Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 31 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
31
Dung lượng
1,53 MB
Nội dung
1
1
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
6.1. Khái niệm và phân loại bụi
Các hạt trong không khí (particles) gồm: các hạt chất rắn có thể lắng và các
hạt lơ lửng hay các sol khí (aerosols = hệ phân tán các hạt chất rắn, lỏng
trong pha khí).
Bụi thường ñược hiểu là các hạt chất rắn tồn tại trong không khí.
Có nhiều cách phân loại bụi:
Theo kích thước hạt:
hạt d <1 µm: khói (smoke)
hạt d = 1 - 75 µm: bụi (dust)
hạt d > 75 µm: bụi thô (grit)
Theo bản chất hóa học: bụi vô cơ, bụi hữu cơ
Theo khả năng lắng: bụi bay (d<10 µm), bụi lắng (d>10 µm)
Theo khả năng xâm nhập ñường hô hấp:
d <5 µm: bụi ñọng lại trong phổi
d = 5 - 10 µm: ñọng lại trong cuống phổi
d > 10 µm: nằm lại trong mũi
Do tầm quan trọng của khả năng xâm nhập ñường hô hấp, phân biệt:
PM
10
: bụi có d ≤ 10 µm
PM
2.5
: bụi có d ≤ 2.5 µm
2
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
ðánh giá quá trình xửlý bụi
Hiệu suất xửlýbụi hay hiệu suất thu gom (collection efficiency), %:
hay:
M
1
: lượng bụi thu gom ñược ở thiết bị, kg/s
M
0
: lượng bụi ñi vào thiết bị, kg/s
M
2
: lượng bụi ñi ra khỏi thiết bị, kg/s
Q: lưu lượng khí (m
3
/s)
C: nồng ñộ bụi (kg/m
3
)
(chỉ số nhỏ chỉ dòng khí tương ứng)
Khi có n thiết bị xửlý lắp nối tiếp, hiệu suất xửlýbụi tổng cộng:
η = 1 - (1 - η
1
)(1 - η
2
)….(1 - η
n
) (6.3)
(6.1) 100100
21
1
0
1
×
+
=×=
MM
M
M
M
η
Thiết bị
0 2
1
Vào
Thu gom
Ra
(6.2) 100
00
11
×
×
×
=
CQ
CQ
η
2
3
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
6.2. Buồng lắng bụi
6.2.1. Nguyên tắc hoạt ñộng
Nguyên tắc: Cho dòng khí thải ñi vào buồng lắng có tiết diện tăng, tốc ñộ khí giảm
ñột ngột, các hạt bụi tách khỏi dòng khí dưới tác dụng của trọng lực.
6.2.2. Cấu tạo thiết bị
Buồng lắng ñơn (H.6.1.a)
Buồng lắng có vách ngăn (H.6.1.b)
Buồng lắng nhiều tầng (H.6.1.c)
Khí thi
Khí thi ñã
loi bi
Phu gom bi
Hình 6.1.
Các dạng buồng lắng bụi
a)
b)
c)
4
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
6.2.3. Hiệu suất xử lý
Hiệu suất thu gom bụi có cỡ hạt d:
L, H: chiều dài, chiều cao buồng lắng, m
v
g
: vận tốc chuyển ñộng ngang của dòng khí, m/s
v
s
: vận tốc lắng của hạt, m/s. Theo ñịnh luật Stokes:
ρ
p
: khối lượng riêng của hạt, kg/m
3
d: ñường kính hạt, m
µ
: ñộ nhớt của khí, kg/m/s
g: gia tốc trọng trường, m/s
2
B: bề rộng buồng lắng, m
Q: lưu lượng dòng khí thải, m
3
/s
Với hạt cỡ d<1 µm; biểu thức Stokes phải ñược nhân với hệ số hiệu chỉnh
Cunningham (C
c
). Giá trị C
c
tùy thuộc cỡ hạt.
(6.4) exp1
−−=
Hv
Lv
g
s
η
(6.5)
18
2
µ
ρ
dg
v
p
s
=
(6.6)
18
exp1
18
exp1
22
−−=
−−=⇒
Q
LBdg
Hv
Ldg
p
g
p
µ
ρ
µ
ρ
η
3
5
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
Thực tế, khí thải chứa hỗn hợp bụi nhiều cỡ hạt.
Tính η
i
cho từng cỡ hạt d
i
theo (6.4); sau ñó từ số liệu phân
bố cỡ hạt trong khí thải, tính hiệu suất tổng cộng:
w
i
là phần hạt cỡ d
i
ðối với buồng lắng nhiều tầng, nhân thêm N (số tầng) vào
biểu thức trong ngoặc ở công thức (6.4).
Từ phương trình (6.4), η cao khi:
v
s
càng lớn (tức d lớn, thường với hạt > 50 µm)
v
g
càng nhỏ (thường v
g
< 3 m/s)
L/H càng lớn
(6.7)
∑
=
ii
w
ηη
6
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
Tóm tắt một số thông số với buồng lắng bụi:
4
7
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
6.3. Thiết bị ly tâm (Cyclone)
6.3.1. Nguyên tắc
Dòng khí thải chuyển ñộng
theo phương tiếp tuyến với
thành thiết bị, lực ly tâm làm
hạt bụi văng xa, va chạm thành
cyclone mất ñộng năng và rơi
xuống theo trọng lực.
6.3.2. Cấu tạo thiết bị
Cyclone ñơn
Kiểu dòng vào phía trên
cùng (H.6.2.a)
Kiểu dòng vào từ dưới
(H.6.2.b)
Cyclone chùm (H.6.2.c)
Hình 6.2.
Các kiểu thiết bị cyclone
a)
b)
c)
8
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
6.3.3. Hiệu suất xử lý
Dựa trên khái niệm “cỡ hạt chia cắt” (“cut diameter”) d
50
hay d
cut
: cỡ hạt
ứng với hiệu quả gom bụi ñạt 50% (Iozia&Leith, 1989):
d
cut
: cỡ hạt chia cắt, m
µ
: ñộ nhớt khí thải, kg/s/m
B: bể rộng ống khí vào, m
n
t
: số vòng xoáy hiệu quả (thường 5 – 10)
v
i
: tốc ñộ khí vào, m/s
ρ
p
: khối lượng riêng của hạt, kg/m
3
Tính hiệu suất thu gom cho cỡ hạt d
p
theo phương pháp Lapple (công thức
6.9 hay ñồ thị 6.3):
Từ phân bố cỡ hạt trong khí thải, tính hiệu suất xửlý tổng cộng theo công
thức (6.7).
(6.8)
2
9
2/1
=
ipt
cut
vn
B
d
ρπ
µ
(6.9)
)/(1
1
1
2
cutp
dd+
−=
η
5
9
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
Hình 6.3.
Hiệu suất thu gom theo
tỷ số d/d
cut
10
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
Ví dụ: Xác ñịnh hiệu suất thu gom bụi của cyclone xửlýbụi từ lò quay xi măng với
các ñiều kiện sau:
ðộ nhớt khí thải = 2 x 10
-5
kg/m/s
tỷ khối bụi = 2.9 x 10
3
kg/m
3
vận tốc khí vào cyclone = 15 m/s
số vòng xoáy hiệu quả = 5
ñường kính cyclone = 3 m
bề rộng ống dẫn khí vào = 0.75 m
Phân bố cỡ hạt như sau:
7>60
360
650
1040
1630
2020
1510
205
31
% khối lượng
Cỡ hạt TB d, µ
µµ
µm
6
11
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
Giải:
Tính d
cut
theo (6.8):
Sử dụng phương trình Lapple (6.9), tính ñược các hiệu suất thu gom tương ứng.
Từ phân bố cỡ hạt, tính ñược
Hiệu suất xửlý tổng cộng η = 66,84%
mmd
cut
µ
94,91094,9
15109,2514,32
75,01029
6
2/1
3
5
=×=
×××××
×××
=
−
−
(6.8)
2
9
2/1
=
ipt
cut
vn
B
d
ρπ
µ
12
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
Các thông số kích thước ñiển hình của cyclone
7
13
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
Tóm tắt một số thông số với cyclone
14
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
6.4.1. Nguyên tắc
Cho khí thải qua vật liệu
lọc bằng sợi, hạt bụi ñược
giữ lại.
Tác dụng lọc bụi liên quan
ñến các cơ chế:
Va chạm (impaction)
(H.6.4.a)
Chặn (interception) (H.6.4.b)
Khuếch tán (diffusion)
(H.6.4.c)
Khác: lắng, tĩnh ñiện,
a)
b)
c)
6.4.Thiết bị lọc túi vải (Fabric filter)
Hình 6.4.
Các cơ chế lọc bụi bằng
túi vải
8
15
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
6.4.2. Cấu tạo thiết bị
Thiết bị lọc dạng túi
(Baghouse filter)
Vật liệu túi lọc: vải bông,
len, dạ, sợi tổng hợp, sợi
thủy tinh
Có 3 kiểu làm sạch bụi khỏi
túi lọc:
Rung cơ học (shaker)
Khí rửa ngược (Reverse
air)
Phun khí theo xung
(Pulse-jet)
Hình 6.5.
Sơ ñồ
thiết bị lọc và hình
ảnh túi lọc
16
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
Rung cơ học
Khí rửa ngược
Phun khí theo
xung
Hình 6.6.
Sơ ñồ các thiết
bị lọc với các kiểu làm sạch
bụi khác nhau
9
17
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
6.4.3. Hiệu suất xử lý
α
: hệ số chiếm chỗ của vật liệu lọc = thể tích vật liệu/tổng thể tích
L: chiều dày của lớp vải lọc, m
d
f
: ñường kính sợi, m
η
fiber
=1 - (1-
η
va chạm
)(1-
η
chặn
)(1-
η
k.tán
)(1-
η
lắng
)…
≈ η
va chạm
+
η
chặn
+
η
k.tán
+
η
lắng
+…
(6.10)
)1(
4
exp1
−
−
−=
f
fiber
d
L
απ
αη
η
• Các giá trị
η
thành
phần khá phức tạp;
có thể xác ñịnh bằng
ñồ thị kinh nghiệm.
Ví dụ hình 6.6.
Hình 6.6.
Hiệu suất gom bụi theo
cơ chế phụ thuộc vào cỡ hạt
18
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
6.4.4. Tỷ số A/C
Trong thiết kế thiết bị túi lọc, tỷ số khí/vải (Air/Cloth hay A/C ratio) ñược
ñịnh nghĩa:
tỷ số A/C = Q/A
c
Q: lưu lượng khí, m
3
/s
A
c
: diện tích bề mặt túi lọc, m
2
Tỷ số A/C chính là vận tốc lọc v
f
.
A/C là thông số thiết kế quan trọng, tùy thuộc vào phương pháp làm sạch
bụi:
0.01– 0.03 (m
3
/s)/m
2
Rung cơ học
0.005 – 0.015 (m
3
/s)/m
2
Khí rửa ngược
0.025 – 0.075 (m
3
/s)/m
2
Phun khí theo xung
Tỷ số A/CPhương pháp làm sạch bụi
Bảng 6.1.
Tỷ số A/C với các loại thiết bị túi lọc
10
19
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
< 0.1 với sợi ñan
~ 0.3 với sợi ép
Hệ số chiếm chỗ vật liệu α
< 1 m
2
ñến vài trăm m
2
Diện tích vải lọc
0.005 – 0.075 m/sVận tốc lọc
18 tháng - 2 nămTuổi thọ trung bình túi lọc
260 - 280ºC Nhiệt ñộ vận hành tối ña
1.25 – 15 cm H
2
Oðộ sụt áp
> 0.5 µm
Cỡ hạt xửlý hiệu quả
> 99%Hiệu suất xửlý bụi
Tóm tắt một số thông số với túi lọc
20
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬLÝBỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬLÝ BỤI
6.5. Thiết bị rửa khí (scrubber)
6.5.1. Nguyên tắc hoạt ñộng
Cho khí thải tiếp xúc chất lỏng bụi bị giữ lại và thải ra dạng bùn cặn.
Nếu chỉ loại bụi-dùng H
2
O, nếu kết hợp loại khí -dùng dung dịch hóa chất.
6.5.2. Cấu tạo thiết bị
Kiểu tháp phun (spray tower) H.6.7.a.
Kiểu cyclone (cyclone scrubber) H.6.7.b.
Kiểu venturi (Venturi scrubber) H.6.7.c.
Khí thải
Khí sạch
Nước
Bùn
Khí sạch
Khí thải
Bùna)
b) c)
Hình 6.7.
Các thiết
bị hấp thụ bụi
[...]... Ph n C CÔNG NGH X Chương 6 X 25 LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ B I Tóm t t m t s ñ c ñi m c a ESP BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 26 13 Ph n C CÔNG NGH X Chương 6 X LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ B I 6.7 So sánh, l a ch n phương pháp x lý b i Phương pháp x lý liên quan ñ n c h t: BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Ph n C CÔNG NGH X Chương 6 X 27 LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ B I BM KTMT - Khoa Môi trư ng... Hu 28 14 Ph n C CÔNG NGH X Chương 6 X LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ B I BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Ph n C CÔNG NGH X Chương 6 X 29 LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ B I BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 30 15 Ph n C CÔNG NGH X Chương 6 X LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ B I BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Ph n C CÔNG NGH X Chương 7 X 31 LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I 7.1 ð i cương v các... Chương 7 X 55 LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I Hình 7.11 Sơ ñ h th ng ñ t có xúc tác x lý VOC (Ngu n: Schnelle, Karl B Air pollution control technology handbook, CRC Press, 2002) BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 56 28 Ph n C CÔNG NGH X Chương 7 X LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Ph n C CÔNG NGH X Chương 7 X 57 LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ... CÔNG NGH X Chương 7 X LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I a) thi t b h p ph ph ng b) thi t b h p ph l p c ñ nh có tái sinh (có th làm vi c v i Q = 9,4 m3/s) (chi u dày l p h p ph = 0,3 - 1,2 m; vg = 6,0 30 m/min) Hình 7.6 M t s d ng thi t b h p ph x lý khí BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Ph n C CÔNG NGH X Chương 7 X 45 LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I 7.3.3.X lý các ch t h u cơ bay... CÔNG NGH X Chương 7 X LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I a) b) c) Hình 7.3 Các lo i tháp r a khí a) tháp phun ngư c dòng b) tháp có l p ñ m c) tháp có các ñĩa ti p xúc (Ngu n: C.C Lee Handbook of environmental engineering calculations McGraw-Hill, 2000) BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Ph n C CÔNG NGH X Chương 7 X 39 LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I 7.2.3 X lý SO2 Công ngh ph bi n... ph ng (plate ESP) BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Ph n C CÔNG NGH X Chương 6 X 23 LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ B I a) D ng ng Hình 6.8 Các thi t b l c b i tĩnh ñi n BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu b) D ng t m ph ng 24 12 Ph n C CÔNG NGH X Chương 6 X LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ B I 6.6.3 Hi u su t x lý Phương trình Deutsch-Andersen: v pA Q η = 1 − exp (6.18) A: t ng di n tích... Ph n C CÔNG NGH X Chương 7 X LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I M t s sơ ñ công ngh x lý VOC b ng than ho t tính Hình 7.7 H th ng v i l p h p ph c ñ nh có tái sinh b ng hơi nư c và thu h i VOC Ngu n: Schnelle, Karl B Air pollution control technology handbook, CRC Press, 2002) BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Ph n C CÔNG NGH X Chương 7 X 47 LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I Hình 7.8... - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Ph n C CÔNG NGH X Chương 7 X 37 LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I 7.2 Phương pháp h p th 7.2.1.Nguyên t c x lý Cho khí th i ti p xúc v i dung môi l ng hay d ch hóa ch t, khí ñ c h i s b gi l i b i quá trình hòa tan hay ph n ng v i hóa ch t ð i tư ng x lý: SO2, H2S, HCl, Cl2, NH3 7.2.2.Thi t b x lý Các tháp h p th hay tháp r a khí (scrubber): tháp phun ngư c dòng... - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 58 29 Ph n C CÔNG NGH X Chương 7 X LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I Hình 7.12 Sơ ñ h th ng kh xúc tác x lý NOx (Ngu n: Schnelle, Karl B Air pollution control technology handbook, CRC Press, 2002) BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Ph n C CÔNG NGH X Chương 7 X 59 LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I 7.5.2 Thi t b xư lý khí th i ô tô Khí th i ñ ng cơ... o thành Hi u su t lo i NOx có th ñ t 99% Hình 7.5 Sơ ñ công ngh x lý NOx b ng oxy hóah p th (Ngu n: Schnelle, Karl B Air pollution control technology handbook, CRC Press, 2002) BM KTMT - Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 42 21 Ph n C CÔNG NGH X Chương 7 X LÝ B I VÀ KHÍ TH I LÝ CÁC KHÍ ð C H I 7.3.Phương pháp h p ph 7.3.1.Nguyên t c x lý S d ng ch t h p ph gi l i các khí ñ c h i khi cho khí th i ñi qua . NGHỆ XỬ LÝ BỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬ LÝ BỤI
15
29
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬ LÝ BỤI
30
BM. NGHỆ XỬ LÝ BỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬ LÝ BỤI
16
31
BM KTMT - Khoa Môi trường – Trường ðHKH Huế
Phần C. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỤI VÀ KHÍ THẢI
Chương 6. XỬ LÝ BỤI
32
BM