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

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2010 Tên đề tài: 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 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 8707 Hà Nội – Năm 2010 3 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2010 Tên đề tài: 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 4 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 5 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 6 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 đ iện 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 nghiệ m 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 7 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 8 DANH SCH CC THNH VIấN THAM GIA STT Họ và tên Học hàm, học vị Cơ quan công tác 1 Dơng Văn Long Tiến sĩ Viện NCCK 2 Trịnh Xuân Đạt Kỹ s cơ khí Viện NCCK 3 Hoàng Trung Kiên Kỹ s cơ khí Viện NCCK 4 Nguyễn Việt Thái Kỹ s cơ khí Viện NCCK 9 MỞ ĐẦU 1. C¬ së ph¸p lý cña ®Ò tµi - Quyết định số: 6228/QĐ-BTC ngày 10 tháng 12 năm 2009 về việc đặt hàng thực hiện các nhiệm vụ KHCN năm 2010 của Bộ trưởng Bộ Công Thương. - Hợp đồng số 205.10.RD/HĐ-KHCN ngày 16 tháng 3 năm 2010 giữa Bộ Công Thương và Viện Nghiên cứu Cơ khí. 2. Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây, đất nước ta đang đẩy mạ nh xây dựng các công trình thủy điện để đáp ứng nhu cầu điện năng của xã hội và đẩy nhanh xây dựng cơ sở hạ tầng để đáp ứng như cầu nhà ở và đi lại của người dân, từ đó phát triển kinh tế xã hội của đất nước. Để tăng hiệu quả kinh tế dự án thông qua việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật tiên ti ến trong công tác xây dựng đập thuỷ điện, nhiều dự án trên thế giới và Việt Nam đã áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn (RCC) thay thế cho công nghệ bê tông thông thường ở các đập thuỷ điện có công suất trung bình và lớn. Để áp dụng được công nghệ bê tông đầm lăn, vấn đề quan trọng là phải xác định được nguồn cung cấp vật liệu kết dính (Pozzolan) theo 2 hướng: Sử dụng vật liệu Pozzolan tự nhiên t ừ các mỏ Pozzolan hiện có (phương án này theo đánh giá của các chuyên gia là khó khả thi ở điều kiện Việt Nam); hoặc sử dụng tro bay từ các nhà máy nhiệt điện (có tính khả thi cao về kỹ thuật, trữ lượng và đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong thời gian ngắn). Căn cứ theo các báo cáo Quy hoạch phát triển nguồn điện gần đây thì trong giai đoạn 2006 - 2010, sẽ khởi công đưa vào vận hành kho ảng 40 dự án thuỷ điện có quy mô công suất từ 30 MW trở lên, tổng công suất các dự án này khoảng 4.850 MW. Các dự án này dự kiến sử dụng 70% bê tông đầm lăn, khoảng 12,6 triệu m3. Với khối lượng bê tông dùng công nghệ đầm lăn nói trên, dự kiến cần khoảng 1,7 - 2 triệu tấn phụ gia. 10 Giai on sau nm 2010, do s lng v quy mụ cụng sut ca d ỏn thu in tng lờn ỏng k nờn nhu cu ph gia bờ tụng cho cụng ngh bờ tụng m ln cng tng tng ng. D kin, bỡnh quõn hng nm nhu cu ph gia cho bờ tụng m ln nm trong khong 200.000 - 300.000 tn/nm. c bit, i vi d ỏn Nh mỏy Thu in Sn La cú cụng sut 2.400 MW, khi lng bờ tụng m ln c n phi s dng l 4,4 triu m3. Thy c vn ú, nhiu doanh nghip nh Cao Cng, Bc Sn ó khai thỏc, tỏi ch khớ thi t nh mỏy nhit in thnh tro bay. Nhng khõu lc bi ca cụng on sy la chn cụng ngh lc bi t nờn nh hng nghiờm trng n mụi trng v lm gim nng sut thit b do phi th i nhiu tro bay theo nc. Trc tỡnh hỡnh ny, Vin Nghiờn cu C khớ ó tham quan, kho sỏt trong v ngoi nc, tỡm phng ỏn nghiên cứu, tính toán, thiết kế thiết bị lọc bụi khí thải bằng phơng pháp khô từ máy sấy vật liệu có độ ẩm tới 17% trong công nghiệp nhằm gii quyt vn ny. Vỡ cụng on sy tro bay cú m u vo cao, trong mụi trng nhit cao nờn khi a thit b lc bi vo hot ng ó xy ra rt nhiu vn nh hng n hiu sut c a lc bi t ú lm gim nng xut ca dõy chuyn sy tro bay. Xut phỏt t nhng c im v tỡnh hỡnh trờn tỏc gi ó chn ti: Nghiờn cu, tớnh toỏn, thit k thit b lc bi khớ thi bng phng phỏp khụ t mỏy sy vt liu cú m ti 17% trong cụng nghip em li hiu qu kinh t. 3. i tng, mc ớch, ni dung v phng phỏp nghiờn cu 3.1. i tng nghiờn cu i tng nghiờn cu ca ti l b thụng s ti u cho quỏ trỡnh sy lc bi tro bay cú m cao 17% v trong mụi trng nhit cao. Nghiờn cu tng quan cỏc ti liu, lý thuyt kt hp vi kho nghim. 11 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 s ấy 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 đ iều 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. [...]... Làm chủ đợc công nghệ, tính toán thiết kế, thiết kế và chế tạo lọc bụi túi làm việc trong môi trờng có nhiệt độ và độ ẩm cao (độ ẩm vào tới 18%, u ra nh hn 2% , nhit ti 2500C); - Nâng cao năng lực và đào tạo đợc đội ngũ cán bộ KHCN về lọc bụi túi, bụi khí thải có độ ẩm và nhiệt độ cao 4.2 í ngha kinh t - xó hi - Làm chủ đợc thiết kế chế tạo thiết bị lọc bụi có độ ẩm và nhiệt độ cao khắp phục việc nhập... chều dày lới lọc D - đờng kính sợi vật liệu d) Các thiết bị lọc - Thiết bị lọc túi vải có kết cấu nh trên hình 3 21 (1.11) Hình1 3 Dạng thiết bị lọc túi kiểu nhiều ngăn Thiết bị này đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp luyện kim và vật liệu xây dựng để thu hồi bụi Kết cấu buồng lọc đợc chia thành nhiều ngăn, mỗi một ngăn có nhiều túi lọc và rũ bụi bám trên túi bằng luồng khí thổi ngợc hoặc bằng rung... 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 28 Hệ thống thiết bị lọc bụi túi bao gồm: - Thiết bị lọc bụi túi - Quạt hút - Thiết bị vận chuyển bụi thu hồi - ống thải khí và các ống nối 5 4 cửa Ra 6 7 3 8 2 cửa vào 1 cửa xả bụi Hỡnh 1.9 Sơ đồ hệ thống lọc bụi túi 1.Quạt hút 4 Túi lọc 7... bộ lọc kiểu ống thì A = 2 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 nh mức độ lọc yêu cầu Thiết bị lọc bụi điện đợc phân loại nh sau: - Kiểu tấm 26 - Kiểu ống Theo hớng chuyển động... 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 đợc thiết kế theo từng khoang, kết cấu chung cho từng khoang cho trên hình 4 Tại cơ sở sản xuất tro bay, lọc bụi đợc sử dụng là 8 khoang 30 Nắp đậy ống dẫn khí à òi h Van khí nén Túi lọc bụi Hình1.11 Sơ đồ cấu tạo khoang lọc Thân máy 1.3.3 Chức năng lọc Khí sạch Khí bụi. .. nồng độ bụi ở thời gian , 0 - k hệ số kết tụ - 1 - là thể tích khí chứa một hạt bụi n Hệ số k có giá trị khác nhau ứng với các hạt bụi khác nhau Ngoài ra hệ số này còn phụ thuộc vào các lực tồn tại trong quá trình chuyển động Tốc độ kết tụ của các hạt bụi trong không khí bụi có kích thớc khác nhau sẽ lớn hơn tốc độ kết tụ các hạt bụi có kích thớc nh nhau Một số tác động đến quá trình kết tụ khí bụi: ... các vật chất hoá học Khi nghiên cứu tính chất của khí bụi ta cần xét đến khối lợng riêng của hạt bụi Do vậy cần phân biệt: khối lợng riêng của bản thân hạt bụi và khối lợng riêng của hạt đợc kết tụ Kích thớc của hạt bụi đợc 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 đắn khi thiết kế Hiệu quả của thiết bị lọc bụi. .. 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 ớt 1.3 Thit b lc bi tỳi lc bi tro bay t khớ thi nh mỏy nhit in t than Khoang khí sạch Vòi phun Đờng khí sạch ra Hình 1.7.Dạng ngoài thiết bị lọc bụi túi cho dây chuyền sản xuất tro bay 27 - Là thiết bị sử dụng túi vải để lọc bụi - Quá trình rũ bụi hoàn toàn tự động và kiểm soát... suất làm sạch - Túi lọc đợc làm sạch bằng xung khí nén - Kết cấu đợc 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, đợc 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 xơng túi,... 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 lu) và hệ thống điều khiển (tủ điện + thiết bị điều khiển) c) Hiệu quả lọc của thiết bị Hiệu quả lọc của thiết bị đợc biểu diễn qua nồng độ đầu và cuối của bụi trong không khí đi qua bộ lọc :[4] = av Với C2 = C1 exp C1 C2 C1 (1.12) ; trong đó: C1, C2 nồng độ bụi . kho sỏt trong v ngoi nc, tỡm phng ỏn nghiên cứu, tính toán, thiết kế thiết bị lọc bụi khí thải bằng phơng pháp khô từ máy sấy vật liệu có độ ẩm tới 17% trong công nghiệp nhằm gii quyt vn. VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2010 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ LỌC BỤI KHÍ THẢI BẰNG. VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2010 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ LỌC BỤI KHÍ THẢI