Kỹ thuật thông gió chống bụi và hơi khí độc:Kỹ thuật thông gió là môn khoa học và kỹ thuật về tổ chức trao đổi và xử lý không khí nhằm tạo được môi trường không khí như mong muốn.
1. Hệ thống thông gió chung:
Thông gió chung là một khái niệm rất rộng chỉ sự cấp không khí vào và hút không khí ra khỏi một khu vực, một không gian nhất định, có thể là một phòng, một phân xưởng hoặc một khối nhà.
Hệ thống thông gió chung có thể là hệ thống thông gió cơ khí khi nguồn lực cho các khối không khí lưu chuyển là quạt gió hoặc hệ thống thông gió tự nhiên khi tận đụng các nguồn lực tự nhiện như nhiệt, sức gió để lưu chuyển các khối không khí.
Thông gió chung có tác dụng hoà loãng chất gây ô nhiễm do việc cấp không khí sạch từ bên ngoài hoà trộn với không khí bị ô nhiễm bên trong nhà nhằm mục đích kiểm soát các chất có khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe con người, có nguy cơ gây cháy nổ hoặc gây mùi như nhiệt, bụi, các loại hơi và khí. Thông gió chung chỉ áp dụng khi lượng chất ô nhiễm phát sinh không quá lớn, trải trên diện rộng, vị trí thao tác của người lao động phải cách đủ xa nguồn ô nhiễm hoặc nồng độ chất ô nhiễm mà người lao động tiếp xúc phải thấp hơn TCCP, mức độ độc hại của các chất ô nhiễm phải thấp, sự lan toả các chất ô nhiễm phải tương đối đồng đều.
Lưu lượng thông gió hoà loãng được xác định trên cơ sở đảm bảo giảm được các chất độc hại phát sinh (nhiệt thừa, bụi, hơi khí độc) xuống dưới mức cho phép.
(46)
(47) Trong đó:
- L – Lưu lượng không khí thông gió chung cho nhà xưởng. - G – Tổng lượng chất ô nhiễm tỏa ra trong nhà (mg/h).
- [c] – Nồng độ chất ô nhiễm cho phép có trong nhà công nghiệp (mg/m3). - Co- Nồng độ chất ô nhiễm có trong không khí xung quanh (mg/m3).
t t m /h24 24 , 0 Q L h / m c ] c [ G L 3 v r 3 o
- Q – Tổng lượng nhiệt thừa tỏa ra trong nhà (Kcal/h). - - Trọng lượng riêng của không khí.
- tr và tv– Nhiệt độ không khí vào và ra khỏi nhà công nghiệp (oC).
Đối với nhà dân dụng, các công trình công cộng hoặc một số phân xưởng không có các nguồn ô nhiễm đáng kể, có thể sử dụng khái niệm "bội số trao đổi không khí " để tính toán lưu lượng trao đổi không khí. Hệ số này được xác định bằng tỷ lệ giữa lưu lượng không khí trao đổi và thể tích nhà cần thông gió. Thông qua hệ số trao đổi không khí này, có thể dễ dàng xác định được lưu lượng không khí cần hút ra, hoặc thổi vào, hoặc kết hợp cả hút ra và thổi vào khu vực.
(48) - V – Thể tích nhà công nghiệp (m3).
- n – Bội số trao đổi không khí. Lấy n = 10~35.
Các hệ thống thông gió cơ khí chung thường có lưu lượng rất lớn nên hay dùng các loại quạt hút hay thổi hướng trục.
Thông gió tự nhiên là sự trao đổi không khí từ trong ra ngoài và từ ngoài vào trong nhà khi có sự chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài do tác dụng của sự chênh lệch nhiệt độ hoặc của gió lên các mặt tường và mái nhà. Thông gió tự nhiên có ý nghĩa đối với việc thông gió cho các không gian lớn, các phân xưởng có các nguồn nhiệt lớn, nhưng nó cũng có nhiều hạn chế do không đảm bảo được lượng trao đổi không khí cần thiết và liên tục.
Các hệ thống thông gió chung chỉ thường được dùng chống nóng cho nhà xưởng, thải nhiệt thừa ra khỏi nhà. Đôi khi cũng được dùng cho nhà xưởng tỏa ít bụi và ít độc trên diện rộng.
2. Thông gió cục bộ:
Khi nguồn gây ô nhiễm ít, rất tập trung và lượng phát sinh tương đối lớn; hoặc khi phân xưởng rộng lớn, số người làm việc ít thì việc tổ chức thông gió cục bộ sẽ có hiệu quả và kinh tế hơn. Hầu hết các hệ thống thông gió cục bộ là hệ thống thông gió cơ khí (Có dùng quạt gió).
2.1. Hệ thống hút bụi cục bộ:
Đây là những hệ thống hút cơ khí, thu gom bụi ngay tại nguồn phát sinh, có xử lý (hoặc không xử lý) trước khi thải ra môi trường bên ngoài.
Một hệ thống thông gió hút bụi cục bộ tốt thông thường bao gồm các chụp thu bắt bụi các bụi tại nguồn toả bụi ra như máy nghiền, sàng, mài, trộn, trên các đấu băng tải, gầu tải…; Hệ thống đường ống dẫn bằng tôn , thiết bị lọc bụi và quạt hút .
Miệng hút Miệng hút Miệng hút Đường ống dẫn Thiết bị lọc Quhútạt Ống thải
Sơ đồ khối hệ thống hút chất gây ô nhiễm h / m V n L 3
Hệ thống thông gió hút bụi cục bộ tốt phải có hiệu quả thu bắt bụi cao, làm giảm nồng độ bụi tại chỗ làm việc. Hiệu quả thu bắt bụi có ý nghĩa quyết định tới việc bảo vệ sức khoẻ người lao động.
Hệ thống thông gió hút bụi cục bộ tốt còn phải có hiệu quả lọc sạch bụi trong không khí hút cao trươc khi thải ra ngoài trời.
2.2.Hệ thống hút hơi khí độc cục bộ:
Tương tự như hệ thống hút bụi cục bộ, đây là những hệ thống hút cơ khí, thu gom hơi khí độc ngay tại nguồn phát sinh, có xử lý (hoặc không xử lý) trước khi thải ra môi trường bên ngoài.
Một hệ thống thông gió hút hơi khí độc cục bộ tốt cũng bao gồm các chụp thu bắt hơi khí độc các bụi tại nguồn toả ra như máy trộn, bể mạ, máy chiết chai…; Hệ thống đường ống dẫn có thể bằng tôn hay INOX, thiết bị lọc hơi khí độc và quạt hút .
Hệ thống thông gió hút hơi khí độc cục bộ tốt phải có hiệu quả thu bắt hơi khí độc cao, ngăn chặn triệt để hơi khí độc tràn lan vào môi trường lao động, làm giảm nồng độ hơi khí độc tại chỗ làm việc xuống dưới mức cho phép.
Hệ thống thông gió hút hơi khí độc cục bộ tốt còn phải có hiệu quả lọc sạch hơi khí độc trong không khí hút cao trươc khi thải ra ngoài trời.
2.3. Vài lưu ý chung cho hệ thống hút cục bộ:
Tổ chức thu bắt các chất ô nhiễm tốt, ngay tại nguồn phát sinh không để chúng
lan toả rộng là biện pháp cơ bản để ngăn chặn sự lan toả chất ô nhiễm, ngăn chặn sự
tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và người lao động và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lọc sạch .
Để thu bắt chất ô nhiễm tốt có hiệu quả cao, cần đảm bảo các nguyên tắc sau đây: */- Càng chụp kín nguồn toả chất ô nhiễm càng tốt.
*/- Miệng hút càng gần nguồn toả chất ô nhiễm càng tốt.
*/- Vận tốc thu bắt phải đủ lớn để hút được hết các chất ô nhiễm phát ra. */- Các miệng thu bắt chất ô nhiễm không được cản trở thao tác công nghệ
*/- Không khí chứa chất ô nhiễm đi vào chụp hút không được đi qua vùng thở của người thao tác.
Cơ cấu thu bắt là các dạng chụp hút , tủ hút, khe hút bề mặt, bàn làm việc có gắn miệng hút trước mặt hay dưới gầm…Tuỳ vào các tính chất hoá lý của các chất ô nhiễm, phương thức phát sinh, tổng lượng phát sinh, các yếu tố kinh tế - xã hội cụ thể mà các nhà kỹ thuật lựa chọn cơ cấu thu bắt, thiết bị xử lý và quạt vận chuyển phù hợp.
Hiệu quả lọc chất ô nhiễm là đánh giá về khả năng tách lọc chất ô nhiễm ra khỏi dòng không khí nhằm trả lại sự trong lành cho không khí trứơc khi thải vào môi trường. Do vậy, hiệu quả lọc chất ô nhiễm có ý nghĩa quan trọng tới việc bảo vệ môi trường chung cho toàn cộng đồng và hệ sinh thái. Nồng độ chất ô nhiễm trong khí thải phải dưới mức cho phép và chiều cao ống thải phải cao hơn mái nhà tối thiểu 0,7 lần chiều cao nhà. Chắc chắn nhất là phải kiểm tra nồng độ chất ô nhiễm do ống thải gây ra cho vùng lân cận dưới hướng gió theo mô hình toán GAUSS do các nhà chuyên môn tiến hành.
III-LỌC BỤI KHÍ THẢI: A-Các thông số của bụi:
1/-Kích thước hạt bụi:
Trong không khí, bụi tồn tại dưới dạng 1 tập hợp các hạt rắn có kích thước khác nhau cùng khuếch tán trong không khí. Duy chỉ có các loại bụi có nguồn gốc từ hơi ngưng tụ lại sẽ cho loại bụi có kích thước thuần nhất.
Tùy thuôc vào kích thước và trọng lượng riêng, hạt bụi có thể tồn tại lâu hay mau trong không khí. Kích thước hạt bụi được xác định bằng kính hiển vi, bằng thiết bị sàng lưới, sàng khí động trên máy Ba-Cô, lắng trong dung môi theo phương pháp Pi -Pet…
Thông số đánh gía kích thước bụi là: đường kính D50 là đường kính của hạt mà trọng lượng các hạt lớn hơn D50 và nhỏ hơn D50 là bằng nhau. Và độ lệch quân phương trung bình lg của hàm phân bố các hạt bụi.
(49)2/-Trọng lượng riêng các hạt bụi: 2/-Trọng lượng riêng các hạt bụi:
Phụ thuộc vào bản chất hóa học mà mỗi loại bụi có trọng lượng riêng khác nhau .Cần phải phân biệt:
Trọng lượng riêng đặc là trọng lượng riêng của khối vật liệu đặc.
Trọng lượng riêng xốp của tập hợp các hạt bụi lắng là tỷ số của trọng lượng khối bụi với thể tích khối bụi lắng.
3/-các thông số khác:
-Độ thấm ướt. -Hình dạng hạt bụi. -Độ dẫn điện.
B-CÁC LOẠI THIẾT BỊ LẮNG BỤI:
Thiết bị lắng bụi là các loại thiết bị mà trong nó, hạt bụi tách ra khỏi dòng không khí do tác dụng của một trường lực nào đó như: lực trọng lượng, lực ly tâm, .lực quán tính, trường tĩnh điện…
1/- Buồng lắng:
Trong buồng lắng, hạt bụi tách ra khỏi dòng không khí dưới tác dụng của lực trong trường và có hướng rơi xuống đất. Đồng thời, hạt bụi chịu lực ma sát của các phần tử khí.
Người ta gọi vận tốc rơi của hạt bụi trong không khí là “vận tốc treo” vận tốc này được xác định bằng 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.
Hình 2-1: Biểu đồ tra vận tốc rơi của hạt bụi
5015,9 15,9 84,0 lgδ lgδ lgδ lgδ lgσ 50
Người ta thường cấu trúc buồng lắng theo phương ngang. Dòng khí chứa hạt bụi đi ngang qua không gian buồng lắng với vận tốc được dàn đều trên toàn mặt cắt ngang. Thông thường tốc độ dòng khí không vượt quá 0,3m/s trên toàn mặt cắt ngang.Điều kiện để 1 hạt bụi lắnng trong buồng bụi là:
u - tốc độ dòng khí trong buồng lắng. v - tốc độ treo của hạt bụi.
H - chiều cao khoảng lắng trong buồng. L - chiều dài khoảng lắng trong buồng.
Để giảm bớt kích thướcbuồng lắng người ta có thể chia buồng lắng thành nhiều ngăn theo phương ngang để giảm chiều cao tính toán H.
Buồng lắng bụi có hiệu suất thấp, chỉ thu được các hạt bụi lớn nên thường chỉ dùng để thu lại phế liệu như cát, phôi bào, mùn cưa…
2/- Lắng trong trường lực ly tâm (Lọc xoáy).
Lực ly tâm là lực phát sinh khi vật thể tham gia vào một chuyển động quay. Lực ly tâm có xu hướng đẩy vật thể đi ra xa tâm quay. Độ lớn của lực ly tâm tỉ lệ thuận với trọng lượng vật thể và tốc độ quay quanh trục của vật thể.
(51) Trong đó: P - Lực ly tâm đặt lên vật thể.
m – Khối lượng vật thể. kg
u - Tốc độ dài của vật thể. m/s
R - Khoảng cách từ tâm quay tới vật thể. m Ω- vận tốc góc của chuyển động quay. 1/radian
50H H v u L 2 2 R m R u m P Thân hình trụ Ống dẫn khí thải lẫn bụi vào
Thân hình nón Ống tâm Ống dẫn khí thải ra Cửa ra bụi d1 d2 D Hn Ht Ho A x B
Người ta lợi dụng nguyên lý này để chế tạo ra thiết bị Cyclon lắng bụi . Cấu tạo Cyclon như sau: Cyclon là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào ở phía trên. Không khí vào cyclon 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.
Hạt bụi trong dòng không khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí vào chuyển động xoáy. Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ ngoài cyclon. 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.
Giải các phương trình toán về chuyển động của hạt bụi đơn lẻ trong cyclon, người ta có được các công thức tính sau:
Đường kính hạt bụi nhỏ nhất thu lại trong cyclon là:
12 2 m k R R ln x x x n x x 3 d (m) (52)
Thời gian hạt bụi lưu trong cyclon là:
s
Trong đó:
- hệ số nhớt động học m2/s.
d- đường kính hạt bụi m.
Ω- tốc độ góc của hạt bụi.
n- số vòng quay của hạt bụi trong cyclon.
và - trọng lượng riêng của bụi và không khí kg/m3.
R1- Bán kính ống tâm. m.
R2- Bán kính phần hình trụ của cyclon m.
Các công thức trên chỉ có tính lý thuyết, cho tới nay vẫn không có đủ các công thức chỉ rõ mối liên hệ lý thuyết đủ để tính hết các kích thước cấu tạo nên Cyclon. Vì thế, trong thực tế, người ta không thiết kế cyclon theo lý thuyết mà tính chọn cyclon theo các loại cyclon chuẩn đã được chế tạo, thử nghiệm và đo đạc các thông số cần thiết. Các loại Cyclon của Liên Xô thiết kế thử nghiệm có tốc độ khí trên cửa vào từ 15~ 25 m/s, và thường được dùng lọc bụi có đường kính d = 6 ÷ 10 µm với hiệu suất 75 ÷ 85% và lọc bụi có đường kính d >20 µm với hiệu suất 92 ÷ 95%. Các loại Cyclon thường có đường kính phần hình trụ D = 400; 500; 630 và 800 mm. Các kích thước hình học khác của cyclon tỷ lệ với đường kính phần hình trụ D. Đường đặc tuyến làm việc của Cyclon có dạng đường thẳng trên biểu đồ có thang chia theo hàm logarit biểu thị quan hệ giữa lưu lượng và trở lực của dòng khí qua Cyclon. Cyclon thường làm việc trong khoảng trở lực 140 ÷ 170 kg/m2 với vận tốc tối ưu cho mỗi loại cyclon.
Bảng 2-2: Vận tốc trung bình trên mặt cắt ngang phần hình trụ của vài loại cyclon. Loại
Cyclon CH-24 CH-15 CH-11 CDK-CH-33 CDK-CH-34
V m/s 4,5 3,5 3,5 2,0 1,7
Chú ý: V- (vận tốc trung bình quy ước) được tính theo đường kính thân hình trụ của cyclon. 1 2 m k 2 2 R R ln x x d x x 18
Loại cyclon Kích thước CH-15 CH-15Y CH-24 CH-11 d 0,59D d1 (0,3~0,4)D b 0,2D b1 0,26D l 0,6D Dcp 0,8D hфл 0,1D 15o 15o 24o 11o a 0,66D 0,66D 1,11D 0,48D ht 1,74D 1,5D 2,11D 1,56D Hц 2,26D 1,51D 2,11D 2,06D Hk 2D 1,5D 1,75D 2D hb 0,3D 0,3D 0,4D 0,3D H 4,56D 3,31D 4,26D 4,38D
Cyclon ghép: Các nghiên cứu cho thấy các Cyclon đường kính càng lớn thì H 2-8: Kích thước cơ bản của cyclon CH
Lưu lượng Lx1.000m3/h Lưu lượng Lx1.000m3/h
T r ở lự c P k g/