kỹ thuật xử lý bụi

Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM PHẦN Nguyễn Nhật Huy, Trần Tiến Khôi, Dư Mỹ Lệ Nội dung Chương 1: Tổng quan bụi Chương 2: Các phương pháp xử lý bụi Chương 3: Thiết bị lọc bụi khô Chương 4: Thiết bị lọc bụi ướt Chương 5: Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Sách  Sách giáo trình [1] Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí xử lý khí thải, Tập 2, Cơ học bụi phương pháp xử lý bụi, NXB KHKT, 2004  Sách tham khảo tiếng Việt [2] Nhiều tác giả, Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất, Tập 1, NXB KHKT, 2006 [3] Đinh Xuân Thắng, Giáo trình kỹ thuật xử lý ô nhiễm không khí, NXB ĐHQG Tp.HCM, 2012 Sách  Sách tham khảo tiếng Anh [4] C.D Cooper and F.C Alley, Air pollution control – A design approach, Waveland Press, 1994 [5] K.B Schnelle and C.A Brown, Air Pollution Control Technology Handbook, CRC Press, 2002 [6] Louis Theodore, Air pollution control equipment calculation, John Wiley & Sons, 2008 Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM Chương Chương 1: Tổng quan bụi 1.1 Giới thiệu bụi 1.2 Các tiêu chuẩn liên quan 1.3 Tính chất bụi 1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí 1.5 Hiệu suất xử lý bụi 1.1 Giới thiệu bụi  Giới thiệu  Định nghĩa  Nguồn gốc  Phân loại  Ảnh hưởng 1.1 Giới thiệu bụi  Định nghĩa  Định nghĩa EPA:  “Bụi hỗn hợp hạt rắn giọt lỏng có kích thước nhỏ Bụi bao gồm nhiều thành phần khác acids (nitrates, sulfates), chất hữu cơ, kim loại, đất hạt cát”  Kích thước hạt bụi có liên quan trực tiếp đến tác hại đến sức khỏe  Chiếm tỉ trọng lớn kiểm soát ô nhiễm không khí  Kích thước hình dáng đa dạng  Bao gồm hạt lỏng hạt bụi khô 1.1 Giới thiệu bụi  Nguồn gốc  Nguồn tự nhiên  Núi lửa, cháy rừng, bão cát, đại dương  Thực vật  Vũ trụ  Nguồn nhân tạo  Quá trình đốt  Giao thông,  Công nghiệp, nông nghiệp  Sinh hoạt 1.1 Giới thiệu bụi  Nguồn 10 gốc Bụi hình thành ma sát, mài mòn vật lý Physical Attrition Bụi tro từ trình đốt Ash Burnout Bụi dạng hạt từ trình hóa Droplet Evaporation Bụi dạng hạt không đồng Heterogeneous Nucleation Bụi dạng hạt đồng chất hình thành ngưng tụ Homogeneous Condensation 0.01 0.1 1.0 10 100 Particle Size, Micrometers Kích thước hạt bụi, µm 1000 1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí  Hệ 45 số hiệu chỉnh Cunningham – Cc  Số liệu thực nghiệm cho thấy, với hạt có đường kính < µm, lực cản bị giảm đáng kể so với tính toán theo lý thuyết  Nguyên nhân: hạt bụi ‘trượt’ phân tử khí giảm tần suất va chạm  Kết tính lực cản (FD) phải chia cho hệ số hiệu chỉnh Cunningham (Cc)   - 0.999   Cc = + K n 1.142 + 0.558 exp  K n   1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí  Hệ 46 số Knudsen Kn = 2λ/dp  Quãng đường dịch chuyển tự (mean free path) khí 𝜆 = 𝜆𝑜 𝑇 𝑇𝑜 𝑃𝑜 𝑃 𝑇𝑜 + 110.4 𝑇 + 110.4  Trong đó:  λo = 0.0664 μm ứng với nhiệt độ To = 293.15 K áp suất Po = 1.01×105 Pa  λ (μm) ứng với nhiệt độ T (oK) áp suất P (Pa) 1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí  Độ 47 nhớt không khí µ (Pa.s) nhiệt độ T(oK)  T  To  110    o    To  T  110  Trong  µo = 1.81 x 10-5 Pa.s độ nhớt không khí nhiệt độ To = 293 K 1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí  Chuẩn số Reynold: 𝜌𝑔 v𝑝 𝑑𝑝 𝑅𝑒 = 𝜇  Trong đó:  Re: chuẩn số Reynold  μ: độ nhớt dòng khí (Pa.s )  ρg: khối lượng riêng dòng khí (kg/m3)  vp: vận tốc hạt bụi (m/s)  dp: đường kính hạt bụi (m) 1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí  Các trạng thái dòng chảy 49 1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí  Hệ số Reynolds dòng bụi 10,000 1,000 100 Re≤1 LAMINAR 1≤Re≤1.000 1.000< Re TRANSITION TURBULENT 10 0.01 0.1 10 100 1,000 Particle Reynolds Number 10,000 100,000 1,000,000 50 1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí  Cân lực Lực Archimedes FA = FG =  g d g p  pd 3p g FD Lực hút trọng trường lên hạt bụi 51 1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí  Vận 52 tốc lắng cuối hạt bụi lớp chảy tầng  Hạt bụi đạt vận tốc lắng lớn khi: FG - FD – FA = or FG - FA = FD  Vận tốc gọi vận tốc lắng cuối (giới hạn) (  p   g )d p g (  p  g ) d p g 6 FG -FA = FD = v p d p Cc vt = vp  = 3  v p d p Cc g (  p -  g )d p 18 Cc 1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí  Vận 53 tốc lắng cuối trạng thái chuyển tiếp  Tương tự, trạng thái chuyển tiếp 2,31 d p v p    g 1.4 vt = 0,153g 0.6 0.71  0.4 dp    1.14  g 0.43       d p g p g p 0.29  g  0.71 1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí  Vận tốc lắng cuối trạng thái chảy rối  Ở trạng thái chảy rối 0,055  d p v p   g          d p g p g  g   p   g   v t = v p  1,74  dp g   0.5 54 1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí  Ghi đơn vị  ρp: khối lượng riêng hạt bụi (kg/m3)  ρg: khối lượng riêng không khí (kg/m3)  dp: đường kính hạt bụi (m)  vt: vận tốc lắng cuối (giới hạn) (m/s)  µ: độ nhớt không khí (Pa.s)  g: gia tốc trọng trường (g= 9.806 m/s2) 55 1.5 Hiệu suất xử lý bụi  Hiệu suất xử lý  Hạt bụi có kích thước dj 𝐶𝑖 − 𝐶𝑒 𝐿 𝑖 − 𝐿𝑒 𝐸𝑗 = × 100% = × 100% 𝐶𝑖 𝐿𝑖  Hiệu suất tổng 𝐸= 𝐸𝑗 𝑚𝑗 56 1.5 Hiệu suất xử lý bụi  Hiệu 57 suất xử lý  Trong đó:  E: hiệu suất xử lý (%)  Ej : hiệu suất xử lý hạt bụi kích thước dj  mj: phần khối lượng (mass fraction) hạt bụi kích thước dj  Ci : nồng độ vào (g/s)  Ce: nồng độ (g/s)  Li : tải lượng đầu vào (g/m3)  Le: tải lượng đầu (g/m3) 1.5 Hiệu suất xử lý bụi  Ví 58 dụ  Một nguồn hạt bao gồm 300 hạt hình cầu: 100 hạt 1μm, 100 hạt 10μm, 100 hạt 100μm  Tất hạt có khối lượng riêng, hạt 1μm có khối lượng đơn vị (1)  Một thiết bị có hiệu suất 1μm: 10%; 10μm: 50 %; 100μm: 99% tính theo số hạt  Xác định hiệu xuất xử lý theo số hạt (number efficiency), theo khối lượng (mass efficiency) 1.5 Hiệu suất xử lý bụi  Bài dj, μm 59 giải Ei Mass unit n in mass in number fraction mass fraction 0.33 9.990E-07 0.033 9.99E-08 Ej x nj Ej x mj 0.1 100 10 0.5 1,000 100 100,000 0.33 9.990E-04 0.167 0.0005 100 0.99 1,000,000 100 10,000,000 0.33 9.990E-01 0.330 0.98901 53.00% 98.95% Tổng 100 300 100,100,100 ... Chương Chương 1: Tổng quan bụi 1.1 Giới thiệu bụi 1.2 Các tiêu chuẩn liên quan 1.3 Tính chất bụi 1.4 Chuyển động hạt bụi dòng khí 1.5 Hiệu suất xử lý bụi 1.1 Giới thiệu bụi  Giới thiệu  Định nghĩa...Nội dung Chương 1: Tổng quan bụi Chương 2: Các phương pháp xử lý bụi Chương 3: Thiết bị lọc bụi khô Chương 4: Thiết bị lọc bụi ướt Chương 5: Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Sách  Sách giáo trình... tĩnh điện Sách  Sách giáo trình [1] Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí xử lý khí thải, Tập 2, Cơ học bụi phương pháp xử lý bụi, NXB KHKT, 2004  Sách tham khảo tiếng Việt [2] Nhiều tác giả, Sổ