Thiết kế khí-Tuần PHỤ LỤC GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sản lượng xi măng toàn cầu năm 2010 Hình 1.2: Sơ đồ sản xuất xi măng Hình 2.1: Buồng lắng bụi thực tế hình minh họa Hình 2.2: Đường cong hiệu lọc theo cỡ hạt buồng lắng bụi Hình 2.3: Mặt cắt dọc buồng lắng chia làm nhiều tầng Hình 2.4: Cấu tạo thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang Hình 2.5: Hệ số hiệu lọc theo cỡ bụi thiết bị lọc bụi ly tâm nằm ngang Hình 2.6: Lọc bụi cyclon Hình 2.7: Thiết bị lọc bụi túi vải Hình 2.8: Cấu tạo thiết bị lọc bụi điện kiểu ống kiểu Hình 2.9: Sơ đồ công nghệ xử lý Trang Thiết kế khí-Tuần DANH MỤC BẢNG GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng Bảng 1.1: Thành phần hóa học xi măng Bảng 1.2: Thành phần khoáng xi măng Bảng 1.3: Sản lượng xi măng nước qua năm Bảng 1.4: So sánh công nghệ sản xuất xi măng lò đứng, lò quay khô lò quay ướt Bảng 1.5: Nồng độ bụi khí thải thiết bị khác nhà máy xi măng Bảng 1.6: Thông số đầu vào thiết kế Bảng 1.7: Thông số đầu nồng độ bụi tối đa cho phép sản xuất xi măng η( δ ) Bảng 2.1: Hiệu lọc theo cỡ hạt bụi cyclon Bảng 2.2: Các loại thiết bị lọc bụi kiểu ướt Bảng 2.3: Khả ứng dụng số thiết bị xử lý bụi Bảng 2.4: Các thông số kinh tế - kỹ thuật loại thiết bị lọc bụi Bảng 1.6: Thông số đầu vào thiết kế Bảng 3.2: Hiệu lọc theo kích thước hạt thiết bị lọc bụi tĩnh điện Bảng 2.6: Đề xuất thiết bị xử lý Bảng 3.1: Hiệu suất lọc cyclon theo cỡ hạt Bảng 2.5: Phân cấp cỡ hạt theo % khối lượng bụi xi măng DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1.1: Sản lượng sản xuất xi măng qua năm Biểu đồ 1.2: Thông số đầu đầu vào tổng bụi Trang Thiết kế khí-Tuần GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng MỞ ĐẦU Nền kinh tế Việt Nam năm vừa qua có nhiều bước chuyển biến tích cực biểu rõ nét mức tăng trưởng kinh tế thu nhập bình quân đầu người liên tục tăng Nhờ mà ngành công nghiệp có nhiều hội để phát triển, mở rộng quy mô sản xuất thị trường tiêu thụ, không kể đến nhóm ngành công nghiệp công nghiệp khai thác, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng,… Đất nước phát triển trình đô thị hóa diễn mạnh mẽ đặt nhu cầu cấp thiết phải hoàn thiện việc xây dựng sở hạ tầng Vì nhìn nhận theo lợi ích kinh tế ngành sản xuất vật liệu xây dựng nói chung ngành sản xuất xi măng nói riêng nước ta có hội phát triển lớn, hứa hẹn mang lại lợi nhuận kinh tế cao Tuy nhiên trình sản xuất xi măng làm phát sinh nhiều chất thải nguy hại khó quản lý loại bụi Chính lý lựa chọn bụi sản xuất xi măng làm đối tượng nghiên cứu, từ đề xuất phương án xử lý bụi phù hợp, giải hai toán môi trường kinh tế Trang Thiết kế khí-Tuần GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT XI MĂNG GVHD: ThS Trần Minh Dũng 1.1 Tổng quan 1.1.1 Tổng quan xi măng Xi măng chất kết dính thủy lực tạo thành cách nhiền mịn clinker, thạch cao thiên nhiên phụ gia Xi măng có tính chất kết dính tác dụng với nước nên thường sử dụng để sản xuất vữa bê tông công trình xây dựng Để tính toán thành phần xi măng phải kể đến thành phần hóa học thành phần khoáng Thành phần hóa học xi măng kèm theo tác dụng ảnh hưởng liệt kê cụ thể theo bảng sau: STT Thành phần CaO Đá vôi( ) Nhóm silicat SiO ( ) Al2O3 Fe 2O3 Na2O + K 2O SO3 Phần trăm (%) 62-69 Tác dụng ảnh hưởng Tham gia tất khoáng clinke, nhiều CaO đóng rắn nhanh, mác cao, bền môi trường xâm thực Đóng rắn chậm, mác xi măng cao, bền môi trường xâm thực 17-26 4-10 0,1-5 0,1-5 0-1 Tham gia khoáng nóng chảy, nhiều Al 2O3 đóng rắn nhanh, tỏa nhiều nhiệt, bền môi trường xâm thực, tăng độ nhớt pha lỏng clinke Tham gia khoáng nỏng chảy alumoferit caxi, nhiều Fe2O3 làm giảm mác xi măng, tăng bền môi trường xâm thực, giảm độ nhớt pha lỏng clinke, giảm nhiệt độ nung clinke Ở nhiệt độ cao bay phần, phần tham gia phản ứng tạo khoáng chất kiềm Nhiều R2O làm giảm mác xi măng, không ổn định tích, gây loang màu ăn mòn cốt thép Ở nhiệt độ cao sinh khí SO2 bay phần, phần tham gia phản ứng tạo khoáng chứa SO3, làm giảm hàm lượng số khoáng Nhiều SO3 làm giảm mác xi măng, tạo hợp chất có thiệt độ nóng chảy giảm, gây hại cho hệ thống lò Bảng 1.1: Thành phần hóa học xi măng Xi măng hình thành từ bốn loại khoáng chính: alit, belit, celit alumino ferit với thành phần phần trăm theo khối lượng thay đổi sau: Trang Thiết kế khí-Tuần GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng Trang Thiết kế khí-Tuần Bảng 1.2: Thành phần khoáng xi măng STT Thành phần C3S CxAy CxAyFz C2S Công thức 3CaO.SiO2 3CaO.Al2O3 4CaO.Al2O3.Fe2O3 2CaO.SiO GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng Hàm lượng (%) 40-60 5-15 5-10 20-25 1.1.2 Tổng quan ngành sản xuất xi măng giới Nền kinh tế giới năm gần bước qua giai đoạn khủng hoảng, dần vào giai đoạn phát triển ổn định ngày quan tâm tới kinh tế nước khu vực Châu Á Sản lượng tiêu thụ xi măng năm gần không ngừng tăng số lượng, trở thành động lực thúc đẩy ngành công nghiệp xi măng phát triển số nước Thái Lan, Indonesia, Ấn Độ,… Dự báo tới năm 2020 nhu cầu sử dụng xi măng toàn giới tăng 3,6%/năm nhóm nước phát triển có nhu cầu tiêu thụ lớn Ngoài xuất tình trạng dư thừa công suất nhà máy phổ biến Đông Âu, Đông Nam Á,… Dưới biểu đồ sản lượng xi măng giới năm 2010 Hình 1.1: Sản lượng xi măng toàn cầu năm 2010 Nguồn: internet Trang Thiết kế khí-Tuần GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng 1.1.3 Tổng quan ngành sản xuất xi măng Việt Nam Việt Nam nước tiến trình đô thị hóa, nhu cầu sử dụng xi măng làm vật liệu xây dựng phục vụ cho ngành xây dựng ngành sản xuất khác lớn Nguồn cung nước liên tục tăng tạo điều kiện thuận lợi cho công ty, xí nghiệp sản xuất xi măng phát triển Từ nhà máy xi măng Hải Phòng xây dựng năm 1899 tới ngành sản xuất xi măng mở rộng quy mô nước Một số nhà máy lớn phải kể đến Xi măng The Vissai, xi măng Vicem Hà Tiên, Xi măng Nghi Sơn, Xi măng Bỉm Sơn,… Bảng 1.3: Sản lượng xi măng nước qua năm Năm 1997 1998 1999 2000 2001 Sản 7,6 9,53 11,1 12,7 2002 2003 2004 2005 2006 2007 14,64 16,8 18,4 20 21,7 23,6 26,9 lượng Biểu đồ 1.1: Sản lượng sản xuất xi măng qua năm Nguồn: VLXD đương đại – Hội VLXD Việt Nam 1.2 Công nghệ sản xuất xi măng 1.2.1 Sơ đồ sản xuất Hiện có nhiều công nghệ sản xuất xi măng khác chung quy trình sản xuất Dưới sơ đồ sản xuất xi măng nói chung, trình sản xuất trải qua bốn giai đoạn chủ yếu: chuẩn bị nguyên liệu, phối hợp nguyên liệu, nung tạo clinke nghiền clinke với phụ gia khác Trang Thiết kế khí-Tuần Nguyên liệu GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng Nghiền nguyên liệu Phân ly Đồng Đồng tinh Nung clinke Làm lạnh Nghiền xi măng Tự động hóa Thành phẩm Hình 1.2: Sơ đồ sản xuất xi măng Nguyên liệu đập búa đập máy đập xung sau dược đưa vào thiết bị nghiền theo chu trình kín hở để nghiền đứng nghiền lăn Từ 10 năm trở lại việc dùng thiết bị nghiền đứng trở nên phổ biến tiêu thụ lượng lại sấy vật liệu có độ ẩm cao loại máy nghiền khác Bên cạnh vật liệu chế tạo máy nghiền cải tiến nên tuổi thọ cao, đạt tiêu chuẩn độ mịn, độ ẩm,… Sau giai đoạn nghiền, nguyên liệu phân ly đồng đồng khâu quan trọng nguyên liệu cấp cho phản ứng phải ổn định thành phần hóa học Sau vật liệu đồng tinh nhiều phương pháp, phương pháp thông dụng phương pháp đồng liên tục khí nén Sau khâu phân ly khâu clinke làm lạnh, hai khâu có ảnh hưởng lớn tới chất lượng xi măng Cuối trình làm lạnh hình thành nên xi măng, sau tiếp tục nghiền đóng gói theo hệ thống tự động hóa Trang Thiết kế khí-Tuần GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng 1.2.2 Các công nghệ sản xuất xi măng Tiêu chuẩn công nghệ Nguyên lý làm việc Thành phần Phối liệu Dạng Nhiên liệu Công nghệ lò đứng Gián đoạn Công nghệ lò Công nghệ lò quay ướt quay khô Liên tục Phối liệu nạp từ đầu cao lò đảo trộn để theo vòng quay lò Quá trình tạo khoáng diễn theo chiều dài lò Công suất lớn (3000-5000 clinke/ngày) Phối liệu cấp vào theo mẻ, từ xuống Đá vôi, đất sét, phụ gia, xỉ pirit Thêm phụ gia khoáng hóa photphorit dạng viên, độ ẩm 14%, trộn lẫn vào Bột mịn, trộn lẫn Bùn, không trộn phối liệu với - lẫn than, Loại nhiên liệu Chỉ dùng than Tiêu tốn NL Quá trình nung Nhiệt độ Chất lượng Mức độ ô gây ô nhiễm ϕ = 40% nhau, ϕ = − 2% Than dầu khí Lớn Lớn Nhỏ Phải trải qua giai đoạn sấy giảm độ ϕ Có hệ thống trao ẩm từ 40% xuống 2% đổi nhiệt, tháp xyclon 20 g / m3 ) Nồng độ bụi ban đầu cao Cyclon Hiệu lọc bụi không yêu cầu cao Cần lọc bụi mịn với hiệu suất tương đối cao Kết hợp lọc bụi khử khí độc hại Kết hợp làm nguội khí thải Khí thải khỏi thiết bị có độ ẩm cao phải không ảnh Thiết bị lọc ướt hưởng tới thiết bị, công nghệ khác Yêu cầu hiệu lọc cao cao Thiết bị lọc túi vải Cần thu hồi bụi có giá trị trạng thái rắn Nguồn: ô không khí xử lý khí thải tập SVTH: Phạm Thị Nga-53MT Trang 23 STT Loại thiết bị Buồng lắng bụi Thiết bị lọc kiểu ly tâm(cyclon) áp suất thấp Thiết bị lọc kiểu ly tâm(cyclon) áp suất vừa cao Thiết bị lọc ướt áp suất thấp Thiết bị lọc túi vải Bảng 2.4: Các thông số kinh tế - kỹ thuật loại thiết bị lọc bụi Nồng độ ban Độ ẩm Giới hạn cỡ Độ bền đầu bụi bé chống han gỉ Nguy Giới hạn lưu ( µm) cháy nổ lượng (m3/ph) Có khẳ 15 ÷ 25 1m3 làm tăng hiệu Không cho > 20 g / m3 40 ÷ 50 lọc Tốt đáng kể thể tích buồng Phụ thuộc kích thước thiết bị độ Có khẳ 80 ÷100 1m kết dính làm tăng hiệu Không 30 ÷ 40 bụi lọc Tốt đáng kể tiết diện ngang Phụ thuộc 100 ÷150 kích thước thiết bị độ Có khẳ 1m kết dính làm tăng hiệu Không tiết diện 10 ÷ 25 bụi lọc Tốt đáng kể ngang 120 ÷180 Phụ thuộc vào lượng nước cấp Có khẳ làm tăng hiệu lọc < 20 g / m3 Có thể gây kết dính < 20 g / m Có khẳ làm tăng hiệu lọc Thiết bị lọc điện 1m ÷5 Cần có lớp sơn bảo vệ Thấp 0,1 ÷ 0,5 Không han gỉ Nhiều 0,25 ÷ Tốt nhiệt độ cao điểm sương Nhiều Giá thành tương đối xử lý L 1,0 ÷ 1,5 ÷3 tiết diện ngang 1m ÷ 0,3 1,8 cho diện tích mặt vải 0,6 ÷ 2,4 1m cho diện tích cực thu bụi 2,5 ÷ ÷ 7,5 ÷15 Nguồn: ô không khí xử lý khí thải tập 2.3 Đề xuất phương án xử lý Chất thải ngành sản xuất vật liệu xây dựng nói chung ngành sản xuất xi măng nói riêng chủ yếu bụi khí thải Trong xử lý bụi công đoạn phải thực trước tiến hành xử lý chất thải khác Hiện phần lớn nhà sản xuất xi măng nước sử dụng công nghệ lò đứng, công nghệ lạc hậu khuyến khích chuyển đổi sang công nghệ lò quay chi phí đầu tư công nghệ tương đối lớn, vượt khả chi trả phần doanh nghiệp Vì để giải hai toán kinh tế môi trường, phương án bổ sung, nâng cấp hệ thống xử lý chất thải cho phù hợp với quy chuẩn quốc gia phương án tối ưu Bài toán giả thuyết đặt xử lý bụi nhà máy sản xuất xi măng X sử dụng công nghệ lò đứng có thông số kỹ thuật bảng 1.6: Q phát thải Công suất (trTấn/năm) ( 11,6 Thông số bụi tổng m3 h / ) ( 6400 mg m3 / Nhiệt độ khói thải o ) ( 7495 C ) 450 Bảng 1.6: Thông số đầu vào thiết kế 3.1 Cơ sở lựa chọn phương pháp Quá trình lựa chọn thiết bị xử lý bụi cần lưu ý tới tính chất bụi, tính chất khói thải, hiệu lọc bụi,… bên cạnh cần xem xét tới yếu tố khác giá thành, đặc thù thời tiết, khí hậu nước ta,… Bảng 2.5: Phân cấp cỡ hạt theo % khối lượng bụi xi măng ( µm) Kích thước hạt bụi 60 Phần trăm (%) 37 18 12 19 Nguồn: ô không khí xử lý khí thải tập Bụi xi măng có đặc trưng riêng mịn, thành phần bụi có kích thước nhỏ 5µ m chiếm tỷ trọng lớn (khoảng 37%), loại bụi lại có thành phần tương đối đồng Các thông số lại nguồn thải công suất, lưu lượng phát thải, nhiệt độ khói thải lớn, số bụi tổng vượt ngưỡng cho phép tới 75 lần Dựa liệu thông tin trình bày mục 2.3 đề xuất số phương án xử lý bụi sau: Đặc điểm Kích thước bụi lọc Buồng lắng bụi ≥ 60µ m 15 ÷ 25 Năng suất lọc 1m cho thể tích buồng 1÷ Giá thành Nguy cháy nổ Thiết bị lọc ướt áp suất vừa cao Lọc túi vải Lọc tĩnh điện ≥ 10 µ m ≥ 2µ m ≥ 0,1µ m 0,001 ÷ 10 µ m 100 ÷150 150 ÷ 200 Hiệu (%) Chi phí điện năng(Wm3/ph) Cyclon áp suất vừa cao Không đáng kể 1m 1m tiết diện ngang tiết diện ngang 65,3 ÷ 84,2 15 ÷ 35 ÷ 94,5 99,9 15 ÷ 40 2÷3 Không đáng kể ÷ 0,6 ÷ 2,4 0,3 1,8 cho cho 1m diện tích 1m diện tích mặt vải cực thu bụi 99,7 99,0 35 ÷ 45 10 ÷ 15 ÷ 15 ÷ 7,5 ÷ 15 Thấp Nhiều Nhiều Bảng 2.6: Đề xuất thiết bị xử lý Bụi xi măng có nhiều tính chất đặc trưng so với loại bụi khác kích thước nhỏ mịn, có tính ăn mòn cao Phương pháp lọc bụi buồng lắng chi phí điện giá thành thấp nhiên, nhiệt độ khói thải nhà máy cao đạt 450 0C Nhiệt độ khói thải lúc ổn định 450 0C , kết hợp với điều kiện nhiệt độ cao dễ dẫn tới tượng chênh lệc nhiệt độ dẫn tới phân tử khí chuyển động Brown (chuyển động hỗn loạn) Vì trước xử lý buồng lắng ta phải hạ nhiệt độ dòng thải thiết bị trao đổi nhiệt xử lý buồng lắng ướt Tuy nhiên hai phương án không khả quan, phương án hạ nhiệt độ cần xây dựng tính toán thêm thiết bị trao đổi nhiệt làm hệ thống xử lý cồng kềnh, tốn chi phí Bên cạnh giới hạn kích thước hạt bụi lắng buồng lắng hạn chế, chủ yếu hạt có kích thước 80µ m Phương án hai áp dụng bụi sau xử lý bụi chết, tái sử dụng phương pháp tách bụi khô Thay sử dụng buống lắng, ta sử dụng cyclon lọc tính điện Cyclon thiết bị để tách hạt bụi thô, thiết bị lọc tĩnh điện để xử lý hạt bụi có kích thước mịn Cyclon buồng lắng bụi có vai trò hệ thống xử lý nhiên công suất hiệu suất lọc cyclon cao nhiều so với buồng lắng Chính lý lựa chọn hệ thống xử lý bụi bao gồm thiết bị sau: Nguồn thải Chụp hút Cyclon Lọc tĩnh điện Hình 2.9: Sơ đồ công nghệ xử lý PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI 3.1 Chụp hút Chọn hình dạng chụp hút nguồn tỏa hình chữ nhật Nguồn tỏa có kích thước a × b = 0,5 × 0,6 (m) Kích thước chụp hút tính theo công thức:  A = a + 0,8 ∗ hs   B = b + 0,8* hs Trong đó: hs chiều cao từ chụp tới hút Trong thực tế giá trị từ 0,1-0,3 Ở ta chọn hs = 0,3(m) hs nằm khoảng Kích thước chụp hút:  A = a + 0,8 ∗ hs  A = 0,5 + 0,8 ∗ 0,3  A = 0,74 ⇔ ⇔ ( m)   B = 0,6 + 0,8*0,3  B = 0,84  B = b + 0,8* hs Lưu lượng dòng khí chụp hút vào phải lưu lượng phát thải Chọn Qvào=6400m3/h=1,78m3/s; vvào=15m/s Suy đường kính ống hút: D= Qvào π *v vào vtb = Vận tốc trung bình vào chụp: Công suất chụp hút = 1,78 = 0,385(m) π *15 Qvào 1,78 = = 2,86( m / s) F 0,74 × 0,84 W = F ∗ v = 0,74 ∗ 0,84 ∗15 = 9,324 (m3/s) 3.2 Cyclon Chọn kích thước Cyclon theo kích thước tiêu chuẩn Lapple Đường ống nối từ chụp hút tới Cyclon có chiều dài 4m, đường kính ống 0,4 m • • • • • • • • Đường kính thân hình trụ cyclon: D=1,2(m) Chiều cao ống dẫn khí vào: H=0,6 (m) Chiều rộng ống dẫn khí vào: W=0,3 (m) Đường kính ống dẫn khí ra: De=0,6 (m) Chiều cao ống dẫn khí S=0,75 (m) Chiều cao thân hình trụ: Lb=2,4 (m) Chiều cao thân phễu: Lc=2,4 (m) Đường kính ống thu bụi Dd=0,3 (m)  Chiều cao hiệu (chiều cao làm việc) cyclon: H p = Lb − H = 2,4 − 0,6 = 1,8(m)  Vận tốc vào ve dòng khí: Q 1,78 = = 9,89 W × H 0,6 × 0,3 ve = (m/s) Trong đó: Q: lưu lượng khí vào (m3/s) W H kích thước chiều rộng chiều cao ống dẫn khí vào  Vận tốc dòng khí cyclon: vt = W 0,3 = = 0,03 ∆ t 9,89 (m/s)  Vận tốc khỏi cyclon: vr = × Q × 1,78 = = 25,18 π × R π × 0,32 (m/s) (R: bán kính ống dẫn khí ra)  Số vòng xoáy cyclon: Ne = 1 Lc   2,4   2,4 + ÷=  Lb + ÷ = H  0,6   (vòng)  Trở lực từ đường ống tới cyclon: ρ kk = 1,293 × P 1,293 × 760 = = 0,488 ( + 0,00367 × t ) × 760 ( + 0,00367 × 450 ) × 760 ρk × ω 0,488 × 9,892 ∆P = K × = 8× = 191( N / m3 ) 2  Hiệu lọc bụi: η(δ ) = 1− e ( αδ ) 2 r  1−  ÷  r2  × 100 Trong đó: r1, r2 bán kính ống thoát bụi bán kính cyclon Hệ số nhớt động học môi trường 450oC: 1,5 µ 450o C 387  273 + t  = µ0o C × × ÷ 387 + t  273  1,5 387  273 + 450  = 17,17 × 10 × × ÷ 387 + 450  273  −6 = 34,22 × 10−6 ( Pa.s ) Hệ số α : ρb r22 − r12 α =− π n Hp µ L 2840 0,6 − 0,32 =− π ×1,8 × 34,22 × 10−6 1,78 = −1,124 × 1010 Đường kính hạt µm bụi ( ) Đường kính trung bình Thành phần (%) Thành phần theo khối lượng Hiệu suất lọc (%) Khối lượng bụi lọc (mg/m3) Khối lượng bụi lại (mg/m3) 60 2,5 7,5 15 30 50 - 0,37 0,18 0,08 0,06 0,12 0,19 2773 1349 600 450 899 1424 không đáng kể không đáng kể 2773 56,67 89,36 99,99 100 100 756 536 450 899 1424 593 64 0 Bảng 3.1: Hiệu suất lọc cyclon theo cỡ hạt Tổng lượng bụi sau xử lý cyclon: Gra = 7495 – 4073 = 3422 (mg/m3) Thông số đầu ta bụi tổng cao quy chuẩn cho phép (100 mg/m 3) Bên cạnh đó, hạt bụi có kích thước nhỏ chưa xử lý Vì ta tiếp tục tiến hành xử lý bụi phương pháp lọc bụi tĩnh điện 3.3 Lọc bụi tĩnh điện Thiết bị lọc bụi tĩnh điện lắp đặt nối tiếp với cyclon, đầu cyclon đầy vào thiết bị lọc bụi tĩnh điện  Hiệu suất tối thiểu ần có thiết vị lọc bụi tĩnh điện để đảm bảo yêu cầu nồng độ bụi đầu ra: ηct = = ( Bvtc − Brtc ) × 100 Bvtc ( %) ( 3422 − 100 ) ×100 3422 = 97,08% Trong đó: Bvtc: Nồng độ bụi đầu vào điều kiện tiêu chuẩn (g/m3) Brtc: Nồng độ bụi điều kiện tiêu chuẩn  Cường độ điện trường thùng lọc thiết bị lọc bụi tĩnh điện (trường hợp x / h ≥ 0,3 ) E= 3U 2h x H (V/m) Trong đó: H: Khoảng cách điện cực phóng điện cực thu (m) Chọn H = 0,15 m x: Khoảng cách điểm xét (m) Chọn x=0,3h  x=0,3.0,15=0,045 (m) U: Điện áp định mức (V), chọn U=30.103 Thay số ta E= × 30 × 103 × 0,15 0,045 = 1,643 × 105 0,15 (V/m)  Vận tốc lắng thiết kế bụi ωmin × ε × E × δ × rmin  AS  = 1 + ÷ 3µ  rmin  (m/s) Trong đó: ε = 8,854 × 10−12 δ (c/V.m): Hằng số điện môi chân không : số đặc trưng cho tính cách điện hạt bụi δ =1+ ε ε −1 ε +2 : Hệ số cách điện tương đối bụi, đá vôi δ =1+ ε = ÷ 12 , ta chọn ε = 10 10 − = 2,8 10 + rmin: Bán kính hạt bụi cần thu lắng Như phân tích trên, thiết bị lọc bụi tĩnh điện có vai trò chủ yếu lọc bụi có kích thước µ : Độ nhớt động lực học môi trường, 5µ m ta chọn rmin = 1µ m µ450o C = 34,22 × 10−6 ( Pa.s ) A: Hằng số, có giá trị nằm khoảng 0,815-1,63, chọn A=0,92 S: chiều dài chuyển động tự trung bình phân tử, S = 10-7 (m) Thay số vào công thức ta có vận tốc lắng bụi: × 8,854 × 10−12 × ( 1,643 × 105 ) × 2,8 ×1 × 10−6  0,92 × 10−7  = 1 + ÷ × 34, 22 × 10−6 1× 10 −6   = 0,014(m / s ) ωmin  Vận tốc lắng thực tế bụi Do hạt bụi cần thu hồi có kích thước nhỏ nên vận tốc lắng thực tế nhỏ vận tốc lắng tính toán từ 1,5 tới lần Chọn n = 2,5 ta xác định vận tốc lắng thiết kế: ωtk = ωmin 0,014 = = 5,6 × 10 −3 2,5 2,5 (m/s)  Thời gian lắng τ lg = H 0,15 = = 26,8 ωtk 5,6 × 10−3 (s)  Chiều dài hữu ích buồng lọc Lhi = ωk × τ lg = 0,6 × 26,8 = 16,08 (m)  Tiết diện hữu ích buồng lọc Fhi = Trong 0,6 – 0,8, chọn ωk ωk Q 1,78 = ≅3 ωk 0,6 (m2) : vận tốc dòng khí vào buồng lọc, giá trị tối ưu nằm traong khoảng = 0,6 (m/s) Kiểm tra hiệu suất lọc thiết bị lắng bụi tính điện theo công thức Deutch: η =1− e − ωtk Lhi H ωk =1− e − ωtk 16,08 0,15.0,6 = − e −178,7ωtk Trong đó: ωtk : Vận tốc lắng hạt bụi (m/s) Lhi: Chiều dài hữu ích thiết kế buồng lọc (m) H: Khoảng cách cực thu cực phòng (m) ωk : Vận tốc dòng khí qua buồng lọc (m/s) Đường kính hạt bụi ( µm) Đường kính trung bình ( µm) ( µm) Bán kính trung bình Lượng bụi cần xử lý (mg/m3) Vận tốc lắng hạt (m/s) Hiệu suất lọc (%) Khối lượng bụi lọc (mg/m3) [...]... 22 Thiết kế khí Minh Dũng STT 1 2 3 4 5 6 7 GVHD: Th.S TrầnThS Trần Minh Dũng GVHD: Thiết bị Buồng phun, buồng (thùng) rửa khí rỗng Thiết bị lọc có lớp đệm bằng vật liệu rỗng và được tưới ướt Thiết bị lọc có đĩa sục khí hoặc đĩa sủi bọt Thiết bị lọc với lớp vật liệu hạt di động Thiết bị lọc theo nguyên lý va đập quán tính Thiết bị lọc theo nguyên lý ly tâm Thiết bị lọc Ventury Bảng 2.2: Các loại thiết. .. phụ Thiết bị lọc ướt có nhiều ưu việt hơn các thiết bị khác như cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo nhưng hiệu quả lọc bụi cao Những loại bụicó kích thước dưới 0,1µ m vẫn được làm sạch (trong thiết bị lọc Ventury) Ngoài ra thiết bị còn có thể làm biệc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao mà một số thiết bị khác không đáp ứng được như lọc bằng túi vải hay lọc bằng điện SVTH: Phạm Thị Nga-53MT Trang 21 Thiết kế khí. .. thuật của các thiết bị Bảng 2.3: Khả năng ứng dụng của một số thiết bị xử lý bụi chính STT Thiết bị Trường hợp sử dụng Bụi thô 1 Buồng lắng bụi Thành phần cỡ hạt trên 50 chiếm tỷ lệ cao Bụi thô ( > 20 g / m3 ) Nồng độ bụi ban đầu cao 2 Cyclon Hiệu quả lọc bụi không yêu cầu cao Cần lọc sạch bụi mịn với hiệu suất tương đối cao Kết hợp giữa lọc bụi và khử khí độc hại Kết hợp làm nguội khí thải Khí thải đi... Khí thải đi ra khỏi thiết bị có độ ẩm cao phải không ảnh 3 Thiết bị lọc ướt hưởng tới các thiết bị, công nghệ khác Yêu cầu hiệu quả lọc cao hoặc rất cao 4 Thiết bị lọc túi vải Cần thu hồi bụi có giá trị ở trạng thái rắn Nguồn: ô không khí và xử lý khí thải tập 2 SVTH: Phạm Thị Nga-53MT Trang 23 STT Loại thiết bị 1 Buồng lắng bụi 2 Thiết bị lọc kiểu ly tâm(cyclon) áp suất thấp 3 4 5 6 Thiết bị lọc kiểu... kế được trình bày cụ thể trong hai bảng số liệu như sau Trang 11 Thiết kế khí- Tuần 1 Công suất (trTấn/năm) 11,6 GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng Bảng 1.6: Thông số đầu vào thiết kế Q phát thải Thông số bụi tổng Nhiệt độ khói thải ( m3 h / ) ( 6400 mg m3 / o ) 7495 Trang 12 ( C ) 450 Thiết kế khí- Tuần 1 GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng Bảng... dòng khí thải đi một chiều từ đầu này tới đầu kia Dưới đây là mặt cắt dọc của thiết bị lịc ly tâm nằm ngang Hình 2.4: Cấu tạo của thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang Nguồn: Trần Ngọc Chấn Trang 16 Thiết kế khí- Tuần 1 GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng Hình 2.5: Hệ số hiệu quả lọc theo cỡ bụi của thiết bị lọc bụi ly tâm nằm ngang GVHD: ThS Trần Minh Dũng Nguồn: Trần Ngọc Chấn 2.1.2.1 Thiết. .. dòng khí Vật liệu làm túi lọc có thể bằng vải bông, len, dạ, sợi tổng hợp, sợi thủy tinh,… Túi lọc bụi cần được làm sạch định kỳ để đảm bảo hiệu quả làm sạch bằng cách rung cơ học, khí thổi ngược hoặc phun khí theo xung Hình 2.7: Thiết bị lọc bụi bằng túi vải 2.1.4 Thiết bị lọc bằng điện Thiết bị lọc bụi bằng điện gồm một dây kim loại nhẵn tiế diện nhỏ được căng theo trục của ống kim loại Cực âm của thiết. .. Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng Trang 20 Thiết kế khí Minh Dũng GVHD: Th.S TrầnThS Trần Minh Dũng GVHD: Hình 2.8: Cấu tạo của thiết bị lọc bụi bằng điện kiểu ống và kiểu tấm bản 2.1.5 Thiết bị lọc bụi kiểu ướt Quá trình lọc bụi dựa trên nguyên lý tiếp xúc giữa dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng bùn Trong thực... lưu lượng lọc vẫn cao Tuy nhiên kết cầu nhiều tầng cũng gây khó khăn cho việc dọn bụi bám trên các tầng Trang 15 Thiết kế khí- Tuần 1 GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng Hình 2.3: Mặt cắt dọc buồng lắng chia làm nhiều tầng đều nhau GVHD: ThS Trần Minh Dũng Nguồn: Trần Ngọc Chấn 2.1.2 Thiết bị lọc bụi ly tâm 2.1.2.1 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang Thiết bị lọc ly tâm kiểu nằm ngang... đến độ ổn định khí quyển từ 200-240 Chọn A= 240 đối với khu vực nhiệt đới F: Hệ số phụ thuộc trạng thái chất khí, chọn F=2 F=1: Chất ô nhiễm là khí F=2: Thải bụi có hiệu quả lọc sạch ≥ 90% F=2,5: Thải bụi có hiệu quả lọc sạch 75-90% F= 3: Thải bụi có hiệu quả lọc ≤ 75% Q: Lưu lượng khí trong ống khói Q=1,78 m3/s ∆T : Hiệu số giữa nhiệt độ khí thải và nhiệt độ khí quyển Chọn nhiệt độ khí quyển là 30oC, ... cao Kết hợp lọc bụi khử khí độc hại Kết hợp làm nguội khí thải Khí thải khỏi thiết bị có độ ẩm cao phải không ảnh Thiết bị lọc ướt hưởng tới thiết bị, công nghệ khác Yêu cầu hiệu lọc cao cao Thiết. .. 22 Thiết kế khí Minh Dũng STT GVHD: Th.S TrầnThS Trần Minh Dũng GVHD: Thiết bị Buồng phun, buồng (thùng) rửa khí rỗng Thiết bị lọc có lớp đệm vật liệu rỗng tưới ướt Thiết bị lọc có đĩa sục khí. .. đây: Trang Thiết kế khí- Tuần GVHD: ThS Trần Minh Dũng GVHD: ThS Trần Minh Dũng Bảng 1.5: Nồng độ bụi khí thải thiết bị khác nhà GVHD: máy xi ThS măng Trần Minh Dũng Không khí khí thải Thể Thiết bị