Tiểu luận môn công nghệ xử lý khí thải và tiếng ồn: lọc bụi túi vải

1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM KHOA CNSH & KTMT HỌC PHẦN:CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN ĐỀ TÀI: LỌC BỤI TÚI VẢI GVHD:Trần Đức Thảo Nhóm thực hiện: 09 thứ 2 – tiết 11,12 Tp.HCM,29/11/2014 2 DANH SÁCH NHÓM VÀ PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC STT Họ và tên Mã số sinh viên Phân công công việc 1 Huỳnh Lê Bảo Phương 2009120106 Nguyên tắc tác dụng, cơ sở vật lý và cơ chế. 2 Lê Văn Rê 2009120099 Phân loại, cấu tạo thiết bị lọc túi vải và các loại xơ. 3 Trịnh Thị Thu Sự 2009120043 Ưu, nhược điểm và ứng dụng của thiết bị. 4 Huỳnh Thị Mỹ Linh 2009120093 Tổng hợp tài liệu, làm powerpoint. 5 Khưu Nguyễn Mỹ Hằng 2009120008 Tổng hợp tài liệu, đánh word. 3 LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, chúng ta không thể phủ nhận được sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế cũng như khoa học kỹ thuật của thế giới. Cùng với sự phát triển ấy, mức sống của con người cũng được nâng cao và nhu cầu cảu con người cũng thay đổi. Tuy nhiên, hệ quả của sự phát triển ấy là một loạt các vấn đề về môi trường như trái đất nóng lên, ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, mực nước biển dâng lên hay biến đổi khí hậu. Trước thực trạng ấy con người đã có ý thức bảo vệ môi trường, ý thức về việc bảo vệ mối trường. Ngày nay ô nhiễm không khí đang là một vấn đề đáng quan tâm của Việt Nam cũng như toàn thế giới. Vì vậy việc xử lý bụi và khí thải trong quá trình sản xuất là điều tất yếu phải có để bảo vệ môi trường. Do đó việc thiết kế một hệ thống xử lý bụi trong nhà máy trước khi thải ra môi trường không khí là hết sức cần thiết để đảm bảo sư phát triển bền vững. Nói đến hệ thống lọc bụi khô thường người ta nghĩ đến lọc bụi bằng cyclone và lọc bụi bằng tay áo. Trong đó lọc bụi bằng tay áo cho hiệu quả cao hơn, thậm chí có thể đạt đến hiêu quả 100%. Với đề tài “ hệ thống máy lọc tay áo (túi vải)” sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động của thiết bị xử lý bụi này. 4 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 I. NGUYÊN TẮC TÁC DỤNG VÀ CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH LỌC BỤI QUA TÚI VẢI 7 II. CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH LỌC 9 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc 9 2. Cơ chế của quá trình lọc 10 III. CÁC LOẠI XƠ DÙNG TRONG THIẾT BỊ LỌC 11 1. Nhóm xơ là những chất thiên nhiên 12 1.1. Vật liệu xơ được chế tạo từ xenlulo 12 1.2. Vật liệu chế tạo từ protein 12 2. Nhóm xơ là những chất hóa học 12 IV. PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CÁC THIẾT BỊ LỌC TÚI VẢI 15 1. Phân loại 15 2. Nguyên lý lắp đặt và tính toán thiết bị 16 2.1. Nguyên lý lắp đặt 16 2.2. Tính toán thiết bị lọc 16 3. Cấu tạo thiết bị 18 3.1. Thiết bị lọc bụi ống tay áo nhiều đơn nguyên, giũ bụi bằng cơ cấu rung và thổi khí ngược chiều 18 3.1.1. Cấu tạo 18 3.1.2. Nguyên lý hoạt động 19 3.1.3. Ưu nhược điểm của thiết bị 20 3.2. Cấu tạo thiết bị lọc bụi ống tay áo có khung lồng và có hệ thống phụt không khí nén kiểu xung lực để giũ bụi 20 3.2.1. Cấu tạo 20 3.2.2. Nguyên lý hoạt động 21 3.2.3. Ưu và nhược điểm của thiết bị có hệ thống phụt khí nén 21 V. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI 22 VI. ỨNG DỤNG 22 5 1. Quy trình công nghệ xử lý bụi Ximăng: 23 2. Ưu nhược điểm của công nghệ 24 2.1. Ưu điểm 24 2.2. Nhược điểm 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 25 6 THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI Giới thiệu chung về thiết bị lọc tay áo Thiết bị lọc tay áo là thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng tay áo hình trụ và lắp vào một thiết bị hoàn chỉnh có kèm cơ giới để rủ bụi. Thiết bị gồm nhiều ống tay áo đường kính 125÷ 300mm, chiều cao từ 2÷ 3,5m đầu dưới liên kết vào bản đáy đục lỗ tròn bằng đường kính túi vải hoặc lồng vào khung và cố đinh đầu trên vào bản đục lỗ. Thiết bị lọc tay áo có hiệu quả cao đối với tất cả các kích thước bụi đặc biệt bụi có kính thước nhỏ hơn 10µm. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp luyện kim, đúc, công nghiệp xi măng, sản xuất vật liệu xây dựng như đá vôi, sản xuất gạch , công nghiệp đồ gốm… 7 I. Nguyên tắc tác dụng và cơ sở vật lý của quá trình lọc bụi qua túi vải Khi dòng khí chứa bụi (các hạt rắn, giọt dịch thể) chuyển động qua lớp vải xốp, lớp cốc… có khả năng làm lắng các hạt bụi. Phương pháp lọc bụi này sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Vải dùng để lọc được chế tạo từ vật liệu dạng sợi (bông, len, thủy tinh, sợi tổng hợp) có đường kính từ vài µm đến hàng chục µm với chiều dài vài cm. từ những sợi riêng biệt được se lại thành chỉ và dệt thành vải. Bụi do các chất thăng hoa có kích thước nhỏ hơn nhiều so với kích thước lỗ rỗng trung bình của vải lọc, do vậy vải sạch khó có khả năng lọc các hạt bụi có kích thước nhỏ. Tuy nhiên trong thực tế, khí chứa bụi chuyển động qua lớp vải nguyên chất lại có khả năng bị lắng, kết quả này là do quá trình va chạm của các hạt bụi với sợi vải làm các hạt bụi lắng trên đó. Các sợi vải không có khả năng thấm khí nên dòng khí qua lỗ rỗng của vải, còn các hạt bụi có trong dòng sẽ chuyển động theo nhiều hướng khác nhau. Các hạt bụi có kích thước lớn, khối lượng của chúng lớn chịu ảnh hưởng của lực quán tính nên duy trì các hạt bụi chuyển động theo hướng thẳng. Tuy nhiên chúng khắc phục trở lực ma sát của dòng để chạm vào các sợi và bám trên đó. Các hạt bụi có kích thước nhỏ bị dòng khí cuốn theo và chuyển động bao quanh sợi. Sở dĩ các hạt này vẫn có thê va đập vào sợi là do chuyển động nhiệt, còn ảnh hưởng của lực quán tính thì nhỏ nên các hạt đó vẫn bám vào sợi. Với các hạt nhỏ, xác suất va chạm của các hạt với sợi dưới ảnh hưởng của lực quán tính là hàm của tiêu chuẩn không thứ nguyên, trong giới hạn tác dụng của định luật Stốc được biểu thị theo công thức: Stk= Trong đó: d: đường kính hạt bụi, m : tốc độ dòng khí, m/s :khối lượng riêng hạt bụi, kg/m 3 µ: hệ số nhớt động lực học của khí trong điều kiện thực nghiệm N.s/m 2 , kG.s/m 2 D 0 : đường kính của sợi, m 8 Trị số Stk càng lớn càng nhiều hạt bụi va chạm vào sợi Biểu thị là tỷ số khối lượng các hạt bụi lắng trên sợi đơn độc dưới ảnh hưởng của lực quán tính với toàn bộ khối lượng của hạt qua sợi đó. Nói cách khác, là hiệu quả lắng các hạt bụi lên một sợi dưới ảnh hưởng của các lực quán tính. Thừa nhận các hạt bụi va chạm vào sợi và bám trên đó không bị tách ra hoặc bị dòng khí cuốn theo thì trị số Stk xác định đại lượng và Stk càng lớn thì càng lớn. Quan hệ giữa Stk và được nhiều tác giả nghiên cứu nhưng không đưa ra kết quả cụ thể. Trong quá trình lọc thực tế trị số Stk và không lớn. Thí dụ, với các hạt bụi lớn có đường kính ~ 4 , khối lượng riêng của hạt 4.5g/cm 3 , tốc độ khí qua vải lọc ~1.2m/s (vải len) có đương kính sợi ~30 , khi nhiệt độ khí 80℃ thì giá trị =16%. Với hạt bụi có đường kính nhỏ hơn 1 có gần như bằng 0. Tuy nhiên nếu đặt nhiều lớp vải khí chứa bụi qua đó sẽ cho hiệu quả thu bụi đáng kể dưới tác dụng của lực quán tính. Các hạt bụi nhỏ và nhẹ dễ bị dòng khí cuốn theo qua khe hở (đường kính < 1 ) giữa các sợi vải (lỗ rỗng). Xác suất va chạm của các hạt bụi này với sợi dưới tác dụng của lực quán tính có giá trị bằng 0, đặc biệt đối với các sợi có đường kính lớn ( hàng chục ). Tuy nhiên đối với các hạt bụi nhỏ chịu tác dụng chuyển động nhiệt của các phân tử khí là chủ yếu. Nếu hạt bụi có kích thước càng nhỏ, ảnh hưởng sự va đập càng lớn, hạt bụi càng bị lệch ra khỏi quỹ đạo chuyển động càng xa. Do vậy khi dòng khí chứa bụi ở gần sợi, các hạt bụi có thể chạm vào bề mặt sợi dưới tác dụng chuyển động nhiệt và lắng trên bề mặt sợi. Nếu biểu thị là hiệu quả lắng các hạt bụi lên mặt sợi dưới tác dụng của chuyển động nhiệt, khi đó tính theo công thức (khi nhiệt độ khí <100℃). = . . . . Trong đó: : tốc độ khí chuyển động quanh sợi, m/s d: đường kính hạt bụi, D 0 : đường kính sợi, Khi đặt nhiều lớp vải lọc, hiệu quả lắng bụi do chuyển động nhiệt và lực quán tính tăng lên. Biết các giá trị , và thừa nhận các hạt bụi do quá trình thăng hoa, tốc độ khí qua lớp vải không lớn, đồng thời không tính đến sự lắng bụi trực tiếp và quá 9 trình lắng bụi dưới tác dụng của lực tĩnh điện và hiệu quả lắng qua một lớp vải có thể xác định ( ). Như đã nêu trên, tổng số , là tỷ số khối lượng các hạt bụi lắng trên một sợi dưới tác dụng của lực quán tính và lực chuyển động nhiệt trên toàn bộ khối lượng bụi. Tuy nhiên sợi có đường kính D 0 chỉ chiếm một phần chiều rộng của vải lọc D (D = khe hở + D 0 ) cho nên ứng với một đơn nguyên lọc sẽ lắng bụi ít hơn tỷ số , nghĩa là: =  ( +  ) Nếu vải lọc được chế tạo gồm nhiều lớp, lớp tiếp theo sẽ lọc bụi với lượng ít hơn, do vậy hiệu quả lọc qua nhiều lớp bằng: = 100[1-(1 -  ) n ], % Trong đó: n: số dãy sợi trong lớp vải lọc II. Cơ chế của quá trình lọc 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc Nhiệt độ của khí thải cần xử lý thuờng phải bé hơn 250 0 c: vì vải lọc chỉ chịu được độ bền nhiệt thấp nên khi nhiệt độ khói thải cao thì sẽ làm cho vải lọc bị cháy. Vì vậy, để lọc bụi các loại khí ở nhiệt độ cao cần phải làm nguội khí trước quá trình lọc hoặc sử dụng những túi vải co tính chịu nhiệt cao (vải thủy tinh…). Vận tốc của dòng khí thải khi đưa vào quá trình lọc thường từ 0.5-2 cm/s. Nếu vận tốc lớn bụi sẽ lèn chặt quá mức làm cho sức cản tang đột ngột. Khi độ sụt áp lớn và độ giảm vận tốc tang cao, các hạt xuyên sau vào lớp bụi và vải, làm phá hủy lớp bụi được tạo thành ban đầu và lôi kéo các hạt đặc biệt qua các khe giữa các sợi. Khi vận tốc lọc tang các hạt bụi xuyên qua các khe tang đột ngột ngay sau khi hoàn nguyên. Ngoài ra khi vận tốc lọc cao yêu cầu phẩi thường xuyên hoàn nguyên làm chóng hỏng vải và các cơ cấu của thiết bị. Vậy để đảm bảo độ tin cậy của thiết bị khi làm việc và đạt hiệu quả lọc cao, cần có bề mặt lọc lớn ca không nên hoàn nguyên vật liệu lọc quá sau. Quá trình lọc có hiệu quả tốt hơn khi nồng độ bụi cao, vì nếu nồng độ thấp thì lớp bụi tạo thành mất nhiều thời gian. Đồng thời khi hoàn nguyên lớp bụi được tạo thành khong phun vào dòng khí mà bị phân hủy để tạo thành chất keo tụ có kích thước lớn, vì trong trường hợp này xác suất lắng bụi lặp lại trên vải giảm và nó dễ dàng rơi xuống bunke. Phần lớn bụi có kích thước nhỏ hơn 5µm dễ keo tụ để tạo thành chất kết tụ bền vững trong dòng khí, trong thể tích và trên bề mặt vải, do đó có thể sử dụng thậm chí vải có độ rỗng lớn để lọc đặc biệt với vận tốc bé. 10 Diện tích bề mặt vải lọc phải đủ lớn để làm tăng diện tích tiếp xúc giữa bụi và sợi vải, từ đó làm tăng độ dính bám của bụi. Để tăng diện tích tiếp xúc giữ bụi và vải lọc người ta thường sử dụng nhiều ống tay áo( giảm đường kính của ống tay áo) trong một thiết bị thay vì dùng ít ống tay áo lớn trong cùng thiết bị. Chất liệu của vải lọc: phải có độ bền cơ học, nhiệt độ cao để phù hợp với các loại khí thải khác nhau. Sức cản của thiết bị lọc không nên vượt quá 750- 1500 Pa và chỉ trong những trường hợp đặc biệt có thể cho phép lên đến 2-2.5 KPa. Khi sức cản tăng cao, có thể xảy ra hiện tượng như ống tay áo bị rách đường khâu, bị bật ra khỏi các mối liên kết với hộp thiết bị. 2. Cơ chế của quá trình lọc Khi bụi lắng lên sợi, kích thước khe hở giữa chúng giảm, do vậy các hạt bụi có trong dòng khí đến tiếp theo sẽ lắng nhanh hơn. Cho nên sau khi một lượng khí chứa bụi đi qua lớp sợi thì các khe hở trên bề mặt vải về phía dưới thực tế bị các hạt bụi điền đầy, dòng khí bụi chuyển đến sau sẽ đi qua khe hở giữa các hạt bụi bị lắng. Lớp bụi này là lớp đầu tiên trực tiếp dính bám lên sợi vải. Khi lớp bụi tạo thành đạt kích thước nào đó, kích thước khe hở giữa các hạt sẽ bằng và nhỏ hơn kích thước hạt. Lúc đó lớp bụi lắng đầu tiên làm nhiệm vụ lọc bụi của khí, lúc này các hạt bụi lắng này không xuyên sâu vào trong vải mà lắng ở ngoài (trên bề mặt lớp đầu tiên) làm chiều dày lớp bụi lắng tăng lên. Thời gian đầu, khi lớp vải còn sạch nên lớp vải lọc chỉ thu một phần bụi của dòng khí mặc dù dòng khí qua nhiều lớp vì giá trị , nhỏ và theo chiều sâu của lớp thì giá trị của chúng càng giảm. Khi lỗ rỗng trên vải lọc được điền đầy các hạt bụi, hiệu quả làm sạch khí tăng lên và đến khi lớp bụi tạo thành dày đặc đầu tiên thì hiệu quả lọc bụi trở nên cực đại. Thí dụ với lớp vải len, khi lớp thứ nhất có lớp bụi dày đặc lượng bụi chiếm ~ 60 ÷ 80 g/m 2 . Đối với vải xơ thủy tinh thì từ 5÷ 10 g/m 2 . Ảnh hưởng của lớp bụi đối với hiệu quả lọc của vải với hạt đường kính 0,3µ: Loại vải Hiệu quả lọc (%) Vải sạch Có bám bụi Sau hoàn nguyên Vải tổng hợp mỏng 2 65 13 Vải tổng hợp dày có lông 24 75 66 [...]... nguồn khí thải Cấu tạo đơn giản Hiệu suất lọc bụi tương đối cao Không gian lắp đặt nhỏ Nhược điểm - 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 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO: • Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 2, GS.TS Trần Ngọc Chấn • Kỹ thuật lọc bụi và làm sạch khí, Hàng Kim Cơ • Bảo vệ môi trường không khí, Bùi Sỹ Lý, ... 99,8% và lọc được tất cả các hạt rất nhỏ nhờ có lớp trợ lọc Sau một khoảng thời gian lớp bụi sẽ rất dày làm sức cản của màng quá lớn, ta phải ngưng cho khí thải đi qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên bề mặt vải (thao tác này gọi là hoàn nguyên khả năng lọc) Khí sau khi qua thiết bị lọc túi vải được dẫn ra ống thải và thoát ra ngoài không khí 2 Ưu nhược điểm của công nghệ Ưu điểm - Công nghệ đề... cục bộ quá trình xử lý VI Ứng dụng Thiết bị lọc túi có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: lọc bụi nhà máy, lọc bụi lò đốt,, lọc bụi xi măng, lọc bụi xưởng gỗ, lọc bụi công nghiệp, ceramic, luyện thép và kim loại màu, chế biến gỗ, sản xuất phân bón, hóa mỹ phẩm, thức ăn gia súc, khai khoáng, nhiệt điện, mực in, lọc sơn… 22 1 Quy trình công nghệ xử lý bụi Ximăng: Sơ đồ công nghệ: Bụi phát sinh... bụi bằng cơ cấu rung và thổi khí ngược chiều 3.1.1 Cấu tạo Hình a: Thiết bị lọc bụi ống tay áo nhiều đơn nguyên, giũ bụi bằng cơ cấu rung và thổi khí ngược chiều 1 2 3 4 5 6 7 Phễu chứa bụi với trục vít thải bụi Cơ cấu rung giũ bụi Ống góp Ống nhập liệu Đơn nguyên thực hiện giũ bụi Van Khung treo chùm tay áo 18 8 Van thổi khí ngược 9 Ống dẫn khí sạch 3.1.2 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động của Thiết... lọc cần hợp lý để xơ ít bị uốn  Các loại vải thường dùng: Vải bông có tính lọc tốt và giá thấp, nhưng không bền hóa học và nhiệt, dễ cháy và chứa ẩm cao Vải len: có khả năng cho khí xuyên qua lớn, đảm bảo độ sạch ổn định và dễ phục hồi, không bền hóa và nhiệt, giá cao hơn vải bông Khi làm việc ở nhiệt độ cao, sợi len trở nên giòn Nhiệt độ làm việc tối đa là 90oC Vải tổng hợp: bền nhiệt và hóa, giá... cấu rung và thổi khí ngược chiều Thiết bị được chia thành một số đơn nguyên kín, trong mỗi đơn nguyên lắp một số túi vải(ống tay áo) Khí mang bụi được hút vào thiết bị theo ống 4 qua ống góp 3 vào buken 1 thông với các ống tay áo(qua đầu dưới hở - là các miệng vào) Khi thiết bị làm việc ở chu kì thứ nhất (chu kì làm việc) khí vẫn bụi từ bunke 3 (một số hạt lớn tách khỏi dòng nhờ trọng lực) vào ống tay... khung lồng và có hệ thống phụt không khí nén kiểu xung lực để giũ bụi 3.2.1 Cấu tạo 20 Hình b: Cấu tạo thiết bị lọc bụi ống tay áo có khung lồng và có hệ thống phụt không khí nén kiểu xung lực để giũ bụi 1 Van điện từ 2 Ống dẫn không khí nén 3 Vòi phun 4 Dòng không khí nén 5 Hộp điều khiển tự động quá trình hoàn nguyên (giũ bụi) 6 Ống tay áo 7 Khung lồng 8 Phễu chứa bụi 3.2.2 Nguyên lý hoạt động Khí cần... hoàn khí - Bụi thu được ở dạng khô - Chi phí vận hành thấp, có thể thu bụi dễ cháy - Thiết bị gọn nhẹ, dễ vận hành  Nhược điểm: - Trở lực của thiết bị lớn - Cần vật liệu riêng ở nhiệt độ cao, tuổi thọ giảm trong môi trường acid, kiềm - Cần công đoạn rũ bụi phức tạp, thay thế túi vải phức tạp - Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm - Không xử lý hỗn hợp khí có độ ẩm và độ... tay áo 10 – 12m Đường kính ống tay áo thông thường không quá 600mm Khí mang bụi có thể được dẫn vào ống tay áo tùe dưới hay lên trên Nếu vào từ dưới bụi khó rơi vào bunke khi rung lắc nhanh và bụi rất mịn được tích tại đầu trên cảu ống tay áo khó đẩy khi hoàn nguyên Nếu từ trên hướng của dòng khí tạo khả năng để bụi rơi xuống bunke và sử dụng được ống tay áo có chiều dài lớn, tuy nhiên có thể xuất... hai (chu kì hoàn nguyên), van 6 đóng chặn đường chuyển động của khí vào ống góp 9 Vì ống tay áo 5 trong mọi đơn nguyên thông với 19 bunken 1 nên do trong chân không ống tay áo được tạo ra do quạt, khí sạch hay không khí trong phòng qua van thổi 8 được hút với vận tốc lớn qua vải vào ống tay áo theo chiều ngược lại chiều chuyển động của khí ở chu kì thứ nhất Đồng thời cơ cấu 2 rung lắc mạnh ống tay áo . 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM KHOA CNSH & KTMT HỌC PHẦN:CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN ĐỀ TÀI: LỌC BỤI TÚI VẢI GVHD:Trần. việc xử lý bụi và khí thải trong quá trình sản xuất là điều tất yếu phải có để bảo vệ môi trường. Do đó việc thiết kế một hệ thống xử lý bụi trong nhà máy trước khi thải ra môi trường không khí. 11,12 Tp.HCM,29/11/2014 2 DANH SÁCH NHÓM VÀ PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC STT Họ và tên Mã số sinh viên Phân công công việc 1 Huỳnh Lê Bảo Phương 2009120106 Nguyên tắc tác dụng, cơ sở vật lý và cơ chế. 2 Lê Văn Rê 2009120099 Phân