Thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện cho nhà máy nhiệt điện mông dương

Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng càng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật, công nghệ thông tin cũng như trong đời sống xã hội.Công nghiệp ngày càng phát triển, lượng bụi thải ra ngày càng nhiều thì vấn đề bảo vệ sức khoẻ con người và bảo vệ môi trường càng được đặc biệt quan tâm. Lọc bụi trong công nghiệp là một trong những vấn đề cần thiết và bắt buộc nhằm bảo vệ trong sạch môi trường cho người lao động, bảo vệ môi trường xung quanh và thu hồi sản phẩm có ích.Thiết bị lọc bụi tĩnh điện là thiết bị thu bụi tiên tiến nhất hiện nay và được sử dụng ngày một nhiều trong các ngành công nghiệp như: Năng lượng nhiệt, luyện kim đen, luyện kim màu, công nghiệp hoá chất, công nghiệp vật liệu xây dựng gốm sứ, chế biến lương thực, thức ăn chăn nuôi ......Sau hơn hai học tập và rèn luyện tại trường Đại học Sao đỏ, em được giao đề tài tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện cho Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương”. Qua thời gian tìm tòi với nỗ lực bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của cô giáo hưóng dẫn Lê Thị Mai cùng với các thầy cô giáo trong khoa Điện – Trường Đại học Sao đỏ, bản đồ án của em đã được hoàn thành. Do trình độ và thời gian có hạn nên bản đồ án của em không tránh khỏi các sai sót, rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo.Em xin chân thành cảm ơn.

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đang

và sẽ tiếp tục được ứng dụng càng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật, công nghệ thông tin cũng như trong đời sống xã hội

Công nghiệp ngày càng phát triển, lượng bụi thải ra ngày càng nhiều thì vấn đề bảo vệ sức khoẻ con người và bảo vệ môi trường càng được đặc biệt quan tâm Lọc bụi trong công nghiệp là một trong những vấn đề cần thiết và bắt buộc nhằm bảo vệ trong sạch môi trường cho người lao động, bảo vệ môi trường xung quanh và thu hồi sản phẩm có ích

Thiết bị lọc bụi tĩnh điện là thiết bị thu bụi tiên tiến nhất hiện nay và được sử dụng ngày một nhiều trong các ngành công nghiệp như: Năng lượng nhiệt, luyện kim đen, luyện kim màu, công nghiệp hoá chất, công nghiệp vật liệu xây dựng gốm sứ, chế biến lương thực, thức ăn chăn nuôi

Sau hơn hai học tập và rèn luyện tại trường Đại học Sao đỏ, em được giao đề tài tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện cho Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương” Qua thời gian tìm tòi với nỗ lực bản thân cùng với sự giúp

đỡ tận tình của cô giáo hưóng dẫn Lê Thị Mai cùng với các thầy cô giáo trong khoa Điện – Trường Đại học Sao đỏ, bản đồ án của em đã được hoàn thành Do trình độ và thời gian có hạn nên bản đồ án của em không tránh khỏi các sai sót, rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo

Em xin chân thành cảm ơn

Trang 3

là vịnh Bái Tử Long Nhà máy được đánh giá là đắc địa vì gần đường giao thông tiện lợi cho việc thi công xây dựng và vận chuyển nguyên nhiên liệu sản xuất sau này, và ở khu trung tâm gần với các mỏ khai thác than và Công ty sàng tuyển lớn của ngành than (Công ty Than Mông Dương ) là nguồn cung nguyên liệu vận hành cho nhà máy khi đưa vào hoạt động

1.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển Công ty:

Trang 4

Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương Cẩm Phả (do Tập đoàn điện lực

Việt Nam ) gồm 2 nhà máy: Mông Dương 1 và Mông Dương 2, tổng công suất

1200 MW, sản lượng điện trung bình hằng năm 3,7 tỉ KWh là công ty con của Tổng Công ty điện lực - EVN (nay là Tổng công ty điện lực Mông Dương

‘EVN”) do Tập đoàn chi phối thông qua tỷ lệ nắm giữ cổ phần chi phối tại Công ty thông qua thương hiệu của Tổng công ty và thông qua nguồn cung cấp than của tổng công ty là nguyên liệu đầu vào để sản xuất kinh doanh

Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 được khởi công xây dựng ngày 22 tháng 10 năm 2011, đến tháng 03 năm 2015, nhà máy đã chính thức chạy thử phát điện hoà vào mạng lưới quốc gia.Từ ngày 2/1/2014 đến ngày 2/4/2014 Nhà máy chạy tin cậy Sau một tháng chạy tin cậy liên tục, không giảm tải, đã đạt công suất thiết kế 300 MW, tổng sản lượng đạt 170 triệu kWh Sau khi chạy tin cậy, nhà thầu dừng lò căn chỉnh, khắc phục một số rò rỉ khuyết tật một tuần Đến nay vẫn đang chạy thử đã đạt 223 triệu kWh

Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 2 được khởi công xây dựng vào ngày

16 tháng 9 năm 2011 Công suất của Nhiệt điện Mông Dương 2 cũng tương tự Mông Dương 1 có công suất 1200MW Tổng công suất của nhà máy là 2400

MW, sản lượng điện năng hàng năm khoảng 6,68 tỷ kWh Nhà máy có 2 tổ máy với 4 lò hơi có công suất 150 MW/lò theo công nghệ lò tầng sôi tuần hoàn (CFB) đốt than và sử dụng nước biển làm nước làm mát Nhà máy sử dụng phương pháp đốt đá vôi cùng với than để khử khí lưu huỳnh và sử dụng hệ thống lọc bụi tĩnh điện để kiểm soát khí thải theo yêu cầu về quản lý môi trường Hệ thống kênh dẫn nước tuần hoàn của Nhà máy là hệ thống kênh hở,

Trang 5

có chiều dài trên 300 mét ra bên ngoài Vịnh Bái Tử Long để lấy nước làm mát cho các tổ máy và xả trở lại Vịnh sau khi đã được đưa qua xử lý.

1.2 Chức năng nhiệm vụ và ngành nghề kinh doanh:

Nền kinh tế thị trường phát triển mạnh, khuynh hướng đa dạng hoá

ngành nghề kinh doanh của các Tập đoàn kinh tế lớn trong nước được mở rộng cùng với sự thiếu hụt nguồn cung năng lượng điện dùng cho sinh hoạt và cho hoạt động sản xuất kinh doanh là tiền đề quan trọng cho sự ra đời của Công ty

Cổ phần Nhiệt điện Mông Dương Trước tình hình đó, Tập đoàn than đã cùng một số Tập đoàn kinh tế lớn khác trong nước góp vốn thành lập Công ty Cổ phần Nhiệt điện Mông Dương để xây dựng Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 600MW chia thành 2 giai đoạn, mỗi giai đoạn 1200MW

Ngành nghề kinh doanh :

- Đầu tư xây dựng, quản lý vận hành nhà máy Nhiệt điện Cẩm Phả và bán điện cho hệ thống điện Quốc gia

- Kinh doanh các ngành nghề khác phù hợp với quy định của pháp luật

Mục tiêu hoạt động: là tối đa hoá các khoản lợi nhuận hợp lý cho Công

ty, tăng lợi tức cho cổ đông, đóng góp cho Ngân sách Nhà nước, đảm bảo quyền lợi cho người lao động và không ngừng phát triển Công ty ngày càng lớn

mạnh

1.3 Sơ đồ tổ chức quản lý của Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương

Trang 6

ĐẠI HỘI ĐỒNG CỔ

ĐÔNG HỘI ĐỒNG QUẢN TRỊ

PH ÒNG

AN TOÀ

N – MÔI TRƯ ỜNG

XƯỞ

NG HOÁ

XƯỞ

NG NHIÊ

U VẬN TẢI

PH Â

N X Ư Ở N

V Ụ

HÀN

H CHÍ

NH - QUẢ

KỸ THU ẬT

KẾ HOẠ CH

VẬT TƯ

TỔ CHỨ

LAO ĐỘN G

ỂN SẢN XUẤ

Trang 7

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH

ĐIỆN

Trong thực tế đã dùng các thiết bị lọc bụi khác nhau dựa trên các phương pháp khác nhau Sau đây xin giới thiệu một số thiết bị lọc bụi và nguyên tắc vận hành của chúng

Lọc bụi theo phương pháp trọng lực:

Các hạt bụi đều có khối lượng, dưới tác dụng của trọng lực các hạt có xu hướng chuyển động từ trên xuống dưới ( đáy của thiết bị ) Tuy nhiên, đối với các hạt nhỏ, ngoài tác dụng của trọng lực còn có lực chuyển động của dòng khí và lực

ma sát môi trường Như đã biết trở lực phụ thuộc vào nhiều nhân tố trong đó có kích thước hạt bụi, do đó sẽ ảnh hưởng tới tốc độ lắng của hạt bụi Vì vậy lọc bụi theo phương pháp lọc bụi chỉ áp dụng với những hạt có kích thước lớn

Lọc bụi theo phương pháp ly tâm - xiclôn - tấm chớp - lọc bụi theo quán tính:

Khi dòng chuyển động đổi hướng hoặc chuyển động theo đường cong, ngoài trọng lực tác dụng lên hạt còn có lực quán tính, lực này lớn hơn nhiều lần so với trọng lực Dưới ảnh hưởng của lực quán tính, hạt có xu hướng chuyển động thẳng, nghĩa

là các hạt có khả năng tách ra khỏi dòng khí Hiện tượng này được sử dụng trong các thiết bị lọc: xiclôn - tấm chớp… Các thiết bị này chỉ có khả năng tách các hạt

có kích thước > 10 µm, nên khi dùng để lắng các hạt nhỏ sẽ không có hiệu quả

Trang 8

Lọc bụi theo phương pháp Èm

Khi các hạt bụi tiếp xúc với bề mặt dịch thể các hạt bụi sẽ bám trên bề mặt đó, dựa trên nguyên tắc đó có thể tách các hạt bụi ra khỏi dòng khí Thực nghiệm cho thấy theo phương pháp này chỉ thu hồi các hạt bụi có kích thước > 3÷5 µm Các hạt bụi nhỏ nếu lọc bụi theo phương pháp Èm sẽ kém hiệu quả

Lọc bụi điện:

Khí chứa bụi được dẫn qua điện trường có điện thế cao Dưới tác dụng của điện trường khí bị ion hoá Các ion tạo thành bám trên các hạt bụi và tích điện cho chúng Các hạt sau khi tích điện được qua một điện trường, chúng sẽ bị hút về các cực trái dấu Phương pháp này dùng để thu hồi các hạt bụi nhỏ có kích thước bất kỳ

Ta có thể thấy được ưu điểm vượt trội của thiết bị lọc bụi tĩnh điện so với các thiết bị lọc bụi khác Nó có thể lọc bụi với các hạt có kích thước bất kỳ

2.1 Phân tích nguyên lý làm việc và yêu cầu công nghệ lọc bụi tĩnh điện.

Khí thải cần lọc bụi được thổi qua một hệ thống hai điện cực Điện cực nối đất gọi là điện cực lắng vì bụi được lắng chủ yếu ở trên điện cực này Điện cực thứ hai được gọi là điện cực quầng sáng Điện cực này được cung cấp dòng điện một chiều có điện thế cao, do điện thế cao nên cường độ điện trường xung quanh có giá trị lớn và gây ra sự va đập ion mãnh liệt Biểu hiện bên ngoài của sự ion hóa khí mãnh liệt là nhìn thấy một quầng sáng bao phủ xung quanh điện cực này

Trang 9

Sự phóng điện quầng sáng xảy ra sát bề mặt điện cực quầng sáng Sự phóng điện quầng sáng không lan rộng giữa hai điện cực mà yếu đi và tắt dần theo phương tới điện cực lắng Vì đi từ điện cực quầng sáng tới điện cực lắng thì cường

độ điện trường yếu dần đi (điện trường giữa hai điện cực là điện trường không đều) Các ion khí được tạo ra chủ yếu trong vùng quầng sáng Dưới tác dụng của lực điện trường các ion sẽ chuyển động về phía các điện cực trái dấu với chúng Các ion dương chuyển dịch về phía điện cực âm (điện cực quầng sáng) Các ion

âm chuyển dịch về phía điện cực dương ( điện cực lắng) Sự chuyển dịch dòng các

Hình 2 1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lọc bụi tĩnh điện.

Trang 10

ion về phía các điện cực trái dấu tạo ra dòng điện Dòng điện này được gọi là dòng điện quầng sáng Khi thổi khí thải cố chứa bụi bẩn qua không gian giữa hai điện cực thì các ion sẽ bám dính trên bề mặt của các hạt bụi và các hạt bụi trở lên mang điện tích Khi đến các điện cực các hạt bụi bị hút và lắng lại trên bề mặt các điện cực Lượng bụi được lắng chủ yếu trên bề mặt các điện cực lắng Trên bề mặt điện cực quầng sáng cũng có bụi lắng lại nhưng lượng bụi này nhỏ không đáng kể so với lượng bụi lắng lại ở điện cực lắng Theo mức độ tích tụ bụi trên bề mặt điện cực người ta định kỳ rung lắc điện cực hoặc xối nước rửa điện cực và thu lấy bụi

2.1.1 Sự tích điện cho các hạt bụi.

Trong điện trường giữa hai điện cực, các hạt bụi được tích điện là do việc hấp thụ các ion lên bề mặt hạt bụi Quá trình tích điện của hạt bụi xảy ra chủ yếu ở bên ngoài vùng quầng sáng Các hạt bụi vẫn có thể tích điện thêm khi mà các ion vẫn còn có thể tiếp tục hút bám thêm lên trên bề mặt hạt bụi Số ion hút bám trên bề mặt hạt bụi càng nhiều thì điện tích của hạt bụi càng tăng lên, có nghĩa là cường

độ điện trường gây ra do điện tích có được của hạt bụi cũng tăng lên Cường độ điện trường này có hướng ngược với cường độ điện trường giữa hai điện cực Vì vậy tốc độ chuyển động của các ion tiếp theo tới hạt bụi sẽ giảm đi, nghĩa là giảm tốc độ tích điện cho các hạt bụi Khi cường độ điện trường của điện tích hạt bụi có giá trị bằng cường độ điện trường ngoài thì tốc độ chuyển động của các ion tới hạt bụi sẽ bằng không có nghĩa là hạt bụi không nhận thêm các ion nữa Lúc này ta nói hạt bụi đó đạt được điện tích tới hạn Sự tích điện của hạt bụi xảy ra rất nhanh

Trang 11

Đối với hầu hết bụi công nghiệp, trong những điều kiện bình thường thì chỉ cần sau 1s hạt bụi đó tích được lượng điện tích hơn 90% điện tích tới hạn.

Với hạt bụi có kích thước lớn hơn 1µm thì điện tích tới hạn của nó tỷ lệ với cường độ điện trường và tỷ lệ với bình phương bán kính của hạt bụi:

qth = n.e = 0.19.10− 9.r2.E (C)

Trong đó :

qth- Điện tích tới hạn của hạt bụi

n - Số lượng điện tích hạt bụi tích được

r - Bán kính của hạt bụi

E - Cường độ điện trường

Thực chất của quá trình lọc bụi điện là sự nạp điện cho các hạt bụi chứa trong khí.Các hạt này sẽ tách ra khỏi dòng khí dưới tác dụng của điện trường Quá trình này xảy ra trong trường điện gồm có các điện cực phóng và điện cực thu Để tích điện cho các hạt bụi thì dòng ion được tạo nên bởi quầng sáng trong điện trường không đều gồm hai hệ thống điện cực: điện cực phóng (-) và điện cực thu (+) Điện tích quầng sáng chỉ phát sinh ở cường độ điện trường xác định Điều kiện đó phụ thuộc vào hình dạng, vị trí điện cực, thành phần áp suất, nhiệt độ khí.Khí thải cần được lọc bụi được thổi qua 1 hệ thống 2 điện cực Giữa 2 điện cực này được thiết lập 1 điện thế 1 chiều tương đối cao nên cường độ điện trường do chúng gây ra có giá trị lớn dẫn đến các hạt bụi ion hóa mãnh liệt

Trang 12

2.1.2 Sự chuyển dịch của các hạt bụi trong điện trường.

Trong không gian giữa điện cực lắng và điện cực quầng sáng, mỗi một hạt bụi chịu tác động bởi nhiều lực: lực điện trường, trọng lực của bản thân hạt bụi, lực cản của môi chất, lực của dòng khí quấn hạt bụi theo chiều dòng khí Do giữa các điện cực có các điện tử chuyển động nên nó va chạm vào hạt bụi và bám vào hạt bụi, làm hạt bụi trở thành ion âm nên nó cũng chuyển động về phía điện cực lắng Quá trình cứ thế tiếp diễn và làm cho lớp không khí giữa khoảng không gian giữa hai điện cực được làm sạch Do vậy, trong quá trình làm việc thì lớp bụi ở điện cực lắng cứ dày lên Tại đây chúng được lấy ra đem bỏ làm phế thải hoặc được cho trở lại quá trình sản xuất Ví dụ: nhà máy xi măng…

Trong các lực trên thì lực điện trường và lực cản của môi chất là quan trọng nhất Tổng hợp lực gây ra sự chuyển động của hạt bụi về phía các điện cực mà chủ yếu là chuyển động về phía các điện cực lắng

Đối với những hạt bụi có đường kính lớn hơn 1µm thì tốc độ chuyển động của hạt bụi về phía điện cực lắng tỷ lệ với kích thước hạt bụi và tỷ lệ với bình phương cường độ điện trường:

Trang 13

µ - Hệ số nhớt động lực của khí ở điều kiện thực tế.

Có nghĩa là dưới tác dụng của lực điện trường giữa 2 bản cực, các ion hóa bị hút về phía bản cực trái dấu: ion dương về cực dương và ion dương về cực âm Dấu điện tích trên các hạt cũng chính là dấu mà các ion trao cho hạt Vì vậy khi các hạt chứa bụi điện tích nằm ở khoảng không gian giữa hai điện cực thì nó sẽ chuyển động từ điện cực phóng tới điện cực thu Nếu ở vùng quầng sáng có các ion dương thì một số hạt bụi sẽ tích điện dương và bị hút tới cực thu

Nếu ở vùng quầng sáng có các ion dương thì một số hạt bụi sẽ tích điện dương và bị hút tới điện cực phóng Lực tác dụng tương hỗ giữa điện trường vàđiện tích hạt bụi bằng tích số cường độ điện trường với trị số điện tích đó nghĩa là:

F = E * q (1.4)

Ngoài ra tác dụng lên điện tích còn có các lực sau: trọng lực, lực gió điện, lực dòng khí cuốn các hạt bụi Các lực này tác dụng lên các hạt bụi trong thiết bị

có thể coi là không đáng kể

Trang 14

2.1.3 Sự lắng bụi trên bề mặt điện cực lắng.

Sự lắng bụi trên bề mặt của điện cực lắng phụ thuộc vào kết cấu của điện cực lắng nhưng chủ yếu là sự bám dính của các hạt bụi Sự bám dính của các hạt bụi lại phụ thuộc vào quá trình trao đổi điện tích của các hạt bụi cho cực lắng, mà quá trình trao đổi điện tích của hạt bụi lại phụ thuộc vào điện trở suất của chúng

Cực dương của thiết bị lọc bụi thường được nối đất Các hạt bụi sau khi dịch chuyển về các điện cực sẽ lắng lại trên bề mặt điện cực Theo mức độ tích tụ bụi trên bề mặt điện cực, người ta định kỳ rung lắc điện cực hoặc xối nước rửa điện cực để loại bỏ bụi Dấu điện tích trên các hạt cũng là dấu mà các ion tạo ra cho hạt

Bụi chứa trong khí được chia thành 3 nhóm theo giá trị điện trở suất:

Nhóm1: có <104 Ωcm (có độ dẫn điện lớn), bụi thuộc nhóm điện trở thấp

cũng rất dễ tích điện nhưng cũng rất nhanh chóng mất điện tích.Các hạt bụi nhóm này.Khi chạm vào cực dương chúng lập tức mất điện tích âm và nhận điện tích dương của cực hút bụi Vì vậy chúng bị đẩy ra khỏi cực hút bụi và nhập lại vào dòng khí

Để lọc bụi điện trở thấp: Bố trí thiết bị lọc cơ học (Xyclon) trước thiết bị lọc bằng điện Chế tạo cực hút bụi có bề mặt hãm được vận tốc của dòng khí xuống mức thấp nhất

Trang 15

Nhóm 2: có từ 104 Ωcm đến 2.104 Ωcm để lọc bụi thuộc nhóm điện trở

trung bình khi chạm vào cực hút bụi điện tích của chúng mất đi từ từ do đó cúng vẫn bám được vào bề mặt cực hút bụi Khi bề dày của lớp bụi đủ lớn thì dưới tác dụng của trọng lực chúng bị bong ra và rơi xuống phễu chứa bụi Nhóm này dùng thiết bị lọc bụi đạt hiệu quả rất cao

Nhóm 3: có > 2.104 Ωcm ( có độ dẫn điện thấp ) để lọc bụi có điện trở cao

gây trở ngại lớn cho quá trình làm việc của thiết bị lọc bụi bằng điện Lớp bụi đọng trên bề mặt cực hút bụi tạo thành lớp cách điện Các điện tích liên tục đi vào

bề mặt cực hút bụi cùng với bụi đã đọng lại không giải phóng được điện tích của mình và tạo thành chênh lệch điện áp trên lớp bụi, dẫn đến phá vỡ chế độ làm việc bình thường của thiết bị

Nếu lớp bụi không có lỗ rỗng ở giữa và trải đều trên bề mặt cực hút sẽ làm giảm điện áp phóng điện Corona của thiết bị Kết quả làm giảm hiệu quả lọc

Ngoài ra, nhóm bụi có điện trở cao rất khó giữ bằng rung động cơ học Áp dụng nguyên lý cơ bản này ta sẽ thiết kế 1 mạch điệu khiển cho 2 bản cực đáp ứng yêu cầu đặt ra

Trang 16

2.1.4 Yêu cầu của nguồn điện tạo nên điện trường cao áp cấp cho buồng lọc

bụi.

Do mỗi điện áp lọc khác nhau nên ta ứng dụng trong các nhà máy với các loại bụi khác nhau Để ứng dụng cụ thể cho mỗi mức điện áp lọc khác nhau thì ta cần phân tích xem hạt bụi có tính chất như thế nào (kích thước, khả năng dẫn điện, bán kính trung bình hạt bụi, độ ẩm, tính dẫn điện, tính chất hoá học của từng loại bụi)

Phân tích tính chất một số loại bụi trong công nghiệp:

Vật liệu gốm mà ta phân tích là xên-zian (BaO.Al2O3.2SiO2 và cacbonat bari, cao lanh, đất sét, thuỷ tinh alumosilic nhiều bari) Đặc điểm của loại vật liệu này là có khối lượng riêng tương đối lớn, tổn hao điện môi ít biến đổi theo nhiệt

độ Bụi sau khi nung có độ ẩm trung bình Tuy nhiên, do loại bụi này có khả năng

dẫn điện kém do đó cao áp lọc khoảng 65 kV

Vật liệu than thành phần chính trong bụi là cácbon đã được nghiền nhỏ Loại bụi này có khối lượng riêng thấp đồng thời khả năng dẫn điện của bụi than là

tương đối cao, do đó cao áp lọc đặt vào chỉ khoảng 55 kV

Vật liệu xi măng Porland ( xi măng trắng ) được sản xuất từ đá vôi, đất sét và thạch cao Bụi xi măng có độ dẫn điện nhỏ nhưng khối lượng riêng tương đối lớn,

độ ẩm của bụi thấp và các phản ứng hoá học trong bụi ít xảy ra.Đồng thời bụi thải

ra từ nhà máy sản xuất xi măng có hàm lượng rất lớn (gần 1/3 tổng khối lượng của hợp chất ban đầu đưa vào) Do vậy, cao áp lọc đặt vào để lọc bụi xi măng thường phải ở mức tương đối cao khoảng từ 70÷80 kV

Trang 17

Như vậy với tính chất của 1 số loại bụi hiện nay thì khi thiết kế công nghệ lọc bụi ta gặp phải 1 số yêu cầu sau:

1 Điện áp trên cao áp lọc bụi rất cao Với điện áp cao áp này ta sẽ rất

khó chọn van, giá thành của hệ thống sẽ cao

2 Trong quá trình lọc do lượng khí giữa 2 bản cực khi ion hóa tạo thành dòng điện nên hệ thống rất hay bị ngắn mạch Vì vậy ta phải thiết kế 1 hệ thống ngắn mạch tự động đóng mạch vào điện áp làm việc sau khi thiết kế 1 hệ thống chống ngắn mạch và tự động đóng mạch vào điện áp làm việc sau khi kết thúc phóng điện Điện áp của thiết bị lọc bụi phải được tăng dần ổn định để đảm bảo cho lượng bụi được ổn định và để tránh sự phóng điện không kiểm soát được giữa các bản cực

2.2 Cấu tạo các bộ phận chính của hệ thống lọc bụi tĩnh điện.

Phụ thuộc vào các điều kiện bảo quản, thành phần, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm không khí, các tính chất vật lý, hóa học của bụi, yêu cầu và mức độ làm sạch… mà cấu tạo thiết bị lọc bụi có các kiểu khác nhau Nhưng cấu tạo của chúng đều có những bộ phận cấu trúc cơ bản sau:

Trang 18

2.2.1 Vỏ thiết bị lọc bụi.

Thường có dạng hình hộp hoặc hình trụ Vỏ được chế tạo bằng thép lá, bê

Hình 2 2 Sơ đồ cấu tạo của hệ thống lọc bụi tĩnh điện.

Trang 19

của khí thải và tính ăn mòn hóa học của khí thải Phía trong vỏ là hệ thống khung của thiết bị Phía dưới vỏ là các bunke chứa bụi Vỏ phải có cấu trúc thuận lợi cho việc lắp đặt và sửa chữa thiết bị Phía ngoài vỏ được bọc cách nhiệt.

2.2.2 Cơ cấu phân phối điều khí vào thiết bị.

Vấn đề phân bố điều khí trên bề mặt cắt ngang dòng chảy là một yêu cầu quan trọng trong khi thiết kế và vận hành thiết bị lọc bụi tĩnh điện Để phân phối khí đồng đều trên toàn bộ tiết diện cắt ngang dòng chảy và ngăn chặn dòng khó lọt qua vùng không có tác dụng thu bụi Người ta lắp đặt cơ cấu phân phối khí được đặt trước vùng thu bụi Cơ cấu phân phối khí là hệ thống lưới hoặc tấm có đục lỗ Tổng tiết diện của các lỗ cho khi đi qua chiếm 35% ~ 45% tiết diện của tấm Phía trước lưới là các cánh chỉnh hướng dòng khí Để thuận tiện cho việc sửa chữa và vận hành thì mỗi điện trường sẽ có một bunke chứa bụi Cấu trúc của bunke được chọn theo tính bám dính của bụi Tính bám dính của bụi được thay đổi đáng kể theo thời gian lưu bụi trong bunke Sau một thời gian làm việc lượng bụi bám dính lớn do đó phải định kì tháo bụi khỏi bunke Tuy nhiên khi tháo bunke không tránh được việc không khí chứa bụi qua bunke và thiết bị làm giảm hiệu suất lọc bụi Tính lưu động của bụi còn phụ thuộc vào nhiệt độ của bụi Khi nhiệt độ giảm thì

độ ẩm của khí tăng lên và bụi trở lên dính nhớt Để bụi không dính kết và không đóng tảng, người ta cách nhiệt cho các bunke Trong một số trường hợp bunke còn được nung nóng phía dưới Khi bụi bám dính còn có thể được bố trí các thanh rung trong bunke Việc bố trí này còn được tiến hành theo chu kỳ Chú ý rằng: các

Trang 20

thanh rung cần được đặt tại vùng bụi chuyển động có hiệu quả và máy rung chỉ được phép rung khi cửa thải bụi của bunke mở Vì nếu bụi không chuyển động được mà máy rung cứ làm việc thì bụi sẽ bị nén chặt.

2.2.3 Điện cực lắng.

Chúng thường có dạng ống trụ tròn có đường kính 200mm ~ 300 mm, Chiều dài từ 3m ~ 5m Đôi khi sử dụng các ống sáu có tiết diện vuông, sáu cạnh Các điện cực lắng là các tấm phẳng nhẵn đôi khi chỉ xử dụng trong các thiết bị lọc ướt vì nếu dùng trong các thiết bị lọc khô khi rung cơ học để rũ bụi thì khó tránh khỏi bụi quấn theo khí ra ngoài Do đó người ta thường gắn thêm vào các điện cực lắng các túi chứa hoặc máng chứa bụi

2.2.4 Điện cực quầng sáng.

Phải có cấu trúc thích hợp để tạo ra sự phóng điện quầng sáng đều và có cường độ lớn Điện cực quầng sáng phải bền cơ học, phải cứng vững, chụi đượctác dụng của cơ cấu rung lắc, phải chống được sự ăn mòn và bền ở nhiệt độ cao.Trong thiết bị thu bụi có năng suất cao thì tổng chiều dài các điện cực quầng sáng trong một thiết bị đạt tới vài kilomet, bởi vậy điện cực quầng sáng phải đơn giản

về chế tạo và giá thành thấp Ta có thể phân điện cực quầng sáng thành hai loại chính:

- Các điện cực quầng sáng không có các điểm định vị phóng điện trên điện cực mà

sự phóng điện phân bố đều theo chiều dài điện cực

Trang 21

- Các điện cực quầng sáng có các điểm phóng điện cố định phân bố dọc theo chiều dài của điện cực Các điện cực trong nhóm hai cho phép ta có thể tính toán được cuồng sáng theo ý muốn tùy thuộc sự thay đổi số lượng và bước bố trí các điểm phóng điện Nó tùy thuộc chiều cao của các mũi kim phóng điện.

2.2.5 Thiết bị tạo điện áp cao.

Hiệu suất của thiết bị lọc bụi phụ thuộc chủ yếu vào điên áp giữa các điện cực phóng điện tích điện âm và các điện cực góp nối đất Thông thường hiệu suất gần tới giá trị tối ưu ( khi lọc để đạt được hiệu suất cao cần phải xác định sao cho khoảng cách giữa các điện cực khoảng 50mm ~ 70mm và hiệu điện thế đặt vào giữa các điện cực khoảng 60kV ~ 80kV ) Khi làm việc điện áp cần được giữ ngay dưới giới hạn phóng điện đánh thủng Giá trị của điện áp phóng điện đánh thủng phụ thuộc vào các điều kiện vật lý và hóa học của các khí và mật độ bụi Vì không thể đo được điện áp đánh thủng tức thời, nó chỉ có thể được xác định bởi sự đạt tới phóng điện đánh thủng Bộ điều khiển điện áp caolàm tăng điện áp lọc bụi tới sự phóng điện đánh thủng Sau khi xảy ra đánh thủng điện áp bị ngắt trong một thời gian ngắn và điện áp phụ thuộc vào dãy đánh thủng và vào mật độ đánh thủng đã lựa chọn Nếu điện áp phóng điện đánh thủng nằm ở trên điện áp có thể đạt được thì sự đánh thủng không thể xảy ra

2.2.5 Phân bố điện áp cao.

Mỗi trường hợp có riêng chuyển mạch 3/5 điểm Khóa này có thể thao tác

từ bên ngoài rào bảo vệ của buồng điện áp cao Nó dùng để nối thiết bị phát điện

Trang 22

áp cao với trường nào đó, hoặc để nối trường điện nào đó với đất.

2.2.6 Khóa nối đất.

Tất cả các phần chịu điện áp cao của lọc bụi tĩnh điện sẽ lập tức được nối đất nhờ khóa nối đất khi có nguy hiểm về nổ Khi khóa đóng tương ứng hệ thống phóng điện đã được nối đất và không có hiệu ứng vầng quang hoặc vác hồ quang xảy ra trong lọc bụi Do đó ngăn ngừa được sự nổ của các hỗn hợp khí Nếu thiết

bị không làm việc khóa nối đất ở vị trí đóng và hệ thống phóng điện là nối đất

2.2.8 Hệ thống cài đặt cơ khí.

Các cửa kiểm tra của thiết bị lọc bụi được khóa bởi một hệ thống cài đặt cơ khí để chống lại sự mở không được phép Chúng chỉ được mở sau khi cắt điện áp cao và các phần chịu điện áp cao đã được nối đất Ngược lại điện áp cao không thể đóng vào trừng nào các cửa kiểm tra còn mở và các phần điện áp cao còn được nối đất

Trang 23

CHƯƠNG 3 CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG

3.1 Các thông số ban đầu

Lưu lượng khí: 73800 (m3/ giờ)

B B B

η = −Trong đó:

- BV: Nồng độ bụi vào ở điều kiện tiêu chuẩn (mg/Nm3)

- BR: Nồng độ bụi ra ở điều kiện tiêu chuẩn (mg/Nm3)

Trong đó:

- Bv’ = 50 (mg/m3) = 0.05 (g/m3) - Nồng độ bụi vào ở điều kiện vận hành

- P = 1,013.105 (N/m2) - Áp suất khí quyển tiêu chuẩn

Trang 24

- PL = 1,013.105 – 2000 = 99300 (N/m2) - Áp suất trong lọc bụi tĩnh điện.

Vlv: Là thể tích làm việc của thiết bị (m3)

Vs : Năng suất của thiết bị (m3/s)

τ1= 10,14 ÷ 20,28(s) : Là thời gian lưu của hạt bụi trong thiết bị (s)

Chọn τ1=19 (s)

Thay vào công thức trên ta được: Vlv= 20,5.19 = 389,5 (m3)

3 73800

Trang 25

Diện tích ngang của thiết bị lọc bụi tĩnh điện:

Trong đó:

Q = 73800 (m3/giờ) là lưu lượng khói thải

v: Vận tốc dòng khí đi trong thiết bị (m/s)

Trong khi đó theo công thức Deutch:

Hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện được quyết định bởi các kích thước hữu ích của nó, cụ thể là

v: là vận tốc dòng khí

L là tổng chiều dài trường tĩnh điện

Vận tốc của dòng khí trong lọc bụi tĩnh điện do tiết diện của lọc bụi tĩnhđiện quyết định Tiết diện càng lớn vận tốc càng nhỏ và ngược lại Vận tốc dòng khí trong thực tế là yếu tố quyết định hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện vì nếu vận tốc lớn hơn mức cần thiết dù có thể được bù lại bằng các tăng chiều dài trường nhưng cũng không thể không chế được hiện tượng “ Bụi lần thứ hai”- là hiện tượng bụi bị cuốn đi sau khi tích tụ trên các điện cực Lọc bụi tĩnh điện hiện đại, để đáp ứng

Q f v

=

.1

Trang 26

tiêu chuẩn môi trường về khí thải đều có hiệu suất trên 90% nên thường có vận tốc dòng khí nhỏ hơn 0.6 m/s

Vì vậy để thỏa mãn yêu cầu nồng độ khí thải nhỏ hơn 50 mg/Nm3, hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện phải thỏa mãn 99,923%, vận tốc dòng khí trong lọc bụi tĩnh điện là 0,55m/s

Thay vào công thức trên ta thu được trị số sau:

Chiều cao làm việc của thiết bị: H=9m

Chiều rộng làm việc của thiết bị: B=4,2m

Chiều dài của thiết bị: L=τ.v=19.0,55=10,45m

2

73800

37,3( )3600.0,55

Hình 2 3 Biểu đồ hiệu suất lọc bụi và hiệu suất dòng khí.

Trang 27

Ta lấy chẵn cho tổng chiều dài của ba trường (chiều dài thực tế của thiết bị)

nt : số lượng dãy cực lắng trong 1 trường

a: chiều ngang của 1 trường (khoảng cách giữa 2 điện cực lắng ở 2 cạnh ngoài của cùng 1 trường)

a = B – R2 = 4200 – 200 = 4000 mm

y: khoảng cách từ điện cực lắng đến điện cực phóng (mm)

ta tính chọn được nt = 11 dãy điện cực

Vậy số lượng bộ điện cực lắng trong toàn bộ thiết bị là 11.3 = 33 bộ điện cực

12

t

a n y

= +

20,5

0,542( / ) 9.4, 2

Trang 28

Chiều rộng của 1 tấm điện cực lắng lớn nhất trong 1 trường là: 3500 mm, được ghép bằng nhiều tấm nhỏ có bề rộng 250 mm

* Điện cực phóng:

nf: số điện cực phóng trong 1 trường

nt: số điện cực lắng trong 1 trường

b: chiều dài của điện cực lắng cần bố trí trên điện cực phóng

z: là khoảng cách giữa 2 điện cực phóng theo hướng của chiều dài thiết bị

z = 250 mm

Tính được nf = 120 (điện cực)

Số điện cực phóng trong toàn bộ thiết bị là: 120.3 = 360 điện cực

Diện tích bề mặt lắng của lọc bụi tĩnh điện đã chọn:

F = 2.nt.L.H = 2.11.10,5.9 = 2079 m2

* Các thông số kỹ thuật của thiết bị:

- Lưu lượng khí qua thiết bị: Q = 73800m3/h

- Hiệu suất thu bụi yêu cầu: 99,9%

Trang 29

- Vận tốc dòng khí trong thiết bị: 0,542 m/s

- Điện cực lắng dạng tấm (tổng số): nt = 33 tấm

- Điện cực lắng dạng tấm (một trường): nt = 11 tấm

- Điện cực phóng (tổng số): nd = 258 cây (d= 20mm) có hàn gai

- Điện cực phóng (một trường): nd = 86 cây (d= 20mm)

3.5 Hệ thống búa gõ các điện cực:

Sử dụng hệ thống búa gõ điện tử DKZ

Trong môi trường điện áp các bản cực cao thì các bụi sẽ bám lại rất nhiều trên các bản cực Việc các bụi bám nhiều trên các bản cực gây rất nhiều khó khăn cho công việc lọc bụi khi mà các hạt bụi bám nhiều trên bản cực làm cho từ trường giữa các bản cực giảm và bề mặt các bản cực không hút được các hạt bụi khác Hơn hết các bản cực rất dễ phóng điện khi mà các bề mặt bản cực có nhiều bụi Chính vì thế mà việc gõ rung các bản cực rất cần thiết và quan trọng Việc thiết kế chương trình cho bộ bũa gõ bản cực này rất phức tạp và phải đảm bảo an toàn tương đối cao vì trong buồng khử bụi không có ánh sáng và không thể lúc nào cũng mở ra để kểm tra và sửa chữa Chính vì thế mà bộ búa gõ đã đuợc thiết kế rất hiện đại có mạch dự phòng nóng Tức là khi bản mạch chính gặp sự cố thì nó lập tức chuyển chương trình đang hoạt động sang mạch dự phòng và mạch dự phòng hoạt động tiếp chương trình mà mạch chính chuyển sang Hệ thống búa gõ thiết kế cho một bộ khử bụi điều khiển 63 búa gõ trong ba trường bằng cách cấp điện áp cho các cuộn dây hút lõi thép lên cao hoặc xuống thấp Các bản cực được lắp trên

Trang 30

các giá đỡ Khi gõ thì các lõi thép sẽ giáng lên các giá đỡ các bản cực làm cho bụi rơi xuống phễu không bám vào các bản cực Khi cần gõ các nhóm bản cực nào thì

hệ thống búa gõ sẽ ra lệnh điều khiển đóng các cuộn dây cho hút các lõi thép hay nhả các lõi thép ra và nh- thế các lõi thép sẽ giáng lên các giá đỡ của các bản cực

Hệ thống búa gõ này có thể thay đổi đ-ợc chiều cao búa gõ bằng cách thay đổi dòng điện cấp cho các cuộn hút làm cho lực hút tăng hay giảm tuỳ thuộc vào lượng tro bám trên các bản cực Hệ thống này còn có thể tự động thay đổi thời gian ( chu kỳ ) gõ của các búa phụ thuộc vào lượng bụi bám nhiều hay ít vào các bản cực

3.6 Hệ thống rung phễu xả tro

Chọn hệ thống tự động rung phễu xả tro MPC-24A

Hệ thống tự động này hoạt động theo một yêu cầu công nghệ chung của bộ lọc bụi và nguyên lý điều khiển của chúng là giống nhau tức là dùng vi điều khiển

để điều khiển các quá trình hoạt động của các hệ thống Là một trong những hệ thống tự động của bộ lọc bụi nhà máy điện để nâng cao hiệu suất của bộ lọc bụi tĩnh điện, thiết kế lắp đặt ở bộ lọc bụi tĩnh điện một hệ thống tự động rung phễu xả tro gồm 6 bộ xả tro và 6 động cơ rung thành phễu Những động cơ này được phân

bố đều trên 3 trường I II III Mỗi trường có 2 động cơ rung phễu, 2 động cơ xả tro Để điều khiển các động cơ này người ta đã lắp đặt bộ điều khiển MPC - 24A

là hệ thống tự động khống chế rung phễu và xả tro dùng vi điều khiển 8031 thế hệ MCS - 51 làm bản mạch điều khiển chính điều khiển các kênh vào ra của các

Trang 31

mạch điều khiển gõ rung và mạch điều khiển xả - dẫn tro và các chế độ hiển thị đèn led đơn chỉ báo và đèn led 7 vạch điều khiển hiển thị các chế độ và các thông

số của các động cơ.Mạch chính còn có chức năng kết nối điều khiển máy tính công nghiệp thông qua chuẩn truyền thông RS - 485 có thể tiến hành kết nối thường xuyên liên tục với máy tính cấp trên để báo về các thông số vận hành và có thể nhận các lệnh điều khiển từ máy tính cấp trên tổ hợp thành hệ thống IPC khống chế thông minh Khi các kênh ra điều khiển các quá trình gõ rung và các các kênh điều khiển các quá trình xả - dẫn tro có tín hiệu điều khiển, thì các kênh này điều khiển việc cấp điện cho các động cơ hoạt động bằng cách điều khiển đóng điện cho các cuộn hút của công tắc tơ cho phép các động cơ gõ rung và xả - dẫn hoạt động Khi các kênh ra điều khiển các động cơ gõ rung và xả tro không có tín hiệu điều khiển thì các cuộn hút của công tắc tơ

Trang 32

+-

Như đã phân tích về công nghệ lọc bụi tĩnh điện trong chương 2, thì điện áp vào hệ thống lọc bụi là điện áp xoay chiều ba pha 660V, điện áp ra của hệ thống đặt vào cực lọc là điện áp một chiều 55kV Do điện áp ra lớn hơn điện áp vào nên trong hệ thống phải có một máy biến áp để làm tăng điện áp Điện áp vào là xoay chiều trong khi đó điện áp ra lại là điện áp một chiều nên trong hệ thống cần phải

có một bộ chỉnh lưu Đầu tiên, chúng ta cần phải lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu

4.1 Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu.

4.1.1 Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ dùng máy biến áp có điểm giữa

Trong sơ đồ này điện áp thứ cấp của MBA nguồn được chia làm hai nửa bằng nhau nhưng ngược pha nhau: u21 = - u22 = Um sin ωt = Um sin θ = 2U2 sin θ

Trang 33

Đồ thị biến thiên của u21 và u22 như hình 4.1 ( đường nét đứt)

Ở nửa chu kỳ thứ nhất (0 ≤ θ ≤ π), u21 > 0, điôt D1 mở, điện áp trên D1 là uD1

= 0 ( coi các điôt là lý tưởng), điện áp đưa ra tải ud = u21, dòng điện qua tải id=ud/R, còn điện áp trên D2 là uD2= u2 –ud = u22 – u21= -u21- u21 = -2u21< 0 nên D2 khoá Ở nửa chu kỳ thứ hai ( π ≤ θ ≤ 2π), u22 > 0, điôt D2 mở, điện áp trên D2 là uD2 = 0, điện áp đưa ra tải ud = u22, dòng điện qua tải id=ud/R, còn điện áp trên D1 là uD1= u21

–ud = u21 – u22= -u22- u22 = -2u22 < 0 nên D1 khoá

Như vậy ở mỗi nửa chu kỳ chỉ có một điôt mở và đồ thị biến thiên của ud

như hình 2.1a ( đường nét liền)Các thông số của sơ đồ chỉnh lưu này bao gồm :

a) Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu

2 2

0

222

1

U d

u

U do d

π

θπ

Trang 34

b) điện áp ngược cực đại trên mỗi điôt U ngmax

min max

U

u u

I do d

'

−

=

4.1.2 Sơ đồ cầu một pha

Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu một pha như hình 4.2a

Trong sơ đồ này người ta dùng 2 nhóm điôt: nhóm catôt chung gồm 2 điôt D1 và

D3 và nhóm anôt chung gồm 2 điôt D2 và D4.

Điện áp thứ cấp của máy biến áp là: u2 = Um sin θ và có đồ thị như hình 2.2b

Trang 35

Ở nửa chu kỳ thứ nhất (0 ≤ θ ≤ π), u2 > 0, điôt D1 và D2 mở, dòng điện đi từ điểm A qua D1 đến điểm K qua phụ tải đến điểm O qua D2 đến điểm B Điện áp trên D1 và D2 là uD1=uD2 = 0, điện áp đưa ra tải ud = u2, dòng điện qua tải id=ud/R , còn điện áp trên D3 và D4 là uD3= uD4 =- u2< 0 nên D3, D4 khoá Ở nửa chu kỳ thứ hai ( π ≤ θ ≤ 2π), u2< 0, điôt D3, D4 mở, điện áp trên D3,D4 là uD3, uD4 = 0, điện áp đưa ra tải ud = - u2, dòng điện qua tải id=ud/R, còn điện áp trên D1, D2 là uD1= uD2 =

u2< 0 nên D1, D2 khoá

Đồ thị biến thiên dòng điện, điện áp như hình 4.2b

Các thông số của sơ đồ chỉnh lưu này bao gồm:

2 2

0

222

1

U d

u

U do d

π

θπ