MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời nói đầu i Lời cảm ơn ii Nhận xét cảu giáo viên hướng dẫn iii CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 5 1.1. TỔNG QUAN NGÀNH KHOÁNG SẢN 5 1.2. BỤI LÀ GÌ? 6 1.2.1. Khái niệm bụi 6 1.2.2. Phân loại bụi 6 1.2.3. Tính chất hóa lí của bụi 7 1.2.4. Nguồn phát sinh bụi 9 1.2.5. Ảnh hưởng của ô nhiễm bụi 9 1.3. BỤI ĐÁ VÔI 11 1.3.1. Đặc tính và công dụng 11 1.3.2. Quy trình nghiền đá vôi 13 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 15 2.1. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI KHÔ 15 2.1.1. Buồng lắng bụi 15 2.1.2. Thiết bị lọc bụi ly tâm 16 2.1.3. Hệ thống lọc túi vải 19 2.1.4. Thiết bị lắng quán tính 20 2.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI ƯỚT 21 2.2.1. Thiết bị rửa khí với hai lớp đệm chuyển động 22 2.2.2. Thiết bị rửa khí va đập quán tính 22 2.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI TĨNH ĐIỆN 23 2.3.1. Vai trò 23 2.3.2. Nguyên lý hoạt động 24 2.4. HIỆU QUẢ LỌC BỤI QUA CÁC THIẾT BỊ 27 CHƯƠNG III: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN 28 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 28 3.2. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 31 3.2.1. Sơ đồ công nghệ 31 3.2.2. Thuyết minh quy trinh công nghệ 32 3.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CYCLON 32 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 4.1. KẾT LUẬN 39 4.2. KIẾN NGHỊ 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Phân loại bụi theo độ bám dính 8 Bảng 1.2. Quy chuẩn cho phép về chất lượng không khí, khí thải 11 Bảng 1.3: Bảng giá trị sử dụng của đá vôi 12 Bảng 2.1: Tóm tắt so sánh các thiết bị lọc bụi 26 Bảng 3.1: Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp 33 Bảng 3.2: Hệ số vùng, khu vực Kv 33 Bảng 3.3: Tổng hợp số liệu thiết kế cyclon 38 DANG MỤC HÌNH Hình 1.1: Khai thác, vận chuyển đá vôi ở Suối Viên 5 Hình 1.2: Sơ đồ quy trình khai thác, chế biến đá 6 Hình 1.3. Khói thải từ xe buýt công cộng 6 Hình 1.4: Núi đá vôi – Hòn Chông – Kiên Lương 11 Hình 1.5: Máy nghiền búa 13 Hình 1.6: Sơ đồ quy trình nghiền đá công suất 800 – 1000 tấn/h 14 Hình 2.1: a, buồng lắng bụi kiểu đơn giản nhất - b, buồng lắng bụi có vách ngăn - c, buồng lắng bụi nhiều tầng 15 Hình 2.2: Biểu đồ tra vận tốc rơi của hạt bụi 16 Hình 2.3: Các dạng miệng thoát bụi kiểu ly tâm nằm ngang 17 Hình 2.4: Cyclone thu bụi 17 Hình 2.5: Cấu tạo của cyclone 18 Hình 2.6: Các dạng cyclone 19 Hình 2.7: Một số thiết bị lọc bụi túi vải trên thị trường 20 Hình 2.8: a, thiết bị lắng “lá sách” - b, thiết bị lắng quán tính kiểu “lá sách” hình chóp 21 Hình 2.9: Thiết bị lọc bụi kiểu Venturi 21 Hình 2.10: Các dạng thiết bị rửa khí với hai lớp đệm chuyển động 22 Hình 2.11: Nguyên lý hoạt động của thiết bị rửa khí va đập quán tính 23 Hình 2.12: Tủ điều khiển và tháp lọc bụi tĩnh điện 24 Hình 2.13: Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc bụi tĩnh 25 Hình 3.1: Biểu đồ hiệu quả lọc theo cỡ hạt của các loại cyclon khô 28 Hình 3.2: Phạm vi sử dụng thích hợp của các thiết bị lọc bụi khác nhau phụ thuộc đường kính hạt bụi 30 Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ xử lý bụi vôi 31
TỔNG QUAN
TỔNG QUAN NGÀNH KHOÁNG SẢN
Việt Nam là một đất nước được thiên nhiên ưu ái về tính đa dạng sinh thái, bên cạnh đó là những mỏ khoáng sản dồi dào với hơn 5000 điểm mỏ thuộc
60 loại khoáng sản được phát hiện Nếu tách riêng than và dầu khí, các công ty khoáng sản đang niêm yết hiện nay chủ yếu khai thác các loại quặng kim loại (sắt, titan, mangan, vàng, kẽm, đồng, antimony) và các khoáng sản phi kim - vật liệu xây dựng (VLXD) (đá, cát, sỏi, cao lanh, thạch anh)
Do cung cấp các nguyên liệu đầu vào cho nhiều ngành công nghiệp sản xuất - chế tạo và xây dựng, sự phát triển của ngành phụ thuộc rất lớn vào chu kỳ phát triển của nền kinh tế thế giới Nhu cầu và giá bán nhiều loại khoáng sản được quyết định bởi thị trường thế giới
Triển vọng của ngành khoáng sản còn nhiều tiềm năng trong dài hạn, được hỗ trợ bởi sức cầu từ sự phát triển của nền kinh tế Việt Nam và thế giới, đặc biệt là nhân tố Trung Quốc; và sức cung là trữ lượng khoáng sản phong phú của Việt Nam Tuy nhiên, hiện nay hiệu quả đầu tư của ngành đang suy giảm tương đối so với các lĩnh vực khác, do đầu tư mới chú trọng đến việc mở rộng mà chưa đầu tư theo chiều sâu, chủ yếu dừng ở việc xuất khẩu quặng và tinh quặng với giá trị thấp hơn nhiều giá kim loại phải nhập khẩu về Do vậy, trong thời gian tới, ngành cần phát triển theo hướng tăng cường chế biến sâu, bên cạnh việc thăm dò, mở rộng mỏ mới
Trong năm 2011, áp lực gia tăng chi phí nguyên nhiên liệu đầu vào là một thách thức lớn đối với hầu hết các doanh nghiệp khoáng sản Riêng đối với các doanh nghiệp khai thác VLXD có thể còn gặp khó khăn về đầu ra do chính sách cắt giảm đầu tư của chính phủ để kiềm chế lạm phát và sự đóng băng của thị trường bất động sản khiến nhiều công trình xây dựng phải hoãn khởi công hoặc giãn tiến độ thi công
Ngoài ra, chính sách pháp luật của Việt Nam còn đang trong quá trình hoàn thiện, có thể tác động đến hoạt động của ngành: Luật khoáng sản 2011 sẽ thay đổi cơ chế cấp phép thăm dò khai thác mỏ theo cơ chế đấu giá; ngoài ra biểu thuế của nhiều loại khoáng sản được điều chỉnh theo hướng tăng lên làm gia tăng chi phí cho doanh nghiệp
Hình 1.1: Khai thác, vận chuyển đá vôi ở Suối Viên
Nhìn chung, các doanh nghiệp khoáng sản đang niêm yết hiện nay có quy mô nhỏ, mức độ tài trợ bằng nợ ít hơn thị trường nhưng biên lợi nhuận gộp lại cao hơn Trong khi nhóm doanh nghiệp khai thác quặng kim loại có mức độ đầu tư lớn hơn cho tài sản cố định, nhóm doanh nghiệp khai thác VLXD lại có mức sinh lời cao hơn, chất lượng dòng tiền và chất lượng lợi nhuận tốt hơn.
BỤI LÀ GÌ?
Bụi là tập hợp nhiều hạt có kích thước bé, tồn tại lâu trong không khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nhiều pha gồm hơi, khói, sương mù
Bụi bay có kích thước từ 0,002- 10𝜇𝑚 bao gồm tro, muội, khói và những hạt rắn được nghiền nhỏ, chuyển động theo kiểu Brownian hoặc rơi xuống đất với vận tốc không đổi theo định luật stoke Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn thương nặng cho cơ quan hô hấp, nhất là khi phổi nhiễm bụi thạch anh (siliccose) do hít phải không khí có chứa bụi bioxit silic lâu ngày
Bụi lắng có kích 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 trung, gây dị ứng
1.2.2 Phân loại bụi a) Phân loại theo tự nhiên
Bụi tự nhiên (bụi do động đất, núi lửa…)
Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa…)
Hình 1.3 Khói thải từ xe buýt công cộng
Khoan, đặt, nổ mìn Đá hỗn hợp
Nghiền sàng Đá hộc Đá các kích cỡ
Hình 1.2 Sơ đồ quy trình khai thác, chế biến đá
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 7
Bụi động vật, người (trên lông, tóc…)
Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su…)
Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…)
Bụi hỗn hợp (do mài, đúc…) b) Phân loại theo tác hại
Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen)
Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nỗi 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…)
1.2.3 Tính chất hóa lí của bụi a) 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
Thành phần tán xạ: là hàm lượng tính bằng số lượng hay khối lượng các hạt thuộc nhóm kích thước khác nhau
Nhóm kích thước (nhóm cỡ hạt hay nhóm hạt): là phần tương đối của các hạt có kích thước nằm trong khoảng trị số xác định được coi như giới hạn dưới và giới hạn trên
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 b) 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 dính vào bề mặt thiết bị Bụi có 60 - 70% hạt có đường kính nhỏ hơn 10𝜇𝑚 được coi là bụi kết dính
Bảng 1.1 Phân loại bụi theo độ bám dính Đặc trưng kết dính của bụi
Không kết dính Bụi xỉ khô, bụi thạch anh ( cát khô), bụi sét khô
Tro bay chứa nhiều sản phẩm chưa cháy, bụi than cốc, bụi magezit (MgCO3) khô, tro phiến thạch, bụi apatit khô, bụi lò cao, bụi đỉnh lò
Tro bay chết hết, tro than bùn, bụi than bùn, bụi magezit ẩm, bụi kim loại, bụi pirit, các oxit của chì, kẽm và thiếc, bụi xi măng khô, mồ hóng, sữa khô, bụi tinh bột, mạt cưa
Bụi xi măng thoát ra từ không khí ẩm, bụi thạch cao và thạch cao mịn, phân bón, supperphotphat kép, bụi clinke, natri chứa muối, bụi sợi, tất cả các loại bụi có kích thước nhỏ hơn 10𝜇𝑚 c) Tính mài mòn
Tính mài mòn của bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại ở vận tốc như nhau của 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 d) Tính thấm
Tính thấm nước có ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả của thiết bị lọc bụi 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, các hạt còn lại 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, do đó hiệu quả lọc thấp
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 9
Các hạt phẵng 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 e) 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 Nhờ tính hút ẩm và tính hòa tan mà bụi có thể được lọc trong các thiết bị lọc kiểu ướt f) Tính mang điện
Tính mang điện của bụi ảnh hưởng đến trạng thái của bụi trong đường ống và hiệu suất 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 g) Tính cháy nổ
Bụi cháy được do bề mặt tiếp xúc với oxy trong không khí, 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, tính chất nhiệt của bụi, kích thước và hình dạng của các hạt, nồng độ của chúng trong không khí, độ ẩm và thành phần của khí, kích thước và nhiệt độ nguồn cháy
Công nghiệp năng lượng: ngành điện, khai thác than, dầu khí
Công nghiệp hóa chất: sản xuất hóa chát, phân bón hóa học, thuốc trừ sâu
Công nghiệp vật liệu xây dựng: sản xuất ximăng, đất nung, đồ gốm sứ
Khí thải ô nhiễm từ lò đốt
1.2.5 Ảnh hưởng của ô nhiễm bụi a) Ảnh hưởng đến con người
Bụi vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng cơ hóa phổi gây nên những bệnh hô hấp.Những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10𝜇𝑚 có thể được giữ lại trong phổi Tuy nhiên nếu những hạt bụi này có đường kích nhỏ hơn 1𝜇𝑚 thì nó được chuyển đi như các khí trong hệ thống hô hấp Khi có tác động củacuar các hạt bụi tới mô phổi,đa số xảy ra các hư hại sau đây:
Viêm phổi: làm tắc nghẽn các phế quản,từ đó làm giảm khả năng phân phối khí
Thủng 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, làm tắc nghẽn sự trao đổi giữa máu và tế bào,làm ảnh hưởng khả năng 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 gây ra:
BỤI ĐÁ VÔI
1.3.1 Đặc tính và công dụng a) Đặc tính: Đá vôi là một loại đá trầm tích, tạo thành ở biển hay ở hồ lớn, thành phần chủ yếu là canxi cacbonat (CaCO3)
Canxit – CaCO3: thành phần hóa học gồm CaO (56%), CO2 (44%), thường lẫn với Mg, Fe, Mn (5%), hiếm khi có Zn
(2%) Các dạng thường gặp là khối tam giác lệch, hiếm gặp dạng tấm, lăng trụ hay hình cột Trong các hang đá vôi thì có dạng thạch nhũ Thường có màu trắng Hình 1.4: Núi đá vôi – Hòn Chông – Kiên Lương sữa hay không màu, đôi khi có màu vàng, hồng,… Độ cứng 3, tỷ trọng 2,6 – 2,8 Dễ nhận biết bằng mắt thường do các tập hợp tinh thể và có thể dùng dao rạch, sủi bọt mạnh với HCl – acid clohydric Đá vôi: Đá vôi ít khi ở dạng tinh khiết, mà thường bị lẫn các tạp chất như đá phiến silic, silica và đá mácma cũng như đất sét, bùn và cát, bitum Nên nó có màu sắc từ trắng đến màu tro, xanh nhạt, vàng và cả màu hồng xẫm, màu đen Đá vôi có độ cứng 3, khối lượng thể tích 2600 ÷ 2800 kg/m3, cường độ chịu nén 1700 ÷ 2600kg/cm2, độ hút nước 0,2 ÷ 0,5% Đá vôi nhiều silic có cường độ cao hơn, nhưng giòn và cứng Đá vôi đôlômit có tính năng cơ học tốt hơn đá vôi thường Đá vôi chứa nhiều sét (lớn hơn 3%) thì độ bền nước kém Đá vôi không rắn bằng đá granit, nhưng phổ biến hơn, khai thác và gia công dễ dàng hơn, nên được dùng rộng rãi hơn b) Công dụng:
Dựa vào thành phần phần trăm của MgO và sét mà người ta phân làm nhiều loại đá vôi có giá trị sử dụng khác nhau
Bảng 1.3: Bảng giá trị sử dụng của đá vôi
TT Tên gọi Hàm lượng
Hàm lượng vật chất SO2 + P2O2 Ghi chú
Dùng trong công nghiệp hóa học xi măng
5 Đá vôi đôlômit hóa yếu 1,2 – 4 0 – 2
6 Đá vôi đôlômit hóa yếu và ít sét 1,2 – 4 2 – 6
7 Đá vôi đôlômit hóa yếu và có sét 1,2 – 4 6 – 10
8 Đá vôi đôlômit hóa yếu và có nhiều sét 1,2 – 4 10 – 21
10 Đá vôi đôlômit hóa và ít sét 4 – 10 2 – 6
11 Đá vôi đôlômit hóa và có sét 4 – 10 6 – 10 Ít sử dụng
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 13
(Nguồn: Tạp chí địa chất – số 15/1962) Đá vôi được sử dụng chủ yếu cho mục đích xây dựng, bảo vệ bờ biển Trong xây dựng, nghiền đá vôi được sử dụng như một tổng hợp trong hỗn hợp bê tông Đá vôi liên kết với sự pha trộn với nhau khi nó cứng lại Gần 60% của tất cả các núi đá vôi nghiền được sử dụng như là tổng hợp đường cao tốc trong bê tông và nhựa đường Tất cả đá vôi nghiền ở Michigan được khai thác ở các mỏ đá mở Khoan và nổ mìn là cần thiết
Công dụng khác của đá vôi:
Phụ gia trong kem đánh răng
1.3.2 Quy trình nghiền đá vôi Đá vôi có kích thước lớn thì cần nghiền nát trước khi đưa vào máy nghiền Các loại máy nghiền thường dùng trong quá trình nghiền đá vôi:
Máy nghiền bột treo cao áp
Quá trình nghiền: Đá vôi là vật liệu xây dựng quan trọng, và các nguyên liệu sản xuất xi măng Chúng ta phải nghiền đá vôi vào kích thước phù hợp thông qua quá trình đá vôi nghiền hoặc xay vào cát hoặc bột bằng máy nghiền đá vôi nhà máy chế biến đá vôi Quá trình nghiền đá vôi cần thiết bị máy nghiền đá vôi Trong quá trình này, chúng ta thường sử dụng máy nghiền hàm, máy nghiền hình nón, điện thoại di động máy nghiền như nghiền điện thoại di động cầm tay Những máy này được sử dụng để nghiền đá vôi thành các hạt nhỏ hơn Theo các sản phẩm khác nhau, chúng tôi chọn các quá trình nghiền khác nhau Nhà máy nghiền thường là đá vôi bao gồm chính quá trình nghiền và quá trình nghiền thứ cấp Nếu sản phẩm là cát, các hạt đá vôi phải làm shapping đá thông qua Máy làm cát Nếu bạn cần bột đá, sử dụng máy xay đá vôi để xay các hạt đá vôi nghiền thành bột
Hình 1.6: Sơ đồ quy trình nghiền đá công suất 800 – 1000 tấn/h
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 15
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI KHÔ
Phương pháp lọc bụi khô thường dung để thu hồi các loại bụi có thể tận dụng lại hoặc tái chế
Các phương pháp xử lý bụi khô:
Thiết bị xử lý bụi kiểu ly tâm
Thiết bị lọc bụi tay áo
Thiết bị xử lý bụi kiểu quán tính
Cấu tạo của buồng lắng rất đơn giản – đó là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diên đường ống dẫn khí Nguyên lí chung của phương pháp này là dựa vào sự thay đổi tốc độ đột ngột của dòng khí làm cho động năng của dòng khí giảm, làm cho năng lượng của hạt bụi giảm và do chúng có khối lượng lớn nên dưới tác dụng của trọng lực trái đất nó sẽ chìm xuống đáy phòng lắng
Buồng lắng bụi được ứng dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60 - 70𝜇𝑚 trở lên Tuy vậy, các hạt có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng lắng Một vài ứng dụng thiết bị này là dùng trong lò vôi, lò đốt và các nhà máy chế biến thức ăn gia súc
Hình 2.1 a, buồng lắng bụi kiểu đơn giản nhất b, buồng lắng bụi có vách ngăn c, buồng lắng bụi nhiều tầng Để tính toán buồng lắng, vận tốc rơi của hạt bụi trong không khí (hay “vận tốc treo” ) được xác định bằng công thức tính toán hay tra biểu đồ phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất môi trường, kích thước hạt bụi và trọng lượng riêng của hạt bụi
2.1.2 Thiết bị lọc bụi ly tâm
Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang
Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng
Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu guồng xoắn
2.1.2.1 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang
Hình 2.2: Biểu đồ tra vận tốc rơi của hạt bụi
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 17
Nguyên lý làm việc: Thiết bị gồm một ống bao hình trụ bên ngoài, bên trong có lõi hình trụ hai đầu bịt tròn và thon Không khí mang bụi đi vào thiết bị được các cánh hướng dòng tạo thành chuyển động xoáy Lực ly tâm sản sinh từ dòng chuyển động xoáy tác dụng lên các hạt bụi và đẩy chúng ra xa lõi hình trụ rồi chạm vào thành ống bao và thoát ra qua khe hình vành khăn để vào nơi tập trung bụi
2.1.2.2 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng – cyclone
Cyclone là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào ở phía trên Không khí vào cyclone sẽ chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ Xuống tới phần phễu, dòng khí sẽ chuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống tâm thoát ra ngoài
Nguyên lý hoạt động: Hạt bụi trong dòng không khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí
Hình 2.3: Các dạng miệng thoát bụi kiểu ly tâm nằm ngang
A Miệng thoát bụi hình vành khăn phẳng
B Miệng thoát bụi hình vành khăn dạng côn
C Miệng thoát bụi hình vành khăn loe rộng
D Miệng thoát bụi hình vành khăn phẳng có tấm chắn
E Miệng thoát bụi qua cửa thoát duy nhất
F Miệng thoát bụi qua cửa thoát duy nhất có kèm theo hộp chứa bụi
Hình 2.4: Cyclone thu bụi vào chuyển động xoáy Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ ngoài cyclone Đồng thời, hạt bụi sẽ chịu tác động của sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết quả là hạt bụi dịch chuyển dần về vỏ ngoài của cyclon, va chạm với nó, sẽ mất động năng và rơi xuống phễu thu Ở đó, hạt bụi đi qua thiết bị xả đi ra ngoài
Theo tài liệu của Jackson thì đối với bụi và cyclone nhất định thì 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 là nên dùng nhiều cyclone cùng loại có đường kính thích hợp lắp song song để mỗi cyclone đều làm việc với lưu lượng tối ưu của nó Hiệu quả lọc chung của hệ thống tương đối cao mà tổn thất áp suất không tăng
Cyclone chùm là tổ hợp của nhiều cyclone kiểu đứng – tức kiểu chuyển động ngược chiều có đường kính bé lắp song song trong một thiết bị hoàn chỉnh Số lượng các cyclone con trong cyclone chùm có thể lên đến hàng trăm chiếc tùy theo năng suất của thiết bị Hiệu quả lọc của cyclone chùm bằng hiệu quả lọc của từng cyclone riêng biệt Tổn thất áp suất chung của cả hệ thống bằng tổn thất áp suất của một cyclone con Lưu lương của hệ thống bằng tổng lưu lượng của tất cả các cyclone con
Một vài ứng dụng quan trọng của loại thiết bị này là trong các nhà máy xi măng, công nghiệp sắt thép, nghiền lúa gạo, thực phẩm, nhà máy nhựa đường, lọc dầu…
Hình 2.5: Cấu tạo của cyclone
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 19
2.1.2.3 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu guồng xoắn Để khai thác triệt để lực ly tâm trong chuyển động xoắn ốc của dòng khí để tách bụi, nguời ta chế tạo một dạng đặc biệt của thiết bị lọc bụi ly tâm gọi là thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu xoắn ốc hay kiểu guồng xoắn
Loại thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu guồng xoắn có kèm theo cyclone: một phần nhỏ lượng khí đậm đặc bụi tập trung ở sát vỏ xoắn ốc được dẫn vào các cyclone con, tại đó bụi được tách khỏi dòng khí và rơi xuống phễu chứa, khí được nhập trở lại vào dòng khí chính để tuần hoàn qua vỏ xoắn ốc Ở thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu guồng xoắn đơn giản, dưới tác dụng của lực ly tâm, bụi được tập trung đậm đặc ở mặt bên của vỏ xoắn ốc, tại đó người ta mở một rãnh hẹp để thải bụi và một phần khí vào nơi tập trung bụi, phần khí chính còn lại đã được lọc bớt bụi theo đường ống đi ra ống thải khí
2.1.3 Hệ thống lọc túi vải
Hệ thống này bao gồm những túi vải hoặc túi sợi đan lại, dòng khí có thể lẫn bụi được hút vào trong ống nhờ một lực hút của quạt li tâm Những túi này được đan lại hoặc chế tạo cho kín một đầu Hỗn hợp khí bụi đi vào trong túi, kết quả là bụi đươc giữ lại trong túi
Bụi càng bám nhiều vào các sợi vải thì trở lực do túi lọc càng tăng Túi lọc phải làm sạch theo định kỳ, tránh quá tải cho các quạt hút, làm cho dòng khí có lẫn bụi không thể vào túi lọc Để làm sạnh túi có thể dùng biện pháp rũ túi để làm sạch bụi ra khỏi túi hoặc có thể dùng các sóng âm truyền trong không khí hoặc rũ túi bằng phương pháp đổi ngược chiều dòng khí, dùng áp lực hoặc ép từ từ
Hình 2.6: Các dạng cyclone a) Cyclone đơn ; b) Cyclone chùm
Một vài căn cứ để chọn túi lọc là nhiệt độ nung chảy, tính kháng axit hoặc kháng kiềm, tính chống mài mòn, chống co và năng suất lọc của từng loại vải Một vài loại sợi thường được dùng bao gồm sợi bông, sợi len, nylon, sợi amiang, sợi silicon, sợi thủy tinh
Thiết bị lọc bụi túi vải thường đặt phía sau thiết bị lọc bụi cơ học để giữ lại những hạt bụi nhỏ mà quá trình lọc cơ học không giữ lại được Khi các hạt bụi thô hoàn toàn đã được tách ra thì lượng bụi trong túi sẽ giảm đi Một vài ứng dụng của túi lọc là trong các nhà máy xi măng, lò đốt, lò luyện thép và máy nghiền ngũ cốc
2.1.4 Thiết bị lắng quán tính
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI ƯỚT
Thiết bị rửa khí trần
Thiết bị rửa khí đệm
Thiết bị rửa khí với hai lớp đệm chuyển động
Tháp rửa khí với lớp đệm dao động
Thiết bị rửa khí va đập – quán tính
Thiết bị rửa khí ly tâm
Hình 2.8: a, thiết bị lắng “lá sách” b, thiết bị lắng quán tính kiểu “lá sách” hình chóp cụt
Hình 2.9: Thiết bị lọc bụi kiểu Venturi
Thiết bị rửa khí vận tốc cao
2.2.1 Thiết bị rửa khí với hai lớp đệm chuyển động
Nguyên tắc của phương pháp này là người ta cho dòng không khí có chứa bụi tiếp xúc trực tiếp với dung môi (thường là nước) Quá trình tiếp xúc có thể ở dạng hạt (khi nước được phun thành các hạt nước có kích thước và mật độ cao), dạng bề mặt khi thiết bị có sử dụng lớp đệm (nước chảy trên các bề mặt vật liệu đệm), dạng bọt khí khi sử dụng tháp sủi bọt hay tháp mâm Các hạt bụi có thể kết dính lại với nhau và bị giữ lại trong dung môi nhờ cơ chế va đập, tiếp xúc và khuếch tán còn dòng khí sạch sẽ đi ra khỏi thiết bị
Các quả cầu đệm luôn ở trạng thái dao động, cọ sát lẫn nhau Khí nhiễm bụi trước tiên đi qua các tia nước, rồi sau đó qua lớp đệm bằng quả cầu thủy tinh
Có hai vùng tiếp xúc trong thiết bị:
Vùng 1: ở dạng giọt lỏng tạo thành trước lớp đệm
Vùng 2: hình thành dưới dạng bọt trực tiếp ở trong và ở trên lớp đệm
2.2.2 Thiết bị rửa khí va đập quán tính
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
Kết quả của sự va đập nói trên là hình thành những giọt nước mịn đường kính
300 - 400àm, làm tăng quỏ trỡnh lắng bụi Đối với thiết bị dạng này mực nước đóng vai trò quan trọng Sự thay đổi nhỏ của mực nước cũng có thể làm giảm hiệu quả thu hồi bụi hoặc làm tăng trở lực của thiết bị Hiệu quả của thiết bị va đập quỏn tớnh đến 99,5% đối với hạt cú d ≥ 3àm
Hình 2.10: Các dạng thiết bị rửa khí với hai lớp đệm chuyển động
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 23 Ưu điểm
Không cần phương tiện vận chuyển nước phun vào thiết bị
Có thể làm việc được với nồng độ bụi ban đầu cao
Tiêu hao nước ít: 0,005-0,15l/m 3 khí Trở lực 1500 – 4000N/m 2
Không cần bơm áp suất cao
Cấu tạo và vận hành đơn giản
Kết hợp 2 chức năng trong cùng 1 thiết bị: vận chuyển khí và tách lọc bụi
Ít phụ thuộc vào sự thay đổi lưu lượng, áp suất, vận tốc
Cần giữ mực nước ổn định
Cánh quạt trong guồng xoắn có bề rộng gấp 3-6 lần cánh quạt thông thường nên dễ gây mài mòn.
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI TĨNH ĐIỆN
Thiết bị lọc bụi tĩnh điện là thiết bị dùng để lọc khí ra khỏi bụi và làm sạch môi trường Tách pha phân tán và pha liên tục bằng lực hút tĩnh điện
Bộ lọc tĩnh điện được sử dụng lực hút giữa các hạt nhỏ nạp điện âm Các hạt bụi bên trong thiết bị lọc bụi hút nhau và kết lại thành khối có kích thước lớn ở các tấm thu góp Chúng rất dễ khử bỏ nhờ dòng khí
Hình 2.11: Nguyên lý hoạt động của thiết bị rửa khí va đập quán tính
Thiết bị lọc bụi tĩnh điện sử dụng một hiệu điện thế cực cao để tách bụi, hơi, sương, khói khỏi dòng khí
Có 4 bước cơ bản để được thực hiện là:
Dòng điện làm các hạt bụi bị ion hóa
Chuyển các ion bụi từ các bề mặt thu bụi bằng lực điện trường
Trung hòa điện tích của các bụi lắng trên bề mặt thu
Tách bụi lắng ra khỏi bề mặt thu Các hạt bụi có thể được tách ra bởi một áp lực hay nhờ rửa sạch
Thiết bị này có thể thu được những hạt rất nhỏ (1 - 44𝜇𝑚) với hiệu quả rất cao, có thể đạt tới 99,99% Khi dòng khí chứa quá nhiều bụi trong nó thì ta đặt ta đặt một thiết bị cơ học phía trước đó, lọc bớt lượng bụi thô trước khi lọc bằng thiết bị tĩnh điện Axit, chất thải, nhiệt độ cao và vật chất có tính ăn mòn đều có thể làm thể làm hư hại thiết bị Thiết bị lắng tĩnh điện được ứng dụng trong các trường hợp thu bụi tại khâu tán than đá thanh bột dùng trong nhà máy nhiệt điện, nhà máy luyện thép, nghiền xi măng, sản xuất giấy
Thiết bị được chia thành 2 vùng: vùng ion hóa và vùng thu góp Vùng ion hóa có căng các sợi dây mang điện tích dương với điện thế 1200V Các hạt bụi trong không khí khi đi qua vùng ion hóa sẽ mang điện tích dương Sau vùng ion hóa là vùng thu góp, gồm các bản cực tích điện dương và âm xen kẽ nhau nối với nguồn điện 6000V Các bản tích điện âm nối đất Các hạt tích điện dương khi đi qua vùng thu góp sẽ được bản cực âm hút vào
Do giữa các hạt bụi có rất nhiều điểm tiếp xúc nên liên kết giữa các hạt bụi bằng lực phân tử sẽ lớn hơn lực hút giữa các tấm cực với các hạt bụi Do đó các hạt bụi kết lại và lớn dần lên Khi khích thước các hạt đủ lớn sẽ bị dòng không khí thổi rời khỏi bề mặt tấm cực âm Các hạt bụi lớn rời khỏi các tấm cực ở vùng thu góp sẽ được thu gom nhờ bộ lọc bụi thô kiểu trục quay dặt ở cuối gom lại
Hình 2.12: Tủ điều khiển và tháp lọc bụi tĩnh điện
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 25 Ưu điểm:
Có thể lọc được bụi có kích thước rất nhỏ, hiệu quả lọc cao trong một thời gian ngắn
Sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như ximăng, dệt may, luyện kim…
Độ làm sạch cao từ 90 – 99%
Năng lượng tiêu hao ít, cứ 1000 m 3 khí tiêu tốn 0,1 – 0,8 KW và trở lực 3 – 15 mm H2O
Có thể làm việc ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn hoá học
Có thể tự động hoá và cơ khí hoá hoàn toàn
Chỉ lọc được những hạt bụi cú kớch thước nhỏ từ 0,5 - 8àm Cỏc hạt bụi
10 àm thỡ hiệu quả giảm
Kích thước của thiết bị lớn, công kềnh
Chỉ lọc được khí có hàm lượng bụi thấp
Khi thiết bị hư hỏng thì việc sửa chữa rất khó khăn
Rất nguy hiểm nếu bộ phận cách điện không đảm bảo
Chi phí tiêu hao điện năng trong thiết bị lọc bụi điện tương đối cao do ngoài công chi phí vận chuyển bụi còn có chi phí năng lượng cho việc tạo quá trình phóng điện liên tục và một số tổn thất khác
Việc vận hành đòi hỏi công nhân phải có tay nghề cao
Hình 2.13: Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc bụi tĩnh điện
Bảng 2.1: Tóm tắt so sánh các thiết bị lọc bụi
Thiết bị Ưu điểm Nhược điểm
Buồng lắng - Vận hành đơn giản
- Kích thước thiết bị lớn
- Không có khả năng lắng bụi kích thước nhỏ
Lắng ly tâm - Vốn thấp, ít phải bảo trì
- Hiệu suất thấp với bụi nhỏ hơn 10𝜇𝑚
- Không thu được bụi có tính kết dính
Lọc bụi tay áo - Hiệu suất rất cao
- Có thể tuần hoàn khí
- Bụi thu được ở dạng khô
- Chi phí vận hành thấp, có thể thu bụi dễ cháy
- Cần vật liệu riêng ở nhiệt độ cao
- Cần công đoạn rũ bụi phức tạp
- Chi phí vận hành cao do vải dễ hỏng
- Tuổi thọ giảm trong môi trường axit, kiềm
- Thay thế túi vải phức tạp
Lọc bụi bằng lực quán tính
- Tổn thất áp suất rất nhỏ
- Thiết bị dễ chế tạo
- Có thể thu được bụi có tính kết dính
- Hiệu quả thấp với những loại bụi có kích thước nhỏ hơn 20àm
- Chiếm diện tích khá nhiều
Rửa ướt - Không sinh nguồn bụi thứ cấp
- Có khả năng giữ được cả khí và bụi
- Có thể lọc được bụi kích thước dưới 0,1m
- Sinh ra cặn bùn, nước thải
- Chi phí bảo trì cao do nước rò rỉ ăn mòn thiết bị
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 27
Lọc tĩnh điện - Hiệu suất lọc cao, tiết kiệm năng lượng
- Thu hồi được cả bụi khô và bụi ướt
- Xử lí lưu lượng lớn
- Nhạy với thay đổi dòng khí
- Khó thu bụi với những điện trở khá lớn
- Chiếm diện tích lớn, dễ gây cháy nổ nếu khí chứ khí và bụi cháy được
HIỆU QUẢ LỌC BỤI QUA CÁC THIẾT BỊ
Trong từng chương mục nghiên cứu các loại thiết bị lọc riêng biệt như buồng lằng bụi, cyclone, lưới lọc…ta đã biết đến các đường cong hiệu quả lọc theo từng cỡ hạt bụi cho từng loại thiết bị lọc Đối với mỗi loại thiết bị lọc có thể có nhiều đường cong hiệu quả khác nhau khi các yếu tố ảnh hưởng tác động như: chế độ không khí, kích thước thiết bị, thông số vật lí của bụi và môi trường
Xuất phát từ mối quan hệ giữa hiệu quả lọc và kích thước hạt bụi, phạm vi sử dụng thích hợp nhất của các loại thiết bị lọc bụi khác nhau theo từng quãng giá trị đường kớnh của hạt bụi tớnh theo àm
Ngòai kích thước hạt bụi, phạm vi sử dụng hợp lí của các loại thiết bị lọc bụi còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như nhiệt độ của khí thải, nồng độ ban đầu, điều kiện vận hành…
LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN
CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
Để lựa chọn từng thiết bị thu bụi hoặc thiết bị lọc sạch bụi cần phải chú ý các điều kiện sau:
Tính chất của bụi: kích cỡ, hình dạng, mật độ, độ ẩm, tính hút ẩm (tức là tính hấp thụ hoặc hút hơi nước), tính dẫn điện, tính cháy, tính ăn mòn, độ mài mòn và tính độc của bụi
Tính chất của dòng khí mang bụi: nhiệt độ, độ chứa ẩm, tính ăn mòn, tính cháy, áp suất, độ ẩm tương đối, mật độ, tính dính, tính dẫn điện và tính độc của dòng khí có mang theo hạt bụi
Các tiêu chuẩn về khí thải: theo TCVN, QCVN của nhà nước ban hành
Yếu tố phát sinh: tốc độ sa lắng của bụi theo kích thước hạt bụi, lưu lượng dòng khí, nồng độ hoạt động của nguồn lien tục hay gián đoạn, hiệu quả mong muốn
Hiệu quả thu bụi: kích cỡ hạt bụi có trong dòng khí là rất quan trọng cho khả năng thu bụi của thiết bị, hay hiệu quả thu bụi phụ thuộc kích cỡ hạt bụi và độ phân tán
Hình 3.1: Biểu đồ hiệu quả lọc theo cỡ hạt của các loại cyclone khô
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 29
Ta cũng có thể dựa vào đặc tính của từng thiết bị để lựa chọn công nghệ:
Sử dụng cho bụi thô
Nồng độ bụi ban đầu cao
Không đòi hỏi hiệu quả lọc cao
Nều muốn đạt được hiệu quả cao thì nên sử dụng cyclone ướt hoặc cyclone chùm
Sử dụng cho bụi thụ, kớch thước > 50àm
Cần được sử dụng như cấp lọc thô trước các lọai thiết bị lọc tinh đắt tiền
Thiết bị lọc bụi ướt
Sử dụng khi cần lọc sạch bụi mịn với hiệu quả tương đối cao
Kết hợp giữa lọc bụi và khử khí độc hại trong phạm vi có thể, nhất là với các lọai khí hơi cháy
Kết hợp làm nguội khí thải
Đặc biệt độ ẩm cao trong các lọai khí thải khi đi ra khỏi thiết bi lọc không gây ảnh hưởng gì đáng kể cho thiết bị cũng như các quá trình công nghệ liên quan
Thiết bị lọc túi vải
Sử dụng khi cần đạt hiệu quả lọc cao hoặc rất cao
Cần thu hồi bụi có giá trị ở trạng thái khô
Lưu lượng khí thải cần lọc không quá lớn
Nhiệt độ khí thải tương đối thấp nhưng phải cao hơn nhiệt độ điểm sương
Thiết bị lọc bụi tĩnh điện
Khi cần lọc bụi tinh với hiệu quả lọc bụi cao
Lưu lượng khí thải cần lọc lớn
Cần thu hồi bụi có giá trị
Hình 3.2: Phạm vi sử dụng thích hợp của các thiết bị lọc bụi khác nhau phụ thuộc đường kính hạt bụi
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 31
ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ
3.2.1 Sơ đồ công nghệ Đường khí Đường nước Đường bùn
Quạt hút Ống thải khí
Xử lý bụi định kỳ
Xử lý bùn định kỳ
Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ xử lý bụi vôi
3.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ
Không khí được thu gom ngay tại vị trí phát sinh thông qua các chụp hút bố trí trên các máy công cụ Các chụp hút được nối với hệ thống ống dẫn, dưới tác dụng của lực hút ly tâm, dòng khí theo hệ thống đường ống dẫn vào cyclone để xử lý bụi thô
Trong cyclone, nhờ sự trợ giúp của quạt, làm cho dòng khí chuyển động xoáy trong vỏ hình trụ và chuyển động dần xuống tới phần hình nón Dòng khí chuyển động vượt quá tới phần hình nón, tạo ra một lực li tâm làm cho hạt bụi văng ra khỏi dòng khí, va chạm vào vách cyclone và cuối cùng rơi xuống phễu thu bụi Bụi được xử lý theo định kỳ
Dòng khí sẽ tiếp tục theo hệ thống ống dẫn đi vào thiết bị Rainstorm nhờ quạt hút Tại đây, nhờ kết cấu đặc biệt của thiết bị, khí lẫn bụi sẽ được phân tán vào nước tạo xoáy lốc để tách bụi triệt để (Rainstorm – thiết bị rửa khí va đâp quán tính)
Bùn ở bể chứa được xử lý định kỳ và nước sau xử lý bùn được tuần hoàn về Rainstorm
Khí sạch sau xử lý được thải ra ngoài môi trường theo cột B, QCVN 19:2009/BTNMT.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CYCLON
Nhà máy nằm ở khu vực nông thôn
Nồng độ bụi là: Cbụi = 2200 mg/m 3
Trọng lượng riêng của bụi: 1 = 2,78 g/cm 3 = 2780 kg/m 3
Trọng lượng riêng của không khí: 2 = 1 kg/m 3
Hệ số nhớt động của không khí: v2 = 19.10 -6 m 2 /s
3.3.1 Tính nồng độ bụi tối đa cho phép:
Nồng độ tối đa cho phép của bụi theo QCVN 19:2009/BTNMT, cột B
C: nồng độ của bụi theo QCVN 19:2009/BTNMT, cột B, mg/Nm 3
Kp là hệ số lưu lượng nguồn thải
Kv là hệ số vùng, khu vực
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 33
Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp được quy định tại Bảng dưới đây:
Bảng 3.1: Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp
Lưu lượng nguồn thải (m 3 /h) Hệ số Kp
(Nguồn: QCVN 19:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ)
Hệ số vùng, khu vực Kv được quy định tại Bảng dưới đây:
Bảng 3.2: Hệ số vùng, khu vực Kv
Phân vùng, khu vực Hệ số Kv
Nội thành đô thị loại đặc biệt (1) và đô thị loại I (1) ; rừng đặc dụng (2) ; di sản thiên nhiên, di tích lịch sử, văn hóa được xếp hạng (3) ; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ và các hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 02 km
Nội thành, nội thị đô thị loại II, III, IV (1) ; vùng ngoại thành đô thị loại đặc biệt, đô thị loại I có khoảng cách đến ranh giới nội thành lớn hơn hoặc bằng 02 km; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ và các hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 02 km
Khu công nghiệp; đô thị loại V (1) ; vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn hơn hoặc bằng 02 km; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ và các hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 02 km (4)
Loại 5 Nông thôn miền núi 1,4
(1) Đô thị được xác định theo quy định tại Nghị định số 42/2009/NĐ-CP ngày 07 tháng 5 năm 2009 của Chính phủ về việc phân loại đô thị;
(2) Rừng đặc dụng xác định theo Luật Bảo vệ và phát triển rừng ngày 14 tháng 12 năm 2004 gồm: vườn quốc gia; khu bảo tồn thiên nhiên; khu bảo vệ cảnh quan; khu rừng nghiên cứu, thực nghiệm khoa học;
(3) Di sản thiên nhiên, di tích lịch sử, văn hóa được UNESCO, Thủ tướng Chính phủ hoặc bộ chủ quản ra quyết định thành lập và xếp hạng;
(4) Trường hợp nguồn phát thải có khoảng cách đến 02 vùng trở lên nhỏ hơn 02 km thì áp dụng hệ số vùng, khu vực Kv đối với vùng có hệ số nhỏ nhất;
(5) Khoảng cách quy định tại bảng 3 được tính từ nguồn phát thải
(Nguồn: QCVN 19:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ)
3.3.2 Tính hiệu xuất xử lý cần thiết
Nm 3 là mét khối không khí ở điều kiện chuẩn ở nhiệt độ 25 0 C và áp suất 760mmHg Theo đề cô cho, thì nhiệt độ đo được là 25 o C cũng là nhiệt độ ở điều kiện chuẩn Khi đó Cbụi = 2200mg/m 3 = 2200mg/Nm 3
Hiệu suất xử lý cùa thiết bị: ŋ =𝐶 𝑏ụ𝑖 − 𝐶 𝑚𝑎𝑥
Cmax: Nồng độ bụi phát thải cho phép theo quy chuẩn, mg/Nm 3
Cbụi: Nồng độ bụi đo được, mg/Nm 3
Lưu lượng thực tế của bụi đá vôi:
V = Q: Thể tích khí đi vào không khí, m 3 chuẩn/h
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 35 Đường kính hạt bé nhất cần thu hồi: Đường kính hạt 0-4àm 5-9àm 10-19àm 20-29àm 30-49àm 50-100 àm
Nồng độ bụi thu hồi
So sánh với nồng độ bụi thải cho phép theo QCVN 19:2009/BTNMT, cột B Ta có được đường kính hạt bé nhất cần thu hồi là min = 10m = 10.10 -6 m
Tiết diện cửa vào của cyclone: 𝑓 = 𝐿
Với: v v = 14 ÷ 20 m/s: là tốc độ khí vào
Dựa vào bảng III.3 Kích thước cơ bản của cyclone – trang 522 – Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – TS Nguyễn Trọng Khuôn Ta chọn cyclone kiểu BTИ
Chiều cao cửa vào cyclone: h = 4b => f = 4b 2 = 𝐿
Chiều rộng cửa vào cyclone: b = 0,5√𝑓 = 0,5√0,225 = 0,24 m
Chiều cao cửa vào cyclone: h = 4b = 4 x 0,24 = 0,96 m
Vận tốc giới hạn của bụi:
9 𝑥 1 𝑥 19𝑥10 −6 𝑥 1,42 = 0,19 𝑚/𝑠 Với: u = 12 ÷ 14m/s: tốc độ dòng khí trong cyclone
Kiểm tra độ chính xác của D theo Re:
19𝑥10 −6 = 0,1 ≤ 0,2 Đường kính của cyclone được tính lại theo công thức:
8 + 2𝑥0,01 = 0,87𝑚 Trong đó: - DT: đường kính ngoài của cyclone
- dT: đường kính trong của cyclone
- a: là bề dày vật liệu
- vr = 4÷8m/s: là vận tốc khí ra
Vậy đường kính của cyclone có giá trị: 𝐷 = 0,87
Dựa vào bảng III.4 Kích thước cơ bản của cyclone ЏH theo đường kính – trang
524 – Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – TS Nguyễn Trọng Khuôn Ta tính được các kích thước cần thiết còn lại của cyclone, chọn kiểu ЏH – 24:
Chiều cao cửa vào cyclone: a = 1,11.D = 1,11 x 1 = 1,11 1,1m
Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 2,11.D = 2,11 x 1 = 2,11 2,1m
Chiều cao phần hình trụ: h2 = 2,11.D = 2,11 x 1 = 2,11 2,1m
Chiều cao phần hình nón: h3 = 1,75.D = 1,75 x 1 = 1,75m
Chiều cao phần bên ngoài ống tâm: h4 = 0,4.D = 0,4 x 1 = 0,4m
Đường kính ngoài của ống ra: d1 = 0,6.D = 0,6 x 1 = 0,6m
Đường kính trong của cửa tháo bụi: d2 = 0,4.D = 0,4 x 1 = 0,4m
Chiều rộng của cửa vào:
Chiều dài của ống cửa vào: l = 0,6.D = 0,6 x 1 = 0,6m
Khoảng cách từ tận cùng cyclone đến mặt bích: h5 = 0,32.D = 0,32 x 1 = 0,32m
Góc nghiêng giữa nắp và ống vào: α = 24 o
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 37
Đường kính trong của cyclone: dT = 0,85
Hệ số trở lực của cyclone: = 60
2 = 12000𝑁/𝑚 2 3.3.4 Khối lượng bụi thu được
Lượng hệ khí vào thiết bị lắng quán tính: Qv=ρv.Qv (1) Trong đó: 𝜌 𝑣 = 𝜌 1 𝑦 𝑣 + (1 − 𝑦 𝑣 ) 𝜌 2 (2)
ρv là khối lượng riêng của hỗn hợp khí bụi
ρ1 là khối lượng riêng của bụi (bụi vôi ρ1 = 2780 kg/m 3 )
yv là nồng độ bụi đi vào thiết bị, % khối lượng: yv = C b ρ v (3)
𝜌 2 là khối lượng riêng của khí: 𝜌 2 = 1 kg/m 3 Thay (3) vào (2) ta được:
𝜌 𝑣 ) 𝜌 2 𝜌 𝑣 2 − 𝜌 𝑘 𝜌 2 − (𝜌 1 − 𝜌 2 ) 𝐶 𝑏 = 0 Thay các giá trị vào ta được : ρv 2 – 1 𝑥 ρv – (2780 – 1) x 2200 𝑥 10 −6 = 0 Giải phương trình ta được ρv = 3kg/m 3
Thay vào (1) Gv=ρv.Qv => Gv= 3 x 15000 = 45000 kg/h
Thay giá trị này nào (2) ta được:
Nồng độ bụi đi vào thiết bị, % khối lượng yv = C b ρ v => yv = 2200 x 10
Nồng độ bụi đi ra thiết bị, % khối lượng yr = yv(1 – η) = 0,073 x (1 – 0,89) = 0,008 %
Lượng hệ khí ra khỏi thiết bị
Lượng khí sạch hoàn toàn
Lưu lượng hệ khí ra ngoài thiết bị
Năng suất của thiết bị lọc theo lượng khí sạch hoàn toàn
Lượng bụi thu được trong một giờ
Khối lượng bụi thu được trong một ngày, giả sử ngày làm 16 tiếng: m = 29,3 x 16 = 468,8 kg/ngày Thể tích bụi thu được trong một ngày: V = 𝑚
2780 = 0,17 m 3 Giả sử, mỗi tháng lượng bụi thu hồi được xử lý một lần
Vậy thể tích thùng thu bụi là: 𝑉 𝑡ℎù𝑛𝑔 = 0,17 𝑥 30 = 5,1𝑚 3
Kích thước xây dựng của thùng chứa bụi là L x B x H = 1,6 x 1,6 x 2
Bảng 3.3: Tổng hợp số liệu thiết kế cyclone
STT Kích thước Đơn vị Kết quả
2 Chiều cao cửa vào cyclone, a m 1,1
3 Chiều cao ống tâm có mặt bích, h1 m 2,1
4 Chiều cao phần hình trụ, h2 m 2,1
5 Chiều cao phần hình nón, h3 m 1,75
6 Chiều cao phần bên ngoài ống tâm, h4 m 0,4
8 Đường kính ngoài của ống ra, d1 m 0,6
9 Đường kính trong của cửa tháo bụi, d2 m 0,4
10 Chiều rộng của cửa vào, b1/b m 1,3
11 Chiều dài của ống cửa vào, l m 0,6
12 Khoảng cách từ tận cùng cyclone đến mặt bích, h5 m 0,32
13 Góc nghiêng giữa nắp và ống vào, α Độ 24
14 Đường kính trong của cyclone, dT m 0,85
SVTH: Trần Diễm Uyên MSSV: 0310020364 39
