Đồ án xử lý bụi gỗ

Đồ án xử lý bụi gỗ

CHƯƠNG1: MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Mỗi năm có khoảng 2 triệu người chết vì ô nhiễm không khí - đó là lời cảnh báo của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đưa ra cuối tháng 9-2011

Ở nhiều thành phố, ô nhiễm không khí đang đạt tới mức đe dọa sức khỏe con người tại

1100 thành phố ở 91 quốc gia Trong đó, đặc biệt nghiêm trọng là Trung Quốc và các quốc gia khu vực Đông Nam Á

WHO ước tính hơn 2 triệu người trên thế giới chết hằng năm vì ô nhiễm không khí ngoài trời và trong nhà, do hít phải những hạt bụi PM10 rất nhỏ, có thể xâm nhập vào phổi và mạch máu, gây ra bệnh tim, ung thư, hen suyễn và các bệnh về hô hấp Mức ô nhiễm không khí hiện tại trung bình đã gấp 15 lần so với mức gợi ý của WHO

Ngưỡng chuẩn mà WHO đề xuất là 20 microgam trong 1m3 (ug/m3) Việc giảm mật độ bụi PM10 từ 70 ug/m3 xuống 20 ug/m3 có thể giúp giảm 15% tỉ lệ tử vong do các bệnh liên quan tới ô nhiễm không khí Nếu thành công, đây sẽ là tiến bộ lớn trong lĩnh vực sức khỏe cộng đồng

Ở các nước phát triển và đang phát triển, yếu tố lớn nhất gây nên ô nhiễm không khí ngoài trời là các phương tiện giao thông gắn máy, các nhà sản xuất nhỏ lẻ và các ngành nghề công nghiệp, đốt than để nấu ăn và sưởi, cũng như nhà máy chạy bằng than Đốt gỗ và than để sưởi

ấm được xem là tác nhân quan trọng với ô nhiễm không khí, đặc biệt ở những vùng nông thôn vào những tháng trời giá lạnh

1.2 Mục tiêu của đồ án

Các khu công nghiệp, nhà máy liên tục được hình thành và đi vào hoạt động với công suất ngày càng nâng cao thì lượng phát thải ô nhiễm cũng gia tăng với tốc độ chóng mặt Nhiệm vụ của đồ án tập trung vào phần ô nhiễm không khí từ các hoạt động kinh doanh sản xuất mà ở đây là tại nhà máy sản xuất-chế biến gỗ Từ đó đề xuất phương án, tính toán và thiết kế các công trình xử lý Đồng thời, trước tình hình ô nhiễm không khí ngày càng gia tăng như hiện nay, đã ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe người lao động nói riêng và công đồng nói chung, cũng cần giáo dục nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cũng là bảo đảm cho chất lượng cuộc sống của chính chúng ta

Mục tiêu của đồ án là làm rõ các vấn đề sau:

- Xác định nguồn gốc gây ô nhiễm không khí trong xưởng sản xuất gỗ

- Hướng giảm thiểu các tác động bất lợi

- Tính toán thiết kế thiết bị xử lý bụi gỗ

- Biện pháp quản lý nhà xưởng và an toàn lao động

CHƯƠNG2: TỔNG QUAN NGÀNH SẢN XUẤT GỖ Ở VIỆT

NAM

Hiện đồ gỗ đã trở thành mặt hàng XK chủ lực đứng thứ 5 của Việt Nam sau dầu thô, dệt may, giày dép và thủy sản Sự phát triển này đã đưa Việt Nam vượt Indonesia và Thái Lan trở thành một trong hai nước xuất khẩu đồ gỗ đứng đầu Đông Nam Á Chất lượng sản phẩm đồ gỗ Việt Nam luôn được nâng cao, có khả năng cạnh tranh được với các nước trong khu vực và Trung Quốc Sản phẩm đồ gỗ của Việt Nam đã xuất khẩu sang 120 nước, trong đó EU, Mỹ, Nhật Bản là những thị trường tiêu thụ sản phẩm lớn nhất, chiếm hơn 70% (Mỹ chiếm trên 18%, EU chiếm 28%, Nhật Bản chiếm 24%) tổng sản phẩm gỗ xuất khẩu của cả nước Cả nước hiện có khoảng 2.600 doanh nghiệp, trong đó có 200 doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài

Ngành chế biến gỗ xuất khẩu của Việt Nam đang đứng trước nhiều cơ hội để phát triển Bằng chứng là đã có rất nhiều đầu mối cung cấp gỗ nguyên liệu của Canada, Mỹ và một số nước Bắc Mỹ đặt văn phòng đại diện tại Việt Nam

Năm 2006, kim ngạch XK của đồ gỗ Việt Nam đã xấp xỉ 2 tỷ USD, năm 2007 xuất khẩu được 2,4 tỷ USD, đến năm 2008 xuất khẩu 2,8 tỷ USD, năm 2009 là 3,2 tỷ USD, năm 2010 là 3,56 tỷ USD và 2011 là 3,6 tỷ USD Theo chiến lược phát triển tổng thể ngành chế biến gỗ Việt Nam năm từ 2012 và đến năm 2020, ngành chế biến gỗ đạt kim ngạch xuất khẩu là 3,8 tỷ USD vào 2012 và đạt 5 tỷ USD vào năm 2020 Tuy nhiên, đồ gỗ Việt Nam hiện mới chiếm 0,78% tổng thị phần thế giới, trong khi nhu cầu sử dụng loại hàng này luôn tăng nhanh nên tiềm năng XK của Việt Nam là rất lớn Để đạt được mục tiêu phát triển nói trên, ngành chế biến gỗ Việt Nam cần phải xây dựng cho mình những bước đi phù hợp

2.1 Nhu cầu nguyên liệu:

Nguyên liệu chính là gỗ được nhập khẩu từ nước ngoài chủ yếu Ngành công nghiệp chế biến hàng mộc của thế giới cũng đã thay đổi đáng kể, đặc biệt là ở Trung Quốc và một số nước Châu Á khác như Indonesia, Thái Lan, Malaysia, Việt Nam…đã phát triển vô cùng nhanh chóng cả về số lượng và chất lượng

Ngành chế biến gỗ Việt Nam đang phát triển với tốc độ rất nhanh trong những năm gần đây, vươn lên là một trong 7 mặt hàng đem lại kim ngạch xuất khẩu hàng gỗ chế biến lớn nhất

ở khu vực Đông Nam Á Hiện cả nước có khoảng 2.000 doanh nghiệp chế biến gỗ với năng lực chế biến 2,2 – 2,5 triệu mét khối gỗ trong mỗi năm, trong đó có 450 công ty chuyên sản xuất xuất khẩu (120 công ty chuyên sản xuất hàng ngoài trời và 330 công ty sản xuất hàng nội thất) Để bù đắp sự thiếu hụt về nguyên liệu gỗ rừng tự nhiên, hàng năm Viêt Nam phải nhập khẩu khoảng 250.000 đến 300.000 m3 gỗ từ các nước lân cận và tăng cường sử dụng gỗ rừng trồng, ván nhân tạo để sản xuất hàng xuất khẩu Nguồn gỗ nhập khẩu từ các nước Đông Nam

Á như Campuchia, Lào, Indonesia, Malaysia thường không ổn định do chính sách lâm sản của các quốc gia này luôn thay đổi, trong khi nguồn nhập khẩu từ các quốc gia khác như New

Zealand, Australia, Thụy Điển, Đan Mạch, Phần Lan, Canada, Mỹ, Châu Phi thì chi phí vận chuyển cao đẩy giá thành sản phẩm tăng theo, từ đó giảm khả năng cạnh tranh.

Theo số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, diện tích rừng tự nhiên hiện có của Việt Nam là 9,44 triệu ha, trữ lượng 720,9 triệu m3 gỗ Để bảo vệ môi trường và đảm bảo

sự phát triển bền vững, Chính phủ đã giới hạn khai thác gỗ từ những rừng tự nhiên tại địa phương chỉ khoảng 300.000m3 mỗi năm thống kê trong giai đoạn 2000 - 2010, chủ yếu để phục vụ cho nhu cầu xây dựng, sản xuất đồ gỗ trong nước (250.000 m3) và sản xuất hàng mỹ nghệ xuất khẩu (50.000 m3) Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cũng đã triển khai chương trình trồng mới 5 triệu rừng và thêm 2 triệu ha rừng phòng hộ, rừng đặc dụng và 3 triệu ha rừng sản xuất

2.2 Nguồn lao động và nhu cầu năng lượng:

Khó khăn:

Trong khi thị trường đang được mở rộng và kim ngạch tăng nhanh thì nhiều doanh nghiệp trong lĩnh vực đồ gỗ nhất là các doanh nghiệp tại TP Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Gia Lai, Đắk Lắk, Bình Định cho biết họ đang rất khó khăn trong tìm kiếm gỗ nguyên liệu để duy trì sản xuất Nguồn nguyên liệu cho ngành gỗ XK đang thiếu trầm trọng Hàng năm phải nhập 80%

gỗ nguyên liệu, chiếm tới 37% giá thành sản phẩm Hơn nữa 90% gỗ nhập khẩu từ Lào và Campuchia thì nguồn này đang cạn kiệt Kể từ năm 2005 đến nay, 2 nước Malaysia và Indonesia đã đóng cửa mặt hàng gỗ xẻ, gây nhiều khó khăn cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ Giá nhiều loại gỗ đã tăng bình quân từ 5% - 7%, đặc biệt gỗ cứng đã tăng từ 30% - 40%, làm cho nhiều doanh nghiệp Việt Nam rơi vào tình trạng có đơn hàng nhưng không có lợi nhuận hoặc lợi nhuận rất thấp

Đối với nguồn gỗ trong nước, công tác quy hoạch còn nhiều bất cập, các dự án phát triển rừng nguyên liệu chưa được quan tâm đúng mức, dẫn đến sản lượng gỗ phục vụ cho chế biến

XK không được cải thiện

Công nghệ chế biến hiện nay cũng còn thô sơ và mang nặng tính thủ công, các doanh nghiệp chế biến gỗ Việt Nam chỉ mới dừng lại ở việc gia công nguyên liệu là chính, máy móc vẫn ở mức trung bình và lạc hậu Phần lớn dây chuyền thiết bị, máy móc được sản xuất từ Đài

Loan, Trung Quốc, chỉ một số ít sản xuất tại Đức, Italy, Nhật, không đáp ứng được yêu cầu của khách hàng lớn và khách hàng đòi hỏi chất lượng cao Các doanh nghiệp chế biến gỗ chủ yếu là các doanh nghiệp vừa và nhỏ, yếu về năng lực quản lý, thiếu công nhân kỹ thuật, thiếu vốn Những yếu tố này khiến giá trị gia tăng của sản phẩm gỗ Việt Nam đạt ở mức thấp và làm giảm tính cạnh tranh về giá thành.

Thách thức :

Việc phát triển thương hiệu đồ gỗ Việt Nam trên thị trường quốc tế còn hạn chế và chưa được chú trọng Hầu hết các doanh nghiệp chế biến gỗ Việt Nam đều có quy mô nhỏ, nguồn lực hạn chế nên chưa có nhiều kinh phí để thực hiện Hơn nữa, việc nhận làm gia công và nhận mẫu mã thiết kế, hợp đồng đặt hàng của nước ngoài ngày càng nhiều đã biến các doanh nghiệp của chúng ta thành người làm thuê, gia công cho thương hiệu nước ngoài Và tất cả những điều này đang làm ảnh hưởng lớn đến thương hiệu gỗ Việt Nam trên thị trường thế giới.Một thách thức khác khi chúng ta hội nhập sâu vào nền kinh tế thế giới đối với mặt hàng

đồ gỗ là các chứng chỉ về nguyên liệu Mỹ có đạo luật LACEY được bổ sung có hiệu lực từ 15/12/2008, quy định kiểm soát nguồn gốc gỗ nguyên liệu Bên cạnh đó luật lâm nghiệp và quản trị rừng (FLEGT) đang được triển khai ở tất cả các quốc gia EU còn phát động "Bản thỏa thuận đối tác tự nguyện" (VTA) Đây là những rào cản rất lớn cho ngành gỗ của chúng ta Các khách hàng (chủ yếu là EU) ngày càng đòi hỏi các sản phẩm được làm từ nguồn gỗ nguyên liệu có chứng chỉ của một tổ chức như Hội đồng các nhà quản lý rừng (FSC) Hiện ở nước ta chưa nơi nào có chứng chỉ như vậy Hậu quả là, để đáp ứng các yêu cầu có chứng chỉ FSC, các nhà sản xuất phải nhập khẩu gỗ có chứng chỉ FSC, giá thành sản phẩm đội lên, nên khó cạnh tranh được và giá trị gia tăng của ngành đồ gỗ bị giảm sụt quá nhiều so với những quốc gia có hệ thống chứng chỉ

Khủng hoảng kinh tế toàn cầu cũng đã gây ra nhiều khó khăn cho ngành chế biến gỗ Việt Nam như thị trường xuất khẩu trọng điểm bị thu hẹp, hàng hóa tồn đọng, giá đầu ra giảm, dẫn tới các đơn hàng vừa giảm, vừa khó thực hiện Còn giải pháp kích cầu của Chính phủ hiện nay với những điều kiện cho vay chặt chẽ, khó khăn, thời gian cho vay ngắn, khó đưa đồng vốn với lãi suất vay ưu đãi đến với với các doanh nghiệp vừa và nhỏ Tuy nhiên, đây cũng có thể là

cơ hội lớn cho ngành chế biến gỗ tái cấu trúc lại để có thể đủ năng lực cạnh tranh, đổi mới dây chuyền công nghệ sản xuất, đào tạo đội ngũ quản lý, lao động

Định dạng mẫu Tạo mẫu Định dạng mẫu Bào, cắt, cưa và Bào, cắt, cưa và ghépghép

hoặc mua từ bên ngoài

Sửa lại chà nhám

Sơn phủ bề mặt Sơn phủ bề mặt

Đóng gói

Xuất hàng

Quy trình công nghệ sản xuất

Hình 3.1: Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuấtThuyết minh:

Nguyên liệu được phân loại khi nhập xưởng tùy thuộc vào từng kích thước khác nhau Sau khi phân loại, nguyên liệu được chuyển đến công đoạn chế tạo mẫu và định dạng mẫu Sau khi thực hiện xong các công đoạn này, nguyên liệu được tiếp tục chuyển đến công đoạn bào, cắt, cưa, ghép để phục vụ cho công đoạn định hình Để tạo độ nhẵn và bóng cho bề mặt sản phẩm nguyên liệu được chuyển vào công đoạn chà nhám; Công đoạn này được thực hiện thủ công Sau đó, sản phẩm được đưa qua công đoạn kiểm tra; sản phẩm đạt chất lượng được đóng gói và xuất hàng

Mô tả quy trình công nghệ:

Các công đoạn chính trong công nghệ chế biến gỗ, có thể chia thành những phần chính như sau:

– Công đoạn cưa, tẩm và sấy

– Công đoạn định hình

– Công đoạn tạo dáng

– Công đoạn làm mộng

– Công đoạn chà nhám chi tiết hoặc sản phẩm

– Công đoạn sơn phủ bề mặt các chi tiết

 Cưa tẩm và sấy

Nguyên liệu là các loại gỗ vụn, gỗ khúc hoặc gỗ dạng thân cây (cao su, tràm, bạch đàn…) Được cưa ra với những kích thước thích hợp sau đó đem ngâm hay tẩm hóa chất Đối với các loại gỗ khúc, gỗ vụn, trước khi đem đến công đoạn cắt, định dạng sản phẩm phải được dán keo, sau khi ghép các khúc gỗ lại, chúng sẽ được sấy bằng hơi nhiệt từ việc đốt củi để tạo những miếng lớn hơn, thích hợp cho việc cắt xén sản phẩm

Công đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa

Công đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa, máy tuapi.

 Chà nhám (đánh bóng) chi tiết hoặc sản phẩm

Ở công đoạn này, chi tiết (sản phẩm) trước hết sẽ được chà nhám thô các góc cạnh, bề mặt Sau đó chúng được chà tinh bằng các loại giấy nhám mịn bằng máy hoặc bằng tay

Công đoạn này phát sinh bụi do các máy chà nhám

 Sơn phủ bề mặt

Sau khi chà nhám tinh, sản phẩm được sơn phủ bề mặt bằng cách nhúng vào vecni hoặc sơn bằng máy Mục đích của sơn phủ bề mặt là để chống mối mọt và làm cho sản phẩm thêm bóng đẹp

Công đoạn này phát sinh bụi sơn

 1 số máy móc thiết bị cơ bản dùng trong sản xuất:

STT Tên thiết bị STT Tên thiết bị

CHƯƠNG4: NGUỒN PHÁT SINH & ẢNH HƯỞNG CỦA BỤI

Bụi lắng có khích thước lớn hơn 10µm, thường rơi nhanh xuống đất theo định luật Newton với tốc độ tăng dần Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn hại cho da, mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng…

4.1.2 Phân loại bụi

- Theo nguồn gốc:

+Bụi hữu cơ như bụi tự nhiên ( bụi do động đất, núi lửa…)

+Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa…)

+Bụi động vật (len, lông, tóc…)

+Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su, cement…)

+Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…)

+Bụi hỗn hợp (do mài, đúc…)

- Theo kích thước hạt bụi:

+Khi D > 10µm: gọi là bụi;

+Khi D = (0,01 ÷ 0,1) µm: gọi là sương mù;

+Khi D < 0,1 µm: gọi đó là khói

Với loại bụi có kích thước nhỏ hơn 0,1 µm (khói) khi hít thở phải không được giữ trong lại trong phế nang của phổi, bụi từ (0,1 ÷ 5) µm ở lại phổi chiếm (80 ÷ 90)%, bụi từ (5 ÷10) µm khi hít vào lại được đào thải ra khỏi phổi, còn với bụi lớn hơn 10 µm thường đọng lại ở mũi

- Theo tác hại:

Theo tác hại của bụi có thể phân ra:

+ Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen);

+ Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban… (bụi bông, gai, phân hóa học, một số tinh dầu gỗ…);

+ Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, các chất phóng xạ…)

+ Bụi xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiang…

4.1.3 Tính chất hoá lý của bụi

Độ tin cậy và hiệu quả làm việc của hệ thống lọc bụi phụ thuộc đáng kể vào các tính chất

lý – hóa của bụi và các thông số của dòng khí mang bụi

Sau đây sẽ trình bày sơ lược các tính chất lý – hóa cơ bản của bụi ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thống lọc và là cơ sở để chọn thiết bị lọc

4.1.3.1 Mật độ

Mật độ đổ đống (khác với mật độ thực) có tính đến các khe chứa không khí giữa các hạt

Mật độ đổ đống dùng để xác định thể tích bụi chiếm chỗ trong bunke chứa bụi Khi tăng các hạt cùng kích thước mật độ đổ đông giảm do thể tích tương đối của các lớp không khí tăng Khi nén chặt, mật độ đổ đống tăng 1,2 ÷ 1,5 lần (so với khí mới đổ đống)

Mật độ không thực là tỷ số khối lượng các hạt và thể tích mà hạt chiếm chỗ, bao gồm các

lỗ nhỏ, các khe hổng và không đều Các hạt nguyên khối, phẳng và các hạt ban đầu có mật độ không thực trong thực tế trùng với mật độ thực Những hạt như thế dễ lọc trong thiết bị lọc quán tính hơn so với thiết bị lọc lỗ rỗng do khối lượng bằng khối lượng thực nên chúng ít bị tác dụng lôi kéo của không khí sạch thoát ra từ thiết bị lọc Trái lại các hạt có mật độ không thực thấp dễ lọc trong các thiết bị lọc như ống vải, bằng vật liệu xốp vì chúng dễ bị nước hoặc vải lọc giữ lại

Mật độ không thực thường có trị số nhỏ hơn so với mật độ thực thường thấy ở bụi có xu hướng đông tụ hay thiêu kết, ví dụ: mồ hóng, oxit của các kim loại màu…

4.1.3.2.Tính tán xạ

Kích thước hạt là thông số cơ bản của bụi, vì chọn thiết bị lọc chủ yếu dựa vào thành phần

tán xạ của bụi

Trong quá trình đông tụ, các hạt ban đầu liên kết với nhau trong thiết bị đông tụ nên chúng

to dần Do đó trong kỹ thuật lọc bụi kích thước Stoc có ý nghĩa quan trọng Đó là đường kính

của hạt hình cầu có vận tốc lắng chìm như hạt nhưng không phải hình cầu, hoặc chất keo tụ

Thành phần tán xạ là hàm lượng tính bằng số lượng hay khối lượng các hạt thuộc nhóm kích thướng khác nhau.

Kích thước hạt có thể được đặc trưng bằng vận tốc treo (vt, m/s) – là vận tốc rơi tự do của

hạt trong không khí không chuyển động

4.1.3.3.Tính bám dính

Tính bám dính của hạt xác định xu hướng kết dính của chúng Độ kết dính của hạt tăng có thể làm cho thiết bị lọc bị nghẽn do sản phẩm lọc

Kích thước hạt càng nhỏ thì chúng càng dễ bám vào bề mặt thiết bị Bụi có (60 ÷ 70)% hạt

có đường kính nhỏ hơn 10 µm được coi như bụi kết dính (mặc dầu các hạt kích thước lớn hơn

10 µm mang tính tản rời cao)

4.1.3.4 Tính mài mòn

Tính mài mòn của bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại ở vận tốc như nhau cả khí và nồng độ như nhau của bụi Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng, kích thước và mật độ của hạt Tính mài mòn của bụi được tính đến khi chọn vận tốc của khí, chiều dày của thiết bị

và đường ống dẫn khí cũng như chọn vật liệu ốp của thiết bị

4.1.3.5 Tính thấm

Tính thấm nước có ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả của thiết bị lọc kiểu ướt, đặc biệt khi thiết bị làm việc có tuần hoàn Khi các hạt khó thấm tiếp xúc với bề mặt chất lỏng, chúng bị bề mặt chất lỏng bao bọc Ngược lại đối với các hạt dễ thấm chúng không bị nhúng chìm hay bao phủ bởi các hạt lỏng, mà nổi trên bề mặt nước Sau khi bề mặt chất lỏng bao bọc phần lớn các hạt, hiệu quả lọc giảm vì các hạt khi tiếp tục tới gần chất lỏng, do kết quả của sự va đập đàn hồi với các hạt được nhúng chìm trước đó, chúng có thể bị đẩy trở lại dòng khí

Các hạt phẳng dễ thấm hơn so với các hạt có bề mặt không đều Sở dĩ như vậy là do các hạt có bề mặt không đều hầu hết được bao bọc bởi vỏ khí được hấp thụ cản trở sự thấm

Theo đặc trưng thấm nước các vật liệu rắn chia thành 3 nhóm:

- Vật liệu lọc nước: dễ thấm nước (canxi, thạch cao, phần lớn silicat và khoáng vật được

oxi hóa, halogennua của kim loại kiềm);

- Vật liệu kị nước: khó thấm nước (grafit, than, lưu huỳnh);

- Vật liệu kị nước tuyệt đối (parafin, nhựa teflon, bitum).

4.1.3.6 Tính hút ẩm và tính hòa tan

Các tính chất này của bụi được xác định trước hết bởi thành phần hóa học của chúng cũng như kích thước, hình dạng và độ nhám của bề mặt các hạt bụi Nhờ tính hút ẩm và tính hòa tan

mà bụi có thể được lọc trong các thiết bị lọc kiểu ướt

4.1.3.7 Suất điện trở của lớp bụi

Suất điện trở của lớp bụi phụ thuộc vào tính chất của từng hạt riêng biệt (vào tính dẫn điện

bề mặt và bên trong, vào hình dạng và kích thước của hạt) cũng như cấu trúc của lớp và các thông số của dòng khí Nó ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị lọc bằng điện

Phụ thuộc vào suất điện trở bụi chia thành 3 nhóm như sau:

-Bụi thuộc nhóm suất điện trở thấp: có suất điện trở của lớp dưới 104Ω.cm

-Bụi thuộc nhóm suất điện trở trung bình: có suất điện trở của lớp từ 104 ÷1010Ω.cm

-Bụi thuộc nhóm suất điện trở cao: có suất điện trở của lớp lớn hơn 1010 ÷1013Ω.cm

4.1.3.8 Tính mang điện

Tính mang điện (còn gọi là tính được nạp điện) của bụi ảnh hưởng đến trạng thái của bụi trong đường ống và hiệu xuất của bụi (đối với thiết bị lọc bằng điện, thiết bị lọc kiểu ướt…) Ngoài ra tính mang điện còn ảnh hưởng đến an toàn cháy nổ và tính dính bám của bụi

4.1.3.9 Tính cháy nổ

Bụi cháy được do bề mặt tiếp xúc với oxi trong không khí phát triển mạnh (1 m2/g) có khả năng tự bốc cháy và tạo thành hỗn hợp nổ với không khí Cường độ nổ của bụi phụ thuộc vào tính chất hóa học và tính chất nhiệt của bụi, vào kích thước và hình dạng của các hạt, nồng độ của chúng trong không khí, vào độ ẩm và thành phần của khí, kích thước và nhiệt độ của nguồn cháy và vào hàm lượng tương đối của bụi trơ

4.2 Nguồn gốc phát sinh

Đây là nguồn ô nhiễm nghiêm trọng nhất trong công nghiệp chế biến gỗ, vì hiện trong phân xưởng cũ nồng độ bụi quá cao so với tiêu chuẩn cho phép

Bụi phát sinh chủ yếu từ các công đoạn và qúa trình sau:

+ Cưa xẻ gỗ để tạo phôi cho các chi tiết mộc

+ Rọc, xẻ gỗ

+ Khoan, phay, bào

+ Chà nhám, bào nhẵn bề mặt các chi tiết

Tuy nhiên, có sự khác biệt đáng kể về kích thước cỡ hạt bụi và tải lượng bụi sinh ra ở những công đoạn khác nhau Tại các công đoạn gia công thô như cưa cắt, bào, tiện, phay… phần lớn chất thải đều có kích thước lớn có khi tới hàng ngàn µm Hệ số phát thải bụi ở các công đoạn trong công nghệ sản xuất gỗ được thể hiện trong bảng 2.5 sau:

Bảng 1.1 Hệ số ô nhiễm bụi trong công nghệ sản xuất gỗ gia dụng.

Thành phần và tính chất của bụi ở đây chủ yếu là bụi cơ học Đó là một hỗn hợp các hạt cellulose với kích thước thay đổi trong một phạm vi rất rộng Các lọai bụi này, nhất thiết phải

có thiết bị thu hồi và xử lý triệt để, nếu không sẽ gây ra một số tác động nhất định đến môi trường và sức khỏe con người

4.3 Tác hại của bụi gỗ

Bụi gỗ sau khi phát tán ra khỏi nhà máy bám vào quần áo mới giặt xong, khi mặc vào sẽ thấy ngứa ngáy khó chịu, một số trường hợp gây kích ứng da vì trong bụi gỗ có chứa hóa chất trong quá trình tẩm, phun xịt…

Bụi gỗ vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng xơ hoá phổi gây nên những bệnh hô hấp Những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10 µm có thể được giữ lại trong phổi Tuy nhiên nếu các hạt bụi này có đường kính nhỏ hơn 1 µm thì nó được chuyển đi như các khí trong hệ thống hô hấp Khi có tác động của các hạt bụi tới mô phổi, đa số xảy ra các tổn thương sau đây:

Viêm phổi: làm tắc nghẽn các phế quản, từ đó làm giảm khả năng phân phối khí.

Khí thũng phổi: phá hoại các túi phổi từ đó làm giảm khả năng trao đổi khí oxy và CO2

Ung thư phổi: phá hoại các mô phổi, từ đó làm tắc nghẽn sự trao đổi giữa máu và tế bào, làm

ảnh hưởng khả năng tuần hoàn của máu trong hệ thống tuần hoàn Từ đó kéo theo một số vấn

đề đáng lưu ý ở tim, đặc biệt là lớp khí ô nhiễm có nồng độ cao

• Các bệnh khác do bụi gỗ gây ra

Bệnh ở đường hô hấp: tuỳ theo nguồn gốc các loại bụi mà gây ra các bệnh viêm mũi, họng, khí phế quản khác nhau Bụi hữu cơ như bông sợi, gai, lanh dính vào niêm mạc gây viêm phù thủng, tiết nhiều niêm dịch Bụi vô cơ rắn, cạnh sắc nhọn, ban đầu thường gây viêm

mũi, tiết nhiều niêm dịch làm hít thở khó khăn, lâu ngày có thể teo mũi, giảm chức năng giữ, lọc bụi, làm bệnh phổi nhiễm bụi dễ phát sinh

Bệnh ngoài da: bụi tác động đến các tuyến nhờn làm cho khô da, nảy sinh các bệnh về da Gây tổn thương mắt và giác mạc: do không có kính phòng hộ, bụi bắn vào mắt gây kích thích màng tiếp hợp, viêm mi mắt, sinh ra mộng mắt, nhài quạt… Ngoài ra bụi còn có thể làm giảm thị lực, bỏng giác mạc, thậm chí gây mù mắt

• Ngoài ra bụi gỗ còn gây ảnh hường tới sinh hoạt, gây mất vệ sinh…

• Ảnh hưởng đến thực vật

Bụi gỗ bám quá nhiền trên vỏ hoa quả, cây củ là nguyên nhân làm giảm chất lượng của các loại sản phẩm này, đồng thời cũng làm tăng chi phí để làm sạch chúng Bụi lắng trên lá còn làm giảm khả năng quang hợp của cây Bụi gỗ lắng đọng làm lấp đầy những lỗ khí khổng, bao xung quanh những hạt diệp lục thu ánh sáng cần cho quá trình quang hợp Bụi cũng có thể làm tăng khả năng nhiễm bệnh của cây cối thông qua việc làm giảm sức sống của cây, có thể còn làm cản trở khả năng thụ phấn của cây

CHƯƠNG5: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

5.1 Phương pháp khô

5.1.1.Thiết bị thu hồi bụi khô

Thiết bị thu hồi bụi khô hoạt động dựa trên các cơ chế lắng khác nhau: trọng lực (các buồng lắng bụi), quán tính (lắng bụi nhờ thay đổi hướng chuyển động của dòng khí hoặc nhờ vào vách ngăn) và ly tâm (các cyclon đơn, nhóm và tổ hợp, các thiết bị thu hồi bụi xoáy và động).Các thiết bị thu hồi bụi nêu trên chế tạo và vận hành đơn giản, được áp dụng phổ biến trong công nghiệp

Tuy nhiên hiệu quả thu bụi không phải lúc nào cũng đạt yêu cầu nên chúng thường đóng vai trò xử lý sơ bộ Một số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô:

Bảng 5.1 Các thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô

STT Thiết bị Năng suất tối

đa (m 3 /h) Hiệu quả xử lý

Trở lực (Pa)

Giới hạn nhiệt độ ( 0 C)

1 Buồng lắng Không giới hạn (>50µm);80−90% 50 ÷ 130 350 ÷ 550

Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là lợi dụng trọng lực của các hạt bụi khi dòng khí chứa bụi chuyển động ngang trong thiết bị Khi đó hạt bụi chịu tác dụng đồng thời của hại lực tác dụng Lực tác dụng theo phương ngang do chuyển động của dòng khí và lực trọng trường Nếu lực tác động ngang nhỏ, hạt bụi có thể lắng đọng trên bề mặt của thiết bị lắng bụi Để đạt được điều đó, vận tốc chuyển động ngang của hạt bụi phải nhỏ đồng thời kích thước buồng lắng bụi phải lớn để thời gian lưu bụi càng lâu càng tốt.

Buồng lắng bụi là kiểu thiết bị đơn giản nhất, trong thời gian khí đi qua thiết bị (vận tốc dòng khí nhỏ hơn (1 ÷ 2)m/s) các hạt bụi dưới tác dụng của lực trọng trường lắng xuống phía dưới và rơi vào bình chứa hoặc đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải

Buồng lắng bụi hoạt động có hiệu quả đối với các hạt có kích thước > 50 µm, còn các hạt bụi có kích thước < 5µm thì khả năng thu hồi bằng không

a) Buồng đơn b) Buồng có vách ngăn c) Buồng nhiều tầng

Hình 5.2.Các dạng buồng lắng bụi

1 Dịng khí bẩn chứa bụi vào

buồng lắng

2 Khí sạch ra khỏi buồng lắng

3 Bụi thu hồi

a Quỹ đạo chuyển động của bụi kích thước lớn và nặng

b Quỹ đạo chuyển động của bụi cĩ kích thước nhỏ và nhẹ

c Quỹ đạo chuyển động của dịng khí

b) Thiết bị lắng quán tính

Nguyên lý hoạt động: Khi đột ngột thay đổi chuyển hướng chuyển động của dịng khí, các hạt bụi dưới tác dụng của lực quán tính tiếp tục chuyển động theo hướng cũ và tách ra khỏi khí, rơi vào bình chứa

Vận tốc của khí trong thiết bị khoảng 1 m/s, cịn ở ống vào khoảng 10 m/s Hiệu quả xử

lý của thiết bị này dạng này từ(65÷80)% đối với các hạt bụi cĩ kích thước (25÷30 )µm Trở lực của chúng trong khoảng (150÷390) N/m2

Khí bẩn

Khí sạch

Bụi

Khí sạch Khí bẩn

Bụi

Khí bẩn Khí sạch

Bụi

Khí bẩn

Bụi Khí sạch

Cĩ vách ngăn Với chỗ quay khí nhẵn Cĩ chĩp mở rộng Nhập khí ngang hơng

sau đó được trộn với dòng đi qua các tấm chắn (chiếm 90% thể tích) Vận tốc khí trước mạng chóp phải đủ cao (15m/s) để đạt hiệu quả tách bụi quán tính) Trở lực của lưới khoảng(100÷500)N/m2 Thiết bị lá xách được sử dụng để thu hồi bụi có kích thước trên 20µm.

Yếu điểm của lá xách là sự mài mòn các tấm chắn khi nồng độ bụi cao và có thể tạo thành trầm tích làm bít kín mặt sàng Nhiệt độ cho phép của khí thải phụ thuộc vào vật liệu

làm lá chắn, thường không quá 450÷6000C

xả bụi Khí sạch sau xử lý được đưa ra ở phía trên đỉnh thiết bị bởi ống trụ tâm

Trong công nghiệp, cyclon được chia làm hai nhóm: hiệu quả cao và năng suất cao Nhóm thứ nhất đạt hiệu cao nhưng yêu cầu chi phí lớn, còn nhóm thứ hai có trở lực nhỏ nhưng thu hồi các hạt mịn kém hơn

Trong thực tế, người ta ứng dụng rộng rãi cyclon trụ và cyclon chóp (không có thân trụ) Cyclon trụ thuộc nhóm năng suất cao, còn cyclon chóp thuộc nhóm hiệu quả cao Đường kính cyclon trụ không lớn hơn 2000mm và cyclon chóp nhỏ hơn 3000mm.

+ Năng suất cao; Rẻ+ Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt cyclon+ Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi

+ Chế tạo đơn giản

Nguyên lý làm việc của cyclon tổ hợp: Khi bụi đi vào ống nối và sau đó di vào hộp phân phối, từ đó đi vào các không gian giữa vỏ đơn nguyên và ống xả Trong khoảng không gian

này có đặt các dụng cụ định hướng để tạo sự chuyển động xoáy Bụi sau khi tách đi qua lỗ tháo bụi và vào thùng chứa.

e) Thiết bị thu hồi bụi xoáy

Cũng giống như cyclon, thiết bị này ứng dụng có chế lắng bụi ly tâm Điểm khác cơ bản

so với cyclon là trong thiết bị này có dòng khí xoáy phụ trợ

Nguyên lý hoạt động: Khí nhiễm bụi được cho vào từ dưới, được xoáy nhờ cánh quạt, chuyển động lên trên và chịu tác động của tia khí thứ cấp Dòng khí thứ cấp chạy ra từ vòi phun tiếp tuyến để tạo sự xoáy hỗ trợ cho khí Dưới tác dụng của lực ly tâm bụi văng ra phía ngoài, gặp dòng khí xoáy thứ cấp hướng xuống dưới, đẩy chúng vào khoảng không gian vành khăn giữa các ống Không gian vành khắn chung quanh ống vào được trang bị vòng đệm chắn

để bụi không quay trở lại thiết bị

Ưu điểm của thiết bị thu hồi bụi xoáy so với cyclon là:

- Hiệu quả thu hồi bụi phân tán cao hơn

- Bề mặt trong của thiết bị không bị mài mòn

- Có thể xử lý khí có nhiệt độ cao hơn do ứng dụng dòng khí thứ cấp lạnh

- Có thể điều chỉnh quá trình phân riêng bụi bằng cách thay đổi lượng khí thứ cấp

Nhược điểm:

- Cần có cơ cấu thổi khí phụ trợ

- Vận hành phức tạp

- Lượng khí qua thiết bị lớn

f) Thiết bị thu hồi bụi kiểu động

Quá trình xử lý bụi trong thiết bị này được thực hiện nhờ lực ly tâm và lực coriolit, xuất hiện khi quay cuồng hút thiết bị thu hồi bụi kiểu động tiêu thụ năng lượng nhiều hơn quạt thông thường có cùng năng suất và cột áp

Ưu điểm của thiết bị này so với các thiết bị thu hồi bụi ly tâm khác là: gọn, lượng kim loại nhỏ, kết hợp máy hút bụi và cyclon vào cùng một thiết bị Tuy nhiên, chúng có nhiều nhược điểm như: cánh quạt bị mài mòn nhanh, có khả năng tạo thành các trầm tích trên cánh quạt, do

đó làm mất căn bằng phần quay, hiệu quả thu hồi d < 10µm kém và chế tạo phức tạp

5.1.2 Thiết bị lọc bụi khô

Nguyên lý: Khi cho khí qua vách ngăn xốp, các hạt rắn được giữ lại còn khí đi xuyên qua

nó hoàn toàn

Trong quá trình lọc bụi, các hạt bụi khô tích tụ trong các lỗ xốp hoặc tạo thành lớp bụi trên

bề mặt vách ngăn, do đó chúng trở thành môi trường lọc đối với các hạt bụi đến sau Tuy nhiên bụi tích tụ càng nhiều làm cho kích thước lỗ xốp và độ xốp chung của vách ngăn càng giảm, vì vậy sau một thời gian làm việc nào đó cần phải phá vỡ và loại lớp bụi ra Như vậy, quá trình lọc bụi phải kết hợp với quá trình phục hồi vật liệu lọc

Trong quá trình làm sạch khí, các hạt bụi tiến gần đến các sợi hoặc bề mặt vật liệu hạt, va chạm với chúng và lắng xuống do tác dụng của lực thẩm thấu, quán tính và hút tĩnh điện

Thiết bị lọc được chia làm 3 loại, phụ thuộc vào chức năng và nồng độ bụi vào, ra:

+ Thiết bị tinh lọc (Hiệu quả cao): dùng để thu hồi bụi cực nhỏ với hiệu quả rất cao (>99%) với nồng độ đầu vào thấp (<1mg/m3) và vận tốc lọc < 10cm/s Thiết bị lọc này ứng dụng để thu hồi bụi độc hại đặc biệt, cũng như để siêu lọc không khí Vật liệu lọc không được phục hồi

+ Thiết bị lọc không khí: được sử dụng trong hệ thống thông khí và điều hòa không khí Chúng được dùng để lọc khí có nồng độ bụi nhỏ hơn 50 mg/m3 với vận tốc lọc (2,5÷3) m/s Vật liệu lọc có thể được phục hồi hoặc không phục hồi.

+ Thiết bị lọc công nghiệp (vải, hạt, sợi thô): được sử dụng để làm sạch khí công nghiệp có nồng độ bụi đến 60 g/m3 với kích thước hạt lớn hơn 0,5 µm, vật liệu lọc thường được phục hồi

a) Thiết bị lọc túi vải

Các thiết bị này phổ biến nhất, Đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng tay áo hình trụ được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị cơ cấu giũ bụi

Đường kính tay áo có thể khác nhau, phổ biến nhất là (120÷300)mm và chiều dài (2200÷3000) mm Tỉ lệ chiều dài và đường kính tay áo thường vào khoảng (16÷20):1

Nguyên lý hoạt động: Quá trình lọc bụi trên vải lọc xảy ra theo 3 giai đoạn

+ Giai đoạn 1: khi vải lọc còn sạch, các hạt bụi lắng trên các lớp xơ nằm trên

bề mặt sợi và giữa các sợi Ở giai đoạn này, hiệu suất lọc bụi còn thấp

+ Giai đoạn 2: khi đã có một lớp bụi bám trên bề mặt vải, lớp bụi này trở thành môi trường lọc bụi thứ 2 Hiệu suất lọc bụi ở giai đoạn này rất cao

+ Giai đoạn 3: sau một thời gian làm việc, lớp bụi bám trên vải sẽ dày lên làm tăng trở lực của thiết bị, vì vậy phải làm sạch vải lọc Sau khi làm sạch vải lọc vẫn còn một lượng lớn bụi nằm giữa các xơ, cho nên trong giai đoạn 3 này hiệu suất lọc vẫn còn cao

Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

+ Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi bảo đảm hiệu quả lọc cao;

+ Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu;

+ Độ bền cơ học cao khi ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn;

+ Có khả năng được phục hồi;

+ Giá thấp

Vật liệu lọc phổ biến nhất lầ vải bông, len, vải tổng hợp và vải thủy tinh

+ 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, bảo đảm độ sạch ổn định và dễ phục hồi nhưng không bền hóa và nhiệt, giá cao hơn vải bông; khi làm việc lâu ở nhiệt độ cao, sợi len trở nên giòn, chúng làm việc đến 900C;

+ Vải tổng hợp bền nhiệt và hóa, giá rẻ hơn vải bông và vải len Trong môi trường axit độ bền của chúng cao, còn trong môi trường kiềm độ bền giảm;

+ Vải thủy tinh bền ở (150÷350)0C Chúng được chế tạo từ thủy tinh nhôm silicat không kiềm hoặc thủy tinh magezit

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 Nhược điểm:

+ 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

Hình 5.6 Thiết bị lọc túi vải với cơ chế rung giữ bụi

Hình 5.7 Thiết bị lọc túi vải với cơ chế làm sạch bằng khí nén

b) Thiết bị lọc sợi

Thành phần lọc của thiết bị lọc dạng này gồm một hoặc nhiều lớp, trong đó có các sợi vải được phân bố đồng nhất Trong thiết bị lọc sợi, bụi được thu hồi và tích tụ theo chiều dày của lớp lọc vật liệu lọc là các sợi tự nhiên hoặc nhân tạo có chiều dày từ (0,01 ÷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) Các thiết bị lọc này được ứng dụng khi nồng độ pha phân tán (0,5÷5)mg/m3 và được phân thành các loại sau:

Các thiết bị loại xơ mỏng:

Loại thiết bị này có thể làm sạch tinh những tinh thể khí lớn khỏi các hạt bụi có kích thước khác nhau Để thu hồi bụi có độ phân tán cao (0,1÷0,5)µm với hiệu suất lớn hơn 99% Người ta sử dụng các thiết bị lọc dạng tấm phẳng hoặc các lớp mỏng vật liệu lọc dạng xơ đường kính nhỏ hơn 5µm Vận tốc lọc từ (0,01÷0,1)m/s Nồng độ bụi ban đầu >5mg/m3 Loại này không tái sinh được bộ lọc

Thiết bị lọc thô:

Để khắc phục nhược điểm là thời gian sử dụng không dài của loại trên, trong nhiều trường hợp người ta sử dụng các thiết bị lọc lọc gồm nhiều lớp dày và đường kính xơ lớn hơn (1÷20)µm với vận tốc lọc từ (0,005÷0,1)m/s thì vật liệu lọc sẽ thu hồi toàn bộ các hạt lớn hơn

1µm Vật liệu lọc là sợi thô mới được ứng dụng cho nồng độ (5÷50) mg/m3, khi đó kích thước hạt bụi chủ yếu nhỏ hơn (5÷)10µm

Quá trình lọc trong thiết bị lọc sợi bao gồm 2 giai đoạn: Ở giai đoạn 1(lọc ổn định): các hạt bụi không làm thay đổi cấu trúc của lớp lọc Trong giai đoạn 2 (lọc không ổn định) trong vật liệu lọc xảy ra sự biến đổi cấu trúc liên tục do lượng bụi tích tụ lớn Do đó hiệu quả xử lý

và trở lực lớp lọc luôn thay đổi Lý thuyết lọc trong các lớp lọc này chưa được nghiên cứu đầy đủ

c) Thiết bị lọc hạt

Được ứng dụng ít hơn thiết bị lọc sợi Ưu điểm của lọc hạt là: vật liệu dễ kiếm, có thể làm việc ở nhiệt độ cao và trong môi trường ăn mòn, chịu tải lực lớn và độ giảm áp lớn Người

ta chia ra làm 2 dạng thiết bị lọc hạt: đệm và lọc hạt cứng

Thiết bị lọc đệm: trong thiết bị này, thành phần lọc không liên kết với nhau Đó là lớp

đệm tĩnh; lớp đệm chuyển dộng với sự dịch chuyển của vật liệu rời trong trường trọng lực; lớp giả lỏng Vật liệu đệm thường là cát, sỏi, đá cuội, xỉ than, than cốc, grafit, nhựa, cao su… Việc chọn vật liệu phụ thuộc nhiệt độ, tính ăn mòn của khí

Thiết bị lọc hạt cứng: Trong thiết bị lọc dạng này cac hạt liên kết với nhau nhờ thiêu

kết, dập hoặc dán và tạo thành hệ thống xúng không chuyển động Đó là sứ xốp, kim loại xốp, nhựa xốp Lớp lọc loại này bền chặt, chống ăn mòn và chịu tải lớn Chúng được ứng dụng để lọc khí nén Nhược điểm của thiết bị này là: giá cao, trở lực lớn, khó hồi phục Có thể phục hồi theo phương pháp sau:

+ Thổi khí theo chiều ngược lại;

+ Cho dung dịch lỏng qua theo hướng ngược lại;

+ Cho hơi nóng qua;

+ Gõ hoặc nung lưới với thành phần lọc

5.2 Thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt

Quá trình thu hồi bụi theo phương pháp ướt dựa trên sự tiếp xúc của dòng khí bụi với chất lỏng, được thực hiện bằng các biện pháp cơ bản sau:

+ Dòng khí bụi đi vào thiết bị và được rửa bằng chất lỏng Các hạt bụi được tách ra khỏi khí nhờ va chạm với các giọt nước

+ Chất lỏng tưới ướt bề mặt làm việc của thiết bị, còn dòng khí tiếp xúc với

bề mặt này Các hạt bụi bị hút bởi màng nước và tách ra khỏi dòng khí

+ Dòng khí bụi được sục vào nước và bị chia ra thành các bọt khí Các hạt bụi bị dính ướt và loại ra khỏi khí

Do tiếp xúc với dòng khí nhiễm bụi với chất lỏng hình thành bề mặt tiếp xúc pha Bề mặt này bao gồm các bọt khí, tia khí, tia lỏng, giọt lỏng và màng lỏng Trong đa số thiết bị thu hồi bụi ướt tồn tại các dạng bề mặt khác nhau, do đó bụi được thu hồi theo nhiều cơ chế khác nhau Thiết bị lọc bụi ướt có các ưu điểm và nhược điểm so với các thiết bị dạng khác như sau:

Ưu điểm:

+ Hiệu quả thu hồi bụi cao;

+ Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến 0,1µm;

+ Có thể sử dụng khi nhiệt độ và độ ẩm cao;

+ Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất;

+ Cùng với bị có thể thu hồi hơi và khí

Nhược điểm:

+ Bụi thu được ở dạng cặn do đó phải xử lý nước thải, làm tăng giá quá trình xử lý;+ Các giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lắng trong ống dẫn và máy hút;

+ Trong trường hợp khí có tính ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường ống bằng vật liệu chống ăn mòn

Chất lỏng tưới thiết bị thường là nước Khi kết hợp quá trình thu hồi bụi với xử lý hóa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ

a) Buồng rửa khí.

Các buồng rửa khí được chế tạo bằng kim loại, bêtông và gạch đá

Trong buồng bố trí các dãy mũi phun để phun nước vào dòng khí chứa bụi chuyển động qua buồng Để tăng hiệu suất lọc bụi, trong buồng có thể bố trí các tấm chắn, các tấm đục lỗ hoặc tưới Cuối buồng rửa có bộ phận tách nước Vận tốc chuyển động của khí trong buồng khoảng 1,5-2,5 m/s Thời gian lưu khí <3s Lượng nước phun 0,2-1,04l/m3.

b) Thiết bị rửa khí trần.

Thiết bị rửa khí trần là tháp đứng, thường là hình trụ mà trong đó có sự tiếp xúc giữa khí và các giọt lỏng (được tạo ra bởi các vòi phun) Theo hướng chuyển động của khí và lỏng, tháp trần chia ra ngược chiều, cùng chiều và tưới ngang

Tháp trần đạt hiệu quả xử lý cao đối với hạt bụi có d ≥ 10µm và kém hiệu quả khi bụi

có d < 5 µm

Vận tốc dòng khí trong thiết bị thường trong khoảng (0,6÷1,2) m/s đối với thiết bị không có bộ tách giọt và khoảng (5÷8) m/s đối với thiết bị có bộ tách giọt Trở lực của tháp trần không có bộ tách giọt và lưới phân phối khí thường không quá 250N/m2

Chiều cao tháp (H) vào khoảng 2,5 lần đường kính (D) Lượng nước sử dụng được chọn vào khoảng (0,5÷8)l/m3 khí

c) Thiết bị rửa khí đệm.

Tháp rửa khí đệm là tháp với lớp đệm đổ đống hoặc được sắp xếp theo trật tự xác định Chúng được ứng dụng để thu hồi bụi dễ dính ướt, nhưng với nồng độ không cao và khi kết hợp với quá trình hấp thụ do lớp đệm hay bị bịt kín nên loại thiết bị này ít được sử dụng Ngoài tháp ngược chiều, trên thực tế người ta còn ứng dụng thiết bị rửa khí với sự tưới ngang

Để đảm bảo độ dính ướt của bề mặt lớp đệm, chúng thường được để nghiêng 7÷100 về hướng dòng khí, lưu lượng lỏng (0,15÷0,51) l/m3 Khi nồng độ bụi ban đầu đến 10-12 g/m3, trở lực 160-100 Pa/m đệm, vận tốc khí trong thiết bị ngược chiều khoảng (1,5÷2,0)m/s, còn lưu lượng nước tưới khoảng (1,3÷2,16)l/m3

Hiệu quả xử lý bụi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cường độ tưới, nồng độ bụi, độ phân tán Hiệu quả thu hồi bụi có kích thước d ≥ 2µm trên 90% Thực tế hạt có kích thước (2÷5)µm được thu hồi 70% còn hạt lớn hơn (80÷90)%

Trở lực tháp đệm phụ thuộc dạng vật liệu đệm và điều kiện làm việc, có thể lên tới 1500N/m2

d) Thiết bị sủi bọt.

Phổ biến nhất là thiết bị sủi bọt với đãi chảy sụt và đĩa chảy qua Đĩa chảy sụt có thể là đĩa lỗ, đĩa rãnh Bụi được thu hồi bởi lớp bọt được hình thành do tương tác của khí và lỏng Quá trình thu hồi bụi trong thiết bị sủi bọt diễn ra trong các giai đoạn sau:

- Thu hồi bụi trong không gian dưới lưới do lực quán tính, được hình thành do dòng khí thay đổi hướng chuyển động khi đi qua đĩa Hiệu quả của giai đoạn này chỉ lớn đối với bụi thô đường kính ≥ 10µm

- Lắng bụi từ tia khí, hình thành bởi các lỗ hoặc khe hở của đĩa với vận tốc cao đập vào lớp chất lỏng trên đĩa (cơ chế va đập)

- Lắng bụi trên bề mặt trong của các bọt khí theo cơ chế quán tính rối

Hiệu quả của giai đoạn 2 và 3 lớn hơn giai đoạn 1 nhiều và đạt đến 90% đối với hạt bụi (2÷5)µm

Thiết bị sủi bọt có ưu điểm là hiệu quả thu hồi bụi cao đối với hạt có kích thước lớn hơn 2µm

và trở lực không lớn hơn (300÷1000)N/m2 Tuy nhiên, nó còn tồn tại các yếu điểm sau:

- Hạt có kích thước nhỏ hơn 2µm không được thu hồi hoàn toàn;

- Cần có bộ phận tách giọt lỏng;

- Không cho phép lưu lượng khí dao động lớn vì như vậy sẽ phá vỡ chế độ tạo bọt;

- Không cho phép nồng độ bụi trong khí dao động lớn vì có thể làm bẩn đĩa

e) Thiết bị rửa khí va đập quán tính.

Trong các thiết bị này, sự tiếp xúc của khí với nước được thực hiện do sự va đập của dòng khí lên bề mặt chất lỏng và do sự thay đổi hướng đột ngột của dòng khí Kết quả của sự

va đập là các giọt lỏng đường kính (300÷400)µm được tạo thành, làm gia tăng quá trình lắng bụi

Đối với thiết bị dạng này, mực nước cố định đóng vai trò quan trọng Sự thay đổi nhỏ của mực nước cũng cơ thể làm giảm hiệu quả thu hồi bụi hoặc làm tăng trở lực của thiết bị Hiệu quả của thiết bị thu hồi va đập quán tính đến 99,5% đối với các hạt bụi có kích thước lớn hơn 3µm

f) Thiết bị rửa khí ly tâm

Thu hồi bụi trong thiết bị rửa khí ly tâm diễn ra dưới tác dụng của hai lực: lực ly tâm và lực quán tính Hiệu quả thu hồi bụi có kích thước (2÷5)µm đạt 90%.

Các thiết bị rửa khí ly tâm được ứng dụng trong thực tế, theo kết cấu có thể chia làm hai dạng:

- Thiết bị, trong đó dòng xoáy được thực hiện nhờ cánh quạt quay đặt ở trung tâm

- Thiết bị với ống khí vào theo phương tiếp tuyến Nước rửa khí chảy qua vòi phun ở trung tâm và chảy thành màng trên thành thiết bị

Đặc điểm của thiết bị này là chất lỏng ít bị cuốn theo khí vì lực ly tâm làm lắng các giọt lỏng trên thành thiết bị

g) Thiết bị rửa khí vận tốc cao (thiết bị rửa khí Venturi)

Để làm sạch khí khỏi bụi có kích thước (1÷2) µm và nhỏ hơn, người ta ứng dụng chủ yếu các thiết bị rửa khí có vận tốc lớn

Nguyên lý hoạt động: dòng khí bụi chuyển động với vận tốc (70÷150)m/s đập vỡ nước thành các giọt cực nhỏ Độ xoáy rối cao của dòng khí và vận tốc tương đối giữa bụi và giọt lỏng lớn thúc đẩy quá trình lắng bụi trên các giọt lỏng

Loại thiết bị này dễ bị tắc khi bụi bám dày các khâu đệm Nó được sử dụng nhiều khi dùng lọc bụi thấm ướt tốt và đặc biệt trong các trường hợp lọc bụi kèm theo làm nguội và hấp thụ khí

Các thiết bị rửa khí Venturi có năng suất đến 500000 m3khí/h, vận tốc khí đến 150m/s

5.3 Thiết bị lọc điện.

Trong thiết bị lọc điện, khí được xử lý bụi nhờ tác dụng của lực điện trường

Nguyên lý hoạt động: Khí thải được thổi qua hai điện cực Điện cực nối đất được gọi là điện cực lắng vì bụi chủ yếu được lắng ở điện cực này Điện cực còn lại được gọi quầng sáng Điện cực này được cung cấp dòng điện một chiều có hiệu thế cao, do điện thế cao nên cường

độ điện trường xung quanh lớn và gây ra sự va đập ion mãnh liệt Dưới tác dụng của lực điện trường, các ion sẽ chuyển dịch về phía các điện cực trái dấu và tạo nên dòng điện Khi thổi khí thải có chứa bụi qua không gian của hai điện cực, các ion sẽ bám dính trên bề mặt các hạt bụi

và hạt bụi trở nên mang điện Dưới tác dụng của lực điện trường, các hạt bụi sẽ chuyển dịch tới các điện cực trái dấu Khi tới các điện cực, các hạt bụi được lắng lại trên bề mặt điện cực Theo những khoảng thời gian xác định, tùy thuộc mức độ tích tụ bụi, người ta rung lắc điện cực hoặc xối nước điện cực rồi thu lấy bụi

Trong công nghiệp, người ta còn sử dụng thiết bị lọc điện ướt, trong đó việc làm sạch các điện cực được thực hiện bằng cách tưới qua vòi phun Thiết bị lọc điện ướt được ứng dụng để thu hồi bụi, sương các axit khác nhau.

Thiết bị lọc điện xử lý thể tích khí lớn khỏi các hạt bụi kích thước từ (0,01÷100)µm ở nhiệt

độ đến (400÷500)0C Trở lực của thiết bị lọc điện khoảng 150Pa Tiêu hao điện năng cho xử lý 100m3 khí khoảng (0,36÷1,8)×106J Bụi có độ dẫn điện càng cao thì hiệu quả thu hồi chúng trong thiết bị lọc điện càng lớn.Thành phần khí và bụi ảnh hưởng đến độ dẫn của nó Khi độ

ẩm của khí tăng, điện trở riêng phần của bụi giảm Nếu vận tốc khí trong thiết bị lọc điện tăng thì hiệu quả xử lý giảm và ngoài ra còn tăng khả năng lôi cuốn bụi theo dòng khí

Hiệu quả của thiết bị lọc điện khi thu hồi hạt có kích thước 0,5µm đạt 99% và giảm khi vận tốc dòng khí tăng.Hiệu quả của thiết bị lọc điện phụ thuộc tính chất của bụi và khí, vận tốc và tính đồng đều phân phối dòng bụi trong tiết diện thiết bị Hiệu thế càng cao và vận tốc khí càng thấp hiệu quả thu hồi bụi càng cao

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 0,1µm và nồng độ bụi từ vài gam đến 50g/m3;

+ Chịu được nhiệt độ cao (nhiệt độ khí thải có thể tới 5000C);

+ 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 nên khi có sự thay đổi dù nhỏ giữa giá trị thực và giá trị khi tính toán của các thông số thì hiệu quả thu hồi bụi cũng bị giảm sút nhiều;

+ 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

CHƯƠNG6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THẾT BỊ XỬ LÝ BỤI

GỖ

6.1 Lựa chọn và thuyết minh công nghệ

6.1.1 Lựa chọn phương án xử lý

Việc lựa chọn phương pháp tối ưu là một vấn đề hết sức quan trọng trong việc giải quyết

ô nhiễm môi trường không khí nói chung và bụi nói riêng Làm thế nào vừa giảm được nồng

độ bụi xuống mức thấp nhất dưới mức tiêu chuẩn cho phép, mà lại vừa có hiệu qủa kinh tế cao, 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

Do bụi cần xử lý ở đây là bụi gỗ và ta cần thu hồi bụi gỗ này để làm nguyên nhiên liệu cho các công đoạn sản xuất khác như sản xuất ván ép, làm chất đốt cho các lò sấy Mặt khác,

do có lẫn cả bụi tinh và bụi thô… Chính vì vậy ta chọn phương pháp xử lý bụi ở đây là phương pháp khô, và sơ đồ công nghệ được chọn như hình sau:

Hình 6.1 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý bụi gỗ

Lọc túi vải Quạt hút

Ống khói