Tìm hiểu về thiết bị cyclone lắng bụi

GIẢI TRÌNH [1] Effect Of Air Density On Cyclone Performe And System Design _L Wang, M D Buser, C B Parnell, B W Shaw Trang dòng 8-26 ↓, trang 11 dòng 2-9 ↓ [2] Cyclone Separator _Chapter 3_ Assoc Prof Arslan SARAL, Assoc Prof Selami Demir Trang 2_dòng 8↓ -> trang 3_dòng12↓; Trang 6_dòng 22↓-> trang 6_dòng 42↓; Trang 7_dòng 60↓-> trang 8_dòng 9↓; Trang 10_dòng 22↓-> trang 23_dòng 21↓ [3] Theoretical Study Of Cyclone Design_ LingJuan Wang trang 79, dòng 2-15 ↓; trang 84, dòng 4-9 ↓, trang 85 dòng 3-10 ↓ [4] Gaseous Emission- Control Technologies ( Air- Quality Technology) _Nazaroff & Alvarez-Cohen, Section 7.C, Mihelcic & Zimmeman, Section 12.7 Trang -> trang 11; Trang 6_dòng 7-> hết trang [5] The Effect Of Particle Size And Input Velocity On Cylone Separation Process_M Marinuc Trang dòng 3-19 ↓, trang 10 dòng 3-22 ↓ [6] Master Thesis - Spring 2013_ Martin B Midthun Trang dòng 9-20 ↓, trang dòng 9-26 ↓, trang 10 dòng 6-17↓ [7] An Introduction to Air Pollution_Chapter Cyclones_Ph.D Trang dòng 9-20 ↓, trang 10 dõng-15 ↓ [8] Giáo trình kĩ thuật xử lý ô nhiễm không khí _ PGS, TS Đinh Xuân Thắng Trang Trang 20-23, Trang 60-74 [9] On The Theory Of Particle Cut Off Diameter And Collection Efficiency Of Cyclones_ Kung-Yu Kuo And Chuen-Jinn Tsai Trang dòng 9-20↓, trang dòng 19↓ [10] Kỹ thuật môi trường_ Hoàng Kim Cơ, Trang 26-37 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Trang 1 GIỚI THIỆU Không khí điều kiện quan trọng tồn phát triển sinh vật trái đất có người Tuy nhiên, vấn đề ô nhiễm không khí mức báo động, đặc biệt ô nhiễm bụi Nguồn phát sinh bụi chủ yếu hoạt động sản xuất công nghiệp, Vì nhu cầu cấp thiết tìm giải pháp xử lý bụi phát sinh ra, giải pháp sử dụng cyclone Đó lý mà nhóm thực chuyên đề “ Tìm hiểu thiết bị cyclone lắng bụi ” MỤC TIÊU Từ việc hiểu biết cấu tạo, nguyên lý hoạt động cyclone, từ áp dụng cách phù hợp cyclone, trường hợp cụ thể tránh lạm dụng cyclone, cho mục đích không phù hợp Đồng thời, từ kết thu bụi cyclone,, thường xuyên theo dõi tình trạng làm việc quy trình sản xuất khu vực làm việc để có biện pháp xử lý phù hợp NỘI DUNG THỰC HIỆN − Tìm hiểu thông tin liên quan đến vấn đề Thu thập thông tin từ tạp chí, sách, trang web có liên quan tới nội dung − Tổng hợp rút nội dung nhằm hoàn thiện mục tiêu − Viết báo cáo trình bày dạng văn PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN − − − − Phương pháp điều tra, thu thập, tổng hợp số liệu Phương pháp đánh giá tổng hợp Phương pháp tham khảo tài liệu Phương pháp dịch thuật, trích dẫn tài liệu DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − Hình .10 Hình .12 Hình .14 Hình .15 Hình .16 Hình .17 Hình .17 Hình .18 Hình .18 Hình 10 .19 Hình 11 .21 Hình 12 .22 Hình 13 .23 Hình 14 .24 Hình 15 .25 Hình 16 .26 Hình 17 .27 Hình 18 .28 Hình 19 .30 Hình 20 .31 Hình 21 .34 Hình 22 .35 Hình 23 .36 Hình 24 .38 Hình 25 .41 Hình 26 .44 Hình 27 .45 Hình 28 .47 Hình 29 .52 Hình 30 .58 Hình 31 .59 Hình 32 .67 Hình 33 .73 Trang DANH MỤC BẢNG − − − − − − − − − − − Bảng Bảng 10 Bảng 20 Bảng 22 Bảng 30 Bảng 41 Bảng 60 Bảng 63 Bảng 66 Bảng 10 67 Bảng 11 74 Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BỤI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 1.1 TỔNG QUAN VỀ BỤI 1.1.1 Khái niệm chung bụi Bụi phân tử chất rắn thể rời rạc tạo thành trình nghiền, ngưng kết phản ứng khác Dưới tác dụng dòng khí không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng điều kiện định, chúng tạo thành thứ vật chất mà người ta gọi bụi [8] Bụi thu giữ bụi lắng đọng thường đồng nghĩa với khái niệm “Bột”, tức loại vật chất vụn rời rạc [8] Kích thước hạt bụi δ hiểu đường kính, độ dài cạnh hạt lỗ rây kích thước lớn hình chiếu hạt [8] Đường kính tương đương δtd hạt bụi có hình dạng đường kính hình cầu có kích thước thể tích hạt bụi [8] Vận tốc lắng vc hạt bụi vận tốc rơi hạt bụi môi trường tĩnh tác dụng trọng lực Vận tốc lắng phụ thuộc vào kích thước hạt, hình dáng khối lượng đơn vị khối lượng đơn vị độ nhớt môi trường [8] Đường kính lắng δc hạt bụi đường kính hạt bụi hình cầu mà vận tốc lắng khối lượng đơn vị vận tốc lắng khối lượng đơn vị hạt bụi hạt bụi có hình dáng khác xem xét [8] Trang Đường kính lắng hạt (micromet – μm) xác định theo công thức sau: δc = (μm) Trong đó: − − − − μ: Độ nhớt động học môi trường (khí, nước), Pa.s ρb, ρ: Khối lượng đơn vị vật liệu bụi môi trường, g/cm3 H: Chiều cao rơi (lắng) hạt, cm τ : Thời gian rơi, s 1.1.2 Tác hại bụi Bụi sinh không khí gây nhiều tác hại cho người, động vật thực vật, ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường Nhờ có hệ thống liên bào trụ lông mũi, khí phế quản màng niêm dịch đường hô hấp, mà ta cản 90% bụi, số lại đọng phổi đường hô hấp gây số bệnh cho người động vật, cụ thể sau: [8] a) Tác hại người động vật Bụi gây tác hại trực tiếp đến người động vật, trước hết qua đường hô hấp; chúng gây bệnh cho phổi, phế quản Mặt khác, chúng gây nguy hiểm cho mắt, gây ung thư Có thể ảnh hưởng gián tiếp qua đường ăn uống, sinh hoạt bị nhiễm bụi Tùy theo tính chất kích thước bụi khác mà gây tổn thương tới thể: − Tác động toàn thân : gây nhiễm độc toàn thân, làm giảm khả miễn dịch… − Gây tổn thương da, niêm mạc loét da, xạm da, loét vách ngăn mũi, viêm da, chàm tiếp xúc… − Gây dị ứng : viêm mũi dị ứng, viêm phế quảng dạng hen… − Gây nhiễm khuẩn ( bụi vi sinh vật, nấm mốc…) Trang − Tác hại đến quan hô hấp; gây viêm phế quản mãn tính, gây bệnh bụi phổi bụi phổi silic, bụi amiăng, bụi phổi bông… b) Tác hại thực vật Hầu hết chất ô nhiễm không khí tác động xấu đến thực vật, gây ảnh hưởng không tốt nhà nông trồng Khi bị tiếp xúc trực tiếp với nồng độ bụi, trồng chậm phát triển, cháy khô cây, cho hiệu suất thấp Ngoài ra, bụi giảm khả quang hợp bề mặt bị che lấp Tuy nhiên, có số loại bụi có tác dụng tốt thực vật : photpho, nito… c) Tác hại vật liệu Một số loại bụi tiếp xúc với thiết bị, đồ vật kim loại không khí, gây ăn mòn đồ vật, đặc biệt môi trường nóng ẩm d) Tác hại đến cảnh quan môi trường Cảnh quan môi trường vấn đề cần quan tâm công tác giữ gìn bảo vệ môi trường Môi trường bị ô nhiễm làm giảm vẻ đẹp tự nhiên, ngày nay, sống người đòi hỏi cần có nhiều khu du lịch, khu vui chơi giải trí danh lam thắng cảnh 1.2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI Trang Bụi không khí đánh giá nồng độ- trọng lượng bụi đơn vị thể tích không khí, mg/l mg/m3 Các thông số vật lý có ý nghĩa quan trọng bụi hình dạng kích thước hạt, trọng lượng độ tích điện, thông số định lựa chọn phương pháp xử lý bụi thiết bị lọc bụi [10] Bảng 1.1 Các phương pháp xử lý bụi Lọc Dập nước - Thùng lọc gốm - Lọc có vật đệm - Lọc túi ( màng) Dập tĩnh tiện - Dàn mưa Lọc - Sục khí điện - Đĩa quay - Lọc tầng kiểu Venturi Khử bụi dựa vào lực ly tâm Khử bụi dựa vào trọng lượng tĩnh - Thiết bị sử dụng lực Buồng quán tính lắng bụi - Thiết bị xử dụng lực ly tâm ( cyclon) - Thiết bị quay Trên sở phân loại phương pháp xử lý, ta chia thiết bị xử lý bụi thành loại sau : Lọc khí Thiết bị màng lọc Thiết bị hấp phụ Thiết bị lọc tĩnh điện Thiết bị lọc ướt Thiết bị buồng đốt Hai loại đầu dùng để xử lý bụi Thiết bị lọc tĩnh điện lọc ướt dùng để xử lý bụi khí độc Hai thiết bị sau dùng để xử lý khí Bảng 1.2 Vùng lọc hiệu xử lý phương pháp Trang Kích thước hạt phù hợp Hiệu xử lý µm (%) Buồng lắng bụi 2000 – 100 40 - 70 Cyclon hình nón 100 – 45 - 85 Cyclon tổ hợp 100 – 65 -95 Lọc có vật đệm 100 – 10 đến 99 Tháp lọc ướt 100 – 0,1 85 - 99 Lọc túi ( màng lọc ) 10 – 85 – 99,5 Lọc tĩnh điện 10 – 0,005 85 - 99 STT Thiết bị xử lý Hình Hiệu suất tách bụi số kiểu thiết bị Bảng 1.2 hình cho thấy thiết bị xử lý bụi lực quán tính cyclon tiện để tách hạt bụi có kích thước tương đối lớn Loại Cyclon tổ hợp có hiệu suất lớn Dùng thiết bị lọc tĩnh điện, thiết bị lọc hình ống tay áo thiết bị lọc bụi loại ướt đạt độ tinh lọc khác cao Thiết bị lọc bụi loại ướt dùng chất khí cần xử lý chịu nhiệt độ thấp ẩm Trong trường hợp thiết bị lọc bụi loại ướt có nhiều ưu điểm so với thiết bị lọc điện chỗ thiết bị đơn giản rẻ tiền Ngoài ra, người ta dùng Trang thiết bị lọc ướt để lọc khí khỏi bụi, khói mù ( tới 90% ) Ứng dụng thiết bị lọc bụi loại ướt nhà máy có nhiều khó khăn trình tinh lọc có liên quan tới viễ thu gom thải lượng lớn nước có tính axit Thiết bị lọc điện loại thiết bị lọc bụi có hiệu suất cao ; muốn lọc loại khí thô ta dùng loại thiết bị lọc điện bản, để lọc loại bụi mù khó hấp thụ, để lọc tốt hơn, ta dùng loại thiết bị lọc điện kiểu ống cần lọc thể tích khí lớn dùng thiết bị lọc điện tổ hợp, rẻ Tóm lại, muốn chọn thiết bị để tách bụi lọc khí có hiệu quả, phải xuất phát từ yêu cầu sau : − − − Thành phần hạt bụi kích thước hạt Trạng thái thành phần khí Độ tinh lọc cần thiết CHƯƠNG THIẾT BỊ LỌC BỤI CYCLONE 2.1 THIẾT BỊ LỌC BỤI CYCLONE Cyclone thiết bị lọc ly tâm kiểu đứng, thiết bị hình thành lực ly tâm để tách bụi khỏi không khí Thiết bị cyclon ứng dụng rộng rãi công nghiệp có hiệu cao kích thước hạt bụi > 5µm Cyclone sử dụng ngành công Trang 10 CHƯƠNG VÍ DỤ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CYCLONE 4.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DỰA TRÊN HIỆU SUẤT [4] Cho: Loại thông thường (tỷ lệ tiêu chuẩn) D= 1,0 m Lưu lượng Q= 150 m 3/phút Mật độ hạt ρp = 1600 kg/m3 Phân bố kích thước hạt sau: Kích thước hạt (dp) 0-2 µm 2-4 µm 4-6 µm 6-10 µm 10-18 µm 18-30 µm 30-50 µm 50-100 µm % kích thước (mj/M) 1.0% 9.0% 10.0% 30.0% 30.0% 14.0% 5.0% 1.0% 100%  Câu hỏi : Tính hiệu suất cyclone Trả lời: Loại thông thường với D=1m, thì: - H=D*0.5=0.5; Lb=D*2=2; Lc=D*2=2; W=D*0.25=0.25; Q=150m3/phút=2.5m3/s dpc= = Phạm vi kích thước( µm) 0-2 2-4 4-6 6-10 10-18 18-30 30-50 50-100 Kích thước trung bình dp (µm) 14 24 40 75 Hiệu thu gom η Tỷ lệ khối lượng m/M Đóng góp vào hiệu suất η*m/M 2.9% 21.1% 42.7% 65.6% 85.4% 94.5% 97.9% 99.4% 0.01 0.09 0.1 0.3 0.3 0.14 0.05 0.01 1.00 0.029% 1.903% 4.268% 19.678% 25.613% 11.953% 4.897% 0.994% 70.6%  Hai cách tiếp cận khác việc phân tích cyclon: Phân tích hiệu suất Tồn cyclon- Tất kích thước đặc điểm biết Các kỹ sư tính toán hiệu suất thu gom (η) Phân tích thiết kế Cyclon cần phải lựa chọn cho nhiệm vụ định Một mục tiêu hiệu suất (η) áp dụng Thông thường, kỹ sư biết lưu lượng không khí (Q) đặc điểm hạt (dp, phân khối lượng mj/M) Các kỹ sư cần phải xác định loại cyclon cần thiết (thông thường, công suất cao, ) kích thước yêu cầu thiết bị (đường kính D) Lưu ý: phân tích thiết kế thường đòi hỏi cách tiếp cận lặp lặp lại (Tính toán liên tục đạt yêu cầu.) 4.2 TÍNH TOÁN DỰA TRÊN ĐƯỜNG KÍNH Tính thiết bị lọc cyclon cho bụi máy mài [8] Bảng Bảng thông số số liệu dùng để tính toán Lưu lượng (m /h) 10.00 Nồng độ bụi (mg/m ) 2.000 Khối lượng riêng ( kg/m3) 1.100 Tỷ lệ cỡ hạt (%) -10 10 - 20 20 - 40 25 70 Giải : Để tính toán thiết bị cyclon, ta dùng phương pháp chọn ( phương pháp tính toán đường kính, thông số lại thiết bị chọn dựa đường kính cyclon ) - Chọn điều kiện làm việc ứng với nhiệt độ 300 C Chọn kiểu cyclon Π H – 15Y Vận tốc tối ưu phù hợp với thực tế, chọn Vtư = 2,5m/s a) Tính toán cyclon − Đường kính cyclon ứng với vận tốc biểu kiến 2,5 m/s tính theo công thức D = = → Chọn D = 1,2 m , chọn bề dày 4mm − Vận tốc thực dòng khí cyclone ( thỏa điều kiện vận tốc thực vận tốc tối ưu không chênh lệch 15%) − Dùng phươn pháp chọn : Dựa vào “ Sổ tay trình công nghệ hóa chất, tập 1, tr 524, bảng III.4 ’’ ta tính toán kích thước tỷ số so với D = 1,2 m ứng với cyclon dạng II H -15Y sau : - Chiều cao cửa vào : a = 0,66 x D = 0,792 m - Chiều cao ống tâm mặt bích h1 = 1,5 x D = 1,8 m - Chiều cao phần hình trụ : h2 = 1,51 x D = 1,812 m - Chiều cao hình nón : h = 1,5 x D = 1,8m - Chiều cao phần bên ống tâm : h4 = 0,3 x D = 0,36 m - Chiều cao chung H : H = 3,31 x D = 3,972 m - Đường kính ống : d1 = 0,6 x D = 0,72 m - Đường kính cửa tháo bụi : d2 = 0,35 x D = 0,42 m - Chiều rộng cửa vào : b = 0,2 x D = 0,24 m - Chiều dài cửa vào : l = 0,6 x D = 0,72 m - Khoảng cách từ tận cyclon đến mặt bích h = 0,24.D ÷ 0,32.D = 0,288m ÷ 0,384m → chọn h5 = 340 m - Góc nghiêng nắp ống vào = 150 - Hệ số trở lực cyclon ξ = 110 − Đường kính giới hạn hạt bụi tính theo công thức Banturi sau Trong đó: : đường kính giới hạn hạt bụi : hệ số nhớt động học bụi : Với (Pa.s), nhiệt độ khí thải r2 : bán kính thân cyclon, r2 = D/2 = 1,2/2 = 0,6 (m) r1 : bán kính ống thoát khí sạch, r1 = d1/2 = 0,72/2 = 0,36 (m) : khối lượng riêng bụi, = 1.100 (kg/m3) VE : vận tốc khí cửa vào cyclon n : số vòng quay dòng khí bên cyclon Với đường kính cỡ hạt ứng với với cát hạt bụi cyclon xử lý bụi với hiệu suất 100% − Hiệu suất lọc theo phân cấp cỡ hạt Với Trong : l : chiều cao làm việc cyclon, l = h2 –a = 1,812 – 0,792 = 1,02 m Q : lưu lượng làm việc cyclon, Q = 10.000 m3/h n : số vòng quay dòng khí bên cyclon, n = 3,4 vòng/s r2 : bán kính thân cyclon, r2 = D/2 = 1,2/2 = 0,6 (m) r1 : bán kính ống thoát khí sạch, r1 = d1/2 = 0,72/2 = 0,36 (m) Kết tính toán hiệu lọc theo cỡ hạt thể bảng sau Bảng Hiệu lọc theo cỡ hạt Đường kính hạt bụi , m 5.10-6 10.10-6 15.10-6 20.10-6 25.10-6 > 25.10-6 0,019 0,075 0,162 0,269 0,387 - 0,1699 ,% 11,4 44,14 95,35 100 100 100 Hình 31 Hiệu suất xử lý theo cỡ hạt thiết bị cyclon Dựa vào biểu đồ trên, ta tính hiệu suất H % theo trung bình cỡ hạt sau : − − − − Cỡ hạt -10 m : H% = 23% Cỡ hạt 10-20 m : H% = 95,35 % Cỡ hạt 20-40 m : H% = 100% Cỡ hạt > 40 m : H % = 100% Bảng Bảng hiệu lọc theo khối lượng Cỡ hạt (m) - 10 10 -20 20 - 40 Tỷ lệ phần trăm khối lượng % theo cỡ hạt 25 70 Lượng bụi khí thải, mg/ m3 100 500 1400 Tổng Hiệu lọc theo cỡ hạt H % lấy trung bình theo cỡ hạt 23 95,35 100 Lượng bụi lại sau qua cyclon, mg/m3 77 23,25 100,25 Nồng độ bụi lại thải : 100,25 mg/ m3 So với QCVN 19: 2009/ BTNMT (Loại B bụi khói công nghiệp 200 mg/m3) nồng độ bụi sau xử lý ( 100,25 mg/m 3) thấp tiêu chuẩn 0,5 lần, với nồng độ đạt tiêu chuẩn bụi khí thải - Hiệu suất làm cyclon : - Tổn thất áp suất qua cyclon : Trong : ∆P : tổn thất áp suất thiết bị cyclon KE : số loại cyclon xác định ; : khối lượng riêng không khí (kg/ m3) : vận tốc dòng khí vào cyclon, VE = 14,61 (m/s ) - Khối lượng bụi thu ngày Gọi : • Gv : suất thiết bị tính theo hệ khí vào ( kg/h) • Gr : suất thiết bị tính theo hệ khí đia ( kg/h) • Gs : suất thiết bị tính theo lượng khí hoàn toàn ( kg/h ) • • nồng độ bụi hệ khí vào thiết bị cyclon, % khối lượng : nồng độ bụi hệ khí thiết bị cyclon, % khối lượng : − Lượng khí vào cyclon: Trong : : khối lượng riêng khí thải, kg/m3 : lưu lượng khí vào cyclon, m3/h Nồng độ bụi hệ khí vào cyclon (% khối lượng ) − Nồng độ bụi hệ khí khỏi cyclon ( % khối lượng ) − Lượng khí khỏi cyclon Lượng khí hoàn toàn − Lượng bụi thu − Lưu lượng hệ khí cyclon − Năng suất cyclon theo lượng khí hoàn toàn − Khối lượng bụi thu cyclon ngày ( ngày làm việc 8h) m = Gb x ttv= 19 x = 152 ( kg/ ngày ) − Thể tích bụi thu cyclon ngày CHƯƠNG ỨNG DỤNG CYCLONE TRONG THỰC TIỄN ĐỜI SỐNG 5.1 ỨNG DỤNG CỦA CYCLONE Cyclone thường chia làm hai loại “Hiệu cao” “ Năng suất cao” Cyclone hiệu cao thường có đầu vào đầu khí nhỏ Loại có kích thước dài có tỷ lệ thu hồi bụi cao Còn cyclone suất cao có kích thước ngắn có đầu vào đầu khí lớn Loại có tỷ lệ thu hồi bụi trung bình xử lý lưu lượng lớn nhiều Thiết bị cyclone sử dụng nhiều nhiều ứng dụng Cả hai công nghiệp tư nhân Những máy hút bụi đơn giản phục vụ cho việc làm cảnh quan số ví dụ cho thấy sử dụng công nghệ cyclone Trong máy hút bụi túi, nhiều cyclone làm việc hệ thống song song Điều tiết kiệm không gian giữ nguyên hiệu Đối với mục đích công nghiệp, cyclone ứng dụng để tách hạt mùn cưa khỏi không khí môi trường làm việc tạo sảm phẩm gỗ Cyclone sử dụng trình đốt Qúa trình đốt tạo hạt mịn tro nhiên liệu thải môi trường Trong tình này, cyclone thu thập hạt trước thải bầu không khí Mục đích sử dụng khác kiểm soát bụi từ lò xi măng Hạt chưa xử lý giữ lại lò nung, khí thải sau xử lý làm nguội trước phát thải Đối với trình đó, thường có từ 1- cyclone hoạt động để đạt hiệu tối đa Sử dụng khác hệ thống thông gió nhà bếp chuyên nghiệp Cyclone dùng để tách dầu mỡ khỏi không khí Cyclone nhỏ Những nhỏ sử dụng lĩnh vực y học cho trình hóa học sinh học vi sinh Các nghiên cứu xem xét khả sử dụng cyclone kỹ thuật tách vi mô để phát tế bào ung thư Hình 32 Một số ứng dụng cyclone thực tiễn Cyclone sử dụng với chất lỏng môi trường làm việc Thiết bị xem cyclone hirdo, bơm thông thường sử dụng cánh quạt Các nguyên tắc nhau, tách hạt rắn thực chất lỏng, dầu hay nước Hydro cyclone thường sử dụng để cung cấp cho giai đoạn tách xử lý hạt lớn Một ứng dụng để tách chất thải rắn từ nước nhà máy xử lý nước thải Hydro cyclone sử dụng để tách dầu từ khí dầu nhà máy lọc dầu Đối với hidro cyclone không hỗ trợ máy bơm, chất lỏng đổ xuống cyclone phận quay bên làm cho chất lỏng chuyển động Các nguyên tắc nhau, hạt đẩy phía thành cyclone Kiểu xếp đòi hỏi phễu đặt theo chiều dọc thoát chất lỏng phía Một loại hidro cyclone sử dụng Ringnes E.C Dahls nhà máy bia Trondheim Sau trình lên men, hạt mạch nha lại tách từ bia Hình 33 Hidro cyclone cyclone ngành sản xuất gỗ 5.2 CÁC LOẠI XICLON HIỆN DÙNG Xyclon thiết bị dùng để thu hồi bụi học có kích thước lơn, hiệu suất thu bụi thiết bị đạt 90% Khi cần thu bụi cho thể tích khí lớn, xyclon đơn dạng ΠH – 11 , ΠH – 15, ΠH – 15Y ΠH – 24 kết hợp thành nhóm có 2,4,6 đơn nguyên xếp theo hai hàng có 10,12,14 đơn nguyên xếp theo vòng tròn Khi cần thu bụi cho thể tích lớn 80000 – 100000 m 3/h với yêu cầu làm cao cần sử dụng cyclon chùm Các cyclon chùm co kích thước nhỏ nhóm cyclon đòi hỏi lượng kim loại lớn để chế tạo giá thành cao Để thu bụi có tính mài mòn nên sử dụng loại cyclon loại CK- ΠH-34 có khả đảm bảo mức độ thu bụi cao vận tốc vào dòng khí không lớn Khi yêu cầu mức độ thu bụi không cao để làm khí khỏi bụi có đường kính trung bình lớn 20 nên sử dụng loại cyclon ΠH-24 Khi lưu lượng khí lớn nồng đọ bụi cao sử dụng cyclon ΠH-24 thiết bị thu bụi bước một, sau thiết bị có hiệu suất cao cyclon CдK- ΠH-33, thiết bị lọc túi vải lọc điện Các xyclon dạng ΠH-15Y có số kinh tế - kỹ thuật thấp nên sử dụng chúng trường hợp phải hạn chế kích thước theo chiều cao Bảng 10 Hiệu suất thu bụi kích thước hạt khác xyclon Xyclon đơn đơn nguyên xyclon chùm Đường kính,mm ΠH-15 Hiệu suất thu bụi đường kính quy ước hạt bụi, 10 15 800 600 400 200 100 50 55 69 77 83 85 87 89 93 95 97,5 98 98,5 99 99,5 ΠH-24 1000 500 30 41 70 79 96 97 ΠH-11 800 1000 65 86 90 97 98 99,8 Đơn nguyên xyclon, có chi tiết định hướng kiểu chong chóng Đơn nguyên xyclon có chi tiết định hướng kiểu hoa hồng 250 63 78 91 250 150 100 72 78 82 84 88 91 93 95 96 Khi cần làm khí khỏi bụi nhỏ có đường kính trung bình từ 5-6 yêu cầu mức độ thu bụi cao cần sử dụng cyclon dạng côn phễu hiệu cao loại CдK- ΠH-33 Để đảm bảo làm việc bền, tránh bịt kín lỗ tháo bụi tốc đọ quy ước khí cyclon dạng không nhỏ 2,0 m/s Dựa kết thực nghiệm Nga cho thấy cyclon dạng ΠH-11 loại hiệu thuận tiện việc kết hợp thành nhóm Khi thu hồi bụi có kích thước khoảng , cyclon ΠH-15 ΠH-11 làm việc có hiệu so với cyclon chùm có đường kính đơn nguyên 250mm( chi tiết định hướng kiểu hoa hồng) So với buồng lắng bụi trọng lực, cyclon đơn cyclon chùm cần trang bị quạt gió, tốn thêm điện năng, có số ưu việt như: kích thước nhỏ, vốn đầu tư không lớn, hiệu suất thu bụi cao Để cyclon làm việc hiệu cần thiết lấy bụi khỏi thùng chứa lúc 5.3 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CYCLONE Ưu điểm [6] - Chế tạo đơn giản Chi phí đầu tư thấp Khả hoạt động nhiệt độ cao (đến 500o C ) áp suất cao Không có phần chuyển động Yêu cầu bảo dưỡng thấp Chiếm diện tích nhỏ Có thể xử lý chất lỏng dạng sương bụi thô Sự giảm áp suất không đổi Năng suất cao Có khả thu hồi bụi ướt Ít bị ăn mòn với độ ẩm Nhược điểm [6] - Hiệu thấp ( hạt bụi nhỏ < 5µm) Không thể thu hồi bụi kết dính Phát tiếng ồn tương đối cao Phát sinh nước thải thu hồi bụi ướt Chi phí vận hành cao ( giảm áp suất) CHƯƠNG KẾT LUẬN Cyclone không đáp ứng quy định xử lý ô nhiễm không khí nghiêm ngặt, thiết bị ứng dụng rộng rãi chi phí đầu tư hiệu lọc bụi cao hạt có kích thước lớn Nó thiết bị lý tưởng dùng để lọc không khí trước qua thiết bị đắt tiền baghouses, thiết bị lọc bụi tĩnh điện giai đoạn cuối Ngoài việc sử dụng để kiểm soát ô nhiễm, cyclon sử dụng rộng rãi xử lý khí thải công nghiệp Ví dụ, chúng sử dụng để khôi phục tái chế chất xúc tác nhà máy lọc dầu, để thu hồi cà phê khô nhà máy chế biến thực phẩm, để thu bụi gỗ nhà máy gỗ [4] Qua khảo sát tìm hiểu thiết bị cyclone, nhóm rút số vấn đề sau: • Cyclone có dạng : cyclone đơn, tổ hợp, nhóm, màng nước • Cyclone có loại : hiệu cao suất cao • Không có mô hình tối ưu để thiết kế cyclone mà dựa mô hình lý thuyết liệu thực nghiệm • Theo liệu thực nghiệm vận tốc đầu tiếp tuyến với thân cyclone 18m/s • Vận tốc đầu vào cao hiệu thu gom lớn • Kích thước hạt tăng hiệu tách cao • Thời gian lưu dài làm tăng hiệu suất • Vòng quay dòng khí muticyclone nhanh cyclone có đường kính lớn • Sự giảm áp suất cyclone tỉ lệ thuận với lượng tiêu thụ • Sự giảm áp suất : tổn thất cục tổn thất liên tục • Để tánh giảm áp lắp nhiều cyclone song song với • Để tránh hiệ tượng bụi quay trở ngược lại cần lắp thêm van xoay • Cyclone chùm có hiệu suất cao cyclone đơn có đường kính TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] Effect Of Air Density On Cyclone Performe And System Design _L Wang, M D Buser, C B Parnell, B W Shaw Cyclone Separator _Chapter 3_ Assoc Prof Arslan SARAL, Assoc Prof Selami Demir Theoretical Study Of Cyclone Design_ LingJuan Wang Gaseous Emission- Control Technologies ( Air- Quality Technology) _Nazaroff & Alvarez-Cohen, Section 7.C, Mihelcic & Zimmeman, Section 12.7 The Effect Of Particle Size And Input Velocity On Cylone Separation Process_M Marinuc Master Thesis - Spring 2013_ Martin B Midthun An Introduction to Air Pollution_Chapter Cyclones_Ph.D Giáo trình kĩ thuật xử lý ô nhiễm không khí _ PGS, TS Đinh Xuân Thắng On The Theory Of Particle Cut Off Diameter And Collection Efficiency Of Cyclones_ Kung-Yu Kuo And Chuen-Jinn Tsai Kỹ thuật môi trường_ Hoàng Kim Cơ [...]... Hình 15 Cyclone tổ hợp và cyclone con Trang 24 2.2.4 Cyclone màng nước Một trong những khuyết điểm của cyclon là do vận tốc xoáy trong thiết bị lớn nên dễ gây ra hiện tượng cuốn trở lại vào dòng không khí các hạt hụi đã lắng trên thành thiết bị Vì vậy , trên mặt trong thành thiết bị Cyclon màng nước, người ta tạo ra một lớp màng nước chảy để cuốn theo các hạt bụi lắng, ngăn không cho chúng bị cuốn... bẩy bắn các hạt bụi về phía thành của các đơn nguyên, bụi chất động sẽ qua lỗ tháo bụi 7 đi vào thùng chứa 8 Khí đã được thu bụi đi qua các ống xả vào buồng 1 Để liên kết vỏ các đơn nguyên và ống xả người ta dùng các tấm lắp ống dưới và trên 10 Bụi đi vào thùng chứa sẽ được lấy ra theo máng chảy 9 trên đó đặt dụng cụ tháo dỡ đưa bụi đến hệ thống vận chuyển bụi Hình 14 Các dạng đơn nguyên cyclone chùm... cyclone 2.2 PHÂN LOẠI CYLONE Trang 15 2.2.1 Cyclone đơn Cyclone đơn là thiết bị hoàn chỉnh hoạt động độc lập và có nhiều dạng khác nhau như dạng hình trụ, dạng hình côn Việc sử dụng loại nào tùy thuộc và đặc tính của bụi và yêu cầu xử lý Dạng hình trụ có năng suất lớn, còn dạng hình côn có hiệu suất lớn [10] Hình 6 Mặt cắt đứng và mặt cắt ngang của một cyclone đơn Hình 7 Các kiểu hướng dòng trong cyclone. .. tháo bụi Các hạt bụi chịu tác động của lực ly tâm sẽ chuyển động về biên của dòng quay Kết quả là nồng độ bụi ở các lớp khí bên ngoài gần thành đơn nguyên sẽ tăng lên còn nồng độ bụi ở gần trục đơn nguyên thì giảm đi Các hạt bụi văng vào mặt trong của vỏ sẽ chuyển động cùng với dòng quay và đi vào thùn chứa bụi Nhờ tác động của lực quán tính xuất hiện khi khí đổi hướng chuyển động 180 0, các hạt bụi. .. 23200-27000 Hình 12 Xử lý bụi xi măng bằng cyclone tổ hợp mắc nối tiếp nhau 2.2.3 Cyclon chùm Trang 21 Cyclon chùm là một thiết bị thu bụi gồm một số lượng lớn các đơn nguyên xyclon mắc song song trong một vỏ, có chung đường dẫn khí vào và đường dẫn khí ra,cũng như có chung thùng góp bụi ( hình 13) Khác với cyclon đơn, việc tạo dòng khí có chuyển động quay cần thiết để tách bụi trong các đơn nguyên... H=5~5,2D (Thậm chí tới 10D) Trang 25 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LỌC BỤI CYCLONE 3.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LỌC BỤI CYCLONE TRÊN THẾ GIỚI 3.1.1 Mô hình lý thuyết a) Lý thuyết hiệu suất Có một số biện pháp để mô tả hiệu suất hoạt động của một cyclone Phổ biến nhất là: Tổng số hiệu quả, hiệu quả lơp, đường kính cắt và giảm áp suất [6]  Phân bố kích thước hạt Bụi công nghiệp có chứa các hạt nhiều kích cỡ Cơ sở... hoạt động cơ bản là giống nhau Cyclone đầu tiên được sử dụng để loại bỏ bụi từ khí vào năm 1880 và vẫn được sử dụng cho đến ngày nay do có nhiều ưu điểm [6] Thiết bị cyclone đơn giản, không tốn kém chi phí để xây dựng, kinh tế để hoạt động và có thể được sử dụng trong một loạt các điều kiện hoạt động như nhiệt độ cao, áp suất cao và nồng độ bụi cao [6] Hình 2 Mô hình cyclone  Cấu tạo và nguyên lý... Đường kính ống thu bụi (Nguồn: cột (1) và (5) theo Stairmand,1951, cột (2),(4),(6) theo Swift,1969, cột (3) theo Lapple,1951.) 2.2.2 Cyclone tổ hợp Các dạng tổ hợp khác nhau của cyclone [6] Trang 19 • Lắp nối tiếp hai cyclone cùng loại : Khi hai cyclone cùng loại được lắp nối tiếp nhau thì hiệu quả lọc của hệ thống sẽ cao hơn từng cyclone riêng lẻ Sự tăng hiệu quả lọc của hệ thống hai cyclone mắc nối... nhiều cyclone cùng loại : Hiệu quả lọc của cyclone tăng khi lưu lượng tăng hoặc nếu lưu lượng không đổi thì hiệu quả lọc lọc tăng khi đường kính cyclone giảm Cả hai trường hợp tổn thất áp suất đều tăng Theo tài liệu của Jackson thì đối với bụi và cyclone nhất định thì sẽ có sự biến thiên giữa hiệu quả lọc và tổn thất áp suất Khi cần xử lý bụi cho một lượng khí thải lớn thì tốt nhất nên dùng nhiều cyclone. .. số kiểu cấu trúc đầu vào của cyclon Hầu hết các thiết kế phổ biến có cấu trúc đầu vào theo phương tiếp tuyến (Hình 3a) Trong thiết kế này, dòng khí đi vào bị tác động bởi thiết kế hình trụ tròn của thân cyclon nên sẽ bắt đầu chuyển động xoáy Một số thực nghiệm đã được thực hiện để giảm sự tổn thất áp qua cyclone và nâng cao hiệu quả thu gom bụi bao gồm thiết kế cấu trúc đầu vào dạng xoắn (Hình 3b) Sự