lọc bụi khí thải

Lọc bụi khí thải Bởi: Vien CNTT – DHQG Hanoi Các thông số của bụi: Kích thước hạt bụi: Trong không khí, bụi tồn tại dưới dạng 1 tập hợp các hạt rắn có kích thước khác nhau cùng khuếch tán trong không khí. Duy chỉ có các loại bụi có nguồn gốc từ hơi ngưng tụ lại sẽ cho loại bụi có kích thước thuần nhất. Tùy thuôc vào kích thước và trọng lượng riêng, hạt bụi có thể tồn tại lâu hay mau trong không khí. Kích thước hạt bụi được xác định bằng kính hiển vi, bằng thiết bị sàng lưới, sàng khí động trên máy Ba-Cô, lắng trong dung môi theo phương pháp Pi -Pet… Thông số đánh gía kích thước bụi là: đường kính D 50 là đường kính của hạt mà trọng lượng các hạt lớn hơn D 50 và nhỏ hơn D 50 là bằng nhau. Và độ lệch quân phương trung bình lgσ của hàm phân bố các hạt bụi. (49) Trọng lượng riêng các hạt bụi: Phụ thuộc vào bản chất hóa học mà mỗi loại bụi có trọng lượng riêng khác nhau .Cần phải phân biệt: Trọng lượng riêng đặc là trọng lượng riêng của khối vật liệu đặc. Trọng lượng riêng xốp của tập hợp các hạt bụi lắng là tỷ số của trọng lượng khối bụi với thể tích khối bụi lắng. Lọc bụi khí thải 1/15 các thông số khác: -Độ thấm ướt. -Hình dạng hạt bụi. -Độ dẫn điện. Các loại thiết bị lắng bụi: Thiết bị lắng bụi là các loại thiết bị mà trong nó, hạt bụi tách ra khỏi dòng không khí do tác dụng của một trường lực nào đó như: lực trọng lượng, lực ly tâm, .lực quán tính, trường tĩnh điện… Buồng lắng: Trong buồng lắng, hạt bụi tách ra khỏi dòng không khí dưới tác dụng của lực trong trường và có hướng rơi xuống đất. Đồng thời, hạt bụi chịu lực ma sát của các phần tử khí. Người ta gọi vận tốc rơi của hạt bụi trong không khí là “vận tốc treo” vận tốc này được xác định bằng tính toán hay tra biểu đồ phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất môi trường, kích thước hạt bụi và trọng lượng riêng của hạt bụi. Lọc bụi khí thải 2/15 Hình 2-1: Biểu đồ tra vận tốc rơi của hạt bụi Người ta thường cấu trúc buồng lắng theo phương ngang. Dòng khí chứa hạt bụi đi ngang qua không gian buồng lắng với vận tốc được dàn đều trên toàn mặt cắt ngang. Thông thường tốc độ dòng khí không vượt quá 0,3m/s trên toàn mặt cắt ngang.Điều kiện để 1 hạt bụi lắnng trong buồng bụi là: Lọc bụi khí thải 3/15 u - tốc độ dòng khí trong buồng lắng. v - tốc độ treo của hạt bụi. H - chiều cao khoảng lắng trong buồng. L - chiều dài khoảng lắng trong buồng. Để giảm bớt kích thướcbuồng lắng người ta có thể chia buồng lắng thành nhiều ngăn theo phương ngang để giảm chiều cao tính toán H. Buồng lắng bụi có hiệu suất thấp, chỉ thu được các hạt bụi lớn nên thường chỉ dùng để thu lại phế liệu như cát, phôi bào, mùn cưa… Lắng trong trường lực ly tâm (Lọc xoáy). Lực ly tâm là lực phát sinh khi vật thể tham gia vào một chuyển động quay. Lực ly tâm có xu hướng đẩy vật thể đi ra xa tâm quay. Độ lớn của lực ly tâm tỉ lệ thuận với trọng lượng vật thể và tốc độ quay quanh trục của vật thể. (51) Trong đó: P - Lực ly tâm đặt lên vật thể. m – Khối lượng vật thể. kg u - Tốc độ dài của vật thể. m/s R - Khoảng cách từ tâm quay tới vật thể. m Ω- vận tốc góc của chuyển động quay. 1/radian Lọc bụi khí thải 4/15 Người ta lợi dụng nguyên lý này để chế tạo ra thiết bị Cyclon lắng bụi . Cấu tạo Cyclon như sau: Cyclon là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào ở phía trên. Không khí vào cyclon sẽ chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ. Xuống tới phần phễu, dòng khí sẽ chuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống tâm thoát ra ngoài. Hạt bụi trong dòng không khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí vào chuyển động xoáy. Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ ngoài cyclon. Đồng thời, hạt bụi sẽ chịu tác động của sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết quả là hạt bụi dịch chuyển dần về vỏ ngoài của cyclon, va chạm với nó, sẽ mất động năng và rơi xuống phễu thu. Ở đó, hạt bụi đi qua thiết bị xả đi ra ngoài. Giải các phương trình toán về chuyển động của hạt bụi đơn lẻ trong cyclon, người ta có được các công thức tính sau: Đường kính hạt bụi nhỏ nhất thu lại trong cyclon là: (m) (52) Thời gian hạt bụi lưu trong cyclon là: Lọc bụi khí thải 5/15 (s) (??) Trong đó: ν - hệ số nhớt động học m 2 /s. d- đường kính hạt bụi m. Ω- tốc độ góc của hạt bụi. n- số vòng quay của hạt bụi trong cyclon. ? μ và ? κ - trọng lượng riêng của bụi và không khí kg/m 3 . R 1 - Bán kính ống tâm. m. R 2 - Bán kính phần hình trụ của cyclon m. Các công thức trên chỉ có tính lý thuyết, cho tới nay vẫn không có đủ các công thức chỉ rõ mối liên hệ lý thuyết đủ để tính hết các kích thước cấu tạo nên Cyclon. Vì thế, trong thực tế, người ta không thiết kế cyclon theo lý thuyết mà tính chọn cyclon theo các loại cyclon chuẩn đã được chế tạo, thử nghiệm và đo đạc các thông số cần thiết. Các loại Cyclon của Liên Xô thiết kế thử nghiệm có tốc độ khí trên cửa vào từ 15~ 25 m/s, và thường được dùng lọc bụi có đường kính d = 6 ÷ 10 µm với hiệu suất 75 ÷ 85% và lọc bụi có đường kính d >20 µm với hiệu suất 92 ÷ 95%. Các loại Cyclon thường có đường kính phần hình trụ D = 400; 500; 630 và 800 mm. Các kích thước hình học khác của cyclon tỷ lệ với đường kính phần hình trụ D. Đường đặc tuyến làm việc của Cyclon có dạng đường thẳng trên biểu đồ có thang chia theo hàm logarit biểu thị quan hệ giữa lưu lượng và trở lực của dòng khí qua Cyclon. Cyclon thường làm việc trong khoảng trở lực 140 ÷ 170 kg/m 2 với vận tốc tối ưu cho mỗi loại cyclon. Bảng 2-2: Vận tốc trung bình trên mặt cắt ngang phần hình trụ của vài loại cyclon. Chú ý: V- (vận tốc trung bình quy ước) được tính theo đường kính thân hình trụ của cyclon. Lọc bụi khí thải 6/15 H 2-8: Kích thước cơ bản của cyclon CH Cyclon ghép: Các nghiên cứu cho thấy các Cyclon đường kính càng lớn thì Lọc bụi khí thải 7/15 H2-9: Cyclon ghép. hiệu quả càng giảm thấp vì nhiều lý do. Vì thế người ta đã thiết kế các loại cyclon tiêu chuẩn đường kính 250 mm và ghép nhiều cyclon làm việc song song để lọc lượng khí thải lớn. Khi này hiệu suất lọc hạt bụi ≤ 5 µm đạt tới 85 ÷ 90%. Các loại cyclon này thường có cánh xoắn ở miệng vào với góc nghiêng 25~30 o . Đường kính ống tâm d=158~133mm. vận tốc trung bình trong mắt cắt ngang v=3,5~4,75 m/s. Cyclon màng nước: Một trong những khuyết điểm của cyclon là do vận tốc xoáy trong thiết bị lớn nên dễ gây ra hiện tượng cuốn trở lại vào dòng không khí các hạt hụi đã lắng trên thành thiết bị. Vì vậy , trên mặt trong thành thiết bị Cyclon màng nước, người ta tạo ra một lớp màng nước chảy để cuốn theo các hạt bụi lắng, ngăn không cho chúng bị cuốn vào dòng khí. Cyclon màng nước có khả năng lọc sạch 90% các hạt có kích thước 1,5 µm. Lọc bụi khí thải 8/15 Cấu tạo loại Cyclon thường có cửa cho khí và bụi vào ở phía dưới và thoát ra ở cửa phía trên thân hình trụ, với phương tiếp tuyến với mặt trong thân hình trụ. Trước cửa ra có bố trí các vòi phun nước vào mặt trong thành thiết bị tạo màng nước chảy từ trên xuống. Lượng nước tiêu hao làm ướt thành thiết bị trong khoảng 0,1 ÷ 0,2 lít/m 3 khí. Lượng nước này thường được lắng sơ bộ và dùng tuần hoàn, định kỳ xả qua hệ thống xử lý nước. Cyclon màng nước thường được dùng với vận tốc dòng khí ở cửa vào V v =16~25 m/s và vận tốc trung bình quy ước V=4.5~7m/s. Chiều dài thân hình trụ H=5~5,2D (Thậm chí tới 10D). Các loại thiết bị lọc bụi: Lọc bụi là đưa dòng không khí lẫn bụi đi xuyên qua lớp vật liệu lọc, các hạt bụi sẽ bị giữ lại trong lớp vật liệu lọc, không khí sạch đi qua lớp vật liệu lọc và được thải ra ngoài. Lọc bụi khí thải 9/15 Lọc bằng vật liệu có lỗ rỗng : Loại thiết bị này thường được làm thành các block và khi sử dụng phải ghép song song nhiều block với nhau để có được diện tích cần thiết. Mỗi block là một hình hộp chữ nhật, dày khoảng 100 mm, hai mặt được lợp lưới kim loại. Bên trong, giữa 2 lớp lưới người ta nhồi đầy lớp vật liệu xốp như khâu rỗng, hạt nhựa, sợi cước hay phoi nhôm… các loại vật liệu này được tẩm dầu để tăng độ bám dính các hạt bụi. Các khe hở trong lớp vật liệu sẽ tạo ra lối đi quanh co cho dòng khí. Khí thải dễ dàng đi qua lớp lọc còn các hạt bụi do có quán tính lớn nên va chạm với bề mặt vật liệu thấm dầu nên bị giữ lại. Các vật liệu càng nhỏ thì kích thước khe càng bé và trở lực cho dòng khí đi qua càng lớn, lỗ xốp càng mau bị bít lại do bụi. Khi sử dụng 1 thời gian, sức cản của lớp lọc tăng cao nên phải thay bằng block khác. Vật liệu lọc có thể lấy ra rửa sạch, tẩm dầu và sử dụng lại . Hiệu suất lọc sạch của lớp khâu kim loại 13 x 13 x 1 mm là 99%. Tải trọng không khí trong khoảng 4.000 ~ 5.000 m/h .Loại thiết bị này dùng để lọc bụi trong không khí nhiệt độ không cao và nồng độ không lớn. Để lọc khí nóng và nồng độ bụi cao, người ta dùng thiết bị lọc bằng các khâu sứ và có phun nước làm ướt liên tục. Bụi bị màng nước trên các khâu sứ thu lại sẽ chảy theo nước xuống thùng chứa. Qua lắng lọc sơ bộ, nước được phun trở lại vào thiết bị lọc. Hàng ngày xả bỏ nước phun vào hệ thống xử lý nước thải và thay nước mới. Cấu tạo thiết bị giống như tháp đệm. Lọc bằng vải lọc: Nguyên lý lọc bụi của vải như sau: cho không khí lẫn bụi đi qua 1 tấm vải lọc, ban đầu các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải sẽ bị giữ lại trên bề mặt vải theo nguyên lý rây, các hạt nhỏ hơn bám dính trên bề mặt sợi vải lọc do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, dần dần lớp bụi thu được dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc, lớp màng này Lọc bụi khí thải 10/15 [...].. .Lọc bụi khí thải giữ được cả các hạt bụi có kích thước rất nhỏ Hiệu quả lọc đạt tới 99,8% và lọc được cả các hạt rất nhỏ là nhờ có lớp trợ lọc Sau 1 khoảng thời gian lớp bụi sẽ rất dày làm sức cản của màng lọc quá lớn, ta phải ngưng cho khí thải đi qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải Thao tác này được gọi là hoàn nguyên khả năng lọc Vải lọc có thể là vải dệt hay... chia ra vùng ion hoá hạt bụi, các điện cực âm là dây treo giữa các bản cực dương và vùng thu hạt bụi là vùng có hai bản cực song song xen kẽ nhau 14/15 Lọc bụi khí thải Đây là loại thiết bị lọc bụi hiệu suất rất cao tới 99,8 % khi nồng độ ban đầu đạt 7 g/cm3 Nó thường được sử dụng để lọc tinh không khí sau các cấp lọc thô bằng buồng lắng và Cyclon Nó còn có ưu điểm là lọc sạch khí thải ở nhiệt độ rất cao... của thiết bị như sau: Khi cho dòng không khí lẫn bụi đi qua điện trường 1 chiều đủ mạnh, chất khí sẽ bị ion hóa bám vào bề mặt hạt bụi làm bề mặt hạt 13/15 Lọc bụi khí thải bụi nhiễm điện Do tác dụng của lực điện trường, hạt điện tích điện sẽ bị hút về cực khác dấu( thường là cực dương) Khi va vào điện cực, hạt bụi bị trung hoà điện và rơi xuống phía dưới đáy xả bụi Điện trường một chiều trong thiết bị... khí thải H2-13: Sơ đồ thiết bị lọc bụi bằng túi vải tròn thổi bụi bằng khí nén Tính toán sơ bộ thiết bị như sau: Tổng diện tích túi lọc bụi yêu cầu: F = Q/(150~180) (m2) Diện tích của 1 túi: Túi tròn f = π x D x l (m2) Túi hộp chữ nhật f = 2 x (a + b) x l (m2) Số túi trong 1 ngăn lọc: n = F/f (lấy tròn) (túi) Với: Q – Lưu lượng khí thải cần lọc (m3/h) D - Đường kính túi lọc hình trụ tròn (m) a; b; l... cổ dẫn khí lọc vào túi trên mặt sàng phân cách của buồng lọc bụi Khi cho không khí trước khi lọc đi vào trong túi qua cổ, dòng khí đi xuyên qua túi vải ra khoang khí sạch và thoát ra ngoài Chiều đi này sẽ làm túi vải tự căng ra thành bề mặt lọc hình trụ tròn Với sơ đồ này, miệng túi nối với mặt sàng thường được quay xuống phía dưới để tháo bụi ra khỏi túi khi làm sạch mặt vải Khi cho không khí đi theo... nén hay không khí sạch Vì có đặc điểm là chu kỳ làm việc gián đoạn xen kẽ với chu kỳ hoàn nguyên nên thiết bị này bao giờ cũng có hai hay nhiều ngăn (hay nhiều block trong cùng 1 ngăn) để có thể ngừng làm việc từng ngăn (hay từng block) mà rũ bụi Tải trọng không khí của vải lọc thông thường là 150~200 m/h trở lực của thiết bị khoảng 120~150 kg/m2 Chu kỳ rũ bụi là 2~3 h 12/15 Lọc bụi khí thải H2-13:... lọc thường được may thành túi lọc hình tròn đường kính D=125~250 mm hay lớn hơn và có chiều dài 1,5 đến 2 m Cũng có khi may thành hình hộp chữ nhật có chiều 11/15 Lọc bụi khí thải rộng b=20~60mm; Dài l=0,6~2m Trong một thiết bị có thể có hàng chục tới hàng trăm túi lọc Với túi lọc tròn - dài, người ta thường may kín một đầu túi, đầu kia để trống Khi làm việc, đầu để trống được liên kết với cổ dẫn khí. .. Với túi lọc hình hộp chữ nhật, chỉ có một sơ đồ là cho không khí đi từ bên ngoài vào bên trong túi, và bên trong túi buộc phải có khung căng túi vải Khoảng cách giữa các túi chọn từ 30 ~ 100mm Việc hoàn nguyên bề mặt lọc có thể tiến hành sau khi ngừng cho không khí đi qua thiết bị và làm sạch bụi trên mặt vải bằng 2 cách: - Rung rũ bằng cơ khí nhờ một cơ cấu đặc biệt - Thổi ngược lại bằng khí nén hay... Cyclon Nó còn có ưu điểm là lọc sạch khí thải ở nhiệt độ rất cao mà không làm nguội khí thải Thiết bị này còn là thiết bị tiêu hao điện năng thấp 0,2 KW / 1000m3/h vì trở lực thấp (10 – 20 kg/m2) Tuy vậy, nồng độ các chất gây cháy nổ trong khí thải như CO, bụi than… cần được kiểm soát chặt chẽ để tránh bị kích nổ do dòng khí bị ion hóa phát sinh ra tia lửa điện 15/15 ... 80KV tuỳ theo từng loại thiết bị Trong điện trường, hạt bụi đường kính 0,1mm sẽ tích điện tối đa trong khoảng 1s Vì thế thời gian dòng khí đi qua thiết bị từ 2 – 8 giây tuỳ theo thiết bị Các thiết bị công nghiệp có 2 loại, loại 1 giai đoạn và 2 giai đoạn Loại một giai đoạn là loại giống như sơ đồ nguyên lý Điện trường vừa ion hoá hạt bụi vừa thu hạt bụi nên điện cực âm thường là các dây kim loại treo ở . lọc bụi: Lọc bụi là đưa dòng không khí lẫn bụi đi xuyên qua lớp vật liệu lọc, các hạt bụi sẽ bị giữ lại trong lớp vật liệu lọc, không khí sạch đi qua lớp vật liệu lọc và được thải ra ngoài. Lọc. rũ bụi. Tải trọng không khí của vải lọc thông thường là 150~200 m/h . trở lực của thiết bị khoảng 120~150 kg/m 2 . Chu kỳ rũ bụi là 2~3 h. Lọc bụi khí thải 12/15 H2-13: Sơ đồ thiết bị lọc bụi. hạt bụi lắng là tỷ số của trọng lượng khối bụi với thể tích khối bụi lắng. Lọc bụi khí thải 1/15 các thông số khác: -Độ thấm ướt. -Hình dạng hạt bụi. -Độ dẫn điện. Các loại thiết bị lắng bụi: Thiết