kỹ thuật xử lý bụi

Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí 1.5.. Giới thiệu về bụi 10Bụi tro từ quá trình đốt Bụi dạng hạt từ quá trình hóa hơi Bụi dạng hạt không đồng nhất Bụi dạng hạt đồng chất hình thành

Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM 1

PHẦN 1

Nguyễn Nhật Huy, Trần Tiến Khôi, Dư Mỹ Lệ

Nội dung 2

Chương 1: Tổng quan về bụi

Chương 2: Các phương pháp xử lý bụi

Chương 3: Thiết bị lọc bụi khô

Chương 4: Thiết bị lọc bụi ướt

Chương 5: Thiết bị lọc bụi tĩnh điện

Sách tham khảo tiếng Việt

[2] Nhiều tác giả, Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ

hóa chất, Tập 1, NXB KHKT, 2006.

[3] Đinh Xuân Thắng, Giáo trình kỹ thuật xử lý ô nhiễm

không khí, NXB ĐHQG Tp.HCM, 2012.

Sách 4

Sách tham khảo tiếng Anh

[4] C.D Cooper and F.C Alley, Air pollution control – A

design approach, Waveland Press, 1994.

[5] K.B Schnelle and C.A Brown, Air Pollution Control

Technology Handbook, CRC Press, 2002.

[6] Louis Theodore, Air pollution control equipment

calculation, John Wiley & Sons, 2008.

Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM 5

Chương 1

Chương 1: Tổng quan về bụi 6

1.1 Giới thiệu về bụi

1.2 Các tiêu chuẩn liên quan

1.3 Tính chất của bụi

1.4 Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí

1.5 Hiệu suất xử lý bụi

1.1 Giới thiệu về bụi 7

1.1 Giới thiệu về bụi 8

Định nghĩa

 Định nghĩa của EPA:

 “Bụi là hỗn hợp của các hạt rắn và giọt lỏng có kích thước rất nhỏ Bụi bao gồm nhiều thành phần khác nhau như acids (nitrates, sulfates), chất hữu cơ, kim loại, đất

1.1 Giới thiệu về bụi 9

1.1 Giới thiệu về bụi 10

Bụi tro từ quá trình đốt

Bụi dạng hạt từ quá trình hóa hơi

Bụi dạng hạt không đồng nhất

Bụi dạng hạt đồng chất hình thành do ngưng tụ

Kích thước hạt bụi, µm

1.1 Giới thiệu về bụi 11

Phân loại

 Bụi sơ cấp

 Phát sinh trực tiếp tại nguồn

 Từ công trình xây dựng, đường giao thông, cánhđồng, ống khói hoặc quá trình đốt

 Bụi thứ cấp

 Phát sinh từ các phản ứng hóa học của SOx và NOx(nhà máy phát điện, công nghiệp và giao thông)

1.1 Giới thiệu về bụi 12

 Sức khỏe con người và động vật

 d > 10 µm : giữ lại do lông mũi

 2 µm < d ≤ 10 µm : giữ lại do lớp màng nhầy

 1 µm < d ≤ 2 µm : giữ lại trong phổi

 d < 0.5 µm : thoát ra ngoài

 Thực vật

 Vật liệu

 Cảnh quan

1.2 Các tiêu chuẩn liên quan 13

Các tiêu chuẩn liên quan

 Các tiêu chuẩn EPA (USA)

 Các tiêu chuẩn Việt Nam

1.2 Các tiêu chuẩn liên quan

15

1.2 Các tiêu chuẩn liên quan 16

Các tiêu chuẩn Việt Nam

 Khí thải

 Không khí xung quanh

 Thu mẫu và phân tích

Các tiêu chuẩn Việt Nam 17

Khí thải

Các tiêu chuẩn Việt Nam 18

Các tiêu chuẩn Việt Nam 19

Thu mẫu và phân tích

1.3 Tính chất của bụi 22

 Fume: khói

 Dust: bụi

 Mist: sương mù

 Spray: sương phun

 Smog: sương khói

 Cloud: mây

 Fog: sương giá

 Drizzle: mưa bụi

 Rain: mưa

 Kích thước

1.3 Tính chất của bụi 23

 Kích thước

1.3 Tính chất của bụi 24

 Kích thước

1.3 Tính chất của bụi 25

Phân bố kích thước hạt

1.3 Tính chất của bụi 27

Một số đặc tính vật lý của hạt bụi hình cầu (đường kính, thể tích, diện tích bề mặt)

Spherical Particle Diameter, Volume,

and Surface Area

Particle Diameter, m Volume, cm3 Particle

Particle Area, cm2

1.3 Tính chất của bụi 28

Đường kính khí động (aerodynamic diameter)

Là đường kính của hạt bụi hình cầu tỉ trọng bằng 1 (1000 kg/m 3 )có vận tốc lắng trong không khí tĩnh bằng vận tốc lắng của hạt bụi đang xét.

Cascade Impactors

• Xác định theo định luật Stokes

 p: khối lượng riêng hạt bụi (kg/m3)

Tương quan đường kính khí động

và khối lượng riêng của bụi

Tương quan đường kính khí động

và khối lượng riêng của bụi

1.3 Tính chất của bụi 33

Tính kết dính

 d < 10 µm thường có tính kết dính cao

 d ≥ 10 µm thường có tính rời rạc cao

Đặc trưng bụi Dạng của bụi

Không dính nhau Bụi xỉ khô, thạch anh, đất sét khô

Dính yếu Bụi cốc, bụi manhezit khô, apatit khô, tro bốc có

chứa nhiều chất chưa cháy hết

bụi chứa notrofos, super photphat kép, clinke

1.3 Tính chất của bụi 35

Độ thấm ướt

 Có ba nhóm vật liệu bụi:

 Vật liệu háo nước (dễ thấm ướt)

• Canxi, thạch anh, đa số silicat,

• Oxy và halogenit kim loại kiềm

 Vật liệu kỵ nước (rất kém thấm ướt)

• Grafit, than, lưu huỳnh

 Vật liệu hoàn toàn kỵ nước (hoàn toàn không thấmướt)

• Parafin, Teflon, nhựa đường

 Dấu điện tích của phần tử bụi phụ thuộc vào

 Thành phần hóa học của bụi

 Tính chất vật liệu và bụi tiếp xúc

 Điện trở riêng của lớp bụi ρ (Ω.cm)

 ρ < 10 4 Ω.cm: khi lắng trên điện cực thì sẽ bị khử điện tích ngay

 104 ≤ ρ < 10 10 Ω.cm: rất thích hợp cho xử lý bằng phương pháp tĩnh điện

 ρ ≥ 10 10 Ω.cm: rất khó thu hồi bằng điện

1.3 Tính chất của bụi 38

Tính cháy nổ

 Phụ thuộc vào

 Tính chất hóa học và nhiệt lý hạt bụi

• Bụi hữu cơ từ quá trình gia công sơn, keo, nhựa, sợi

• Bụi vô cơ như Mg, Al, Zn

1.4 Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí 39

Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí

Lực kéo hạt bụi bởi các phân tử khí

Hướng di chuyển của bụi trong dòng khí

F D

1.4 Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí

 CD: hệ số sức cản (phụ thuộc trạng thái dòng chảy)

 Ap : diện tích hình chiếu hạt bụi, (m 2 )

 ρg: khối lượng riêng không khí (kg/m 3 )

 vp: vận tốc của hạt bụi (m/s)

 dp: đường kính hạt bụi (m)

1.4 Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí 42

Lực cản theo thực nghiệm

 Định luật Stokes (George Gabriel Stokes, 1851):

 Công thức Stokes được tác giả đưa ra khi giải phươngtrình Navier-Stokes ở trạng thái chảy tầng (Reynolds

Hệ số hiệu chỉnh Cunningham – C c

 Số liệu thực nghiệm cho thấy, với những hạt có đườngkính < 5 µm, lực cản bị giảm đáng kể so với tính toántheo lý thuyết

 Nguyên nhân: do hạt bụi ‘trượt’ giữa các phân tử khí vàgiảm tần suất va chạm

 Kết quả tính lực cản (FD) phải chia cho hệ số hiệuchỉnh Cunningham (Cc)

1.4 Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí

K

.

K

C = 1+ 1142 + 0 558exp - 0 999

1.4 Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí 46

𝑇𝑜 + 110.4

𝑇 + 110.4

 Trong đó:

 λo = 0.0664 μm ứng với nhiệt độ To = 293.15 K và ápsuất Po = 1.01×105 Pa

 λ (μm) ứng với nhiệt độ T (oK) và áp suất P (Pa)

1.4 Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí 47

Độ nhớt của không khí µ (Pa.s) ở nhiệt độ T( o K)

o o





1.4 Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí

1.4 Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí 49

Các trạng thái dòng chảy

1.4 Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí 50

Hệ số Reynolds của dòng bụi

Lực hút trọng trường lên hạt bụi

3 p p

3 p g

(

= -F

F

3 p p

C

d v

3 p p

C

d v

3

= 6

g d

)

c

2 p g

p p

18

)d -

(

g v

= v









0.71 p

1.14 p

0.71 t







1.4 Chuyển động của hạt bụi trong dòng khí 53

Vận tốc lắng cuối ở trạng thái chuyển tiếp

 Tương tự, ở trạng thái chuyển tiếp

6

v d 2,31

3 0.4

g

0.6 1.4

p p

g

d p g

 

g 1,74

v

= v

0.5

g

p p

Vận tốc lắng cuối ở trạng thái chảy rối

 Ở trạng thái chảy rối

6

v d 0,055

3 p

g

2 p p

Ghi chú đơn vị

 ρp: khối lượng riêng của hạt bụi (kg/m3)

 ρg: khối lượng riêng của không khí (kg/m3)

1.5 Hiệu suất xử lý bụi 56

1.5 Hiệu suất xử lý bụi 57

Hiệu suất xử lý

 Trong đó:

 E: hiệu suất xử lý (%)

 Ej : hiệu suất xử lý hạt bụi kích thước dj

 mj: phần khối lượng (mass fraction) của hạt bụi kích

thước dj

 Ci : nồng độ vào (g/s)

 Ce: nồng độ ra (g/s)

 Li : tải lượng đầu vào (g/m3)

 Le: tải lượng đầu ra (g/m3)

1.5 Hiệu suất xử lý bụi 58

1.5 Hiệu suất xử lý bụi 59

Bài giải

d j , μm Ei Mass unit n in mass in number

fraction

mass fraction Ej x nj Ej x mj