Các Phương Pháp xử lý bụi trong môi trường

Slide 1 4 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI Để lựa chọn biện pháp và thiết bị tách bụi cho một quá trình công nghệ nào đó người ta phải dựa trên những yêu cầu sau Tính chất của bụi cấu tạo hoá học, phân bố hạt theo kích thước, dạng hạt, tính chất hoá lý (trọng lượng riêng, độ dẫn điện, độ rắn, độc cháy nổ ), nồng độ bụi trong khí thô, lương bụi yêu cầu chứa trong khí sạch Tính chất của hỗn hợp khí lưu lượng, cấu tạo hoá học (tính kiềm, tính axit), khả năng cháy, độ ẩm, nhiệt độ Quá trình công nghệ khí.

4.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP

XỬ LÝ BỤI

Để lựa chọn biện pháp và thiết bị tách bụi cho một quá trình công nghệ nào đó người ta phải dựa trên những yêu cầu sau:

 Tính chất của bụi: cấu tạo hoá học, phân bố hạt theo kích thước, dạng hạt, tính chất hoá lý (trọng lượng riêng, độ dẫn điện, độ rắn, độc cháy nổ…), nồng độ bụi trong khí thô, lương bụi yêu cầu chứa trong khí sạch.

 Tính chất của hỗn hợp khí: lưu lượng, cấu tạo hoá học (tính kiềm, tính axit), khả năng cháy, độ ẩm, nhiệt độ…

 Quá trình công nghệ: khí sinh ra liên tục hay gián đoạn, khí đưa đi sử dụng tiếp hay phóng không.

 Quá trình làm việc: định kỳ sửa chữa, vận hành…

 Vị trí đặt thiết bị: yêu cầu rộng hay hẹp, cao, thấp, diện tích…

 Chi phí đầu tư

4.4.1 Nguyên tắc chung

4.4.2 Xử lý bụi bằng phương

pháp khô

a Xử lý bằng buồng lắng trọng lực

 Nguyên tắc: dưới tác dụng của trọng lực làm cho các hạt

bụi lắng xuống dưới.

Cấu tạo của buồng lắng bụi

hơn nhiều lần so với tiết diện của đường ống dẫn khí vào và ra

để cho vận tốc dòng hỗn hợp khí chứa bụi giảm xuống tới rất nhỏ khi đi vào buồng lắng, nhờ thế mà hạt bụi có đủ thời gian

để rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại ở đó

Sơ đồ không gian cấu tạo buồng

lắng bụi

Bụi lắng

Package

Ưu và nhược điểm

 Ưu điểm:

Cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp

Chi phí năng lượng, bảo quản, vận hành thấp

Tổn thất áp suất thấp, có thể làm việc ở các nhiệt độ và áp suất khác nhau.

 Hạn chế:

Cồng kềnh, chiếm nhiều không gian

Chỉ tách được bụi có kích thước tương đối lớn.

?Filter 1 Flowtron Industrial Dust Collector Animation Video?? - YouTube.flv

Phạm vi ứng dụng của buồng lắng

 Thường sử dụng để tách bụi

sơ bộ có nồng độ cao, kích

thước lớn Chủ yếu dùng cho

bụi có: d>50m nếu tỷ khối

của bụi nhỏ, d >10m nếu tỷ

khối của bụi lớn

Package

b.Thiết bị xử lý bụi kiểu quán tính

Nguyên lý hoạt động:

 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 thải đổi hướng chuyển động thì bụi do có sức quán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình

và va đập vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống đáy thiết bị

THIẾT BỊ LẮNG QUÁN TÍNH

CẤU TẠO CYCLON

 Thiết bị bao gồm một hình trụ đứng với

một đường ống dẫn khí chứa bụi vào

thiết bị theo đường tiếp tuyến với hình

trụ

 Tại trục của thiết bị đặt đường ống để

thoát khí sạch ra

 Tiếp theo là một đáy hình chóp và một

phễu thích hợp để thu bụi và lấy bụi ra

 Dòng khí có chứa bụi được sự trợ giúp

của quạt, làm cho chúng chuyển động

xoáy trong hình trụ và chuyển động dần

xuống tới phần hình chóp ?Gas cyclone (effect of solid flow rate).wmv?? - YouTube.flv

Khí + bụi

Bụi

Khí sạch

Cấu tạo của thiết bị lọc bụi ly tâm (cyclon)

bụi được đưa vào thiết bị theo phương tiếp tuyến với thân hình trụ của thiết bị, dưới tác dụng của lực ly tâm các hạt bụi bị đẩy ra xa tâm quay rồi chạm vào thành thiết bị, hạt bụi bị mất động năng và bị rơi xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực

?Cyclone Dust Collector by TomL?? - YouTube.flv

Ngăn thu khí Buồng hình trụ

Buồng hình chóp

Sơ đồ nguyên lý của thiết bị cyclon

H2-3: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị cyclon

Thân hình trụ

Ống dẫn khí thải lẫn bụi vào

Thân hình nón Ống tâm

Ống dẫn khí thải ra

Cửa ra bụi d1

Các dạng tổ hợp khác nhau của cyclon

 Lắp nối tiếp hai xiclon cùng loại:

- Khi hai cyclon cùng loại lắp nối tiếp nhau thì hiệu quả lọc của

hệ thống sẽ cao hơn từng cyclon riêng lẻ Sự tăng hiệu quả lọc của hệ thống hai cyclon lắp nối tiếp đáng xem xét là hiệu quả lọc theo cỡ hạt chứ không phải là hiệu quả lọc tổng cộng

 Lắp song song hai hay nhiều cyclon cùng loại

- Hiệu quả lọc của cyclon tăng khi lưu lượng tăng hoặc nếu lưu lượng không đổi thì hiệu quả lọc tăng khi đường kính của cyclon giảm Cả hai trường hợp tổn thất áp suất đều tăng

ƯU ĐIỂM CỦA CYCLONE

 Giá thành đầu tư thấp, chi phí sửa chữa, bảo hành thấp

 Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành

 Có khả năng làm việc liên tục, làm việc ở nhiệt độ cao (đến

Nhược điểm

 Hiệu suất tách bụi thấp đối

với bụi có kích thước < 5μm

 Dễ bị mài mòn nếu hạt bụi

có độ cứng cao

 Hiệu suất giảm nếu hạt bụi

có độ kết dính cao

 Thích hợp với bụi có kích thước hạt <20µm

 Thường dùng trong các lĩnh vực như lò đốt, xi măng, mỏ, bột giấy,…

Ứng dụng

d Thiết bị lọc bụi bằng vật liệu lọc

Các hạt bụi bị giữ lại phía trên hoặc trong vật liệu lọc được định kỳ tách ra khỏi vật liệu lọc bằng cách lắc, rung hoặc thổi dòng khí sạch ngược chiều

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc bụi túi vải

Thiết bị lọc bụi túi

Phễu chứa bụi

Hình 3.15 Thiết bị lọc bụi túi

VẬT LIỆU LỌC BỤI TÚI

Các yêu cầu cần thiết:

1. Khả năng chứa bụi cao và sau khi phục hồi đảm bảo

hiệu quả lọc cao

2. Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu

3. Có độ bền cơ học cao khi nhiệt độ cao và môi trường

ăn mòn

4. Có khả năng phục hồi cao

5. Giá thành thấp

 Sợi tự nhiên: vải bông, len;

 Sợi tổng hợp: polyamit, teflon, nilon, polyeste…

 Sợi khoáng: thuỷ tinh, amiăng

 Sợi kim loại: thép chất lượng cao

Tái sinh vật liệu lọc

Các phương pháp hoàn nguyên vật liệu lọc:

Gắn thiết bị tạo rung với túi vải để làm rung túi

 Thổi không khí

Làm co giãn nhanh túi lọc

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm:

 Có thể lọc được bụi có kích thước nhỏ hơn 0,5m Hiệu suất cao (trong nhiều trường hợp đạt được 99,9%)

 Vật liệu lọc có thể chịu được nhiệt độ cao trên 4000C

 Có khả năng còn lọc được cả bụi kim loại ở nhiệt độ <

2500C.

Nhược điểm:

 Chi phí cho vật liệu lọc cao

 Không thích hợp với bụi có độ ẩm.

- Có bốn bước cơ bản được thực hiện là:

 Dòng điện làm các phần tử khí bị ion hóa;

 Chuyển các ion bụi đến các bề mặt thu bụi bằng lực điện trường;

 Trung hòa điện tích của các ion bụi trên bề mặt thu;

 Tách bụi ra khỏi bề mặt thu

Cấu tạo của thiết bị

 Dây kim loại được cách điện hoàn

toàn với bộ phận xung quanh (vị trí

4), được nạp điện một chiều với

điện thế cao khoảng 50.000V Đây

là cực âm của thiết bị (gọi là điện

cực quầng).

 Cực dương là ống kim loại bao bọc

xung quanh cực âm và được tiếp

đất (gọi là điện cực lắng).

NGUYÊN LÝ CủA THIếT Bị LỌC BỤI TĨNH ĐIệN

Điện thế cao

Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc bụi tĩnh điện

 Khí thải chứa bụi được thổi qua không gian giữa hai loại điện cực.

 Dưới điện thế cao mà dây kim loại (cực âm) được nạp, nó sẽ tạo ra một điện trường mạnh (tạo vùng quầng sáng do sự ion hóa mạnh).

 Khi dòng khí chứa bụi đi qua, những phần tử khí bị ion hóa rồi truyền điện tích âm cho các hạt bụi dưới tác động va đập hoặc khuếch tán

 Vì vậy, các hạt bụi bị hút về phía cực dương (cực lắng) và mất điện tích rơi xuống dưới.

Khí ô

nhiễm

Dây điện áp cao

để phóng điện tạo quầng Tấm

ƯU ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG

 ƯU ĐIỂM

 Xử lý bụi có kích thước rất nhỏ, hiệu quả xử lý cao trong một thời gian ngắn (hiệu quả xử lý đạt 90 – 99%)

 Năng lượng tiêu hao ít, tiêu tốn 0,1-0,8KW/1000m3

 Có thể làm việc ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn hoá học

 Có thể tự động hoá và cơ khí hoá hoàn toàn

 PHẠM VI ỨNG DỤNG

 Sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như ximăng, dệt may, luyện kim…

NHƯỢC ĐIỂM

 Xử lý được những hạt bụi có kích thước nhỏ từ 0,5 -8µm Các hạt bụi có kích thước  10 µm thì hiệu quả giảm

 Kích thước của thiết bị lớn, công kềnh

 Khi thiết bị hư hỏng thì việc sửa chữa rất  khó khăn

 Rất nguy hiểm nếu bộ phận cách điện không đảm bảo

 Chi phí lắp đặt và chi phí tiêu hao điện năng trong thiết

bị lọc bụi điện tương đối

 Việc vận hành đòi hỏi công nhân phải có tay nghề cao

4.4.2 Xử lý bụi bằng phương pháp ướt

Thiết bị rửa khí rỗng

Thiết bị rửa khí đệm

Thiết bị sủi bọt

Thiết bị rửa khí va đập – quán tính

Thiết bị rửa khí ly tâm

Thiết bị rửa khí vận tốc cao

4.4.2 Xử lý bụi bằng phương pháp ướt

Thiết bị rửa khí rỗng

Thiết bị rửa khí đệm

Thiết bị rửa khí với hai lớp đệm chuyển động

Thiết bị sủi bọt

Thiết bị rửa khí va đập – quán tính

Thiết bị rửa khí ly tâm

Thiết bị rửa khí vận tốc cao

hạt bụi và giọt nước, bụi sẽ

bị dính vào giọt nước và

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG THÁP RỬA KHÍ

RỖNG

Cửa vào

Cửa nước và bùn cặn ra

Tấm chắn hạt

nước Cửa ra

Dàn vòi phun

Tấm hướng dòng

HÌNH CẮT THIẾT BỊ RỬA KHÍ RỖNG

 Thiết bị này thường được sử dụng

để lọc bụi thô trong khí thải

 Hiệu suất tách bụi: khoảng 94% đối với bụi có kích thước d = 5m

và 99% đối với bụi có d = 25m

 Để tăng hiệu suất có thể đặt thêm các khay hoặc lưới chắn, nó sẽ đạt 97% đối với bụi có d = 5m và 100% đối với bụi có d = 25m

Mặt cắt tháp rửa khí rỗng ngược chiều

b Thiết bị rửa khí có lớp đệm

là một thùng có tiết diện

tròn hoặc chữ nhật, bên

trong có chứa lớp vật liệu

rỗng được tưới nước Dòng

khí bụi và dòng nước phun

vào theo ngược nhau, bụi

sẽ bị giữ lại và chảy xuống

phía dưới đáy tạo thành

cặn, khí sạch thoát ra

ngoài

Khí ra Nước

Xả bùn cặn Khí vào

Tấm đục lỗ

Vật liệu đệm Ống phun

nước

THIẾT BỊ RỬA KHÍ ĐỆM

theo đường van xả cặn

đối với hạt có d > 2m

vỡ ở mặt trên của mặt nước Quá trình

thu bắt hạt bụi và hấp thụ hơi khí độc

Lớp tách hạt nước

Mặt sàng khoan lỗ

Dàn ống cấp nước

Ngưỡng nước tràn Khí thải thoát

ra

ƯU ĐIỂM – NHƯỢC ĐIỂM

 Ưu điểm:

Các lỗ trên đĩa trong thiết bị ít bị bít kín

Hiệu quả cao đối với bụi có d≥2µm

d Thiết bị lọc bụi ướt dạng ly tâm (cyclon

Các giọt nước sẽ bắt các hạt bụi, các giọt nước chứa bụi, dưới tác dụng của lực ly tâm, văng ra phía ngoài và va chạm vào thành ướt của xyclon Sau đó chúng sẽ theo thành này chảy xuống đáy của xyclon và sẽ bị loại bỏ.

Cấu tạo của thiết bị lọc bụi li tâm ướt

trong của thành cyclon, bụi đã chạm vào

thành không có khả năng bắn ngược trở lại

vào dòng khí do đó hiệu quả lọc được tăng

cao

thuộc vào kích thước các giọt nước được

tạo ra (hiệu suất đạt từ 90 – 100%)

Nước + bùn

Khí sạch

Nước sạch

Khí + bụi

e Thiết bị lọc bụi Venturi

 Dòng khí chứa bụi đi từ trên xuống Tại chỗ thắt tốc độ của

nó tăng lên đột ngột, đạt đến 50 – 180m/s Cũng tại chỗ thắt có một dãy các lỗ để phun nước vào Nước được phun vào, khi gặp dòng khí có tốc độ cao sẽ bị dòng khí xé thành những giọt nhỏ mịn Bụi trong dòng khí sẽ va đập với các giọt nước và sẽ bị bắt dính bởi các giọt nước này Qua khỏi chỗ thắt, do tiết diện tăng dần nên tốc độ dòng khí giảm dần Các giọt nước sẽ lắng xuống dưới đáy thiết

bị tạo thành bùn và bị tách ra.

Cấu tạo của thiết bị Venturi

 Hiệu suất tách bụi rất cao: đạt 99,5% đối với bụi có kích thước 5m

 Ưu điểm: giá thành đầu tư thấp,

Có hiệu suất tách bụi cao đối với bụi có kích thước nhỏ Có thể vận hành ở nhiệt độ tương đối cao, không có hiện tượng bụi quay lại

 Nhược điểm: tiệu thụ năng lượng lớn Chi phí bảo dưỡng cao vì dễ

bị ăn mòn, mài mòn

Nước sạch

Khí + bụi

Bùn thải

Một số thiết bị rửa khí venturi

Thiết bị Venturi Scrubber kết hợp