Đồ án Xử lí ô nhiễm không khí

động tiêu cực. Trong đó khí bụi phát sinh trong quá trình sản xuất của các nhà máy là một nguyên nhân gây nên ô nhiễm môi trường không khí, ảnh hưởng đến môi trường sống và sức khỏe của con người. Một trong những giải pháp cải thiện điều kiện vệ sinh môi trường trong các nhà máy sản xuất, các khu công nghiệp hiện nay là phát hiện, tổ chức thu gom, xử lí khí thải ở tại các nguồn phát thải. Trong phạm vi của đồ án môn học: kỹ thuật xử lí ô nhiễm không khí và dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Tấn Dũng, chúng tôi đã thực hiện đồ án “ tính toán – thiết kế hệ thống xữ lí khí bụi bằng phương pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h”. Do lần đầu thiết kế đồ án nên trong quá trình tính toán và lựa chọn công nghệ không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự chỉnh sửa, ý kiến đóng góp của tất các thầy cô để đồ án của chúng tôi được hoàn thiện hơn. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Tấn Dũng đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng tôi hoàn thành đồ án này. NHÓM 23 BỘ GIÁO DỤC VÀO ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Đập lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA CÔNG NGHỆ HÓA & TP ---o0o--- BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC Môn học: Xử lí ô nhiễm không khí Mã môn học: 1210070 Họ và tên sinh viên: Đào Tuấn Vũ MSSV: 08115046 Nguyễn Thùy Yến MSSV: 08115050 Lớp : 081150B GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tên đồ án: Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phương pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Mục đích của đồ án: Giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã học vào tính toán ứng dụng trong thực tế Nhiệm vụ: Quy hoạch mặt bằng để lắp đặt hệ thống thiết bị. Lựa chọn thiết bị lọc khí bụi thích hơp. Tính toán các thông số cho thiệt bị lọc khí bụi: vận tốc lọc, tổn thất áp suất… Thiết kế thiết bị lọc khí bụi. Giá thành của thiết bị lọc. Vận hành, và ứng dụng của thiết bị. Vẽ bản vẽ hệ thống xử lí khí bụi bằng phương pháp lọc. Ngày nhận đồ án: 10/11/2010. Ngày nộp đồ án: 10/1/2011. Nội dung và yêu cầu Đồ án đã được thông qua Bộ môn NGƯỜI HƯỚNG DẪN Ngày tháng năm 2011 (Ký và ghi rõ họ tên) Chủ Nhiệm Bộ Môn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. Điểm bằng số: ………… Điểm bằng chữ: …………………… Tp.HCM, ngày ……. Tháng ……. Năm ………………. Giáo viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) Chương 1 TỔNG QUAN VỀ BỤI VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ 1.1. TỒNG QUAN VỀ BỤI 1.1.1. Khái niệm chung về bụi Các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) có thể được tạo ra trong quá trình nghiền, ngưng kết và các phản ứng hóa học khác nhau. Dưới tác dụng của dòng khí hoặc không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng và trong những đều kiện nhất định chúng tạo thành thứ vật chất mà người ta gọi là bụi. Bụi là một hệ thống gồm hai pha: pha khí và pha rắn rời rạc - các hạt có kích thước nằm trong khoảng từ kích thước nguyên tử đến kích thước nhìn thấy được bằng mắt thường, có khả năng tồn tại ở dạng lơ lửng trong thời gian dài ngắn khác nhau. Khi những hạt bụi lơ lửng trong không khí người ta gọi là aerozon, còn khi chúng đã lắng đọng lại trên bề mặt vật thể gọi là aerogen. Bụi thu giữa được hoặc bụi đã lắng động thường đồng nghĩa với khái niệm “ bột”, tức là loại vật chất vụn, rời rạc. Kích thước của hạt bụi δ được hiểu là đường kính, độ dài cạnh của hạt hoặc lổ ray kích thước lớn nhất của hình chiếu hạt. Đường kính tương đương δtđ của hạt có hình dạng bất kỳ là đường kính hình cầu có thể tích bằng thể tích hạt bụi. Vận tốc lắng chìm vc của hạt bụi là vận tốc rơi của hạt trong môi trường tĩnh dưới tác dụng của trọng lực. Vận tốc lắng chìm phụ thuộc vào kích thước của hạt, hình dáng và khối lượng đơn vị của nó cũng như khối lượng đơn vị và độ nhớt môi trường. Đường kính chìm vc của hạt bụi là đường kính hạt bụi hình cầu mà vận tốc rơi và khối lượng đơn vi của nó bằng vận tốc rơi và khối lượng đơn vị của hạt bụi có hình dáng ghi chuẩn đang xét. Bụi trong không khí được đánh giá bằng nồng độ – trọng lượng bụi trong một đơn vị thể tích của không khí, mg/l hoặc mg/m3. Ngoài ra người ta còn đánh giá bằng số lượng hạt bụi cũng như sự phân bố kích thước của chúng trong một đơn vị thể tích không khí. 1.1.2. Phân loại Theo nguồn gốc: bụi được phân biệt thành bụi hữu cơ (nguồn gốc động, thực vật), bụi vô cơ (bụi kim loại và bụi khoáng chât) và bụi hỗn hợp. Theo hình dáng: có thể phân bụi thành 3 dạng + Dạng mảnh ( mỏng) + Dạng sợi. + Dạng khối. Theo kích thước + Bụi thô cát bụi: là những hạt rắn có kích thước hạt d > 75 μm được hình thành trong quá trình cháy tự tự nhiên hay cơ khí như nghiền, tán, đập… + Bụi: hạt chất rắn có kích thước hạt d = (5 ÷ 75) μm được hình thành như bụi thô. + Khói: gồm các hạt thể rắn hay lỏng, đươc tạo ra trong quá trình đốt chảy nhiên liệu hay quá trình ngưng tụ, có kích thước hạt d = (1 ÷ 5) μm. Đặc điểm quan trọng là có đặc tính khuếch tán rất ổn định trong khí quyển. + Khói mịn: gồm những hạt rắn có kích thước d < 1 μm. + Sương: hạt chất lỏng có kích thước d < 10 μm. Loại hạt này ở một nồng độ nhất định làm giảm tầm nhìn, còn gọi là sương giá. Theo tính kết dính của bụi + Bụi không kết dính: xỉ khô, thạch anh, đất khô… + Bụi kết dính yếu: bụi từ lò cao, tro bụi… + Bụi có tính kết dính: bụi kim loại, than bụi tro mà không chứa chất cháy, bụi sữa, mùn cưa… + Bụi có tính kết dính mạnh: bụi xi măng, thạch cao, sợi bông, len… Theo độ dẫn điện + Bụi có điện trở thấp: nhanh trung hòa điện, dễ bị lôi cuốn trở lại dòng khí. + Bụi có điện trở cao: hiệu quả xử lí không cao. + Bụi có điện trở trung bình: thích hợp cho các phương pháp xử lí. Theo tác hại của bụi + Ảnh hưởng đến thực vật: bụi làm giảm khả năng diệp lục hóa quang hợp, hô hấp và thoát hơi nước. Dẫn đến cây sinh trưởng kém, làm năng suất cây giảm, làm thất thu mùa màng… + Ảnh hưởng đến động vật: bụi làm ảnh hưởng đến hệ hô hấp của động vật làm kích thích với các bệnh ho, dị ứng. + Ảnh hưởng đến con người Bụi gây ra bệnh bụi phổi, do sự xâm nhập của những hạt có đường kính d = ( 1÷ 2 ) μm vào sâu trong phổi và bị lắng động trong đó, đối với những hạt d < 0.5 μm bị đẩy ra ngoài khi thở. Khi đó chúng gây nhiễm độc hay dị ứng bằng sự co thắt đường hô hấp đó là bệnh hen suyễn. Loại bụi của vật liệu ăn mòn hay độc tính tan trong nước mà lắng động ở mũi, miệng, đường hô hấp có thể gây tổn thương làm rách ngăn mũi, vách miệng… Bụi có thể gây ra nhiều loại bệnh như: bệnh dị ứng, viêm niêm mạc, nổi ban (bụi bông, gai, phân hóa học), bệnh gây nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, bengen...), bệnh nhiễm trùng ( bụi bông, tóc, vi khuẩn), bệnh xơ phổi ( bụi SiO2, bụi amiang), bệnh ung thư ( bụi quặng phóng xạ, hợp chất Crom…) Ngoài ra bụi cỏn ảnh hưởng đến các công trình dân dụng, mỹ quan đô thị, làm tăng khả năng ăn mòn các công trình dân dụng, công nghiệp, máy móc…và ảnh hưởng tới nguồn nước. Tính chất của bụi Độ phân tán các phân tử Kích thước hạt là một thông số cơ bản của nó. Việc lựa chọn các hạt bụi phụ thuộc vào thành phần phân tán của các hạt bụi tách được. Các thiết bị đặc trưng cho kích thước hạt bụi là đại lượng vận tốc lắng của chúng cũng như đại lượng đường kính lắng. Các hạt bụi công nghiệp có đường kính rất khác nhau, nên nếu cùng khối lượng sẽ lắng với các vận tốc khác nhau, hạt càng gần vơi hình cầu thì lắng càng nhanh. Các kích thước lớn nhất và nhỏ nhất của khối hạt bụi đặc trưng cho khoảng phân bố độ phân tán của chúng. Tính dính kết của bụi Các hạt có xu hướng kết dính vào nhau, với độ kết dính cao bụi có thể dẫn tới tình trạng bệ nghẹt một phần hay toàn bộ thiết bị tách bụi. Do đó đối với các thiết bị lọc, người ta thường thiết lập giới hạn sử dụng theo độ kết dính của hạt bụi. Kích thước hạt bụi càng nhỏ thỉ chúng càng dễ bị bám vào bề mặt thiết bị. Với những bụi có (60-70) % hạt có đường kính nhỏ hơn 10 μm thì rất dễ dẫn đến dính bết, còn bụi có nhiều hạt trên 10 μm thì dễ trở thành tơi xốp. Độ mài mòn của bụi Độ mài mòn của bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại khi cùng vận tốc khí và cùng nồng độ bụi. Độ mài mòn của bụi phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng, kích thước và mật độ của hạt. Khi tính toán thiết kế phải tính đến độ mài mòn của bụi. Độ thấm ướt của bụi Độ thấm ướt bằng nước của các hạt bụi có ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của các thiết bị tách bụi kiểu ướt, đặc biệt là các thiết bị làm việc ở chế độ tuần hoàn. Theo tính chất thấm ướt các vật liệu rắn, được chia làm 3 nhóm: Vật liệu lọc nước: dễ thấm nước (canxi, thạch cao, phần lớn silicat và khoáng vật được oxy hóa, halogenua của kim loại kiềm). Vật liệu kỵ nước: khó thấm nước (grafit, than, lưu huỳnh). Vật liệu kỵ nước tuyệt đối: (paraffin, nhựa Teflon, bitum). Độ hút ẩm của bụi Khả năng hút ẩm của bụi phụ thuộc vào thành phần hóa học cũng như kích thước, hình dạng và độ nhám bề mặt các hạt bụi. Độ hút ẩm của bụi tạo điều kiện tách chúng trong các thiết bị lọc bụi kiểu ướt. Độ dẫn điện của bụi Chỉ số này được dành giá theo chỉ số điện trở suất của bụi và phụ thuộc vào tính chất của từng hạt bụi riêng rẽ, cấu trúc hạt và các thông số của dòng khí. Chỉ số này ảnh hưởng rất lớn đến khả năng làm việc của các bộ lọc bụi tĩnh điện. Sự tích điện của lớp bụi Dấu của các hạt bụi tích điện phụ thuộc vào phương pháp tạo thành, thành phần hóa học, cả những tính chất vật chất mà chúng tiếp xúc. Tính chất này ảnh hưởng đến hiệu quả tách của chúng trong các thiết bị lọc khí (bộ tách ướt,lọc..) đến tính chất nổ và tính bết của các hạt. Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí Các bụi cháy được dễ tạo với oxy của không khí hỗn hợp tự bốc cháy và dễ nổ do bề mặt tiếp xúc rất lớn của các hạt. Cường độ nổ phụ thuộc vào tính chất hóa học, tính chất nhiệt, kích thước, hình dáng các hạt và nồng độ của chúng trong không khí, độ ẩm, thành phần các khí, nhiệt độ nguồn lửa và hàm lượng các chất trơ. Các hạt bụi có khả năng bắt lửa như bụi hữu cơ (sơn, sợi, plastic) và một số bụi vô cơ như nhôm, kẽm, magie… . PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC BỤI Để lọc bụi người ta sử dụng nhiều thiết bị lọc bụi khác nhau và tùy thuộc vào bản chất các lực tác dụng bên trong thiết bị, người ta chia chúng thành những nhóm chính sau đây: Buồng lắng bụi: quá trình xảy ra dưới tác dụng của trọng lực. Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính: lợi dụng lực quán tính khi thay đổi chiều hướng chuyển động để tách bụi ra khỏi dòng không khí. Thiết bị lọc bụi kiểu ly tâm - xiclon: dùng lực ly tâm để đẩy các hạt bụi ra xa tâm quay rồi chạm vào thành thiết bị, hạt bụi bị mất dần động năng và rơi xuống dưới đáy. Lưới lọc bụi bằng vải, lưới thép, giấy, vật liệu rỗng bằng khâu sứ, khâu kim loại…trong thiết bị lọc bụi loại này các lực quán tính, lực trọng trường và cả lực khuếch tán nữa đều phát huy tác dụng. Thiết bị lọc bụi bằng điện: dưới tác dụng của điện trường điện áp cao, các hạt bụi được tích điện và bị hút váo các bản cực khác dấu. Các nhóm thiết bị lọc bụi nêu trên đều có 2 loại: khô và ướt. Chất lỏng làm ướt thiết bị lọc bụi chủ yếu là nước – dùng trong xiclon màng nước, vật liệu rỗng tưới nước. Ngoài ra, người ta còn dùng dầu trong công nghiệp để tẩm ướt các lưới lọc làm bằng sợi thép, lưới thép. Các thông số quan trọng của thiết bị hoặc hệ thống lọc bụi là: Mức độ lọc sạch hay còn gọi là hiệu quả lọc. Năng suất của hệ thống tức là lưu lượng không khí đi qua bộ lọc, m3/h. Sức cản thủy lực, kg/m2 Điện năng tiêu hao cho một thể tích không khí cần lọc kW/m3 không khí. Giá thành thiết bị và các chi phí cho đơn vị sản phẩm. Thiết bị thu hồi bụi khô Buồng lắng bụi Đây là thiết bị lọc bụi đơn giản nhất. Cấu tạo là một không gian hình hộp có diện tích lớn hơn diện tích ống dẫn khí vào. Khi đó vận tốc giảm đột ngột, làm cho hạt bụi rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực, và bị giữ lại trong buồng lắng. Buồng lắng bụi được áp dụng để lắng bui thô có kích thước hạt từ (60-70) μm trở lên. Tuy nhiên, các hạt bụi có kích thước nhỏ vẫn giữ lại trong buồng lắng. Trở lực của thiết bị từ (50-130) Pa, giới hạn nhiệt độ (350 – 550) oC. Hình 1.1. Sơ đồ buồng lắng bụi Ưu điểm: Chế tạo đơn giản. Chi phí vận hành và bảo trì thấp. Giá thành thấp, rẻ tiền có thể sử dụng nguồn nhiều nguyên liệu chế tạo. Lắng được cả bụi khô và bụi ướt. Thường dùng lắng sơ bộ Nhược điểm: Buồng lắng bụi có diện tích lớn, chiếm diện tích nhiều. Hiệu suất không cao. Vận tốc dòng khí nhỏ. Xử lí hiệu quả với các hạt có d > 50 μm. Có nhiều loại buồng lắng như: buồng lắng bụi có vách ngăn, buồng lắng có tấm chắn ở cửa, buồng lắng bụi động năng,.. Hình 1.2. Buồng lắng bụi nhiều ngăn và chuyển động của không khí trong buồng lắng bụi nhiều ngăn Hình 1.3. Buồng lắng bụi nhiều tầng Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính Nguyên lí làm việc của loại thiết bị này là làm thay đổi chiều chuyển động của dòng khí một cách liên tục, lặp đi lặp lại bằng nhiều vật cản có hình dáng khác nhau. Khi dòng khí đổi hướng chuyển động thì bụi do có sức quán tính lớn chuyển hướng chuyển hướng chuyển động ban đầu của mình và va đập vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống đáy thiết bị. Vận tốc khí trong thiết bị khoảng 1m/s, còn ở ống vào khoảng 10m/s. Hiệu quả xử lí của thiết bị dạng này từ (65-80) % với hạt (25-30) μm. Trở lực của chúng khoảng (150-390) N/m2. Ưu điểm Cấu tạo gọn nhẹ Tổn thất áp suất thấp hơn so với các thiết bị khác. Khả năng lắng cao hơn buồng lắng Nhược điểm Hiệu quả xử lí kém với bụi có đường kính d < 5 μm Thường sử dụng để lọc bụi thô. Các dạng khác nhau của thiết bị lọc bụi quán tính Hình 1.4. Thiết bị lọc bụi quán tính: a- có tấm ngăn; b- có phần côn mở rộng; c-bằng cách dẫn nhập dòng khí vào phía hông. Hình 1.5. Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu “lá xách”. Thiết bị lọc ly tâm Có nhiều dạng thiết bị lọc ly tâm khác nhau: kiểu name ngang, kiểu đứng và các thiết bị thu hồi bụi kiểu xoáy, kiểu động. Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng Thiết bị lọc bụi kiểu thẳng đứng thường được gọi là xiclon Nguyên lí: không khí mang bụi vào thiết bị theo ống dẫn được lắp theo phương tiếp tuyến với thân hình trụ của xiclon, không khí sẽ chuyển động xoắn ốc bên trong thân hình trụ của xiclon, khi chạm vào ống đáy hình phễu dòng khí bị dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoắn ốc và thoát ra ngoài ống thải. Các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly tâm sẽ chuyển động về phía thành ống của thân hình trụ, rồi chạm vào đó, mất động năng, rơi xuống đáy phễu. Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo của xiclon: Ống dẫn không khí bẩn vào Vỏ xiclon ( ống trụ ngoài) Phễu chứa bụi Ống trụ ở giữa Van chặn Những thông số cần biết Vận tốc khí vào: vgh > 5m/s Hiệu suất lọc 70% đối với xiclon ướt và xiclon chùm, đường kính cỡ hạt d = (30÷40) μm. Nồng độ bụi vào: Cbụi > 20g/m3 Trở lực của thiết bị: (250-1500) Pa Ưu điểm + Sử dụng rộng rãi, giá thành rẻ. + Không có chi tiết chuyền động, vận hành dễ dàng. + Có thể vận hành bình thường ở nhiệt độ trên 5000C, áp suất lớn, trị so tổn thất áp suất ổn định, thu hồi bụi ở dạng khô. + Hiệu quả xử lí không phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ bụi. Nhược điểm: + Hiệu quả thấp dối với bụi có đường kính d < 5 μm. + Không thể thu hồi bụi kết dính. + Dễ bị mài mòn thiết bị nếu trong dòng khí độc có hơi khí độc. Các loại xiclon phổ biến: Hình 1.7. Xiclon Stairmand Hình 1.8. Xiclon liot Để nâng cao hiệu quả xử lí, người ta kết hợp các xiclon, tạo thành xiclon chùm. Hình 1.9. Cấu tạo chung của Xiclon tổ hợp Hình 1.10. Thiết bị lọc bụi quán tính kết hợp với xiclon 1-Ống dẫn không khí bẩn vào; 2-Thùng lọc quán tính; 3-Ống thải khí sạch ra ngoài; 4-Xiclon; 5- Thùng chứa bụi; 6- Máy quạt hút bụi phụ Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang có cấu tạo khá đơn giản. Thiết bị bao gồm một ống bao hình trụ bên ngoài, bên trong có hình trụ hai đầu bịt tròn và thon để đảm bảo chảy bọc được tốt. Không khí mang bụi đi vào thiết bị được các cánh hướng dòng tạo thành chuyển động xoáy. Lực ly tâm sản sinh ra từ chuyển động xoáy tác động lên các hạt bụi và đẩy chúng ra xa lõi hình trụ rồi chạm vào thành ống bao và thoát ra ngoài qua khe hình khăn để rơi vào nơi tập trung bụi. Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang thường dùng để xử lí bụi khô, đường kính cơ hạt xử lí tương tự xiclon, ít được sử dụng. Thiết bị thu hồi bụi kiểu xoáy Hoạt động tương tự xiclon, nhưng có thêm vòng xoáy phụ trợ, và cơ cấu thổi khí phụ trợ, nên vận hành phức tạp. Hình 1.11. Thiết bị thu hồi bụi kiểu gió xoáy Kiểu vòi phun Kiểu cánh quạt Thiết bị lọc bụi Quá trình lọc trong lưới lọc chia làm 2 giai đoạn: Giai đoạn ổn định: hiệu quả lọc và sức cản khí động không đổi theo thời gian. Giai đoạn không ổn định: hiệu quả lọc và sức cản khí động thay đổi rõ rệt. Cơ chế thu bụi: Va đập Khuếch tán : đối với những hạt có kích thước cực mịn, khuếch tán theo cơ chế Brownian. Tiếp xúc: đối với những hạt có kích thước (0.1 ÷ 1) μm, thu hồi bụi yếu hơn so với va đập và khuếch tán. Ngoài ra, còn có những cơ chế khác như: lực hút tĩnh điện, trọng lực, lực ly tâm, lực nhiệt. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả lọc: Kích thước hạt bụi. Vận tốc khí đi qua lưới lọc. Đường kính sợi vật liệu lọc. Độ lèn chặt ( độ rỗng) cũa lưới lọc. Nguyên lý: Khi cho khí chứa bụi qua vách ngăn xốp, bụi bị giữa lại và khí thì xuyên qua. Khả năng giữa bụi còn phụ thuộc vào loại thiết bị và loại lưới lọc, các loại thường dùng là lọc bụi túi vải ( ống tay áo), lưới lọc bằng sợi. Thiết bị lọc bụi tay áo Thường thiết bị lọc túi vải tay áo hình trụ được giữ chặt trên lưới ống. Lọc bụi tay áo phân làm các loại: + Cơ cấu rung lắc cơ học. + Cơ cấu rũ bụi bằng khí thổi ngược. + Cơ cấu rũ bụi bằng khí nén. Những thông số cần biết: Đường kính ống tay áo khác nhau, phổ biến 120 – 300mm Chiều dài ống 1600- 2000mm Có các loại vải sau: - Vải bông: có tính lọc tốt, giá thành tốt nhưng không bền hóa học, nhiệt, dẫn đến dễ cháy và chứa ẩm cao - Vải len cho khí xuyên qua lớn, bảo đảm dộ sạch ổn định, dễ phục hồi, không bền hóa học và nhiệt, giá thành cao hơn vải bong. Khi làm việc ở nhiệt độ cao sợi len trở nên giòn, thường nhiệt độ giới hạn là 900C. - Vải thủy tinh: bền ở nhiệt độ 150-3500C, chế tạo từ thủy tinh nhôm silicat không kiềm hoặc thủy tinh magezit. - Vải tổng hợp: bền hóa học và nhiệt, bền trong môi trường axit, không bền trong môi trường kiềm, giá thành rẻ hơn vải bông và len. Hình 1.12. Cấu tạo thiết bị lọc bụi tay áo Nguyên lí: Không khí vẩn bụi theo ống (1) vào thùng (2) rồi lọt vào các ống vải số (3). Khí xuyên qua các ống vải từ trong ra ngoài (khoảng không gian xung quanh các ống vải ) mà theo ống (4) mà thoát ra khỏi bộ phận lọc. Chuyển động của không khí theo chiều này là do sức hút của máy quạt nối vào ống (4) (nghĩa là bộ phận lọc bụi làm việc trên đường ống hút). Khi đi qua lần vải của các ống vải (3) thì bụi trong không khí bị giữ lại bên trong các ống vải. Các ống thoát gió số (4) của từng đơn nguyên được nối liền vào ống hút chung số (5).Quá trình này kéo dài trong khoảng (8 ¸ 10) phút. Sau đó đến quá trình rũ bụi lần luợt tiến hành trong từng đơn nguyên một bắt đầu từ đơn nguyên thứ nhất. Lúc đó lá chắn (6) nhờ có hệ thống máy (7) sẽ đóng lại ngăn không cho không khí sạch trong đơn nguyên của mình lọt vào ống dẫn chung đồng thời lúc đó van (8) mở. Bởi vì những ống vải (3) trong tất cả các đơn nguyên đều có đầu dưới thông với thùng (2) cho nên có độ chân không (độ thiếu áp lực) trong thùng (2) do máy quạt tạo ra. Không khí trong phòng sẽ bị hút qua lỗ (8) với tốc độ khá lớn rồi không khí bị hút qua lượt vải của các ống vải thuộc... này theo chiều ngược với chiều đi của không khí trong quá trình ban đầu vải vào bên trong ống vaỉ rồi vào thùng. Đồng thời hệ thống máy (7) rũ mạnh các ống vải bằng những cú đập nhấc lên cao (70 ¸ 80) mm. Nhờ vậy lớp bụi đọng bên trong các ống vải sẽ bị rũ vào thùng bị thải ra ngoài bằng các gạt (9) Sau khhi rũ xong hệ thống máy sẽ mở van (6) đồng thời đóng van (8) lại và đơn nguyên này lại làm việc theo quá trình đầu Sau đó độ 1 vài phút đơn nguyên tiếp theo bắt đầu làm việc theo quá trình thứ (2). Cứ như vậy làm lượt các đơn nguyên đều được rũ sạch bụi sau 1 quá trình lọc bụi. Ưu điểm Hiệu quả thu hồi bụi cao kể cả những hạt có kích thước nhỏ, có thể ứng dụng nhiều loại bụi. Tổn thất áp suất thấp Gồm nhiều đơn nguyên và có thể lắp ráp tại nhà máy. Phổ biến trong công nghiệp do chi phí không cao và có thể phục hồi vải lọc. Nhược điểm Dễ cháy nổ, độ bền nhiệt thấp. Vải lọc dễ bị hư hại nếu nhiệt độ cao và ăn mòn hóa học Không thể vận hành trong môi trường ẩm Cần diện tích bề mặt lớn. Lưới lọc bằng sợi Khí chứa bụi được cho qua lớp vật liệu sợi và bụi được giư lại ở đó. Đo áp suất đầu vào và ra của thiết bị khi thay lớp vật liệu lọc. Những thông số cần biết: Có 2 dạng lưới lọc vừa và lưới lọc tinh. Đối với lọc làm việc trong điều kiện bình thường có thể dùng các loại sợi, len bông vải hay sợi tổng hợp Đối với lọc làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao vật liệu thường dùng là bông thủy tinh, sợi thạch anh, sợi hợp kim nhôm-silicat…giới hạn nhiệt độ là (400 – 1000) oC. Ưu điểm: có khả năng lọc bụi có đường kính d = (0.05÷ 0.5) μm với hiệu quả 99%. Nhược điểm: không có tính kinh tế do thường xuyên thay đổi sợi và khi bụi có đường kính càng lớn thì thời giant hay vật liệu càng nhanh. Thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt Dòng khí mang bụi tiếp xúc với chất lỏng, bụi được giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cặn bùn , do Bụi được tách ra khỏi khí nhờ va chạm giọt nước. Bụi bị hút bởi màng nước và tách ra khỏi dòng khí. Dòng khí bụi sục vào nước và bị chia ra thành các bọt khí, bụi bị ướt và loại ra khỏi dòng khí. Ưu điểm Dễ chế tạo, giá thành thấp, hiệu quả cao. Lọc bụi < 0.1 μm ( thiết bị lọc bụi Venturi) Có thể làm việc với khí nhiệt độ cao và độ ẩm cao. Lưới lọc được khí độc. Làm lạnh hay làm ấm khí thải Nhược điểm Phải xử lí bùn cặn Khí thoát mang theo hơi nước, gây hen rỉ đường ống. Khí thải chứa các chất ăn mòn, vì thế phải bảo vệ thiết bị. Một số thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt . Hình 1.13. Thiết bị tháp trần có vòi phun. 1 - Vỏ thiết bị, 2 - Vòi phun nước, 3 - Tấm chắn nước, 4 - Bộ phận hướng dòng và phân phối khí 1 - Tấm đục lỗ; 2 - Lớp vật liệu rỗng; 3 - Dàn ống phun nước 1 - Thân; 2 - Vòi phun; 3 - Bộ phận tưới nước; 4 - Lưới đỡ; 5 - Đệm; 6 - Bể chứa cặn. Hình 1.14. Thiết bị rửa khí đệm. Hình 1.15. Thiết bị rửa khí đệm với lớp đệm dao động. 1 - Phiểu, 2 - Đĩa chứa lớp hạt cầu, 3 - Lớp hạt cầu, 4 - Lớp hạt cầu chắn nước 5 - Đĩa chắn, 6 - Vòi phun nước, 7 - Dung dịch với mực nước cố định Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Không khí bẩn được dẫn qua một bộ phận phân phối đi vào những ống hoặc mương trong đó dọc theo trục của các ống có đặt những điện cực nối với cực âm của nguồn điện một chiều điện thế cao. Dưới tác dụng của điện trường 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 được điện tích âm và bị hút vào thành ống ( ống nối với đất và được lợi dụng làm nơi thu bụi). Hiệu quả lọc bụi phụ thuộc vào kích thước hạt, cường độ dòng diện và thời gian bụi nằm trong thiết bị. 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 có 2 loại : thiết bị lọc điện loại khô và thiết bị lọc điện loại ướt. Có nhiều loại lọc bụi bằng điện khác nhau: kiểu ống, kiểu tấm bản, kiểu một vùng, kiểu hai vùng. Ưu điểm Hiệu suất thu hồi bụi cao, tiêu tốn ít năng lượng. Có thể thu hồi bụi có kích thước nhỏ d< 0.1 μm, với nồng độ lớn 5.107 mg/m3. Chịu được nhiệt độ cao, tới 5000C. Có thể tự động hóa hoàn toàn khâu vận hành. Có thể làm việc ở áp suất cao hay áp suất chân không. Nhược điểm Chi phí chế tạo cao phức tạp hơn các thiết bị khác. Không thể sử dụng trong dây chuyền xử lí không khí có chứa chất cháy nổ. Chương 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 đó khâu chế biến, điều hoà, bảo quản và xuất hàng liên quan mật thiết với nhau. Vì thế khi thiết kế và qui hoạch mặt bằng nhà máy cũng như hệ thống xử lí khí bụi cần nắm rõ qui trình công nghệ và yêu cầu về mọi mặt của các khâu trong dây chuyền đó. 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 công nghệ. Để đạt được những mục đích đó 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 công nghệ sản xuất,. Hệ thống thu gom phải đi theo một trình tự khoa học, không đan chéo, giao nhau, cản trở lẫn nhau, nhưng vẫn đảm bảo sao cho đường đi là ngắn nhất. Nói 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 hưởng 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 có thể sử dụng khi được bảo quản và xử lí tốt. 3) Qui hoạch hệ thống xử lí cần phải đạt chi phí đầu tư là bé nhất. Cần sử dụng rộng rãi các cấu kiện tiêu chuẩn giảm đến mức thấp nhất các diện tích phụ nhưng phải đảm bảo tiện nghi. Giảm công 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 đó yêu cầu hệ thống xử lí phải nằm trong khu vực có các trục giao thông chính, tiện việc sản xuất và phải đảm bảo không gian làm việc, đường đi lối lại, bốc xếp và vận chuyển thủ công hoặc cơ giới thuận lợi. Có không gian cần thiết để lưu trữ các thiết bị, phương tiện trong dây chuyền công nghệ. 5) Mặt bằng phải phù hợp hệ thống lưới điện quốc qia. Đặc biệt là các khu quy hoạch riêng như các khu công nghiệp, các khu chế xuất… 6) Mặt bằng phải đảm bảo thẩm mỹ công nghiệp, an toàn cháy nổ. Khi xảy ra các sự cố có thể dễ dàng bảo dưỡng, kiểm tra cũng như đi vào để khắc phục sự cố. 7) Khi qui hoạch cũng cần phải tính toán đến khả năng mở rộng nhà máy. 2.2. Quy hoạch mặt bằng Việc bố trí nhà máy sản xuất bột mỳ nên: + Đặt trong các khu công nghiệp: Khu công nghiệp có các phân khu chức năng rõ ràng giữa khu vực sản xuất, khu vực dịch vụ và đảm bảo các điều kiện hướng gió không gây ảnh hưởng môi trường. Trong khu công nghiệp các nhà máy khác nhau, có thể tận dụng được nguồn nguyên liệu, giảm chi phí vận chuyển. Ví dụ, bả sắn thải ra trong quá trình sản xuất có thể là nguyên liệu cho ngành sản xuất thức ăn gia súc. + Hệ thống giao thông: hệ thống giao thông phải đảm bảo thông thoáng, chịu được xe có tải trọng lớn, các trụ lộ chính phải đảm bảo thuận tiện cho việc lưu thông, vận tải hàng hóa bằng container đồng thời không bị ách tách giao thông vào nhưng giờ cao điểm. Việc tính toán quy hoạch đường giao cần tính toán đến khả năng tương thích giữa đường giao thông trong và ngoài khu công nghiệp. + Cấp điện và hệ thống chiếu sáng: Nguồn điện phải được 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 thường: Mạng lưới điện cao thế nằm trong hệ thống điện Quốc gia.ở nước ta điện áp của lưới diện Quốc gia thường là 500, 20, 100, 35, 10, 6kV. Nguồn điện các trạm phát điện, thường là các nhà máy chạy bằng động cơ Diesel có công suất (220 – 250) kVA, có loại lớn công suất (250 750) kVA. Chương 3 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ THIẾT BỊ Các thông số cần thiết để tính toán Ta có: Nhiệt độ không khí là 35oC, Khối lượng riêng ρkk= 1,029 (kg/m3) Nhiệt độ khí bụi tkb = 40oC, Với : ρkb = ρb×yv + (1 - yv) ρkk Trong đó: ρb = 1440 (kg/m3) yv = Cvρkb Type equation here. ρkk = 1,029 (kg/m3) ρkb = ρb× Cvρkb + (1 - Cvρkb)×ρkk ρ2kb = ρb× Cv + (ρkb - Cv)× ρkk ρ2kb + 1,029×ρkb - 2,878 = 0 ρkb = 1,258 (kg/m3) Nồng độ bụi vào thiết bị lọc bụi: Cv = 2000 mg/m3 Lưu lượng 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 = Δpµ( Rv+ Rb) = i=1nξ×ρkb×vL22 + i=1mλ×LD×ρkb×vL22µ( Rv+ Rb) vL = ξ×ρkb×vL22 + λ×LD×ρkb×vL22µ×(Rv+ Rb) vL = 0,025 (m/s) Trong đó: n = m = 1: số lỗ lọc; ξ = 3,36×10-3: hệ số trở lực cục bộ; ρkb= 1,258 (kg/m3) : khối lượng riêng của khí bụi; µ = 18,95 (N.s/m2): độ nhớt không khí ở 35oC; Rv = 6,068×103 (1/m): hệ số trở lực màng ngăn; Rb = 11,141×103 (1/m): hệ số trở lực lớp bã; λ = 2×10-4 :hệ số trở lực ma sát; L = 10-3 (m): độ dày túi vải lọc; D = 3×10-6 (m): đường kính hoặc đường kính tương đương của lỗ lọc; Tổn thất áp suất của dòng khí sau khi đi qua một lỗ lọc là: Δp = ξ×ρkb×vL22 + λ×LD×ρkb×vL22 = 2,753×10-5 (mmH2O) Trung bình trên một túi vải ta có 470.000 (lỗ) 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 saûn xuaát boät mì, ta caàn quan taâm ñeán caùc coâng ñoaïn phaùt sinh buïi, ñoù laø giai ñoaïn saáy, laøm nguoäi, raây, ñaëc bieät laø giai ñoaïn ñoùng bao saûn phaåm. Tinh boät sau khi saáy khoâ, ñöôïc taùch ra khoûi doøng khí noùng, ñöôïc laøm nguoâi ngay bôûi doøng loác khí noùng vaø hoaït ñoäng ñoàng thôøi cuûa van quay. Sau ñoù tinh boät naøy ñöôïc ñöa qua raây haït ñeå ñaûm baûo taïo thaønh haït tinh boät ñoàng nhaát, khoâng keát dính, voùn cuïc, ñaït tieâu chuaån ñoàng ñeàu veà ñoä mòn. Tinh boät sau khi raây ñöôïc bao goùi thaønh phaåm. Buïi boät Nhaäp nguyeân lieäu Maøi Baêm Chaët cuøi 2 Boùc voû Röûa Chaët cuøi Trích ly thoâ 1 Trích ly thoâ 2 Trích ly taän duïng Saáy Trích ly tinh Phaân ly Ly taâm Laøm nguoäi Raây Ñoùng goùi Nhaäp kho Buïi boät Boät khoâng ñaït Trích ly saøng cong Nöôùc, boät, ñaát Hình 2.1. Quy trình saûn xuaát tinh boät saén vaø caùc giai ñoaïn phaùt sinh ra buïi boät. Theo tính toán của cơ quan y tế thế giới và tổ chức bảo vệ môi trường Mĩ (USEPA), từ công suất thiết kế của nhà máy có thể tính ra tải lượng bụi trung bình theo định mức khoảng 0,035 đến 0,04g/s cho một tấn sản phẩm. Ví dụ như một nhà máy có công suất 50 (TSP/ngày), thải vào không khí với tải lượng bụi bột sắn khoảng 1,9 đến 2 (g/s). 3.3.2. Sơ đồ thiết bị Bụi phát sinh trong quá trình hoạt động chủ yếu ở giai đoạn sấy, làm nguội, rây, đóng thành sản phẩm sẽ được thu giữ bằng hệ thống chụp hút. Sau đó bụi được dẫn qua hệ thống đường ống bằng quạt hút đưa vào hệ thống xử lí bụi là thiết bị lọc bụi tay áo. Bụi được giữ lại ở đó,còn khí sau khi xử lí sẽ tiếp tục ra ngoài bằng đường ống thải. bụi được lấy theo định kì bằng cơ cấu rũ bụi. Sơ đồ công nghệ: Nguồn phát thải Chụp hút Đường ống dẫn khí bụi Quạt hút Ống khói thải Thiết bị lọc bụi tay áo 3.3. Tính toán thiết bị túi vải: Chọn túi vải lọc bằng vải len Tổng diện tích bề mặt lọc được tính bằng công thức sau: F = LvL×η = 150003600×0,025×0,97 = 172 m2 Chọn ống lọc túi vải có kích thước: Đường kính ống: D = 200 mm Chiều dài làm việc của ống tay áo: l = 3200 mm Tổng số tay áo: n = Fπ×D×l+ π×D24 = 1723,14×0,2×3,2+ π×0,224 = 85 ống Chọn số ống tay áo để lắp đặt là: 90 ống Phân bố ống tay áo Các ống lọc được phân bố thành 9 hàng, mỗi hàng 10 ống. - Khoảng cách giữa các ống tay áo ( ngang dọc như nhau ) từ 8 – 10 cm, chọn 8 cm. - Khoảng cách giữa các ống tay áo ngoài cùng đến thành thiết bị 8 – 10 cm, chọn 8 cm. - Kích thước 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) Khối lượng bụi thu được trong một ngày : Nồng độ bụi đi vào thiết bị: Cb = 2000 mg/m3 Khối lượng riêng của bụi: ρb = 1440 kg/m3 Lượng hệ khí vào túi vải: Gv = ρkk×Qv = 1,258×15000 = 18870 kg/h Trong đó: ρkk : khối lượng riêng của khí, kg/m3 Qv = 15000 m3/h: lưu lượng khí vào thiết bị lọc túi vải. Nồng độ bụi trong hệ thống đi vào thiết bị lọc túi vải (% khối lượng) yv = Cvρkb = 2000×10-61,258 ×100% = 0,159% Nồng độ bụi trong hệ thống khí ra khỏi thiết bị lọc túi vải (% khối lượng) yr = yv×(1 - η) = 0,159(1 - 0,97) = 0,00477% Lượng hệ khí ra khỏi thiết bị lọc túi vải: Gr = Gv× 100- yv100-yr = 18870× 100- 0,159100-0,00477 = 18840,9 kg/h Lượng khí thải sạch hoàn toàn: Gs = Gv× 100- yv100 = 18870× 100- 0,139100 = 18843,7 kg/h Lượng bụi thu được: Gb = Gv - Gr = 18870- 18840,9 = 29,1 kg/h Lưu lượng hệ khí đi ra thiết bị lọc túi vải: Qr = Grρkb = 18840,9 1,258 = 14976,9 m3/h Năng xuất của thiết bị lọc túi vải theo lượng khí sạch hoàn toàn: Qs = Gsρkk = 18843,71,258 = 14979,1 m3/h Khối lượng bụi thu được trong một ngày : m = 29,1×8 = 232,8 kg/ngày Thể tích bụi thu được ở thiết bị lọc túi vải trong một ngày: V = mρb = 171,21440 = 0,1188 m3/ngày Thời gian rung rũ bụi khôi phục bề mặt lọc: τ = H2,2×10-4×C×vn+1 - A2,2×10-4×C×v = 1002,2*10-4×2000×901,25+1 - 0,252,2×10-4×2000×90 = 2,8×10-3 giờ = 0,168 phút = 10,1 giây Trong đó: 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: τck = 30 phút Chọn máy nén khí để rung rũ bụi: Thời gian thổi khí nén là: 10 s Lưu lượng khí nén cần rung rũ bụi là: 0.002×15000 = 30 m3/h 3.4. Tính toán ống khói – trở lực ống khói: Nồng độ bụi còn lại trong khí thải đầu ra của ống khói: C = (1 - 0,97)×2000 = 60 mg/m3 Nồng độ bụi ra khi đưa về điều kiện chuẩn là: C’ = 60 ×(273+30)273+25 = 61 mg/m3 Áp dụng QCVN 19:2009/BTNMT ta được: Nồng độ bụi tối đa cho phép đối cho khí thải loại B với lưu lượng xả thải là 15.000 (m3/h) trong vùng đô thị loại 2 là: C’max = 60 ×1×0,8 = 48 mg/m3 Nồng độ khí thải đạt tiêu chuẩn. Đường kính ống khói: Dok = 4×Lπ×v , (m) Trong đó: L = 15000 m3/h : lưu lượng khí thải v : vận tốc dòng khí trong ống khói. Chọn v = 5 m/s Dok = 4×15000π×9×3600 = 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 không khí xung quanh là: 30oC. Vậy độ cao ống khói tối thiểu là: H = A×M×F×n×mCmax3L×ΔT 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 lượt ứng với các trường hợp có hiệu suất lọc là: η ≥ 90%; 90%≤η≤75% và η ≤ 75% hoặc không có thiết bị lọc bụi. Với η=97% chọn F = 2 ΔT = 35 - 30 = 5 oC : hiệu số chênh lệch nhiệt độ. m,n : hệ số không thứ nguyên kể đến điều kiện thoát ra của khí thải ở miệng ống khói. m = g(f) với f = 103×v2×DH2× ΔT n = g(Vm) với Vm = 0,65×3Q×ΔT H Giả sử chiều cao ống khói là 30 (m), ta có: f = 103×v2×DH2× ΔT = 103×52×0,77302× 5 = 4,2 < 100 m = (0,67 + 0,1×f + 0,34×3f)-1 = 0,7029 Vm = 0,65×315000×5 30 = 8,822 (m/s) > 2 m/s n = 1. Thay giá trị m, n vào biểu thức tính chiều cao ống khói, ta có: H = 240×2,502×10-4×2×1×0,70296×10-5×34,17×5 = 22,6 m f1 = 103×v2×DH2× ΔT = 103×52×0,7722,62× 5 = 7,54 < 100 m = (0,67 + 0,1×f + 0,34×3f)-1 = 0,62 Vm = 0,65×315000×5 22,6 = 3,32 (m/s) > 2 m/s n = 1 Thay giá trị m, n vào biểu thức tính chiều cao ống khói, ta có: H = 240×2,502×10-4×2×1×0,626×10-5×34,17×5 = 21,23 m Tiếp tục tính lặp cho đến khi nào chiều cao không đổi: m n H f Vm 0.699908 1 30 4.277777778 8.821857 0.620179 1 22.56098847 7.563877423 9.700953 0.603487 1 21.2371536 8.536269412 9.898476 0.599737 1 20.94940462 8.772378455 9.943590 0.598881 1 20.88421187 8.827232153 9.953926 0.598685 1 20.86930363 8.839848335 9.956296 Chọn H = 21 m Tra phụ lục 3 : Kỹ thuật thông gió - Trần Ngọc Chấn Ta được: R = 0,27 Kg/m2.m Tổn thất áp suất trong ống khói: Δpok = R×H = 0,27×21 = 5,67 kg/m2 3.5. Tính ứng suất của thiết bị 3.5.1. Chọn vật liệu Thiết bị làm việc ở 35oC Áp suất làm việc là: Plv = 1 at = 9,81×104 N/m2 Chọn vật liệu là thép carbon thường để chế tạo thiết bị: Kí hiệu thép: CT3 Giới hạn bền: σb = 380×106 N/m2 Giới hạn chảy: σc = 240×106 N/m2 Chiều dày tấm thép: l = 4-20 mm Độ dãn tương đối: δ = 25% Hệ số dẫn nhiệt: λ = 50 Wm×K Khối lượng riêng: ρ = 7850 kg/m3 Chọn công nghệ gia công là hàn tay bằng hồ quang điện, bằng cách hàn giáp nối 2 bên. Hệ số hiệu chỉnh : η = 1 Hệ số an toàn bền kéo: ηk = 2,6 Hệ số an toàn bền cháy: ηc = 1,5 3.5.2. Xác định ứng xuất cho phép của thép CT3 Theo giới hạn bền: [σk] = σknk× η = (380×106×1)/2,6 = 146,106 N/m2 Trong đó: σk = 380×106: giới hạn bền kéo. nk= 2,6: hệ số bền kéo. η = 1: hệ số hiệu chỉnh. Theo giới hạn chảy: [σc] = σcnc×η = (240×106×1) /1,5 = 160×106 N/m2 Trong đó: σc = 380×106: giới hạn bền chảy. nc= 2,6: hệ số bền chảy. η = 1: hệ số hiệu chỉnh. Ta lấy giới hạn bé hơn trong hai ứng suất cho phép ở trên làm ứng xuất cho phép tiêu chuẩn. [σk] = σknk×η = (380×106×1)/2,6 = 146,106 N/m2 3.5.3. Tính toán công suất quạt: Nq= Qr×ΔPht1000×ηq×ηtđ = 14976,6×(12,94×90 + 55,89)3600×1000×0,6×0,95 = 8,91 kW Với ηq = 0,6 : là hiệu suất quạt ηtđ = 0,95: hiệu xuất truyền động trực tiếp với trục động cơ Δpht : tổn thất áp suất trên toàn bộ hệ thống; Qr: Lưu lượng ra khỏi hệ thống lọc. 3.5.4. Tính toán công suất động cơ điện: Ndc = Nq×Kηtd = 8,91×1,10,98 = 10 kW Với : ηtđ là hệ số truyền động, chọn nối đồng trục. K = 1,1 là hệ số dự trữ công suất của động cơ. 3.6. Khai toán kinh tế: 3.6.1. Tính toán thiết bị lọc túi vải: Thân, nắp , đáy làm thép tấm có kích thước: 1000(mm) x 2000 (mm) x 4 (mm): Diện tích 1 tấm : 1×2 = 2 (m2) Khối lượng một tấm: 1×2×0,004×7850 = 62,8 kg Diện tích nắp bằng là: 2,88×2,6 = 7,5 m2 Đáy: 6 tấm Thân: 15 tấm. Tổng số tấm: 25 tấm Tổng khối lượng thép là: 25×62,8 = 1570 kg Lượng sơn dùng để sơn 25 tấm thép là: 25×1×2×2(mặt)×0,2(kg/m2) = 20 kg Tính lượng thép làm dàn đỡ: Chọn thép góc đều cạnh 50×50 (cm × cm) Trọng lượng 2,32 kgmdài Chiều dài: 30 m Khối lượng thép góc là: 2,32×30 = 69,6 kg Chọn vải lọc: khổ 0,8; giá 30.000đồng Dùng 180 m2 vải Khối lượng que hàn cần là: ( 1,570+0.0696)×8(kg/m2) = 14 kg Bảng 3.1. Giá vật liệu thiết bị lọc túi vải Vật liệu Kích thước Số lượng Đơn vị Đơn giá (Đồng) Thành tiền (Đồng) Thép tấm 1×2×0,004 1570 Kg 6.000 9.420.000 Thép góc đều cạnh 69,6 Kg 9.000 626.400 Sơn chống gỉ 20 Kg 15.000 300.000 Sơn màu 20 Kg 30.000 600.000 Que hàn 14 Kg 15.000 210.000 Hệ thống ống thổi khí 3.000.000 Vải Khổ 0,8 180 m 30.000 5.400.000 Tổng cộng 19.556.400 3.6.2 Tính toán ống khói: Dùng thép có kích thước: 1,3 × 2,5 × 0,004 m Khối lượng riêng của thép là: 7850 kg/m3 Diện tích 1 tấm thép là: 3,25 m2 Đường kính ống khói: D = 0,77 m Chiều cao ống khói: 21 (m) Số tấm thép cần là: (21×π×0,77) / 3,125 = 16 tấm Khối lượng thép cần là: 16×1,3×2,5×0,004×7850 = 1633 kg Lượng sơn cần là: 16×1,3×2,5×2(mặt)×0,2(kg/m2) = 21 kg Khối lượng que hàn cần là: 1,570×8(kg/tấn) = 13 kg Bảng 3.2. Giá thành tính toán giá thành ống khói Vật liệu Kích thước Số lượng Đơn vị Đơn giá (Đồng) Thành tiền (Đồng) Thép tấm 1,3 ×2,5×0,004 1633 Kg 6.000 9.798.000 Sơn chống gỉ 21 Kg 15.000 315.000 Sơn màu 21 Kg 30.000 630.000 Que hàn 13 Kg 15.000 195.000 Dây neo cáp ø8 30 m 5.000 180.000 Tăng đơ 3 Bộ 150.000 450.000 Vật liệu phụ 2.000.000 Tổng cộng 13.568.000 3.6.3. Các thiết bị khác: Bảng 3.3. Thống kê các thiết bị khác Tên hạng mục thiết bị Số lượng Giá (Đồng) Quạt hút 1kW 1 cái 5.750.000 Máy nén khí 1 cái 50.400.000 Hàng rào, sàng công tác, giá đỡ 6.500.000 Bu lông, mặt bích các loại 5.700.000 Tổng cộng 68.350.000 3.6.4. Tổng chi phí xây dựng hệ thống xử lí: Bảng 3.4. Tổng chi phí xây dựng hệ thống Thiết bị - công trình Giá thành (Đồng) Giá gia công (Đồng) Tiền (Đồng) Lọc túi vải 19.556.400 6.000.000 25.556.400 Ống khói 13.568.000 4.500.000 18.068.000 Các thiết bị khác 68.350.000 68.350.000 Tổng cộng (làm tròn) 112.000.000 Chương 4 VẬN HÀNH - ỨNG DỤNG 4.1. Vận hành Kiểm tra hệ thống chuẩn bị khởi động: Kiểm tra toàn bộ hệ thống Kiểm tra mức độ đóng bụi của bụi trên túi vải. Vệ sinh xung quanh khu vực thao tác quanh hệ thống xử lí. Kiểm tra nguồn điện cấp đã đạt đủ pha và điện áp không. Kiểm tra tình trạng các van, thiết bị phụ và dụng cụ hỗ trợ. Bật công tắc điện quạt hút cho hệ thống hoạt động. Bật công tắc môtơ lấy bụi ra hệ thống lọc . Tiếp nhận bụi sản phẫm thu được sang khâu hồi lưu hoặc thải bỏ. Vận hành ổn định: Duy trì lưu lượng xử lí theo yêu cầu. Thường xuyên theo dõi áp kế lắp đặt dọc theo hệ thống. Ngừng hệ thống: Lần lượt tắt quạt hút và môtơ thu bụi. máy nén khí Cảnh báo bằng còi trước khi thực hiện dừng hệ thống. Các sự cố thường gặp: Hệ thống vỏ thiết bị bị hở. Nhưng nguy cơ này rất ít khi xảy ra. Trong trường hợp này nguyên nhân có thể xuất nguồn từ lúc bắt dâu lắp đặt hệ thống. Quạt hút làm việc không ổn định hoặc ngưng làm việc - lưu lượng khí thải bị giảm sút. Túi vải mau rách hoặc túi vải bị rơi : Nguyên nhân: do hệ làm sạch làm việc quá mạnh. Ảnh hưởng đến hiệu suất lọc của hệ thống. Trong thực tế, để đảm bảo điều kiện làm việc của túi vải là tối ưu và thời gian sử dụng được kéo dài, giám sát viên luôn điều chỉnh lượng khí nén rung rũ bụi sao cho phù hợp nhất. Một hệ làm sạch yếu Một hệ làm quá mạnh Một hệ thiết kế chuẩn - Độ chênh áp cao. -Giảm lượng gió hút có thể tắc túi lọc. -Chi phí chạy qua quạt hút tăng cao. -Giảm tốc độ bắt bụi ở điểm bắt bụi làm giảm hiệu quả thu giữ bụi kém. -Tiêu hao quá nhiều khí nén. -Giảm tuổi thọ túi. -Bụi chui qua vải trong mỗi đợt xung khí -Đảm bảo tất cả các túi được làm sạch đầy đủ và đều nhau trên toàn bộ bề mặt vải. -Tăng tối đa diện tích vải hữu dụng. -Giảm thiểu tối đa lượng bụi thoát ra trong mỗi lần xung khí. -Tăng tuổi thọ túi vải. -Giảm tiêu thụ khí nén. -Giảm tiêu thụ điện năng (quạt hút 4.2. Ứng dụng Việc lựa chọn phương án tối ưu là một vấn đề quan trọng trong xử lí ô nhiễm môi trường không khí. Làm thế nào vừa giảm nồng độ bụi đến mức cho phép mà vừa có hiệu quả kinh tế cao nhất. phương án lựa chọn được dựa trên những nguyên tắc sau: Thiết bị phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, đúng với yêu cầu của từng loại bụi cần tách. Thiết bị phải có tính kinh tế: giá thành, vốn đầu tư, năng lượng cần dùng… Diện tích chiến mặt bằng sử dụng. Thiết bị dễ vận hành cho công nhân. Thiết bị dễ vận chuyễn từ nơi sản xuất đến nơi lắp đặt. Dễ thi công, lắp đặt. Thông thường hiệu quả lí của thiết bị thường liên quan tới yêu cầu độ sạch của không khí sau khi xử lí, chi phí đầu tư cho hệ thống xử lí và người vận hành thiết bị. Thiết bị lọc bụi túi vải, thường được ứng dụng nhiều trong các nhà máy bởi khả năng đáp ứng được các yêu cầu trên. Đối với những nhà máy sản xuất ra các sản phẩm có dạng bột như bột mỳ, ximang…hay trong giai đoạn sản xuất phát sinh ra bụi như bụi than, bụi kim loại…thường áp dụng phương pháp lọc bụi tay áo vì bụi có thể tái xử dụng sau khi thu hồi. Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Công nghệ xử lí khí bụi của nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h với nồng độ bụi vào 2000mg/m3 có giá thành tương đối thấp, cơ chế vận hành dễ dàng, thu bụi gần như hoàn toàn khí bụi phát sinh, và có thể sử dụng trở lại bụi bột mì. Công nghệ này thường sử dụng bởi khả năng giữ bụi của nó với các hạt có đường kính nhỏ cỡ vài μm và giá thành của nó. Các sự cố có thể xảy ra và biện pháp khắc phục Nếu túi lọc bị rách, bụi sẽ thoát ra ngoài và gây ô nhiễm môi trường. Khi đó phải thay túi khác. Để tránh túi lọc bị rách khi thiết bị lọc tay áo đang hoạt động thì túi vải phải được kiểm tra thay mới định kỳ - túi vải có thể thay mới sau khi sử dụng từ 6 – 12 tháng, hoặc bằng cách kiểm tra nồng độ bụi ra theo định kỳ 6 tháng 1 lần. Đến chu kỳ giũ mà canh van đóng không kín sẽ làm không khí sạch bị mất áp lực, một phần khí nén bị thoát ra ngoài, khi quan sát ống thoát sẽ có hiện tượng phụt hơi mạnh không bình thường tại van điện. Đến thời gian đã định van điện hoạt động nhưng không mở được van nên không thực hiện được quá trình giũ bụi. nếu van diện bị hở sẽ làm mất áp lực khí nén. Do đó, cần kiểm tra hệ thống kĩ hệ thống trước khi vận hành. Ngoài các biện pháp kỹ thuật và công nghệ là chủ yếu và có tính chất giảm nhẹ chất gây ô nhiễm môi trường gây ra cho con người và môi trường, các biện pháp hỗ trợ cũng góp phần làm hạn chế ô nhiễm và cải tạo môi trường. Giáo dục ý thức về môi trường và vệ sinh công nghiệp cho cán bộ, nhân viên trong và ngoài cơ sở. thực hiện thường xuyên và có khoa học chương trình vệ sinh quản lí chất thải xí nghiệp như vệ sinh nhà xưởng hàng ngày và vệ sinh xí nghiệp hàng tuần…ứng dụng các biện pháp giáo dục khác như làm áp phích, báo…để nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của môi trường cho toàn thể cán bộ nhân viên. Dần dần thực hiện hoàn thiện và cải tạo công nghệ nhằm hạn chế ô nhiễm. Đôn dốc và giáo dục cán bộ nhân viên trong nhà máy thực hiện các quy định về an toàn lao động, phòng chống cháy nổ. Tài liệu tham khảo Nguyễn Văn Phước – GT KT XL Chất thải Công Nghiệp. Hoàng Kim Cơ - Tính Toán Kỹ Thuật Lọc Bụi & Làm Sạch Khí - NXB KH&KT. Điều hòa không khí và thông gió - ĐHBK Đà Nẵng. Nguyễn Bin - Các quá trình thiết bị trong cộng nghệ hóa chất và thực phẫm - Tập 1.NXB KH-KT Trần Ngọc Chấn: Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải - Tập 2: Cơ học về bụi và phương pháp xử lí bụi - NXB KH-KT.