Khơng khí bẩn đƣợc dẫn qua một bộ phận phân phối đi vào những ống hoặc mƣơng trong đ dọc theo trục của các ống c đặt những điện cực nối với cực âm của nguồn điện một chiều điện thế cao. Dƣới tác dụng của điện trƣờng trên bề mặt của các điện cực sẽ tạo thành những ion và electron. Các ion và electron này sẽ truyền cho bụi điện tích nhờ thế bụi thu đƣợc điện tích âm và bị hút vào thành ống ( ống nối với đất và đƣợc lợi dụng làm nơi thu bụi).
Hiệu quả lọc bụi phụ thuộc vào kích thƣớc hạt, cƣờng độ dịng diện và thời gian bụi nằm trong thiết bị.
Tính tốn – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng
pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 26
Hình 1.16. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc bụi tĩnh điện
1- Dây kim loại nối với cực âm. 2- Ống kim loại.
3- Đối trọng. 4- Vật cách điện. 5- Dây nối đất.
Về biện pháp lọc bụi c 2 loại : thiết bị lọc điện loại khơ và thiết bị lọc điện loại ƣớt. C nhiều loại lọc bụi bằng điện khác nhau: kiểu ống, kiểu tấm bản, kiểu một vùng, kiểu hai vùng.
Ƣu điểm
- Hiệu suất thu hồi bụi cao, tiêu tốn ít năng lƣợng.
- Cĩ thể thu hồi bụi c kích thƣớc nhỏ d< 0.1 , với nồng độ lớn 5.107 mg/m3.
- Chịu đƣợc nhiệt độ cao, tới 5000C.
- Cĩ thể tự động hĩa hồn tồn khâu vận hành.
- Cĩ thể làm việc ở áp suất cao hay áp suất chân khơng.
Nhƣợc điểm
- Chi phí chế tạo cao phức tạp hơn các thiết bị khác.
- Khơng thể sử dụng trong dây chuyền xử lí khơng khí cĩ chứa chất cháy nổ. 3 1 2 5 4 + _ kh«ng khÝ s¹ch ra kh«ng khÝ bơi vµo
Tính tốn – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng
pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 27
Chƣơng 2
QUY HOẠCH MẶT BẰNG LẮP ĐẶT HỆ THỐNG THIẾT BỊ 2.1. Yêu cầu cơ bản của việc quy hoạch mặt bằng
Trong hoạt động sản xuất của nhà máy, trong đĩ khâu chế biến, điều hồ, bảo quản và xuất hàng liên quan mật thiết với nhau. Vì thế khi thiết kế và qui hoạch mặt bằng nhà máy cũng nhƣ hệ thống xử lí khí bụi cần nắm rõ qui trình cơng nghệ và yêu cầu về mọi mặt của các khâu trong dây chuyền đĩ.
Qui hoạch mặt bằng hệ thống xử lí khí bụi phát sinh trong quá trình sản xuất là bố trí hệ thống ở những nơi sản xuất, xử lý bột, bảo quản và những nơi phụ trợ phù hợp với dây chuyền cơng nghệ. Để đạt đƣợc những mục đích đĩ cần tuân thủ các yêu cầu cơ bản sau đây:
1) Bố trí các hệ thống thu gom và xử lí phù hợp với điều kiện dây chuyền và qui trình cơng nghệ sản xuất,. Hệ thống thu gom phải đi theo một trình tự khoa học, khơng đan chéo, giao nhau, cản trở lẫn nhau, nhƣng vẫn đảm bảo sao cho đƣờng đi là ngắn nhất.
Nĩi chung cần bố trí hệ thống thu gom theo trình tự dây chuyền chế biến của mặt hàng chủ yếu của nhà máy. Các hệ thống thiết bị phụ trợ bố trí riêng rẽ tránh ảnh hƣởng đến hệ thống hoạct động chính.
2) Hệ thống xử lí yêu cầu nghiêm ngặt về vệ sinh phải cách ly với các khâu sản xuất. Vì bụi sau khi thu gom trong hệ thống xử lí vẫn c thể sử dụng khi đƣợc bảo quản và xử lí tốt.
3) Qui hoạch hệ thống xử lí cần phải đạt chi phí đầu tƣ là bé nhất. Cần sử dụng rộng rãi các cấu kiện tiêu chuẩn giảm đến mức thấp nhất các diện tích phụ nhƣng phải đảm bảo tiện nghi. Giảm cơng suất thiết bị đến mức thấp nhất.
4) Qui hoạch mặt bằng cần phải đảm bảo sự vận hành tiện lợi và rẻ tiền.
Trong đ yêu cầu hệ thống xử lí phải nằm trong khu vực c các trục giao thơng chính, tiện việc sản xuất và phải đảm bảo khơng gian làm việc, đƣờng đi lối lại, bốc xếp và vận chuyển thủ cơng hoặc cơ giới thuận lợi.
Cĩ khơng gian cần thiết để lƣu trữ các thiết bị, phƣơng tiện trong dây chuyền cơng nghệ.
5) Mặt bằng phải phù hợp hệ thống lƣới điện quốc qia. Đặc biệt là các khu quy hoạch riêng nhƣ các khu cơng nghiệp, các khu chế xuất…
6) Mặt bằng phải đảm bảo thẩm mỹ cơng nghiệp, an tồn cháy nổ. Khi xảy ra các sự cố c thể dễ dàng bảo dƣỡng, kiểm tra cũng nhƣ đi vào để khắc phục sự cố.
Tính tốn – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng
pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 28 Việc bố trí nhà máy sản xuất bột mỳ nên:
+ Đặt trong các khu cơng nghiệp: Khu cơng nghiệp c các phân khu chức năng rõ ràng giữa khu vực sản xuất, khu vực dịch vụ và đảm bảo các điều kiện hƣớng gi khơng gây ảnh hƣởng mơi trƣờng. Trong khu cơng nghiệp các nhà máy khác nhau, c thể tận dụng đƣợc nguồn nguyên liệu, giảm chi phí vận chuyển. Ví dụ, bả sắn thải ra trong quá trình sản xuất c thể là nguyên liệu cho ngành sản xuất thức ăn gia súc.
+ Hệ thống giao thơng: hệ thống giao thơng phải đảm bảo thơng thống, chịu đƣợc xe c tải trọng lớn, các trụ lộ chính phải đảm bảo thuận tiện cho việc lƣu thơng, vận tải hàng h a bằng container đồng thời khơng bị ách tách giao thơng vào nhƣng giờ cao điểm. Việc tính tốn quy hoạch đƣờng giao cần tính tốn đến khả năng tƣơng thích giữa đƣờng giao thơng trong và ngồi khu cơng nghiệp.
+ Cấp điện và hệ thống chiếu sáng: Nguồn điện phải đƣợc đảm bảo cung cấp ổn định, đảm bảo nhu cầu của nhà máy trong quá trình sản xuất. Các nguồn cung cấp điện cho nhà máy thƣờng:
- Mạng lƣới điện cao thế nằm trong hệ thống điện Quốc gia.ở nƣớc ta điện áp của lƣới diện Quốc gia thƣờng là 500, 20, 100, 35, 10, 6kV.
- Nguồn điện các trạm phát điện, thƣờng là các nhà máy chạy bằng động cơ Diesel c cơng suất (220 – 250) kVA, c loại lớn cơng suất (250 750) kVA.
Tính tốn – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng
pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 29
Chƣơng 3
TÍNH TỐN – THIẾT KẾ THIẾT BỊ 3.1. Các thơng số cần thiết để tính tốn
Ta cĩ:
Nhiệt độ khơng khí là 35oC, Khối lƣợng riêng ρkk= 1,029 (kg/m3) Nhiệt độ khí bụi tkb = 40oC, Với : ρkb = ρb×yv + (1 - yv) ρkk Trong đ : ρb = 1440 (kg/m3) yv = ρkk = 1,029 (kg/m3) o ρkb = ρb× + (1 - )×ρkk - ρ2kb = ρb× Cv + (ρkb - Cv)× ρkk - ρ2 kb + 1,029×ρkb - 2,878 = 0 o ρkb = 1,258 (kg/m3)
Nồng độ bụi vào thiết bị lọc bụi: Cv= 2000 mg/m3 Lƣu lƣợng khí thải vào thiết bị túi vải là 15000 m3
/h. Chọn hiệu suất lọc của thiết bị túi vải là: η = 97%. Nhiệt độ bụi ra: 35oC.
Xét vận tốc lọc (vL) đi qua một lỗ lọc: vL = = ∑ ∑ vL = vL = 0,025 (m/s)
Tính tốn – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng
pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 30 n = m = 1: số lỗ lọc;
= 3,36 10-3: hệ số trở lực cục bộ;
= 1,258 (kg/m3) : khối lƣợng riêng của khí bụi; = 18,95 (N.s/m2): độ nhớt khơng khí ở 35o
C; Rv = 6,068 103 (1/m): hệ số trở lực màng ngăn; Rb = 11,141 103 (1/m): hệ số trở lực lớp b ;
= 2 10-4 :hệ số trở lực ma sát; L = 10-3 (m): độ dày túi vải lọc;
D = 3×10-6 (m): đƣờng kính hoặc đƣờng kính tƣơng đƣơng của lỗ lọc;
o Tổn thất áp suất của dịng khí sau khi đi qua một lỗ lọc là: Δp = = 2,753 10-5 (mmH2O)
Trung bình trên một túi vải ta c 470.000 (lỗ)
o Tổn thất áp suất của một túi vải là:
470.000 2,753 10-5 = 12,94 mmH2O
3.2. Sơ đồ thiết bị
3.2.1. Quy trình sản xuất
Trong quy trình sản xuất bột mì, ta cần quan tâm đến các công đoạn phát sinh bụi, đó là giai đoạn sấy, làm nguội, rây, đặc biệt là giai đoạn đóng bao sản phẩm. Tinh bột sau khi sấy khô, được tách ra khỏi dòng khí nóng, được làm nguôi ngay bởi dòng lốc khí nóng và hoạt động đồng thời của van quay. Sau đó tinh bột này được đưa qua rây hạt để đảm bảo tạo thành hạt tinh bột đồng nhất, không kết dính, vón cục, đạt tiêu chuẩn đồng đều về độ mịn. Tinh bột sau khi rây được bao gói thành phẩm.
Tính tốn – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng
pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 31
Hình 2.1. Quy trình sản xuất tinh bột sắn và các giai đoạn phát sinh ra bụi bột.
Theo tính tốn của cơ quan y tế thế giới và tổ chức bảo vệ mơi trƣờng Mĩ (USEPA), từ cơng suất thiết kế của nhà máy c thể tính ra tải lƣợng bụi trung bình theo định mức khoảng 0,035 đến 0,04g/s cho một tấn sản phẩm. Ví dụ nhƣ một nhà máy c cơng suất 50 (TSP/ngày), thải vào khơng khí với tải lƣợng bụi bột sắn khoảng 1,9 đến 2 (g/s).
3.3.2. Sơ đồ thiết bị Bụi bột Nhập nguyên liệu Mài Băm Chặt cùi 2 Bóc vỏ Rửa Chặt cùi Trích ly thô 1 Trích ly thô 2 Trích ly tận dụng Sấy Trích ly tinh Phân ly Ly tâm Làm nguội Rây Đóng gói Nhập kho Bụi bột Bột không đạt Trích ly sàng cong Nước, bột, đất
Tính tốn – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng
pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 32 đ ng thành sản phẩm sẽ đƣợc thu giữ bằng hệ thống chụp hút. Sau đ bụi đƣợc dẫn qua hệ thống đƣờng ống bằng quạt hút đƣa vào hệ thống xử lí bụi là thiết bị lọc bụi tay áo. Bụi đƣợc giữ lại ở đ ,cịn khí sau khi xử lí sẽ tiếp tục ra ngồi bằng đƣờng ống thải. bụi đƣợc lấy theo định kì bằng cơ cấu rũ bụi.
Sơ đồ cơng nghệ:
3.3. Tính tốn thiết bị túi vải:
Chọn túi vải lọc bằng vải len
Tổng diện tích bề mặt lọc đƣợc tính bằng cơng thức sau: F = = = 172 m 2 Chọn ống lọc túi vải c kích thƣớc: Đƣờng kính ống: D = 200 mm
Chiều dài làm việc của ống tay áo: l = 3200 mm Tổng số tay áo: n = = = 85 ống Chọn số ống tay áo để lắp đặt là: 90 ống
Phân bố ống tay áo
Các ống lọc đƣợc phân bố thành 9 hàng, mỗi hàng 10 ống.
- Khoảng cách giữa các ống tay áo ( ngang dọc nhƣ nhau ) từ 8 – 10 cm, chọn 8 cm. - Khoảng cách giữa các ống tay áo ngồi cùng đến thành thiết bị 8 – 10 cm, chọn 8 cm.
- Kích thƣớc thiết bị:
Chiều dài: 200×10 + 80×(10 - 1) + 80×2 = 2880 mm Chiều rộng: 200×9 + 80×(9 - 1) + 80×2 = 2600 mm Cao: 3800 (mm)
Chiều cao đáy thu bụi là: 1000 (mm) Nguồn phát thải Chụp hút Đƣờng ống dẫn khí bụi Quạt hút Ống khĩi thải Thiết bị lọc bụi tay áo
Tính tốn – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng
pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 33
Khối lượng bụi thu được trong một ngày :
Nồng độ bụi đi vào thiết bị: Cb = 2000 mg/m3 Khối lƣợng riêng của bụi: ρb = 1440 kg/m3 Lƣợng hệ khí vào túi vải:
Gv = ρkk×Qv = 1,258×15000 = 18870 kg/h Trong đ :
ρkk : khối lƣợng riêng của khí, kg/m3
Qv = 15000 m3/h: lƣu lƣợng khí vào thiết bị lọc túi vải. Nồng độ bụi trong hệ thống đi vào thiết bị lọc túi vải (% khối lƣợng)
yv =
=
×100% = 0,159%
- Nồng độ bụi trong hệ thống khí ra khỏi thiết bị lọc túi vải (% khối lƣợng) yr = yv×(1 - η) = 0,159(1 - 0,97) = 0,00477%
- Lƣợng hệ khí ra khỏi thiết bị lọc túi vải: Gr = Gv× = 18870× = 18840,9 kg/h - Lƣợng khí thải sạch hồn tồn: Gs = Gv× = 18870 = 18843,7 kg/h - Lƣợng bụi thu đƣợc: Gb = Gv - Gr = 18870- 18840,9 = 29,1 kg/h
- Lƣu lƣợng hệ khí đi ra thiết bị lọc túi vải: Qr =
=
= 14976,9 m
3/h
- Năng xuất của thiết bị lọc túi vải theo lƣợng khí sạch hồn tồn: Qs =
=
= 14979,1 m
3/h
- Khối lƣợng bụi thu đƣợc trong một ngày : m = 29,1×8 = 232,8 kg/ngày
- Thể tích bụi thu đƣợc ở thiết bị lọc túi vải trong một ngày:
V = =
= 0,1188 m
Tính tốn – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng
pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 34 = - = - = 2,8× giờ = 0,168 phút = 10,1 giây Trong đ : C = 2000 (g/m3) : nồng độ vào thiết bị lọc v = 90 (m3/m2.h)
H = 25 - 150 mmH2O, là trở lực khi vải bị bám bụi, chọn H = 100 mmH2O = 1000 Pa
Giãn cách thời gian rũ bụi giữa 2 hàng là 3 phút Chu kì rũ bụi là: = 30 phút
- Chọn máy nén khí để rung rũ bụi: Thời gian thổi khí nén là: 10 s
Lƣu lƣợng khí nén cần rung rũ bụi là: 0.002×15000 = 30 m3/h
3.4. Tính tốn ống khĩi – trở lực ống khĩi:
Nồng độ bụi cịn lại trong khí thải đầu ra của ống khĩi: C = (1 - 0,97)×2000 = 60 mg/m3
- Nồng độ bụi ra khi đƣa về điều kiện chuẩn là: C’ =
= 61 mg/m
3
- Áp dụng QCVN 19:2009/BTNMT ta đƣợc:
Nồng độ bụi tối đa cho phép đối cho khí thải loại B với lƣu lƣợng xả thải là 15.000 (m3/h) trong vùng đơ thị loại 2 là: C’max = 60 = 48 mg/m3
Nồng độ khí thải đạt tiêu chuẩn.
- Đƣờng kính ống khĩi: Dok = √ , (m) Trong đ : L = 15000 m3/h : lƣu lƣợng khí thải v : vận tốc dịng khí trong ống khĩi. Chọn v = 5 m/s
Tính tốn – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng
pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 35 Dok = √
= 0,77 m
Chọn Dok = 0,77 m
Nồng độ bụi thải cho phép theo QCVN 19-2005 đối với bụi tổng là: Ccp = 200 (mg/m3)
Nhiệt độ của khí thải đầu ra là: 35oC. Nhiệt độ khơng khí xung quanh là: 30oC. Vậy độ cao ống khĩi tối thiểu là:
H = √ √ Cmax = 2000×(1 - 0,97) = 60 (mg/m3) = 6×10-5 kg/m3 L = 4,17 (m3/s) M = L×C = 4,17×60 = 250,2 mg/s = 2,502×10- 4 kg/s
F: hệ số kể đến loại chất khuếch tán. Đối với bụi F = 2; F = 2,5; F = 3 lần lƣợt ứng với các trƣờng hợp cĩ hiệu suất lọc là: ≥ 90%; và ≤ 75% hoặc khơng cĩ thiết bị lọc bụi. Với chọn F = 2
= 35 - 30 = 5 oC : hiệu số chênh lệch nhiệt độ.
m,n : hệ số khơng thứ nguyên kể đến điều kiện thốt ra của khí thải ở miệng ống khĩi.
m = g(f) với f =
n = g(Vm) với Vm = 0,65×√ Giả sử chiều cao ống khĩi là 30 (m), ta cĩ: f = = = 4,2 < 100 m = (0,67 + 0,1×√ + 0,34×√ )-1 = 0,7029 Vm = 0,65×√ = 8,822 (m/s) > 2 m/s n = 1.
Thay giá trị m, n vào biểu thức tính chiều cao ống khĩi, ta cĩ: H = √
Tính tốn – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng
pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 36 f1 = = = 7,54 < 100 m = (0,67 + 0,1×√ + 0,34×√ )-1 = 0,62 Vm = 0,65×√ = 3,32 (m/s) > 2 m/s n = 1 Thay giá trị m, n vào biểu thức tính chiều cao ống khĩi, ta cĩ: