/h.
- Thiết bị rửa khí vận tốc cao (Thiết bị lọc Venturi)
+ Nguyên lý hoạt động:
 Sự va đập quán tính giữa hạt bụi và những giọt nước trong bản thân ống sẽ
giữ lại các hạt bụi trong dòng lỏng và tách chúng ra khỏi khí.
 Áp lực, vận tốc của dòng không khí đầu vào lớn (v= 150 m/s) tiêu hao năng
lượng.
+ Hiệu quả xử lý: hiệu suất lọc đạt tới 99% đối với bụi có d ≤ 5 μm.
1.2.2 Các phương pháp xử lý khí thải
a. Xử lý khí CO
- Phương pháp đốt [6]
+ Nguyên tắc: CO + O2 CO2

10

+ Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ gần 10000C và có thể tận dụng nhiệt do phản ứng
sinh ra.
+ Phản ứng xảy ra khi có xúc tác chứa Cu và các kim loại khác.
+ Khi hàm lượng CO thấp, O2 cao, khí được đốt trong buồng đốt nồi hơi.
+ Khi có xúc tác ở nhiệt độ gần 5000C, phản ứng giữa CO và H2O như sau:
CO + H2O  CO2 + H2 + 9,5 kcal
+ Có thể sử dụng xúc tác là hỗn hợp các Oxit của Fe và Crom (87% Fe2O3 và
65% Cr2O3) với các chất MgO và K2O có chức năng kích thích phản ứng.
- Phương pháp hấp thụ [6]
Sử dụng phương pháp hấp thụ, ta sử dụng một trong các dung dịch hấp thụ sau
đây:
+ Nitơ lỏng.
+ Dung dịch [Cu(NH3)m(H2O)n]+.
+ Dung dịch Clorua đồng nhôm CuAlCl4.
- Vật liệu xúc tác [12]
Một loạt các LaxKi -xC0O3 oxit nano với cấu trúc perovskite được tổng hợp
bằng phương pháp sol- gel bằng polyvinyl alcohol (PVA) làm chất phụ gia. Những
perovskite loại chất xúc tác oxit phức tạp được đặc trưng bởi các kỹ thuật nhiễu xạ X
- ray (XRD), hồng ngoại (IR), Brumauer- Emmett- Teller (BET) và kính hiển vi điện
tử quét (SEM ). Và kết quả cho thấy rằng thanh nano của Lai -xKxCoO3 perovskiteloại oxit phức tạp được chế tạo bằng phương pháp sol- gel khi nồng độ khối lượng
của PVA là 4% và nhiệt độ nung giữ ở 7000C trong 4h. Các kết quả tính xúc tác của
quá trình oxy hóa CO cho thấy các chất xúc tác LaxK1-xCoO3 có hoạt tính cao. LaCoO3
thanh nano tiếp xúc nhiều hơn LaCoO3 hạt nano, do đó có lợi cho các xúc tác oxi hóa
của CO. LaCoO3 thanh nano có hiệu suất xúc tác tốt nhất cho quá trình oxy hóa của
CO. Tại 3200C, việc chuyển đổi CO có thể đạt 100%.
b. Xử lý khí SO2 [3]

- Hấp thụ khí SO2 bằng nước
Có 2 giai đoạn diễn ra trong quá trình này
+ Thứ nhất: quá trình hấp thụ SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải
hoặc cho khí thải đi qua lớp vật liệu đệm.
+ Thứ hai: giải thoát khí SO2 thoát khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 và nước
sạch.
- Xử lý SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO)
Đây là phương pháp được áp dụng phổ biến trong công nghiệp vì hiệu quả xử
lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có.
11

+ Phương trình phản ứng như sau:
CaCO3 + SO2  CaSO3 +CO2
2CaSO3 + O2  2CaSO4 (Phản ứng xảy ra chậm).
Khói thải sau khi lọc sạch bụi đi vào tháp đệm, trong đó xảy ra quá trình hấp
thụ khí SO2 bằng dung dịch bột đá vôi tưới trên lớp đệm bằng vật liệu rỗng. Trong
nước chảy ra từ tháp có chứa nhiều sunfit và sunfat canxi dưới dạng tinh thể và một
ít bụi còn sót lại được tách khỏi dung dịch tại thiết bị tách tinh thể. Sau th1,5.
- Thiết bị cyclone
+ Ứng suất cho phép của thép CT3:
𝜎𝑘

𝑛𝑘
𝜎𝑐
[𝜎𝑐 ] = 
𝑛𝑐

[𝜎𝑘 ] =

Trong đó:
+ : Hệ số hiệu chỉnh. Module xúc tác này là thiết bị loại II có các chi tiết
không bị đốt nóng, theo bảng XIII.2 [10, tr.356] ta tra được =1.
102

+ 𝑛𝑘 , 𝑛𝑐 : Hệ số an toàn theo giới hạn kéo và chảy. Theo bảng XII.3 [10, tr.356]
ta có 𝑛𝑘 =2,6 và 𝑛𝑐 = 1,5.
Ta có:
𝜎𝑘
380
=
× 1 = 146(𝑁/𝑚𝑚2 ).
𝑛𝑘
2,6
𝜎𝑐
240
[𝜎𝑐 ] =  =
× 1 = 160(𝑁/𝑚𝑚2 ).
𝑛𝑐
2,5
Ta lấy giới hạn bé hơn trong 2 ứng suất cho phép ở trên làm ứng suất cho phép
tiêu chuẩn.
[𝜎] = 𝑚𝑖𝑛([𝜎𝑘 ], [𝜎𝑐 ]) = 146(𝑁/𝑚𝑚2 )
[𝜎𝑘 ] =

Áp suất trong thân thiết bị: 0,1×106 N/m2.
+ Xác định hệ số bền mối hàn
Tra bảng XIII.8 [10, tr.362] ta có h= 0,95.
Chiều dày nhỏ nhất của thân thiết bị:

Tra bảng 5.1 [8, tr.94] với Dt= 900mm, chọn bề dày thân nhỏ nhất Smin= 3
(mm)
Bề dày thân thiết bị:
St= Smin + C
St= Smin + (Ca + Cb + Cc + Co)
Trong đó:
+ Ca: Hệ số bổ sung ăn mòn, Ca=0,5 mm (bảng XII.1 [9, tr.305]).
+ Cb : Hệ số bào mòn do cơ học, Cb=0.
+ Cc : Hệ số bổ sung sai lệch kích thước do chế tạo, Cc= 0,4mm.(bảng XIII.9
[10, 364]).
+ C0: Hệ số làm tròn, C0= 0,1 𝑚𝑚.
Vậy 𝑆𝑡 = 3 + 0,5 + 0 + 0,4 + 0,1 = 4(𝑚𝑚).
Kiểm tra bề dày và áp suất làm việc của thân thiết bị:
𝑆𝑡 − 𝐶𝑎 4 − 0,5
=
= 0,0039 < 0,1 (𝑡ℎỏ𝑎 𝑚ã𝑛).
𝐷𝑡
900
2 × [𝜎] × 𝜑ℎ (𝑆𝑡 − 𝐶𝑎 ) 2 × 146 × 0,95(4 − 0,5)
[𝑃 ] =
=
𝐷𝑡 + (𝑆𝑡 − 𝐶𝑎 )
900 + (4 − 0,5)
= 1,07 > 0,1 (𝑡ℎỏ𝑎 𝑚ã𝑛).
Vậy thân thiết bị có chiều dày St= 4mm.
+ Khối lượng thân hình trụ của cyclone: [10, tr.374]
𝜋
𝜋
𝑚1 = (𝐷𝑛2 − 𝐷𝑡2 )𝐻𝑡 × 𝜌 = (0,9082 − 0,92 ) × 1,35 × 7850 = 120,33(𝑘𝑔)
4

4
103

+ Khối lượng phần nón cụt của cyclone
𝑚2 = (𝑉𝑛 − 𝑉𝑇 ) × 𝜌 =

3,14ℎ
3

(𝑅𝑛2 + 𝑟𝑛2 + 𝑅𝑛 × 𝑟𝑛 − 𝑅𝑇2 − 𝑟𝑇2 − 𝑅𝑇 × 𝑟𝑇 ) =

3,14×2,25
3

(0,4542 + 0,172752 + 0,454 × 0,17275 −

0,452 − 0,168752 − 0,45 × 0,16875) × 7850 =
138,15 (𝑘𝑔)
+Vậy tổng khối lượng của cyclone là: 120,33+ 138,15= 258,48 (kg).
+ Thùng chứa bụi có kích thước 0,8×0,8×0,8 được làm bằng thép CT3, có độ
dày 2mm.
+ Khối lượng của thùng chứa bụi là: m3= 0,8×(0,8042- 0,82)×7850= 40,3(kg).
+ Có 1 van xả bụi.
+ Khung đỡ cyclone được làm từ thép V50×50×5, có khối lượng 3,6kg/m.
- Thiết bị lọc bụi túi vải
Tương tự như Cyclone, thiết bị túi lọc vải được là từ thép CT3, có:
[𝜎] = 𝑚𝑖𝑛([𝜎𝑘 ], [𝜎𝑐 ]) = 146(𝑁/𝑚𝑚2 )
Áp suất trong thân thiết bị: 0,1 ×106 N/m2.
+ Xác định hệ số bền mối hàn

Tra bảng XIII.8 [10, tr.362] ta có h = 0,95.
Chiều dày nhỏ nhất của thân tháp:
Tra bảng 5.1 [8, tr.94] với Dtd= 1900mm, chọn bề dày thân nhỏ nhất Smin= 4
(mm).
Bề dày thân thiết bị:
St= Smin + C
St= Smin + (Ca + Cb + Cc + Co)
Trong đó:
+ Ca: Hệ số bổ sung ăn mòn, Ca=0,5 mm (bảng XII.1 [10, tr.305]).
+ Cb: Hệ số bào mòn do cơ học, Cb=0.
+ Cc: Hệ số bổ sung sai lệch kích thước do chế tạo, Cc= 0,5mm.(bảng XIII.9
[10, tr.364])
+ C0: Hệ số làm tròn, C0= 0 𝑚𝑚.
Vậy 𝑆𝑡 = 4 + 0,5 + 0 + 0,5 = 5(𝑚𝑚).
Kiểm tra bề dày và áp suất làm việc của thân thiết bị:
𝑆𝑡 − 𝐶𝑎 5 − 0,5
=
= 0,0024 < 0,1 (𝑡ℎỏ𝑎 𝑚ã𝑛).
𝐷𝑡
1900
2 × [𝜎] × 𝜑ℎ (𝑆𝑡 − 𝐶𝑎 ) 2 × 146 × 0,95(5 − 0,5)
[𝑃 ] =
=
𝐷𝑡 + (𝑆𝑡 − 𝐶𝑎 )
1900 + (5 − 0,5)
104

= 0,67 > 0,1 (𝑡ℎỏ𝑎 𝑚ã𝑛).
Vậy thân thiết bị có chiều dày St= 4mm.

+ Khối lượng thân hình hộp của thiết bị lọc bụi túi vải là : [10, tr.374]
𝑚1 = (𝐹𝑛 − 𝐹𝑡 )𝐻𝑡 × 𝜌 = ((2,16 × 1,66 − 2,15 × 1,65) × 2,6 × 7850
= 777,621(𝑘𝑔)
- Khối lượng phần chóp cụt của thiết bị lọc bụi túi vải:
+ Diện tích đáy lớn ngoài của thiết bị Fn= 2,16×1,66= 3,5856 m2.
+ Diện tích đáy nhỏ ngoài của thiết bị: fn= 0,61×0,41= 0,2501 m2.
+ Diện tích đáy lớn trong của thiết bị: Ft= 2,15×1,65=3,5475 m2.
+ Diện tích đáy nhỏ trong của thiết bị: ft= 0,4×0,6= 0,24 m2.
ℎ

𝑚2 = (𝑉𝑛 − 𝑉𝑇 ) × 𝜌 = (𝐹𝑛 + 𝑓𝑛 + √𝐹𝑛 × 𝐹𝑛 − 𝐹𝑡 − 𝑓𝑡 − √𝐹𝑡 × 𝑓𝑡 ) =
3

1,3
3

(3,5856 + 0,2501 + √3,5856 × 0,2501 −

3,5475 − 0,24 − √3,5475 × 0,2501) × 7850 =
181,12 (𝑘𝑔)
+ Vậy tổng khối lượng của cyclone là: 777,621+ 181,12= 958,741 (kg).
+ Thùng chứa bụi có kích thước 0,9×0,9×0,9m được làm bằng thép CT3, có
độ dày 2mm.
+ Khối lượng của thùng chứa bụi là: m3= 0,9×(0,9042-0,92)×7850= 50,98(kg).
+ Khung đỡ thiết bị túi lọc vải được làm từ thép V50×50×5, có khối lượng
3,6kg/m.
+ Có 1 van xả bụi DL250.

Hình 45. Van xả bụi

105

PHỤ LỤC 10
HỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI
A. MÔ DULE HẤP PHỤ
Theo nghiên cứu của Paula Manoel Crnovic và cộng sự, 2009 [13] về việc xử
lý khí SO2 bằng vật liệu hấp phụ CaO, ta có phương trình đẳng nhiệt hấp phụ của
SO2/CaO được trình bày dưới hình 46.
- Chọn hiệu suất xử lý 90%.
- Nồng độ phần mol tuyệt đối SO2 trong hỗn hợp khí đầu vào:
1022,305
𝑛𝑆𝑂2
64
𝑦𝑑 =
=
∑ 𝑛𝑘 6320,48 1022,305 188711 278,54
+
+
+
28
64
44
38
= 0,0035 (𝑘𝑚𝑜𝑙/𝑘𝑚𝑜𝑙)
- Áp suất riêng phần của SO2 tương ứng với yd:
𝑝𝑐 = 𝑦𝑑 × 𝑃 = 0,00035 × 760 = 0,266

(3.28)

(3.29)

∗
- Dựa vào đường hấp phụ đẳng nhiệt của Langmuir đối với SO2, ta có 𝑎𝑀
=
0,42g SO2/g CaO.

Hình 46. Đường đẳng nhiệt hấp phụ của CaO đối với SO2
- Tính cân bằng vật chất
Trong hỗn hợp khí đầu vào thiết bị
+ Nồng độ phần mol tuyệt đối SO2 trong hỗn hợp khí đầu vào:
863,63
𝑛𝑆𝑂2
64
𝑦𝑑 =
=
∑ 𝑛𝑘 5339,44 863,63 159419,96 235,3
+
+
+
28
64
44
46
= 0,0035 (𝑘𝑚𝑜𝑙/𝑘𝑚𝑜𝑙)
106

+ Nồng độ phần khối lượng SO2 trong hỗn hợp khí đầu vào:
𝑔𝑦

863,63
𝑦
̅̅̅
=
= 0,0052 𝑘𝑔/𝑘𝑔
𝑑 =
𝐺𝑦 5339,44 + 863,63 + 159419,96 + 235,3
- Khối lượng riêng của hỗn hợp khí đầu vào:
[𝑀𝑆𝑂2 × 𝑦𝑑 + 𝑀𝐾 (1 − 𝑦𝑑 )] × 273
22,4 × 𝑇
[64 × 0,0035 + 39,3 × (1 − 0,0035)] × 273
=
= 1,44 𝑘𝑔/𝑚3
22,4 × (59 + 273)
+ Lưu lượng khối lượng của hỗn hợp khí đầu vào:
𝜌𝑑 =

𝐺𝑑 = 𝑉𝑑 × 𝜌𝑑 = 1,32 × 3600 × 1,44 = 6842,88(𝑘𝑔/ℎ)
= 1,9008(𝑘𝑔/𝑠)
đ
+ Lưu lượng khối lượng của SO2 trong hỗn hợp khí đầu vào: 𝐺𝑆𝑂
= 1,35 𝑔/𝑠
2

Trong hỗn hợp khí đầu ra thiết bị
+ Phần mol hơi SO2 trong hỗn hợp khí đầu ra:
𝑦𝑐 = 𝑦𝑑 (1 − )
= 0,0035(1 − 0,9) = 0,00035(𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑆𝑂2 /𝑘𝑚𝑜𝑙 ℎỗ𝑛 ℎợ𝑝)
+ Phần khối lượng SO2 trong hỗn hợp khí đầu ra:
𝑦𝑐 × 𝑀2

0,00035 × 64
𝑦̅𝑐 =
=
𝑦𝑐 × 𝑀2 + (1 − 𝑦𝑐 ) × 𝑀𝐾 0,00035 × 64 + (1 − 0,00035) × 39,3
= 0,00057 (𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑆𝑂2 /𝑘𝑚𝑜𝑙 ℎỗ𝑛 ℎợ𝑝)
+ Khối lượng riêng của hỗn hợp khí đầu ra:
[𝑀𝑆𝑂2 × 𝑦𝑐 + 𝑀𝐾 (1 − 𝑦𝑐 )] × 273
22,4 × 𝑇
[64 × 0,00035 + 39,3 × (1 − 0,00035)] × 273
=
= 1,218(𝑘𝑔/𝑚3 )
22,4 × (273 + 120)
+ Khối lượng SO2 bị hấp phụ bởi CaO:
𝜌𝑐 =

đ
𝑀 = 𝐺𝑆𝑂
×  = 1,35 × 0,9 = 1,215(𝑔/𝑠)
2

+ Lưu lượng khối lượng của SO2 trong hổn hợp khí đầu ra:
𝑐
đ
đ (
𝐺𝑆𝑂
= 𝐺𝑆𝑂
− 𝑀 = 𝐺𝑆𝑂
1 − ) = 1,35(1 − 0,9) = 0,135(𝑔/𝑠)
2
2

2

+ Lưu lượng khối lượng của hổn hợp khí đầu ra:
𝐺𝑐 = 𝐺𝑑 − 𝑀 = 1,9008 − 1,215/1000 = 1,9(𝑘𝑔/𝑠)
- Tính đường kính tháp
+ Diện tích bề mặt tháp:
𝐹𝑡 =

𝐺𝑡𝑏
= 1,2𝑚2
𝑣ℎℎ × 𝜌ℎℎ

107

𝐺𝑑 + 𝐺𝑐 1,9008 + 1,9
=
= 1,9004(𝑘𝑔/𝑠)
2
2
𝜌𝑑 + 𝜌𝑐 1,44 + 1,218
𝜌𝑡𝑏 =
=
= 1,329(𝑘𝑔/𝑚3 )
2
2
𝑣ℎℎ = 1,2 𝑚/𝑠
+ Kích thước bề mặt tiếp xúc của tháp: 1,1×1,1m.
Với 𝐺𝑡𝑏 =

 Diện tích thực của tháp: 1,21 m2.
+ Vận tốc dòng khí qua tháp:
𝐺𝑡𝑏
1,9004
𝑣ℎℎ =
=
= 1,18(𝑚/𝑠)
𝜌ℎℎ × 𝐹 1,329 × 1,21
- Tính hệ số truyền khối
Với điều kiện quá trình hấp phụ đẳng nhiệt được biểu diễn bằng phương trình
Langmuir :
𝑆ℎ = 1,6 × 𝑅𝑒 0,54

(1)

Trong đó:
𝑆ℎ =
𝑅𝑒 =

2
𝑘𝑦 ×𝑑𝑔

(2)

𝐷
𝑣ℎℎ ×𝑑𝑔

(3)

𝛾

Từ (1), (2), (3), ta suy ra:
𝑘𝑦 = 1,6 ×

0,54
𝐷×𝑣ℎℎ

1,46
𝛾0,54 ×𝑑𝑔

(4)

Trong đó:
+ dg: Đường kính trung bình của vật liệu hấp phụ (m).
+ D: Hệ số khuếch tán của chất bị hấp phụ ở nhiệt độ của quá trình, m2/s.
+ vhh: Vận tốc của dòng hơi khí tính theo tiết diện ngang tự do của thiết bị
(m/s).
+ γ: Độ nhớt động học của hổn hợp khí, m2/s.
+ k y : Hệ số truyền khối (m/s).
Đường kính trung bình của vật liệu dg = 0,08 (𝑚)
Độ nhớt động học của hổn hợp khí:
𝜇ℎℎ
𝛾=
𝜌ℎℎ
yd + yc 0,0035 + 0,00035
ytb =
=
= 0,00193(kmol 𝑆𝑂2 /kmol hỗn hợp).
2
2

Mhh = 64 × ytb + 45,5(1 − ytb ) = 64 × 0,00193 + 45,5(1 − 0,00193)
= 45,54(kg/mol)

108