Đồ án Xử lý bụi và khí thải Công ty Hoàng Đức Linh

ường Đơng Lễ, Thành phố Đơng Hà, Quảng Trị. Khu dự án gồm 2 lơ đất cách nhau bởi đường liên thơng của CCN (rộng 10.5 m2; diện tích 2 lơ lần lượt là 5.235 m2 và 5.521 m2. Ranh giới khu dự án như sau: - Phía Đơng Bắc giáp Cơng ty TNHH Hồng Thi. - Phía Tây Bắc giáp đường Lý Thường Kiệt nối dài. - Phía Đơng Nam giáp đường khu vực rộng 13.5m. - Các phía khác giáp đất của CCN. 1.1.2 Đặc điểm khu đất - Địa hình khu Dự án bằng phẳng, thốt nước tốt, khơng bị ngập úng. - Cơng trình được xây dựng trên nền địa chất khá vững chắc. Nền đá gốc phân bố tương đối nơng, cường độ chịu tải của đá khá lớn, đảm bảo cho sự ổn định của cơng trình. 1.2 Cơng nghệ sản xuất: 1.2.1 Quy trình sản xuất ván ghép thanh: Hình 1.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất ván ghép thanh Cây gỗ Gỗ súc trịn Cưa xẻ Gỗ thanh Sấy gỗ Tráng keo Ép định hình Cắt định hình Ép nĩng Đĩng kiện Chà nhám Kho thành phẩm Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 4 1.2.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất đồ gỗ dân dụng và đồ gỗ mỹ nghệ: Hình 1.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất đồ gỗ mỹ nghệ, đồ mộc dân dụng 1.2.3 Thuyết minh cơng nghệ: - Gỗ trịn và gỗ súc được xẻ trên cưa CD hoặc cưa vịng trịn. - Hấp áp lực : Gỗ các loại sau khi tạo phơi được cưa vào hấp tẩm áp lực và sấy chân khơng đối với các loại gỗ quý. - Sấy : Sử dụng phương pháp sấy nhiệt bằng 6 lị sấy cơng suất 30 m3/lị, nhiên liệu sử dụng là củi và các phế thải khác từ gỗ. - Mộc máy: Sau khi gỗ được hấp tẩm và sấy khơ, chuyển sang khâu mộc máy. Khâu này gồm các cơng đoạn: tạo phơi chi tiết, định hình chi tiết sản phẩm, bào, phay, tubi, khoan, đục, cắt định hình, chà nhám sản phẩm. - Mộc tay: Khâu mộc tay sử dụng đội ngũ cơng nhân cĩ tay nghề cao để lắp ráp hồn chỉnh sản phẩm. - Sau khi các sản phẩm hồn thành được xử lý, đĩng gĩi và chuyển vào kho thành phẩm chờ tiêu thụ. 1.3 Tải lượng của các nguồn phát sinh: - Bụi phát sinh từ các cơng đoạn xử lý và chế biến gỗ (cưa, xẻ, gia cơng, bào, chà nhám, đánh bĩng , sơn và xử lý thành phẩm). - Mỗi cơng đoạn trong sản xuất sẽ phát sinh bụi tương ứng với tải lượng phụ thuộc vào tính chất, chất lượng của các loại gỗ hay yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm … Do đĩ, rất khĩ tính tốn xác định được tải lượng bụi thải cụ thể cho từng cơng đoạn sản xuất của Nhà máy. + Theo tính tốn của tổ chức Y tế Thế giới (WHO) hệ số ơ nhiễm bụi phát sinh trong các cơng đoạn chế biến gỗ như sau: Cây gỗ Gỗ súc trịn Gỗ xẻ Hấp, sấy Máy mộc gia cơng chế biến Mộc tay lắp ráp Làm nguội Trám trít Thành phẩm Đĩng gĩi Xử lý Sơn phủ Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 5 Bảng 1.1: Bụi phát sinh trong hoạt động chế biến gỗ STT Cơng đoạn Đơn vị (U) Bụi (TSP) kg/U 1 Bốc dỡ và cưa gỗ 1 tấn 0.187 2 Cắt định hình và chà nhám 1 m2 0.05 Nguồn: Assessment of Sources of Air, Water, and Land Pollution. Part I. WHO – 1993 + Qua bảng trên cho thấy: lượng bụi phát sinh từ quá trình bốc dỡ và cưa xẻ gỗ là chủ yếu, bụi phát sinh từ cơng đoạn cắt định hình và chà nhám khơng đáng kể. Tổng lượng nguyên liệu gỗ cho Xưởng là 8.616 m3/năm. Với trọng lượng riêng của các loại gỗ tươi thơng thường và gỗ quy ước tính trung bình 780 kg/m3, lượng bụi phát thải trong cưa bốc dỡ và cưa xẻ gỗ là: 8616 m 3/năm x 780 kg/m3 x 0.187 kg bụi/tấn = 1.257 tấn bụi/năm Khối lượng bụi phát sinh nĩi trên khá lớn, nếu trong các phân xưởng sản xuất khơng cĩ hệ thống thu gom, xử lý bụi và áp dụng các biện pháp bảo hộ cho cơng nhân thì bụi trong khơng khí sẽ tác động lên các cơ quan hơ hấp làm ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ CBNVV. - Khí thải từ lị sấy dùng nhiên liệu gỗ củi: + Tải lượng các chất ơ nhiễm cĩ trong khí thải từ hoạt động của các lị sấy được tính tốn dựa vào một số kết quả nghiên cứu của tác giải trong nước và trên thế giới. Theo tài liệu: Perkins (1974), hệ số phát thải các tác nhân ơ nhiễm từ đốt gỗ, củi được nêu ở bảng sau: Bảng 1.2: Hệ số phát thải các chất ơ nhiễm từ khí thải đốt củi, gỗ: STT Chất gây ơ nhiễm Hệ số phát thải (kg/tấn) 1 CO 13 2 NO2 0.34 3 SO2 0.015 4 Bụi 4.4 (Theo Báo cáo đánh giá tác động mơi trường của Nhà máy (2003)) + Lượng nhiên liệu cần cung cấp cho lị sấy là 1036,8 tấn, bao gồm: củi, gỗ loại thải, mùn cưa (tương đương 70% lượng nhiên liệu theo lý thuyết). Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 6 Bảng 1.3: Tải lượng phát thải các chất ơ nhiễm từ hoạt động của lị đốt STT Chất gây ơ nhiễm Tải lượng thải (kg/năm) 1 CO 13478,4 2 NO2 352,5 3 SO2 15,6 4 Bụi 4561,9 (Theo Báo cáo đánh giá tác động mơi trường của Nhà máy (2003)) Nhận xét: Qua bảng tính tốn lượng chất ơ nhiễm thải vào mơi trường trong một năm hoạt động của Xưởng cho thấy lượng CO, NO2 và bụi là lớn. Do đĩ, khí thải từ quá trình đốt lị cần được xử lý đảm bảo tiêu chuẩn mơi trường Việt Nam quy định trước khi thải ra mơi trường. Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 7 1.4 Bụi gỗ 1.4.1 Sơ đồ qui trình cơng nghệ: Nguyên liệu gỗ Cưa, tẩm, sấy Định hình: Cưa, bào Tạo dáng:Cưa, bào, tuapi Mộng: Tuapi, cưa Chà nhám Sơn phủ bề mặt Lắp ghép - Thành phẩm Hình 2.1: Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ chế biến đồ mộc gia dụng. Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 8  Mơ tả quy trình cơng nghệ. Các cơng đoạn chính trong cơng nghệ chế biến gỗ, cĩ thể chia thành những phần chính như sau: - Cơng đoạn cưa, tẩm và sấy. - Cơng đoạn định hình. - Cơng đoạn tạo dáng. - Cơng đoạn làm mộng - Cơng đoạn chà nhám chi tiết hoặc sản phẩm. - Cơng đoạn sơn phủ bề mặt các chi tiết. Các cơng đoạn được mơ tả lần lượt như sau: + Cưa tẩm và sấy: Nguyên liệu là các loại gỗ vụn, gỗ khúc hoặc gỗ dạng thân cây (cao su, tràm, bạch đàn…). Được cưa ra với những kích thước thích hợp sau đĩ đem ngâm hay tẩm hĩa chất. Đối với các loại gỗ khúc, gỗ vụn, trước khi đem đến cơng đoạn cắt, định dạng sản phẩm phải được dán keo, sau khi ghép các khúc gỗ lại, chúng sẽ được sấy bằng hơi nhiệt từ việc đốt củi để tạo những miếng lớn hơn, thích hợp cho việc cắt xén sản phẩm. Cơng đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa. + Định hình : Tùy loại chi tiết cần thực hiện mà ở giai đoạn này gỗ sẽ được cắt hay tuapi để cĩ những kích thước thích hợp:  Đối với các sản phẩm cĩ dạng phẳng, các tấm gỗ ép sẽ được cắt xén theo từng chi tiết tương ứng như các loại khung ghế, tay cầm của ghế.  Đối với các chi tiết phức tạp như chân ghế, chân tủ, chân giường cĩ các loại hoa văn khác nhau, gỗ sẽ được phay chi tiết bằng máy tuapi. Cơng đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa, máy tuapi. + Tạo dáng : Gỗ sau khi được cắt đúng kích thước theo yêu cầu ở khâu định hình, sẽ được tạo dáng chi tiết tương ứng với từng sản phẩm. Cơng đoạn này bao gồm: cưa lọng, phay, bào để tạo dáng chính xác cho các chi tiết sản phẩm. Cơng đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa, máy tuapi, bào. + Mộng : Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 9 Gỗ sau khi được tạo dáng chính xác ở khâu tạo dáng, sau đĩ được đưa vào khâu mộng để làm các mộng lắp ghép. Các mộng bao gồm: mộng âm, mộng dương, mộng đơn, mộng đơi. Cơng đoạn này chủ yếu sử dụng các máy tuapi, cưa mâm 2 lưỡi. Cơng đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa, máy tuapi. + Chà nhám (đánh bĩng) chi tiết hoặc sản phẩm : Ở cơng đoạn này, chi tiết (sản phẩm) trước hết sẽ được chà nhám thơ các gĩc cạnh, bề mặt. Sau đĩ chúng được chà tinh bằng các loại giấy nhám mịn bằng máy hoặc bằng tay. Cơng đoạn này phát sinh bụi do các máy chà nhám + Sơn phủ bề mặt : Sau khi chà nhám tinh, sản phẩm được sơn phủ bề mặt bằng cách nhúng vào vecni hoặc sơn bằng máy. Mục đích của sơn phủ bề mặt là để chống mối mọt và làm cho sản phẩm thêm bĩng đẹp. Cơng đoạn này phát sinh bụi sơn. + Lắp ghép - thành phẩm : Ở cơng đoạn này, các chi tiết đã được gia cơng hồn chỉnh, các chi tiết này sẽ được bộ phận lắp ghép, lắp ghép thành sản phẩm. Các sản phẩm sau khi lắp ghép sẽ được kiểm tra chất lượng trước khi đĩng gĩi – xuất xưởng. 1.4.2 Bụi gỗ : Đây là nguồn ơ nhiễm nghiêm trọng nhất trong cơng nghiệp chế biến gỗ, vì hiện trong phân xưởng cũ nồng độ bụi quá cao so với tiêu chuẩn cho phép. Bụi phát sinh chủ yếu từ các cơng đoạn và qúa trình sau: - Cưa xẻ gỗ để tạo phơi cho các chi tiết mộc. - Rọc, xẻ gỗ. - Khoan, phay, bào. - Chà nhám, bào nhẵn bề mặt các chi tiết. Tuy nhiên, cĩ sự khác biệt đáng kể về kích thước cỡ hạt bụi và tải lượng bụi sinh ra ở những cơng đoạn khác nhau. Tại các cơng đoạn gia cơng thơ như cưa cắt, bào, tiện, phay… phần lớn chất thải đều cĩ kích thước lớn cĩ khi tới hàng ngàn m. Hệ số phát Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 10 thải bụi ở các cơng đoạn trong cơng nghệ sản xuất gỗ được thể hiện trong bảng 2.5 sau: Bảng 2.1 : Hệ số ơ nhiễm bụi trong cơng nghệ sản xuất gỗ gia dụng. S TT Cơng đoạn Hệ số ơ nhiễm 1 Cắt và bốc xếp gỗ 0,187 ( Kg/ tấn gỗ) 2 Gia cơng chi tiết 0,5 (Kg/tấn gỗ) 3 Chà nhám, đánh bĩng 0,05 (Kg/m2) (Nguồn: WHO, 1993) Tại các cơng đoạn gia cơng tinh như chà nhám, đánh bĩng, tải lượng bụi khơng lớn nhưng kích cỡ hạt bụi rất nhỏ, thường nằm trong khoảng từ (2÷20) m, nên dễ phát tán trong khơng khí. Ngịai ra tại các cơng đọan khác như vận chuyển gỗ, lắp gép… đều phát sinh bụi tuy nhiên mức độ khơng đáng kể. Thành phần và tính chất của bụi ở đây chủ yếu là bụi cơ học. Đĩ là một hỗn hợp các hạt cellulose với kích thước thay đổi trong một phạm vi rất rộng. Các lọai bụi này, nhất thiết phải cĩ thiết bị thu hồi và xử lý triệt để, nếu khơng sẽ gây ra một số tác động nhất định đến mơi trường và sức khỏe con người. Bảng 2.2: Tải lượng ơ nhiễm bụi và chất thải rắn Kích thước bụi Nguyên liệu sử dụng trong năm (tấn) Tải lượng ơ nhiễm trong năm (kg/năm) Cưa, tẩm sấy 4250 794,75 Bụi tinh (gia cơng) 3400 1700 Bụi tinh (chà nhám) 12.000 m 2 600 Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 11 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI 2.1 Ơ nhiễm khơng khí do bụi: 2.1.1 Định nghĩa: Bụi là tập hợp nhiều hạt, cĩ kích thước nhỏ bé, tồn tại lâu trong khơng khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nhiều pha gồm hơi, khĩi,mù. Bụi bay cĩ kích thước từ (0,001÷10)µm bao gồm tro, muội, khĩi và những hạt rắn được nghiền nhỏ, chuyển động theo kiểu Brao hoặc rơi xuống đất với vận tốc khơng đổi theo định luật stoke. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn thương nặng cho cơ quan hơ hấp, nhất là khi phổi nhiễm bụi thạch anh (Silicose) do hít thở phải khơng khí cĩ chứa bụi bioxit silic lâu ngày. Bụi lắng cĩ khích thước lớn hơn 10µm, thường rơi nhanh xuống đất theo định luật Newton với tốc độ tăng dần. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn hại cho da, mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng… 2.1.2 Phân loại bụi - Theo nguồn gốc: + Bụi hữu cơ như bụi tự nhiên ( bụi do động đất, núi lửa…) + Bụi thực vật (bụi gỗ, bơng, bụi phấn hoa…) + Bụi động vật (len, lơng, tĩc…) + Bụi nhân tạo (nhựa hĩa học, cao su, cement…) + Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…) + Bụi hỗn hợp (do mài, đúc…) - Theo kích thước hạt bụi: + Khi D > 10µm : gọi là bụi; + Khi D = (0,01 ÷ 0,1) µm : gọi là sương mù; + Khi D < 0,1 µm : gọi đĩ là khĩi Với loại bụi cĩ kích thước nhỏ hơn 0,1 µm (khĩi) khi hít thở phải khơng được giữ trong lại trong phế nang của phổi, bụi từ (0,1 ÷ 5) µm ở lại phổi chiếm (80 ÷ 90)%, bụi từ (5 ÷10) µm khi hít vào lại được đào thải ra khỏi phổi, cịn với bụi lớn hơn 10 µm thường đọng lại ở mũi. - Theo tác hại: Theo tác hại của bụi cĩ thể phân ra: + Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen); Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 12 + Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban… (bụi bơng, gai, phân hĩa học, một số tinh dầu gỗ…); + Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, các chất phĩng xạ…) + Bụi xơ hĩa phổi (thạch anh, quặng amiang… 2.1.3 Tính chất hố lý của bụi Độ tin cậy và hiệu quả làm việc của hệ thống lọc bụi phụ thuộc đáng kể vào các tính chất lý – hĩa của bụi và các thơng số của dịng khí mang bụi. Sau đây sẽ trình bày sơ lược các tính chất lý – hĩa cơ bản của bụi ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thống lọc và là cơ sở để chọn thiết bị lọc. 2.1.3.1 Mật độ Mật độ đổ đống (khác với mật độ thực) cĩ tính đến các khe chứa khơng khí giữa các hạt. Mật độ đổ đống dùng để xác định thể tích bụi chiếm chỗ trong bunke chứa bụi. Khi tăng các hạt cùng kích thước mật độ đổ đơng giảm do thể tích tương đối của các lớp khơng khí tăng. Khi nén chặt, mật độ đổ đống tăng 1,2 ÷ 1,5 lần (so với khí mới đổ đống). Mật độ khơng thực là tỷ số khối lượng các hạt và thể tích mà hạt chiếm chỗ, bao gồm các lỗ nhỏ, các khe hổng và khơng đều. Các hạt nguyên khối, phẳng và các hạt ban đầu cĩ mật độ khơng thực trong thực tế trùng với mật độ thực. Những hạt như thế dễ lọc trong thiết bị lọc quán tính hơn so với thiết bị lọc lỗ rỗng do khối lượng bằng khối lượng thực nên chúng ít bị tác dụng lơi kéo của khơng khí sạch thốt ra từ thiết bị lọc. Trái lại các hạt cĩ mật độ khơng thực thấp dễ lọc trong các thiết bị lọc như ống vải, bằng vật liệu xốp vì chúng dễ bị nước hoặc vải lọc giữ lại. Mật độ khơng thực thường cĩ trị số nhỏ hơn so với mật độ thực thường thấy ở bụi cĩ xu hướng đơng tụ hay thiêu kết, ví dụ: mồ hĩng, oxit của các kim loại màu… 2.1.3.2 Tính tán xạ : Kích thước hạt là thơng số cơ bản của bụi, vì chọn thiết bị lọc chủ yếu dựa vào thành phần tán xạ của bụi. Trong quá trình đơng tụ, các hạt ban đầu liên kết với nhau trong thiết bị đơng tụ nên chúng to dần. Do đĩ trong kỹ thuật lọc bụi kích thước Stoc cĩ ý nghĩa quan trọng. Đĩ là đường kính của hạt hình cầu cĩ vận tốc lắng chìm như hạt nhưng khơng phải hình cầu, hoặc chất keo tụ. Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 13 Thành phần tán xạ là hàm lượng tính bằng số lượng hay khối lượng các hạt thuộc nhĩm kích thướng khác nhau. Kích thước hạt cĩ thể được đặc trưng bằng vận tốc treo (vt, m/s) – là vận tốc rơi tự do của hạt trong khơng khí khơng chuyển động. 2.1.3.3 Tính bám dính : Tính bám dính của hạt xác định xu hướng kết dính của chúng. Độ kết dính của hạt tăng cĩ thể làm cho thiết bị lọc bị nghẽn do sản phẩm lọc. Kích thước hạt càng nhỏ thì chúng càng dễ bám vào bề mặt thiết bị. Bụi cĩ (60 ÷ 70)% hạt cĩ đường kính nhỏ hơn 10 µm được coi như bụi kết dính (mặc dầu các hạt kích thước lớn hơn 10 µm mang tính tản rời cao) 2.1.3.4 Tính mài mịn: Tính mài mịn của bụi đặc trưng cho cường độ mài mịn kim loại ở vận tốc như nhau cả khí và nồng độ như nhau của bụi. Nĩ phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng, kích thước và mật độ của hạt. Tính mài mịn của bụi được tính đến khi chọn vận tốc của khí, chiều dày của thiết bị và đường ống dẫn khí cũng như chọn vật liệu ốp của thiết bị. 2.1.3.5 Tính thấm: Tính thấm nước cĩ ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả của thiết bị lọc kiểu ướt, đặc biệt khi thiết bị làm việc cĩ tuần hồn. Khi các hạt khĩ thấm tiếp xúc với bề mặt chất lỏng, chúng bị bề mặt chất lỏng bao bọc. Ngược lại đối với các hạt dễ thấm chúng khơng bị nhúng chìm hay bao phủ bởi các hạt lỏng, mà nổi trên bề mặt nước. Sau khi bề mặt chất lỏng bao bọc phần lớn các hạt, hiệu quả lọc giảm vì các hạt khi tiếp tục tới gần chất lỏng, do kết quả của sự va đập đàn hồi với các hạt được nhúng chìm trước đĩ, chúng cĩ thể bị đẩy trở lại dịng khí. Các hạt phẳng dễ thấm hơn so với các hạt cĩ bề mặt khơng đều. Sở dĩ như vậy là do các hạt cĩ bề mặt khơng đều hầu hết được bao bọc bởi vỏ khí được hấp thụ cản trở sự thấm. Theo đặc trưng thấm nước các vật liệu rắn chia thành 3 nhĩm: - Vật liệu lọc nước: dễ thấm nước (canxi, thạch cao, phần lớn silicat và khống vật được oxi hĩa, halogennua của kim loại kiềm); - Vật liệu kị nước: khĩ thấm nước (grafit, than, lưu huỳnh); - Vật liệu kị nước tuyệt đối (parafin, nhựa teflon, bitum). Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 14 2.1.3.6. Tính hút ẩm và tính hịa tan: Các tính chất này của bụi được xác định trước hết bởi thành phần hĩa học của chúng cũng như kích thước, hình dạng và độ nhám của bề mặt các hạt bụi. Nhờ tính hút ẩm và tính hịa tan mà bụi cĩ thể được lọc trong các thiết bị lọc kiểu ướt. 2.1.3.7. Suất điện trở của lớp bụi: Suất điện trở của lớp bụi phụ thuộc vào tính chất của từng hạt riêng biệt (vào tính dẫn điện bề mặt và bên trong, vào hình dạng và kích thước của hạt) cũng như cấu trúc của lớp và các thơng số của dịng khí. Nĩ ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị lọc bằng điện. Phụ thuộc vào suất điện trở bụi chia thành 3 nhĩm như sau: 2.1.3.8. Tính mang điện: Tính mang điện (cịn gọi là tính được nạp điện) của bụi ảnh hưởng đến trạng thái của bụi trong đường ống và hiệu xuất của bụi (đối với thiết bị lọc bằng điện, thiết bị lọc kiểu ướt…). Ngồi ra tính mang điện cịn ảnh hưởng đến an tồn cháy nổ và tính dính bám của bụi. 2.1.3.9. Tính cháy nổ: Bụi cháy được do bề mặt tiếp xúc với oxi trong khơng khí phát triển mạnh (1 m2/g) cĩ khả năng tự bốc cháy và tạo thành hỗn hợp nổ với khơng khí. Cường độ nổ của bụi phụ thuộc vào tính chất hĩa học và tính chất nhiệt của bụi, vào kích thước và hình dạng của các hạt, nồng độ của chúng trong khơng khí, vào độ ẩm và thành phần của khí, kích thước và nhiệt độ của nguồn cháy và vào hàm lượng tương đối của bụi trơ. 2.2 Các phương pháp xử lý bụi: 2.2.1 Xử lý bụi gỗ  Thiết bị thu hồi bụi khơ Thiết bị thu hồi bụi khơ hoạt động dựa trên các cơ chế lắng khác nhau: trọng lực (các buồng lắng bụi), quán tính (lắng bụi nhờ thay đổi hướng chuyển động của dịng khí hoặc nhờ vào vách ngăn) và ly tâm (các xiclon đơn, nhĩm và tổ hợp, các thiết bị thu hồi bụi xốy và động). Các thiết bị thu hồi bụi nêu trên chế tạo và vận hành đơn giản, được áp dụng phổ biến trong cơng nghiệp. Tuy nhiên hiệu quả thu bụi khơng phải lúc nào cũng đạt yêu cầu nên chúng thường đĩng vai trị xử lý sơ bộ. Một số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khơ: Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 15 a) Buồng lắng bụi Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là lợi dụng trọng lực của các hạt bụi khi dịng khí chứa bụi chuyển động ngang trong thiết bị. Khi đĩ hạt bụi chịu tác dụng đồng thời của hại lực tác dụng. Lực tác dụng theo phương ngang do chuyển động của dịng khí và lực trọng trường. Nếu lực tác động ngang nhỏ, hạt bụi cĩ thể lắng đọng trên bề mặt của thiết bị lắng bụi. Để đạt được điều đĩ, vận tốc chuyển động ngang của hạt bụi phải nhỏ đồng thời kích thước buồng lắng bụi phải lớn để thời gian lưu bụi càng lâu càng tốt. Buồng lắng bụi là kiểu thiết bị đơn giản nhất, trong thời gian khí đi qua thiết bị (vận tốc dịng khí nhỏ hơn (1 ÷ 2)m/s) các hạt bụi dưới tác dụng của lực trọng trường lắng xuống phía dưới và rơi vào bình chứa hoặc đưa ra ngồi bằng vít tải hay băng tải Buồng lắng bụi hoạt động cĩ hiệu quả đối với các hạt cĩ kích thước > 50 m, cịn các hạt bụi cĩ kích thước < 5m thì khả năng thu hồi bằng khơng.  Ưu điểm: + Chế tạo đơn giản. + Chi phí vận hành và bảo trì thiết bị thấp.  Nhược điểm: + Buồng lắng bụi cĩ kích thước lớn, chiếm nhiều diện tích. + Hiệu suất khơng cao. Để tăng hiệu quả lọc bụi, giảm thể tích buồng xử lý người ta cải tiến đưa thêm vào các vách ngăn vào thiết bị Một số dạng buồng lắng bụi: a c a, Buồng đơn Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 16 c, Buồng nhiều tầng Hình 2.2: Các dạng buồng lắng bụi 1, Dịng khí bẩn chứa bụi vào buồng lắng. 2, Khí sạch ra khỏi buồng lắng 3, Bụi thu hồi a, Quỹ đạo chuyển động của bụi kích thước lớn và nặng. b, Quỹ đạo chuyển động của bụi cĩ kích thước nhỏ và nhẹ. c, Quỹ đạo chuyển động của dịng khí. b) Thiết bị lắng quán tính: Nguyên lý hoạt động: Khi đột ngột thay đổi chuyển hướng chuyển động của dịng khí, các hạt bụi dưới tác dụng của lực quán tính tiếp tục chuyển động theo hướng cũ và tách ra khỏi khí, rơi vào bình chứa. Vận tốc của khí trong thiết bị khoảng 1 m/s, cịn ở ống vào khoảng 10 m/s. Hiệu quả xử lý của thiết bị này dạng này từ(65÷80)% đối với các hạt bụi cĩ kích thước (25÷30 )m. Trở lực của chúng trong khoảng (150÷390) N/m2. Khí bẩn Khí sạch Bụi Khí sạch Khí bẩn Bụi Khí bẩn Khí sạch Bụi a, Cĩ vách ngăn. b, Với chỗ quay khí nhẵn. c, Cĩ chĩp mở rộng. Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 17 Khí bẩn Bụi Khí sạch Nhập khí ngang hơng Hình 2.3: Thiết bị lắng bụi quán tính c) Thiết bị lá xách: Các thiết bị này cĩ dãy lá chắn hoặc các vịng chắn. Khí đi qua mạng chắn, đổi hướng đột ngột, các hạt bụi do quán tính chuyển động theo hướng cũ tách ra khỏi khí hoặc va đập vào các tấm phẳng nghiêng, lắng trên đĩ rồi rơi xuống dịng khí bụi. Kết quả khí được chia thành hai dịng: Dịng chứa bụi nồng độ cao (10% thể tích) được hút qua xiclon để tiếp tục xử lý, rồi sau đĩ được trộn với dịng đi qua các tấm chắn (chiếm 90% thể tích). Vận tốc khí trước mạng chĩp phải đủ cao (15m/s) để đạt hiệu quả tách bụi quán tính). Trở lực của lưới khoảng(100÷500)N/m2. Thiết bị lá xách được sử dụng để thu hồi bụi cĩ kích thước trên 20m. Yếu điểm của lá xách là sự mài mịn các tấm chắn khi nồng độ bụi cao và cĩ 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 khơng quá 450÷6000C. Khí bụi Khí bụi Khí sạch Hình 2.4: Thiết bị lá xách Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 18 d) Xiclon: Thiết bị xiclon được ứng dụng rộng rãi trong cơng nghiệp cĩ 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: Dịng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của xiclon. Thân xiclon thường là hình trụ cĩ đáy là chĩp cụt. Ống khí bẩn vào thường cĩ dạng khối chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân xiclon. Khí vào xiclon thực hiện chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống dưới và hình thành dịng xốy ngồi. Lúc đĩ, các hạt bụi, dưới tác dụng của lực ly tâm văng vào thành xiclon. Tiến gần đáy chĩp, dịng khí bắt đầu quay ngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành dịng xoắn trong. Các hạt bụi văng đến thành, dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dịng xốy và trọng lực và từ đĩ 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 cơng nghiệp, xiclon được chia làm hai nhĩm: hiệu quả cao và năng suất cao. Nhĩm thứ nhất đạt hiệu cao nhưng yêu cầu chi phí lớn, cịn nhĩm thứ hai cĩ trở lực nhỏ nhưng thu hồi các hạt mịn kém hơn. Trong thực tế, người ta ứng dụng rộng rãi xiclon trụ và xiclon chĩp (khơng cĩ thân trụ). Xiclon trụ thuộc nhĩm năng suất cao, cịn xiclon chĩp thuộc nhĩm hiệu quả cao. Đường kính xiclon trụ khơng lớn hơn 2000mm và xiclon chĩp nhỏ hơn 3000mm.  Ưu điểm: + Khơng cĩ phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị + Cĩ thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C) + Thu hồi bụi ở dạng khơ + Trở lực hầu như cố định và khơng lớn (250÷1500) N/m2 + Làm việc ở áp suất cao + Năng suất cao; Rẻ + Cĩ khả năng thu hồi vật liệu mài mịn mà khơng cần bảo vệ bề mặt xiclon + Hiệu suất khơng phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi + Chế tạo đơn giản.  Nhược điểm: + Hiệu quả vận hành kém khi bụi cĩ kích thước nhỏ hơn 5 m + Khơng thể thu hồi bụi kết dính. - Xiclon đơn Xiclon đơn là thiết bị hồn chỉnh hoạt động độc lập và cĩ nhiều dạng khác nhau như dạng hình trụ, dạng hình cơn. Việc sử dụng loại nào là tùy thuộc vào đặc tính của Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 19 bụi và yêu cầu xử lý. Dạng hình trụ cĩ năng suất lớn, cịn loại hình cơn cĩ hiệu suất lớn. - Xiclon tổ hợp Xiclon tổ hợp là một thiết bị lọc bụi gồm một số lượng lớn các đơn nguyên xiclon mắc song song trong một vỏ cĩ chung đường dẫn khí vào, khí ra, thùng chứa bụi. Trong xiclon tổ hợp, việc tạo nên chuyển động quay của dịng khí trong thiết bị khơng phải do dịng khí được đưa vào theo phương tiếp tuyến mà do các dụng cụ định hướng dạng chong chĩng hoặc dạng hĩa hồng đặt trong thiết bị. Do vậy kích thước của xiclon tổ hợp nhỏ hơn kích thước của xiclon đơn cĩ cùng cơng suất. Nguyên lý làm việc của xiclon tổ hợp: Khi bụi đi vào ống nối và sau đĩ di vào hộp phân phối, từ đĩ đi vào các khơng gian giữa vỏ đơn nguyên và ống xả. Trong khoảng khơng gian này cĩ đặt các dụng cụ định hướng để tạo sự chuyển động xốy. Bụi sau khi tách đi qua lỗ tháo bụi và vào thùng chứa. Khí sạch Khí bụi Bụi Khí Bụi a) xiclon đơn b) xiclon nhĩm Hình 2.5: Xiclon e) Thiết bị thu hồi bụi xốy: Cũng giống như xiclon, thiết bị này ứng dụng cĩ chế lắng bụi ly tâm. Điểm khác cơ bản so với xiclon là trong thiết bị này cĩ dịng khí xốy phụ trợ. Nguyên lý hoạt động: Khí nhiễm bụi được cho vào từ dưới, được xốy nhờ cánh quạt, chuyển động lên trên và chịu tác động của tia khí thứ cấp. Dịng khí thứ cấp chạy Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 20 ra từ vịi phun tiếp tuyến để tạo sự xốy hỗ trợ cho khí. Dưới tác dụng của lực ly tâm bụi văng ra phía ngồi, gặp dịng khí xốy thứ cấp hướng xuống dưới, đẩy chúng vào khoảng khơng gian vành khăn giữa các ống. Khơng gian vành khắn chung quanh ống vào được trang bị vịng đệm chắn để bụi khơng quay trở lại thiết bị.  Ưu điểm của thiết bị thu hồi bụi xốy so với xiclon là: + Hiệu quả thu hồi bụi phân tán cao hơn + Bề mặt trong của thiết bị khơng bị mài mịn + Cĩ thể xử lý khí cĩ nhiệt độ cao hơn do ứng dụng dịng khí thứ cấp lạnh + Cĩ thể điều chỉnh quá trình phân riêng bụi bằng cách thay đổi lượng khí thứ cấp.  Nhược điểm: + Cần cĩ 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 thơng thường cĩ 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 cĩ nhiều nhược điểm như: cánh quạt bị mài mịn nhanh, cĩ khả năng tạo thành các trầm tích trên cánh quạt, do đĩ làm mất căn bằng phần quay, hiệu quả thu hồi d < 10m kém và chế tạo phức tạp.  Thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt: Quá trình thu hồi bụi theo phương pháp ướt dựa trên sự tiếp xúc của dịng khí bụi với chất lỏng, được thực hiện bằng các biện pháp cơ bản sau: + Dịng 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, cịn dịng khí tiếp xúc với bề mặt này. Các hạt bụi bị hút bởi màng nước và tách ra khỏi dịng khí + Dịng 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 dịng 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 Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 21 thiết bị thu hồi bụi ướt tồn tại các dạng bề mặt khác nhau, do đĩ bụi được thu hồi theo nhiều cơ chế khác nhau. Thiết bị lọc bụi ướt cĩ các ưu điểm và nhược điểm so với các thiết bị dạng khác như sau:  Ưu điểm: + Hiệu quả thu hồi bụi cao; + Cĩ thể ứng dụng để thu hồi bụi cĩ kích thước đến 0,1m; + Cĩ thể sử dụng khi nhiệt độ và độ ẩm cao; + Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất; + Cùng với bị cĩ thể thu hồi hơi và khí.  Nhược điểm: + Bụi thu được ở dạng cặn do đĩ phải xử lý nước thải, làm tăng giá quá trình xử lý; + Các giọt lỏng cĩ khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lắng trong ống dẫn và máy hút; + Trong trường hợp khí cĩ tính ăn mịn cần phải bảo vệ thiết bị và đường ống bằng vật liệu chống ăn mịn. Chất lỏng tưới thiết bị thường là nước. Khi kết hợp quá trình thu hồi bụi với xử lý hĩa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ. 2.2.2 Xử lý khí 2.2.2.1 Buồng rửa khí: Các buồng rửa khí được chế tạo bằng kim loại, bêtơng và gạch đá. Trong buồng bố trí các dãy mũi phun để phun nước vào dịng khí chứa bụi chuyển động qua buồng. Để tăng hiệu suất lọc bụi, trong buồng cĩ thể bố trí các tấm chắn, các tấm đục lỗ hoặc tưới. Cuối buồng rửa cĩ 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- 1,04l/m 3 . 2.2.2.2 Thiết bị rửa khí trần: Thiết bị rửa khí trần là tháp đứng, thường là hình trụ mà trong đĩ cĩ sự tiếp xúc giữa khí và các giọt lỏng (được tạo ra bởi các vịi 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 cĩ d  10m và kém hiệu quả khi bụi cĩ d < 5 m. Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 22 Vận tốc dịng khí trong thiết bị thường trong khoảng (0,6÷1,2) m/s đối với thiết bị khơng cĩ bộ tách giọt và khoảng (5÷8) m/s đối với thiết bị cĩ bộ tách giọt. Trở lực của tháp trần khơng cĩ bộ tách giọt và lưới phân phối khí thường khơng quá 250N/m2. 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. 2.2.2.3 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 khơng 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. Ngồi tháp ngược chiều, trên thực tế người ta cịn 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 dịng khí, lưu lượng lỏng (0,15÷0,51) l/m3. Khi nồng độ bụi ban đầu đến 10- 12 g/m 3 , trở lực 160-100 Pa/m đệm, vận tốc khí trong thiết bị ngược chiều khoảng (1,5÷2,0)m/s, cịn 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 cĩ kích thước d  2m trên 90%. Thực tế hạt cĩ kích thước (2÷5)m được thu hồi 70% cịn hạt lớn hơn (80÷90)%. Trở lực tháp đệm phụ thuộc dạng vật liệu đệm và điều kiện làm việc, cĩ thể lên tới 1500N/m 2 . 2.2.2.4 Thiết bị sủi bọt: Phổ biến nhất là thiết bị sủi bọt với đãi chảy sụt và đĩa chảy qua. Đĩa chảy sụt cĩ 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 khơng gian dưới lưới do lực quán tính, được hình thành do dịng khí thay đổi hướng chuyển động khi đi qua đĩa. Hiệu quả của giai đoạn này chỉ lớn đối với bụi thơ 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. Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 23 Thiết bị sủi bọt cĩ ưu điểm là hiệu quả thu hồi bụi cao đối với hạt cĩ kích thước lớn hơn 2m và trở lực khơng lớn hơn (300÷1000)N/m2. Tuy nhiên, nĩ cịn tồn tại các yếu điểm sau: + Hạt cĩ kích thước nhỏ hơn 2m khơng được thu hồi hồn tồn; + Cần cĩ bộ phận tách giọt lỏng; + Khơng cho phép lưu lượng khí dao động lớn vì như vậy sẽ phá vỡ chế độ tạo bọt; + Khơng cho phép nồng độ bụi trong khí dao động lớn vì cĩ thể làm bẩn đĩa. 2.2.2.5 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 dịng khí lên bề mặt chất lỏng và do sự thay đổi hướng đột ngột của dịng 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 đĩng vai trị 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 cĩ kích thước lớn hơn 3m. 2.2.2.6 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 cĩ kích thước (2÷5)m đạt 90%. Các thiết bị rửa khí ly tâm được ứng dụng trong thực tế, theo kết cấu cĩ thể chia làm hai dạng: + Thiết bị, trong đĩ dịng xốy 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 vịi 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. 2.2.2.7 Thiết bị rửa khí vận tốc cao (thiết bị rửa khí Venturi): Để làm sạch khí khỏi bụi cĩ kích thước (1÷2) m và nhỏ hơn, người ta ứng dụng chủ yếu các thiết bị rửa khí cĩ vận tốc lớn. Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 24 Nguyên lý hoạt động: dịng khí bụi chuyển động với vận tốc (70÷150)m/s đập vỡ nước thành các giọt cực nhỏ. Độ xốy rối cao của dịng 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. Nĩ 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 cĩ năng suất đến 500000 m3khí/h, vận tốc khí đến 150m/s. Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 25 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ THẾT BỊ XỬ LÝ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ TRONG NHÀ MÁY CHẾ BIẾN GỖ 3.1. Lựa chọn và thuyết minh cơng 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 ơ nhiễm mơi trường khơng khí nĩi chung và bụi nĩi riêng. Làm thế nào vừa giảm được nồng độ bụi xuống mức thấp nhất dưới mức tiêu chuẩn cho phép, mà lại vừa cĩ 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 cơng. + Đạt yêu cầu về mặt kinh tế trong giai đoạn hiện nay. + Phù hợp với các yêu cầu khách quan khác. Qua khảo sát về tính chất của hạt bụi, cũng như các yếu tố như mặt bằng nhà máy… ta đưa ra phương án xử lý bụi gỗ của nhà máy chế biến gỗ như sau : 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 cơng đoạn sản xuất khác như sản xuất ván ép, làm chất đốt cho các lị sấy. Mặt khác, do cĩ lẫn cả bụi tinh và bụi thơ … Chính vì vậy ta chọn phương pháp xử lý bụi ở đây là phương pháp khơ, và sơ đồ cơng nghệ được chọn như hình 3.1: Hình 3.1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý bụi. QUẠT HÚT XICLON THÁP HẤP THỤ ỐNG KHĨI BỤI CHỤP HÚT ỐNG DẪN Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 26 3.1.2. Thuyết minh qui trình cơng nghệ Bụi được thu gom ngay tại vị trí phát sinh thơng qua các chụp hút bố trí trên các máy cơng 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 cĩ kích thước lớn sẽ tách khỏi dịng khí và lắng xuống vào phễu chứa, lượng bụi tinh và khí thải cịn lại sẽ theo dịng khí qua thiết bị tháp hấp thụ. Ở thiết bị tháp hấp thụ , khí thải được hấp thụ với hiệu suất khá cao, khí sau khi qua thiết bị tháp hấp thụ được dẫn ra ống thải và được thải ra ngồi khơng khí. 3.2. Yêu cầu: a) Khí thải sau khi đi qua hệ thống xử lý phải đạt tiêu chuẩn về xả thải, nồng độ bụi và khí ra phải nhỏ hơn nồng độ cho phép dựa vào Quy chuẩn Việt nam 19-2009 về Bụi và các chất vơ cơ để làm mốc so sánh. b) Thiết kế hệ thống phải đảm bảo tiết kiệm tối ưu về kinh tế, đảm bảo thích hợp với mơi trường và khí hậu Việt nam. 3.3. Các thơng số cần thiết cho Tính tốn & Thiết kế: - Lưu lượng khí vào xiclon L= 650 m3/h =0.18 m3/s Bảng 3.1: Các thơng số ơ nhiễm của cơng ty gỗ Hồng Đức Linh Tên Nồng độ , mg/m 3 QCVN19:2 009/ BTNMT, mg/Nm 3 ,cột B Khối lượng riêng, kg/m 3 Độ nhớt động học Nhiệ t độ khí thải, 0C Bụi 1022 200 1200 17.17x10 -6 35 CO 2367 1000 808 NO2 61.9 100 SO2 2.7 500 Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 27 3.4. Sơ đồ nguyên lý của các thiết bị: 3.4.1. Sơ đồ nguyên lý của xiclon: Hình 3.2: Cấu tạo thiết bị xiclon - Cyclon là thiết bị hình trụ trịn cĩ miệng dẫn khí vào ở phía trên. Khơng khí vào cyclon sẽ chảy xốy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ. Xuống tới phần phễu, dịng khí sẽ chuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống tâm thốt ra ngồi. 3.4.2. Sơ đồ nguyên lý của tháp hấp thụ: Hình 3.3: Cấu tạo thiết bị tháp hấp thụ Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 28 - Nguyên lý hấp thụ của tháp hấp thụ: cho khơng khí lẫn khí thải đi vào tháp hấp thụ từ dưới lên, chất lỏng được phun từ trên xuống. Tại đây, khí thải được va đập với chất lỏng và chất lỏng sẽ hấp thụ chất ơ nhiễm trong khí thải. Thường người ta thêm vật liệu đệm vào trong tháp hấp thụ (tháp đệm) để tăng diện tích tiếp xúc giữa pha lỏng và pha khí. Hiệu quả xử lý sẽ cao hơn. Chất lỏng cĩ thể là nước, dung dịch chất hố học… 3.5. Tính tốn thiết bị xử lý: 3.5.1. Tính tốn xiclon: - Khối lượng riêng của hạt bụi là: b = 1200 kg/m 3 - Diện tích tiết diện ngang của xiclon: Trong đĩ: F: diện tích tiết diện ngang của xiclon [ m2] L: lưu lượng dịng khí (m3/s) wp: tốc độ quy ước, thường chọn wq = 2,2 ÷ 2,5 m/s. Chọn wq = 2,5 m/s - Đường kính xiclon Ta cĩ D = = = 0,3 m - Tốc độ thực tế của khí trong xiclon Tốc độ thực tế = 2.55 m/s Với N là số xiclon đơn nguyên – chọn N=1 - Độ sai biệt so với tốc độ tối ưu = 2 % 15% vtt = 2,55 m/s đạt yêu cầu. 3.5.1.1. Các kích thước chi tiết của xiclon: * Đường kính xiclon Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 29 Ta cĩ : D = = = 0,3 m L: lưu lượng dịng khí [m3/s] Wq: tốc độ quy ước, thường chọn wq = 2,2 ÷ 2,5 m/s. Chọn wq = 2,5 m/s * Đường kính của ống thốt khí ra: = 0,12 m Trong đĩ: - L: lượng khí đi vào xiclon m3/s - 84rw m/s : tốc độ khí ra khỏi xiclon, chọn rw = 4 m/s * Ống dẫn khí vào đặt tiếp tuyến với thành thiết bị và mặt cắt cĩ dạng hình chữ nhật chiều cao h và chiều rộng b. tỉ số thường lấy là k )42(/  bhk Do đĩ * Chiều cao cửa vào (m) = = 0,07 m = 0.1 m vw (m/s) : Vận tốc khí vào xiclon, thường lấy 2018 vw m/s. Chọn vw = 18 m/s Chọn k = 2 Từ đĩ ta cĩ * Chiều rộng cửa vào: b = = 0,05 m - Tính tốn xiclon theo phương pháp chọn, dựa vào đường kính thân xiclon ta cĩ:  Chiều dài ống dẫn khí vào: 3005006,06,0  Dl mm  Chiều cao ống tâm cĩ mặt bích: 87050074,174,11  Dh mm Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 30  Chiều cao phần hình trụ: 113050026,226,22  Dh mm  Chiều cao phần thân hình nĩn: 1000500223  Dh mm  Chiều cao phần bên ngồi ống tâm: 1505003,03,04  Dh mm  Chiều cao thiết bị xiclon: 228050056,456,4  DH mm  Đường kính trong của cửa tháo bụi: 2001504,03,02  Dd mm  Chọn d2 = 200 (mm)  Khoảng cách từ tận cùng xiclon đến mặt bích: 16012032,024,05  Dh mm Chọn h5 = 150 mm  Gĩc nghiêng giữa nắp và ống vào:  =150  Hệ số trở lực  = 105 3.5.1.2. Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi: - Đường kính giới hạn của hạt bụi được tính theo cơng thức Trong đĩ 0: đường kính giới hạn của hạt bụi [m] : hệ số nhớt động học của bụi l = H (chiều cao thiết bị) = 18,87 . r2: bán kính thân xiclon, r2 = D/2 = 0,25 m r1: bán kính ống thốt khí sạch, r1 = d1/2 = 0,175 m b: khối lượng riêng của bụi, b = 1200 kg/m 3 vE: vận tốc của khí ở ống dẫn vào xiclon = = 13.9 m/s Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 31 n: số vịng quay của dịng khí bên trong xiclon n = = 7.3 vịng/s Thay các số liệu vào ta cĩ: = 14. ( m ) = 14 3.5.1.3. Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon: Với: Trong đĩ l: chiều cao làm việc của xiclon, l = H = 2.28 m L: lưu lượng làm việc của xiclon, 2000 m3/h Kết quả tính tốn hiệu quả lọc theo cỡ hạt () thể hiện trong bảng sau Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 32 Bảng 3.2: Hiệu quả lọc theo cỡ hạt () Đường kính hạt bụi , m 5. 10 -6 10. 10 -6 15. 10 -6 20. 10 -6 > 20.10 -6 1-exp(2) 0, 3 0,7 5 0,9 6 0,9 96 - 1-exp(0 2 ) 0,94 (), % 3 1.9 80 10 0 10 0 100 3.5.1.4 Hiệu quả lọc theo khối lượng của hệ thống: Bảng 3.3: Bảng phân cấp cỡ hạt ban đầu của hạt bụi Đường kính cỡ hạt , m < 5 5 – 10 10 – 15 15- 20 >20 Tổn g Phần trăm khối lượng % 3,1 10,5 15,1 19,6 51,7 100 Lượng bụi trong 1 m 3 khí thải,mg/m3 18.6 63 90.6 117.6 310.2 600 Hiệu quả lọc theo cỡ hạt H% lấy trung bình theo cỡ hạt 31.9 58.1 94.5 100 100 - Lượng bụi cịn lại sau khi qua xiclon , mg/m 3 12.7 26.4 5 0 0 41.1 - Hiệu suất làm sạch của xiclon Khối lượng bụi thu trong 1 ngày: Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 33  K hối lượng riêng của khí thải ở 35oC:  K hối lượng riêng của hỗn hợp khí thải ở 35oC: Với: - - Ta lập được phương trình sau: Thay vào ta được  Lượng hệ khí vào xiclon [1] Trong đĩ: hh: khối lượng riêng của hỗn hợp khí thải, [ kg/m 3 ] Lhh: lưu lượng khí vào xiclon, [ m 3 /h ] Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào xiclon (% khối lượng) - Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi xiclon (% khối lượng) - Lượng hệ khí ra khỏi xiclon - Lượng khí sạch hồn tồn - Lượng bụi thu được Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 34 - Lưu lượng hệ khí đi ra xiclon - Năng suất xiclon theo lượng khí sạch hồn tồn - Khối lượng bụi thu được ở xiclon trong 1 ngày ( làm vệc 16 giờ/ngày đêm) - Thể tích bụi thu được ở xiclon trong 1 ngày Tổn thất áp suất trong xiclon: - Trở lực của xiclon được xác định theo cơng thức: ξ 3.6. TÍNH THÁP ĐỆM: = 1.25 ở 00C, 1 atm = 1.108 ở 350C, 1 atm. = 808 kg/m 3 Lưu lượng khí thải : Q = 650 m3/h = 10.83 m3/min. 1. Phần mol của CO đi vào : = = = 0.002 Nồng độ mol CO cho phép thải đạt tiêu chuẩn : = 1000 (mg/m 3 ) Phần mol của CO đầu ra : = = = 0.0009 Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 35 2. Hệ số Henry (tra bảng): H = 40000 mmHg = 52.6 Theo định luật Henry : = H = = = = 0.00004 3. Tỷ lệ tối thiểu pha lỏng – khí là : - = ( ) = = = = 27.5 4. Tính tốn yêu cầu tốc độ tối thiểu của dịng chảy lỏng : Chuyển đổi từ m3 - gmol 0 0 C, 101.3 Pa cĩ 0.0224 m 3 /gmol 35 0 C = 0.0224 = 0.025 m 3 /gmol. =10.83 ( m 3 /min )/0.025 = 433.2 gmol/min. = 27.5 = = 27.5 = 433.2 27.5 = 11913 gmol/min = 11.913 kgmol/min. Khối lượng Nitơ lỏng : = 11.913 kgmol/min 28 kg/kgmol = 333.6 kg/min 5. Độ dốc làm việc gấp 1.5 lần ( thơng số kinh nghiệm) = 27.5 1.5 = 41.25. - Tính kích thước tháp hấp thụ : Chuyển đổi lưu lượng khí : G = 0.4332 kgmol/min 29 kg/kgmol = 12.6 kg/min. Điều chỉnh dịng Nitơ lỏng tối thiểu 1.5 lần. L = 1.5 333.6 = 500.4 kg/min. Khối lượng riêng của Nitơ và khơng khí ở 350C. Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 36 = 808 kg/m 3 = 1.108 kg/m 3 - Tính tốn dịng ngang : ( ) ( ) 0.5 = ( ) ( ) 0.5 = 1.47 2. Tiến hành đến điểm ngập lụt từ 1.47. Tra bảng biểu đồ quan hệ giữa độ giảm áp suất và sử ngập lụt ta được = 0.018 ứng với 1.47. G ’ = ( ) 0.5 Trong đĩ : G’ : Lưu lượng khí trên 1 đơn vị diện tích mặt cắt ngang tại đặc điểm ngập lụt, g/s- m 2 : Tra bảng, = 0.018 Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 37 Bảng tra : Khối lượng riêng CO, kg/m3 : Khối lượng riêng Nitơ lỏng, kg/m3 g = 9.81 m/s 2 F : Hệ số nhồi vật liệu Đối với vật liệu hình yên ngựa cĩ đường kính 2in : F = 40 ft2/ft3 = 131 m2/m3 : Độ nhớt chất lỏng ( = 0.00002 Pas đối với Nitơ lỏng ) : Tỷ số khối lượng riêng chất lỏng hấp thụ so với nước . = 0.808 G’ = ( )0.5 = 3.6 kg/m2-s atflooding Tính ở điều kiện làm việc : Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 38 = f = 0.75 3.6 = 2.7 kg/m 2 -s Diện tích mặt ngang của tháp hấp thụ : A = = 12.6 kg/min/60s 2.7 kg/m 2 -s = 0.078 m 2 Lấy A = 0.1 m2 Đường kính tháp hấp thụ : d = = = 0.35 m. Thử lại : = = = 0.01 Đường vẫn giữ bằng 1.47 giảm áp lực mà tại đĩ 2 dịng ngang qua. - Tính chiều cao tháp hấp thụ : = 0.8 m M = 27.5 kgmolCO/kmolCO-water = 0.4332 kgmol/min. = 17.87 kgmol/min. = 0 = 0.002 = 0.0009 Tính tỷ số : = = 1 = = = 1.03 Chiều cao tháp hấp thụ : Z = = 0.8 1.03= 0.825 (m) Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 39 3.7. Chọn quạt hút: Ta chọn quạt hút TOMECO – IPF - 060 - Hiệu suất của quạt q = 70%. - Số vịng quay của quạt: n = 960 vịng/phút. - Cơng suất của máy quạt Trong đĩ Gv: lưu lượng khí thải, m 3 /s. 3.8 . Tính tốn các thiết bị phụ trợ: 3.8.1. Ống dẫn khí vào tháp:  Vận tốc khí vào tháp nằm trong khoảng 4 – 15 m/s (theo bảng II.2 trang 370 sổ tay quá trình và thiết bị cơng nghệ hĩa chất tập 1).  Chọn ống dẫn khí vào tháp cĩ đường kính d1 = 300 mm.  Vận tốc khí vào tháp: v = = = 2.56 (m/s). 3.8.2. Ống dẫn khí ra tháp:  Lấy đường kính ống dẫn khí ra tháp bằng với ống dẫn khí vào tháp: d2 = d1 = 300 mm. 3.8.3. Ống dẫn dung mơi vào tháp:  Vận tốc chất lỏng chảy vào tháp trong khoảng 0,1 ÷ 0,5 m/s (theo bảng II.2 trang 370 sổ tay quá trình và thiết bị cơng nghệ hĩa chất tập 1).  Chọn ống dẫn dung mơi vào tháp cĩ đường kính d3 = 300 mm.  Lưu lượng Nito lỏng :  Vận tốc dung mơi vào tháp v = = = 0,1 (m/s).  Ống dẫn dung mơi từ bể chứa lên bồn cao vị trong khoảng 1,5 ÷ 2,5 m/s (theo bảng II.2 trang 370 sổ tay quá trình và thiết bị cơng nghệ hĩa chất tập1),với lưu lượng nước bằng với lưu lượng nước từ bồn cao vị vào tháp, L = 24.8 m3/h.  Chọn dường ống dẫn nước cĩ đường kính: d4 = 75 mm Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 40  Vận tốc nước trong ống: v = = 1,56 (m/s) 3.9. Tính tốn ống khĩi:  Lưu lượng khí ra khỏi ống khĩi: Qok = Qc = 650 (m 3 /h) = 0,18 (m 3 /s).  Chọn đường kính ống khĩi: dok = 0,3 m.  vận tốc khí trong ống khĩi: ok = = = 2.55 (m/s).  Chiều cao cần thiết của ống khĩi theo mơ hình Berliand (Nga): Hok = Trong đĩ:  A: hệ số phụ thuộc vào khí hậu, đối với khí hậu nhiệt đới. Chọn A=200.  M: lượng chất ơ nhiễm thải ra (g/s).  Nồng độ CO ở 35oC trong 1 m3 khơng khí sau khi được xử lý (QCVN 05 – 2009 ). = 1 = 0,89 (g/m 3 ) M = = 0,89 x 0,18 = 0,16 (g/s)  F: hệ số, đối với chất ơ nhiễm là khí thì F=1.  : chênh lệch nhiệt độ, với nhiệt độ mơi trường = 27oC  = 35 - 27 = 50C.  m,n: hệ số khơng thứ nguyên phụ thuộc điều kiện thốt ra của thải ở miệng ống khĩi (lấy m,n = 1). Theo QCVN 05 : 2009/BTNMT : Ccp: tiêu chuẩn CO xung quanh, Ccp = 5 mg/m 3 . Hok = = Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 41 Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 42 KẾT LUẬN Xử lý ơ nhiễm bụi từ cơng đoạn chế biến gỗ là vấn đề cần thiết nhằm giải quyết ơ nhiễm do bụi gây ra.Trên cơ sở lý thuyết kết hợp thực nghiệm, đồ án đã tính tốn và thiết kế hệ thống xử lý bụi gỗ bằng thiết bị xiclon và thiết bị tháp hấp thụ CO bằng dung dịch Nito lỏng. Nồng độ bụi và khí thải sau khi xử lý đảm bảo nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép trước khi thải vào mơi trường.Để xử lý bụi nhằm giảm thiểu ơ nhiễm cho mơi trường, ngồi biện pháp kỹ thuật đã tính tốn, việc thường xuyên giáo dục ý thức bảo vệ mơi trường cho cơng nhân nhà máy địi hỏi phải thực hiện thường xuyên thơng qua vận động, tuyên truyền và giáo dục, chế độ khen thưởng hợp lý trong cơng tác bảo vệ mơi trường chung cho nhà máy. Đồ án mơn học: Xử lý bụi và khí thải Cơng ty Hồng Đức Linh GVHD: Võ Thị Yên Bình 43 Tài liệu tham khảo 1. Giáo trình xử lý khí thải – Khoa Mơi trường ĐH Huế. 2. Ơ nhiễm khơng khí và xử lý khí thải – GS.TS Trần Ngọc Chấn NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội. 3. Sổ tay quá trình thiết bị&cơng nghệ hố chất tập 1- NXB Khoa học Kỹ thuật. 4. Sổ tay quá trình thiết bị&cơng nghệ hố chất tập 2- NXB Khoa học Kỹ thuật.