Thiết kế hệ thống xử lý bụi cho nhà máy chế biến gỗ

uả tách bụi quán tính). Trở lực của lưới khoảng(100÷500)N/m2. Thiết bị lá xách được sử dụng để thu hồi bụi có kích thước trên 20m. Yếu điểm của lá xách là sự mài mòn các tấm chắn khi nồng độ bụi cao và có thể tạo thành trầm tích làm bít kín mặt sàng. Nhiệt độ cho phép của khí thải phụ thuộc vào vật liệu làm lá chắn, thường không quá 450÷6000C. Hình 1.4. Thiết bị lá xách d. Xiclon Thiết bị xiclon được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp có hiệu quả cao khi kích thước hạt bụi > 5m. Thu hồi bụi trong xiclon diễn ra dưới tác dụng của lực ly tâm. Nguyên lý hoạt động: Dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của xiclon. Thân xiclon thường là hình trụ có đáy là chóp cụt. Ống khí bẩn vào thường có dạng khối chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân xiclon. Khí vào xiclon thực Khí buïi Khí buïi Khí saïch 14 hiện chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống dưới và hình thành dòng xoáy ngoài. Lúc đó, các hạt bụi, dưới tác dụng của lực ly tâm văng vào thành xiclon. Tiến gần đáy chóp, dòng khí bắt đầu quay ngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành dòng xoắn trong. Các hạt bụi văng đến thành, dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng lực và từ đó ra khỏi xiclon, qua ống xả bụi. Khí sạch sau xử lý được đưa ra ở phía trên đỉnh thiết bị bởi ống trụ tâm. Trong công nghiệp, xiclon được chia làm hai nhóm: hiệu quả cao và năng suất cao. Nhóm thứ nhất đạt hiệu cao nhưng yêu cầu chi phí lớn, còn nhóm thứ hai có trở lực nhỏ nhưng thu hồi các hạt mịn kém hơn. Trong thực tế, người ta ứng dụng rộng rãi xiclon trụ và xiclon chóp (không có thân trụ). Xiclon trụ thuộc nhóm năng suất cao, còn xiclon chóp thuộc nhóm hiệu quả cao. Đường kính xiclon trụ không lớn hơn 2000mm và xiclon chóp nhỏ hơn 3000mm. Ưu điểm: + Không có phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị + Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C) + Thu hồi bụi ở dạng khô + Trở lực hầu như cố định và không lớn (250÷1500) N/m2 + Làm việc ở áp suất cao + Năng suất cao; Rẻ + Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt xiclon + Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi + Chế tạo đơn giản. Nhược điểm: + Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 m + Không thể thu hồi bụi kết dính.  Xiclon đơn Xiclon đơn là thiết bị hoàn chỉnh hoạt động độc lập và có nhiều dạng khác nhau như dạng hình trụ, dạng hình côn. Việc sử dụng loại nào là tùy thuộc vào đặc tính của bụi và yêu cầu xử lý. Dạng hình trụ có năng suất lớn, còn loại hình côn có hiệu suất lớn.  Xiclon tổ hợp 15 Xiclon tổ hợp là một thiết bị lọc bụi gồm một số lượng lớn các đơn nguyên xiclon mắc song song trong một vỏ có chung đường dẫn khí vào, khí ra, thùng chứa bụi. Trong xiclon tổ hợp, việc tạo nên chuyển động quay của dòng khí trong thiết bị không phải do dòng khí được đưa vào theo phương tiếp tuyến mà do các dụng cụ định hướng dạng chong chóng hoặc dạng hóa hồng đặt trong thiết bị. Do vậy kích thước của xiclon tổ hợp nhỏ hơn kích thước của xiclon đơn có cùng công suất. Nguyên lý làm việc của xiclon tổ hợp: Khi bụi đi vào ống nối và sau đó di vào hộp phân phối, từ đó đi vào các không gian giữa vỏ đơn nguyên và ống xả. Trong khoảng không gian này có đặt các dụng cụ định hướng để tạo sự chuyển động xoáy. Bụi sau khi tách đi qua lỗ tháo bụi và vào thùng chứa. a) xiclon đơn b) xiclon nhóm Hình 1.5. Xiclon e. Thiết bị thu hồi bụi xoáy Cũng giống như xiclon, thiết bị này ứng dụng có chế lắng bụi ly tâm. Điểm khác cơ bản so với xiclon là trong thiết bị này có dòng khí xoáy phụ trợ. Buïi Khí Khí saïch Buïi Khí saïch Khí buïi 16 Nguyên lý hoạt động: Khí nhiễm bụi được cho vào từ dưới, được xoáy nhờ cánh quạt, chuyển động lên trên và chịu tác động của tia khí thứ cấp. Dòng khí thứ cấp chạy ra từ vòi phun tiếp tuyến để tạo sự xoáy hỗ trợ cho khí. Dưới tác dụng của lực ly tâm bụi văng ra phía ngoài, gặp dòng khí xoáy thứ cấp hướng xuống dưới, đẩy chúng vào khoảng không gian vành khăn giữa các ống. Không gian vành khắn chung quanh ống vào được trang bị vòng đệm chắn để bụi không quay trở lại thiết bị. Ưu điểm của thiết bị thu hồi bụi xoáy so với xiclon là: + Hiệu quả thu hồi bụi phân tán cao hơn + Bề mặt trong của thiết bị không bị mài mòn + Có thể xử lý khí có nhiệt độ cao hơn do ứng dụng dòng khí thứ cấp lạnh + Có thể điều chỉnh quá trình phân riêng bụi bằng cách thay đổi lượng khí thứ cấp. Nhược điểm: + Cần có cơ cấu thổi khí phụ trợ + Vận hành phức tạp + Lượng khí qua thiết bị lớn. f. Thiết bị thu hồi bụi kiểu động Quá trình xử lý bụi trong thiết bị này được thực hiện nhờ lực ly tâm và lực coriolit, xuất hiện khi quay cuồng hút. thiết bị thu hồi bụi kiểu động tiêu thụ năng lượng nhiều hơn quạt thông thường có cùng năng suất và cột áp. Ưu điểm của thiết bị này so với các thiết bị thu hồi bụi ly tâm khác là: gọn, lượng kim loại nhỏ, kết hợp máy hút bụi và xiclon vào cùng một thiết bị. Tuy nhiên, chúng có nhiều nhược điểm như: cánh quạt bị mài mòn nhanh, có khả năng tạo thành các trầm tích trên cánh quạt, do đó làm mất căn bằng phần quay, hiệu quả thu hồi d < 10m kém và chế tạo phức tạp. 2.3.1.2. Thiết bị lọc bụi khô. Nguyên lý: Khi cho khí qua vách ngăn xốp, các hạt rắn được giữ lại còn khí đi xuyên qua nó hoàn toàn. 17 Trong quá trình lọc bụi, các hạt bụi khô tích tụ trong các lỗ xốp hoặc tạo thành lớp bụi trên bề mặt vách ngăn, do đó chúng trở thành môi trường lọc đối với các hạt bụi đến sau. Tuy nhiên bụi tích tụ càng nhiều làm cho kích thước lỗ xốp và độ xốp chung của vách ngăn càng giảm, vì vậy sau một thời gian làm việc nào đó cần phải phá vỡ và loại lớp bụi ra. Như vậy, quá trình lọc bụi phải kết hợp với quá trình phục hồi vật liệu lọc. Trong quá trình làm sạch khí, các hạt bụi tiến gần đến các sợi hoặc bề mặt vật liệu hạt, va chạm với chúng và lắng xuống do tác dụng của lực thẩm thấu, quán tính và hút tĩnh điện. Thiết bị lọc được chia làm 3 loại, phụ thuộc vào chức năng và nồng độ bụi vào, ra: + Thiết bị tinh lọc (Hiệu quả cao): dùng để thu hồi bụi cực nhỏ với hiệu quả rất cao (>99%) với nồng độ đầu vào thấp (<1mg/m3) và vận tốc lọc < 10cm/s. Thiết bị lọc này ứng dụng để thu hồi bụi độc hại đặc biệt, cũng như để siêu lọc không khí. Vật liệu lọc không được phục hồi. + Thiết bị lọc không khí: được sử dụng trong hệ thống thông khí và điều hòa không khí. Chúng được dùng để lọc khí có nồng độ bụi nhỏ hơn 50 mg/m3 với vận tốc lọc (2,5÷3) m/s. Vật liệu lọc có thể được phục hồi hoặc không phục hồi. + Thiết bị lọc công nghiệp (vải, hạt, sợi thô): được sử dụng để làm sạch khí công nghiệp có nồng độ bụi đến 60 g/m3 với kích thước hạt lớn hơn 0,5 m, vật liệu lọc thường được phục hồi. a. Thiết bị lọc vải Các thiết bị này phổ biến nhất, Đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng tay áo hình trụ được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị cơ cấu giũ bụi. Đường kính tay áo có thể khác nhau, phổ biến nhất là (120÷300)mm và chiều dài (2200÷3000) mm. Tỉ lệ chiều dài và đường kính tay áo thường vào khoảng (16÷20):1 Nguyên lý hoạt động: Quá trình lọc bụi trên vải lọc xảy ra theo 3 giai đoạn + Giai đoạn 1: khi vải lọc còn sạch, các hạt bụi lắng trên các lớp xơ nằm trên bề mặt sợi và giữa các sợi. Ở giai đoạn này, hiệu suất lọc bụi còn thấp. + Giai đoạn 2: khi đã có một lớp bụi bám trên bề mặt vải, lớp bụi này trở thành môi trường lọc bụi thứ 2. Hiệu suất lọc bụi ở giai đoạn này rất cao. 18 + Giai đoạn 3: sau một thời gian làm việc, lớp bụi bám trên vải sẽ dày lên làm tăng trở lực của thiết bị, vì vậy phải làm sạch vải lọc. Sau khi làm sạch vải lọc vẫn còn một lượng lớn bụi nằm giữa các xơ, cho nên trong giai đoạn 3 này hiệu suất lọc vẫn còn cao. Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây: + Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi bảo đảm hiệu quả lọc cao; + Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu; + Độ bền cơ học cao khi ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn; + Có khả năng được phục hồi; + Giá thấp. Vật liệu lọc phổ biến nhất lầ vải bông, len, vải tổng hợp và vải thủy tinh. + Vải bông có tính lọc tốt và giá thấp nhưng không bền hóa học và nhiệt, dễ cháy và chứa ẩm cao; + Vải len có khả năng cho khí xuyên qua lớn, bảo đảm độ sạch ổn định và dễ phục hồi nhưng không bền hóa và nhiệt, giá cao hơn vải bông; khi làm việc lâu ở nhiệt độ cao, sợi len trở nên giòn, chúng làm việc đến 900C; + Vải tổng hợp bền nhiệt và hóa, giá rẻ hơn vải bông và vải len. Trong môi trường axit độ bền của chúng cao, còn trong môi trường kiềm độ bền giảm; + Vải thủy tinh bền ở (150÷350)0C. Chúng được chế tạo từ thủy tinh nhôm silicat không kiềm hoặc thủy tinh magezit. Vải có thể phục hồi bằng hai phương pháp cơ bản: + Rung vật liệu lọc (cơ học, khí động học); + Thổi ngược vật liệu lọc bằng khí sạch hoặc không khí. Ưu điểm: hiệu suất lọc bụi cao (98÷99)%, phù hợp với các loại bụi có đường kính nhỏ. Nhược điểm: 19 + Giá thành và chi phí quản lý cao vì đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc, thiết bị rũ bụi; + Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm. b. Thiết bị lọc sợi. Thành phần lọc của thiết bị lọc dạng này gồm một hoặc nhiều lớp, trong đó có các sợi vải được phân bố đồng nhất. Trong thiết bị lọc sợi, bụi được thu hồi và tích tụ theo chiều dày của lớp lọc. vật liệu lọc là các sợi tự nhiên hoặc nhân tạo có chiều dày từ (0,01 ÷100) m. Chiều dày của lớp lọc có thể từ vài phần ngàn mét đến 2m (lọc đệm nhiều lớp để sử dụng lâu dài). Các thiết bị lọc này được ứng dụng khi nồng độ pha phân tán (0,5÷5)mg/m3 và được phân thành các loại sau: Các thiết bị loại xơ mỏng: Loại thiết bị này có thể làm sạch tinh những tinh thể khí lớn khỏi các hạt bụi có kích thước khác nhau. Để thu hồi bụi có độ phân tán cao (0,1÷0,5)m với hiệu suất lớn hơn 99%. Người ta sử dụng các thiết bị lọc dạng tấm phẳng hoặc các lớp mỏng vật liệu lọc dạng xơ đường kính nhỏ hơn 5m. Vận tốc lọc từ (0,01÷0,1)m/s. Nồng độ bụi ban đầu >5mg/m3. Loại này không tái sinh được bộ lọc. Thiết bị lọc thô: Để khắc phục nhược điểm là thời gian sử dụng không dài của loại trên, trong nhiều trường hợp người ta sử dụng các thiết bị lọc lọc gồm nhiều lớp dày và đường kính xơ lớn hơn (1÷20)m với vận tốc lọc từ (0,005÷0,1)m/s thì vật liệu lọc sẽ thu hồi toàn bộ các hạt lớn hơn 1m. Vật liệu lọc là sợi thô mới được ứng dụng cho nồng độ (5÷50) mg/m3, khi đó kích thước hạt bụi chủ yếu nhỏ hơn (5÷)10m. Quá trình lọc trong thiết bị lọc sợi bao gồm 2 giai đoạn: Ở giai đoạn 1(lọc ổn định): các hạt bụi không làm thay đổi cấu trúc của lớp lọc. Trong giai đoạn 2 (lọc không ổn định) trong vật liệu lọc xảy ra sự biến đổi cấu trúc liên tục do lượng bụi tích tụ lớn. Do đó hiệu quả xử lý và trở lực lớp lọc luôn thay đổi. Lý thuyết lọc trong các lớp lọc này chưa được nghiên cứu đầy đủ. c. Thiết bị lọc hạt Được ứng dụng ít hơn thiết bị lọc sợi. Ưu điểm của lọc hạt là: vật liệu dễ kiếm, có thể làm việc ở nhiệt độ cao và trong môi trường ăn mòn, chịu tải lực lớn và độ giảm áp lớn. Người ta chia ra làm 2 dạng thiết bị lọc hạt: đệm và lọc hạt cứng. 20 Thiết bị lọc đệm: trong thiết bị này, thành phần lọc không liên kết với nhau. Đó là lớp đệm tĩnh; lớp đệm chuyển dộng với sự dịch chuyển của vật liệu rời trong trường trọng lực; lớp giả lỏng. Vật liệu đệm thường là cát, sỏi, đá cuội, xỉ than, than cốc, grafit, nhựa, cao su. Việc chọn vật liệu phụ thuộc nhiệt độ, tính ăn mòn của khí. Thiết bị lọc hạt cứng: Trong thiết bị lọc dạng này cac hạt liên kết với nhau nhờ thiêu kết, dập hoặc dán và tạo thành hệ thống xúng không chuyển động. Đó là sứ xốp, kim loại xốp, nhựa xốp. Lớp lọc loại này bền chặt, chống ăn mòn và chịu tải lớn. Chúng được ứng dụng để lọc khí nén. Nhược điểm của thiết bị này là: giá cao, trở lực lớn, khó hồi phục. Có thể phục hồi theo phương pháp sau: + Thổi khí theo chiều ngược lại; + Cho dung dịch lỏng qua theo hướng ngược lại; + Cho hơi nóng qua; + Gõ hoặc nung lưới với thành phần lọc. 2.3.2. Phương pháp ướt. Quá trình thu hồi bụi theo phương pháp ướt dựa trên sự tiếp xúc của dòng khí bụi với chất lỏng, được thực hiện bằng các biện pháp cơ bản sau: + Dòng khí bụi đi vào thiết bị và được rửa bằng chất lỏng. Các hạt bụi được tách ra khỏi khí nhờ va chạm với các giọt nước + Chất lỏng tưới ướt bề mặt làm việc của thiết bị, còn dòng khí tiếp xúc với bề mặt này. Các hạt bụi bị hút bởi màng nước và tách ra khỏi dòng khí + Dòng khí bụi được sục vào nước và bị chia ra thành các bọt khí. Các hạt bụi bị dính ướt và loại ra khỏi khí. Do tiếp xúc với dòng khí nhiễm bụi với chất lỏng hình thành bề mặt tiếp xúc pha. Bề mặt này bao gồm các bọt khí, tia khí, tia lỏng, giọt lỏng và màng lỏng. Trong đa số thiết bị thu hồi bụi ướt tồn tại các dạng bề mặt khác nhau, do đó bụi được thu hồi theo nhiều cơ chế khác nhau. Thiết bị lọc bụi ướt có các ưu điểm và nhược điểm so với các thiết bị dạng khác như sau: Ưu điểm: + Hiệu quả thu hồi bụi cao; + Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến 0,1m; 21 + Có thể sử dụng khi nhiệt độ và độ ẩm cao; + Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất; + Cùng với bị có thể thu hồi hơi và khí. Nhược điểm: + Bụi thu được ở dạng cặn do đó phải xử lý nước thải, làm tăng giá quá trình xử lý; + Các giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lắng trong ống dẫn và máy hút; + Trong trường hợp khí có tính ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường ống bằng vật liệu chống ăn mòn. Chất lỏng tưới thiết bị thường là nước. Khi kết hợp quá trình thu hồi bụi với xử lý hóa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ. 2.3.2.1. Buồng rửa khí. Các buồng rửa khí được chế tạo bằng kim loại, bêtông và gạch đá. Trong buồng bố trí các dãy mũi phun để phun nước vào dòng khí chứa bụi chuyển động qua buồng. Để tăng hiệu suất lọc bụi, trong buồng có thể bố trí các tấm chắn, các tấm đục lỗ hoặc tưới. Cuối buồng rửa có bộ phận tách nước. Vận tốc chuyển động của khí trong buồng khoảng 1,5-2,5 m/s. Thời gian lưu khí < 3s. Lượng nước phun 0,2-1,04 l/m3. 2.3.2.2 Thiết bị rửa khí trần. Thiết bị rửa khí trần là tháp đứng, thường là hình trụ mà trong đó có sự tiếp xúc giữa khí và các giọt lỏng (được tạo ra bởi các vòi phun). Theo hướng chuyển động của khí và lỏng, tháp trần chia ra ngược chiều, cùng chiều và tưới ngang. Tháp trần đạt hiệu quả xử lý cao đối với hạt bụi có d  10m và kém hiệu quả khi bụi có d < 5 m. Vận tốc dòng khí trong thiết bị thường trong khoảng (0,6÷1,2) m/s đối với thiết bị không có bộ tách giọt và khoảng (5÷8) m/s đối với thiết bị có bộ tách giọt. Trở lực của tháp trần không có bộ tách giọt và lưới phân phối khí thường không quá 250N/m2. 22 Chiều cao tháp (H) vào khoảng 2,5 lần đường kính (D). Lượng nước sử dụng được chọn vào khoảng (0,5÷8)l/m3 khí. 2.3.2.3. Thiết bị rửa khí đệm. Tháp rửa khí đệm là tháp với lớp đệm đổ đống hoặc được sắp xếp theo trật tự xác định. Chúng được ứng dụng để thu hồi bụi dễ dính ướt, nhưng với nồng độ không cao và khi kết hợp với quá trình hấp thụ do lớp đệm hay bị bịt kín nên loại thiết bị này ít được sử dụng. Ngoài tháp ngược chiều, trên thực tế người ta còn ứng dụng thiết bị rửa khí với sự tưới ngang. Để đảm bảo độ dính ướt của bề mặt lớp đệm, chúng thường được để nghiêng 7÷100 về hướng dòng khí, lưu lượng lỏng (0,15÷0,51) l/m3. Khi nồng độ bụi ban đầu đến 10-12 g/m3, trở lực 160-100 Pa/m đệm, vận tốc khí trong thiết bị ngược chiều khoảng (1,5÷2,0)m/s, còn lưu lượng nước tưới khoảng (1,3÷2,16)l/m3. Hiệu quả xử lý bụi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cường độ tưới, nồng độ bụi, độ phân tán. Hiệu quả thu hồi bụi có kích thước d  2m trên 90%. Thực tế hạt có kích thước (2÷5)m được thu hồi 70% còn hạt lớn hơn (80÷90)%. Trở lực tháp đệm phụ thuộc dạng vật liệu đệm và điều kiện làm việc, có thể lên tới 1500N/m2. 2.3.2.4.Thiết bị sủi bọt. Phổ biến nhất là thiết bị sủi bọt với đãi chảy sụt và đĩa chảy qua. Đĩa chảy sụt có thể là đĩa lỗ, đĩa rãnh. Bụi được thu hồi bởi lớp bọt được hình thành do tương tác của khí và lỏng. Quá trình thu hồi bụi trong thiết bị sủi bọt diễn ra trong các giai đoạn sau: + Thu hồi bụi trong không gian dưới lưới do lực quán tính, được hình thành do dòng khí thay đổi hướng chuyển động khi đi qua đĩa. Hiệu quả của giai đoạn này chỉ lớn đối với bụi thô đường kính  10m. + Lắng bụi từ tia khí, hình thành bởi các lỗ hoặc khe hở của đĩa với vận tốc cao đập vào lớp chất lỏng trên đĩa (cơ chế va đập). + Lắng bụi trên bề mặt trong của các bọt khí theo cơ chế quán tính rối. Hiệu quả của giai đoạn 2 và 3 lớn hơn giai đoạn 1 nhiều và đạt đến 90% đối với hạt bụi (2÷5)m. 23 Thiết bị sủi bọt có ưu điểm là hiệu quả thu hồi bụi cao đối với hạt có kích thước lớn hơn 2m và trở lực không lớn hơn (300÷1000)N/m2. Tuy nhiên, nó còn tồn tại các yếu điểm sau: + Hạt có kích thước nhỏ hơn 2m không được thu hồi hoàn toàn; + Cần có bộ phận tách giọt lỏng; + Không cho phép lưu lượng khí dao động lớn vì như vậy sẽ phá vỡ chế độ tạo bọt; + Không cho phép nồng độ bụi trong khí dao động lớn vì có thể làm bẩn đĩa. 2.3.2.5. Thiết bị rửa khí va đập quán tính. Trong các thiết bị này, 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 của dòng khí. Kết quả của sự va đập là các giọt lỏng đường kính (300÷400)m được tạo thành, làm gia tăng quá trình lắng bụi. Đối với thiết bị dạng này, mực nước cố định đóng vai trò quan trọng. Sự thay đổi nhỏ của mực nước cũng cơ thể làm giảm hiệu quả thu hồi bụi hoặc làm tăng trở lực của thiết bị. Hiệu quả của thiết bị thu hồi va đập quán tính đến 99,5% đối với các hạt bụi có kích thước lớn hơn 3m. 2.3.2.6. Thiết bị rửa khí ly tâm Thu hồi bụi trong thiết bị rửa khí ly tâm diễn ra dưới tác dụng của hai lực: lực ly tâm và lực quán tính. Hiệu quả thu hồi bụi có kích thước (2÷5)m đạt 90%. Các thiết bị rửa khí ly tâm được ứng dụng trong thực tế, theo kết cấu có thể chia làm hai dạng: + Thiết bị, trong đó dòng xoáy được thực hiện nhờ cánh quạt quay đặt ở trung tâm + Thiết bị với ống khí vào theo phương tiếp tuyến. Nước rửa khí chảy qua vòi phun ở trung tâm và chảy thành màng trên thành thiết bị. Đặc điểm của thiết bị này là chất lỏng ít bị cuốn theo khí vì lực ly tâm làm lắng các giọt lỏng trên thành thiết bị. 24 2.3.2.7. Thiết bị rửa khí vận tốc cao (thiết bị rửa khí Venturi) Để làm sạch khí khỏi bụi có kích thước (1÷2) m và nhỏ hơn, người ta ứng dụng chủ yếu các thiết bị rửa khí có vận tốc lớn. Nguyên lý hoạt động: dòng khí bụi chuyển động với vận tốc (70÷150)m/s đập vỡ nước thành các giọt cực nhỏ. Độ xoáy rối cao của dòng khí và vận tốc tương đối giữa bụi và giọt lỏng lớn thúc đẩy quá trình lắng bụi trên các giọt lỏng. Loại thiết bị này dễ bị tắc khi bụi bám dày các khâu đệm. Nó được sử dụng nhiều khi dùng lọc bụi thấm ướt tốt và đặc biệt trong các trường hợp lọc bụi kèm theo làm nguội và hấp thụ khí. Các thiết bị rửa khí Venturi có năng suất đến 500000 m3khí/h, vận tốc khí đến 150m/s. 2.3.3. Thiết bị lọc điện. Trong thiết bị lọc điện, khí được xử lý bụi nhờ tác dụng của lực điện trường. Nguyên lý hoạt động: Khí thải được thổi qua hai điện cực. Điện cực nối đất được gọi là điện cực lắng vì bụi chủ yếu được lắng ở điện cực này. Điện cực còn lại được gọi quầng sáng. Điện cực này được cung cấp dòng điện một chiều có hiệu thế cao, do điện thế cao nên cường độ điện trường xung quanh lớn và gây ra sự va đập ion mãnh liệt. Dưới tác dụng của lực điện trường, các ion sẽ chuyển dịch về phía các điện cực trái dấu và tạo nên dòng điện. Khi thổi khí thải có chứa bụi qua không gian của hai điện cực, các ion sẽ bám dính trên bề mặt các hạt bụi và hạt bụi trở nên mang điện. Dưới tác dụng của lực điện trường, các hạt bụi sẽ chuyển dịch tới các điện cực trái dấu. Khi tới các điện cực, các hạt bụi được lắng lại trên bề mặt điện cực. Theo những khoảng thời gian xác định, tùy thuộc mức độ tích tụ bụi, người ta rung lắc điện cực hoặc xối nước điện cực rồi thu lấy bụi. Trong công nghiệp, người ta còn sử dụng thiết bị lọc điện ướt, trong đó việc làm sạch các điện cực được thực hiện bằng cách tưới qua vòi phun. Thiết bị lọc điện ướt được ứng dụng để thu hồi bụi, sương các axit khác nhau. Thiết bị lọc điện xử lý thể tích khí lớn khỏi các hạt bụi kích thước từ (0,01÷100)m ở nhiệt độ đến (400÷500)0C. Trở lực của thiết bị lọc điện khoảng 150Pa. Tiêu hao điện năng cho xử lý 100m3 khí khoảng (0,36÷1,8)106J. Bụi có độ dẫn điện càng cao thì hiệu quả thu hồi chúng trong thiết bị lọc điện càng lớn.Thành phần khí và bụi ảnh hưởng đến độ dẫn của nó. Khi độ ẩm của khí tăng, điện trở riêng 25 phần của bụi giảm. Nếu vận tốc khí trong thiết bị lọc điện tăng thì hiệu quả xử lý giảm và ngoài ra còn tăng khả năng lôi cuốn bụi theo dòng khí. Hiệu quả của thiết bị lọc điện khi thu hồi hạt có kích thước 0,5m đạt 99% và giảm khi vận tốc dòng khí tăng.Hiệu quả của thiết bị lọc điện phụ thuộc tính chất của bụi và khí, vận tốc và tính đồng đều phân phối dòng bụi trong tiết diện thiết bị . Hiệu thế càng cao và vận tốc khí càng thấp hiệu quả thu hồi bụi càng cao. Thiết bị lọc điện có ưu điểm: + Hiệu suất thu hồi bụi cao, đạt tới 99%; + Chi phí năng lượng thấp; + Có thể thu được các hạt bụi có kích thước nhỏ tới 0,1m và nồng độ bụi từ vài gam đến 50g/m3; + Chịu được nhiệt độ cao (nhiệt độ khí thải có thể tới 5000C); + Làm việc được ở áp suất cao hoặc ở áp suất chân không; + Có thể tự động hóa điều khiển hoàn toàn. Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm như sau: + Do độ nhạy cao nên khi có sự thay đổi dù nhỏ giữa giá trị thực và giá trị khi tính toán của các thông số thì hiệu quả thu hồi bụi cũng bị giảm sút nhiều; + Khi có sự cố cơ học dù nhỏ cũng làm ảnh hưởng tới hiệu quả thu bụi; + Không sử dụng được với khí thải có chứa chất dễ nỗ vì thường xuất hiện các tia lửa điện. 26 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Lựa chọn và thuyết minh công nghệ 3.1.1 Lựa chọn phương án xử lý Việc lựa chọn phương pháp tối ưu là một vấn đề hết sức quan trọng trong việc giải quyết ô nhiễm môi trường không khí nói chung và bụi nói riêng. Làm thế nào vừa giảm được nồng độ bụi xuống mức thấp nhất dưới mức tiêu chuẩn cho phép, mà lại vừa có hiệu qủa kinh tế cao, phù hợp với điều kiện của nhà máy. Phương pháp lựa chọn sẽ dựa trên những nguyên tắc cơ bản sau: - Thiết bị phù hợp với thành phần, nồng độ và tính chất của hạt bụi. - Hiệu quả đạt yêu cầu. Dễ dàng lắp đặt, thi công. - Đạt yêu cầu về mặt kinh tế trong giai đoạn hiện nay. - Phù hợp với các yêu cầu khách quan khác. Do bụi cần xử lý ở đây là bụi gỗ và ta cần thu hồi bụi gỗ này để làm nguyên nhiên liệu cho các công đoạn sản xuất khác như sản xuất ván ép, làm chất đốt cho các lò sấy. Mặt khác, do có lẫn cả bụi tinh và bụi thô Qua khảo sát về tính chất của hạt bụi, cũng như các yếu tố như mặt bằng nhà máyNhóm đã lựa chọn phương pháp xử lý bụi ở đây là phương pháp khô, và sơ đồ công nghệ được chọn như sau: Thiết bị lọc túi vải Quạt hút Bụi phát sinh Chụp hút Cyclon Đường ống dẩn bụi 27 Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải. 3.1.2. Thuyết minh qui trình công nghệ Bụi 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 vào hệ thống ống dẫn, dưới tác dụng của lực hút ly tâm bụi được dẫn theo hệ thống đường ống vào xiclon. Tại xiclon dưới tác dụng của lực ly tâm các hạt bụi có kích thước lớn sẽ tách khỏi dòng khí và lắng xuống vào phễu chứa, lượng bụi tinh còn lại sẽ theo dòng khí qua thiết bị lọc túi vải. Ở thiết bị lọc túi vải bụi được lọc với hiệu suất khá cao, khí sau khi qua thiết bị lọc túi vải được dẫn ra ống thải và được thải ra ngoài không khí. 3.1.3 Yêu cầu - Khí thải sau khi đi qua hệ thống xử lý phải đạt tiêu chuẩn về xả thải, nồng độ bụi ra phải nhỏ hơn nồng độ cho phép dựa vào Quy chuẩn Việt nam 19-2009 về Bụi và các chất vô cơ để làm mốc so sánh. - Thiết kế hệ thống phải đảm bảo tiết kiệm tối ưu về kinh tế, đảm bảo thích hợp với môi trường và khí hậu Việt nam. 3.2. Vạch tuyến hệ thống hút và sơ đồ không gian hệ thống hút: Dựa vào mặt bằng của nhà xưởng đã có sẵn, vị trí các máy móc thiết bị cần thu gom bụi và hệ qui chiếu, ta vạch sơ đồ trên mặt bằng rồi dựng sơ đồ không gian sao cho đường ống hút bụi là ngắn nhất, thuận tiện cho thi công, sửa chữa và không cản trở tới quá trình làm việc của công nhân. Hệ thống ống dẫn bụi được vận chuyển bằng khí ép và được bố trí ống dẫn trên các máy móc thiết bị như mặt bằng, sau đó đánh số thứ tự trên các tuyến ống để tính toán áp lực của hệ thống. 3.3. Khảo sát tính lưu lượng của chụp hút: Tại các vị trí phát sinh bụi ta bố trí hệ thống hút ngay vị trí thiết bị máy móc. Trên mỗi thiết bị máy móc có các dạng miệng, chụp hút bụi chờ sẵn tương ứng, có đường kính và số lượng tuỳ thuộc vào từng thiết bị máy móc khác nhau. Ống thải 28 Lưu lượng hút được xác định dựa vào đường kính ống hút và vận tốc hút theo công thức:  hmdvL /650 4 3600 3 2   Trong đó: v: Vận tốc hút, đối với bụi gỗ lấy từ 22-24m/s, chọn v = 23 m/s d: Đường kính đầu hút (m), d = 100 mm. Dựa vào công thức (1) ta có lưu lượng trên từng thiết bị máy móc như sau: Bảng 3.1 : Lưu lượng trên các thiết bị máy móc STT Ký hiệu Tên máy SL Đầu hút/máy Lưu lượng v (m/s) 1 HR - 18 Máy cưa rong lưỡi dưới 1 100x1 650 23 3 HP - 20 Máy bào cuốn 1 100x1 650 23 4 HJ - 512 Máy bào thẩm 1 100x4 2600 23 5 HR - 420 Máy cưa đu 1 100x1 650 23 9 HS-625 MS Máy phay bàn trượt 1 trục 2 100x1 1300 23 10 GTP002 Máy phay 2 trục VN 1 100X2 1300 23 11 RL-680 Máy phay router cao tốc 1 100x1 650 23 12 TBS - 300 Máy cưa nghiêng lưỡi 1 100x1 650 23 15 ST-120D Máy làm mộng đa năng 1 100x3 1950 23 16 AP - 15 Máy đục mộng vuông 2 100x1 1300 23 25 37-RK Máy chà nhám băng rộng 0,9 m 1 100x4 2600 23 26 Máy chà nhám 1 trục VN 1 100x1 650 23 29 27 FC - 51 Máy làm mộng finger 1 100x2 1300 23 28 FA - 06 Máy ghép dọc 1 100x1 650 23 30 SF-226 Máy cưa lộng 2 100x1 23 29 Máy ghép ngang 1 1300 23 31 PICO Máy làm mộng oval dương 1 100x2 1300 23 32 MICRON Máy làm mộng oval âm 1 100x2 1300 23 34 RH- 626ART Máy tiện gỗ VN 1 100x4 2600 23 3.4. Tính toán lưu lượng cho từng đoạn ống: Dựa vào sơ đồ không gian ta chọn tuyến ống từ “A1-D3” là tuyến ống bất lợi nhất. Dựa vào sơ đồ không gian và lưu lượng các chụp hút đã được thống kê (bảng 3.1), để tính lưu lượng các đoạn ống dẫn. Các nhánh phụ được góp vào các ống chính, do đó trình tự tính toán được tiến hành từ các nhánh phụ trước. 3.4.1. Lưu lượng của tuyến ống phụ Tính tương tự như trên, kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau: Bảng 3.2. Tính toán lưu lượng tuyến ống phụ B: Đoạn ống Lưu lượng chuyển qua từ đoạn Lưu lượng (m3/h) B1 650 B2 B1 1300 30 Đoạn ống Lưu lượng chuyển qua từ đoạn Lưu lượng (m3/h) B3 B2 2600 B4 B3 3250 B5 B4 3900 B6 B5 4550 B7 B6 5200 B8 B7 5850 Bảng 3.3. Tính toán lưu lượng tuyến ống phụ C: Đoạn ống Lưu lượng chuyển qua từ đoạn Lưu lượng (m3/h) C1 650 C2 C1 1300 C3 C2 1950 C4 C3 2600 C5 C4 3250 C6 C5 4550 C7 C6 5200 C8 C7 6500 C9 C8 7150 3.4.2 Lưu lượng của tuyến ống chính (tuyến bất lợi) A1-D3 Bảng 3.4. Tính toán lưu lượng tuyến ống chính A1-D1: 31 Đoạn ống Lưu lượng chuyển qua từ đoạn Lưu lượng (m3/h) A1 650 A2 A1 3250 A3 A2 3900 A4 A3 4550 A5 A4 5200 A6 A5 5850 A7 A6 6500 A8 A7 7150 A9 A8 7800 A10 A9 8450 A11 A10 9100 A12 A11 9750 D1 A12 10400 D2 D1+ LB 16250 D3 D2+LC 23400 3.5 Tính toán khí động hệ thống hút bụi 3.5.1 Tính toán đường kính, vận tốc cho từng đoạn ống Công thức tính đường kính đoạn ống: 32 Chọn d phù hợp trong bảng phụ lục 3 Suy ra vận tốc thực trong ống là: (m/s) Bảng 3.4: Thống kê lưu lượng, đường kính, vận tốc các đoạn ống tuyến chính A1-D3 Tên đoạn ống Lưu lượng (m3/h) Đường kính (mm) Vận tốc (m/s) A1 650 100 23,0 A2 3250 225 22,7 A3 3900 250 22,1 A4 4550 280 20,5 A5 5200 280 23,5 A6 5850 315 20,9 A7 6500 315 23,2 A8 7150 355 20,1 A9 7800 355 21,9 A10 8450 355 23,7 A11 9100 400 20,1 A12 9750 400 21,6 D1 10400 400 23,0 D2 16250 500 23,0 D3 23400 630 20,3 33 Bảng 3.5. Thống kê lưu lượng, đường kính, vận tốc các đoạn ống tuyến phụ B. Tên đoạn ống Lưu lượng (m3/h) Đường kính (mm) Vận tốc (m/s) B1 650 100 23,0 B2 1300 140 23,5 B3 2600 200 23,0 B4 3250 225 22,7 B5 3900 250 22,1 B6 4550 280 20,5 B7 5200 315 23,5 B8 5850 315 20,9 Bảng 3.6. Thống kê lưu lượng, đường kính, vận tốc các đoạn ống tuyến phụ C. Đoạn ống Lưu lượng (m3/h) Đường kính (mm) Vận tốc (m/s) C1 650 100 23 C2 1300 140 23,5 C3 1950 180 21,3 C4 2600 200 23,0 C5 3250 225 22,7 C6 4550 280 20,5 C7 5200 280 23,5 C8 6500 315 23,2 34 Đoạn ống Lưu lượng (m3/h) Đường kính (mm) Vận tốc (m/s) C9 7150 355 20,1 3.5.2 Tính toán tổn thất áp lực trên hệ thống đường ống tính toán Tính toán tổn thất áp suất trên hệ thống đoạn ống theo công thức sau: Trong đó: Pms: tổn thất áp suất ma sát Pcb : tổn thất áp suất cục bộ 3.5.2.1. Tổn thất áp lực do ma sát ∆Pms=R.l Trong đó:  R: Tổn thất áp suất ma sát đơn vị (Kg/m2), (dựa vào đường kính, vận tốc tra bảng phụ lục 3 trang 380 sách Kĩ thuật thông gió công nghiệp).  l: chiều dài đoạn ống tính toán (m). 3.5.2.2. Tổn thất áp lực do trở lực cục bộ ∆Pcb = ∑ ζ.Pđ =∑ ζ Trong đó: - ∑ζ: tổng trở lực cục bộ trên đường ống tính toán. - v: Vận tốc dòng khí trên đoạn ống tính toán (m/s). 35 - : Tỉ trọng không khí trong điều kiện bình thường, =1,205(kg/m3). (t0 = 250C, 1atm). - : gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2).  Tổn thất cục bộ đoạn ống tuyến chính A1-D3.  Đoạn ống A1: - hút chup có 060 ;  1,0hút chup  - van  1 cánh, có 00  04,0van  - co nhiều đốt, có 090 , 5,1 D R  4,0 co  - co nhiều đốt, có 090 , 5,1 D R  4,0 co   94,0 1  A  Đoạn ống A2: - 3 chac có 030 ; 0,2 C T L L ; 19,0 C T F F  0,003 3 chac   Đoạn ống A3: - 3 chac có 030 ; 0,83 C T L L ; 81,0 C T F F  3,165 3 chac   Đoạn ống A4: - 3 chac có 030 ; 0,86 C T L L ; 8,0 C T F F  3,23 3 chac   Đoạn ống A5: 36 - 3 chac có 030 ; 0,88 C T L L ; 0,1 C T F F  1,93 3 chac   Đoạn ống A6: - 3 chac có 030 ; 0,89 C T L L ; 79,0 C T F F  354,3 3 chac   Đoạn ống A7: - 3 chac có 030 ; 0,90 C T L L ; 0,1 C T F F  1,93 3 chac   Đoạn ống A8: - 3 chac có 030 ; 0,91 C T L L ; 79,0 C T F F  354,3 3 chac   Đoạn ống A9: - 3 chac có 030 ; 0,92 C T L L ; 0,1 C T F F  1,93 3 chac   Đoạn ống A10: - 3 chac có 030 ; 0,92 C T L L ; 0,1 C T F F  1,93 3 chac   Đoạn ống A11: - 3 chac có 030 ; 0,93 C T L L ; 79,0 C T F F  354,3 3 chac   Đoạn ống A12: - 3 chac có 030 ; 0,93 C T L L ; 0,1 C T F F  1,93 3 chac   Đoạn ống D1: 37 - co nhiều đốt, có 090 , 5,1 D R  4,0 co  - 3 chac có 030 ; 0,73 C T L L ; 1 C T F F  1,93 3 chac   33,2 D1   Đoạn ống D2: - 3 chac có 030 ; 0,64 C T L L ; 64,0 C T F F  3,077 3 chac   Đoạn ống D3: - 3 chac có 030 ; 0,69 C T L L ; 63,0 C T F F  4,967 3 chac  Bảng 3.7: Số lượng những điểm gây nên tổn thất cục bộ trên tuyến ống chính. STT TUYẾN ỐNG ĐOẠN ỐNG TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG ξ TỪNG PHẦN Σξ 1 A 1 Chụp hút 1 0,1 0,94 2 Van 1 0,04 3 Co 900 2 0,4 4 2 Chạc 3 1 0,003 0,003 5 4 Chạc 3 1 3,165 3,165 6 5 Chạc 3 1 3,23 3,23 7 6 Chạc 3 1 1,93 1,93 8 7 Chạc 3 1 3,354 3,354 9 8 Chạc 3 1 1,93 1,93 10 9 Chạc 3 1 3,354 3,354 11 10 Chạc 3 1 1,93 1,93 12 11 Chạc 3 1 1,93 1,93 13 12 Chạc 3 1 3,354 3,354 14 13 Chạc 3 1 1,93 1,93 38 15 D 1 Chạc 3 1 1,93 2,33 16 Co 90 1 0,4 17 2 Chạc 3 1 3,077 3,077 18 3 Chạc 3 1 4,967 4,967  Tổn thất cục bộ đoạn ống tuyến phụ B.  Đoạn ống B1: - hút chup có 060 ;  1,0hút chup  - van  1 cánh, có 00  04,0van  - co nhiều đốt, có 090 , 5,1 D R  4,0 co   54,0 1   Đoạn ống B2: - co nhiều đốt, có 090 , 5,1 D R  4,0 co  - 3 chac có 030 ; 5,0 C T L L ; 51,0 C T F F  0,936 3 chac   1,336 2   Đoạn ống B3: - 3 chac có 030 ; 5,0 C T L L ; 49,0 C T F F  1,035 3 chac  - 3 chac có 030 ; 5,0 C T L L ; 49,0 C T F F  1,035 3 chac  39  2,07 3   Đoạn ống B4: - 3 chac có 030 ; 8,0 C T L L ; 79,0 C T F F  3,354 3 chac   Đoạn ống B5: - 3 chac có 030 ; 0,83 C T L L ; 81,0 C T F F  3,165 3 chac   Đoạn ống B6: - 3 chac có 030 ; 0,86 C T L L ; 80,0 C T F F  3,23 3 chac   Đoạn ống B7: - 3 chac có 030 ; 0,88 C T L L ; 0,1 C T F F  1,93 3 chac   Đoạn ống B8: - 3 chac có 030 ; 0,89 C T L L ; 79,0 C T F F  3,354 3 chac  Bảng 3.8: Số lượng những điểm gây nên tổn thất cục bộ trên tuyến ống phụ B. STT TUYẾN ỐNG ĐOẠN ỐNG TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG ξ TỪNG PHẦN Σξ 1 B 1 Chụp hút 1 0,1 0,54 2 Van 1 0,04 3 Co 1 0,4 4 2 Chạc 3 1 0,936 1,336 5 Co 1 0,4 6 3 Chạc 3 2 2 x 1,035 2,07 7 4 Chạc 3 1 3,354 3,354 40 8 5 Chạc 3 1 3,165 3,165 9 6 Chạc 3 1 3,23 3,23 10 7 Chạc 3 1 1,93 1,93 11 8 Chạc 3 1 3,354 3,354  Tổn thất cục bộ đoạn ống tuyến phụ C.  Đoạn ống C1: - hút chup có 060 ;  1,0hút chup  - van  1 cánh, có 00  04,0van  - co nhiều đốt, có 090 , 5,1 D R  4,0 co  - co nhiều đốt, có 090 , 5,1 D R  4,0 co   94,0 1   Đoạn ống C2: - 3 chac có 030 ; 5,0 C T L L ; 51,0 C T F F  0,936 3 chac   Đoạn ống C3: - 3 chac có 030 ; 67,0 C T L L ; 6,0 C T F F  4,545 3 chac   Đoạn ống C4: - 3 chac có 030 ; 75,0 C T L L ; 81,0 C T F F  3,165 3 chac   Đoạn ống C5: 41 - 3 chac có 030 ; 8,0 C T L L ; 79,0 C T F F  3,354 3 chac   Đoạn ống C6: - 3 chac có 030 ; 71,0 C T L L ; 65,0 C T F F  5,083 3 chac   Đoạn ống C7: - 3 chac có 030 ; 88,0 C T L L ; 0,1 C T F F  1,93 3 chac   Đoạn ống C8: - 3 chac có 030 ; 8,0 C T L L ; 79,0 C T F F  3,354 3 chac   Đoạn ống C9: - 3 chac có 030 ; 91,0 C T L L ; 79,0 C T F F  3,354 3 chac  Bảng 3.9: Số lượng những điểm gây nên tổn thất cục bộ trên tuyến ống phụ C. STT TUYẾN ỐNG ĐOẠN ỐNG TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG ξ TỪNG PHẦN Σξ 1 C 1 Chụp hút 1 0,1 0,94 2 Van 1 0,04 3 Co 2 2 x 0,4 4 2 Chạc 3 1 0,936 0,936 5 3 Chạc 3 1 4,545 4,545 6 4 Chạc 3 1 3,165 3,165 7 5 Chạc 3 1 3,354 3,354 8 6 Chạc 3 1 5,083 5,083 9 7 Chạc 3 1 1,93 1,93 10 8 Chạc 3 1 3,354 3,354 42 11 9 Chạc 3 1 3,354 3,354 43 Bảng 3.10 : Kết quả tổn thất trên tuyến ống chính A1-D3: Tên tuyến ống Tên đoạn ống L (m3/h) l (m) d (mm) v (m/s) R Σξ Pđ (kg/m2) A 1 650 12,47 100 23 6,94 0,94 32,49 86,54 30,54 117,08 2 3250 7,8 225 22,7 2,45 0,003 31,69 19,11 0,1 19,21 3 3900 3,15 250 22,1 2,04 3,165 29,94 6,43 94,77 101,2 4 4550 0,83 280 20,5 1,53 3,23 25,9 1,27 83,66 84,93 5 5200 0,84 280 23,5 2 1,93 33,83 1,68 65,29 66,97 6 5850 1,52 315 20,9 1,38 3,354 26,73 2,1 89,66 91,75 7 6500 2,79 315 23,2 1,68 1,93 33 4,69 63,69 68,38 8 7150 4,48 355 20,1 1,1 3,354 24,75 4,93 83,02 87,95 9 7800 2,76 355 21,9 1,3 1,93 29,46 3,59 56,86 60,44 10 8450 1,27 355 23,7 1,51 1,93 34,57 1,92 66,73 68,64 11 9100 0,35 400 20,1 0,947 3,354 24,88 0,33 83,44 83,77 12 9750 3,78 400 21,6 1,09 1,93 28,56 4,12 55,12 59,24 D 1 10400 6,42 400 23 1,23 2,33 32,49 7,9 75,71 83,6 2 16250 9,25 500 23 0,928 3,077 32,49 8,58 99,98 108,56 44 3 23400 4 630 20,9 0,547 4,967 26,73 2,19 132,77 134,96 Tổng 155,37 1081,33 1236,69 Bảng 3.11: Kết quả tổn thất trên tuyến ống phụ B: Tên tuyến ống Tên đoạn ống L (m3/h) l (m) d (mm) v (m/s) R Σξ Pđ (kg/m2) B 1 650 4,23 100 23 6,94 0,54 32,49 29,36 17,54 46,9 2 1300 5,12 140 23,5 4,75 1,336 33,83 24,32 45,2 69,52 3 2600 11,73 200 23 2,91 2,07 32,49 34,13 67,26 101,39 4 3250 0,49 225 22,7 2,45 3,354 31,69 1,2 106,3 107,5 5 3900 1,25 250 22,1 2,04 3,165 29,94 2,55 94,77 97,32 6 4550 8,27 280 20,5 1,53 3,23 25,9 12,65 83,66 96,32 7 5200 1,48 280 23,5 2 1,93 33,83 2,96 65,29 68,25 8 5850 1,95 315 20,9 1,38 3,354 26,73 2,69 89,66 92,35 Tổng 109,87 569,69 679,55 45 Bảng 3.12: Kết quả tổn thất trên tuyến ống phụ C: Tên tuyến ống TÊN ĐOẠN ỐNG L (m3/h) l (m) d (mm) v (m/s) R Σξ Pđ (kg/m2) C 1 650 18,53 100 23 6,94 0,94 32,49 128,6 30,54 159,14 2 1300 4,73 140 23,5 4,75 0,936 33,83 22,47 31,67 54,13 3 1950 0,75 180 21,3 2,87 4,545 27,86 2,15 126,61 128,76 4 2600 4,49 200 23 2,91 3,165 32,49 13,07 102,84 115,9 5 3250 8,69 225 22,7 2,45 3,354 31,69 21,29 106,3 127,59 6 4550 0,71 280 20,5 1,53 5,083 25,9 1,09 131,66 132,75 7 5200 0,73 280 23,5 1,38 1,93 33,83 1,01 65,29 66,3 8 6500 6,65 315 23,2 1,68 3,354 33 11,17 110,69 121,86 9 7150 3,36 355 20,1 1,1 3,354 24,75 3,7 83,02 86,72 Tổng 204,54 788,62 993,15 Từ kết quả tính toán tổn thất áp suất trên 3 tuyến ống, ta thấy ∑∆PA1-D3 > ∑∆PC >∑∆PB nên tuyến ống A1-D3 là tuyến ống chính. 46  Tính toán cân bằng kiểm tra nút: Kiểm tra độ chênh lệch áp suất tại nút của hệ thống nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả nếu chênh lệch quá 5% cần đặt van điều chỉnh.  Nút giữa tuyến A-D và tuyến B: Ta có: 100% =   1236,69 55,6921236,69 100% = 44% > 5% - Đặt van điều chỉnh tại vị trí này .  Nút giữa tuyến A-D và tuyến C: Ta có: 100% =   1236,69 15,9931236,69 100% = 19,7 % >5% - Đặt van điều chỉnh tại vị trí này. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ XỬ LÍ 4.1. Tính toán thiết kế Cyclon. 4.1.1. Kích thước Cyclon. Trong kỹ thuật thông gió xử lý bụi có nhiều loại Cyclon khác nhau, nhưng loại Cyclon Liot do Viện nghiên cứu Kỹ thuật Bảo hộ lao động Leningrat đề xuất đang được áp dụng rộng rãi. Vì vậy, nhóm chọn Cyclon loại LIOT: Lưu lượng không khí cần lọc L = 23400 m3/h. Khối lượng riêng của hạt bụi là: b = 1200 kg/m3 Vận tốc không khí ở miệng vào của Cyclon theo tính toán: v = 20,9 m/s với D = 630 mm.  Đường kính ống dẫn bụi vào: d = 630mm.  Chiều cao ống chuyển tiết diện: a = 1,17 x d = 1,17 x 630 = 737,1 mm.  Chiều rộng ống chuyển tiết diện: ta có: b b ba ba d td       1,737 1,73722 = 630mm  b = 550 mm  Chiều dài ống chuyển tiết diện vào và ra : 1,62 x d = 1020,6 mm 47  Chiều dài ống tiếp tuyến: 1,62 x d = 1020,6 mm  D thân xyclon: 3,24 x d = 2041,2 mm  D ống thoát khí sạch : 1,9 x d = 1197 mm  D ống xả bụi: 0,4 x d = 252 mm  Chiều cao phần trên ống thoát khí sạch: 1,17 x d = 737,1 mm.  Chiều cao giữa thân Cyclon và phần trên ống thoát khí sạch: 0,2 x d = 126 mm  Chiều cao phần nón trên: 0,3 x d = 189 mm  Chiều cao phần hình trụ: 5 x d = 3150 mm.  Chiều cao phễu dưới: 4 x d = 2520 mm  Chiều cao ống xả bụi: d = 630mm.  D ống ra = D ống vào = 630 mm  Bề rộng của khối tiết diện từ thân Cyclon ở đầu ra: 0.67 x d = 422,1 mm  Tổng chiều cao của Cyclon: 11,67 x d = 7352,1 mm.  Khi đặt Cyclon vào giá đỡ, chọn khoảng cách từ mặt đất đến đáy Cyclon (tính luôn buồng lắng bụi ở dưới) là 1650 mm 4.1.2. Tính toán hiệu suất xử lý của Cyclon Trên đây là kích thước của Cyclon LIOT sau khi tính toán theo mô hình mẫu của viện nghiên cứu. Lưu lượng khí cần lọc là 23400 m3/h. Vận tốc vào ở miệng ống chuyển tiết diện: 04,16 55,0737,03600 23400 3600      ba L vE m/s, Nhiệt độ không khí tk = 30oC, áp suất khí quyển Pkq = 760 mmHg. Vận tốc tiếp tuyến trung bình TBTv của hạt bụi trong Cyclon có thể nhận bằng Ev )0,17,0( : 48 04,1604,161 TBTv m/s. Bán kính trung bình của vòng chuyển động xoắn ốc của hạt bụi trong Cyclon: m rr r 81,0 2 02,1599,0 2 21 0      Trong đó: - r1: bán kính ống thoát khí sạch, r1 = 0,599 m. - r2: bán kính thân hình trụ xyclon, r2 = 1,02 m. Số vòng quay của Cyclon : 15,3 81,014,32 04,16 2 0      r v n TB T  (vòng/giây) Cyclon LIOT được thiết kế với số vòng quay được trong Cyclon rồi mới chạm vào điểm cuối cùng của vỏ hình trụ là: n = 3,15 vòng/giây. Đường kính giới hạn của hạt bụi: 1 2 22 1 2 2 3 ln. )( . 5,4 r r Hnrr L pb o         mm 9,21)(1019,2 599,0 02,1 ln. 413,215,3599,002,11200 5,61063,18 . 14,3 5,4 5 222 6 3       Trong đó:  δo: đường kính giới hạn của hạt bụi (m).  L: lưu lượng (m3/s). L = 23400 m3/h = 6,5 m3/s  μ: hệ số nhớt động lực của bụi (Pa.s). ứng với điều kiện nhiệt độ không khí 30oC và áp suất khí quyển 760 (mmHg) µ= 18,63 x 10-6 (Pa.s).  Hp: Chiều cao làm việc của Cyclon. 49 Hp = H – a = 3,15 – 0,737 = 2,413 m. Với: H- Chiều cao phần hình trụ của Cyclon, H= 3,15 m. a: Chiều cao ống dẩn vào, a = 0,737 m.  r2: bán kính thân Cyclon, r2 = 1,02 m.  r1: bán kính ống thoát khí sạch, r1 = 0,599 m.  ρb: Khối lượng riêng của hạt bụi (kg/m3). ρb = 1200 (kg/m3).  n: Số vòng quay của Cyclon, n = 3,15 vòng/s. Hiệu suất lọc từng cỡ hạt của Cyclon: %100 1 1 )( )( )( 2 0 2        e e Với L rr Hn p b 2 1 2 223 9 4      9 22 2 6 3 1016,2 32,6 599,002,1 413,206,3 1063,18 1200 14,3 9 4       e: là cơ số của lô-ga-rít tư ̣nhiên, Hằng số e  2,718... Từ đó ta tính được các giá trị )( ứng với các cở hạt có 0  như trình bày ở bảng sau: Bảng 4.1: Tính toán hiệu quả lọc theo cở hạt )( của Cyclon. Đường kính hạt bụi (m) 5.10-6 7,5.10-6 12,5. 10-6 17,5. 10-6 >21,9. 10-6 )( 21 e 0,0526 0,114 0,286 0,484 0,645 )( 2 01  e 0,645 50 8,2 17,7 44,3 75 100 Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống. Bảng 4.2. Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụi Đường kính hạt bụi (µm) 20 Tổng Phần trăm khối lượng % 3,1 10,5 15,1 19,6 51,7 100 Lượng bụi trong 1m3 khí thải mg/m3 372 1260 1812 2352 6204 12000 Hiệu quả lọc theo cỡ hạt H% lấy trung bình theo cỡ hạt 8,2 17,7 44,3 75 100 Lượng bụi còn lại sao khi qua Cyclon, mg/m3 341,50 1036,98 1009,28 588,00 0,00 2975,76 Hiệu suất làm sạch của Cyclon: %2,75%100 12000 76,297512000    Nồng độ bụi tối đa cho phép theo QCVN 19: 2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ quy định như sau: Cmax = C x Kp x Kv = 200 x 0,9 x 0,8 = 144 mg/Nm3. Trong đó: + C là nồng độ của bụi tổng lấy theo cột B, C = 200 mg/Nm3. 51 + Kp là hệ số lưu lượng nguồn thải, với L= 23400 m3/h, Kp= 0,9. + Kv là hệ số vùng, khu vực, Chọn Kv = 0,8 ứng với khu vực loại 2. Ở điều kiện thường t = 30oC, nồng độ quy định sẽ là: 6,141 30273 25273 144    rC mg/m3. Nồng độ bụi sau khi ra khỏi Cyclon là 2975,76 mg/m3 > Cr nên cần thêm thiết bị lọc bụi túi vải. 4.1.3. Tính tổn thất do sức cản thủy lực của thiết bị Trở lực của Cyclon được xác định theo công thức: 42,71 2 04,16205,1 52,4 2 22      gg v KP EE  kg/m2 ( Công thức 7.26 Sách Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải -Trần Ngọc Chấn) Trong đó: + EK được xác định theo công thức của Shepherd và Lapple: 52,4 599,04 55,0737,016 4 16 22 1     r ab KE Với - a là chiều cao ống chuyển tiết diện (Ống vào Cyclon), a = 0,737 m. - b là chiều rộng ống chuyển tiết diện (Ống vào Cyclon), b = 0,55 m. - r1: Bán kính đường ống thoát khí sạch, r1 = 0,599 m. +  là tỉ trọng không khí trong điều kiện bình thường,  =1,205(kg/m3). + Ev là vận tốc vào ở miệng ống chuyển tiết diện, Ev =16,04 m/s. 52 4.2. Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải: 4.2.1 Cơ sở tính toán. Lưu lượng khí cần lọc Q = 23400 m3/h Nồng độ bụi gỗ vào thiết bị Cv = 2975,76 mg/m3 Khối lượng riêng của hạt bụi ρb = 1200 kg/m3 Nồng độ bụi ra khỏi thiết bị túi vải đạt QCVN 19: 2009/BTNMT, 6,141rC mg/m 3. Hiệu suất làm việc theo lý thuyết của thiết bị η. %24,95%100 2975,76 6,1412975,76    4.2.2. Tính toán lọc bụi túi vải. Diện tích vải lọc: Khả năng lọc của vải: llọc = 120 – 160 m3/m2.h. Chọn llọc= 150 m3/m2.h 156 150 23400 = Floc  l L m2. Tính toán kích thước túi lọc: Theo Trần Ngọc Chấn, sách ô nhiễm không khí và xử lý khí thải , Trang 162, ta chọn các thông số sau: Đường kính d = 125 – 300 mm, chọn d = 250 mm = 0,25 m. Chiều cao h = 2 – 3,5 m, chọn h = 2,0 m 257,10.225.014.3 mHdFtúi  Tính số túi: 4,99 57,1 156  túi vai F F n 53 Chọn 100 túi, chia là 4 đơn nguyên. Mỗi đơn nguyên gồm 25 túi. Chia thành 5 hàng, mỗi hàng 5 túi. Vậy cần phải xây dựng 5 đơn nguyên (1 dự phòng rung rũ bụi) - Khoảng cách giữa 2 túi tính từ tâm = 2 × d = 500 mm. - Khoảng cách từ tâm túi đến vách = d = 250mm. - Kích thước của 1 đơn nguyên: B × L = 2500 mm × 2500 mm. - D khí vào = D khí ra = 630 mm.. 4.2.3. Trở lực của thiết bị: ∆Ptb = VaiP × n = 1001,28 =128 kg/m 2 Trong đó: + VaiP Tổn thất áp lực của vải lọc, 15075  VaiP kG/m 2, Chọn 100 VaiP kg/m2 + n là hệ số thực nghiệm: n = 1,25-1,3. Chọn n = 1,28 4.3. Chọn quạt gió: 4.3.1 Lương lượng quạt hút. Lưu lượng hút: L = 23400 (m3/h) Khi chọn quạt cần tăng lưu lượng chung của hệ thống theo công thức: 25740234001,1  LKLHT (m 3/h) Trong đó: + K: hệ số dự trữ, K = 1,1 4.2.2. Cột áp quạt hút. Pquạt hút =k x ( P + Pquạt+ PTB) (kG/m 2), a. Tổn thất toàn hệ thống P  : P = HTP x (1 + k  ) + Pnâng Trong đó: 54  k là hệ số tỉ lệ phụ thuộc đặc tính vật liệu vận chuyển, tra bảng 8.1 trang 197 sách Thông gió công nghiệp đối với gỗ là 1,4.  HTP : Tổn thất đường ống chính, HTP =1236,69 Pa.  Pnâng: Tổn thất để nâng vật liệu từ dưới lên. Pnâng = gvh  = gh kk   = 24 (Pa) Với: + h: phần thẳng đứng của đoạn ống, h = h1 - h2 = 8 – 1.2 = 6,8 m - h1: chiều cao từ mặt đất đến đầu vào của Cyclon, h1 = 8 m. - h2: chiều cao từ mặt đất đến đầu chụp hút, h2 = 1,2 m. + v :hàm lượng theo thể tích, tức trọng lượng vật liệu vận chuyển trong 1m3 không khi sạch, xác định theo: v =   kkv - kk = khối lượng riêng của không khí, lấy kk = 1,205 kg/m 3 -  = hàm lượng trọng lượng của vật liệu vận chuyển trong không khí. Dựa theo bảng 8.1 các giá trị thực nghiệm tính toán hệ thống hút bụi và vận chuyển bằng khí ép – Thiết kế thông gió công nghiệp của Hoàng Thị Hiền. Lấy  = 0,3kg/kg + g – gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 Vậy: Tổn thất toàn hệ thống PHT bằng PHT =1236,69x (1 + 1,4 x 0,3) + 24 =1756 Pa = 179,06 kg/m2 b. Tổn thất thiết bị. PTB = PCyclon + PTúi vãi = 67,47 + 128 =195,47 kG/m2. c. Tổn thất bản thân quạt hút. Tổn thất áp lực tại quạt gió Pquạt = 25 kG/m2. 55 Từ đó: Cột áp quạt hút Pquạt hút = 1,1 ( 179,06+ 25 + 195,47) = 439,5 kG/m2. 4.2.2. Chọn quạt hút. Chọn quạt có:  Lưu lượng: Lquạt = 25800 m3/h.  Cột áp: Pquạt = 4400 Pa Công suất đặt trên trục của quạt: 07,45 7,01000 17,75,44881,9 1000 81,9         PL N kW Trong đó: + L: Lưu lượng của quạt, L = 25800 m3/h = 7,17 m3/s. + P : Áp suất của quạt, H= 4400 Pa = 448,5 mmH2O. +  : Hệ số hiệu dụng của quạt ,  =0,7 Công suất của động cơ quạt: kW Na N t ĐC 17,52 95,0 06,451,1       Trong đó: + N: Công suất đặt lên trục của quạt, N= 45,06 kW. + a: hệ số, a= 1,1 (đối với quạt ly tâm có N > 10kW). + t : Hệ số hiệu dụng truyền động, t = 0,95 ( truyền động bằng đai hình thang). 56 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận - Xử lý ô nhiễm bụi từ công đoạn chế biến gỗ là vấn đề cần thiết nhằm giải quyết ô nhiễm do bụi gây ra. - Trên cơ sở lý thuyết kết hợp thực nghiệm, đồ án đã tính toán và thiết kế hệ thống xử lý bụi gỗ bằng thiết bị xiclon và thiết bị lọc túi vải. Nồng độ bụi sau khi xử lý đảm bảo nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép trước khi thải vào môi trường. - Để xử lý bụi nhằm giảm thiểu ô nhiễm cho môi trường, ngoài biện pháp kỹ thuật đã tính toán, việc thường xuyên giáo dục ý thức bảo vệ môi trường cho công nhân nhà máy đòi hỏi phải thực hiện thường xuyên thông qua vận động, tuyên truyền và giáo dục, chế độ khen thưởng hợp lý trong công tác bảo vệ môi trường chung cho nhà máy. 5.2. Kiến nghị - Trong quá trình vận hành, yêu cầu người vận hành phải thực hiện đúng quy trình, thường xuyên vệ sinh thiết bị, máy móc để hệ thống làm việc có hiệu quả cao và tăng tuổi thọ của công trình. - Nhà máy cần có cán bộ chuyên trách được đào tạo và vận hành hệ thống theo quy trình đã định. - Khi có sự cố cần liên hệ với các cơ quan chuyên môn để giải quyết. Mặt khác, nhà máy cần có sự liên hệ thường xuyên với các cơ quan chức năng để được hướng dẫn cụ thể về chính sách bảo vệ môi trường và các vấn đề có lên quan tới môi trường. 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Trần Ngọc Chấn – ONKK và xử lý khí thải.Tập 2, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội - 2004 2) Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hoá chất tập 2 - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 3) Hoàng Thị Hiền – Thông gió công nghiệp, Nhà xuất bản xây dựng - 11/1998 4) GS Trần Ngọc Chấn 1998, Kỹ thuật thông gió, NXB Xây Dựng - Hà Nội.