Đồ Án Tính toán thiết kế thết bị xử lý ô nhiễm không khí trong nhà máy chế biến gỗ

MỞ ĐẦU
1.1.Đặt vấn đề
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Ô nhiễm không khí do bụi
1.1.1. Định nghĩa
1.1.2. Phân loại bụi
1.1.3. Tính chất hoá lý của bụi
1.1.3.1. Mật độ
1.1.3.2.Tính tán xạ
1.1.3.3.Tính bám dính
1.1.3.4. Tính mài mòn
1.1.3.5. Tính thấm
1.1.3.6. Tính hút ẩm và tính hòa tan
1.1.3.7. Suất điện trở của lớp bụi
1.1.3.8. Tính mang điện
1.1.3.9. Tính cháy nổ
1.2.Bụi trong quá trình sản xuất đồ gỗ.
1.2.1. Nhu cầu sử dụng gỗ.
1.2.2. Bụi gỗ và tác hại của nó.
1.2.2.1. Sơ đồ qui trình công nghệ.
1.2.2.2. Bụi gỗ
Hệ số ô nhiễm
Kích thước bụi
Hệ số ô nhiễm
Cưa, tẩm sấy
1.2.2.3. Tác hại của bụi gỗ
Ngoài ra bụi gỗ còn gây ảnh hường tới sinh hoạt, gây mất vệ sinh
Ảnh hưởng đến thực vật
1.3. Các phương pháp xừ lý bụi
1.3.1. Phương pháp khô
1.3.1.1.Thiết bị thu hồi bụi khô
1.3.1.2. Thiết bị lọc bụi khô [2]
1.3.1.2 .1. Thiết bị lọc vải
1.3.1.2 .2. Thiết bị lọc sợi [2]
1.3.1.2 .3. Thiết bị lọc hạt
1.3.2. Thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt [2]
1.3.2.1. Buồng rửa khí.
1.3.2.2. Thiết bị rửa khí trần.
1.3.2.3. Thiết bị rửa khí đệm.
1.3.2. 4.Thiết bị sủi bọt.
1.3.2. 5. Thiết bị rửa khí va đập quán tính.
1.3.2. 6. Thiết bị rửa khí ly tâm
1.3.3. Thiết bị lọc điện.
CHƯƠNG 2
QUY HOẠCH MẶT BẰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI GỖ
2.1. Xác định yêu cầu về hệ thống
2.1.1. Vị trí địa lý
2.2.2. Vị trí đặt hệ thống xử lý bụi
2.2.3. Mạng lưới điện quốc gia
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THẾT BỊ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ MÁY CHẾ BIẾN GỖ
3.1 Lựa chọn và thuyết minh công nghệ
3.1.1 Lựa chọn phương án xử lý
3.1.2. Thuyết minh qui trình công nghệ
3.2. Yêu cầu
3.3. Các thông số cần thiết cho Tính toán & Thiết kế
3.4. Sơ đồ nguyên lý của các thiết bị
3.4.1. Sơ đồ nguyên lý của xiclon
3.4.2. Sơ đồ nguyên lý của túi vải.
3.5. Tính toán thiết bị xử lý
3.5.1. Tính toán xiclon [1]
3.5.1. 1. Các kích thước chi tiết của xiclon [1]
3.5.1.2. Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi [2]
3.5.1.3. Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon [2]
3.5.1.4. Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống [2]
3.5.1.5. Khối lượng bụi thu trong 1 ngày [1]
3.5.1.6. Tổn thất áp suất trong xiclon [1]
3.6. Tính toán thiết bị lọc túi vải
3.6.1. Kích thước túi vải [1]
3.6.2. Tính toán trở lực của thiết bị [1]
3.6.3. Kích thước thiết bị
3.6.4. Khối lượng bụi thu được [1]
3.6.5. Thời gian rung giũ bụi. [1]
3.6.6. Chọn máy nén khí dùng để rung rũ bụi. [1]
3.7. Tính ứng suất của thiết bị
3.7.1 Chọn vật liệu [4]
3.7.2. Xác định ứng suất cho phép của thép CT3 [4]
3.7.3. Thiết bị lọc túi vải
3.4.3.4. Thiết bị xiclon
3.8. Chọn quạt hút
3.8.1. Trở lực trên đường ống dẫn khí vào thiết bị [4]
3.8.2. Tính toán quạt hút
3.9. Ống khói
3.9.1. Tính toán chiều cao ống khói [4]
3.9.2.Trở lực ống khói [4]
CHƯƠNG 4
ỨNG DỤNG - VẬN HÀNH
4.1. Ứng dụng.
4.2. Vận hành
CHƯƠNG 5
TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG
5.1. Tính toán kinh tế
5.1.1 Đường ống
5.1.2. Xiclon
5.1.3. Thiết bị lọc túi vải
5.1.4. Ống khói [4]
5.1.5. Các thiết bị khác
5.1.6. Tổng chi phí xây dựng toàn hệ thống xử lý
CHƯƠNG 6
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
6.1. Kết luận
6.2. Kiến nghị
TÀI LIỆU THAM KHẢO
MỞ ĐẦU
1.1.Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, chúng ta không thể phủ nhận được sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế cũng như khoa học kỹ thuật của thế giới. Nền công nghiệp thế giới đã đạt đến trình độ kỹ thuật cao, với nhiều thành tựu đáng ghi nhận. Cùng với sự phát triển ấy, mức sống của con người cũng được nâng cao và nhu cầu của con người cũng thay đổi. Tuy nhiên, hệ quả của sự phát triển ấy là một loạt các vấn đề về môi trường như trái đất nóng lên, ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, mực nước biển dâng hay biến đổi khí hậu Trước thực trạng ấy con người đã có ý thức về bảo vệ môi trường, ý thức về mối quan hệ giữa “phát triển kinh tế” và “bảo vệ môi trường”. Vấn đề “phát triển bền vững” đã không còn xa lạ và đây là mối quan tâm không của riêng ai đặc biệt là các nước đang trên đà phát triển như Việt Nam chúng ta.
Ngày nay ô nhiễm không khí đang là một vấn đề đáng quan tâm của Việt Nam cũng như toàn thế giới. "Ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi)". Khi tốc độ đô thị hóa ngày càng nhanh, số lượng các khu công nghiệp, khu chế xuất ngày càng tăng, ngày càng nhiều bệnh tật ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người liên quan đến vấn đề ô nhiễm không khí. Các bệnh về da, mắt, đặc biệt là đường hô hấp. Vì vậy việc xử lý bụi và khí thải trong quá trình sản xuất là điều tất yếu phải có trong các khu công nghiệp, nhà máy để bảo vệ môi trường không khí.
Hiện nay nước ta đang trên đà phát triển. Cuộc sống của người dân ngày càng được nâng cao. Khi cuộc sống no đủ thì con người nghĩ đến việc làm đẹp. Từ các sản phầm tự nhiên như tre, lứa, gỗ, cói . Người ta có thể tạo ra các sản phẩm rất đẹp mắt và rất hữu ích, tiện lợi dùng để trang trí trong gia đình, trường học, bệnh viện tuy nhiên trong quá trình tạo ra các sản phẩm đó, đặc biệt là sử dụng các vật liệu từ gỗ. từ đó nhiều nhà máy chế biến gỗ, các xưởng mộc mọc lên. Như chúng ta đã biết trong quá trình chế biến gỗ thì việc xẻ gỗ, cưa gỗ, trà nhám, đánh bóng tạo ra rất nhiều loại bụi với các kích thước khác nhau gây ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến sức khỏe công nhân làm việc và khu vực dân cư xung quanh. Do đó việc thiết kế một hệ thống xử lý bụi trong nhà máy trước khi thải ra môi trường không khí là hết sức cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững.
1.1.1. Mục tiêu đồ án
- Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý bụi gỗ bằng xiclon và túi vải.
1.1.2. Nhiệm vụ đồ án
- Quy hoạch mặt bằng nhà máy và hệ thống xừ lý bụi
- Xác định nguồn ô nhiễm trong Nhà máy chế biến gỗ.
- Các phương pháp xử lý bụi.
- Lựa chọn thiết bị và tính toán thiết kế hệ thống xử lý bụi cho nhà máy.
- Tính toán kinh tế cho hệ thống xử lý.
- Vẽ sơ đồ công nghệ xử lý bụi.

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Ô nhiễm không khí do bụi
1.1.1. Định nghĩa
Bụi là tập hợp nhiều hạt, có kích thước nhỏ bé, tồn tại lâu trong không khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nhiều pha gồm hơi, khói,mù.
Bụi bay có kích thước từ (0,001ư10)µm bao gồm tro, muội, khói và những hạt rắn được nghiền nhỏ, chuyển động theo kiểu Brao hoặc rơi xuống đất với vận tốc không đổi theo định luật stoke. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn thương nặng cho cơ quan hô hấp, nhất là khi phổi nhiễm bụi thạch anh (Silicose) do hít thở phải không khí có chứa bụi bioxit silic lâu ngày.
Bụi lắng có khích thước lớn hơn 10µm, thường rơi nhanh xuống đất theo định luật Newton với tốc độ tăng dần. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn hại cho da, mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng
1.1.2. Phân loại bụi
- Theo nguồn gốc:
+Bụi hữu cơ như bụi tự nhiên ( bụi do động đất, núi lửa )
+Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa )
+Bụi động vật (len, lông, tóc )
+Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su, cement )
+Bụi kim loại (sắt, đồng, chì )
+Bụi hỗn hợp (do mài, đúc )
- Theo kích thước hạt bụi:
+Khi D > 10µm : gọi là bụi;
+Khi D = (0,01 ư 0,1) µm : gọi là sương mù;
+Khi D < 0,1 µm : gọi đó là khói
Với loại bụi có kích thước nhỏ hơn 0,1 µm (khói) khi hít thở phải không được giữ trong lại trong phế nang của phổi, bụi từ (0,1 ư 5) µm ở lại phổi chiếm (80 ư 90)%, bụi từ (5 ư10) µm khi hít vào lại được đào thải ra khỏi phổi, còn với bụi lớn hơn 10 µm thường đọng lại ở mũi.
- Theo tác hại:
Theo tác hại của bụi có thể phân ra:
+ Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen);
+ Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban (bụi bông, gai, phân hóa học, một số tinh dầu gỗ );
+ Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, các chất phóng xạ )
+ Bụi xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiang

1.1.3. Tính chất hoá lý của bụi
Độ tin cậy và hiệu quả làm việc của hệ thống lọc bụi phụ thuộc đáng kể vào các tính chất lý – hóa của bụi và các thông số của dòng khí mang bụi.
Sau đây sẽ trình bày sơ lược các tính chất lý – hóa cơ bản của bụi ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thống lọc và là cơ sở để chọn thiết bị lọc.
1.1.3.1. Mật độ
Mật độ đổ đống (khác với mật độ thực) có tính đến các khe chứa không khí giữa các hạt. Mật độ đổ đống dùng để xác định thể tích bụi chiếm chỗ trong bunke chứa bụi. Khi tăng các hạt cùng kích thước mật độ đổ đông giảm do thể tích tương đối của các lớp không khí tăng. Khi nén chặt, mật độ đổ đống tăng 1,2 ư 1,5 lần (so với khí mới đổ đống).
Mật độ không thực là tỷ số khối lượng các hạt và thể tích mà hạt chiếm chỗ, bao gồm các lỗ nhỏ, các khe hổng và không đều. Các hạt nguyên khối, phẳng và các hạt ban đầu có mật độ không thực trong thực tế trùng với mật độ thực. Những hạt như thế dễ lọc trong thiết bị lọc quán tính hơn so với thiết bị lọc lỗ rỗng do khối lượng bằng khối lượng thực nên chúng ít bị tác dụng lôi kéo của không khí sạch thoát ra từ thiết bị lọc. Trái lại các hạt có mật độ không thực thấp dễ lọc trong các thiết bị lọc như ống vải, bằng vật liệu xốp vì chúng dễ bị nước hoặc vải lọc giữ lại.
Mật độ không thực thường có trị số nhỏ hơn so với mật độ thực thường thấy ở bụi có xu hướng đông tụ hay thiêu kết, ví dụ: mồ hóng, oxit của các kim loại màu
1.1.3.2.Tính tán xạ
Kích thước hạt là thông số cơ bản của bụi, vì chọn thiết bị lọc chủ yếu dựa vào thành phần tán xạ của bụi.
Trong quá trình đông tụ, các hạt ban đầu liên kết với nhau trong thiết bị đông tụ nên chúng to dần. Do đó trong kỹ thuật lọc bụi kích thước Stoc có ý nghĩa quan trọng. Đó là đường kính của hạt hình cầu có vận tốc lắng chìm như hạt nhưng không phải hình cầu, hoặc chất keo tụ.
Thành phần tán xạ là hàm lượng tính bằng số lượng hay khối lượng các hạt thuộc nhóm kích thướng khác nhau.
Kích thước hạt có thể được đặc trưng bằng vận tốc treo (vt, m/s) – là vận tốc rơi tự do của hạt trong không khí không chuyển động.


1.1.3.3.Tính bám dính
Tính bám dính của hạt xác định xu hướng kết dính của chúng. Độ kết dính của hạt tăng có thể làm cho thiết bị lọc bị nghẽn do sản phẩm lọc.
Kích thước hạt càng nhỏ thì chúng càng dễ bám vào bề mặt thiết bị. Bụi có (60 ư 70)% hạt có đường kính nhỏ hơn 10 µm được coi như bụi kết dính (mặc dầu các hạt kích thước lớn hơn 10 µm mang tính tản rời cao)
1.1.3.4. Tính mài mòn
Tính mài mòn của bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại ở vận tốc như nhau cả khí và nồng độ như nhau của bụi. Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng, kích thước và mật độ của hạt. Tính mài mòn của bụi được tính đến khi chọn vận tốc của khí, chiều dày của thiết bị và đường ống dẫn khí cũng như chọn vật liệu ốp của thiết bị.
1.1.3.5. Tính thấm
Tính thấm nước có ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả của thiết bị lọc kiểu ướt, đặc biệt khi thiết bị làm việc có tuần hoàn. Khi các hạt khó thấm tiếp xúc với bề mặt chất lỏng, chúng bị bề mặt chất lỏng bao bọc. Ngược lại đối với các hạt dễ thấm chúng không bị nhúng chìm hay bao phủ bởi các hạt lỏng, mà nổi trên bề mặt nước. Sau khi bề mặt chất lỏng bao bọc phần lớn các hạt, hiệu quả lọc giảm vì các hạt khi tiếp tục tới gần chất lỏng, do kết quả của sự va đập đàn hồi với các hạt được nhúng chìm trước đó, chúng có thể bị đẩy trở lại dòng khí.
Các hạt phẳng dễ thấm hơn so với các hạt có bề mặt không đều. Sở dĩ như vậy là do các hạt có bề mặt không đều hầu hết được bao bọc bởi vỏ khí được hấp thụ cản trở sự thấm.
Theo đặc trưng thấm nước các vật liệu rắn chia thành 3 nhóm:
- Vật liệu lọc nước: dễ thấm nước (canxi, thạch cao, phần lớn silicat và khoáng vật được oxi hóa, halogennua của kim loại kiềm);
- Vật liệu kị nước: khó thấm nước (grafit, than, lưu huỳnh);
- Vật liệu kị nước tuyệt đối (parafin, nhựa teflon, bitum).
1.1.3.6. Tính hút ẩm và tính hòa tan
Các tính chất này của bụi được xác định trước hết bởi thành phần hóa học của chúng cũng như kích thước, hình dạng và độ nhám của bề mặt các hạt bụi. Nhờ tính hút ẩm và tính hòa tan mà bụi có thể được lọc trong các thiết bị lọc kiểu ướt.
1.1.3.7. Suất điện trở của lớp bụi
Suất điện trở của lớp bụi phụ thuộc vào tính chất của từng hạt riêng biệt (vào tính dẫn điện bề mặt và bên trong, vào hình dạng và kích thước của hạt) cũng như cấu trúc của lớp và các thông số của dòng khí. Nó ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị lọc bằng điện.
Phụ thuộc vào suất điện trở bụi chia thành 3 nhóm như sau:
- Bụi thuộc nhóm suất điện trở thấp: có suất điện trở của lớp dưới 104W.cm
- Bụi thuộc nhóm suất điện trở trung bình: có suất điện trở của lớp từ 104 ư1010W.cm.
- Bụi thuộc nhóm suất điện trở cao: có suất điện trở của lớp lớn hơn 1010 ư1013W.cm.
1.1.3.8. Tính mang điện
Tính mang điện (còn gọi là tính được nạp điện) của bụi ảnh hưởng đến trạng thái của bụi trong đường ống và hiệu xuất của bụi (đối với thiết bị lọc bằng điện, thiết bị lọc kiểu ướt ). Ngoài ra tính mang điện còn ảnh hưởng đến an toàn cháy nổ và tính dính bám của bụi.
1.1.3.9. Tính cháy nổ
Bụi cháy được do bề mặt tiếp xúc với oxi trong không khí phát triển mạnh (1 m2/g) có khả năng tự bốc cháy và tạo thành hỗn hợp nổ với không khí. Cường độ nổ của bụi phụ thuộc vào tính chất hóa học và tính chất nhiệt của bụi, vào kích thước và hình dạng của các hạt, nồng độ của chúng trong không khí, vào độ ẩm và thành phần của khí, kích thước và nhiệt độ của nguồn cháy và vào hàm lượng tương đối của bụi trơ.
1.2. Bụi trong quá trình sản xuất đồ gỗ.
1.2.1. Nhu cầu sử dụng gỗ.
- Trong cuộc sống hiện đại người sử dụng đòi hỏi đồ gỗ trong nhà phải có nhiều tính năng, dễ bảo quản. Do diện tích nhà thường bị hạn chế nên sự tận dụng diện tích là quan trọng. Chính vì thế một cái tủ trong phòng phải có khả năng chứa nhiều loại đồ hơn, đòi hỏi sự kết hợp với các phụ kiện khác. Cùng với sự tiến bộ về công nghệ cho phép thiết kế bố trí nhiều chức năng hơn trong một diện tích. Ví dụ trong bếp các ngăn chứa được gắn thêm các kệ inox, kệ này có thể kéo, xoay và trượt để phù hợp với từng loại sản phẩm.Việc sử dụng gỗ tự nhiên vẫn được ưa chuộng do truyền thống. Gỗ tự nhiên mang lại sự cảm nhận thiên nhiên rất thật nên nó được sử dụng ở những không gian giao tiếp, phòng ngủ.
- Sự phong phú về bề mặt gỗ chế biến giúp các sản phẩm có được những hiệu quả sử dụng, thẩm mỹ phong phú không khác gỗ thiên nhiên và giúp cho các nhà thiết kế thực hiện được nhiều ý tưởng mới. Vì thế hiện nay trong công trình nhà ở, hơn 90% đồ nội thất đều sử dụng loại gỗ công nghiệp.