Tính toán – thiết kế hệ thống xữ lí khí bụi bằng phương pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m 3 /h

ột đơn vị thể tích không khí. 1.1.2. Phân loại  Theo nguồn gốc: bụi đƣợc 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: c thể phân bụi thành 3 dạng + Dạng mảnh ( mỏng) Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 7 + Dạng sợi. + Dạng khối.  Theo kích thước + Bụi thô cát bụi: là những hạt rắn c kích thƣớc hạt d > 75 đƣợc hình thành trong quá trình cháy tự tự nhiên hay cơ khí nhƣ nghiền, tán, đập… + Bụi: hạt chất rắn c kích thƣớc hạt d = (5 75) đƣợc hình thành nhƣ bụi thô. + Khói: gồm các hạt thể rắn hay lỏng, đƣơc tạo ra trong quá trình đốt chảy nhiên liệu hay quá trình ngƣng tụ, c kích thƣớc hạt d = (1 5) . Đặc điểm quan trọng là c đặc tính khuếch tán rất ổn định trong khí quyển. + Khói mịn: gồm những hạt rắn c kích thƣớc d < 1 . + Sƣơng: hạt chất lỏng c kích thƣớc d < 10 . Loại hạt này ở một nồng độ nhất định làm giảm tầm nhìn, còn gọi là sƣơng 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 cƣa… + Bụi có tính kết dính mạnh: bụi xi măng, thạch cao, sợi bông, len…  Theo độ dẫn điện + Bụi c điện trở thấp: nhanh trung hòa điện, dễ bị lôi cuốn trở lại dòng khí. + Bụi c điện trở cao: hiệu quả xử lí không cao. + Bụi c điện trở trung bình: thích hợp cho các phƣơng pháp xử lí.  Theo tác hại của bụi + Ảnh hƣởng đến thực vật: bụi làm giảm khả năng diệp lục hóa quang hợp, hô hấp và thoát hơi nƣớc. Dẫn đến cây sinh trƣởng kém, làm năng suất cây giảm, làm thất thu mùa màng… + Ảnh hƣởng đến động vật: bụi làm ảnh hƣởng đến hệ hô hấp của động vật làm kích thích với các bệnh ho, dị ứng. + Ảnh hƣởng đến con ngƣời - Bụi gây ra bệnh bụi phổi, do sự xâm nhập của những hạt c đƣờng kính d = ( 1 2 ) vào sâu trong phổi và bị lắng động trong đ , đối với những hạt d < 0.5 bị đẩy ra ngoài khi thở. Khi đ chúng gây nhiễm độc hay dị ứng bằng sự co thắt đƣờng hô hấp đ là bệnh hen suyễn. - Loại bụi của vật liệu ăn mòn hay độc tính tan trong nƣớc mà lắng động ở mũi, miệng, đƣờng hô hấp có thể gây tổn thƣơng làm rách ngăn mũi, vách miệng… - Bụi có thể gây ra nhiều loại bệnh nhƣ: bệnh dị ứng, viêm niêm mạc, nổi ban (bụi bông, gai, phân hóa học), bệnh gây nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, bengen...), Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 8 bệnh nhiễm trùng ( bụi bông, tóc, vi khuẩn), bệnh xơ phổi ( bụi SiO2, bụi amiang), bệnh ung thƣ ( bụi quặng phóng xạ, hợp chất Crom…) Ngoài ra bụi cỏn ảnh hƣởng đến các công trình dân dụng, mỹ quan đô thị, làm tăng khả năng ăn mòn các công trình dân dụng, công nghiệp, máy m c…và ảnh hƣởng tới nguồn nƣớc. 1.1.3. Tính chất của bụi 1.1.3.1. Độ phân tán các phân tử Kích thƣớc 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 đƣợc. Các thiết bị đặc trƣng cho kích thƣớc hạt bụi là đại lƣợng vận tốc lắng của chúng cũng nhƣ đại lƣợng đƣờng kính lắng. Các hạt bụi công nghiệp c đƣờng kính rất khác nhau, nên nếu cùng khối lƣợng sẽ lắng với các vận tốc khác nhau, hạt càng gần vơi hình cầu thì lắng càng nhanh. Các kích thƣớc lớn nhất và nhỏ nhất của khối hạt bụi đặc trƣng cho khoảng phân bố độ phân tán của chúng. 1.1.3.2. Tính dính kết của bụi Các hạt c xu hƣớng 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 đ đối với các thiết bị lọc, ngƣời ta thƣờng thiết lập giới hạn sử dụng theo độ kết dính của hạt bụi. Kích thƣớc hạt bụi càng nhỏ thỉ chúng càng dễ bị bám vào bề mặt thiết bị. Với những bụi có (60-70) % hạt c đƣờng kính nhỏ hơn 10 thì rất dễ dẫn đến dính bết, còn bụi có nhiều hạt trên 10 thì dễ trở thành tơi xốp. 1.1.3.3. Độ mài mòn của bụi Độ mài mòn của bụi đặc trƣng cho cƣờng 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 thƣớc và mật độ của hạt. Khi tính toán thiết kế phải tính đến độ mài mòn của bụi. 1.1.3.4. Độ thấm ƣớt của bụi Độ thấm ƣớt bằng nƣớc của các hạt bụi có ảnh hƣởng đến hiệu quả làm việc của các thiết bị tách bụi kiểu ƣớt, đặc biệt là các thiết bị làm việc ở chế độ tuần hoàn. Theo tính chất thấm ƣớt các vật liệu rắn, đƣợc chia làm 3 nhóm: - Vật liệu lọc nƣớc: dễ thấm nƣớc (canxi, thạch cao, phần lớn silicat và khoáng vật đƣợc oxy hóa, halogenua của kim loại kiềm). - Vật liệu kỵ nƣớc: khó thấm nƣớc (grafit, than, lƣu huỳnh). - Vật liệu kỵ nƣớc tuyệt đối: (paraffin, nhựa Teflon, bitum). 1.1.3.5. Độ hút ẩm của bụi Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 9 Khả năng hút ẩm của bụi phụ thuộc vào thành phần hóa học cũng nhƣ kích thƣớc, 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 ƣớt. 1.1.3.6. Độ dẫn điện của bụi Chỉ số này đƣợc 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 hƣởng rất lớn đến khả năng làm việc của các bộ lọc bụi tĩnh điện. 1.1.3.7. Sự tích điện của lớp bụi Dấu của các hạt bụi tích điện phụ thuộc vào phƣơng pháp tạo thành, thành phần hóa học, cả những tính chất vật chất mà chúng tiếp xúc. Tính chất này ảnh hƣởng đến hiệu quả tách của chúng trong các thiết bị lọc khí (bộ tách ƣớt,lọc..) đến tính chất nổ và tính bết của các hạt. 1.1.3.8. Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí Các bụi cháy đƣợc 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. Cƣờng độ nổ phụ thuộc vào tính chất hóa học, tính chất nhiệt, kích thƣớc, hình dáng các hạt và nồng độ của chúng trong không khí, độ ẩm, thành phần các khí, nhiệt độ nguồn lửa và hàm lƣợng các chất trơ. Các hạt bụi có khả năng bắt lửa nhƣ bụi hữu cơ (sơn, sợi, plastic) và một số bụi vô cơ nhƣ nhôm, kẽm, magie… 1.2 . PHÂN LOẠI CÁC PHƢƠNG PHÁP LỌC BỤI Để lọc bụi ngƣời ta sử dụng nhiều thiết bị lọc bụi khác nhau và tùy thuộc vào bản chất các lực tác dụng bên trong thiết bị, ngƣời ta chia chúng thành những nhóm chính sau đây: 1. Buồng lắng bụi: quá trình xảy ra dƣới tác dụng của trọng lực. 2. Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính: lợi dụng lực quán tính khi thay đổi chiều hƣớng chuyển động để tách bụi ra khỏi dòng không khí. 3. 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 dƣới đáy. 4. Lƣới lọc bụi bằng vải, lƣới thép, giấy, vật liệu rỗng bằng khâu sứ, khâu kim loại…trong thiết bị lọc bụi loại này các lực quán tính, lực trọng trƣờng và cả lực khuếch tán nữa đều phát huy tác dụng. 5. Thiết bị lọc bụi bằng điện: dƣới tác dụng của điện trƣờng điện áp cao, các hạt bụi đƣợc 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 ƣớt. Chất lỏng làm ƣớt thiết bị lọc bụi chủ yếu là nƣớc – dùng trong xiclon màng nƣớc, vật liệu rỗng tƣới nƣớc. Ngoài ra, ngƣời ta còn dùng dầu trong công nghiệp để tẩm ƣớt các lƣới lọc làm bằng sợi thép, lƣới thép. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 10 Các thông số quan trọng của thiết bị hoặc hệ thống lọc bụi là: 1. Mức độ lọc sạch hay còn gọi là hiệu quả lọc. 2. Năng suất của hệ thống tức là lƣu lƣợng không khí đi qua bộ lọc, m3/h. 3. Sức cản thủy lực, kg/m2 4. Điện năng tiêu hao cho một thể tích không khí cần lọc kW/m3 không khí. 5. Giá thành thiết bị và các chi phí cho đơn vị sản phẩm. 1.2.1. Thiết bị thu hồi bụi khô 1.2.1.1. 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 đ vận tốc giảm đột ngột, làm cho hạt bụi rơi xuống dƣới tác dụng của trọng lực, và bị giữ lại trong buồng lắng. Buồng lắng bụi đƣợc áp dụng để lắng bui thô c kích thƣớc hạt từ (60-70) trở lên. Tuy nhiên, các hạt bụi c kích thƣớc 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  Ƣu 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 đƣợc cả bụi khô và bụi ƣớt. Thƣờng dùng lắng sơ bộ  Nhƣợc 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 . m v u n l h Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 11 Buång l¾ng bôi nhiÒu tÇng Rßng räc B¶n lÒ Có nhiều loại buồng lắng nhƣ: buồng lắng bụi c 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 Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 12 1.2.1.2. 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 hƣớng chuyển động thì bụi do có sức quán tính lớn chuyển hƣớng chuyển hƣớng chuyển động ban đầu của mình và va đập vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đ 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) . Trở lực của chúng khoảng (150- 390) N/m 2 .  Ƣu điểm - Cấu tạo gọn nhẹ - Tổn thất áp suất thấp hơn so với các thiết bị khác. - Khả năng lắng cao hơn buồng lắng  Nhƣợc điểm - Hiệu quả xử lí kém với bụi c đƣờng kính d < 5 - Thƣờng 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. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 13 Hình 1.5. Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu “lá xách”. 1.2.1.3. 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 thƣờng đƣợc gọi là xiclon Nguyên lí: không khí mang bụi vào thiết bị theo ống dẫn đƣợc lắp theo phƣơng 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 ngƣợc trở lên nhƣng vẫn giữ đƣợc 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 đ , mất động năng, rơi xuống đáy phễu. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 14 Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo của xiclon: 1- Ống dẫn không khí bẩn vào 2- Vỏ xiclon ( ống trụ ngoài) 3- Phễu chứa bụi 4- Ống trụ ở giữa 5- Van chặn Những thông số cần biết - Vận tốc khí vào: vgh > 5m/s - Hiệu suất lọc 70% đối với xiclon ƣớt và xiclon chùm, đƣờng kính cỡ hạt d = (30 40) . - Nồng độ bụi vào: Cbụi > 20g/m 3 - Trở lực của thiết bị: (250-1500) Pa 2 4 5a 2 vk 4 5b 1 Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 15  Ƣu điểm + Sử dụng rộng rãi, giá thành rẻ. + Không có chi tiết chuyền động, vận hành dễ dàng. + Có thể vận hành bình thƣờng 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.  Nhƣợc điểm: + Hiệu quả thấp dối với bụi c đƣờng kính d < 5 . + Không thể thu hồi bụi kết dính. + Dễ bị mài mòn thiết bị nếu trong dòng khí độc c hơi khí độc. Các loại xiclon phổ biến: Hình 1.7. Xiclon Stairmand D 0 ,5 D 2 ,5 D 0 ,5 D 0,2D 0,375D 0 ,7 5 D 2 ,5 D 0 ,8 7 5 D 0 ,7 5 D D 0,75D 1 ,5 D 1 ,5 D Thïng chøa bôi Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 16 Hình 1.8. Xiclon liot 1 1 , 6 7 d 1 , 6 2 d 0,67dd 1,62d 0 , 5 d d 1,54d 1,37d 1,03d 1,20d 1,62d d 0,4d d 4 d 0 , 3 d 0 , 2 d 1 , 1 7 d D 3,24d 1,9d 5 d 1 , 1 7 d d Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 17 Để nâng cao hiệu quả xử lí, ngƣời ta kết hợp các xiclon, tạo thành xiclon chùm. Hình 1.9. Cấu tạo chung của Xiclon tổ hợp 260 h = 4 2 0 -1 0 2 0 1 4 0 -3 7 5Kh«ng khÝ bôi vµo h = 4 2 0 -1 0 2 0 h 1 1 1 0 0 B A M H B 2 0 0 0 5 0 0 1 K A K 55 - 60 00 E E 2d 1 2 3 7 5 d h 2 1 7 5 0 7 0 0 Kh«ng khÝ s¹ch ra E 100-2602 2 0 -5 0 0 d 1d E 4 9 0 d 1d Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 18 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 đƣợc tốt. Không khí mang bụi đi vào thiết bị đƣợc các cánh hƣớng 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 thƣờng dùng để xử lí bụi khô, đƣờng kính cơ hạt xử lí tƣơng tự xiclon, ít đƣợc sử dụng. Thiết bị thu hồi bụi kiểu xoáy Hoạt động tƣơng tự xiclon, nhƣng c thêm vòng xoáy phụ trợ, và cơ cấu thổi khí phụ trợ, nên vận hành phức tạp. 5 - 6mm L m /h3 6 1 3L m /h 2 (5 - 10)%l 5 4 3 Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 19 Hình 1.11. Thiết bị thu hồi bụi kiểu gió xoáy a- Kiểu vòi phun b- Kiểu cánh quạt 1.2.2. Thiết bị lọc bụi  Quá trình lọc trong lƣới 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 c kích thƣớc cực mịn, khuếch tán theo cơ chế Brownian. - Tiếp xúc: đối với những hạt c kích thƣớc (0.1 1) , thu hồi bụi yếu hơn so với va đập và khuếch tán. Ngoài ra, còn có những cơ chế khác nhƣ: lực hút tĩnh điện, trọng lực, lực ly tâm, lực nhiệt.  Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu quả lọc: - Kích thƣớc hạt bụi. - Vận tốc khí đi qua lƣới lọc. - Đƣờng kính sợi vật liệu lọc. - Độ lèn chặt ( độ rỗng) cũa lƣới lọc. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 20  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 lƣới lọc, các loại thƣờng dùng là lọc bụi túi vải ( ống tay áo), lƣới lọc bằng sợi. Thiết bị lọc bụi tay áo Thƣờng thiết bị lọc túi vải tay áo hình trụ đƣợc giữ chặt trên lƣới ống. Lọc bụi tay áo phân làm các loại: + Cơ cấu rung lắc cơ học. + Cơ cấu rũ bụi bằng khí thổi ngƣợc. + Cơ cấu rũ bụi bằng khí nén.  Những thông số cần biết:  Đƣờng 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 nhƣng 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, thƣờng 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 trƣờng axit, không bền trong môi trƣờng kiềm, giá thành rẻ hơn vải bông và len. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 21 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 đƣờng 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 gi số (4) của từng đơn nguyên đƣợc nối liền vào ống hút chung số (5).Quá trình này kéo dài trong khoảng (8  10) phút. Sau đ đến quá trình rũ bụi lần luợt tiến hành trong từng đơn nguyên một bắt đầu từ đơn nguyên thứ nhất. Lúc đ lá chắn (6) nhờ c hệ thống máy (7) sẽ đ ng lại ngăn không cho không khí sạch trong đơn nguyên của mình lọt vào ống dẫn chung đồng thời lúc đ van (8) mở. Bởi vì những ống vải (3) trong tất cả các đơn nguyên đều c đầu dƣới thông với thùng (2) cho nên c 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 lƣợt vải của các ống vải thuộc... này theo chiều ngƣợc 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 9 5 4 3 2 6 4 7 1 8 Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 22 (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 đ ng van (8) lại và đơn nguyên này lại làm việc theo quá trình đầu Sau đ độ 1 vài phút đơn nguyên tiếp theo bắt đầu làm việc theo quá trình thứ (2). Cứ nhƣ vậy làm lƣợt các đơn nguyên đều đƣợc rũ sạch bụi sau 1 quá trình lọc bụi.  Ƣu điểm  Hiệu quả thu hồi bụi cao kể cả những hạt c kích thƣớc nhỏ, có thể ứng dụng nhiều loại bụi.  Tổn thất áp suất thấp  Gồm nhiều đơn nguyên và c thể lắp ráp tại nhà máy.  Phổ biến trong công nghiệp do chi phí không cao và có thể phục hồi vải lọc.  Nhƣợc điểm  Dễ cháy nổ, độ bền nhiệt thấp.  Vải lọc dễ bị hƣ hại nếu nhiệt độ cao và ăn mòn h a học  Không thể vận hành trong môi trƣờng ẩm  Cần diện tích bề mặt lớn. Lƣới lọc bằng sợi Khí chứa bụi đƣợc cho qua lớp vật liệu sợi và bụi đƣợc giƣ lại ở đ . Đo áp suất đầu vào và ra của thiết bị khi thay lớp vật liệu lọc. Những thông số cần biết: - Có 2 dạng lƣới lọc vừa và lƣới lọc tinh. - Đối với lọc làm việc trong điều kiện bình thƣờng 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 thƣờng dùng là bông thủy tinh, sợi thạch anh, sợi hợp kim nhôm-silicat…giới hạn nhiệt độ là (400 – 1000) oC.  Ƣu điểm: có khả năng lọc bụi c đƣờng kính d = (0.05 0.5) với hiệu quả 99%.  Nhƣợc điểm: không có tính kinh tế do thƣờng xuyên thay đổi sợi và khi bụi có đƣờng kính càng lớn thì thời giant hay vật liệu càng nhanh. 1.2.3. Thiết bị lọc bụi bằng phƣơng pháp ƣớt Dòng khí mang bụi tiếp xúc với chất lỏng, bụi đƣợc giữ lại và thải ra ngoài dƣới dạng cặn bùn , do 1. Bụi đƣợc tách ra khỏi khí nhờ va chạm giọt nƣớc. 2. Bụi bị hút bởi màng nƣớc và tách ra khỏi dòng khí. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 23 3. Dòng khí bụi sục vào nƣớc và bị chia ra thành các bọt khí, bụi bị ƣớt và loại ra khỏi dòng khí.  Ƣu điểm - Dễ chế tạo, giá thành thấp, hiệu quả cao. - Lọc bụi < 0.1 ( thiết bị lọc bụi Venturi) - Có thể làm việc với khí nhiệt độ cao và độ ẩm cao. - Lƣới lọc đƣợc khí độc. - Làm lạnh hay làm ấm khí thải  Nhƣợc điểm - Phải xử lí bùn cặn - Khí thoát mang theo hơi nƣớc, gây hen rỉ đƣờng ống. - Khí thải chứa các chất ăn mòn, vì thế phải bảo vệ thiết bị.  Một số thiết bị lọc bụi bằng phƣơng pháp ƣớt . Hình 1.13. Thiết bị tháp trần có vòi phun. 1 - Vỏ thiết bị, 2 - Vòi phun nƣớc, 3 - Tấm chắn nƣớc, Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 24 4 - Bộ phận hƣớng dòng và phân phối khí Hình 1.14. Thiết bị rửa khí đệm. 1 - Tấm đục lỗ; 2 - Lớp vật liệu rỗng; 3 - Dàn ống phun nƣớc 1 - Thân; 2 - Vòi phun; 3 - Bộ phận tƣới nƣớc; 4 - Lƣới đỡ; 5 - Đệm; 6 - Bể chứa cặn. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 25 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 nƣớc 5 - Đĩa chắn, 6 - Vòi phun nƣớc, 7 - Dung dịch với mực nƣớc cố định 1.2.4. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Không khí bẩn đƣợc dẫn qua một bộ phận phân phối đi vào những ống hoặc mƣơng trong đ dọc theo trục của các ống c đặt những điện cực nối với cực âm của nguồn điện một chiều điện thế cao. Dƣới tác dụng của điện trƣờng 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 đƣợc điện tích âm và bị hút vào thành ống ( ống nối với đất và đƣợc lợi dụng làm nơi thu bụi). Hiệu quả lọc bụi phụ thuộc vào kích thƣớc hạt, cƣờng độ dòng diện và thời gian bụi nằm trong thiết bị. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 26 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 c 2 loại : thiết bị lọc điện loại khô và thiết bị lọc điện loại ƣớt. C nhiều loại lọc bụi bằng điện khác nhau: kiểu ống, kiểu tấm bản, kiểu một vùng, kiểu hai vùng.  Ƣu điểm - Hiệu suất thu hồi bụi cao, tiêu tốn ít năng lƣợng. - Có thể thu hồi bụi c kích thƣớc nhỏ d< 0.1 , với nồng độ lớn 5.107 mg/m3. - Chịu đƣợc 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.  Nhƣợc 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. 3 1 2 5 4 + _ kh«ng khÝ s¹ch ra kh«ng khÝ bôi vµo Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 27 Chƣơng 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 nhƣ 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 đƣợc 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, nhƣng vẫn đảm bảo sao cho đƣờng 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 hƣởng 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 c thể sử dụng khi đƣợc bảo quản và xử lí tốt. 3) Qui hoạch hệ thống xử lí cần phải đạt chi phí đầu tƣ là bé nhất. Cần sử dụng rộng rãi các cấu kiện tiêu chuẩn giảm đến mức thấp nhất các diện tích phụ nhƣng 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 đ yêu cầu hệ thống xử lí phải nằm trong khu vực c các trục giao thông chính, tiện việc sản xuất và phải đảm bảo không gian làm việc, đƣờng đi lối lại, bốc xếp và vận chuyển thủ công hoặc cơ giới thuận lợi. Có không gian cần thiết để lƣu trữ các thiết bị, phƣơng tiện trong dây chuyền công nghệ. 5) Mặt bằng phải phù hợp hệ thống lƣới điện quốc qia. Đặc biệt là các khu quy hoạch riêng nhƣ 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 c thể dễ dàng bảo dƣỡng, kiểm tra cũng nhƣ đi vào để khắc phục sự cố. 7) Khi qui hoạch cũng cần phải tính toán đến khả năng mở rộng nhà máy. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 28 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 c các phân khu chức năng rõ ràng giữa khu vực sản xuất, khu vực dịch vụ và đảm bảo các điều kiện hƣớng gi không gây ảnh hƣởng môi trƣờng. Trong khu công nghiệp các nhà máy khác nhau, c thể tận dụng đƣợc nguồn nguyên liệu, giảm chi phí vận chuyển. Ví dụ, bả sắn thải ra trong quá trình sản xuất c 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 đƣợc xe c tải trọng lớn, các trụ lộ chính phải đảm bảo thuận tiện cho việc lƣu thông, vận tải hàng h a bằng container đồng thời không bị ách tách giao thông vào nhƣng giờ cao điểm. Việc tính toán quy hoạch đƣờng giao cần tính toán đến khả năng tƣơng thích giữa đƣờng giao thông trong và ngoài khu công nghiệp. + Cấp điện và hệ thống chiếu sáng: Nguồn điện phải đƣợc 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 thƣờng: - Mạng lƣới điện cao thế nằm trong hệ thống điện Quốc gia.ở nƣớc ta điện áp của lƣới diện Quốc gia thƣờng là 500, 20, 100, 35, 10, 6kV. - Nguồn điện các trạm phát điện, thƣờng là các nhà máy chạy bằng động cơ Diesel c công suất (220 – 250) kVA, c loại lớn công suất (250 750) kVA. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 29 Chƣơng 3 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ THIẾT BỊ 3.1. Các thông số cần thiết để tính toán Ta có: Nhiệt độ không khí là 35oC, Khối lƣợng riêng ρkk= 1,029 (kg/m 3 ) Nhiệt độ khí bụi tkb = 40 o C, Với : ρkb = ρb×yv + (1 - yv) ρkk Trong đ : ρb = 1440 (kg/m 3 ) yv = ρkk = 1,029 (kg/m 3 ) o ρkb = ρb× + (1 - )×ρkk - ρ2kb = ρb× Cv + (ρkb - Cv)× ρkk - ρ2kb + 1,029×ρkb - 2,878 = 0 o ρkb = 1,258 (kg/m 3 ) Nồng độ bụi vào thiết bị lọc bụi: Cv = 2000 mg/m 3 Lƣu lƣợng 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 = = ∑ ∑  vL =  vL = 0,025 (m/s) Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 30 Trong đ : n = m = 1: số lỗ lọc; = 3,36 10-3: hệ số trở lực cục bộ; = 1,258 (kg/m 3) : khối lƣợng riêng của khí bụi; = 18,95 (N.s/m2): độ nhớt không khí ở 35oC; Rv = 6,068 10 3 (1/m): hệ số trở lực màng ngăn; Rb = 11,141 10 3 (1/m): hệ số trở lực lớp b ; = 2 10-4 :hệ số trở lực ma sát; L = 10 -3 (m): độ dày túi vải lọc; D = 3×10 -6 (m): đƣờng kính hoặc đƣờng kính tƣơng đƣơng của lỗ lọc; o Tổn thất áp suất của dòng khí sau khi đi qua một lỗ lọc là: Δp = = 2,753 10-5 (mmH2O) Trung bình trên một túi vải ta c 470.000 (lỗ) o 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. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 31 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 trƣờng Mĩ (USEPA), từ công suất thiết kế của nhà máy c thể tính ra tải lƣợng bụi trung bình theo định mức khoảng 0,035 đến 0,04g/s cho một tấn sản phẩm. Ví dụ nhƣ một nhà máy c công suất 50 (TSP/ngày), thải vào không khí với tải lƣợng bụi bột sắn khoảng 1,9 đến 2 (g/s). 3.3.2. Sơ đồ thiết bị 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 Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 32 Bụi phát sinh trong quá trình hoạt động chủ yếu ở giai đoạn sấy, làm nguội, rây, đ ng thành sản phẩm sẽ đƣợc thu giữ bằng hệ thống chụp hút. Sau đ bụi đƣợc dẫn qua hệ thống đƣờng ống bằng quạt hút đƣa vào hệ thống xử lí bụi là thiết bị lọc bụi tay áo. Bụi đƣợc giữ lại ở đ ,còn khí sau khi xử lí sẽ tiếp tục ra ngoài bằng đƣờng ống thải. bụi đƣợc lấy theo định kì bằng cơ cấu rũ bụi. Sơ đồ công nghệ: 3.3. Tính toán thiết bị túi vải: Chọn túi vải lọc bằng vải len Tổng diện tích bề mặt lọc đƣợc tính bằng công thức sau: F = = = 172 m 2 Chọn ống lọc túi vải c kích thƣớc: Đƣờng kính ống: D = 200 mm Chiều dài làm việc của ống tay áo: l = 3200 mm Tổng số tay áo: n = = = 85 ống  Chọn số ống tay áo để lắp đặt là: 90 ống  Phân bố ống tay áo Các ống lọc đƣợc phân bố thành 9 hàng, mỗi hàng 10 ống. - Khoảng cách giữa các ống tay áo ( ngang dọc nhƣ 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 thƣớc 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) Nguồn phát thải Chụp hút Đƣờng ống dẫn khí bụi Quạt hút Ống khói thải Thiết bị lọc bụi tay áo Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 33  Khối lượng bụi thu được trong một ngày : Nồng độ bụi đi vào thiết bị: Cb = 2000 mg/m 3 Khối lƣợng riêng của bụi: ρb = 1440 kg/m 3 Lƣợng hệ khí vào túi vải: Gv = ρkk×Qv = 1,258×15000 = 18870 kg/h Trong đ : ρkk : khối lƣợng riêng của khí, kg/m 3 Qv = 15000 m 3 /h: lƣu lƣợng khí vào thiết bị lọc túi vải. Nồng độ bụi trong hệ thống đi vào thiết bị lọc túi vải (% khối lƣợng) yv = = ×100% = 0,159% - Nồng độ bụi trong hệ thống khí ra khỏi thiết bị lọc túi vải (% khối lƣợng) yr = yv×(1 - η) = 0,159(1 - 0,97) = 0,00477% - Lƣợng hệ khí ra khỏi thiết bị lọc túi vải: Gr = Gv× = 18870× = 18840,9 kg/h - Lƣợng khí thải sạch hoàn toàn: Gs = Gv× = 18870 = 18843,7 kg/h - Lƣợng bụi thu đƣợc: Gb = Gv - Gr = 18870- 18840,9 = 29,1 kg/h - Lƣu lƣợng hệ khí đi ra thiết bị lọc túi vải: Qr = = = 14976,9 m 3 /h - Năng xuất của thiết bị lọc túi vải theo lƣợng khí sạch hoàn toàn: Qs = = = 14979,1 m 3 /h - Khối lƣợng bụi thu đƣợc trong một ngày : m = 29,1×8 = 232,8 kg/ngày - Thể tích bụi thu đƣợc ở thiết bị lọc túi vải trong một ngày: V = = = 0,1188 m 3 /ngày Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 34 - Thời gian rung rũ bụi khôi phục bề mặt lọc: = - = - = 2,8× giờ = 0,168 phút = 10,1 giây Trong đ : C = 2000 (g/m 3 ) : nồng độ vào thiết bị lọc v = 90 (m 3 /m 2 .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: = 30 phút - Chọn máy nén khí để rung rũ bụi: Thời gian thổi khí nén là: 10 s Lƣu lƣợng 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/m 3 - Nồng độ bụi ra khi đƣa về điều kiện chuẩn là: C’ = = 61 mg/m 3 - Áp dụng QCVN 19:2009/BTNMT ta đƣợc:  Nồng độ bụi tối đa cho phép đối cho khí thải loại B với lƣu lƣợng xả thải là 15.000 (m 3 /h) trong vùng đô thị loại 2 là: C’max = 60 = 48 mg/m 3  Nồng độ khí thải đạt tiêu chuẩn. - Đƣờng kính ống khói: Dok = √ , (m) Trong đ : L = 15000 m 3 /h : lƣu lƣợng khí thải v : vận tốc dòng khí trong ống khói. Chọn v = 5 m/s Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 35 Dok = √ = 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/m 3 ) 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 = √ √ Cmax = 2000×(1 - 0,97) = 60 (mg/m 3 ) = 6×10 -5 kg/m 3 L = 4,17 (m 3 /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 lƣợt ứng với các trƣờng hợp có hiệu suất lọc là: ≥ 90%; và ≤ 75% hoặc không có thiết bị lọc bụi. Với chọn F = 2 = 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 = n = g(Vm) với Vm = 0,65×√ Giả sử chiều cao ống khói là 30 (m), ta có: f = = = 4,2 < 100 m = (0,67 + 0,1×√ + 0,34×√ ) -1 = 0,7029 Vm = 0,65×√ = 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 = √ √ = 22,6 m Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 36 f1 = = = 7,54 < 100 m = (0,67 + 0,1×√ + 0,34×√ ) -1 = 0,62 Vm = 0,65×√ = 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 = √ √ = 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 đƣợc: R = 0,27 Kg/m2.m Tổn thất áp suất trong ống khói: Δpok = R×H = 0,27×21 = 5,67 kg/m 2 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 = 9,81×10 4 N/m 2 Chọn vật liệu là thép carbon thƣờng để chế tạo thiết bị: Kí hiệu thép: CT3 Giới hạn bền: σb = 380×10 6 N/m 2 Giới hạn chảy: σc = 240×10 6 N/m 2 Chiều dày tấm thép: l = 4-20 mm Độ d n tƣơng đối: δ = 25% Hệ số dẫn nhiệt: λ = 50 Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 37 Khối lƣợng riêng: = 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] = = (380×106×1)/2,6 = 146,106 N/m2 Trong đ : σk = 380×10 6 : giới hạn bền kéo. nk= 2,6: hệ số bền kéo. η = 1: hệ số hiệu chỉnh. Theo giới hạn chảy: [σc] = = (240×106×1) /1,5 = 160×106 N/m2 Trong đ : σc = 380×10 6 : 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] = = (380×106×1)/2,6 = 146,106 N/m2 3.5.3. Tính toán công suất quạt: Nq= = = 8,91 kW Với = 0,6 : là hiệu suất quạt = 0,95: hiệu xuất truyền động trực tiếp với trục động cơ pht : tổn thất áp suất trên toàn bộ hệ thống; Qr: Lƣu lƣợng ra khỏi hệ thống lọc. 3.5.4. Tính toán công suất động cơ điện: Ndc = = = 10 kW Với : ηtđ là hệ số truyền động, chọn nối đồng trục. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 38 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 c kích thƣớc: 1000(mm) x 2000 (mm) x 4 (mm): Diện tích 1 tấm : 1×2 = 2 (m2) Khối lƣợng 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 lƣợng thép là: 25×62,8 = 1570 kg Lƣợng sơn dùng để sơn 25 tấm thép là: 25×1×2×2(mặt)×0,2(kg/m2) = 20 kg Tính lƣợng thép làm dàn đỡ: Chọn thép g c đều cạnh 50 50 (cm cm) Trọng lƣợng 2,32 Chiều dài: 30 m  Khối lƣợng thép góc là: 2,32×30 = 69,6 kg Chọn vải lọc: khổ 0,8; giá 30.000đồng Dùng 180 m 2 vải Khối lƣợng que hàn cần là: ( 1,570+0.0696)×8(kg/m2) = 14 kg Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 39 Bảng 3.1. Giá vật liệu thiết bị lọc túi vải Vật liệu Kích thƣớc Số lƣợng Đơn vị Đơn giá (Đồng) Thành tiền (Đồng) Thép tấm 1 2 0,004 1570 Kg 6.000 9.420.000 Thép g c 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 c kích thƣớc: 1,3 2,5 0,004 m Khối lƣợng riêng của thép là: 7850 kg/m3 Diện tích 1 tấm thép là: 3,25 m2 Đƣờng 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 lƣợng thép cần là: 16×1,3×2,5×0,004×7850 = 1633 kg Lƣợng sơn cần là: 16×1,3×2,5×2(mặt)×0,2(kg/m2) = 21 kg Khối lƣợng 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 thƣớc Số lƣợng 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 Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 40 3.6.3. Các thiết bị khác: Bảng 3.3. Thống kê các thiết bị khác Tên hạng mục thiết bị Số lƣợng 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 Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 41 Chƣơng 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 đ ng bụi của bụi trên túi vải. - Vệ sinh xung quanh khu vực thao tác quanh hệ thống xử lí. - Kiểm tra nguồn điện cấp đ 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 đƣợc sang khâu hồi lƣu hoặc thải bỏ.  Vận hành ổn định: - Duy trì lƣu lƣợng xử lí theo yêu cầu. - Thƣờng xuyên theo dõi áp kế lắp đặt dọc theo hệ thống.  Ngừng hệ thống: - Lần lƣợt tắt quạt hút và môtơ thu bụi. máy nén khí - Cảnh báo bằng còi trƣớc khi thực hiện dừng hệ thống.  Các sự cố thƣờng gặp: - Hệ thống vỏ thiết bị bị hở. Nhƣng nguy cơ này rất ít khi xảy ra. - Trong trƣờng hợp này nguyên nhân có thể xuất nguồn từ lúc bắt dâu lắp đặt hệ thống. - Quạt hút làm việc không ổn định hoặc ngƣng làm việc - lƣu lƣợng khí thải bị giảm sút. - Túi vải mau rách hoặc túi vải bị rơi : o Nguyên nhân: do hệ làm sạch làm việc quá mạnh.  Ảnh hƣởng đến hiệu suất lọc của hệ thống. Trong thực tế, để đảm bảo điều kiện làm việc của túi vải là tối ƣu và thời gian sử dụng đƣợc kéo dài, giám sát viên luôn điều chỉnh lƣợng khí nén rung rũ bụi sao cho phù hợp nhất. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 42 Một hệ làm sạch yếu Một hệ làm quá mạnh Một hệ thiết kế chuẩn - Độ chênh áp cao. -Giảm lƣợng 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 đƣợc 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 lƣợng 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 phƣơng án tối ƣu là một vấn đề quan trọng trong xử lí ô nhiễm môi trƣờng không khí. Làm thế nào vừa giảm nồng độ bụi đến mức cho phép mà vừa có hiệu quả kinh tế cao nhất. phƣơng án lựa chọn đƣợc 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 tƣ, năng lƣợng 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 thƣờng hiệu quả lí của thiết bị thƣờng liên quan tới yêu cầu độ sạch của không khí sau khi xử lí, chi phí đầu tƣ cho hệ thống xử lí và ngƣời vận hành thiết bị. Thiết bị lọc bụi túi vải, thƣờng đƣợc ứng dụng nhiều trong các nhà máy bởi khả năng đáp ứng đƣợc các yêu cầu trên. Đối với những nhà máy sản xuất ra các sản phẩm có dạng bột nhƣ bột mỳ, ximang…hay trong giai đoạn sản xuất phát sinh ra bụi nhƣ bụi than, bụi kim loại…thƣờng áp dụng phƣơng pháp lọc bụi tay áo vì bụi có thể tái xử dụng sau khi thu hồi. Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 43 Chƣơng 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 c giá thành tƣơng đối thấp, cơ chế vận hành dễ dàng, thu bụi gần nhƣ hoàn toàn khí bụi phát sinh, và có thể sử dụng trở lại bụi bột mì. Công nghệ này thƣờng sử dụng bởi khả năng giữ bụi của nó với các hạt c đƣờng kính nhỏ cỡ vài 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 trƣờng. Khi đ phải thay túi khác. Để tránh túi lọc bị rách khi thiết bị lọc tay áo đang hoạt động thì túi vải phải đƣợc 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 đ ng 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 tƣợng phụt hơi mạnh không bình thƣờng tại van điện. Đến thời gian đ định van điện hoạt động nhƣng không mở đƣợc van nên không thực hiện đƣợc quá trình giũ bụi. nếu van Đồ án xử lí ô nhiễm không khí GVHD: ThS. Nguyễn Tấn Dũng Tính toán – thiết kế hệ thống xử lí khí bụi bằng phƣơng pháp lọc cho nhà máy sản xuất bột mỳ với năng suất 15000m3/h Trang 44 diện bị hở sẽ làm mất áp lực khí nén. Do đ , cần kiểm tra hệ thống kĩ hệ thống trƣớc 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 trƣờng gây ra cho con ngƣời và môi trƣờng, các biện pháp hỗ trợ cũng góp phần làm hạn chế ô nhiễm và cải tạo môi trƣờng. Giáo dục ý thức về môi trƣờng và vệ sinh công nghiệp cho cán bộ, nhân viên trong và ngoài cơ sở. thực hiện thƣờng xuyên và có khoa học chƣơng trình vệ sinh quản lí chất thải xí nghiệp nhƣ vệ sinh nhà xƣởng hàng ngày và vệ sinh xí nghiệp hàng tuần…ứng dụng các biện pháp giáo dục khác nhƣ làm áp phích, báo…để nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của môi trƣờng 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 1. Nguyễn Văn Phƣớc – GT KT XL Chất thải Công Nghiệp. 2. Hoàng Kim Cơ - Tính Toán Kỹ Thuật Lọc Bụi & Làm Sạch Khí - NXB KH&KT. 3. Điều hòa không khí và thông gió - ĐHBK Đà Nẵng. 4. Nguyễn Bin - Các quá trình thiết bị trong cộng nghệ hóa chất và thực phẫm - Tập 1.NXB KH-KT 5. Trần Ngọc Chấn: Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải - Tập 2: Cơ học về bụi và phƣơng pháp xử lí bụi - NXB KH-KT.