XỬ lý KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG bụi TRỌNG lực

Phân loại bụi theo kích thước hạt bụi - Bụi thô, cát bụi: gồm từ các hạt bụi, chất rắn có kích thước hạt lớn hơn 75 μm - Bụi: các hạt chất rắn có kích thước nhỏ hơn bụi thô 5-75μm được h

Mục lục

Mở đầu 3

A Tổng quan xử lý bụi bằng phương pháp lắng trọng lực 3

I Giới Thiệu về hạt bụi 3

1 Sơ lượt hạt bụi 3

1.1 Các khái niệm chung về bụi 3

1.2 Phân loại bụi 4

1.3 Tính chất bụi 4

2 Ô nhiễm bụi 5

2.1 Ảnh hường đến con người 5

2.2 Các ô nhiểm khác của bụi 6

II Công nghệ xử lý bụi bằng phương pháp lắng trọng lực 6

1 Tổng quan về lắng bụi 6

1.1 Khái niệm 6

1.2 Nguyên tắc lắng bụi 6

1.3 Công thức tính toán quá trình lắng, thiết kế buồng lắng 7

1.4 Điều kiện lắng bụi 7

1.5 Phân loại 8

2 Các công nghệ lắng bụi 8

2.1 Buồng lắng đơn giản 8

2.2 Buồng lắng có vách ngăn 9

2.3 Buồng lắng nhiều tầng 12

III Kết luận 13

1 Ưu, nhược điểm của phương pháp lắng 13

1.1 Ưu Điểm 13

1.2 Nhược điểm 14

2 Các nghành nghề áp dụng phương pháp 14

B Ứng Dụng 15

I Sử lý sơ bộ hệ bụi thải nhà máy xi măng 15

III Tải lượng bụi của nhà máy xi măng 18

IV Các công đoạn thải ra bụi 19

V Phương pháp xử lý 20

1 Sơ đồ công nghệ xử lý 20

2 Nguyên tắc vận hành 21

VI Kết luận 21

1 Ưu điểm 21

2 Nhược điểm 21

Mở đầu

“ Bảo vệ môi trường là vấn đề sống còn của đất nước, của nhân loại; là nhiệm vụ có tính

xã hội sâu sắc, gắn liền với cuộc đấu tranh xóa đói giảm nghèo ở mỗi nước, với cuộc đấu tranh vì hòa bình và tiến bộ xã hội trên phạm vi toàn thế giới”

Môi trường không khí ở nước ta, đặc biệt là ở các khu công nghiệp và đô thị lớn vẫn tồn tạinhững dấu hiệu ô nhiễm đáng lo ngại phần lớn các nhà máy, xí nghiệp chưa được trang bị các

hệ thống xử lý bụi và khí độc hại và hang giờ hang ngày thải vào bầu khí quyển một lượngkhổng lồ các chất độc hại, làm vẫn đục không khí cả một vùng rộng lớn xung quanh nhà máy

Để nghiên cứu vấn đề ô nhiễm không khí cần biết rõ tất cả các nguồn phát sinh ra chất ônhiễm, từ đó ta mới có thể đề xuất các giải pháp giảm thiểu và xử lý ô nhiễm một cách có hiệuquả

A Tổng quan xử lý bụi bằng phương pháp lắng trọng lực

I Giới Thiệu về hạt bụi

1 Sơ lượt hạt bụi

1.1 Các khái niệm chung về bụi

Các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) dưới tác dụng của các dòng khí hoặc khôngkhí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng và trong những điều kiện nhất định chúng tạo thànhthứ vật chất mà người ta gọi là bụi

Bụi gồm hai pha: pha khí và pha rắn rời rạc

Hạt Bụi có kích thước từ nguyên tử đến nhìn thấy được bằng mắt thường, có khả năngtồn tại ở dạng lơ lửng trong thời gian dài ngắn khác nhau

Sol khí (aêrozon) cũng là hệ thống vật chất rời rạc gồm từ các hạt thể rắn và thể lỏng ở dạng

lơ lửng trong thời gian dài không hạn định Tốc độ lắng chìm của các hạt aêrozon rất bé.Những hạt bé nhất của aêrozon có kích thước gần bằng kích thước các nguyễn tử lớn, cònnhững hạt lớn nhất có kích thước khoảng 0,2÷1 µm

Bụi thu giữ được hoặc bụi đã lắng đọng thường đồng nghĩa với khái niệm “bột”, tức

là loại vật chất vụn rời rạc

1.2 Phân loại bụi

a Phân loại bụi theo nguồn gốc

- Bụi tự nhiên (bụi do động đất, núi lửa )

- Bụi thực vật (như bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa ), bụi động vật (len, lông, tóc )

- Bụi nhân tạo (nhựa hoá học, cao su, cement )

- Bụi kim loại (Sắt, đồng, chì )

- Bụi hỗn hợp (do mài, đúc )

b Phân loại bụi theo kích thước hạt bụi

- Bụi thô, cát bụi: gồm từ các hạt bụi, chất rắn có kích thước hạt lớn hơn 75 μm

- Bụi: các hạt chất rắn có kích thước nhỏ hơn bụi thô (5-75μm) được hình thành từ cácquá trình cơ khí như nghiền, tán, đập…

- Khói (smoke): gồm các hạt vật chất có thể là rắn hoặc lỏng được tạo ra trong quá trìnhđốt cháy nhiên liệu hoặc quá trình ngưng tụ có kích thước hạtδ = 1 ÷ 5 μm Hạt bụi cỡnày có tính khuếch tán rất ổn định trong khí quyển

- Khói mịn (fume): gồm những hạt chất rắn rất mịn, kích thước hạtδ < 1 μm

Sương (mist): hạt chất lỏng kích thướcδ = ˂ 10 μm Loại hạt cỡ này ở một nồng độ đủ để làmgiảm tầm nhìn thì được gọi là sương giá (fog)

- Bụi hô hấp là những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10 μm chúng có thể thâm nhập sâuvào tận phổi trong quá trình hô hấp

- Bụi không kích thước

- Bụi có kích thước - nhẹ (khô)

- Bụi có kích thước - nhẹ (ướt)

- Bụi nặng

2 Ô nhiễm bụi

2.1 Ảnh hường đến con người

Sức khỏe vá tuổi thọ của con người phụ thuộc rất nhiều vào độ trong sạch của môitrường xung quanh Trong tất cả nhu cầu vật chất hằng ngày cho cuộc sống của con người thìkhông khí là nhu yếu phẩm đặt biệt cần đến chúng thường xuyên từng giờ từng phút khônglúc nào nghĩ ngơi trong suốt cuộc đởi của mình Người ta đã tổng kết được rằng con ngườikhông thể ngừng thở 5 phút

Lượng không khí mà cơ thể cần cho sự hô hấp hẳng ngày khoảng 10 m3, do đó nếutrong không khí có lẫn nhiểu chất độc hại thì phổi và cơ quan hô hấp sẽ hấp thu hoàn toàn bộchất độc hại đó và tạo điều kiện cho chúng thâm nhập sâu vào cơ thể gây ra những hậu quả rấtnghiệm trọng cho sức khỏe và tính mạng con người

Bụi gây ra nhiều tác hại nhưng quan trọng nhất là tác hại đến con người Về sứckhỏe, bụi có thể gây tổn thương mắt, da, hoặc hệ tiêu hóa, nhưng chủ yếu là sự xâm nhập vàophổi do hít thở Mũi với các ống dẫn khí uốn lượn có bề mặt bảo phủ bởi chất nhầy cùng vớilong mũi được xem như máy lọc bụi rất hiệu quả đối với hạt bụi có kích thước 10 và một

tỷ lệ đáng kể với các hạt bụi 5-2 , các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn có khả năng xâm nhậpsâu vào cuốn phổi, phế nan và ảnh hưởng nghiệm trọng đến quá trình hô hấp Hàng loạt cácbệnh do bụi gây ra cho sức khỏe nhưng đáng lo ngại nhất là bệnh bụi phổi (pneumoconiosis).Các nhóm bệnh bụi phổi bao gồm: bệnh bụi phổi sillic, bệnh bụi phổi amiăng, bệnh bụi sắtbụi thiếc

Các triệu chứng đầu tiên của bệnh phổi nhiểm bụi là tức ngực khó thở, cần nghỉngơi và tìm đến bác sỹ để được chuẩn đoán chính xác bệnh lý, thay đổi không gian làm việctrong môi trường thoáng hơn

2.2 Các ô nhiểm khác của bụi

Đối với thực vật nếu lượng bụi ô nhiểm vượt qua khả năng tự làm sạch của chúng thìbắt đầu gây hại cho chúng Hàm lượng bụi lớn có thể gây cho các loại thực vật giảm khả năngquang hợp do không thể trao đổi vật chất với môi trường, dẫn đến thực vật không thể pháttriển, chết dần chết mòn

Đối với các công trình xây dụng thì bụi bám vào làm các công trình mất mỹ quan,làm hỏng vật liệu sơn, tốn chi phí vệ sinh thường xuyên

II Công nghệ xử lý bụi bằng phương pháp lắng trọng lực

1 Tổng quan về lắng bụi

1.1 Khái niệm

Buồng lắng bụi là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần sovới tiết diện đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ, nhờ đó màhạt bụi đủ thời gian để lắng

Buồng (Phòng) lắng bụi được áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60 –

70 m trở lên và dòng khí chuyển động với vận tốc nhỏ (< 1 ÷ 2 m/s)

Tuy vậy, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng lắng

1.2 Nguyên tắc lắng bụi

Khi đi vào không gian kín, hạt bụi chịu ảnh hưởng của trọng lực và trở lực sẽ chuyểnđộng xuống với vận tốc v0và chuyển động ngang với vận tốc khí vd Kết quả thì hạt bụi chuyểnđộng theo vận tốc v, Cho nên khi dòng chảy đi hết quảng đường dài L, thì phần tử hạt cũngrơi hết độ cao H.

Cuối cùng pha liên tục ra khỏi buồng lắng, còn pha phân tán đọng lại trên bề mặtdiện tích B.L

1.3 Công thức tính toán quá trình lắng, thiết kế buồng lắng

 Công thức tính toán vận tốc lắng theo stokes cho hạt có đường kính lớn hơn 75 m

= 18: Hạt hình cầu có đường kính

- Nếu h < H: hạt bụi bị dòng khí mang theo ra ngoài phạm vi của buồng lắng

- Nếu h ≥ H: tất cả các hạt bụi có kích thước bằng hoặc lớn hơn δ đều bị giữ lại trongbuồng lắng

1.4 Điều kiện lắng bụi

Hạt bụi cần đủ thời gian để lắng vậy nên điều kiện để lắng bụi là vận tốc lắng phải

đủ nhỏ để tăng được thời gian lắng

Do đó để hạt bụi có thể lắng tốt trong buồng lắng thì thời gian lắng của hạt phải nhỏhơn thời gian hạt chuyển động qua buồng.

 Muốn quá trình lắng được diễn ra tốt thì điều cần thiết là:

b Nguyên lý hoạt động

Dựa trên nguyên tắc lắng bụi bằng trọng lực Các hạt bụi Khi đi vào không gian kín,hạt bụi chịu ảnh hưởng của trọng lực và trở lực sẽ chuyển động xuống với vận tốc v0và chuyểnđộng ngang với vận tốc khí vd Kết quả thì hạt bụi chuyển động theo vận tốc v, Cho nên khidòng chảy đi hết quảng đường dài L, thì phần tử hạt cũng rơi hết độ cao H

Cuối cùng các hạt bụi được thu ở các cửa thu bụi còn khí sau khi lắng được dẫn điđến các công trình khác.

c Ưu điểm, nhược điểm

 Ưu điểm

- Rất đơn giản để vận hành, xây dựng

- Vốn đầu tư, vận hành, chi phí bảo trì thấp

- Xử lí hiệu quả các hạt bụi thô có đường kính lớn

- Nồng độ bụi ban đầu không ảnh hưởng đến thết bị

 Nhược điểm

- Thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích xậy dựng

- Không xử lí được các hạt bụi có kích thước < 60μm

2.2 Buồng lắng có vách ngăn

Cấu tạo của thiết bị lắng vách ngăn tương tư như lắng đơn giản gồm Một khốihình hộp không gian có tiết diện ngang rất lớn so với đường kính ống dẫn khí thải có kíchthước B x H x L Một ống dẫn khí chứa bụi vào thiết bị, một ống dẫn dẫn khí sau xử lý rangoài Bên dưới có các phễu (cửa) thoát bụi có hình chóp cụt Bên trong thiết bị có nhữngvách giúp dòng khí di chuyển theo hình zic-zac

b Nguyên lý hoạt động

Tương tự như buồng lắng đơn giản Các hạt bụi Khi đi vào không gian kín, hạt bụi

ngang với vận tốc khí vd Kết quả thì hạt bụi chuyển động theo vận tốc v Nhưng hệ bụi phải

đi theo hình zich-zac do các vách ngăn Dòng lưu chất sẽ được đổi hướng nhiều lần hoặc vavào thanh chắn làm mất động năng làm chúng rơi xuống

 Trong thực tế có rất nhiều cách để đặt vách ngăn thay đổi cấu tạo để đạt được

hiệu quả lắng cao nhất sau đây là các cách đặt tấm chắn khác nhau:

Hình a: Cửa thoát đặt phía trên buồng lắng Dòng lưu chất vào cửa thiết bị bị đổi phương đột

ngột, va vào thanh chặn nên mất hết động năng rơi xuống Một phần bụi có kích thước nhỏ vàkhí thoát ra ngoài

Hình b: Thanh chắn ở hình a sẽ gây hao phí năng lượng cho thiết bị Nên hình b sử dụng

thanh chắn uống cong Nhằm giảm hao tổn năng lượng cho dòng lưu chất

Hình c: Khí đưa vào từ cửa ở tâm buồng lắng hình trụ Ống dẫn khí mở rộng một góc 12o đểdòng khí không chuyển động rối, xáo trộn bụi lắng ở cửa tháo, khi đi hết ống dẫn vào thì dòngkhí vẫn phải đổi phương đột ngột làm mất động năng và rơi xuống

Hình d: Tương tự như hình c Nhưng khí được thổi vào buồng qua 2 ống dẫn khí hình vành

khăn Để không làm bụi đã lắng bị xáo trộn và thoát ra ngoài và tăng hiệu quả lắng lên gấpđôi

Tấm chắn lá sách có thiết kế gồm các tấm vách được lắp nghiên nhằm để đổi hướngđột ngột và tang diện tích lắng Hệ bụi cần xử lí được đưa vào và đổi phương đột ngột theophương nghiên của tấm chắn lá sách đặt song song Bụi sẽ lắng đọng ở tấm chắn và rớt theochiều nghiên của tấm về cửa tháo bụi Hệ khí còn lại sẽ thoát ra ngoài

- Vốn đầu tư, vận hành và chi phí bảo trì thấp.

- Xử lí tất cả loại bụi với bất kì nồng độ nào

- Hiệu quả lắng tốt hơn buồng lắng đơn giản

4 cửa tháo bụi tầng

5 Cửa tháo bụi đáy

b Nguyên lí hoạt động

Hệ bụi thải được đưa vào cửa số 1, Được van điều chỉnh số 3 điều chỉnh lưu lượng

để dòng khí được phân bố đều và không chảy rối Tiếp tục hệ bụi sẽ đưa vào các sàn lắng,dưới tác dụng của trọng lực và đổi phương đội ngọt làm cho các hạt bụi sẽ bị lắng trên sàn Rakhỏi sàn sẽ gặp một thanh chắn, làm dòng khí di chuyển từ trên xuống dưới dẫn đến đổi hướngđột ngột và thoát ra ngoài bằng cửa số 2 sau khi đã điều chỉnh lưu lượng bằng van 3 Các hạtbụi lắng được thu ở cửa số 5 Các hạt bụi lắng trên sản sẽ được thu gom định kì qua các cửa

xả bên hông thiết bị

c Ưu và nhược điểm

- Vốn đầu tư cao hơn với hệ thống lắng đơn giản.

- Hệ thống làm việc gián đoạn để vệ sinh các sàn lắng

d Các yếu tố ảnh hưởn dến quá trình lắng

Nhiệt độ

Nhiệt độ không khí càng tăng thì nội năng của hạt càng lớn vì thế hạt sẽ chuyểnđộng vô hướng Ngoài ra khi nhiệt độ thiết bị cao hơn nhiệt độ khối khí thì xảy ra hiện tượngđối lưu dòng lưu chất dẫn đến bụi không thể lắng được

Độ ẩm

Nồng độ hơi nước trong dòng khí cao sẽ ảnh hưởng đến sự lắng xuống của hạt bụi.Nhưng có khi lại làm kết dính các hạt bụi lại làm tăng thêm khối lượng của hệ làm khối lượngcủa hạt bụi tăng lên do dó hạt có thể dễ dàng lắng hơn

III Kết luận

• Là phương pháp xử lý bụi đơn giản nhất

• Phương pháp xử lý bụi lâu đời

• Ít được các xí nghiệp áp dụng vào quy trình xử lý khí thải

1 Ưu, nhược điểm của phương pháp lắng

1.1 Ưu Điểm

- Độ bền cao

- Rất đơn giản để xây dựng và vận hành

- Xử lý tất cả các loại bụi với bất kỳ nồng độ bụi đầu vào.

- Hiệu quả cao đối với bụi lớn –>giảm tải cho các công trình tiếp theo

Vì đặt tính đặt biệt của bụi xi măng là các hạt bụi lớn nên phương pháp lắng vẫn được xử dụng

để loại bỏ các hạt bụi lớn để giảm tải bụi cho các công trình xử lý tiếp theo

b Ngành sản xuất than

Bụi than được thải hầu hết các quá trình sản xuất: khu vực khai thác, khu vực bóc

dở vận chuyển, các mày nghiền đập, sàng phân loại, nén ép than, …

Các hạt bụi được thải ra từ các quá trình có kích thước không điều nhau Và nằm

ở khoảng đường kính 60-80 μm nên có thể áp dụng phương pháp lắng trọng lực để xử lý sơbộ

B Ứng Dụng

I Sử lý sơ bộ hệ bụi thải nhà máy xi măng

Sản xuất xi măng là một ngành thiết yếu của một nước đang phát triển trong đó có quốcgia của chúng ta Vì sản xuất xi măng là một ngành đặt thù thải ra nhiều bụi nên các công đoạncủa điều có bụi vì thế chúng ta cần áp dụng các phương pháp để giử lại các hạt bụi không phátthải ra môi trường để xử lý triệt để hệ bụi thải từ nhà máy chúng ta cần một hệ thống xử lýbụi hoàn chỉnh và trong đó có buồng lắng trọng lực được lắp ở đầu chu kỳ xả thải để lắng cáchạt bụi thô có kích thước lớn để giảm tải cho các quá trình xử lý tiếp theo, nâng cao hiệu quảlắng

Bụi xi măng phát sinh ở hầu hết các công đoạn trong quá trình sản xuất như:Bụi sinh ra từ băng tải nạp liệu.Khu vực bốc dỡ và tiếp nhận clinker, phụ gia, thạch cao Khuvực máy đập, máy nghiền, máy sàng, máy phân ly và hệ thống máy vận chuyển Đóng bao,xuất hàng

Nhìn chung, bụi xi măng không gây bụi phổi, nhưng nếu trong bụi xi măng có trên 2%silic tự do và tiếp xúc lâu trong thời gian dài thì có thể phát sinh bệnh bụi phổi Động vật hítbụi xi măng không gây một biến đổi bệnh lý cấp tính hoặc mãn tính nào Tuy nhiên, bụi bámtrên lá và thân cây làm cho thực vật không thể thực hiện quá trình quang hợp.Tải lượng ônhiễm bụi xi măng

II Quy trình sản xuất xi măng

1. Khai thác & Đập nguyên liệu: Đá vôi và đất sét được khai thác và chở bằng xe tải tới

trạm đập Tại đây chúng được đập chung với nhau Phương pháp này làm tăng độ đồng nhấtcủa vật liệu và giảm lượng bụi thải Nguyên liệu sau khi đập lẫn chạy qua máy Phân tích hệthông sử dụng tia Gamma ngẫu nhiên để giám sát và điều chỉnh thành phần hóa học của hỗnhợp đá vôi, đất sét

2. Lưu kho tạm thời và trộn nguyên liệu: Từ trạm đập, nguyên liệu thô sẽ được vận chuyển

vào kho tròn bằng băng tải Nguyên liệu sẽ được đồng nhất sơ bộ trước khi đưa vào máynghiền

3. Phối liệu: Trạm phối cấp liệu cấp nguyên liệu tới máy nghiền với số lượng và thành

phần nhất định nhằm đạt được các hệ số chế tạo như mong muốn

4. Nghiền nguyên liệu: Nguyên liệu được nghiền trong máy nghiền liệu tới độ mịn yêu

cầu Sau đó bột liệu nghiền được đưa tới siloo đồng nhất bột liệu

5. Đồng nhất: Bột liệu được trộn đều và chưa trong silo đồng nhất, từ đó được cấp tới

tháp trao đổi nhiệt

6. Trao đổi nhiệt và phân hủy: Bột liệu được nung sơ bộ trong tháp trao đổi nhiệt dạng

xiclon và phân hủy trong buồng phân hủy (Calciner)

7. Nung: Bột liệu được nung tới nhiệt độ khoảng 1.450 độ C trong lò quay để tạo thành

clinker

8. Làm nguội clinker: Phần lớn nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình làm nguội clinker đều

được thu hồi để sử dụng cho sản xuất

9. Chứa clinker: Kho chứa clinker là trạm cấp liệu cho giai đoạn nghiền clinker tạo thành

xi măng tiếp theo

10 Nghiền clinker: Các phụ gia được đưa vào trong quá trình nghiền clinker nhằm đạt

được sản phẩm xi măng có phẩm cấp và chủng loại theo yêu cầu

11 Chứa, đóng gói và vận chuyển: Xi măng thành phần được chuyển tới 2 silo chứa xi

măng mác PCB40 Sau đó xi măng sẽ được xuất dưới dạng bao, rời theo đường bộ, đườngthủy