kl huynh nguyen trung tuyen 610152b

3.2 Biện pháp kỹ thuật và thiết bị lọc bụi: Nguồn bụi từ các nhà máy thải ra rất đa dạng cho nên phương pháp và thiết bị lọc bụi sẽ được cân nhắc lựa chọn đối với từng loại hình sản xuấ

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Lời nói đầu

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

Hiện nay ô nhiễm không khí đang là một vấn đề đáng quan tâm khi số lượng các khu công nghiệp, khu chế xuất ngày càng tăng Vì vậy việc xử lý bụi và khí thải trong quá trình sản xuất là bước quan trọng trong việc bảo vệ môi trường không khí

1.2 Mục tiêu luận văn

Tính toán, thiết kế hệ thống thu gom nhà máy chế biến gỗ Mê Kông -Đồng Nai Từ đó

có biện pháp xử lý bụi một cách hợp lý

1.3 Nội dung luận văn

- Xác định nguồn ô nhiễm trong nhà máy chế biến gỗ Mê Kông – Đồng Nai

- Tính toán thiết kế hệ thống xử lý bụi cho nhà máy

- Tính toán kinh tế cho hệ thống xử lý

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: đọc sách, tham khảo tài liệu,…

- Kết hợp quan sát thực tế và lý thuyết: tham quan nhà máy và so sánh với lý thuyết, tham khảo ý kiến của các thầy, …

1.5 Sơ lược tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.5.2 Tình hình trong nước

Nước ta là nước đang phát triển công nghệ sản xuất lạc hậu nên mức độ ô nhiễm môi trường còn cao, mặt khác vốn đầu tư thấp nên chưa thể mua trang thiết bị đắt tiền được Chỉ một số nhà máy lớn mới xây dựng và trang thiết bị xử lý hiện đại và đắt tiền

Riêng đối với ngành chế biến gỗ, hiện nay chỉ có một số nhà máy có đầu tư cho phần

xử lý, còn phần lớn vẫn chưa được trang bị đầu tư đúng mức Các nhà máy có đầu tư thì cũng chỉ đầu tư vào các thiết bị tương đối đơn giản như: buồng lắng trọng lực, cyclone, túi vải… tuy nhiên cũng góp phần xử lý được phần nào lượng bụi sinh ra từ các nhà máy

1.6 Ý nghĩa khoa học – thực tiễn

Thấy được rằng nếu đầu tư đúng mức và đúng kỹ thuật thì các nhà máy, xí nghiệp, các khu công nghiệp có thể đóng góp vào sự tăng trưởng kinh tế xã hội, làm cho đất nước phát triển một cách bền vững Bên cạnh đó, còn làm giảm bớt ô nhiễm, làm cho môi trường ngày càng xanh sạch đẹp, tạo không khí trong lành không chỉ cho công nhân đang làm việc trong phân xưởng mà cho cả dân cư xung quanh Giúp cho cuộc cuộc sống của mọi người khỏe mạnh và an toàn hơn

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY

2.1 Mặt bằng của nhà máy

2.1.1 Tổng quan

2.1.1.1 Vị trí của nhà máy

Nhà máy chế biến gỗ Mêkông Đồng Nai gồm có hai phân xưởng Vị trí của xưởng

cũ và xưởng mới cách xa nhau

- Địa điểm xưởng cũ ở xa lộ Hà Nội, Phường Long Bình Tân, Biên Hòa, Đồng Nai, phía Bắc và phía Tây giáp đường Quốc lộ, phía Đông là khu nhà dân Xưởng cũ chủ yếu gia công nguyên liệu thô như: cắt, cưa, bào, ngâm, tẩm…

- Địa điểm xưởng mới ở xã An Hòa, huyện Long Thành, Đồng Nai Phía Bắc giáp đường đi và nhà dân, phía Nam giáp ruộng lúa, phía Tây giáp nhà dân và phía Đông giáp con suối nhỏ Xưởng mới hoạt động hổ trợ cho xưởng cũ, thực hiện phân đoạn sơn, lắp ghép tạo thành sản phẩm

Hướng kinh doanh: sản xuất và kinh doanh sản phẩm đồ mộc gia dụng : tủ, bàn,

+ Năm thứ hai: 160 người

+ Năm thứ ba: 200 người

2.1.1.2 Mục tiêu hoạt động của công ty

Việc đầu tư thành lập xưởng chế biến gỗ gia dụng của Công ty TNHH Thương Mại Hàng Hoá MêKông nhằm vào các mục đích như:

- Đầu tư và tiếp thu các thiết bị công nghệ hiện đại sản xuất đồ mộc gia dụng tại Việt Nam Sản phẩm của xưởng sẽ góp phần giải quyết nhu cầu tiêu dùng hàng trang trí nội thất ngày càng lớn ở trong nước và đặc biệt là xuất khẩu ra nước ngoài

- Hoạt động của xưởng nhằm vào việc tận dụng triệt để gỗ cao su là nguồn nguyên liệu khá dồi dào trong nước Hoạt động của xưởng nằm trong danh mục được nhà nước khuyến khích và ưu tiên kêu gọi đầu tư

- Hoạt động của xưởng thu hút nhiều lao động phổ thông, đội ngũ cán bộ công nhân kỹ thuật và hàng loạt lao động gián tiếp từ việc thu gom phế liệu gỗ Đào tạo và huấn luyện đội ngũ cán bộ kỹ thuật, công nhân đạt đến trình độ kỹ thuật chuyên môn cao, làm việc trong điều kiện máy móc thiết bị đạt mức độ cơ khí hoá và tự động hoá cao

- Góp phần làm tăng nguồn thu cho ngân sách nhà nước thông qua các khoản thuế doanh thu, thuế lợi tức và các chi phí bảo hiểm xã hội khác

2.2 Quy trình công nghệ sản xuất của phân xưởng tinh chế

2.2.1 Sơ đồ qui trình công nghệ

Sơ đồ công nghệ phân xưởng tinh chế gỗ thuộc công ty TNHH Thương Mại và Sản Xuất Hàng Hoá Mê Kông, Đồng Nai được cho trên hình 2.1 như sau:

- Công đoạn chà nhám chi tiết hoặc sản phẩm

- Công đoạn sơn phủ bề mặt các chi tiết

Các công đoạn được mô tả lần lượt như sau:

 Cưa tẩm và sấy

Nguyên liệu là các loại gỗ vụn, gỗ khúc hoặc gỗ dạng thân cây (cao su, tràm, bạch đàn…) Được cưa ra với những kích thước thích hợp sau đó đem ngâm hay tẩm hóa chất Đối với các loại gỗ khúc, gỗ vụn, trước khi đem đến công đoạn cắt, định dạng sản phẩm phải được dán keo, sau khi ghép các khúc gỗ lại, chúng sẽ được sấy bằng hơi nhiệt từ việc đốt củi để tạo những miếng lớn hơn, thích hợp cho việc cắt xén sản phẩm

Công đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa

Công đoạn này chủ yếu sử dụng các máy tuapi, cưa mâm 2 lưỡi

Công đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa, máy tuapi

 Chà nhám (đánh bóng) chi tiết hoặc sản phẩm

Ở công đoạn này, chi tiết (sản phẩm) trước hết sẽ được chà nhám thô các góc cạnh,

bề mặt Sau đó chúng được chà tinh bằng các loại giấy nhám mịn bằng máy hoặc bằng tay

Công đoạn này phát sinh bụi do các máy chà nhám

 Sơn phủ bề mặt

Sau khi chà nhám tinh, sản phẩm được sơn phủ bề mặt bằng cách nhúng vào vecni hoặc sơn bằng máy Mục đích của sơn phủ bề mặt là để chống mối mọt và làm cho sản phẩm thêm bóng đẹp

Công đoạn này phát sinh bụi sơn

Nguồn gốc phát sinh các loại gỗ thừa có thể được dẫn ra như sau:

Từ các khâu sản suất ván gỗ:

 Gỗ khúc cắt vụn

 Gỗ bìa

 Gỗ lốc

 Gỗ rẻo (khi rọc cạnh chi tiết sản phẩm)

Từ các công đoạn cưa, cắt bào, tiện gỗ:

 Gỗ bìa mỏng

 Gỗ bã đầu múc

 Mạt cưa

2.3.2 Keo và các chất phụ gia đóng rắn

Nhựa Urea Formaldehyde (UF): là chất kết dính quan trọng nhất cho việc chế biến

gỗ Ngày nay, khoảng 90% loại keo sử dụng trong ngành chế biến gỗ trên toàn thế giới vẫn được tiến hành trên cơ sở nhựa Urea formaldehyde Thuận lợi cơ bản của nhựa UF là giá thấp và khả năng xử lý nhanh so với các loại nhựa nhân tạo khác Điểm bất lợi của nhựa UF là khả năng chống ẩm và chịu nhiệt kém

Nhựa Urea – melamine formaldehyde: khả năng chống ẩm kém của nhựa UF có thể được cải thiện bằng cách thay thế Urea từng phần hoặc tất cả bởi Melamine Khả năng chống ẩm của nhựa Melamine formaldehyde (MF) tinh khiết rất tốt nhưng do giá thành cao nên việc sử dụng chúng không được phổ biến Hỗn hợp của nhựa UF và MF được gọi

là nhựa Urea Melamine formaldehyde (UMF) Hàm lượng của MF trong UMF thường khoảng 45%

Tốc độ xử lý của nhựa UMF nói chung nhanh hơn tốc độ xử lý của nhựa UF và vì thế thời gian ép yêu cầu sẽ lâu hơn khoảng 10% Lượng keo yêu cầu cũng cao hơn 30%

Bảng 2.1: Nhu cầu sử dụng nguyên vật liệu hàng năm

STT Nguyên vật liệu Đơn vị tính Số lượng

1 Nguyên liệu gỗ cao su m3 5000

Bảng 2.2: Các máy móc và thiết bị của phân xưởng chế biến gỗ

Ký

hiệu

Tên máy móc và mục đích sử dụng

Kích thước Dàixrộngxcao (m)

Công suất (Kw)

Số lượng (cái)

1 C

- Cưa đĩa : dùng cắt những tấm gỗ nguyên liệu thành các tấm có kích thước quy định

2,5 x 2,1 x 0,7 5 2

2 B

- Bào 4 mặt : bào láng 4 mặt gỗ nguyên liệu trước khi cưa và sau khi

2,4 x 2,0 x 0,7 7 1

7 CN

- Máy chà nhám : chà láng mặt ván và đây là khâu chế biến cuối cùng

3,5 x 2,5 x 1,2 12 1

2.4 Khả năng gây ô nhiễm từ nhà máy

2.4.1 Hiện trạng môi trường không khí tại khu vực nhà máy

Theo khảo sát và đánh giá của Trung tâm công nghệ môi trường CEFINEA về hiện trạng phông môi trường tại khu vực xây dựng xưởng sản xuất đồ gỗ gia dụng của công ty ngày 1/11/2004 và lân cận Với phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu không khí dựa theo “Air Sampling and analysis" Các số liệu phân tích được thể hiện ở bảng 2.3 như sau:

Bảng 2.3 : Các thông số vi khí hậu và độ ồn tại xưởng sản xuất gỗ

Vị trí đo đạc Nhiệt độ

( o C)

Độ ẩm (%)

Tiếng ồn (dBA) Bụi (mg/m

Thời gian lấy mẫu trung bình 1 giờ

Bảng trên cho thấy tiếng ồn trong khu vực sản xuất cao hơn mức ồn cho phép của

các nhà máy công nghiệp (90 dBA) Nồng độ bụi đo trong khu vực bên ngoài xưởng, khu

sản xuất và khu văn phòng cao hơn mức độ cho phép của tiêu chuẩn TCVN 5939:1995

Nồng độ các chất độc hại dạng khí như: NO2, SO2, CO được đo cụ thể chỉ một vị trí

trong phân xưởng (vì các loại khí này không đăc trưng ô nhiễm cho công nghệ chế biến

gỗ) Kết quả đo đạc như trong bảng 2.4 sau:

Bảng 2.4: Các loại khí thải trong phân xưởng

Vị trí đo đạc (mg/m SO 2 3 )

NO 2 (mg/m 3 )

CO (mg/m 3 )

Theo các số liệu nêu trên, bụi là yếu tố đáng quan tâm nhất trong phân xưởng Ở tất

cả các khu vực trong phân xưởng hàm lượng bụi đều lớn hơn tiêu chuẩn cho phép, đặc

biệt là khu vực bào và chà nhám chi tiết gỗ

Như vậy, nói chung nguồn ô nhiễm quan trọng nhất trong phân xưởng là hàm lượng

bụi Tuy nhiên, hàm lượng bụi sẽ giảm đi khi các thiết bị xử lý bụi hoạt động có hiệu quả

2.4.2 Các yếu tố gây ô nhiễm từ nhà máy

2.4.2.1 Bụi thải

Đây là nguồn ô nhiễm nghiêm trọng nhất trong công nghiệp chế biến gỗ, vì hiện

trong phân xưởng cũ nồng độ bụi quá cao so với tiêu chuẩn cho phép

Bụi phát sinh chủ yếu từ các công đoạn và qúa trình sau:

+ Cưa xẻ gỗ để tạo phôi cho các chi tiết mộc

+ Rọc, xẻ gỗ

+ Khoan, phay, bào

+ Chà nhám, bào nhẵn bề mặt các chi tiết

Tuy nhiên, có sự khác biệt đáng kể về kích thước cỡ hạt bụi và tải lượng bụi sinh ra

ở những công đoạn khác nhau Tại các công đoạn gia công thô như cưa cắt, bào, tiện,

phay… phần lớn chất thải đều có kích thước lớn có khi tới hàng ngàn m Hệ số phát thải

bụi ở các công đoạn trong công nghệ sản xuất gỗ được thể hiện trong bảng 2.5 sau:

Bảng 2.5: Hệ số ô nhiễm bụi trong công nghệ sản xuất gỗ gia dụng

3 Chà nhám, đánh bóng 0.05 (Kg/m2)

Nguồn: WHO, 1993

Tải lượng bụi và tải lượng chất thải rắn có thể tính toán sơ bộ như sau:

Nguyên liệu gỗ sử dụng là 5000 m3/năm (gỗ cao su), với tỉ trọng gỗ khoảng 0,7 –

0,85 tấn/m3, nếu chọn tỉ trọng gỗ là 0,85 tấn/m3, ta có số tấn gỗ tiêu thụ trong năm sẽ là :

5000 m3/năm x 0,85 tấn/m3 = 4250 tấn/năm

Gia công chi tiết: 5000 m3/năm x 80% = 4000m3/năm = 3400 tấn/năm

Tại các công đoạn gia công tinh như chà nhám, đánh bóng, tải lượng bụi không lớn

nhưng kích cỡ hạt bụi rất nhỏ, thường nằm trong khoảng từ 2-20 m, nên dễ phát tán

trong không khí Ngòai ra tại các công đọan khác như vận chuyển gỗ, lắp gép… đều phát

sinh bụi tuy nhiên mức độ không đáng kể

Thành phần và tính chất của bụi ở đây chủ yếu là bụi cơ học Đó là một hỗn hợp các

hạt cellulose với kích thước thay đổi trong một phạm vi rất rộng Các lọai bụi này, nhất

thiết phải có thiết bị thu hồi và xử lý triệt để, nếu không sẽ gây ra một số tác động nhất

định đến môi trường và sức khỏe con người

Bảng 2.6: Tải lượng ô nhiễm bụi và chất thải rắn

Kích thước bụi

Nguyên liệu sử dụng trong năm (tấn)

Hệ số ô nhiễm

Tải lượng ô nhiễm trong năm (kg/năm)

Cưa, tẩm sấy 4250 0.187 ( Kg/ tấn gỗ) 794,75

Bụi tinh (chà nhám) 12.000 m2 0.05 (Kg/m2) 600

2.4.2.2 Khí thải

Dựa vào dây chuyền công nghệ và các máy móc thiết bị của xưởng sản xuất đồ gỗ

gia dụng ta nhận thấy nguồn năng lượng chủ yếu là điện, ngoài ra trong qúa trình sấy sản

phẩm do nhà máy dùng củi để làm nguồn nguyên liệu đốt nên trong xưởng có phát sinh

các loại khí thải như: bụi, SO2, NO2, CO Tải lượng thải của các loại chất ô nhiễm khi đốt

củi như trong bảng 2.7 sau:

Bảng 2.7: Tải lượng thải của các chất ô nhiễm khi đốt củi

Chất ô nhiễm Hệ số ô nhiễm

( kg/tấn )

Tải lượng ( kg )

Nguồn: WHO, 1993

2.4.2.3 Mùi và các hợp chất hữu cơ bay hơi

Trong công nghệ sản xuất gỗ gia dụng dù dùng loại keo hay sơn gì cũng phát sinh

mùi và các chất hữu cơ bay hơi cao Chất kết dính thông dụng như nhựa Urea

Formaldehyde (UF) hoặc nhựa Urea Melamine Formaldehyde (UMF) Khi gặp nhiệt độ

cao, các chất này dễ dàng bị phân huỷ tạo ra một hỗn hợp các chất khí như Ammoniac

(NH3) và Formaldehyde (Aldehyde formic – HCHO) Trong điều kiện bình thường, chúng

dễ dàng phân tán vào môi trường xung quanh kèm theo các mùi rất đặt trưng như mùi

khai của khí NH3 và mùi sốc của Formaldehyde)

Phát sinh từ công đoạn sơn gồm bụi mù và hơi dung môi ảnh hưởng xấu đến sức

khoẻ công nhân Tải lượng sơn phát tán vào không khí gây ô nhiễm chiếm khoảng 0,5%

lượng sơn sử dụng Ngoài ra hơi dung môi còn phát sinh trong quá trình phết keo, tải

lượng hơi dung môi phát sinh được tính bằng 0,5% lượng sử dụng

2.4.2.4 Tiếng ồn

Tiếng ồn ảnh hưởng nghiêm trọng đến thính giác con người, khi tiếp xúc với mức ồn

có cường độ cao thường xuyên, người tiếp xúc sẽ bị điếc Thông thường trong các xí nghiệp công nghiệp, công nhân làm việc trong các phân xưởng phát sinh tiếng ồn hay mắc bệnh điếc nghề nghiệp

Sau ô nhiễm không khí, ô nhiễm do tiếng ồn là loại ô nhiễm đáng chú ý ở những nhà máy chế biến gỗ Đặc điểm chung của hầu hết các máy móc thiết bị trong công nghệ này đều có mức ồn cao, những máy móc gây ồn chính như: Máy bào, máy chà láng, máy khoan

2.4.2.5 Ô nhiễm do nhiệt

Do đặc thù của công nghệ sản xuất, tại công đoạn sấy gỗ trong dây truyền công nghệ

có sử dụng các lò đốt dùng củi Các lò sấy này có khả năng lan truyền nhiệt ra khu vực xung quanh do sự dẫn nhiệt qua thành lò gây ô nhiễm nhiệt cho khu vực xung quanh

2.4.2.6 Nguy cơ gây cháy nổ

Các loại nguyên vật liệu, nhiên liệu sử dụng trong quá trình sản xuất và các sản phẩm thành phẩm của hai Xưởng Sản Xuất Đồ Gỗ Gia Dụng rất dễ bắt lửa và gây ra cháy,

nổ Bản chất các quá trình có khả năng gây ra cháy, nổ có thể được chia thành sáu nhóm chính:

 Nhóm 1: Những vật liệu rắn dễ cháy, dễ bị bắt lửa như: dăm bào, mạt cưa, giấy, gỗ

 Nhóm 2: các chất lỏng dễ cháy như: xăng, dầu, dung môi, khí hoá lỏng

 Nhóm 3: Lửa cháy do các thiết bị điện

 Nhóm 4: Các loại hoá chất sử dụng trong công nghệ: keo UF, nhựa PVC, sáp lỏng

 Nhóm 5: Nổ, cháy do sự tích tụ bụi trong nhà xưởng (đặc biệt là các kho chứa) đến nhiệt độ nguy hiểm

 Nhóm 6: Khả năng nổ do tồn trữ khí hoá lỏng với số lượng lớn, không tuân thủ đúng các qui định về an toàn khi lưu trữ nhiên liệu

Các nguyên nhân dẫn đến cháy, nổ có thể do

* Vứt tàn thuốc hay những nguồn lửa khác vào khu vực chứa dăm bào và mạt cưa

* Tàng trữ các loại hoá chất, dung môi, nhiên liệu không đúng qui định

* Tồn trữ các loại rác rưởi, bụi và các chất thải rắn có nguồn gốc từ cellulose trong khu vực sản xuất, đặc biệt là ở các khu vực có lửa

* Sự cố về các thiết bị điện: dây trần, dây điện, động cơ, quạt bị quá tải trong quá trình vạn hành, phát sinh nhiệt và dẫn đến cháy

* Tàng trữ và vận chuyển thành phẩm không đúng cách (nói chung các sản phẩm có nguồn gốc từ gỗ đều thuộc loại vật liệu dễ cháy, nếu tàng trữ trong những kho chứa không đúng kỹ thuật và vận chuyển sai qui định sẽ gây cháy rất nguy hiểm)

2.4.2.7 Nước thải

Nước được sử dụng chủ yếu cho các khâu và các quá trình như:

 Nước sử dụng trong thiết bị hấp thụ sơn

 Nước thải từ quá trình ngâm, tẩm gỗ

Trong công đoạn sơn, công ty sử dụng buồng hấp thu màng nước để giữ lại bụi sơn

và một phần các hơi dung môi Đặc điểm của nước thải sản xuất là nhiễm các hơi dung môi, chứa nhiều bụi sơn, màng dầu Do đặc trưng của nước thải ô nhiễm nhẹ nên loại nước thải này thường được xử lý và sử dụng tuần hoàn để tiết kiệm Nước thải sản xuất từ khâu này cần tách riêng để xử lý cục bộ trước khi thải ra cống thải Nước thải phát sinh từ công đoạn ngâm tẩm gỗ cũng được tách xử lý riêng Chất lượng nước thải màng nước phun sơn được cho trong bảng 2.8

Bảng 2.8: Chất lượng nước thải màng nước phun sơn

STT Chỉ tiêu Đơn vị Hàm lượng Tải lượng(kg/ngày)

mg/l mg/l mg/l

2.4.2.8 Chất thải rắn

Chất thải rắn do các hoạt động của xưởng gồm hai loại chính:

 Các chất thải từ quá trình sản xuất gồm 3 dạng cơ bản:

+ Các phế liệu gỗ vụn, mùn cưa phát sinh do các công đoạn gia công chế biến

đồ mộc

+ Bụi thu hồi từ các Xiclone

+ Bao bì và các loại thùng đựng hoá chất

 Rác thải từ các hoạt động sinh hoạt trong phân xưởng gồm 2 dạng:

+ Loại rác thải cứng gồm vỏ đồ hộp, vỏ lon bia, nhựa, thuỷ tinh

+ Loại mềm như giấy các loại, thức ăn dư, vỏ trái cây

CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI

3.1 Khái niệm và phân loại bụi

3.1.1 Khái niệm chung về bụi

Bụi là các phân tử chất rắn thể rời rạc (vụn) có thể được tạo thành trong các quá trình

nghiền, ngưng kết và các phản ứng khác nhau Dưới tác dụng của các dòng khí hoặc

không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng và trong những điều kiện nhất định,

chúng tạo thành thứ vật chất mà người ta gọi là bụi

Bụi đã thu giữ được hoặc bụi đã lắng đọng thường đồng nghĩa với khái niệm “bột”,

tức là loại vật chất vụn rời rạc

Kích thước của hạt bụi  được hiểu là đường kính, độ dài cạnh của hạt hoặc lỗ rây

kích thước lớn nhất của hình chiếu hạt

Đường kính tương đương tđ của hạt bụi có hình dạng bất kỳ là đường kính hình cầu

có kích thước bằng thể tích hạt bụi

Vận tốc lắng chìm vc của hạt bụi là vận tốc tốc rơi của hạt trong môi trường tĩnh dưới

tác dụng của trọng lực Vận tốc lắng chìm phụ thuộc vào kích thước của hạt, hình dáng và

khối lượng đơn vị của nó cũng như khối lượng đơn vị và độ nhớt môi trường

Đường kính chìm c của hạt bụi là đường kính hạt bụi hình cầu mà vận tốc rơi và khối

lượng đơn vị của nó bằng vận tốc rơi và khối lượng đơn vị của hạt bụi có hình dáng ghi

chuẩn đang xem xét

Đường kính lắng chìm của hạt (micromet - m) được xác định theo công thức sau

( )

)(

10

m g

: độ nhớt động lực của môi trường (khí, nước), Pa.s

b ,  : khối lượng đơn vị của vật liệu bụi và môi trường, g/cm3

H: chiều cao rơi (lắng) của hạt, cm

 : thời gian rơi, s

3.1.2 Phân loại

Về kích thước hạt bụi được chia thành các dạng sau đây:

 Bụi thô, cát bụi (grit): gồm từ các hạt bụi chất rắn có kích thước hạt  > 75m

 Bụi (dust): hạt chất rắn có kích thước nhỏ hơn bụi thô (5÷75m) được hình

thành từ quá trình cơ khí như nghiền, tán, đập, v.v…

 Khói (smoke): gồm các hạt vật chất có thể là rắn hoặc lỏng được tạo thành trong

quá trình đốt cháy nhiên liệu hoặc quá trình ngưng tụ có kích thước hạt  = 1÷5m Hạt

bụi cỡ này có tính khuyếch tán rất ổn định trong khí quyển

 Khói mịn (fume): gồm những hạt chất rắn rất mịn, có kích thước  < 1m

 Sương (mist): hạt chất lỏng kích thước  < 10m Loại hạt cỡ này ở một số

nồng độ đủ làm giảm tầm nhìn thì được gọi là sương giá (fog)

Có sự khác biệt về tính chất lý hóa của các hạt có kích thước nhỏ và lớn nhất Các hạt nhỏ thì tuân theo một cách chặt chẽ sự chuyển động của môi trường khí xung quanh, trong khi đó các hạt lớn – như bụi thô chẳng hạn thì rơi có gia tốc dưới tác dụng của lực trọng trường và nhờ thế chúng dễ dàng bị loại khỏi dòng khí (dễ lọc sạch) Tuy vậy, những hạt bụi có kích thước lớn cũng có khả năng bị cuốn đi rất xa khi điều kiện thuận lợi

Những hạt bụi có tác hại nhất đối với sức khỏe con người là khi chúng có thể thâm nhập sâu vào tận phổi trong quá trình hô hấp – tức những hạt bụi có kích thước  < 10m,

người ta gọi cỡ hạt bụi này là bụi hô hấp

3.2 Biện pháp kỹ thuật và thiết bị lọc bụi:

Nguồn bụi từ các nhà máy thải ra rất đa dạng cho nên phương pháp và thiết bị lọc bụi sẽ được cân nhắc lựa chọn đối với từng loại hình sản xuất dựa trên nồng độ bụi, tính chất hóa học, tính chất vật lý, nhu cầu tuần hoàn không khí… Lọc sạch bụi trong không khí được chia thành 3 cấp:

Làm sạch thô: chỉ giữ được các hạt bụi có kích thước > 100 m, cấp lọc này thường để lọc sơ bộ

Làm sạch trung bình: không chỉ giữ được các hạt to mà còn giữ được các hạt nhỏ,

nồng độ bụi sau khi lọc còn khoảng 30-50 mg/m3

Làm sạch tinh: có thể lọc được các hạt bụi nhỏ hơn 10m với hiệu suất cao, nồng

độ bụi sau thiết bị lọc còn 1-3 mg/m3

Tùy theo việc lựa chọn cấp lọc cho các nhà máy có thể sử dụng các thiết bị lọc bụi

sau đây:

3.2.1 Phương pháp khô

3.2.1.1 Thiết bị thu hồi bụi khô

Thiết bị thu hồi bụi khô hoạt động dựa trên các cơ chế lắng khác nhau: trọng lực (các buồng lắng bụi), quán tính (lắng bụi nhờ thay đổi hướng chuyển động của dòng khí hoặc nhờ vào vách ngăn) và ly tâm (các xiclon đơn, nhóm và tổ hợp, các thiết bị thu hồi bụi xoáy và động)

Các thiết bị thu hồi bụi nêu trên chế tạo và vận hành đơn giản, được áp dụng phổ biến trong công nghiệp

Tuy nhiên hiệu quả thu bụi không phải lúc nào cũng đạt yêu cầu nên chúng thường đóng vai trò xử lý sơ bộ Một số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô:

Bảng 3.1: Các thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô

STT Thiết bị

Năng suất tối đa (m 3 /h)

Hiệu quả xử lý Trở lực

(Pa)

Giới hạn nhiệt độ ( 0 C)

1 Buồng lắng Không giới

hạn

%9080);

50( m  50 – 130 350 – 550

Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là lợi dụng trọng lực của các hạt bụi khi dòng

khí chứa bụi chuyển động ngang trong thiết bị Khi đó hạt bụi chịu tác dụng đồng thời của

hại lực tác dụng Lực tác dụng theo phương ngang do chuyển động của dòng khí và lực

trọng trường Nếu lực tác động ngang nhỏ, hạt bụi có thể lắng đọng trên bề mặt của thiết

bị lắng bụi Để đạt được điều đó, vận tốc chuyển động ngang của hạt bụi phải nhỏ đồng

thời kích thước buồng lắng bụi phải lớn để thời gian lưu bụi càng lâu càng tốt

Buồng lắng bụi là kiểu thiết bị đơn giản nhất, trong thời gian khí đi qua thiết bị (vận

tốc dòng khí nhỏ hơn 1-2m/s) các hạt bụi dưới tác dụng của lực trọng trường lắng xuống

phía dưới và rơi vào bình chứa hoặc đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải

Buồng lắng bụi hoạt động có hiệu quả đối với các hạt có kích thước > 50 m, còn

các hạt bụi có kích thước < 5m thì khả năng thu hồi bằng không

Để tăng hiệu quả lọc bụi, giảm thể tích buồng xử lý người ta cải tiến đưa thêm vào

các vách ngăn vào thiết bị

3 Bụi thu hồi

a Quỹ đạo chuyển động của bụi kích thước lớn và nặng

b Quỹ đạo chuyển động của bụi có kích thước nhỏ và nhẹ

c Quỹ đạo chuyển động của dòng khí

b) Thiết bị lắng quán tính

Nguyên lý hoạt động: Khi đột ngột thay đổi chuyển hướng chuyển động của dòng

khí, 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

Vận tốc của khí trong thiết bị khoảng 1 m/s, còn ở ống vào khoảng 10 m/s Hiệu

quả xử lý của thiết bị này dạng này từ 65 – 80% đối với các hạt bụi có kích thước 25-30

m Trở lực của chúng trong khoảng 150-390 N/m2

Có vách ngăn Với chỗ quay khí nhẵn Có chóp mở rộng Nhập khí ngang hông

Hình 3.2: Thiết bị lắng bụi quán tính

c) Thiết bị lá xách

Các thiết bị này có dãy lá chắn hoặc các vòng chắn Khí đi qua mạng chắn, đổi hướng đột ngột, các hạt bụi do quán tính chuyển động theo hướng cũ tách ra khỏi khí hoặc va đập vào các tấm phẳng nghiêng, lắng trên đó rồi rơi xuống dòng khí bụi Kết quả khí được chia thành hai dòng: Dòng chứa bụi nồng độ cao (10% thể tích) được hút qua xiclon để tiếp tục xử lý, rồi sau đó được trộn với dòng đi qua các tấm chắn (chiếm 90% thể tích) Vận tốc khí trước mạng chóp phải đủ cao (15m/s) để đạt hiệu quả tách bụi quán tính) Trở lực của lưới khoảng 100-500N/m2 Thiết bị lá xách được sử dụng để thu hồi bụi

có kích thước trên 20m

Yếu điểm của lá xách là sự mài mòn các tấm chắn khi nồng độ bụi cao và có thể tạo thành trầm tích làm bít kín mặt sàng Nhiệt độ cho phép của khí thải phụ thuộc vào vật liệu làm lá chắn, thường không quá 450-6000C

hạt bụi văng đến thành, dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng lực

và từ đó ra khỏi xiclon, qua ống xả bụi Khí sạch sau xử lý được đưa ra ở phía trên đỉnh thiết bị bởi ống trụ tâm

Trong công nghiệp, xiclon được chia làm hai nhóm: hiệu quả cao và năng suất cao Nhóm thứ nhất đạt hiệu cao nhưng yêu cầu chi phí lớn, còn nhóm thứ hai có trở lực nhỏ nhưng thu hồi các hạt mịn kém hơn

Trong thực tế, người ta ứng dụng rộng rãi xiclon trụ và xiclon chóp (không có thân trụ) Xiclon trụ thuộc nhóm năng suất cao, còn xiclon chóp thuộc nhóm hiệu quả cao Đường kính xiclon trụ không lớn hơn 2000mm và xiclon chóp nhỏ hơn 3000mm

Ưu điểm:

+ Không có phần chuyển động  tăng độ bền của thiết bị;

+ Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C);

+ Thu hồi bụi ở dạng khô;

+ Trở lực hầu như cố định và không lớn (250-1500 N/m2);

+ Làm việc ở áp suất cao;

+ Năng suất cao; Rẻ;

+ Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt xiclon; + Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi;

+ Chế tạo đơn giản

Nhược điểm:

+ Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 m;

+ Không thể thu hồi bụi kết dính

Nguyên lý làm việc của xiclon tổ hợp: Khi bụi đi vào ống nối và sau đó di vào hộp phân phối, từ đó đi vào các không gian giữa vỏ đơn nguyên và ống xả Trong khoảng không gian này có đặt các dụng cụ định hướng để tạo sự chuyển động xoáy Bụi sau khi tách đi qua lỗ tháo bụi và vào thùng chứa

e) Thiết bị thu hồi bụi xoáy

Cũng giống như xiclon, thiết bị này ứng dụng có chế lắng bụi ly tâm Điểm khác

cơ bản so với xiclon là trong thiết bị này có dòng khí xoáy phụ trợ

Nguyên lý hoạt động: Khí nhiễm bụi được cho vào từ dưới, được xoáy nhờ cánh quạt, chuyển động lên trên và chịu tác động của tia khí thứ cấp Dòng khí thứ cấp chạy ra

từ vòi phun tiếp tuyến để tạo sự xoáy hỗ trợ cho khí Dưới tác dụng của lực ly tâm bụi văng ra phía ngoài, gặp dòng khí xoáy thứ cấp hướng xuống dưới, đẩy chúng vào khoảng không gian vành khăn giữa các ống Không gian vành khắn chung quanh ống vào được trang bị vòng đệm chắn để bụi không quay trở lại thiết bị

Ưu điểm của thiết bị thu hồi bụi xoáy so với xiclon là:

+ Hiệu quả thu hồi bụi phân tán cao hơn;

+ Bề mặt trong của thiết bị không bị mài mòn;

+ Có thể xử lý khí có nhiệt độ cao hơn do ứng dụng dòng khí thứ cấp lạnh; + Có thể điều chỉnh quá trình phân riêng bụi bằng cách thay đổi lượng khí thứ cấp

f) Thiết bị thu hồi bụi kiểu động

Quá trình xử lý bụi trong thiết bị này được thực hiện nhờ lực ly tâm và lực coriolit, xuất hiện khi quay cuồng hút thiết bị thu hồi bụi kiểu động tiêu thụ năng lượng nhiều hơn quạt thông thường có cùng năng suất và cột áp

Ưu điểm của thiết bị này so với các thiết bị thu hồi bụi ly tâm khác là: gọn, lượng kim loại nhỏ, kết hợp máy hút bụi và xiclon vào cùng một thiết bị Tuy nhiên, chúng có nhiều nhược điểm như: cánh quạt bị mài mòn nhanh, có khả năng tạo thành các trầm tích trên cánh quạt, do đó làm mất căn bằng phần quay, hiệu quả thu hồi d < 10m kém và chế tạo phức tạp

3.2.1.2 Thiết bị lọc bụi khô

Nguyên lý: Khi cho khí qua vách ngăn xốp, các hạt rắn được giữ lại còn khí đi

xuyên qua nó hoàn toàn

Trong quá trình lọc bụi, các hạt bụi khô tích tụ trong các lỗ xốp hoặc tạo thành lớp bụi trên bề mặt vách ngăn, do đó chúng trở thành môi trường lọc đối với các hạt bụi đến sau Tuy nhiên bụi tích tụ càng nhiều làm cho kích thước lỗ xốp và độ xốp chung của vách ngăn càng giảm, vì vậy sau một thời gian làm việc nào đó cần phải phá vỡ và loại lớp bụi ra Như vậy, quá trình lọc bụi phải kết hợp với quá trình phục hồi vật liệu lọc

Trong quá trình làm sạch khí, các hạt bụi tiến gần đến các sợi hoặc bề mặt vật liệu hạt, va chạm với chúng và lắng xuống do tác dụng của lực thẩm thấu, quán tính và hút tĩnh điện

Thiết bị lọc được chia làm 3 loại, phụ thuộc vào chức năng và nồng độ bụi vào, ra: + Thiết bị tinh lọc: (Hiệu quả cao): dùng để thu hồi bụi cực nhỏ với hiệu quả rất cao (>99%) với nồng độ đầu vào thấp (<1mg/m3) và vận tốc lọc < 10cm/s Thiết bị lọc này ứng dụng để thu hồi bụi độc hại đặc biệt, cũng như để siêu lọc không khí Vật liệu lọc không được phục hồi

+ Thiết bị lọc không khí: được sử dụng trong hệ thống thông khí và điều hòa không khí Chúng được dùng để lọc khí có nồng độ bụi nhỏ hơn 50 mg/m3 với vận tốc lọc 2,5-3 m/s Vật liệu lọc có thể được phục hồi hoặc không phục hồi

+ Thiết bị lọc công nghiệp (vải, hạt, sợi thô): được sử dụng để làm sạch khí công nghiệp có nồng độ bụi đến 60 g/m3 với kích thước hạt lớn hơn 0,5 m, vật liệu lọc thường được phục hồi

Nguyên lý hoạt động: Quá trình lọc bụi trên vải lọc xảy ra theo 3 giai đoạn

+ Giai đoạn 1: khi vải lọc còn sạch, các hạt bụi lắng trên các lớp xơ nằm trên

bề mặt sợi và giữa các sợi Ở giai đoạn này, hiệu suất lọc bụi còn thấp

+ Giai đoạn 2: khi đã có một lớp bụi bám trên bề mặt vải, lớp bụi này trở thành môi trường lọc bụi thứ 2 Hiệu suất lọc bụi ở giai đoạn này rất cao

+ Giai đoạn 3: sau một thời gian làm việc, lớp bụi bám trên vải sẽ dày lên làm tăng trở lực của thiết bị, vì vậy phải làm sạch vải lọc Sau khi làm sạch vải lọc vẫn còn một lượng lớn bụi nằm giữa các xơ, cho nên trong giai đoạn 3 này hiệu suất lọc vẫn còn cao

Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

+ Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi bảo đảm hiệu quả lọc cao; + Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu;

+ Độ bền cơ học cao khi ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn;

+ Có khả năng được phục hồi;

+ Giá thấp

Vật liệu lọc phổ biến nhất lầ vải bông, len, vải tổng hợp và vải thủy tinh

+ Vải bông có tính lọc tốt và giá thấp nhưng không bền hóa học và nhiệt, dễ cháy và chứa ẩm cao;

+ Vải len có khả năng cho khí xuyên qua lớn, bảo đảm độ sạch ổn định và dễ phục hồi nhưng không bền hóa và nhiệt, giá cao hơn vải bông; khi làm việc lâu ở nhiệt độ cao, sợi len trở nên giòn, chúng làm việc đến 900C;

+ Vải tổng hợp bền nhiệt và hóa, giá rẻ hơn vải bông và vải len Trong môi trường axit độ bền của chúng cao, còn trong môi trường kiềm độ bền giảm;

+ Vải thủy tinh bền ở 150-3500C Chúng được chế tạo từ thủy tinh nhôm silicat không kiềm hoặc thủy tinh magezit

Vải có thể phục hồi bằng hai phương pháp cơ bản:

+ Rung vật liệu lọc (cơ học, khí động học);

+ Thổi ngược vật liệu lọc bằng khí sạch hoặc không khí

Ưu điểm: hiệu suất lọc bụi cao (98-99%), phù hợp với các loại bụi có đường kính nhỏ Nhược điểm:

+ Giá thành và chi phí quản lý cao vì đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc, thiết bị rũ bụi;

+ Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm

b) Thiết bị lọc sợi

Thành phần lọc của thiết bị lọc dạng này gồm một hoặc nhiều lớp, trong đó có các sợi vải được phân bố đồng nhất Trong thiết bị lọc sợi, bụi được thu hồi và tích tụ theo chiều dày của lớp lọc vật liệu lọc là các sợi tự nhiên hoặc nhân tạo có chiều dày từ 0,01 –

100 m Chiều dày của lớp lọc có thể từ vài phần ngàn mét đến 2m (lọc đệm nhiều lớp để

sử dụng lâu dài) Các thiết bị lọc này được ứng dụng khi nồng độ pha phân tán 5mg/m3) và được phân thành các loại sau:

(0,5-Các thiết bị loại xơ mỏng:

Loại thiết bị này có thể làm sạch tinh những tinh thể khí lớn khỏi các hạt bụi có kích thước khác nhau Để thu hồi bụi có độ phân tán cao (0,1-0,5m) với hiệu suất lớn hơn 99% Người ta sử dụng các thiết bị lọc dạng tấm phẳng hoặc các lớp mỏng vật liệu lọc dạng xơ đường kính nhỏ hơn 5m Vận tốc lọc từ 0,01-0,1m/s Nồng độ bụi ban đầu

>5mg/m3 Loại này không tái sinh được bộ lọc

Thiết bị lọc thô:

Để khắc phục nhược điểm là thời gian sử dụng không dài của loại trên, trong nhiều trường hợp người ta sử dụng các thiết bị lọc lọc gồm nhiều lớp dày và đường kính xơ lớn hơn (1-20m) với vận tốc lọc từ 0,005-0,1m/s thì vật liệu lọc sẽ thu hồi toàn bộ các hạt lớn hơn 1m Vật liệu lọc là sợi thô mới được ứng dụng cho nồng độ 5-50 mg/m3, khi đó kích thước hạt bụi chủ yếu nhỏ hơn 5-10m

Quá trình lọc trong thiết bị lọc sợi bao gồm 2 giai đoạn: Ở giai đoạn 1(lọc ổn định): các hạt bụi không làm thay đổi cấu trúc của lớp lọc Trong giai đoạn 2 (lọc không

ổn định) trong vật liệu lọc xảy ra sự biến đổi cấu trúc liên tục do lượng bụi tích tụ lớn Do

đó hiệu quả xử lý và trở lực lớp lọc luôn thay đổi Lý thuyết lọc trong các lớp lọc này chưa được nghiên cứu đầy đủ

c) Thiết bị lọc hạt

Được ứng dụng ít hơn thiết bị lọc sợi Ưu điểm của lọc hạt là: vật liệu dễ kiếm, có thể làm việc ở nhiệt độ cao và trong môi trường ăn mòn, chịu tải lực lớn và độ giảm áp lớn Người ta chia ra làm 2 dạng thiết bị lọc hạt: đệm và lọc hạt cứng

Thiết bị lọc đệm: trong thiết bị này, thành phần lọc không liên kết với nhau Đó là

lớp đệm tĩnh; lớp đệm chuyển dộng với sự dịch chuyển của vật liệu rời trong trường trọng lực; lớp giả lỏng Vật liệu đệm thường là cát, sỏi, đá cuội, xỉ than, than cốc, grafit, nhựa, cao su… Việc chọn vật liệu phụ thuộc nhiệt độ, tính ăn mòn của khí

Thiết bị lọc hạt cứng: Trong thiết bị lọc dạng này cac hạt liên kết với nhau nhờ

thiêu kết, dập hoặc dán và tạo thành hệ thống xúng không chuyển động Đó là sứ xốp, kim loại xốp, nhựa xốp Lớp lọc loại này bền chặt, chống ăn mòn và chịu tải lớn Chúng

được ứng dụng để lọc khí nén Nhược điểm của thiết bị này là: giá cao, trở lực lớn, khó hồi phục Có thể phục hồi theo phương pháp sau:

+ Thổi khí theo chiều ngược lại;

+ Cho dung dịch lỏng qua theo hướng ngược lại;

+ Cho hơi nóng qua;

+ Gõ hoặc nung lưới với thành phần lọc

3.2.2 Thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt

Quá trình thu hồi bụi theo phương pháp ướt dựa trên sự tiếp xúc của dòng khí bụi với chất lỏng, được thực hiện bằng các biện pháp cơ bản sau:

+ Dòng khí bụi đi vào thiết bị và được rửa bằng chất lỏng Các hạt bụi được tách ra khỏi khí nhờ va chạm với các giọt nước

+ Chất lỏng tưới ướt bề mặt làm việc của thiết bị, còn dòng khí tiếp xúc với bề mặt này Các hạt bụi bị hút bởi màng nước và tách ra khỏi dòng khí

+ Dòng khí bụi được sục vào nước và bị chia ra thành các bọt khí Các hạt bụi

bị dính ướt và loại ra khỏi khí

Do tiếp xúc với dòng khí nhiễm bụi với chất lỏng hình thành bề mặt tiếp xúc pha

Bề mặt này bao gồm các bọt khí, tia khí, tia lỏng, giọt lỏng và màng lỏng Trong đa số thiết bị thu hồi bụi ướt tồn tại các dạng bề mặt khác nhau, do đó bụi được thu hồi theo nhiều cơ chế khác nhau Thiết bị lọc bụi ướt có các ưu điểm và nhược điểm so với các thiết bị dạng khác như sau:

Ưu điểm:

+ Hiệu quả thu hồi bụi cao;

+ Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến 0,1m;

+ Có thể sử dụng khi nhiệt độ và độ ẩm cao;

+ Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất;

+ Cùng với bị có thể thu hồi hơi và khí

Chất lỏng tưới thiết bị thường là nước Khi kết hợp quá trình thu hồi bụi với xử lý hóa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ

a) Buồng rửa khí

Các buồng rửa khí được chế tạo bằng kim loại, bêtông và gạch đá

Trong buồng bố trí các dãy mũi phun để phun nước vào dòng khí chứa bụi chuyển động qua buồng Để tăng hiệu suất lọc bụi, trong buồng có thể bố trí các tấm chắn, các tấm đục lỗ hoặc tưới Cuối buồng rửa có bộ phận tách nước Vận tốc chuyển động của khí trong buồng khoảng 1,5-2,5 m/s Thời gian lưu khí <3s Lượng nước phun 0,2-1,04l/m3

b) Thiết bị rửa khí trần

Thiết bị rửa khí trần là tháp đứng, thường là hình trụ mà trong đó có sự tiếp xúc giữa khí và các giọt lỏng (được tạo ra bởi các vòi phun) Theo hướng chuyển động của khí và lỏng, tháp trần chia ra ngược chiều, cùng chiều và tưới ngang

Tháp trần đạt hiệu quả xử lý cao đối với hạt bụi có d  10m và kém hiệu quả khi bụi có d < 5 m

Vận tốc dòng khí trong thiết bị thường trong khoảng 0,6-1,2 m/s đối với thiết bị không có bộ tách giọt và khoảng 5-8 m/s đối với thiết bị có bộ tách giọt Trở lực của tháp trần không có bộ tách giọt và lưới phân phối khí thường không quá 250N/m2

Chiều cao tháp (H) vào khoảng 2,5 lần đường kính (D) Lượng nước sử dụng được chọn vào khoảng 0,5-8l/m3 khí

c) Thiết bị rửa khí đệm

Tháp rửa khí đệm là tháp với lớp đệm đổ đống hoặc được sắp xếp theo trật tự xác định Chúng được ứng dụng để thu hồi bụi dễ dính ướt, nhưng với nồng độ không cao và khi kết hợp với quá trình hấp thụ do lớp đệm hay bị bịt kín nên loại thiết bị này ít được sử dụng Ngoài tháp ngược chiều, trên thực tế người ta còn ứng dụng thiết bị rửa khí với sự tưới ngang

Để đảm bảo độ dính ướt của bề mặt lớp đệm, chúng thường được để nghiêng 7-100

về hướng dòng khí, lưu lượng lỏng 0,15-0,51 l/m3 Khi nồng độ bụi ban đầu đến 10-12 g/m3, trở lực 160-100 Pa/m đệm, vận tốc khí trong thiết bị ngược chiều khoảng 1,5-2,0m/s, còn lưu lượng nước tưới khoảng 1,3-2,16l/m3

Hiệu quả xử lý bụi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cường độ tưới, nồng độ bụi, độ phân tán Hiệu quả thu hồi bụi có kích thước d  2m trên 90% Thực tế hạt có kích thước 2-5m được thu hồi 70% còn hạt lớn hơn 80-90%

Trở lực tháp đệm phụ thuộc dạng vật liệu đệm và điều kiện làm việc, có thể lên tới 1500N/m2

d) Thiết bị sủi bọt

Phổ biến nhất là thiết bị sủi bọt với đãi chảy sụt và đĩa chảy qua Đĩa chảy sụt có thể là đĩa lỗ, đĩa rãnh Bụi được thu hồi bởi lớp bọt được hình thành do tương tác của khí

và lỏng Quá trình thu hồi bụi trong thiết bị sủi bọt diễn ra trong các giai đoạn sau:

+ Thu hồi bụi trong không gian dưới lưới do lực quán tính, được hình thành

do dòng khí thay đổi hướng chuyển động khi đi qua đĩa Hiệu quả của giai đoạn này chỉ lớn đối với bụi thô đường kính  10m

+ Lắng bụi từ tia khí, hình thành bởi các lỗ hoặc khe hở của đĩa với vận tốc cao đập vào lớp chất lỏng trên đĩa (cơ chế va đập)

+ Lắng bụi trên bề mặt trong của các bọt khí theo cơ chế quán tính rối

Hiệu quả của giai đoạn 2 và 3 lớn hơn giai đoạn 1 nhiều và đạt đến 90% đối với hạt bụi 2-5m

Thiết bị sủi bọt có ưu điểm là hiệu quả thu hồi bụi cao đối với hạt có kích thước lớn hơn 2m và trở lực không lớn hơn 300-1000N/m2 Tuy nhiên, nó còn tồn tại các yếu điểm sau:

+ Hạt có kích thước nhỏ hơn 2m không được thu hồi hoàn toàn;

+ Cần có bộ phận tách giọt lỏng;

+ Không cho phép lưu lượng khí dao động lớn vì như vậy sẽ phá vỡ chế độ tạo bọt;

+ Không cho phép nồng độ bụi trong khí dao động lớn vì có thể làm bẩn đĩa

e) Thiết bị rửa khí va đập quán tính

Trong các thiết bị này, sự tiếp xúc của khí với nước được thực hiện do sự va đập của dòng khí lên bề mặt chất lỏng và do sự thay đổi hướng đột ngột của dòng khí Kết quả của sự va đập là các giọt lỏng đường kính 300-400m được tạo thành, làm gia tăng quá trình lắng bụi

Đối với thiết bị dạng này, mực nước cố định đóng vai trò quan trọng Sự thay đổi nhỏ của mực nước cũng cơ thể làm giảm hiệu quả thu hồi bụi hoặc làm tăng trở lực của thiết bị Hiệu quả của thiết bị thu hồi va đập quán tính đến 99,5% đối với các hạt bụi có kích thước lớn hơn 3m

f) Thiết bị rửa khí ly tâm

Thu hồi bụi trong thiết bị rửa khí ly tâm diễn ra dưới tác dụng của hai lực: lực ly tâm và lực quán tính Hiệu quả thu hồi bụi có kích thước 2-5m đạt 90%

Các thiết bị rửa khí ly tâm được ứng dụng trong thực tế, theo kết cấu có thể chia làm hai dạng:

+ Thiết bị, trong đó dòng xoáy được thực hiện nhờ cánh quạt quay đặt ở trung tâm

+ Thiết bị với ống khí vào theo phương tiếp tuyến Nước rửa khí chảy qua vòi phun ở trung tâm và chảy thành màng trên thành thiết bị

Đặc điểm của thiết bị này là chất lỏng ít bị cuốn theo khí vì lực ly tâm làm lắng các giọt lỏng trên thành thiết bị

g) Thiết bị rửa khí vận tốc cao (thiết bị rửa khí Venturi)

Để làm sạch khí khỏi bụi có kích thước 1-2  và nhỏ hơn, người ta ứng dụng chủ yếu các thiết bị rửa khí có vận tốc lớn

Nguyên lý hoạt động: dòng khí bụi chuyển động với vận tốc 70-150m/s đập vỡ nước thành các giọt cực nhỏ Độ xoáy rối cao của dòng khí và vận tốc tương đối giữa bụi

và giọt lỏng lớn thúc đẩy quá trình lắng bụi trên các giọt lỏng

Loại thiết bị này dễ bị tắc khi bụi bám dày các khâu đệm Nó được sử dụng nhiều khi dùng lọc bụi thấm ướt tốt và đặc biệt trong các trường hợp lọc bụi kèm theo làm nguội

và hấp thụ khí

Các thiết bị rửa khí Venturi có năng suất đến 500000 m3khí/h, vận tốc khí đến 150m/s

3.2.3 Thiết bị lọc điện

Trong thiết bị lọc điện, khí được xử lý bụi nhờ tác dụng của lực điện trường

Nguyên lý hoạt động: Khí thải được thổi qua hai điện cực Điện cực nối đất được gọi là điện cực lắng vì bụi chủ yếu được lắng ở điện cực này Điện cực còn lại được gọi quầng sáng Điện cực này được cung cấp dòng điện một chiều có hiệu thế cao, do điện thế cao nên cường độ điện trường xung quanh lớn và gây ra sự va đập ion mãnh liệt Dưới tác dụng của lực điện trường, các ion sẽ chuyển dịch về phía các điện cực trái dấu và tạo nên dòng điện Khi thổi khí thải có chứa bụi qua không gian của hai điện cực, các ion sẽ bám dính trên bề mặt các hạt bụi và hạt bụi trở nên mang điện Dưới tác dụng của lực điện trường, các hạt bụi sẽ chuyển dịch tới các điện cực trái dấu Khi tới các điện cực, các hạt bụi được lắng lại trên bề mặt điện cực Theo những khoảng thời gian xác định, tùy thuộc mức độ tích tụ bụi, người ta rung lắc điện cực hoặc xối nước điện cực rồi thu lấy bụi

Trong công nghiệp, người ta còn sử dụng thiết bị lọc điện ướt, trong đó việc làm sạch các điện cực được thực hiện bằng cách tưới qua vòi phun Thiết bị lọc điện ướt được ứng dụng để thu hồi bụi, sương các axit khác nhau

Thiết bị lọc điện xử lý thể tích khí lớn khỏi các hạt bụi kích thước từ 0,01-100m ở nhiệt độ đến 400-5000C Trở lực của thiết bị lọc điện khoảng 150Pa Tiêu hao điện năng cho xử lý 100m3 khí khoảng (0,36-1,8)106J Bụi có độ dẫn điện càng cao thì hiệu quả

thu hồi chúng trong thiết bị lọc điện càng lớn.Thành phần khí và bụi ảnh hưởng đến độ dẫn của nó Khi độ ẩm của khí tăng, điện trở riêng phần của bụi giảm Nếu vận tốc khí trong thiết bị lọc điện tăng thì hiệu quả xử lý giảm và ngoài ra còn tăng khả năng lôi cuốn bụi theo dòng khí

Hiệu quả của thiết bị lọc điện khi thu hồi hạt có kích thước 0,5m đạt 99% và giảm khi vận tốc dòng khí tăng.Hiệu quả của thiết bị lọc điện phụ thuộc tính chất của bụi và khí, vận tốc và tính đồng đều phân phối dòng bụi trong tiết diện thiết bị Hiệu thế càng cao và vận tốc khí càng thấp hiệu quả thu hồi bụi càng cao

Thiết bị lọc điện có ưu điểm:

+ Hiệu suất thu hồi bụi cao, đạt tới 99%;

+ Chi phí năng lượng thấp;

+ Có thể thu được các hạt bụi có kích thước nhỏ tới 0,1m và nồng độ bụi từ vài gam đến 50g/m3;

+ Chịu được nhiệt độ cao (nhiệt độ khí thải có thể tới 5000C);

+ Làm việc được ở áp suất cao hoặc ở áp suất chân không;

+ Có thể tự động hóa điều khiển hoàn toàn

Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm như sau:

+ Do độ nhạy cao nên khi có sự thay đổi dù nhỏ giữa giá trị thực và giá trị khi tính toán của các thông số thì hiệu quả thu hồi bụi cũng bị giảm sút nhiều;

+ Khi có sự cố cơ học dù nhỏ cũng làm ảnh hưởng tới hiệu quả thu bụi; + Không sử dụng được với khí thải có chứa chất dễ nỗ vì thường xuất hiện các tia lửa điện

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI

- Chiều dài nhánh phụ: 23,6m

-Chiều dài nhánh rẽ:56,5m

- Tiết kiệm được chi phí đường ống

- Ống chính được bố trí sát tường nên việc thi công đơn giản hơn

- Xấu, không mỹ quan, tiêu tốn công suất điện

- Ống chính được bố trí ở giữa nên việc thi công lắp đặt sẽ tương đối phức tạp

- Chiều dài lớn nên tốn kém

- Tổn thất áp lực lớn

Dựa vào các phương án trên ta nên chọn phương án 1 do đạt được nhiều ưu điểm

và có kinh tế, hiệu quả hơn các phương án khác

4.2 Lựa chọn và thuyết minh công nghệ

4.2.1 Lựa chọn phương án xử lý

Việc lựa chọn phương pháp tối ưu là một vấn đề hết sức quan trọng trong việc giải quyết ô nhiễm môi trường không khí nói chung và bụi nói riêng Làm thế nào vừa giảm được nồng độ bụi xuống mức thấp nhất dưới mức tiêu chuẩn cho phép, mà lại vừa có hiệu qủa kinh tế cao, phù hợp với điều kiện của nhà máy

Phương pháp lựa chọn sẽ dựa trên những nguyên tắc cơ bản sau:

Thiết bị phù hợp với thành phần, nồng độ và tính chất của hạt bụi

Hiệu quả đạt yêu cầu

Dễ dàng lắp đặt, thi công

Đạt yêu cầu về mặt kinh tế trong giai đoạn hiện nay

Phù hợp với các yêu cầu khách quan khác

Qua khảo sát về tính chất của hạt bụi, cũng như các yếu tố như mặt bằng nhà máy…

ta đưa ra phương án xử lý bụi gỗ của nhà máy chế biến gỗ như sau :

Do bụi cần xử lý ở đây là bụi gỗ và ta cần thu hồi bụi gỗ này để làm nguyên nhiên liệu cho các công đoạn sản xuất khác như sản xuất ván ép, làm chất đốt cho các lò sấy Mặt khác, do có lẫn cả bụi tinh và bụi thô … Chính vì vậy ta chọn phương pháp xử lý bụi

ở đây là phương pháp khô, và sơ đồ công nghệ được chọn như hình 4.1:

4.2.2 Thuyết minh qui trình công nghệ

Bụi được thu gom ngay tại vị trí phát sinh thông qua các chụp hút bố trí trên các

máy công cụ Các chụp hút được nối vào hệ thống ống dẫn, dưới tác dụng của lực hút ly

tâm bụi được dẫn theo hệ thống đường ống vào xiclon Tại xiclon dưới tác dụng của lực

ly tâm các hạt bụi có kích thước lớn sẽ tách khỏi dòng khí và lắng xuống vào phễu chứa,

lượng bụi tinh còn lại sẽ theo dòng khí qua thiết bị lọc túi vải Ở thiết bị lọc túi vải bụi

được lọc với hiệu suất khá cao, khí sau khi qua thiết bị lọc túi vải được dẫn ra ống thải và

được thải ra ngoài không khí

4.3 Thiết kế chụp hút và tính toán đường ống

4.3.2 Tính toán lưu lượng Chọn v= 2,0 (m/s)

Lưu lượng tại 1 miệng hút

8,044

 0 , 26  15 , 1 ( / )

14 , 3

8 , 0 4 4

Tra phụ lục 4 – Kỹ thuật thông gió – Trần Ngọc Chấn

Vận tốc thực trong ống dẫn

0,26 15,1( / )

14,3

8,044

2

2 2

Tổn thất áp lực trong nhánh rẽ 2’

P2’ = Rl + Pđ = 0,9453,9 + 1,0113,95 = 17,775 (kG/m2 )

Độ chêch lệch áp lực giữa đoạn 1 và nhánh rẽ 2’

%6,0

%100775

,17

667,17775,17

6,144

0,36 15,7( / )

14,3

6,144

2

2 2

2 0