Tìm hiểu công nghệ xử lý bụi nhà máy xi măng - CHƯƠNG 6 : XỬ LÝ AEROSOL doc

Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 6www.enviro.netfirms.com 4 Các phương pháp xử lý bụi Xử lý bụi bằng phương pháp khô Xử lý bụi bằng phương pháp ướt Thiết bị lọc bụi tĩnh điện 6.1... Hiệu quả thu bụi

Trang 1

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version

Trang 2

6.1.1 Khái niệm chung:

Sol khí (aerosol): là hệ thống vật chất rời rạc

gồm các hạt rắn và thể lỏng ở dạng lơ

lửng

Bụi: là một hệ thống gồm pha khí và pha rắn rời rạc

6.1.2 Nguồn gốc phát sinh bụi trong công nghiệp

Ae rosol được tạo ra trong quá trình nghiền, ngưng kết và các phản ứng hóa học khác nhau Dưới tác dụng của các dòng khí

hoặc không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng.

Trang 3

Dựa vào kích thước, aerosol được phân làm 5 loại:

Bụi thô, cát bụi (grit): kích thước hạt δ >75 μm Bụi (dust): hạt chất rắn có kích thước δ = 5 - 75 μm Khói (smoke): hạt vật chất ở thể rắn và thể lỏng tạo thành từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hoặc ngưng tụ δ =

Trang 4

http://www.fineprint.com

phổi trong quá trình hô hấp – hạt có kích thước δ

<10 μm

Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3

Trang 5

Các phương pháp

xử lý bụi

Trang 6

Lựa chọn biện pháp giảm thiểu ô nhiễm

Kiểm soát ô nhiễm bụi cần tiến hành:

Hoàn thiện quá trình công nghệ, đảm bảo độ kíntuyệt đối cho các thiết bị, ứng dụng phương phápvận chuyển nguyên liệu bằng đường ống, tối ưuhóa chế độ làm việc, thay thế nguyên nhiên liệu Lưa chọn đúng công nghệ và thiết bị thu hồi bụiLắp đặt ống khói để phát tán

www.enviro.netfirms.co m

Trang 7

Sơ đồ hệ thống xử lý

bụi:

Thiết bị thu bụi

Chụp hút

thu hồi bụi

cục bộ

Quạt hút

Trang 8

www.enviro.netfirms.com

4 Các phương pháp xử lý bụi

Xử lý bụi bằng phương pháp khô

Xử lý bụi bằng phương pháp ướt

Thiết bị lọc bụi tĩnh điện

6.1.

Trang 9

Trang 10

Trang 11

Hiệu quả thu bụi của hệ thống

Hiệu suất lọc thể hiện bằng tỉ số giữa lượng bụi thu được so với lượng bụi toàn phần trong dòng khí bụi đi vào thiết bị lọc trong một thời gian xác định.

Trang 12

6.2 Các phương pháp xử lý bụi khô

Phương pháp xử lý bụi khô

Thiết bị thu bụi khô

theo phương pháp

trọng lực

Thiết bị thu bụi khô theo nguyên lý lực quán tính

Thiết bị thu bụi khô theo nguyên lý lực

li tâm

Theo nguyên lý bám dính bắt giữ của vật liệu lọc

Bu

ồ nglắng

bụ i

Buồng lắng bụi với vách phản xạ Cyclone

Lọ cbụ i túi

v ải

Trang 13

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Trang 14

W

Ống ra

H L

Cấu tạo đơn giản, là một không gian hộp có tiết diện ngang

Trang 16

Tính toán thiết kế buồng lắng bụi

Quy định và giả thiết:

Trường vận tốc của dòng khí trong buồng lắng không đổi Hạt bụi chuyển động ngang bằng vận tốc dòng khí

Hạt bụi rơi dưới tác dụng của trọng lực.

Vận tốc chuyển động ngang của hạt bụi:

v Q WH

v: vận tốc chuyển động ngang của hạt bụi, m/s Q:

l ưulư ợ ng dòng khí, m 3 /s

W, H kích thước rộng, cao của buồng lắng, m

Thời gian lưu của dòng khí trong buồng lắng:

v: vận tốc chuyển động ngang của hạt bụi, m/s

Trang 17

Đường kính hạt bụi δ, µm Vận tốc lắng, m/s

Số liệu thực nghiệm

Số liệu tính toán theo công thức Stokes

Trang 18

Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn

3,82

0,75.10 -3 3,00.10 -3 1,2.10 -2 4,80.10 -2 1,73.10 -1 3,00.10 -1 11,94.10 -1 4,8 30,03

Trang 20

Bài tập áp dụng

Bài tập 1:

Xác định vận tốc rơi của hạt bụi có đường kính δ = 40

μm, khối lượng đơn vị ρb = 2g/cm3 ở nhiệt độ t = 1000C

Đối với bụi có kích thước (δ = 75 μm)m) có thể áp dụng công thức tính trực tiếp.

Trang 21

Thiết lập công thức tính toán buồng lắng

Thời gian rơi của hạt đến lúc chạm đáy buồng lắng:

Trang 22

Tính toán thiết kế buồng lắng bụi (tt)

Tính toán kích thước buồng lắng bụi:

v lc v

WL

H L

Trang 23

18

Trang 24

Chọn chiều cao H cho vận tốc v của dòng khí tương đối thấp Thông thường vận tốc tối đa v = 3m/s, vận tốc áp dụng phổ biến và đảm bảo nhất là v = 0,3m/s

Đường kính giới hạn buồng lắng có thể giữ lại toàn bộ:

LWH

d 2Q

Trang 25

riêng (kg/m 3 )

Kích thước trung bình của hạt, μmm

Vận tốc tối đa cho phép v, m/s

2720 2200 2780 1270 3020 8260 6850 1180 -

335 261 71 64 117 14,7 96 1370 1400

4,3 5,0 6,4 1,75 5,6 7,6 4,7 4,0 6,6

(ÔNKK&XLKT, Trần Ngọc Chấn, tập 2)

Trang 26

Hiệu quả lắng theo cỡ hạt của buồng lắng

Hệ số hiệu quả lắng đối với cỡ hạt δ:

Trang 27

Biện pháp nâng cao hiệu quả của buồng lắng

Tăng hiệu quả theo cỡ hạt η (δ) :

Tăng h(δ) giữ nguyên H = constTăng chiều dài và chiều rộng buồng lắng

Giữ h(δ) không đổi giảm chiều cao (H) buồng lắng với lưu lượng khí lọc không đổi

Chia buồng lắng ra thành nhiều tầng bằng nhau(buồng lắng bụi nhiều tầng)

Trang 28

Trang 29

Th u ận l ợi, t r ở ngại Thuận lợi:

Chi phí đầu tư ban đầu, vận hành thấp Kết cấu đơn giản

Sử dụng trong xử lý khí có nồng độ bụi cao chứa các hạt bụi có kích thước lớn đặc biệt từ ngành công nghiệp luyện kim, nấu chảy kim loại.

Trang 31

Bài tập áp dụng

Bài tập 1: Xác định kích thước buồng lắng bụi

để lọc toàn bộ cỡ hạt > 50 μm có trong khói thải của lò nung.

Trang 33

Vận tốc của khí ở ống vào khoảng 10m/s, vận tốc của khí trong thiết bị là 1m/s.

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

Trang 34

Dòng chứa bụi nồng độ cao (10% thể tích) được hútqua cyclon để tiếp tục xử lý sau đó trộn với dòng điqua các tấm chắn (chiếm 90% thể tích)

Trang 35

Trang 38

• Tiến gần đến đáy chóp, dòng khí quay ngược trở lại

và chuyển động lên trên hình thành dòng xoắn trong

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

Bao gồm cyclone đơn và cyclone tổ hợp

Trang 39

Khối lượng riêng của khí ở điều kiện làmviệc, ρk, kg/m3

Nồng độ bụi trong khí Cb, g/m3.Khối lượng riêng của hạt bụi ρk, kg/m3

Mức độ lọc bụi yêu cầu, η %Kích thước hạt bụi δ, µm

Trang 41

Trình tự tính toán cyclone đơn

Tính toán diện tích tiết diện cần thiết của cyclone

Trang 42

Tính tốc độ thực tế của khí trong cyclon:

Trang 43

Làm việc hiệu quả khi vận tốc khí cao, đường kínhthiết bị nhỏ

Quan hệ tối ưu giữa đường kính và chiều cao của

cyclone H/D = 2 – 3

Vận tốc khí qua cyclone khoảng 2,2 – 5m/s

Trong công nghiệp cyclone chia làm 2 nhóm:

Nhóm hiệu quả - chi phí caoNhóm năng suất cao – trở lực nhỏ nhỏ thu hồibụi mịn kém

Trang 44

Ưu - nhược điểm của cyclone

Ưu điểm:

Không có phần chuyển động

Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 500 0 C)

Có khả năng thu bụi mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt cyclone

Thu bụi ở dạng khô

Trở lực gần như cố định và không lớn hơn 250 – 1500N/m 2

Làm việc tốt ở áp suất cao, năng suất cao

Chế tạo đơn giản, rẻ

Hiệu quả không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi

Trang 47

Cyclone tổ hợp

phép không tăng đường kính cyclone à ảnh hưởng tốt đến hiệu quả xử lý.

Thông thường các cyclone thành phần trong nhóm có đường kính 100, 150, hoặc 250mm.

Vận tốc tối ưu trong cyclone thành phần 3,5 – 4,75m/s Trong mỗi đơn nguyên có lắp đặt một dụng cụ hướng dòng dạng chong chóng hoặc dạng hoa hồng.

Chế tạo phức tạp à đắt nhưng kích thước nhỏ, tiết kiệm nguyên vật liệu.

Trang 48

Trình tự tính toán cyclone tổ hợp

Xác định lưu lượng của khí:

Q tu 0,785 D vtu D: đường kính trong của đơn nguyên, mvtư: vận tốc tối ưu của dòng khí trong đơn

Qk: Lưu lượng chung của khí, m 3 /s

Qtư: Lưu lượng đảm bảo điều kiện làm việc tối ưu, m 3 /s

2

Trang 49

Trình tự tính toán cyclone tổ hợp

Tính tốc độ thực tế của khí trong từng đơn nguyên:

v Q k D: đường kính trong của đơn nguyên,m

K: hằng số

r

Trang 50

6.2.3 Thiết bị lọc bụi

Khái niệm chung:

Các hạt lơ lửng trong dòng khí lắng trên bề mặt hoặctrong thể tích của các môi trường xốp dưới tác độngkhuếch tán, của hệ quá bám dính, của lực quán tính, lựcđiện tích và lực trọng trường

Trang 51

Thiết bị lọc bụi

Khái niệm chung:

Các hạt lơ lửng trong dòng khí lắng trên bề mặt hoặctrong thể tích của các môi trường xốp dưới tác độngkhuếch tán, của hệ quá bám dính, của lực quán tính, lựcđiện tích và lực trọng trường

Trong quá trình lọc bụi các hạt bụi khô tích tụ trong cáchạt bụi khô tích tụ trong các lỗ xốp sẽ tạo thành lớp bụitrên bề mặt vách ngăn à môi trường lọc đối với các hạtbụi sau

Phân loại:

Trang 52

Thiết bị lọc bụi

Thiết bị tinh lọc (hiệu quả cao)

Ứng dụng: thu hồi bụi độc hại siêu lọc không khí, Cb < 1mg/m 3 , vận tốc lọc < 10cm/s.Vật liệu lọc không được phục hồi

Thiết bị lọc không khí

Ứng dụng: trong hệ thống thông gió và điều hòa không khí,

Cb < 50mg/m 3 , vận tốc lọc 2,5-3m/s.

Thiết bị lọc công nghiệp (vải, hạt, sợ thô)

Ứng dụng: làm sạch không khí công nghiệp có Cb < 60g/m 3 , kích thước hạt 0,5µm

Thiết bị lọc bụi túi vải

Trang 53

Đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng tay áo hình trụ, được giữ chặt trên lưới ống và trang bị cơ cấu giũ bụi.

Damper shut

Trang 54

Đường kính tay áo có thể khác nhau, phổ biến nhất là

120 - 300mm, không vượt quá 600mm

Trang 55

Chiều dài túi 2200 – 3500mm

Tỉ lệ chiều dài và đường kính tay áo: (16 – 20):1Tải trọng không khí không quá lớn: 0,3 –1,2m3/m2.phút

Phổ biến có 2 loại đơn nguyên: loại có lượng túi vảilọc không lớn (8 -15) và loại lớn có số lượng túi lọcnhiều

Mỗi thiết bị số đơn nguyên không vượt quá 10 – 12

Vải lọc:

Dạng sợi đan, sợi con vê từ các xơ ngắn hoặc liên tục

Trang 56

đường kính 6 - 40µm.

Yêu cầu:

• Khả năng chứa bụi cao, ngay sau khi phục hồi bảođảm hiệu quả lọc bụi cao

• Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu

• Bền cơ, nhiệt và chịu được sự ăn mòn hóa học

• Có khả năng được phục hồi

• Giá thành thấp

Các loại vải lọc

Vật liệu lọc phổ biến nhất là vải bông, len, vải tổng hợp

và vải thủy tinh

Trang 57

Vải bông: Tính lọc tốt, giá thấp nhưng không bền hóahọc và nhiệt, dễ cháy và chứa ẩm cao.

dễ phục hồi, không bền hóa và nhiệt Nhiệt độ làm việctối đa: 900C.S

Trang 58

Các phương pháp tái sinh vải

The thời gian, lượng bụi tích tụ, trở lực bụi tăng, lưulượng khí qua nó giảm

Có 2 phương pháp để tái sinh vải lọc

Sự rung lắc các đơn nguyên lọc (cơ học, khí đ ộ ng

b ằ ng cách xung động hoặc thay đổi hướng đột ngộthướng dòng khí…)

Thổi ngược vật liệu lọc bằng khí sau xử lý hoặckhông khí sạch

Trang 59

www.enviro.netfirms.com Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn

Trang 60

Trang 61

Trang 62

Tính toán thiết kế lọc bụi tay áo

Trang 63

Xác định lưu lượng toàn phần khí bụi đập vào vảiXác định tải trọng khí cho phép (tốc độ lọc) – phụthuộc vào loại vải lọc

Xác định diện tích vải sử dụngLựa chọn và tính toán phương pháp tái sinh

Ví dụ: tái sinh bằng thổi xung khí nén áp suất dư củakhông khí nén khi tái sinh từ 0,4 – 0,8MPa, thời gianxung lượng từ 0,1 – 0,2s Lưu lượng thổi không khínén là 0,1 – 0,2% lượng khí sạch

Trang 64

Sp: diện tích lọc của đơn nguyên làm việc

Sc: diện tích vải của đơn nguyên đang tái sinh, m 2

Q1: lưu lượng dòng khí bụi có tính đến sự

Trang 65

Đối với bụi công nghiệp, vận tốc lọc chọn theo bảng:

Rung và thổi

Thổi xung

Thổi ngược

mỹ phẩm, xi măng, bụi silic, bụi sinh

ra từ ngưng tụ và phản ứng hóa học

đúc, vôi, bụi đá mài, phân bón

xuất cao su, bụi từ quá trình mài bóng

Trang 66

Vận tốc lọc đối với vải lọc chọn theo bảng:

(Kỹ thuật lọc bụi trong công nghiệp, Dương Đức Hồng – Phạm Văn Trí )

Trở lực khí động của vải chưa bám bụi khi lưulượng khí từ 0,3 – 2m3/m2.phút thường từ 5 –40N/m2

Nồng độ bụi sau khi lọc vải là 10 -50mg/m3

Trang 67

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Trang 68

6.3 Các phương pháp thu hồi bụi ướt

Dựa trên sự tiếp xúc giữa bụi trong dòng khí với chấtlỏng, được thực hiện bằng các biện pháp:

Dòng khí bụi đi vào thiết bị được rửa bằng các giọtlỏng Các hạt bụi được tách ra khỏi khí nhờ va chạm vớicác giọt nước

Chất lỏng tưới ướt bề mặt làm việc của thiết bị, còndòng khí tiếp xúc với bề mặt này, các hạt bụi bị hút bởimàng nước

Dòng khí bụi được sục vào nước và bị chia ra thànhcác bọt khí Các hạt bụi bị dính ướt.S

Trang 69

http://www.fineprint.com

Ưu điểm:

Hiệu quả xử lý bụi cao hơn

Có thể ứng dụng thu hồi bụi có kích thước nhỏ 0,1µm

Có thể sử dụng khi nhiệt độ và độ ẩm cao

Xử lý cả hơi và khí

Nhược điểm:

Phải xử lý nước thảiCác giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí cùng với bụi lắng trong ống dẫn và quạt hút

Khí có tính ăn mònTàhạc

sỹsLửâmdVĩụnhnSgơn

vật liệu chống ăn mòn

Trang 70

6.3.1 Các loại thiết bị thường gặpThiết bị rửa khí trần:

Vận tốc dòng khíThiết bị không có bộ tách giọt: 0,6 – 1,2 m/s

Thiết bị có bộ tách giọt: 5 -8m/s

Lượng nước: 0,5 – 8l/m3 khí

Đường kính tháp xác định theo lưu lượng khí

Tháp trần đạt hiệu quả xử lý cao đối với hạt bụi cókích thước d > 10µm kém hiệu quả khi bụi có kíchthước d < 5µm

Trang 71

Thiết bị rửa khí vận tốc caoThiết bị rửa khí vận tốc cao:

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.

Thiết bị rửa khí venturi chia làm 2 loại:

Áp suất cao – cột áp lên đến 20.000 – 30.000N/m 3

Áp suất thấp – trở lực không vượt quá 500N/m 2

Lượng nước: 0,5 – 8l/m 3 khí.

Năng suất có thể đạt tới 500.000m 3 /h

Trang 72

Trang 73

Trang 74

Nguyên tắc hoạt động: bụi được xử lý nhờ tác dụng của lực điện.

ỹ Lâm Vĩnh Sơn Thạc s

Trang 75

www.enviro.netfirms.co

m

6.4.1 Khái niệm chung

Hiệu quả của thiết bị phụ thuộc tính chất 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

Ưu điểm:

Xử lý một thể tích khí lớn với kích thước hạt từ 0,01 -

100µm

Trang 76

Chịu được nhiệt độ đến 400 –

5000C Trở lực của thiết bị: 150Pa

Trang 77

6.4.1 Đặc điểm cấu trúc – phân loại

Trang 79

Theo trạng thái bụi: thiết bị lọ c bụ i kh ô , ẩm.

dùng phương pháp rung lắc điện cực để tách bụi khỏi

Tiêu đề	Tìm hiểu công nghệ xử lý bụi nhà máy xi măng - CHƯƠNG 6 : XỬ LÝ AEROSOL
Tác giả	Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Trường học	University of Environment and Natural Resources
Chuyên ngành	Environmental Engineering
Thể loại	Chương

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	16,51 MB