Nghiên cứu, tính toán, thiết kế thiết bị lọc bụi khí thải bằng phương pháp khô từ máy sấy vật liệu có độ ẩm tới 17

í nghĩa khoa học cụng nghệ - Làm chủ được công nghệ, tính toán thiết kế, thiết kế và chế tạo lọc bụi túi làm việc trong môi trường có nhiệt độ và độ ẩm cao độ ẩm vào tới 18%, đầu ra nhỏ

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ LỌC BỤI KHÍ

THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ TỪ MÁY SẤY VẬT LIỆU CÓ

ĐỘ ẨM TỚI 17% TRONG CÔNG NGHIỆP

Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương

Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí

Chủ nhiệm đề tài: KS Trịnh Xuân Đạt

Hà Nội – Năm 2010

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ LỌC BỤI KHÍ

THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ TỪ MÁY SẤY VẬT LIỆU CÓ

ĐỘ ẨM TỚI 17% TRONG CÔNG NGHIỆP

Ký hiệu: 205.10.RD/HĐ-KHCN

Thủ trưởng đơn vị Chủ nhiệm đề tài

(Ký tên, đóng dấu) (Ký, ghi rõ họ tên)

TRỊNH XUÂN ĐẠT

Hà Nội – Năm 2010

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa……… 01

MỞ ĐẦU ……… 08

1 Cơ sở pháp lý đề tài……… … 08

2 Tính cấp thiết đề tài 08 3 Đối tượng nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu………… 09

3.1 Đối tượng nghiên cứu 09

3.2 Mục đích nghiên cứu……… 10

3.3 Nội dung nghiên cứu……… …… 10

3.4 Lập báo cáo khoa học và phương pháp nghiên cứu……… 10

4 Ý nghĩa của đề tài……… 11

3.1 Ý nghĩa khoa học công nghệ 11

3.2 Ý nghĩa kinh tế xã hội 11

Chương 1: TỔNG QUAN 12 1.1 Cơ sở lý thuyết về bụi……… …… 12

1.1.1 Khái niệm chung về bụi……… 12

1.1.2 Khái niệm về lọc bụi……… 13

1.1.3 Nguyên nhân tạo thành bụi……… 13

1.1.4 Sự kết tủa của bụi……… 14

1.2 Các phương pháp lọc bụi……… … 14

1.2.1 Buồng lắng bụi……… 14

1.2.2 Lọc bụi ly tâm……… 16

1.2.3 Lọc bụi qua lưới vải lọc……… 18

1.2.4 Lọc bụi điện……… 23

1.3 Thiết bị lọc bụi túi lọc tro bay từ khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than……… 26

1.3.1 Cấu tạo thiết bị lọc bụi túi……… 27

1.3.2 Cấu trúc thiết kế……… 29

1.3.3 Chức năng lọc……… …… 30

1.3.4 Nguyên lý hoạt động của quá trình lọc……… 31

1.3.5 Điều khiển và sự lọc……… … 32

1.3.6 Bộ túi lọc……… 33

1.3.7 Giai đoạn làm sạch túi lọc……… 35

1.3.8 Van cho hệ thống làm sạch……… 36

1.3.9 Thiết bị nén khí……… ……… 36

Kết luận chương 1 37 Chương 2: c¬ së lý thuyÕt vÒ sù ¶nh h−ëng cña mét sè yÕu tè c«ng nghÖ cña läc bôi tói tíi hiÖu suÊt läc bôi 38 2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy……… …… 38

2.1.1 Khái niệm độ ẩm……… 38

2.1.2 Ẩm trong vật liệu……… ………… 38

2.1.2.1 Độ chứa ẩm……… 38

2.1.2.2 Nồng độ ẩm……… ……… 38

2.1.2.3 Độ ẩm cân bằng……… ……… 40

2.1.3 Các đặc tính nhiệt vật lý của vật ẩm……… 40

2.1.3.1 Nhiệt dung riêng của vật ẩm……… ……… 40

2.1.3.2 Hệ số dẫn nhiệt của vật ẩm……… ……… 41

2.1.3.3 Hệ số dẫn nhiệt độ……… ……… 42

2.1.4 Tác nhân sấy……… ……… 43

2.1.4.1 Khái niêm……… 43

2.1.5 Không khí ẩm……… 43

2.1.5.1 Phân loại không khí ẩm……… 44

2.1.5.2 Các thông số đặc trưng của không khí ẩm……… 45

2.1.6 Entanpi của không khí ẩm……… 47

2.1.6.1 Khái niệm về Entanpi……… 47

2.1.6.2 Entanpi của không khí ẩm……… 48

2.1.7 Đồ thị I-d của không khí ẩm……… ……… 48

Đặc điểm của đồ thị I-d……… 49

2.2 Đặc điểm của quá trình sấy vật liệu có độ ẩm cao……… 52

2.3 Đặc điểm của quá trình sấy tro bay có độ ẩm cao……… 53

2.3.1 Tính toán sơ bộ các thông số khi sấy tro bay của dây truyền sấy tro bay phả lại……… 56

2.4 Đặc điểm của quá trình lọc bụi tro bay có độ ẩm cao từ nhà máy nhiệt điện than……… 66

2.5 Những yếu tố công nghệ của lọc bụi túi ảnh hưởng tới hiệu suất lọc bụi……… 67

2.6 Kết luận chương 2 ……… ……… 68

Chương 3 NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA LỌC BỤI TRO BAY TỪ KHÍ THẢI CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN CỦA LỌC BỤI TÚI 69 3.1 Trang thiết bị thí nghiệm để chuẩn bị chạy khảo nghiệm ……… 69

3.1.1 Nguyên liệu phục vụ thí nghiệm……… 69

3.1.2 Trang thiết bị thực nghiệm……… 69

3.1.2.1 Lò đốt than……… 70

3.1.2.2 Máy sấy thùng quay……… 71

3.1.2.3 Thiết bị lọc bụi túi……… … 73

3.1.3 Thiết bị và dụng cụ đo lường……… 74

3.1.3.1.Can nhiệt và đồng hồ hiển thị nhiệt độ……… 74

3.1.3.2 Cân xác định độ ẩm trong phòng thí nghiệm……… 76

3.1.3.3 Thiết bị kiểm tra nồng độ bụi……… … 78

3.1.3.4 Một số dụng cụ khác dùng trong quá trình thí nghiệm… ……… 79

3.2 Trình tựu khảo nghiệm nghiệm……… 79

3.2.1 Khảo nghiệm ảnh hưởng của chu kỳ rũ bụi đến hiệu suất

của lọc

bụi……… 80

3.2.2 Khảo nghiệm ảnh hưởng của chu kỳ rũ bụi đến cường độ dòng điện qua động cơ quạt hút ……… 82

3.2.3 Khảo nghiệm ảnh hưởng của lưu lượng quạt hút đến hiệu suất của lọc bụi……… 83

3.2.4 Thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào và lưu lượng đến hiệu suất của lọc bụi……… … 84

3.3 Kết luận chương 3……… 85

KẾT LUẬN CHUNG ……… ……… 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 89

PHỤ LỤC 90

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA

STT Hä vµ tªn Häc hµm, häc vÞ C¬ quan c«ng t¸c

2 TrÞnh Xu©n §¹t Kü s− c¬ khÝ ViÖn NCCK

3 Hoµng Trung Kiªn Kü s− c¬ khÝ ViÖn NCCK

4 NguyÔn ViÖt Th¸i Kü s− c¬ khÝ ViÖn NCCK

MỞ ĐẦU

1 Cơ sở pháp lý của đề tài

- Quyết định số: 6228/QĐ-BTC ngày 10 thỏng 12 năm 2009 về việc đặt

hàng thực hiện cỏc nhiệm vụ KHCN năm 2010 của Bộ trưởng Bộ Cụng Thương

- Hợp đồng số 205.10.RD/HĐ-KHCN ngày 16 thỏng 3 năm 2010 giữa

Bộ Cụng Thương và Viện Nghiờn cứu Cơ khớ

2 Tớnh cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đõy, đất nước ta đang đẩy mạnh xõy dựng cỏc cụng trỡnh thủy điện để đỏp ứng nhu cầu điện năng của xó hội và đẩy nhanh xõy dựng cơ

sở hạ tầng để đỏp ứng như cầu nhà ở và đi lại của người dõn, từ đú phỏt triển kinh tế

xó hội của đất nước

Để tăng hiệu quả kinh tế dự ỏn thụng qua việc ỏp dụng cỏc giải phỏp kỹ thuật tiờn tiến trong cụng tỏc xõy dựng đập thuỷ điện, nhiều dự ỏn trờn thế giới và Việt Nam đó ỏp dụng cụng nghệ bờ tụng đầm lăn (RCC) thay thế cho cụng nghệ bờ tụng thụng thường ở cỏc đập thuỷ điện cú cụng suất trung bỡnh và lớn

Để ỏp dụng được cụng nghệ bờ tụng đầm lăn, vấn đề quan trọng là phải xỏc định được nguồn cung cấp vật liệu kết dớnh (Pozzolan) theo 2 hướng: Sử dụng vật liệu Pozzolan tự nhiờn từ cỏc mỏ Pozzolan hiện cú (phương ỏn này theo đỏnh giỏ của cỏc chuyờn gia là khú khả thi ở điều kiện Việt Nam); hoặc sử dụng tro bay từ cỏc nhà mỏy nhiệt điện (cú tớnh khả thi cao về kỹ thuật, trữ lượng và đỏp ứng được nhu cầu sử dụng trong thời gian ngắn)

Căn cứ theo cỏc bỏo cỏo Quy hoạch phỏt triển nguồn điện gần đõy thỡ trong giai đoạn 2006 - 2010, sẽ khởi cụng đưa vào vận hành khoảng 40 dự ỏn thuỷ điện

cú quy mụ cụng suất từ 30 MW trở lờn, tổng cụng suất cỏc dự ỏn này khoảng 4.850

MW Cỏc dự ỏn này dự kiến sử dụng 70% bờ tụng đầm lăn, khoảng 12,6 triệu m3 Với khối lượng bờ tụng dựng cụng nghệ đầm lăn núi trờn, dự kiến cần khoảng 1,7 -

2 triệu tấn phụ gia

Giai đoạn sau năm 2010, do số lượng và quy mụ cụng suất của dự ỏn thuỷ điện tăng lờn đỏng kể nờn nhu cầu phụ gia bờ tụng cho cụng nghệ bờ tụng đầm lăn cũng tăng tương ứng Dự kiến, bỡnh quõn hằng năm nhu cầu phụ gia cho bờ tụng đầm lăn nằm trong khoảng 200.000 - 300.000 tấn/năm Đặc biệt, đối với dự ỏn Nhà mỏy Thuỷ điện Sơn La cú cụng suất 2.400 MW, khối lượng bờ tụng đầm lăn cần phải sử dụng là 4,4 triệu m3

Thấy được vấn đề đú, nhiều doanh nghiệp như Cao Cường, Bắc Sơn đó khai thỏc, tỏi chế khớ thải từ nhà mỏy nhiệt điện để thành tro bay Nhưng khõu lọc bụi của cụng đoạn sấy lựa chọn cụng nghệ lọc bụi ướt nờn ảnh hưởng nghiờm trọng đến mụi trường và làm giảm năng suất thiết bị do phải thải nhiều tro bay theo nước Trước tỡnh hỡnh này, Viện Nghiờn cứu Cơ khớ đó tham quan, khảo sỏt trong

và ngoài nước, để tỡm phương ỏn nghiên cứu, tính toán, thiết kế thiết bị lọc bụi khí

thải bằng phương pháp khô từ máy sấy vật liệu có độ ẩm tới 17% trong công nghiệp

nhằm giải quyết vấn đề này

Vỡ cụng đoạn sấy tro bay cú độ độ ẩm đầu vào cao, trong mụi trường nhiệt độ cao nờn khi đưa thiết bị lọc bụi vào hoạt động đó xảy ra rất nhiều vấn đề ảnh hưởng đến hiệu suất của lọc bụi từ đú làm giảm năng xuất của dõy chuyền sấy tro bay Xuất phỏt từ những đặc điểm và tỡnh hỡnh trờn tỏc giả đó chọn đề tài:

“ Nghiờn cứu, tớnh toỏn, thiết kế thiết bị lọc bụi khớ thải bằng phương phỏp

khụ từ mỏy sấy vật liệu cú độ ẩm tới 17% trong cụng nghiệp” đem lại hiệu quả kinh

tế

3 Đối tượng, mục đớch, nội dung và phương phỏp nghiờn cứu

3.1 Đối tượng nghiờn cứu

Đối tượng nghiờn cứu của đề tài là bộ thụng số tối ưu cho quỏ trỡnh sấy lọc bụi tro bay cú độ ẩm cao 17% và trong mụi trường nhiệt độ cao

Nghiờn cứu tổng quan cỏc tài liệu, lý thuyết kết hợp với khảo nghiệm

3.2 Mục đích nghiên cứu

- Làm chủ công nghệ tính toán, thiết kế thiết bị lọc bụi cho máy sấy thùng quay có vật liệu đầu vào độ ẩm 17%-19%, đầu ra nhỏ hơn 2% và hàm lượng than nhỏ hơn 5%

- Dùng làm tài liệu tham khảo cho sản xuất và nghiên cứu

3.3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về lọc bụi có độ ẩm và nhiệt độ cao;

- Khảo nghiệm dây chuyền sấy tro bay do trung tâm Thiết kế & Công nghệ chế tạo máy- Viện nghiên cứu Cơ khí nghiên cứu chế tạo thử và đang chạy thử nghiệm tại cơ sở sản xuất tro bay

- Xây dựng được chế độ công nghệ lọc bụi tro bay từ máy sấy thùng quay Φ2,2x16m với năng suất từ 7-7,5 tấn/giờ, theo điều kiện thực tiễn để đảm bảo lọc bụi trong điều kiện độ ẩm tro bay đầu vào từ 15-18%, đầu ra nhỏ hơn 2% , hàm lượng than nhỏ hơn 5% và năng suất 7 tấn/giờ;

- Hoàn thiện hệ thống điều khiển, phần điện, phần cơ để đảm bảo chế độ công nghệ của lọc bụi đã chọn;

- Hoàn thiện thiết kế tổng thể hệ thống lọc bụi cho máy sấy thùng quay Φ2,2x16m

3.4 - Lập báo cáo khoa học Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với chạy khảo nghiệm:

- Các phương pháp lọc bụi

- Phân tích động học và động lực học của bụi

- Khảo nghiệm và xử lý số liệu khảo nghiệm

- Phân tích và đánh giá kết quả khảo nghiệm

4 í nghĩa của đề tài

4.1 í nghĩa khoa học cụng nghệ

- Làm chủ được công nghệ, tính toán thiết kế, thiết kế và chế tạo lọc bụi túi làm việc trong môi trường có nhiệt độ và độ ẩm cao (độ ẩm vào tới 18%, đầu ra nhỏ hơn 2% , nhiệt độ tới 2500C);

- Nâng cao năng lực và đào tạo được đội ngũ cán bộ KHCN về lọc bụi túi, bụi khí thải có độ ẩm và nhiệt độ cao

4.2 í nghĩa kinh tế - xó hội

- Làm chủ được thiết kế chế tạo thiết bị lọc bụi có độ ẩm và nhiệt độ cao khắp phục việc nhập ngoại với giá quá đắt nhưng chất lượng tương đương với thiết bị của các nước trung bình tiên tiến trong khu vực;

- Tạo thêm công ăn việc làm cho đội ngũ tư vấn thiết kế và các nhà máy chế tạo trong nước

Chương 1 Tổng quan 1.1 Cơ sở lý thuyết về bụi

1.1.1Khái niệm chung về bụi

Các phần tử chất rắn ở dạng rời rạc có thể được tạo ra trong các quá trình nghiền, ngưng kết và các phản ứng hoá học khác nhau Dưới tác dụng của các dòng khí hoặc không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng ta thường gọi là bụi Bụi là một hệ thống gồm hai pha:

- Pha khí

- Pha rắn rời rạc: đó là gồm các hạt có kích thước nằm trong khoảng từ kích thước nguyên tử đến kích thước có thể nhìn thấy được bằng mắt thường, chúng có khả năng tồn tại ở dạng lơ lửng trong một thời gian dài ngắn khác nhau

- Khái niệm về Sol khí (arêrozon): có thể coi là đồng nghĩa với bụi, đó là hệ thống vật chất rời rạc gồm từ các hạt thể rắn và thể lỏng ở dạng lơ lửng trong một thời gian dài khong hạn định Kích thước của sol khí rất bé , những hạt lớn nhất cũng chỉ bằng khoảng 0,2 ữ 1àm

Bụi 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 δ được hiểu đó là đường kính của chúng hoặc độ dài cạnh của hạt hoặc lỗ rây và được phân chia thành các loại:

- Bụi thô, cát bụi: gồm các hạt bụi chất rắn có kích thước hạt δ > 75 àm

- Bụi: hạt chất rắn có kích thước nhỏ hơn bụi thô, chúng có kích thước từ 5 àm

ữ 75 àm được hình thành từ các quá trình cơ khí như nghiền , đập

- Khói: gồm các hạt vật chất có thể rắn hoặc lỏng được tạo ra trong quá trình

đốt cháy nhiên liệu hoặc quá trình ngưng tụ Kích thước của hạt từ 1 ữ 5 àm

- Khói mịn: là loại hạt chất rắn rất nhỏ mịn, chúng có kích thước < 1 àm

- Sương: là dạng hạt chất lỏng có kích thước < 10 àm

1.1.2 Khái niệm về lọc bụi

Khi lọc các phần tử rắn bé nhỏ ( bụi) trong khí thải thì vai trò quan trọng là các quá trình như: phân ly do trọng lực và lực ly tâm, thu bắt và va chạm quán tính, các tác động của lực tĩnh điện, lực nhiệt và điện từ

Về thực chất, hệ thống lọc bụi là hệ thống mà khi dòng khí mang bụi đi qua, các phần tử hạt rắn sẽ chụi tác động của một số lực làm cho chúng bị tách ra khỏi dòng khí Để hệ thống hoạt động có hiệu quả, các lực tác động lên phần tử bụi phải đủ lớn, có như vậy mới đủ sức để có thể loại được chúng (hạt bụi) ra khỏi dòng khí trong khoảng thời gian mà dòng khí đi qua thiết bị lọc

Các lực tác dụng gây ra đối với các hạt bụi một vận tốc thành phần khác hướng với chuyển động của dòng khí và như vậy dòng khí sẽ sinh ra một lực cản tác dụng ngược lại lên hạt bụi

Tính toán sức cản của môi chất khi có chuyển động của hạt là vấn đề mấu chốt trong việc xác định hiệu quả của thiết bị lọc bụi

1.1.3 Nguyên nhân tạo thành bụi

Bụi phát sinh trong quá trình sản xuất luyện kim, sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng và trong một số ngành công nghiệp khác như công nghiệp hoá chất, hầm mỏ,

là do các nguyên nhân sau:

- Các hạt chất rắn bị nghiền nhỏ

- Khi ta sử dụng khí để vận chuyển nguyên vật liệu Trong vận chuyển do có

sự va đập, ma sát giữa các hạt rắn với nhau gây ra vỡ vụn

- Trong quá trình ủ hoặc nung luyện nguyên vật liệu

- Khi dòng khí chuyển động qua kim loại lỏng của lò nấu luyện hoặc sự tạo các khí H2 , Cl trong quá trình điện phân

- Khi ngưng tụ hơi của các quá trình thăng hoa và các phản ứng hoá học

1.1.4 Sự kết tụ của bụi

Tốc độ kết tụ các hạt bụi có thể biểu thị theo công thức: [1]

Khi nghiên cứu tính chất của khí bụi ta cần xét đến khối lượng riêng của hạt bụi

Do vậy cần phân biệt: khối lượng riêng của bản thân hạt bụi và khối lượng riêng của hạt được kết tụ

Kích thước của hạt bụi được phân loại theo độ hạt hoặc độ phân tán có ý nghĩa quan trọng để phán đoán hiệu quả làm việc của thiết bị lọc bụi hoặc lựa chọn đúng

Cấu tạo của buồng lắng: gồm buồng lọc có tiết diện ngang lớn gấp nhiều lần tiết diện của đường ống dẫn khí vào với mục đích làm cho vận tốc dòng khí thay đổi đột ngột và giảm xuống rất nhỏ , nhờ đó các hạt bụi có đủ thời gian để rơi xuống thiết bị thu hồi

Trong đó: η(δ) - hiệu quả lọc

h(δ ) – chiều cao ứng với đường kính hạt δ được xác định theo công thức sau: [1]

h= b (1.3)

H – chiều cao buồng lắng

B – Bề rộng buồng lắng

l – chiều dài buồng lắng

Q – lưu lượng dòng khí qua buồng lắng

ρb – khối lượng đơn vị của bụi

à - hệ số nhớt động lực của không khí ở 20 C

Trong thực tế người ta sử dụng buồng lắng bụi nhiều tầng thì nâng cao được hiệu quả lọc bụi Nhược điểm của loại lọc bụi buồng lắng là khó dọn vệ sinh trên các tầng lọc

1.2.2 Lọc bụi ly tâm

Thiết bị lọc bụi kiểu ly tâm được sử dụng phổ biến là dạng buồng xyclon Nó có cấu tạo đơn giản và lọc bụi với cỡ hạt > 5 àm Quá trình thu bụi trong các thiết bị dựa trên nguyên lý lực quán tính

V ào

R a 1

Hình1.2 Nguyên lý hoạt động của xyclon

Không khí mang bụi đi vào xyclon theo ống (1) được nối theo phương tiếp tuyến với thân ống hình trụ (2) Phía dưới là phễu côn thu bụi (3) và ống xả bụi (4) có lắp van quay hoặc loại van lật kiểu đối trọng Bên trong xyclon có ống thoát khí sạch

(5) Do cấu tạo như vậy, không khí sẽ có chuyển động xoáy ốc bên trong thân ống hình trụ, trong dòng chuyển động xoáy ốc các hạt bụi chụi tác động bởi lực ly tâm làm cho chúng tién và va chạm vào thành ống, mất động năng rồi rơi xuống đáy côn thu bụi, còn dòng không khí bị dội ngược trở lên nhưng vẫn chuyển động xoáy ốc và theo ống thoát (5) ra ngoài

Một số nhân tố ảnh hưởng đến mức thu bụi trong xyclon:

- Tốc độ dòng khí ω: khi tăng tốc độ sẽ cải thiện mức độ làm sạch khí trong xyclon Tuy nhiên khi tốc độ khí quá lớn sẽ ảnh hưởng tới hiệuh xuất thu hồi bụi Tốc độ khí cho phép để lắng bụi có hiệu quả là 20 – 25 m/s

- Kích thước hạt δ: hạt bụi có kích thước lớn sẽ láng nhanh, tăng khối lượng riêng của hạt bụi thì tốc độ thu bụi tăng

- Đường kính xyclon: đường kính tăng sẽ làm giảm hiệu xuất thu hồi bụi

- Hệ số nhớt của khí tăng lên khi tăng nhiệt độ và như vậy hiệu quả thu bụi giảm

Trở lực của dòng khí qua xyclon được xác định:[4]

=

∆ mmH20 (1.4) Trong đó: ω - tốc độ khí theo tiết diện ngang xyclon (m/s)

ξ - hệ số trở lực tuỳ thuộc vào từng loại xyclon

Trong thực tế sử dụng các xyclon thường được tổ hợp thành các dạng khác nhau, các dạng tổ hợp như sau:

- Tổ hợp nối tiếp: lắp nối tiếp hai xyclon cùng loại với nhau nhằm nâng cao hiệu quả lọc, tuy nhiên sẽ làm tăng sức cản của hệ thống

- Tổ hợp song song: có thể tổ hợp hai hay nhiều xyclon cùng loạivới nhau, hiệu quả lọc của phương án này tăng nhưng tổn thất áp suất thid tang không đáng

kể

- Xyclon chùm: Đây là tổ hợp của nhiều xyclon đứng có đường kính bé lắp song song trong một thiết bị Số lượng các xyclon con trong xyclon chùm có thể lên tới hàng trăm chiếc tuỳ theo công suất của thiết bị

1.2.3.Lọc bụi qua lưới vải lọc

a) Cơ sở lý thuyết

- Khi dòng khí mang bụi chuyển động qua lớp vải xốp, các hạt rắn, giọt tinh thể

được giữ lại trên bề mặt vải, khí sạch được thoát qua lớp vải ra ngoài

- Vải dùng để làm lưới lọc được chế tạo từ vật liệu dạng sợi như bông , len , thuỷ tinh, sợi tổng hợp, chúng có đường kính từ vài micrô dến vài chục micrômet và chiều dày đến vài cm Trong quá trình lọc, khí chứa bụi chuyển động qua lớp vải có khả năng bị lắng, kết quả này là do quá trình va chạm của các hạt bụi với sợi vải làm các hạt bụi lắng trên đó Các hạt bụi có kích thước nhỏ bị dòng khí cuốn theo và chuyển động bao quanh sợi Sở dĩ các hạt này vẫn có thể va đập vào sợi là do chuyển

động nhiệt, còn ảnh hưởng của lực quán tính thì nhỏ nên các hạt bụi đó vẫn có thể bám vào sơị vải

- Với các hạt nhỏ, xác suất va chạm của các hạt với sợi vải dưới ảnh hưởng của lực quán tính là hàm của tiêu chuẩn không thứ nguyên, trong giới hạn tác dụng của định luật Stốc được biểu thị bằng công thức sau:[4]

= (1.5)

Trong đó: d - đường kính hạt bụi, m;

ω - tốc độ dòng khí, m/s;

ρ - khối lượng riêng hạt bụi, kg/m3;

D0 - đường kính sợi vải, m;

à - hệ só nhớt động lực học của khí trong điều kiện thực nghiệm N.s/m2Trị số của Stk càng lớn thì càng nhiều hạt bụi va chạm vào sợi vải

Nếu biểu thị ε1 là tỷ số khối lượng các hạt bụi lắng trên sợi đơn độc dưới ảnh hưởng của lực quán tính với toàn bộ khối lượng của hạt bụi qua sợi đó Hay nói cách khác ε1 là hiệu quả lắng các hạt bụi lên một sợi dưới ảnh hưởng của lực quán tính và

ta thấy rằng Stk càng lớn thì ε1 càng lớn

Nếu biểu thị ε2 là hiệu quả lắng các hạt bụi lên mặt sợi vải dưới tác dụng của của chuyển động nhiệt, khi đó ta có thể xác định ε2 theo công thức sau:[4]

2 2

10 35 , 1

D0 - đường kính sợi vải, àm;

Như vậy: tổng số ε1 và ε2 là tỷ số khối lượng các hạt bụi lắng trên một sợi dưới tác dụng của lực quán tính và lực chuyển động nhiệt trên toàn bộ khối lượng bụi Tuy nhiên, sợi có đường kính D0 chỉ chiếm một phần chiều rộng vải lọc D, cho nên ứng với một đơn nguyên lọc sẽ lắng bụi ít hơn tỉ số

Nếu vải lọc được chế tạo gồm nhiều lớp, lớp tiếp theo sẽ lọc bụi với lượng ít hơn

và hiệu quả lọc được xác định như sau:[4]

0 1 1

η = ư ư , % (1.8) trong đó : n là số lớp vải lọc

b) ảnh hưởng các yếu tố đến hiệu quả lọc

- ảnh hưởng của kích thước hạt bụi:

Quá trình thu giữ bụi trong lưới vải lọc phụ thuộc rất nhiều vào kích thước hạt bụi Đối với bụi có kích thước dưới 0,3 àm thì hiện tượng khuyếch tán đóng vai trò chủ yếu, còn bụi có kích thước lớn hơn thì các hiện tượng tiếp xúc và va đập quán tính mới phát huy tác dụng Như vậy, khi lọc bụi với thành phần cỡ hạt khác nhau luôn có những cỡ hạt bị lọt lưới Vì vậy lưới lọc bằng vật liệu sợi nhỏ hiệu quả lọc cao phải được tính toán đối với cỡ bụi có hệ số lọt lưới cực đại

- ảnh hưởng của vận tốc khí (vận tốc lọc):

Vận tốc lọc có ảnh hưởng trái ngược nhau đối với quá trình thu giữ bụi do khuếch tán và do va đập quán tính Giới hạn vận tốc lọc hiệu quả có một giới hạn nhất định (tăng vận tốc lọc quá giá trị giới hạn thì hiệu quả thu giữ bụi càng giảm)

- ảnh hưởng của đường kính sợi vải lọc

Đường kính càng lớn thì khe hở càng lớn lọc rất thông thoáng nhưng hiệu quả lọc giảm

- ảnh hưởng của độ lèn chặt

Khi độ lèn chặt của vật liệu sợi trong lưới lọc tăng thì hiệu quả thu giữ bụi do các va đập quán tính và va chạm tiếp xúc tăng cao đáng kể, trong khi đó hiệu quả khuếch tán ít thay đổi Tóm lại, khi độ lèn chặt tăng cao ( độ rỗng xốp giảm) thì hệ

số lọt lưới giảm và hiệu quả lọc tăng lên

ξ - hệ số sức cản khí động, được xác định bằng:[4]

ξ = 16α1 , 5(1 + 56α3) (1.11)

à - hệ số nhớt của khí ở 200C

v – vận tốc lọc

h – chều dày lưới lọc

D - đường kính sợi vật liệu

d) Các thiết bị lọc

- Thiết bị lọc túi vải có kết cấu như trên hình 3

Hình1 3 Dạng thiết bị lọc túi kiểu nhiều ngăn

Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp luyện kim và vật liệu xây dựng để thu hồi bụi Kết cấu buồng lọc được chia thành nhiều ngăn, mỗi một ngăn

có nhiều túi lọc và rũ bụi bám trên túi bằng luồng khí thổi ngược hoặc bằng rung rũ túi cơ khí

- Thiết bị lọc túi vải xơ thuỷ tinh

Xơ thuỷ tinh có độ bền cơ học thấp khi uốn, nên tái sinh túi lọc chỉ bằng phương pháp thổi gió ngược Xơ thuỷ tinh có độ bền chống ma sát thấp, do vậy cấu tạo túi lọc khác với các loại túi lọc bằng xơ len và xơ tổng hợp Loại này được ứng dụng trong công nghiệp hoá chất

- Sơ lược cấu tạo thiết bị lọc bụi túi công suất lớn cho trên hình 4

H×nh 1.4 D¹ng chung thiÕt bÞ läc bôi tói c«ng suÊt lín

1 V¸ch ng¨n 8 PhÔu thu håi bôi

2 Khoang khÝ s¹ch 9 Van x¶ liÖu

3 Cöa khÝ ra 10 Tói läc

4 Cöa khÝ vµo 11 N¾p ®Ëy khoang khÝ s¹ch

5 §éng c¬ gi¶m tèc vÝt t¶i 12 èng ventury

6 Van khÝ nÐn 13 X−¬ng tói

7 VÝt t¶i

đập vào các hạt bụi làm hạt bụi bị tích điện âm, nhờ đó bụi bị hút vào các bản cực thu bụi Quá trình tích điện của các hạt bụi xảy ra rất nhanh do số lượng ion quá nhiều và dày đặc Sau khi các hạt bụi đi đến bản cực dương , phóng bớt điện tử và tích tụ dần trên mặt bản cực đến một độ dày nào đó, thông qua cơ cấu gõ rung rũ bụi, các hạt bụi sẽ bị rơi xuống phếu hứng bụi Quá trình tích điện và di chuyển của hạt bụi cho trên hình 5

+

+

+

+

+

+ -

Bụi bụi đi vào

điện truờng

Vùng quần g sáng của các ion duơng

- - -

Hạt bụi đuơc tích điện

và đuợc hút vào cực duơng

Điện cực âm

đuợc nối với nguồn điện một chiều cao áp

Cực duơng (ống hoặc tấm bản) thu bụi

+

Khí sạch

-Hình 1.5 Sơ đồ quá trình tích điện và di chuyển bụi trong điện trường

b) Sơ đồ cấu tạo thiết bị lọc tĩnh điện:

cho trên hình 1.6

Hình 1.6 Sơ đồ cấu tạo lọc bụi tĩnh điện

Mô tả thiết bị lọc bụi tĩnh điện : cấu tạo gồm các phần chính sau: Khung thân và

vỏ máy được kết cấu bằng phương pháp hàn từ thép tấm, thép hình… có miệng khí vào , ra cùng các thiết bị xả bụi (van quay, vít tải) phễu thu hồi bụi; Hệ cực lắng và cực phóng; Bộ gõ rũ bụi; thiết bị điện cao áp (biến thế, bộ chỉnh lưu) và hệ thống

điều khiển (tủ điện + thiết bị điều khiển)

c) Hiệu quả lọc của thiết bị

Hiệu quả lọc của thiết bị được biểu diễn qua nồng độ đầu và cuối của bụi trong không khí đi qua bộ lọc :[4]

1

2 1

a – khoảng cách từ cực ion hoá đến bản cực hút bụi

ω - vận tốc di chuyển của hạt bụi về phía cực hút bụi

Vậy hiệu quả lọc của thiết bị lọc bụi tĩnh điện được xác định như sau:[4]

trong đó: L – lưu lượng khí đi qua bộ lọc

A – diện tích bề mặt hút bụi của bộ lọc

đối với bộ lọc tấm bản thì A = 2lh

đối với bộ lọc kiểu ống thì A = 2π Rl;

h – chiều cao tấm bản cực

d) Phân loại thiết bị lọc bụi điện

Cấu tạo của thiết bị lọc bụi bằng điện phụ thuộc chủ yếu vào các điều kiện làm việc của chúng, thành phần và tính chất của khí cần lọc và của loại bụi chứa trong khí, nhiệt độ áp suất, độ ẩm của khí cũng như mức độ lọc yêu cầu

Thiết bị lọc bụi điện được phân loại như sau:

- Kiểu tấm

- Kiểu ống

Theo hướng chuyển động của dòng khí có thể phân loại thành thiết bị lọc ngang và lọc đứng

Về biện pháp làm sạch có thể phân ra laọi khô và loại ướt

1.3 Thiết bị lọc bụi tỳi lọc bụi tro bay từ khớ thải nhà mỏy nhiệt điện đốt than

Hình 1.7.Dạng ngoài thiết bị lọc bụi túi cho dây chuyền sản xuất tro bay

Đường khí sạch raKhoang khí sạch

Vòi phun

- Là thiết bị sử dụng túi vải để lọc bụi

- Quá trình rũ bụi hoàn toàn tự động và kiểm soát áp suất làm sạch

- Túi lọc được làm sạch bằng xung khí nén

- Kết cấu được thiết kế dạng: Modul từng khoang

1.3.1 Câú tạo thiết bị lọc bụi túi

Cấu tạo gồm các bộ phận chính sau:

- Khung thân và vỏ máy kết cấu từ thép tấm, thép hình, được hàn thành khung máy và chân đỡ

- Máy hình thành 2 buồng: buồng khí bẩn , phễu thu hồi bụi và hệ thống vít tảI, van quay tháo liệu, buồng khí sạch

- Túi lọc: gồm xương túi, túi vải,

- Hệ thống van, xy lanh khí nén điều khiển quá trình rũ buị

- Phần điện tự động hoá điều khiển và giám sát thiết bị lọc bụi làm việc

Hình 1.8 Sơ đồ kết cấu thiết bị lọc túi đơn

HÖ thèng thiÕt bÞ läc bôi tói bao gåm:

- ThiÕt bÞ läc bôi tói

1

cöa x¶

bôi

1.3.2 Cấu trúc thiết kế

Hình 1.10 Sơ đồ cấu tạo khoang lọc

1 - Buồng khí bụi vào ; 3 - Thân máy lọc ; 6 - Túi lọc bụi ; 8 - Secter lắp túi lọc ; 9

- Nắp đậy khoang lọc ; 14a - xương túi- một đoạn; 14b - xương túi - nhiều đoạn 14c - Đai giữa; 15 - ống lồng ; 16 - đầu vòi ; 17 - Đai kẹp ; 18 - Đai ốc ; 19 - vòi

phun ; 20 - ống dẫn khí ; 22 - van ; 23 - Bình tích áp ; 24 - Đai ốc nối ; 25 - Van

màng ; 26 - Hộp chứa van ; 27 - thiết bị cửa khoá

Thiết bị lọc bụi được thiết kế theo từng khoang, kết cấu chung cho từng

khoang cho trên hình 4 Tại cơ sở sản xuất tro bay, lọc bụi được sử dụng là 8

khoang

Hình1.11 Sơ đồ cấu tạo khoang lọc 1.3.3 Chức năng lọc

Hình 1.12 Sơ đồ chức năng lọc

Khí bụi vàoKhí sạch

Bụi thu hồi

Thân máy

Van khí nén

Nắp đậy ống dẫn khí

à òi h

Túi lọc bụi

Bụi trong dòng khí thô đ−ợc tách ra khỏi bề mặt của ống lọc tay áo và đ−ợc làm sạch bằng hệ thống lọc sạch tự động hoàn toàn bởi sức đẩy của không khí nén

1.3.4 Nguyên lý hoạt động của quá trình lọc

Hình 1.13 Sơ đồ nguyên lý hoạt động quá trình lọc

Hỗn hợp khí và bụi đi vào khoang chứa - khoang lọc bụi Khoang này đ−ợc lắp các ống lọc và ngăn cách kín với buồng khí sạch Bụi đ−ợc bám vào trên bề mặt các túi lọc Túi lọc làm bằng vải, cho không khí sạch đi qua còn bụi bẩn đ−ợc giữ lại trên bề mặt ngoài túi

Khí nén có áp suất, qua hệ thống van, ống dẫn và vòi phun đ−ợc phun vào từng ống túi lọc Xung khí nén thổi vào làm cho các hạt bụi bám ở túi vải sẽ mất liên kết

mà rời khỏi bề mặt vải và rơi xuồng phếu thu bụi, đ−ợc vận chuyển ra ngoài bằng thiết bị van quay, vít tải

Lưu lưîng bôi ®ưa vµo tõ bªn ngoµi th«ng qua c¸c bé läc tay ¸o (2), vµ bôi

®ưîc gi÷ l¹i xung quanh trªn bÒ mÆt bªn ngoµi cña bé läc tay ¸o (2), v× vËy khÝ s¹ch

di chuyÓn, ch¼ng h¹n khÝ s¹ch läc ®ưîc dÉn vµo buång khÝ s¹ch (4 ) vµ èng dÉn khÝ s¹ch

Hình 1.15.Sơ đồ quá trình bám của bụi xung quanh bề mặt túi

Cân bằng sự chênh áp giữa bên ngoài bộ lọc tay áo và bên trong nó (3) đ−ợc kéo trên khung đỡ (1 ) trong hình dáng ngôi sao (hình 15)

1.3.6 Bộ túi lọc

Kết cấu túi lọc

- Tiêu chuẩn thiết kế:

Hình 1.16 Sơ đồ ống lọc tay áo

- Kết cấu xương túi

Kiểu 1 Kiểu 2 Kiểu 3

Hình 1.17 Kết cấu khung xương túi

1- Miệng khung ; 2- xương túi; 3- đáy khung ; 4- ống ventury

Xương túi được cấu tạo bằng thép thanh Φ4- Φ5 , số lượng nan từ 8-12 cái kết

cấu dạng khung tròn Trên miệng có gắn thêm ống ventury với mục đích tạo đột mở

đột thu cho dòng khí rũ bụi, tăng vận tốc dòng khí rũ bụi, điều đó làm tăng hiệu quả

cho quá trình rũ bụi

2

3

Xương túi có thể được kết cấu dạng liền khi mà không gian xây dựng và bố trí thiết bị rộng rãi, không ảnh hưởng gì đến việc bảo dưỡng và thay thế túi lọc

1.3.7 Giai đoạn làm sạch túi lọc

Hình 1.18 Sơ đồ quá trình làm sạch túi lọc bằng khí động học

1- vòi phun “ Coanda ”; 2- ống phun; 3- khí nén; 4- Lỗ xung quanh; 5- khe hở xung quanh; 6- dòng khí; 7- dòng khí phụ; 8- dòng khí phun; 9- khí phụ; 10- dòng khí phun; 11- Miệng vào; 12- túi lọc; 13- khí thổi qua túi; 14- bụi; 15- dòng khí trong quá trình lọc

Giai đoạn 1:

Khí nén được cấp vào các hàng lỗ được bố trí vòng tròn (4) của vòi phun “ Coanda” (1) qua ống phun (2) và được thoát qua khe hẹp (5) tạo nên dòng khí phun (6) vào bên trong lòng của vòi phun Dòng khí phụ (7) cấp thêm vào vòi phun (1)

Giai đoạn 2:

Sự kết hợp giữa hai dòng khí nén (chính và phụ) ở trong vòi phun (1) đi qua miệng túi (11) và tạo nên dòng khí có tốc độ cao bao gồm cả dòng khí phụ (9) Tất

cả những khí thổi (13) làm túi lọc (12) đ−ợc phồng lên tức thời và làm rơi các bụi bám vào bề mặt xung quanh túi

1.3.8 Van cho hệ thống làm sạch

Hình 1.19 - ảnh van màng

Van có kết cấu kiểu màng, điều khiển điện từ, thời gian đóng mở van có thể

điểu chỉnh đ−ợc nhờ PLC để tạo thành chu kỳ rũ bụi

1.3.9 Thiết bị nén khí

5 7 11

10

Hình 1.20 Sơ đồ cung cấp khí nén Mô tả thiết bị:

1- Dãy túi lọc 8 - Máy nén khí

2- Nguồn cung cấp khí nén 9- Van đóng của máy nén khí

3- Van đóng 10- Chuông báo hiệu

4- ống dẫn khí nén 11- Van đóng của chuông báo hiệu

5- Bộ phân áp 12 - Thoát khí

6- Van an toàn

7- Đường cung cấp khí nén

Kết luận chương 1:

- Tìm hiểu chung về bụi, nguyên nhân tạo thành bụi, khái niệm về lọc bụi;

- Đã trình bày một số phương pháp lọc bụi chính, trong đó có phương pháp lọc bụi túi;

- Giới thiệu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, nguyên lý điều khiển của lọc bụi túi;

- Chọn phương pháp lọc bụi túi cho lọc bụi tro bay

Chương 2 cơ sở lý thuyết về sự ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ của lọc bụi túi tới hiệu suất lọc bụi

2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy

G (2.1) Trong đó: Ga : Khối lượng ẩm chứa trong vật liệu (Kg)

Gk : Khối lượng vật khô tuyệt đối (Kg)

Quan hệ giữa wK vàw

K

a a

w.G

w 100

G U G

N: là nồng độ ẩm Nếu giả thiết thể tích vật ẩm không thay đổi Trong quá trình sấy ( thường giảm đi do vật thể co ngót), tức là V = VK , ta có:

N = Uρ0 (2.6)

Trong đó:

K K

G

V

ρ0 = : Là khối l−ợng riêng của vật khô tuyệt đối

VK : là thể tích của vật khô tuyệt đối

2.1.3 Các đặc tính nhiệt vật lí của vật ẩm

Các đặc tr−ng nhiệt vật lý quan trọng nhất của vật liệu nói chung và vật liệu

ẩm nói riêng là: nhiệt dung riêng , hệ số dẫn nhiệt, hệ số dẫn nhiệt độ Các đặc tr−ng này chỉ có thể xác định bằng thực nghiệm

2.1.3.1 Nhiệt dung riêng của vật ẩm

Nhiệt dung riêng của vật ẩm đ−ợc xác định từ nhiệt dung riêng của vật khô tuyệt đối và của ẩm chứa trong vật Tức là : [7]