CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI
PHƯƠNG PHÁP KHÔ
Là kiểu thiết bị đơn giản nhất, lợi dụng trọng lực của các hạt bụi khi dòng khí chứa bụi chuyển động ngang trong thiết bị
Buồng lắng bụi hiệu quả trong việc loại bỏ các hạt bụi có kích thước lớn hơn 50 m, nhưng hoàn toàn không có khả năng thu hồi đối với các hạt bụi nhỏ hơn 5 m.
- Chi phí vận hành và bảo trì thiết bị thấp
- Buồng lắng bụi có kích thước lớn, chiếm nhiều diện tích
Thiết bị xiclon là một giải pháp hiệu quả trong công nghiệp, đặc biệt khi xử lý bụi có kích thước lớn hơn 5μm Quá trình thu hồi bụi trong xiclon diễn ra nhờ vào lực ly tâm, giúp tách biệt bụi ra khỏi không khí một cách hiệu quả.
Nguyên lý hoạt động của cyclone là dòng khí ô nhiễm được đưa vào từ phía trên, với ống dẫn khí bố trí theo phương tiếp tuyến, giúp khí sau khi xử lý thoát ra qua ống phía trên Khi vào cyclone, khí thực hiện chuyển động xoắn ốc và hình thành dòng xoáy, trong đó các hạt bụi bị lực ly tâm văng vào thành cyclone Khi tiến gần đến đáy, dòng khí sẽ quay ngược lại và chuyển động lên trên, tạo thành dòng xoắn trong, trong khi các hạt bụi di chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng lực Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả trong việc loại bỏ bụi bẩn khỏi không khí.
- Không có phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị
- Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 500 0 C)
- Thu hồi bụi ở dạng khô
- Trở lực hầu như cố định và không lớn (250÷1500) N/m 2
- Làm việc ở áp suất cao
- Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt xiclon
- Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi
- Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 m
- Không thể thu hồi bụi kết dính
Nguyên lý hoạt động: Quá trình lọc bụi trên vải lọc xảy ra theo 3 giai đoạn
Trong giai đoạn đầu, khi vải lọc vẫn còn sạch, bụi bẩn sẽ lắng đọng trên các lớp xơ bề mặt và giữa các sợi vải Ở thời điểm này, hiệu suất lọc bụi còn tương đối thấp.
Giai đoạn 2 là thời điểm khi lớp bụi đã hình thành trên bề mặt vải, tạo thành một lớp lọc bụi thứ hai Lớp bụi này có khả năng lọc bụi rất hiệu quả, mang lại hiệu suất lọc cao trong giai đoạn này.
Giai đoạn 3 là thời điểm sau khi thiết bị hoạt động một thời gian, lớp bụi trên vải lọc sẽ dày lên, dẫn đến tăng trở lực Do đó, việc làm sạch vải lọc là cần thiết Mặc dù sau khi làm sạch, vẫn còn một lượng bụi lớn giữa các sợi vải, nhưng hiệu suất lọc trong giai đoạn này vẫn duy trì ở mức cao.
Vải có thể phục hồi bằng hai phương pháp cơ bản:
- Rung vật liệu lọc (cơ học, khí động học);
- Thổi ngược vật liệu lọc bằng khí sạch hoặc không khí Ưu điểm: hiệu suất lọc bụi cao 98÷99%, phù hợp với các loại bụi có đường kính nhỏ
- Giá thành và chi phí quản lý cao vì đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc, thiết bị rũ bụi;
- Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm
2.1.4 Thiết bị lắng quán tính
Nguyên lý hoạt động của hệ thống này dựa trên việc đột ngột thay đổi hướng chuyển động của dòng khí, khiến các hạt bụi do lực quán tính tiếp tục di chuyển theo hướng cũ Kết quả là các hạt bụi sẽ tách ra khỏi dòng khí và rơi vào bình chứa.
Vận tốc khí trong thiết bị đạt khoảng 1 m/s, trong khi ở ống vào lên tới 10 m/s Hiệu quả xử lý của thiết bị này dao động từ 65-80% đối với các hạt bụi có kích thước từ 25-30 µm.
Các thiết bị này sử dụng dãy lá chắn hoặc vòng chắn để xử lý khí Khi khí đi qua mạng chắn, nó sẽ đổi hướng đột ngột, khiến các hạt bụi do quán tính tách ra khỏi khí hoặc va chạm vào các tấm phẳng nghiêng, sau đó lắng xuống dòng khí bụi Kết quả là khí được chia thành hai dòng: một dòng chứa bụi nồng độ cao 10% thể tích được hút qua xiclon để xử lý tiếp, và dòng còn lại chiếm 90% thể tích đi qua các tấm chắn Để đạt hiệu quả tách bụi quán tính, vận tốc khí trước mạng chóp cần đạt tối thiểu 15m/s.
Hiệu quả lọc bụi cao
Có thể xử lí các bụi có kích thước khá bé
➢ Nhược điểm: Gây mài mòn thiết bị
Thiết bị lọc dạng này bao gồm một hoặc nhiều lớp với sợi vải phân bố đồng nhất, giúp thu hồi và tích tụ bụi theo chiều dày của lớp lọc Vật liệu lọc có thể là sợi tự nhiên hoặc nhân tạo, với kích thước từ 0,01 đến 100 μm.
Chiều dày của lớp lọc có thể từ vài phần ngàn mét đến 2m (lọc đệm nhiều lớp để sử dụng lâu dài)
Trong thiết bị lọc điện, khí được xử lý bụi nhờ tác dụng của lực điện trường
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khí thải dựa trên việc thổi khí qua hai điện cực Điện cực nối đất, gọi là điện cực lắng, chủ yếu thu giữ bụi, trong khi điện cực còn lại, được gọi là quầng sáng, nhận dòng điện một chiều cao áp Sự chênh lệch điện thế tạo ra cường độ điện trường lớn, dẫn đến va chạm ion mạnh mẽ Dưới tác động của lực điện trường, các ion di chuyển về phía điện cực trái dấu, tạo ra dòng điện.
Khi khí thải chứa bụi được thổi qua hai điện cực, các ion bám vào bề mặt bụi, khiến chúng mang điện Dưới tác động của điện trường, bụi di chuyển về phía các điện cực trái dấu và được lắng lại trên bề mặt điện cực Định kỳ, tùy thuộc vào mức độ tích tụ bụi, điện cực sẽ được rung lắc hoặc xối nước để thu gom bụi.
Thiết bị lọc điện có ưu điểm:
- Hiệu suất thu hồi bụi cao, đạt tới 99%;
- Chi phí năng lượng thấp;
- Có thể thu được các hạt bụi có kích thước nhỏ tới 0,1m và nồng độ bụi từ vài gam đến 50g/m 3 ;
- Chịu được nhiệt độ cao (nhiệt độ khí thải có thể tới 500 0 C);
- Làm việc được ở áp suất cao hoặc ở áp suất chân không;
- Có thể tự động hóa điều khiển hoàn toàn
Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm như sau:
Do độ nhạy cao, ngay cả những thay đổi nhỏ giữa giá trị thực và giá trị tính toán của các thông số cũng có thể làm giảm hiệu quả thu hồi bụi đáng kể.
- Khi có sự cố cơ học dù nhỏ cũng làm ảnh hưởng tới hiệu quả thu bụi;
- Không sử dụng được với khí thải có chứa chất dễ nỗ vì thường xuất hiện các tia lửa điện.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THẾT BỊ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ
Lựa chọn phương pháp tối ưu để giảm ô nhiễm không khí, đặc biệt là bụi, là vấn đề quan trọng Cần tìm cách hạ nồng độ bụi xuống dưới mức tiêu chuẩn cho phép, đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế và phù hợp với điều kiện của nhà máy.
Phương pháp lựa chọn sẽ dựa trên những nguyên tắc cơ bản sau:
- Thiết bị phù hợp với thành phần, nồng độ và tính chất của hạt bụi
- Hiệu quả đạt yêu cầu Dễ dàng lắp đặt, thi công
- Đạt yêu cầu về mặt kinh tế trong giai đoạn hiện nay
- Phù hợp với các yêu cầu khách quan khác
Dựa trên khảo sát về tính chất của hạt bụi và các yếu tố như mặt bằng nhà máy, chúng tôi đề xuất phương án xử lý bụi gỗ cho nhà máy chế biến gỗ như sau:
Bụi gỗ cần được xử lý để thu hồi làm nguyên liệu cho sản xuất ván ép và chất đốt cho lò sấy Do có sự pha trộn giữa bụi tinh và bụi thô, phương pháp xử lý bụi được chọn là phương pháp khô Sơ đồ công nghệ cho quy trình này được thể hiện trong hình 3.1.
Hình 3.1a: Sơ đồ khối quy trình công nghệ xử lý bụi gỗ
Hình 3.1b: Sơ đồ chi tiết quy trình công nghệ
Lọc túi vải Ống khói
Bụi được thu gom ngay tại vị trí phát sinh qua các chụp hút trên máy công cụ, kết nối với hệ thống ống dẫn Dưới tác dụng của lực hút, bụi sẽ được dẫn vào Xiclon, nơi các hạt bụi lớn bị tách ra nhờ lực ly tâm và lắng xuống phễu chứa Lượng bụi tinh còn lại tiếp tục qua thiết bị lọc túi vải, nơi bụi được lọc với hiệu suất cao Cuối cùng, khí sạch sau khi qua thiết bị lọc được dẫn ra ống thải và thải ra ngoài, đáp ứng tiêu chuẩn xã thải theo QCVN.
Khí thải sau khi qua hệ thống xử lý cần đạt tiêu chuẩn xả thải, với nồng độ bụi phải thấp hơn mức cho phép theo Quy chuẩn Việt Nam 19-2009 về bụi và các chất vô cơ.
− Thiết kế hệ thống phải đảm bảo tiết kiệm tối ưu về kinh tế, đảm bảo thích hợp với môi trường và khí hậu Việt Nam
- Công nghệ đề xuất phù hợp với đặc điểm, tính chất của nguồn khí thải
- Nồng độ khí thải sau xử lý đạt QCVN 19:2009/BTNMT
- Hiêu suất lọc bụi tương đối cao
- Không gian lắp đặt nhỏ
- Vận hành phức tạp, đòi hỏi nhân viên vận hành phải có trình độ chuyên môn cao
- Cần có cơ cấu thổi khí phụ trợ
- Đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc và thiết bị rũ lọc
- Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm
3.1.3 Sơ đồ nguyên lí các thiết bị a/ Sơ đồ nguyên lý của Cyclone
Hình 2.2 Cấu tạo thiết bị Cyclone
Cyclon là một thiết bị hình trụ tròn với miệng dẫn khí vào ở phía trên Khi không khí đi vào cyclon, nó sẽ chuyển động xoáy theo đường xoắn ốc dọc theo bề mặt bên trong của vỏ hình trụ.
Dòng khí sẽ chuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc khi xuống tới phần phễu, và qua ống tâm sẽ thoát ra ngoài Sơ đồ nguyên lý của túi vải minh họa quá trình này.
Nguyên lý lọc bụi của vải dựa trên việc cho không khí lẫn bụi đi qua tấm vải lọc, trong đó các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải bị giữ lại theo nguyên lý rây Các hạt nhỏ hơn bám dính lên bề mặt sợi vải do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, tạo thành lớp màng trợ lọc giúp giữ lại cả những hạt bụi rất nhỏ Hiệu quả lọc có thể đạt tới 99,8% nhờ lớp trợ lọc này Tuy nhiên, sau một thời gian, lớp bụi dày lên sẽ làm tăng sức cản của màng lọc, yêu cầu phải ngưng cho khí thải đi qua và tiến hành loại bỏ bụi bám trên mặt vải, quá trình này được gọi là hoàn nguyên khả năng lọc.
3.2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ 3.2.1 Tính toán xiclon
Do lưu lượng lớn, ta chia nhỏ bằng cách mắc song song 2 cyclone
- Khối lượng riêng của hạt bụi là: b = 1200 kg/m 3
- Diện tích tiết diện ngang của xiclon: 𝐹 = 𝐿
F: diện tích tiết diện ngang của xiclon [ m 2 ] L: lưu lượng dòng khí (m 3 /s) w q : tốc độ quy ước, thường chọn w q = 2,2 ÷ 2,5 m/s Chọn w q = 2,5 m/s
( công thức III.47 Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 1)
- Tốc độ thực tế của khí trong xiclon: v tt = 4𝐿
- Độ sai biệt so với tốc độ tối ưu
2,5 = 0,4% < 15% v tt = 2,46 m/s đạt yêu cầu (Kỹ Thuật Môi Trường, 2001)
Các kích thước chi tiết của xiclon
- Ống dẫn khí vào đặt tiếp tuyến với thành thiết bị và mặt cắt có dạng hình chữ nhật chiều cao h và chiều rộng b tỉ số thường lấy là k
𝑘 = ℎ/𝑏 = (2/4) ( theo công thức III.26 -sổ tay quá trình thiết bị tập 1)
2×20×3600 = 0,2m (theo công thức III.27-sổ tay QTTB1)
𝑤 𝑣 (m/s) : Vận tốc khí vào xiclon, thường lấy 𝑤 𝑣 = 18 ÷ 20 m/s Chọn 𝑤 𝑣 = 20 m/s
Theo "sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất 1", bảng III.4, đường kính thân xiclon ЦH-24 được xác định là 0,84 m Từ đó, ta tính được đường kính ống thoát khí ra là d1 = 0,6D = 0,6 × 0,84 = 0,507 m Chiều dài ống dẫn khí vào cũng được tính là l = 0,6D = 0,6 × 0,84 = 0,507 m.
Chiều cao ống tâm có mặt bích:ℎ 1 = 2,11𝐷 = 2,11 × 0,84 = 1,772 m Chiều cao phần hình trụ:ℎ 2 = 2,11𝐷 = 2,11 × 0,84 = 1,772 m
Chiều cao phần thân hình nón được tính là 1,470 m, trong khi chiều cao phần bên ngoài ống tâm là 0,336 m Chiều cao thiết bị xiclon đạt 3,578 m Đường kính trong của cửa tháo bụi dao động từ 252 đến 336 mm, với lựa chọn d2 = 0,3 m Khoảng cách từ tận cùng xiclon đến mặt bích được xác định là 0,25 m.
Góc nghiêng giữa nắp và ống vào: $ 0
Hệ số trở lực = 60 Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon
- Số vòng quay lý thuyết:
- Đường kính của hạt có hiệu suất xử lí 50%: d p50 = [ 9à𝑏
: hệ số nhớt động học của bụi
( theo Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải tập 2-Trần Ngọc Chấn)
- Hiệu suất loại bỏ hạt bụi có kích thước d pj : η i = 1
- Bảng 3.2 Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụi Đường kính cỡ hạt , m < 5 5 – 10 10 – 15 15-20 >20 Tổng
Lượng bụi trong 1m 3 khí thải, mg/m 3
Lượng bụi còn lại sau khi qua xiclon, mg/m 3
Lượng bụi còn lại sau khi qua 2 xiclon: 2×20000(mg/m 3 )×(100% - 89,39%) = 4244 (mg/m 3 ) Khối lượng bụi thu trong 1 ngày
- Khối lượng riêng của khí thải ở 35 o C: 𝜌 𝑘 = 1,293 × 273
- Khối lượng riêng của hỗn hợp khí thải ở 35 o C: 𝜌 ℎℎ = 𝜌 𝑏 𝑦 1 + (1 − 𝑦 1 )𝜌 𝑘 Với :
- Lượng hệ khí vào xiclon 𝐺 𝑣 = 𝜌 ℎℎ × 𝑄 𝑣 = 1,36 × 10000 = 13600kg/h Trong đó:
hh : khối lượng riêng của hỗn hợp khí thải, [ kg/m 3 ]
Q v : lưu lượng khí vào xiclon, [ m 3 /h ]
-Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào xiclon (% khối lượng)
-Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi xiclon (% khối lượng)
-Lượng hệ khí ra khỏi xiclon
100−0,16 = 13422 kg/h -Lượng khí sạch hoàn toàn
100 = 13400 kg/h -Lượng bụi thu được
𝐺 𝑏 = 𝐺 𝑣 − 𝐺 𝑟 = 13600 − 13422 = 178 kg/h -Lưu lượng hệ khí đi ra xiclon
-Năng suất xiclon theo lượng khí sạch hoàn toàn
-Khối lượng bụi thu được ở xiclon trong 1 ngày ( làm vệc 16 giờ/ngày đêm)
𝑚 = 178 × 16 = 2848 kg/ngày -Thể tích bụi thu được ở xiclon trong 1 ngày
Tổn thất áp suất trong xiclon
Trở lực của xiclon được xác định theo công thức:
3.2.2 Tính toán thiết bị lọc túi vải
Lưu lượng khí cần lọc Q = 9869 m 3 /h
Nồng độ bụi vào thiết bị C v = 4244 mg/m 3 Nhiệt độ khí bụi vào t b = 35 o C
Khối lượng riêng của không khí khô ở 35 o C: ρ k = 1,15 kg/m 3 Khối lượng riêng của bụi ρ b = 1200 kg/m 3
Nồng độ bụi ra khỏi thiết bị túi vải theo QCVN 19 – 2009, loại B
C TC = 200 mg/m 3 ở điều kiện chuẩn ( 0 o C và áp suất bằng 760 mmHg)
Nồng độ tối đa cho phép của các chất ô nhiễm trong khí thải từ các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh và dịch vụ được quy định theo QCVN 19 – 2009 Quy định này nhằm đảm bảo chất lượng không khí và bảo vệ sức khỏe cộng đồng Các cơ sở cần tuân thủ các tiêu chuẩn này để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
C max là nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm trong khí thải từ các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh và dịch vụ, được thải ra môi trường không khí, được đo bằng mg/Nm³.
C TC : Giá trị nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm theo QCVN 19 – 2009
K p : Hệ số theo lưu lượng nguồn thải
Bảng 3.3 Hệ số K p theo lưu lượng
Lưu lượng nguồn thải (m 3 /h) Giá trị hệ số K p
K v : Hệ số vùng, khu vực, nơi có cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ
Phân vùng Giá trị hệ số K v
Nội thành của đô thị loại đặc biệt và đô thị loại I, rừng đặc dụng, cùng với các di sản thiên nhiên và di tích lịch sử văn hóa đã được xếp hạng, cũng như các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh và dịch vụ nằm trong khoảng cách dưới 02 km đến khu vực này.
Nội thành và nội thị thuộc các đô thị loại II, III, IV, trong khi vùng ngoại thành bao gồm đô thị loại đặc biệt và đô thị loại I, có khoảng cách đến ranh giới dưới mức quy định.
Khu công nghiệp và đô thị loại IV nằm ở vùng ngoại thành, với khoảng cách đến ranh giới nội thành lớn hơn hoặc bằng 2 km Các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh và dịch vụ có khoảng cách đến ranh giới các khu vực đô thị loại II, III, IV dưới 2 km.
Vùng 5 Nông thôn miền núi 1,4
Bảng 3.4 Hệ số phân vùng K v
C max = 200 × 1 × 1 = 200 mg/m 3 Ở điều kiện thường t = 35 o C, nồng độ ra:
Hiệu suất làm việc của thiết bị η:
(Công thức 9-18, trang 315, Kỹ thuật thông gió, Trần Ngọc Chấn) η = 𝐶 𝑣 −𝐶 𝑟
Kích thước túi vải Đường kính D = 125 – 300 mm, chọn D = 250 mm= 0,25 m Chiều cao l = 2 – 3,5 m, chọn l = 3 m
Diện tích một ống tay áo: S 1 túi vải = 𝜋 × 𝐷 × 𝑙 = 𝜋 × 0,25 × 3= 2,35 m 2
Trở lực của thiết bị
A: hệ số thực nghiệm kể đến độ ăn mòn, độ bẩn A = 0,25÷2,5
Chọn A = 2 n: hệ số thực nghiệm, n = 1,25÷1,3 Chọn n = 1,3 v: cường độ lọc, v = 50 m 3 /m 2 h
P : Tổn thất áp suất thiết bị túi vải
: Hệ số nhớt động học của khí thải = 18,87 Pa.s
R v :Hệ số trở lực vách ngăn, R v = 133 N / m 2
R b : Hệ số trở lực bã lọc, R b = 1 , 109 10 3 N / m 2
Với R v , R b tùy thuộc vào khí, vải lọc, pha phân tán, nhiệt độ,… và được xác định theo thực nghiệm
Chọn hiệu suất bề mặt lọc: η = 85%
Diện tích bề mặt lọc S = 𝑄
Số ống tay áo cần: n = 𝑆
2,35 = 99 ống Chọn số ống thiết kế là 100 ống Năng suất lọc đơn vị thực tế khi thiết kế 100 ống lọc tay áo: q tt = η 𝑄 ×𝑆 𝑡𝑡 = 9869 0,85×235 = 49,4 m 3 /m 2 h Độ sai biệt năng suất lọc:
Vậy thiết kế 100 ống thỏa yêu cầu
Thiết kế 10 hàng, mỗi hàng 10 ống Khoảng cách giữa các ống (ngang dọc như nhau): 8 - 10 cm, chọn 10 cm
Khoảng cách từ ống tay áo ngoài đến thành thiết bị: 8 - 10 cm, chọn 10 cm
TÍNH ỨNG SUẤT CỦA THIẾT BỊ
Thiết bị làm việc ở t = 35 0 C Áp suất làm việc P lv = 1at = 9,81.10 4 N/m 2 Chọn vật liệu là thép cacbon thường để chế tạo thiết bị
Ký hiệu thép: CT3 Giới hạn bền: b = 380.10 6 N/m 2 Giới hạn chảy: c = 240.10 6 N/m 2 Chiều dày tấm thép: b = 4-20 mm Độ dãn tương đối: = 25%
Khối lượng riêng: = 7850 kg/m 3 Chọn công nghệ gia công là hàn tay bằng hồ quang điện, bằng cách hàn giáp mối 2 bên
Hệ số an toàn bền kéo: k = 2,6
Hệ số an toàn bền chảy: c = 1,5 Xác định ứng suất cho phép của thép CT3
k : giới hạn bền kéo, k = 380.10 6 N/m 2 n k : hệ số bền kéo, n k = 2,6
c : giới hạn bền chảy, c = 240.10 6 N/m 2 n c : hệ số bền kéo, n c = 1,5
Ta lấy giới hạn bé hơn trong 2 ứng suất cho phép ở trên làm ứng suất cho phép tiêu chuẩn
3.3.2 Xiclon Đường kính quy đổi: D t = 0.84 m
Chiều dày thiết bị xiclon: 𝑆 ′ = 𝐷 𝑡 ×𝑃
Bề dày thực của thân thiết bị : S = S’ + C = 0,0005 + 2,3 = 2,3003 mm Chọn S = 3 mm
Kiểm tra ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính toán là một bước quan trọng trong quy trình thiết kế Áp suất thử P th được xác định bằng công thức: P th = 1,5 x P lv, trong đó P lv = 9,81 x 10^4 N/m^2 Từ đó, ta tính được P th = 14,715 x 10^4 N/m^2 Việc tính toán ứng suất theo áp suất thử giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả cho thiết bị trong quá trình vận hành.
1,2 = 316,67 × 10 6 𝑁/𝑚 2 > 𝜎 Vậy thân tháp có bề dày S = 3 mm thỏa điều kiện bền và áp suất làm việc
4 × (0,51 2 − 0,504 2 ) × 1,772 × 7,85 10 3 = 66,5 (𝑘𝑔) Phần từ tận cùng cyclone đến mặt bích:
Bao gồm các loại bích:
- Bích nối cửa tháo bụi
- Bích nối ống tâm và ống thoát khí
❖ Bích nối cửa tháo bụi:
Chọn bích liền bằng thép để nối thiết bị với các thông số kỹ thuật như sau: đường kính trong D t = 300 mm, đường kính ngoài D 0 = 325 mm, đường kính ngoài của bích D = 435 mm, đường kính tâm bulong D b = 395 mm, đường kính mép vát D l = 365 mm, và đường kính bulong d b = M20 Tham khảo bảng XIII.27 trang 417 trong Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2 để biết thêm chi tiết.
Số bulong: 16 cái Chiều cao bích: 22 mm
Chọn bích liền bằng thép để nối thiết bị với các thông số kỹ thuật như sau: đường kính trong D t = 150 mm, đường kính ngoài D 0 = 159 mm, đường kính ngoài của bích D = 280 mm, đường kính tâm bulong D b = 240 mm, đường kính mép vát D l = 212 mm, và đường kính bulong d b = M20 Tham khảo bảng XIII.27 trang 417 trong Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2 để biết thêm chi tiết.
Số bulong: 16 cái Chiều cao bích: 8 mm
❖ Bích nối ống tâm và ống thoát khí:
Chọn bích liền bằng thép để nối thiết bị với các thông số kỹ thuật như sau: Đường kính trong là 504 mm, đường kính ngoài là 511 mm, đường kính ngoài của bích đạt 630 mm, đường kính tâm bulong là 580 mm, đường kính mép vát là 550 mm, và đường kính bulong là M20 Tham khảo thêm tại bảng XIII.27 trang 417 trong Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2.
Số bulong: 20 cái Chiều cao bích: 30 mm
Tính chân đỡ, tai treo:
Khối lượng toàn xiclon: m = 314,77 + 21,68 + 5,51 + 50,23 = 392,19 kg Tải trọng của toàn xiclon: P = m×g = 392,19 × 9,81 = 3848 N
Chọn tháp có 4 chân đỡ
Tải trọng đặt lên một chân đỡ: G = 𝑃
Khối lượng chân đỡ = 845,24 kg
Chọn 4 tai treo Tải trọng đặt lên một tai treo = 962 N Tra bảng XIII.36 trang 438 Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất-tập 2:
B 1 = 70 mm H= 125 mm s= 4 mm l= 30 mm a= 15 mm d= 14 mm
Bề mặt đỡ F= 42,5.10 4 m 2 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q= 0,24.10 6 N/m 2 Khối lượng 1 tai treo = 0,53 kg
Hệ số bền mối hàn h = 0,95 được áp dụng cho thân hình trụ hàn dọc, sử dụng hàn tay bằng hồ quang điện và hàn giáp mối ở hai bên với đường kính D ≥ 700 mm.
-Hệ số hiệu chỉnh: = 1 (thiết bị thuộc nhóm 2 loại II)
-Bề dày tối thiểu của thâN: 𝑆 ′ = 𝐷 𝑡 ×𝑃
P: áp suất làm việc trong tháp, P = 9,81.10 4 N/m 2
h : hệ số bền mối hàn, h = 0,95 []: ứng suất cho phép tiêu chuẩn, [] = 146,15.10 6 N/m 2 -Chọn hệ số bổ sung để quy tròn kích thước: C = C 1 + C 2 + C 3 + C 0
C 0 : hệ số quy tròn kích thước, C 0 = 0,5 mm
C 1 : hệ số bổ sung do bào mòn hóa học trong thời hạn sử dụng thiết bị là 15 năm với tốc độ ăn mòn 0,1mm/năm, C 1 = 1 mm
C 2 : hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, C 2 = 0,4 mm
C 3 : hệ số bổ sung do dung sai âm C 3 = 0,4 mm Vậy C = 2,3 mm
-Bề dày thực của thân thiết bị: S = S’ + C = 1,6 + 2,3 = 3,98 mm Chọn S = 4 mm
Kiểm tra ứng suất thành thiết bị dựa trên áp suất thử tính toán là bước quan trọng Áp suất thử P th được xác định theo công thức: P th = 1,5 x P lv, trong đó P lv = 9,81 x 10^4 N/m² Kết quả tính toán cho thấy P th = 14,715 x 10^4 N/m², từ đó giúp đánh giá ứng suất theo áp suất thử.
1,2 = 316,67 × 10 6 𝑁/𝑚 2 > 𝜎 Vậy thân tháp có bề dày S = 4 mm thỏa điều kiện bền và áp suất làm việc
Trở lực đường ống dẫn ra thiết bị :
− Lưu lượng khí đi vào : Q 2 = 10000 m 3 /h
− Chọn đường kính ống dẫn khí vào d 2 = 400 mm = 0,4 m
− Trở lực đường ống phía sau thiết bị : P 2 = P ms2 + P cb2 [2]
∆P : trở lực của đường ống sau thiết bị tay áo (N/m 2 )
∆P ms2 : trở lực của đường ống do ma sát sau thiết bị tay áo(N/m 2 )
∆P cb2 : trở lực cục bộ đường ống sau thiết bị tay áo (N/m 2 ) Trong đó : ∆P ms2 = R 2 x l 2 l 2 : chiều dài ống dẫn khí từ thiết bị tay áo đến ống khói Chọn l 2 = 12 m
R 2 : tổn thất áp suất ma sát riêng của đường ống từ thiết bị đến ống khói, (Pa/m) R được xác định bằng cách tra phụ lục 9 [2]
Với Q r = 9840 m 3 /h, d 2 = 400 mm tra phụ lục 9 [2] ta có R 2 = 10,2 Pa/m
P đ2 : áp suất động học đường ống phía sau thiết bị tay áo (kG/m 2 )
Hệ số trở lực cục bộ của đường ống phía sau thiết bị tay áo được tính bằng công thức: cb2 = 3 co ngoặt Đối với các đoạn ngoặt, cần sử dụng các co 90 độ với tiết diện tròn, nhiều đốt, và góc ngoặt α = 90 độ.
=> ∆P cb2 = cb2 P đ2 = 1,05 x 32,14= 33,75 N/m 2 Như vậy : ∆P 2 = ∆P ms2 + ∆P cb2 = 122,4 + 33,75 = 156,15 N/m 2 Tổn thất trên đường ống dẫn khí ra : ∆P 2 = ∆P cb2 + ∆P tb = 156,15 + 446,25 = 602,4 N/m 2
3.4 Tính quạt đưa khí ra ống khói
Công suất quạt hút vào thiết bị:
N q = Trong đó : Q là lưu lượng khí (m 3 /s) η q : Hiệu suất quạt, η q = 0,55 η t : Hiệu suất truyền động, η t = 0,95 khi truyền động bằng đai hình thang
Công suất lắp đặt động cơ điện : [2]
N lđ = k d x N q = 1,1 x 4 = 4,4 kW kd : hệ số dự trữ công suất điện [2] Chọn k d = 1,1
3.5.1 Tính chiều cao ống khói
Vận tốc khí trong ống khói, chọn v = 2 m/s Đường kính ống khói: D = √ 4×𝐿
Chiều cao tối thiểu của ống khói:
9,5 × 100 (loại) Dựa vào H 1 , ta tính lại H 2 : f = 10 3 × 𝑤×𝐷
Vậy chiều cao ống khói là: 30 m
ỨNG DỤNG – VẬN HÀNH
ỨNG DỤNG
Việc lựa chọn phương án tối ưu trong xử lý ô nhiễm không khí là rất quan trọng, nhằm giảm nồng độ bụi xuống mức cho phép và đạt hiệu quả kinh tế cao Các phương án lựa chọn cần tuân thủ những nguyên tắc cụ thể để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng không khí.
-Thiết bị phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, đúng với yêu cầu của từng loại bụi cần tách
-Thiết bị phải có tính kinh tế: giá thành, vốn đầu tư, năng lượng cần dùng…
-Diện tích chiến mặt bằng sử dụng
-Thiết bị dễ vận hành cho công nhân
-Thiết bị dễ vận chuyễn từ nơi sản xuất đến nơi lắp đặt
-Dễ thi công, lắp đặt
Hiệu quả lý của thiết bị xử lý không khí thường phụ thuộc vào yêu cầu về độ sạch của không khí sau khi xử lý, chi phí đầu tư cho hệ thống và khả năng vận hành của người sử dụng.
Thiết bị lọc bụi túi vải được sử dụng phổ biến trong các nhà máy nhờ vào khả năng đáp ứng hiệu quả các yêu cầu lọc bụi Đặc biệt, trong các nhà máy sản xuất bột như bột mì hay ximăng, hoặc trong các giai đoạn sản xuất phát sinh bụi như bụi than và bụi kim loại, phương pháp lọc bụi tay áo thường được áp dụng để thu hồi bụi, giúp tái sử dụng nguyên liệu.
VẬN HÀNH
❖Kiểm tra hệ thống chuẩn bị khởi động:
Kiểm tra toàn bộ hệ thống Kiểm tra mức độ đóng bụi của bụi trên túi vải
Vệ sinh xung quanh khu vực thao tác quanh hệ thống xử lí
Kiểm tra nguồn điện cấp đã đạt đủ pha và điện áp không
Kiểm tra tình trạng các van, thiết bị phụ và dụng cụ hỗ trợ
Bật công tắc điện quạt hút cho hệ thống hoạt động
Bật công tắc môtơ lấy bụi ra hệ thống lọc Tiếp nhận bụi sản phẫm thu được sang khâu hồi lưu hoặc thải bỏ
Duy trì lưu lượng xử lí theo yêu cầu
Thường xuyên theo dõi áp kế lắp đặt dọc theo hệ thống
Lần lượt tắt quạt hút và môtơ thu bụi máy nén khí Cảnh báo bằng còi trước khi thực hiện dừng hệ thống
❖Các sự cố thường gặp:
Hệ thống vỏ thiết bị bị hở Nhưng nguy cơ này rất ít khi xảy ra
Trong trường hợp này nguyên nhân có thể xuất nguồn từ lúc bắt dâu lắp đặt hệ thống
Quạt hút làm việc không ổn định hoặc ngưng làm việc - lưu lượng khí thải bị giảm sút
Túi vải mau rách hoặc túi vải bị rơi : Nguyên nhân: do hệ làm sạch làm việc quá mạnh
Ảnh hưởng đến hiệu suất lọc của hệ thống
Để tối ưu hóa điều kiện làm việc của túi vải và kéo dài thời gian sử dụng, giám sát viên cần điều chỉnh lượng khí nén rung rũ bụi một cách phù hợp.
Một hệ làm sạch yếu Một hệ làm quá mạnh Một hệ thiết kế chuẩn
-Giảm lượng gió hút có thể tắc túi lọc
-Chi phí chạy qua quạt hút tăng cao
-Giảm tốc độ bắt bụi ở điểm bắt bụi làm giảm hiệu quả thu giữ bụi kém
-Tiêu hao quá nhiều khí nén
-Bụi chui qua vải trong mỗi đợt xung khí
-Đảm bảo tất cả các túi được làm sạch đầy đủ và đều nhau trên toàn bộ bề mặt vải
-Tăng tối đa diện tích vải hữu dụng
-Giảm thiểu tối đa lượng bụi thoát ra trong mỗi lần xung khí
-Tăng tuổi thọ túi vải
-Giảm tiêu thụ khí nén
-Giảm tiêu thụ điện năng