2. Tổng quan
3.1.9. Thiết bị rửa khí với lớp đệm chuyển động
Khí sạch Khí bẩn Cặn 5 4 2 1 3 5 4 3 1 7 2 2 Khí sạch 2 Nước Nước Khí bẩn Cặn Nước Khí sạch Cặn Nước 6
b,c) 1- Thân; 2- Lưới đỡ; 3- Lớp cầu; 4- Bộ phận tách giọt; 5- Lớp giới hạn; 6- Vòi phun; 7- bể với mực nước cố định.
b)
a) c)
Hình 3-12 Thiết bị rửa khí với lớp đệm chuyển động. a) Với lớp trụ; b,c) Với lớp đệm chóp, phun vă bơm tia.
Vật liệu đệm lă câc quả cầu lăm bằng polymer, thuỷ tinh hoặc nhựa xốp. Khối lượng riíng của quả cầu đệm không được lớn lơn hoặc bằng khối lượng riíng của chất lỏng.
Để đảm bảo hiệu quả thu hồi bụi cao cần tuđn theo câc thông số sau: Vận tốc khí (5÷6) [m/s], lưu lượng nước tưới (0,5÷0,7) [lít/s], tiết diện tự do của mđm So=0,4[m2/m2], chiều rộng khe b = (4÷6) [mm]. Khi lăm sạch khí chứa keo hoặc bụi có khuynh hướng tạo trầm tích, người ta sử dụng mđm với tiết diện tự do lớn So=0,5÷0,6[m2/m2].
Khi chọn đường kính quả cầu cần theo tỷ lệ D/d >10. Đường kính tối ưu văo khoảng (20÷40) [mm] vă khối lượng riíng đổ đống (200 ÷ 300) [kg/m3].
Chiều cao tĩnh tối thiểu của lớp hạt Ht lă (5÷ 8) lần đường kính quả cầu, còn chiều cao tối đa xâc định theo tỷ lệ Ht/D < 1.
Thâp rửa khí dạng chóp với đệm quả cầu chuyển động.
Để đảm bảo sự hoạt động ổn định trong khoảng vận tốc khí rộng, sự phđn phối nước đồng đều vă giảm sự lôi cuốn câc giọt nước theo dòng khí, người ta âp dụng thiết bị rửa khí dạng chóp với quả cầu đệm chuyển động.
Tồn tại hai dạng thiết bị rửa khí với lớp đệm chuyển động: thiết bị vòi phun (hình 3.13b) vă thiết bị kiểu bơm phun (hình 3-13c).
Trong thiết bị kiểu bơm phun, việc tưới câc quả cầu đệm được thực hiện bằng nước hút lín từ bình chứa có mức nước không đổi bằng khí cần xử lý. Khoảng hở giữa đây dưới phần chóp vă mực nước phụ thuộc năng suất của thiết bị (khoảng hở căng lớn, năng suất căng lớn, xem (hình 3-13). Trong câc thiết bị năy, người ta ứng dụng quả cầu polietilen đường kính 34 ÷ 40mm, khối lượng riíng đổ đống 110 ÷ 120kg/m3.
Trong thiết bị vòi phun, lượng tiíu hao nước cho 1m3 khí lă 4 ÷ 6lít. Trở lực của vòi phun (900÷1400) [N/m2], bơm phun (800÷1400) [N/m2]. Năng suất từ (3000÷40000) [m3/h].
Ưu điểm:
- Có thể sử dụng khi nhiệt độ vă độ ẩm cao. - Nguy hiểm chây nổ thấp nhất.
Nhược điểm:
- Bụi thu được ở dạng cặn do đó phải xử lý nước thải.
- Câc giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí vă cùng với bụi lắng trong ống dẫn vă mây hút. 3.1.10. Thiết bị sủi bọt. Khí bụi Cặn Cặn Khí sạch Khí sạch Cặn Khí bụi Nước Nước 2 6 1 5 4 1 3 2 1- Thân 2- Mâm 3- Hộp nhập liệu 4- Thanh chặn 5- Hộp chảy tràn 6- Vòi phun
Hình 3-14 Thiết bị rửa khí sủi bọt. a) Với đĩa chảy trăn; b) Với đĩa chảy sủi bọt.
Phổ biến nhất lă thiết bị sủi bọt với đĩa chảy sủi vă đĩa chảy trăn. Đĩa chảy sủi có thể lă đĩa lỗ, đĩa rênh. Chiều dăy tối ưu của đĩa trong khoảng (4÷6) [mm], đường kính lỗ thường từ (4÷8) [mm]. Chiều rộng của rênh từ (4÷5) [mm], còn diện tích tự do dao động trong khoảng (0,2÷0,25) [m2/m2]. Bụi được thu hồi bởi lớp bọt được hình thănh do tương tâc của khí vă lỏng. Quâ trình thu hồi bụi trong thiết bị sủi bọt diễn ra trong câc giai đoạn sau:
1. Thu hồi bụi trong không gian dưới lưới do quân tính, được hình thănh do dòng khí thay đổi hướng chuyển đổng khi đi qua đĩa. Hiệu quả của giai đoạn năy chỉ lớn đối với bụi thô đường kính > 10µm.
2. Lắng bụi từ tia khí, hình thănh bởi câc lỗ hoặc khe hở của đĩa, với vận tốc cao đập văo lớp chất lỏng trín đĩa (cơ chế va đạp).
3. Lắng bụi trín bề mặt trong của câc bọt khí theo cơ chế quân tính- rối.
Hiệu quả của giai đoạn 2 vă 3 lớn hớn giai đoạn 1 nhiều vă đạt đến 90% đối với hạt bụi 2 đến 5µm.
Ưu điểm:
- Hiệu quả thu hồi cao đối với hạt có kích thước lớn hơn 2µm vă trở lực không lớn hơn (300 ÷ 1000) [N/m2].
Nhược điểm:
- Hạt có kích thước nhỏ hơn 2µm không được thu hồi hoăn toăn. - Cần có bộ phận tâch giọt lỏng.
- Không cho phĩp lưu lương khí dao động lớn vì như vậy sẽ phâ vỡ chế độ tạo bọt.
- Không cho phĩp nồng độ bụi trong khí dao động lớn vì có thể lăm bẩn đĩa.
3.1.11. Thiết bị rửa khí va đạp – quân tính.
Trong câc thiết bị năy, sự tiếp xúc của khí với nước được thực hiện do sự va đập của dòng khí lín bề mặt chất lỏng vă do sự thay đổi hướng đột ngột của dòng khí. Kết quả của sự va đập năy lă sự hình thănh câc giọt lỏng đường kính (300÷400) [µm], lăm gia tăng quâ trình lắng bụi.
3 2 4 1 Khí sạch 1 Khí sạch 3 4 5 2 a) Cặn Cặn b) Nước Nước Khí bụi Khí bụi
a) 1- Ống khí vào; 2- Bể chứa nước; 3- Ống nước ra; 4- Ống thu cặn.
b) 1- Ống vào; 2- Ống chóp; 3- Vách ngăn; 4- Ống nước vào; 5- Ống thu cặn.
Hình 3-15 Thiết bị thu hồi bụi va đạp quân tính.
Nhờ không có câc lỗ nhỏ để phđn phối nước vă câc bộ phận chuyển động nín thiết bị dạng năy có thể xử lý khí có nồng độ bụi cao. Dạng thiết bị trín (hình2-15b) được ứng dụng rộng rêi, trong đó dòng khí đi văo ống đứng được tăng tốc ở đầu ra nhờ thu hẹp ống đến (35 ÷ 55) [mm/s] vă đập văo bề mặt chất lỏng. Mực nước thấp hơn đầu ống ra khoảng 2 ÷ 3[mm].
Ưu điểm:
- Hiệu quả của thiết bị thu hồi va đập quân tính đến 99,5% đối với câc hạt bụi 3µm vă lớn hơn.
- Năng suất có thể đạt 40000 [m3/h]. - Cùng với bụi có thể xử lý hơi vă khí.
Nhược điểm:
- Đối với thiết bị dạng năy, mực nước cố định đóng vai trò quan trọng. Sự thay đổi nhỏ của mực nước cũng có thể lăm giảm hiệu quả thu hồi bụi hoặc lăm tăng trở lực của thiết bị.
- Phải xử lý nước thải sau khi xử lý bụi, lăm tăng quâ trình xử lý.
3.1.12. Thiết bị lọc điện.
Trong thiết bị lọc điện, bụi được xử lý nhờ tâc dụng của lực điện. Câc hạt bụi được tích điện vă dưới tâc dụng của trường điện chúng chuyển động đến gần vă lắng trín câc bản điện cực. Sự tích điện diễn ra trong trường phóng điện quầng sâng, theo hai
cơ chế: dưới tâc dụng của điện trường (câc hạt bị bắn phâ bởi câc ion chuyển động theo hướng điện trường) vă bởi sự khuyếch tân của câc ion. Cơ chế thứ nhất chiếm ưu thế khi kích thước hạt lớn hơn 0,5 [µm]; cơ chế thứ hai chiếm ưu thế khi kích thước hạt nhỏ hơn 0,2 [µm]. Đối với câc hạt có đường kính (0,2÷0,5) [µm ] cả hai cơ chế đếu hiệu quả. Trường lực được tạo ra hai điện cực: một điện cực - cực đm- quầng sâng để tích điện cho câc hạt. Đó lă câc dđy dẫn mảnh được bố trí ở một khoảng câch nhất định. Điện cực thứ hai - cực lắng, có bề mặt rộng hơn. Hình dạng của chúng rất đa dạng: dạng phẳng hoặc dạng lưới tấm , dạng gợn song, dạng trụ, dạng mâng. Câc yíu cầu cơ bản đối với câc điện cực lắng lă bền cơ học, cứng vă có khả năng tâch bụi khi rung, lắc. (hình 3-16) giới thiệu sơ đồ thiết bị lọc điện khô. Khí đi văo thiết bị lọc từ phía dưới qua hệ thống điện cực được lăm sạch vă đi ra từ phần trín thiết bị. Thiết bị được trang bị cơ cấu rung để lăm sạch bụi trín điện cực. Hiệu quả của thiết bị được trang bị lọc điện khi thu hồi hạt có kích thước 0,5 [µm] đạt 99% vă giảm khi vận tốc dòng khí tăng.
Khí bẩn Bụi Khí sạch 4 3 5 2 1 1 - Điện cực lắng, 2 - Điên cực quầng sáng. 3 - Khung. 4 - Bộ phận giũ bụi. 5 - Cách điện.
Hình 3-16 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện dạng ống.
Trong công nghiệp, người ta còn sử dụng thiết bị lọc điện ướt, trong đó việc lăm sâch câc điện cực được thực hiện bằng câch tưới qua câc vòi phun. Thiết bị lọc điện ướt được ứng dụng để thu hồi bụi, sương câc axit khâch nhau.
Hiệu quả của thiết bị lọc điện phụ thuộc tính chất của bụi vă khí, vận tốc vă tính đồng đều phđn phối dòng bụi trong tiết diện thiết bị. Hiệu thế căng cao vă vận tốc khí căng thấp, hiệu quả thu hồi bụi căng cao.
Thiết bị lọc điện có thể xử lý một thể tích khí lớn với câc hạt bụi kích thước từ (0,01÷100) [µm ], chịu được nhiệt độ lín đến (400÷500)0C. Trở lực của thiết bị lọc điện
khoảng 150 Pa. Tiíu hao điện năng cho xử lý 100m3 khí khoảng (0,36÷1,8).106J. Bụi có độ dẫn điện căng cao thì hiệu quả thu hồi căng lớn.
Ưu điểm:
- Hiểu quả xử lý cao đối với bụi có kích thước bĩ từ 0,5 đến 8µm. - Trở lực của thiết bị nhỏ.
Nhược điểm:
- Hiệu quả lọc thấp đối với hạt bụi có kích thước lớn.
- Thănh phần khí vă bụi ảnh hưởng đến độ dẫn của nó. Khi độ ẩm của khí tăng, điện trở riíng phần của bị giảm. Nồng độ của SO2 vă NH3 khoảng văi phần ngăn hay văi phần trăm trong khí cũng lăm tăng đâng kể độ dẫn điện của bụi. Nếu vận tốc khí trong thiết bị lọc tăng thì hiệu quả xử lý giảm vă ngoăi ra còn tăng khả năng lôi cuốn bụi theo dòng khí.
- Giâ thănh cao.
- Yíu cầu rất nghiím ngặt về an toăn điện (do điện thế sử dụng lă rất lớn)
3.2 Chọn loại thiết bị xử lý bụi.
Việc chọn loại thiết bị tối ưu để lăm sạch khí lă vấn đề phức tạp, phụ thuộc văo rất nhiều thông sô. Đó lă câc thông số hoâ lý vă công nghệ của khí thải, thông số công nghệ vă thiết kế của thiết bị thu hồi bụi, thông số kinh tế vă câc tính đặc trưng khâc của thiết bị.
Câc thông số quan trong chủ yếu lă độ phđn tân, độ sạch yíu cầu, nhiệt độ, độ ẩm, tính ăn mòn của khí.
Thông thường hiệu quả xử lý của thiết bị liín quan chặt chẽ với chi phí năng lượng vă kích thước thiết bị. Độ sạch yíu cầu căng cao, chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý vă vận hănh thiết bị căng cao.
Khi chọn thiết bị thu hồi bụi cần quan tđm đến câc chỉ số cơ bản sau.
- Thiết bị hoạt động trín cơ chế lắng bụi khô trọng lực, quân tính, ly tđm lă rẻ nhất, nhưng chỉ thu hồi bụi khô (có kích thước >10µm), Thường chúng chỉ đóng vai trò xử lý bụi sơ bộ.
- Đa số thiết bị lắng bụi ướt có thể cho hiệu quả cao khi kích thước bụi trung bình (>1µm). Muốn thu hồi bụi mịn hơn phải tăng lưu lượng nước (tốn năng lượng). Ngoăi ra, cần phải xử lý nước thải vă chống ăn mòn thiế bị.
- Thiết bị lọc điện có thể cho hiệu quả cao ngay cả khi bụi phđn tân cao (nhỏ hơn 1µm). Tuy nhiín cần phải kiểm soât khí thải vì nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc khí ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả của thiết bị lọc điện.
- Thiết bị lọc bụi qua vâch ngăn cho hiệu quả cao nhất đối với bụi phđn tân cao, nhưng cũng cần giữ câc thông số khí thải trong giới hạn nhất định. Vốn đầu tư thiết bị năy nhỏ hơn thiết bị lọc điện nhưng chi phí vận hănh lớn hơn.
Với loại bụi Clinker lă loại bụi công nghiệp với nồng độ bụi lă 2,8(g/m3). Với kích thước hạt từ (1 ÷ 50) µm. Do đó ta chọn thiết bị xử lý bụi kiểu lọc công nghiệp vì nó ứng dụng cho bụi công nghiệp có nồng độ bụi dưới 60(g/m3) với kích thước hạt lớn hơn 0,5µm. Vật liệu lọc thường được phục hồi.
3.3. Đề xuất phương ân xử lý bụi ở khđu nhập clinker của nhă mây.
3.3.1. Phương ân 1. 2 3 4 6 7 2 3 4 6 7 8 9 5 10 11 12 Nước thải Nước 1 M Hình 3-17 Phương ân 1.
1-Xe tải vđn chuyển; 2-Phễu chứa Clinker; 3,5-Chụp hút; 4,7-Ống hút;
6-Lọc bụi; 8-Cửa đẩy; 9- Quạt hút; 10-Băng tải vđn chuyển; 11-Đông cơ dẫn động băng tải; 12-Gầu tải.
Với phương ân năy thì quạt hút được đặt sau lọc bụi. Bụi sau khi được xử lý được tâch ra khỏi dòng khí bẩn rơi xuống buồng chứa. Tại đđy bụi được hòa lẫn văo nước vă được đưa ra ngoăi theo đường nước thải.
Ưu điểm:
Nhược điểm:
- Không tận dụng được bụi sau khi xử lý.
- Phải xử lý nước thải, do đó lăm tăng quâ trình xử lý.
3.3.2. Phương ân 2.1 1 M 2 3 4 6 7 8 9 10 12 11 5 13 14 15 Hình 3-18 Phương ân 2.
1-Xe tải vđn chuyển; 2-Phễu chứa Clinker; 3,5-Chụp hút; 4-Ống hút;
6-Lọc bụi; 8,7- Ống thổi- 9- Quạt hút; 10-Vít vận chuyển;11- Động cơ điện; 12-Van lật; 13-Băng tải vđn chuyển; 14-Đông cơ dẫn động băng tải; 15-Gầu tải.
- Vơi phương ân năy thì quạt hút được đặt trước thiết bị lọc bụi. Bụi sau khi được tâch khỏi dòng khí bẩn được vít tải vận chuyển xuống băng tải để tâi sử dụng.
Ưu điểm:
- Bụi được tâi sử dụng sau khí xử lý.
- Quâ trình xử lý không có công đoạn xử lý nước thải, do đó rút ngăn quy trình xử lý.
Nhược điểm:
- Quạt đặt trước thiết bị lọc do đó phải lăm việc trong điều kiện dễ bị măi mòn. - Giảm tuổi thọ của quạt.
- Thiết bị lọc bụi lăm việc trong hệ thống thổi do đó hiệu xuất xử lý bụi sẽ giảm vă việc vận chuyển bụi sau khi xử lý sẽ gặp nhiíu khó khăn.
3.3.3. Phương ân 3. 2 3 4 6 7 2 3 4 6 7 8 9 10 12 11 5 13 14 15 1 M Hình 3-19 Phương ân 3
1-Xe tải vđn chuyển; 2-Phễu chứa Clinker; 3,5-Chụp hút; 47,-Ống hút;
6-Lọc bụi; 8- Miệng thổi- 9- Quạt hút; 10-Vít vận chuyển;11- Động cơ điện; 12-Van lật; 13-Băng tải vđn chuyển; 14-Đông cơ dẫn động băng tải; 15-Gầu tải.
Với phương ân 3 thì quạt hút được đặt sau thiết bị lọc bụi. Phướng ân năy sẽ khắc phục được câc nhược điểm của 2 phương ân trín như:
- Rút ngắn quy trình xử lý bụi. - Tận dụng lại bụi sau khi xử lý. - Tăng hiệu quả xử lý bụi. - Tăng tuổi thọ của quạt hút.
- Vận chuyển bụi sau khi xử lý trở lín đơn giản hơn.
Tuy nhiín vơi phương ân năy thì chi phí lắp đặt thiết bị cao hơn so với phương ân 1. Trong 3 phương ân trín thì phương ân 3 có ưu điểm nhất. Vì vậy em chọn phương ân 3 để thiết kế hệ thống xử lý bụi cho khđu nhập Clinker của nhă mây.
3.4. Chọn câc thiết bị phụ khâc.
3.4.1. Chọn đường ống hút.
3.4.1.1. Yíu cầu chung đối với ống dẫn khí.
- Bằng vật liệu khó chây hoặc không chây, tuỳ theo yíu cầu sử dụng. - Không thấm nước, hút ẩm vă không khí.
- Bề mặt trong nhẵn để giảm ma sât.
- Có tiết diện vă hình thang thích hợp để sức cản bĩ tiết kiệm vật liệu, mĩ quan, tiện bố trí. Tốt nhất lă dùng loại tròn, vuông. Loại chữ nhật căng dẹt căng bất lợi.
3.4.1.2. Phđn loại, câch bố trí vă chọn loại đường ống.
Hệ thống dẫn khí chia lăm hai loại chính: kiểu kính ngầm vă kiểu treo.
a)Hệ thống kiểu kính ngầm: Tủ tường. a) b) c) Hình 3-20 Hệ thống kính ngầm.
a) Ốp ở góc tường; b) Đặt trong tường dăy; c) Đặt ở sât tủ tường.
Vật liệu lă gạch xđy hoặc bí tông. Kính có thể đặt dưới nền kết hợp bố trí cả câc đường dđy câp điện, dđy điện thoại, ống nước vv…, có thể đặt trong tường dầy hoặc ốp