Một số thiết bị lọc bụi điển hình

BÀI BÁO CÁO THIẾT BỊ LỌC BỤI Nhóm 2 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề 1 TỔNG QUAN VỀ BỤI 3 Định nghĩa Thực trạng ô nhiễm bụi THIẾT BỊ LỌC BỤI Thiết bị lọc bụi là gì? Nguyên lý hoạt động chung của thiết bị lọc bụi Các loại thiết bị lọc bụi Thiết bị lọc bụi thùng quay. Thiết bị lọc bụi túi vải. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện. Thiết bị lọc bụi màng lọc gốm TÀI LIỆU THAM KHẢO MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm gần đây, chúng ta không thể phủ nhận được sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế cũng như khoa học kỹ thuật của thế giới. Nền công nghiệp thế giới đã đạt đến trình độ kỹ thuật cao, với nhiều thành tựu đáng ghi nhận. Cùng với sự phát triển ấy, mức sống của con người cũng được nâng cao và nhu cầu của con người cũng thay đổi. Tuy nhiên, hệ quả của sự phát triển ấy là một loạt các vấn đề về môi trường như trái đất nóng lên, ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, mực nước biển dâng hay biến đổi khí hậu … Trước thực trạng ấy con người đã có ý thức về bảo vệ môi trường, ý thức về mối quan hệ giữa “phát triển kinh tế” và “bảo vệ môi trường”. Vấn đề “phát triển bền vững” đã không còn xa lạ và đây là mối quan tâm không của riêng ai đặc biệt là các nước đang trên đà phát triển như Việt Nam chúng ta. Khi tốc độ đô thị hóa ngày càng nhanh, số lượng các khu công nghiệp, khu chế xuất ngày càng tăng, ngày càng nhiều bệnh tật ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người liên quan đến vấn đề ô nhiễm không khí. Các bệnh về da, mắt, đặc biệt là đường hô hấp. Vì vậy việc xử lý bụi và khí thải trong quá trình sản xuất là điều tất yếu phải có trong các khu công nghiệp, nhà máy để bảo vệ môi trường không khí. Do đó việc xử lý bụi trong nhà máy trước khi thải ra môi trường không khí là hết sức cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững. TỔNG QUAN VỀ BỤI ĐỊNH NGHĨA Bụi là tập hợp nhiều hạt vật chất vô cơ hay hữu cơ, có kích thước nhỏ bé, tồn tại trong không khí ở dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung gồm hơi, khói và mù. THỰC TRẠNG Ô NHIỄM BỤI Ở VIỆT NAM Môi trường không khí xung quanh của hầu hết các khu vực trong thành phố đều bị ô nhiễm bụi, đặc biệt là ở các nút giao thông, các khu vực có công trường xây dựng và nơi tập trung hoạt động sản xuất công nghiệp. Diễn biến nồng độ bụi PM10 trung bình năm trong không khí xung quanh một số đô thị từ năm 2005 đến 2009 Nguồn: TTKTTV Quốc gia, 2010; Chi cục BVMT Tp. Hồ Chí Minh, 2010 THIẾT BỊ LỌC BỤI ĐỊNH NGHĨA Thiết bị lọc bụi là thiết bị có chứa các vật liệu lọc và các bộ phận thổi (hút) dòng khí thải mang bụi đi qua vật liệu lọc, vật liệu lọc sẽ cho các phân tử khí đi qua và giữ lại các hạt bụi. Chỉ tiêu lọc của thiết bị lọc bụi: Làm sạch thô: lọc được loại bụi có kích thước lớn hơn 75µm Làm sạch trung bình: Khi nồng độbụi khoảng 30 ÷80 mg/m3, hiệu quả lọc bụi khá cao đạt từ 96÷99% Làm sạch tinh: lọc được các hạt sol chất lỏng kích thước nhỏ hơn 10µm , hiệu suất lọc rất cao. Một số thiết bị lọc bụi: + Thiết bị dùng màng lọc : Thiết bị lọc túi vải + Thiết bị lọc tĩnh điện. + Thiết bị lọc bằng gốm. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CHUNG Bụi chứa trong dòng khí được đưa qua bộ phận lọc, các hạt bụi bị giữ lại sau khi tiếp xúc với vật liệu cấu tạo của bộ phận lọc do xuất hiện sự tương tác giữa hạt bụi và vật liệu lọc. CÁC LOẠI THIẾT BỊ LỌC BỤI THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI Thiết bị lọc túi vải được sử dụng rất phổ biến để xử lý các loại bụi mịn, khô khó tách khỏi không khí nhờ lực quán tính và ly tâm. Vật liệu lọc được sử dụng là vải Cấu tạo: Thiết bị lọc bụi túi vải thường có hình trụ: được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị cơ cấu giũ bụi, gồm các phần chính sau: Buồng lọc bụi gồm: buồng làm sạch và buồng khí sạch; Túi lọc bụi: làm bằng các loại vải lọc đường kính từ 125 – 300mm, chiều cao từ 2,5 – 3,5m (hoặc hơn), đầu liên kết vào bản đáy đục lỗ tròn bằng đường kính của ống tay áo hoặc lồng vào khung và cố định một đầu vào bản đục lỗ; Quạt hút; Van: van gió chính, van rũ bụi, van thu hồi bụi; Máy nén khí. Động cơ rung. Vải lọc: Vải lọc thường dùng:vải bông, vải len,vải sợi thủy tinh, vải sợi tổng hợp. Ÿ Vải bông: tính lọc tốt và giá thấp nhưng không bền hóa học và nhiệt, dễ cháy và chứa ẩm cao ŸVải len: có khả năng cho khí xuyên qua lớn,đảm bảo độ sạch ổn định và dễ phục hồi nhưng không bền hóa học và nhiệt, giá cao hơn vải bông, khi làm việc ở nhiệt độ cao thì trởnên giòn,chúng làm việc đến 90oC Ÿ Vải tổng hợp: những năm gần đây thì vải tổng hợp đã từng bước thay thế bông và len do chúng có độ bền cao,trong đa số các trương2 hợp thì giá của chúng rẻ hơn vải len.ví dụ:vải nitơ được ứng dụng khi nhiêt độ khí từ 120-130oC trong công nghệ hóa chất và luyện kim màu Ÿ Vải thủy tinh: bền ở 150-250oC, thường sử dụng ở các nhà máy xi măng, luyện kim. Khi nồng độ bụi thấp thường sử dụng các vải nặng (600-800g/m2), khi nồng độ bụi cao sử dụng các loại vải nhẹ hơn (400-500g/m2) Sợi T0 Chống acide Chống kiềm Chống rách Giá Cotton 102 Yếu Tốt TB Thấp Polypropylene 90 Tốt Tốt Tốt Thấp Nylon 90 Kém Tốt Tốt Thấp Teflon 230 Tốt Tốt TB Cao Sợi thủy tinh 260 Tốt Kém TB TB Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu: 1.Khả năng chứa bụi cao và sau khi phục hồi đảm bảo hiệu quả lọc cao 2. Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu 3.Có độ bền cơ học cao khi nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn 4.Có khả năng phục hồi cao 5.Giá thành thấp. Thông số kỹ thuật: - Năng suất lọc từ 10÷150 m3/phút (có thể thiết kế theo yêu cầu). - Lọc hiệu quả cao với hạt bụi ≥ 1μm. Lọc tốt những bụi mịn, khô khó tách khỏikhông khí. - Hiệu suất tách bụi đạt 99,61÷99,74% khi nồng độ bụi trong không khí vào 3,26÷8,34 g/m3 Nguyên lý lọc bụi của túi vải: Cho không khí lẫn bụi đi qua 1 tấm vải lọc, ban đầu các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải sẽ bị giữ lại trên bề mặt vải theo nguyên lý rây, các hạt nhỏ hơn bám dính trên bề mặt sợi vải lọc do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện trên sợi vải, dần dần lớp bụi thu được dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc, lớp màng này giữ được cả các hạt bụi có kích thước rất nhỏ . Hiệu quả lọc đạt tới 99,8% và lọc được cả các hạt rất nhỏ là nhờ có lớp trợ lọc. Sau 1 khoảng thời gian lớp bụi sẽ rất dày làm sức cản của màng lọc quá lớn, ta phải ngưng cho khí thải đi qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải. Thao tác này được gọi là tái sinh vải lọc. Các phương pháp tái sinh vải: Do lượng bụi tích tụ trên bề mặt vải lọc tăng theo thời gian vận hành dẫn đến trở lực tăng, lưu lượng khí đi qua giảm nên phải có những phương pháp xử lý lượng bụi bám trên vật liệu Vải lọc có thể tái sinh theo phương pháp lắc các đơn nguyên lọc theo bằng xung động cơ học hoặc khí động học. Sự rung lắc cơ học hiệu quả nhất đối với các túi vải lọc theo hướng dọc, nhưng phương pháp này làm cho túi vải bị mòn mạnh đặc biệt là ở phần dưới. Sự rung lắc cần phải ngắn và đột ngột nhưng không quá mạnh để tránh các lực cơ học lớn vào vải. Sự dịch chuyển dao động các phần bên trên của túi lọc theo phương ngang gây mài mòn ít hơn nhưng kém hiệu quả hơn. Sự dao động các túi vải theo phương ngang thường được sử dụng cho các loại vải mỏng với bề mặt nhẵn. Sự rung lắc khí động được thực hiện bằng cách cấp xung lượng không khí nén trong lòng mỗi đơn nguyên lọc. Áp suất dư của không khí nén dùng để tái sinh từ 0,4 – 0,8 MPa; thời gian xung lượng từ 0,1 – 0,2 giây. Lưu lượng thổi không khí nén là 0,1 – 0,2% lượng khí sạch. Tính toán thiết kế lọc bụi túi vải: Hiệu suất xử lý: η= Cv-CmaxCv Trong đó: η : Hiệu suất xử lý Cv: nồng độ bụi vào thiết bị lọc Cmax: nồng độ tối đa mà môi trường cho phép Diện tích túi vải Svải = (m2) Trong đó: D: dường kính túi vải (m) L: chiều cao túi vải (m) Tính toán trở lực của thiết bị (N/m2) Trong đó: A: hệ số thực nghiệm kể đến độ ăn mòn,độ bẩn. A = 0,25÷2,5. n: hệ số thực nghiệm, n = 1,25÷1,3. v: cường độ lọc, (m3/m2.h) Cường độ lọc. Trong đó. : Tổn thất áp suất thiết bị túi vải. : Hệ số nhớt động học của khí thải. (Pa.s) : Hệ số trở lực vách ngăn, () : Hệ số trở lực bã lọc, () Với , tùy thuộc vào khí, vải lọc, pha phân tán, nhiệt độ,… và được xác định theo thực nghiệm. Diện tích bề mặt lọc S = Trong đó : S : diện tích bề mặt lọc (m2) Q : lưu lượng khí cần lọc (m3/h) v: cường độ lọc, (m3/m2.h) η: hiệu suất bề mặt lọc Số ống tay áo cần: n = Kích thước thiết bị Chiều dài của một đơn nguyên: Chiều rộng của một đơn nguyên 1 Chiều dài của thiết bị : Chiều rộng của thiết bị: Trong đó: d1 : Khoảng cách giữa các túi (m) d2 : Khoảng cách giữa các hàng (m) d3 : Khoảng cách giữa túi vải ngoài cùng đến mặt trong của thiết bị (m) : Đế dày của thiết bị (m) n1 : Số túi hàng ngang n2 : Số túi hàng dọc Tỉ lệ khí hoàn nguyên: (m/s) Trong đó: S : Diện tích bề mặt lọc (m2) Q : Lưu lượng khí cần lọc (m3/h) Khối lượng bụi thu được Lượng hệ khí vào ống tay áo: Gv = ρh×Q (kg/h). Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào thiết bị lọc tay áo (% khối lượng) yv = Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi thiết bị (% khối lượng) yr = yv (1 – η) Lượng hệ khí ra khỏi thiết bị Gr = Gv ( kg/h.) Lượng khí sạch hoàn toàn Gs = Gv (kg/h) Lưu lượng hệ khí đi ra khỏi thiết bị Qr = (kg/h). Năng suất của thiết bị lọc theo lượng khí sạch hoàn toàn Qs = ( m3/h). Lượng bụi thu được Gb = Gv – Gr (kg/h) Khối lượng bụi cần chứa: m = Gb * T (kg) Thể tích thùng chứa bụi : Trong đó: Q : lưu lượng khí cần lọc (m3/h) Cv: Nồng độ bụi vào thiết bị (mg/m3) ρk: Khối lượng riêng của không khí khô ở 35oC, ρk = 1,15 kg/m3 ρb : Khối lượng riêng của bụi (kg/m3) η: hiệu suất bề mặt lọc T: Thời gian lưu bụi (h) Thời gian rung giũ bụi khôi phục bề mặt lọc: Trong đó: C: nồng độ bụi vào thiết bị lọc, g/m3. V: cường độ lọc, (m3/m2.h) H: trở lực khi vải bị bám bụi, (mmH2O) A: hệ số thực nghiệm kể đến độ ăn mòn,độ bẩn 222 Ưu nhược điểm: Ưu điểm Cấu tạo đơn giản. Hiệu suất làm sạch cao ngay cả đối với  khí có nồng độ thấp. Lọc được nhiều loại bụi có kích thước khác nhau. Nhược điểm: Đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc và thiết bị rũ lọc. Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm THIẾT BỊ LỌC BỤI THÙNG QUAY Thiết bị lọc dạng thùng quay thường được áp dụng trong các nhà máy dệt để lọc bụi bông trong không khí, sử dụng vật liệu lọc là lưới kim loại. Cấu tạo của thiết bị gồm một khung hình trống có quấn lưới thép quay quanh trục với tốc độ 1÷2 vòng phút. Lắp ghép bộ lọc bụi kiểu thùng quay Tốc độ quay của bộ lọc khá thấp nhờ hộp giảm tốc và có thể điều chỉnh tuỳ thuộc vào lượng bụi thực tế. Khi quay càng chậm, lượng bụi bám trên bề mặt tang trống càng nhiều, hiệu quả lọc bụi cao nhưng trở lực của thiết bị lớn. Nguyên lý làm việc của thiết bị: không khí được đưa vào từ phía dưới và xả lên bề mặt ngoài của trống. Không khí đi vào bên trong tang trống, bụi được giữ lại trên bề mặt trống và không khí sạch đi ra hai đầu theo các khe hở 4. Để tách bụi trên bề mặt trống, người ta sử dụng cơ cấu tách bụi 5, cơ cấu có tác dụng bóc lớp bụi ra khỏng bề mặt và rơi xuống ống 6 về túi gom bụi 7. Ngoài ra người ta có thể sử dụng hệ thống ống hút bụi có miệng hút tỳ lên bề mặt tang trống và hút sạch bụi đưa ra ngoài. Trong trường hợp trong không khí đầu ra còn lẫn nhiều bụi mịn thì có thể kết hợp với bộ lọc bụi kiểu túi vải đặt phía sau để lọc tinh. Không khí ra thiết bị co hàm lượng bụi thấp cỡ 0,5 mg/m3, nhưng trở lực khác lớn, có thể lên đến 1000 Pa, phụ tải có thể tới 7000÷8000 m3/h cho mỗi bộ lọc. Ưu, nhược điểm của lọc thùng quay: Ưu điểm: Công suất lớn, thiết bị chiếm ít diện tích. Lưới lọc bằng inox nên độ bền cao hơn lưới vải. Do đó hay được dùng trong nhà máy đường công suất lớn. Nhược điểm: Đắt tiền, cần thêm hệ thống lấy bã nhuyễn và hệ thống trộn bã. THIẾT BỊ LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN. Giới thiệu chung. Lọc bụi tĩnh điện là hệ thống lọc bỏ các hạt bụi có kích thước nhỏ ra khỏi dòng khí chãy qua buồng lọc, trên nguyên lý ion và tách bụi ra khỏi không khí khi chúng đi qua vùng có từ trường điện lớn. Hiệu quả của hệ thống lọc bụi tĩnh điện phù thuộc vào nhiều yếu tố như: kích thước hạt bụi, tính chất của điện cực, thiết bị điện điều khiển điện trường. Tùy theo lưu lượng bụi của buồng lọc mà hệ thống tự động điều chỉnh điện áp cao áp vào buồng lọc, sao cho đạt hiệu suất bụi cao nhất. Với điều kiện hoạt động tốt hệ thống có thể đạt hiệu suất lọc bụi lên đến 95%. Bụi sẽ được tách khỏi tấm cực bằng nước rửa hay việc rung rũ tấm cực Nguyên lý hoạt động Dòng khí có bụi đi qua khe giữa điện cực lắng(dạng hình tấm) và giữa các cực phóng có dạng hình tròn, chử nhật, vuông, có thể có gai nhọn, được đở bằng xứ cách điện cao áp Cực phóng nối điện với cực âm với điện áp khoảng 30 – 120kV Cực lắng được nối với điện cực dương và nối đất (Hình ảnh) Dưới tác dụng của lực điện trường, xung quanh cực phóng điện xuất hiện vầng quan (corona), làm xuất hiện hiện tượng ion hóa chất khí và làm cho các hạt bụi bị nhiễm điện. các hạt bụi này sẻ bị hút vào các điện cực trái dấu. Hầu hết các hạt bụi bị nhiễm điện âm nên nó sẻ bị hút về cực lắng. chừng nào số lượng hạt bụi bám đủ dày trên cực lắng, hệ thống búa gõ sẻ gõ vào cực lắng tạo ra dao động và làm các hạt bụi rơi xuống thùng Boongke Các hệ thống lọc bụi Hệ thống điện cực lắng. Hệ thống điện cực lắng dạng tấm được sử dụng trong cả lọc bụi tĩnh điện đứng và lọc bụi tĩnh điện ngang, chế tạo từ thép tấm chống ăn mòn điện hóa (08KP, Ct 0 hoặc tương đương) có chiều dày 1,2 đến 2 mm. Hệ thống điện cực lắng dạng ống chỉ sử dụng trong lọc bụi tĩnh điện đứng (ít được sử dụng) Chú ý các tấm điện cực lắng của lọc bụi tĩnh điện sẻ thiết kế phải đảm bảo khả năng chế tạo đơn giản với thanh thép chử U để tránh hiện tượng bụi đã lắng bị cuốn đi theo dòng khí. Các tấm điện cực lắng được nối với vỏ của lọc bụi tĩnh điện và được tiếp đất an toàn theo quy định. Hệ thống điện cực phóng (vầng quang) Các điện cực phóng có thể làm được bằng các dây thép nicrom với đường kính 2 đến 5mm hoặc bằng các thanh hay lá thép với biên dạng khác nhau, có gai hoặc không có gai. Hệ thống cực phóng ghép khung Hệ thống cực phóng ghéo tự do Hệ thống điện cực phóng treo tự do Hệ thống các điện cực phóng cứng vững Điện cực phóng có điểm không cố định Điện cực phóng với các điểm phóng cố định Hệ thống rung gõ điện cực lắng và phóng Rung đập điện cực Rung rũ bằng búa gõ Rung đập xung Rung rũ bụi dạng rung Hệ thống cách điện lọc bụi tĩnh điện Hệ thống phân phối khí lọc bụi tĩnh điện Hệ thống phễu chứa bụi và thiết bị thải bụi Số trường tĩnh điện trong lọc bụi Ứng dụng. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện được ứng dụng trong các lĩnh vực sau: Lọc bụi trong các nhà máy sản xuất xi măng Lọc bụi than nhà máy nhiệt điện Lọc bụi khí than trong các nhà máy sản xuất gan thép. Nhà máy sản xuất gạch. Lọc thu hồi quặng trong các nhà máy khai thác chế biến khoáng sản Lọc bụi cho các hầm mõ, hầm giao thong Hệ thong khử mùi tĩnh điện trong sản xuất acid THIẾT BỊ LỌC BỤI MÀNG LỌC GỐM Cấu tạo (b) Quá trình làm sạch màng lọc Quá trình lọc Màng lọc gốm Thiết bị tạo áp Van điện tử Ống hơi Bụi Cảm biến áp suất Ống hút khí (có mang bụi) Bơm Thiết bị tạo áp Van điện tử Ống hơi Màng lọc gốm Cảm biến áp suất Áp kế Van Hệ thống xả khí Nguyên lý hoạt động. Quá trình lọc Các đơn nguyên lọc chứa màng lọc gốm (6) được đặt trong một buồng kín, không khí có chứa bụi được bơm trực tiếp vào buồng này. Phía còn lại của màng lọc là buồng thay đổi áp suất bởi thiết bị tạo áp (3), áp suất thấp ở phía buồng áp suất được kiểm soát bởi cảm biến áp suất (7) và van điện tử (4) sẽ hút không khí đi qua màng lọc gốm (6), bụi được giữ lại ở màng lọc và không khí được xả ra ngoài bởi hệ thống xả khí (10). Quá trình làm sạch màng lọc Ngược lại với quá trình lọc, thiết bị tạo áp tạo ra áp suất cao ở buồng áp suất đẩy không khí quay ngược ra ngoài màng lọc, không khí được đẩy với áp suất lớn tạo ra xung chấn kéo theo các mảng bụi ra khỏi màng lọc. Áp suất vẫn được kiểm soát bằng cảm biến áp suất và van điện tử. Ưu, nhược điểm Ưu điểm. Hệ thống cho chất lượng không khí sau khi lọc rất cao, vượt qua mức lọc tinh, hiệu suất làm sạch rất cao với mọi loại bụi và nổng độ bụi khác nhau Nhược điểm Giá thành rất đắt, chi phí vận hành cao, hệ thống cần người có chuyên môn cao điều khiển, công suất đáp ứng không lớn. TÀI LIỆU THAM KHẢO Công ty Cổ phần Cơ điện tử ASO- www.aso.com.vn hoặc www.aso.vn Analysis of Pulse-jet Cleaning of Dust Cake from Ceramic Filter Element - Mitsuhiko Hata, Masami Furuuchi, Tohru Inagaki from Department of Civil Engineering,Kanazawa University. Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải Tập 2 ( Cơ học về bụi và phương pháp xử lý bụi). – Trần Ngọc Chấn. Đồ án ô nhiễm không khí- SVTT: Bùi Văn Tự và Bùi Văn Tường- GVHD: Nguyễn Tấn Dũng. Các hình ảnh và thông tin từ trang web khác trên Internet.