1. Trang chủ >
  2. Luận Văn - Báo Cáo >
  3. Kỹ thuật >

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (651.7 KB, 76 trang )


4



Xiclon tổ hợp



170.000



(  5 m );90 %



750÷ 1.500



350 ÷ 450



Thiết bị lắng



127.500



(  2 m );90 %



750÷ 1.500



< 400



42.500



(  2 m );90 %



quán tính

Thiết bị thu hồi



< 400



bụi động

(Nguồn: Tr.17, Giáo trình Kỹ thuật xử lý ô nhiễm không khí – PGS.TS Đinh Xuân

Thắng)

 Buồng lắng bụi

Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là lợi dụng trọng lực của các hạt bụi khi dòng

khí chứa bụi chuyển động ngang trong thiết bị. Khi đó hạt bụi chịu tác dụng đồng

thời của hại lực tác dụng. Lực tác dụng theo phương ngang do chuyển động của

dòng khí và lực trọng trường. Nếu lực tác động ngang nhỏ, hạt bụi có thể lắng đọng

trên bề mặt của thiết bị lắng bụi. Để đạt được điều đó, 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 dòng 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 ngoài bằng vít tải hay băng

tải

Buồng lắng bụi hoạt động có hiệu quả đối với các hạt có kích thước > 50 m, còn

các hạt bụi có kích thước < 5m thì khả năng thu hồi bằng không.

Ưu điểm:

-



Chế tạo đơn giản.



-



Chi phí vận hành và bảo trì thiết bị thấp.



Nhược điểm:



5



-



Buồng lắng bụi có kích thước lớn, chiếm nhiều diện tích.



-



Hiệu suất không 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.

 Thiết bị lắng quán tính

Nguyên lý hoạt động: Khi đột ngột thay đổi chuyển hướng chuyển động của dòng

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, còn 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 có kích thước

(25÷30 )m. Trở lực của chúng trong khoảng (150÷390) N/m2.

 Thiết bị lá xách

Các thiết bị này có dãy lá chắn hoặc các vòng 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 đó rồi rơi xuống dòng khí

bụi. Kết quả khí được chia thành hai dòng: Dòng chứa bụi nồng độ cao (10% thể

tích) được hút qua xiclon để tiếp tục xử lý, rồi sau đó được trộn với dòng đi qua các

tấm chắn (chiếm 90% thể tích). Vận tốc khí trước mạng chóp 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 có kích thước trên 20m.

Yếu điểm của lá xách là sự mài mòn các tấm chắn khi nồng độ bụi cao và có thể tạo

thành trầm tích làm bít kín mặt sàng. Nhiệt độ cho phép của khí thải phụ thuộc vào

vật liệu làm lá chắn, thường không quá 450÷6000C.



6



Khí buï

i



Khí saï h

c

Khí buï

i



Hình 1.1 Thiết bị lá sách

 Xiclon

Thiết bị xiclon được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp có hiệu quả cao khi kích

thước hạt bụi > 5m. Thu hồi bụi trong xiclon diễn ra dưới tác dụng của lực ly tâm.

Nguyên lý hoạt động: Dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của xiclon. Thân

xiclon thường là hình trụ có đáy là chóp cụt. Ống khí bẩn vào thường có dạng khối

chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân xiclon. Khí vào xiclon thực

hiện chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống dưới và hình thành dòng xoáy ngoài.

Lúc đó, các hạt bụi, dưới tác dụng của lực ly tâm văng vào thành xiclon. Tiến gần

đáy chóp, dòng khí bắt đầu quay ngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành

dòng xoắn trong. Các hạt bụi văng đến thành, dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy

của dòng xoáy và trọng lực và từ đó ra khỏi xiclon, qua ống xả bụi. Khí sạch sau xử

lý được đưa ra ở phía trên đỉnh thiết bị bởi ống trụ tâm.

Trong công nghiệp, xiclon được chia làm hai nhóm: hiệu quả cao và năng suất cao.

Nhóm thứ nhất đạt hiệu cao nhưng yêu cầu chi phí lớn, còn nhóm thứ hai có trở lực

nhỏ nhưng thu hồi các hạt mịn kém hơn.

Trong thực tế, người ta ứng dụng rộng rãi xiclon trụ và xiclon chóp (không có thân

trụ). Xiclon trụ thuộc nhóm năng suất cao, còn xiclon chóp thuộc nhóm hiệu quả



7



cao. Đường kính xiclon trụ không lớn hơn 2000mm và xiclon chóp nhỏ hơn

3000mm.

Ưu điểm:

-



Không có phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị



-



Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C)



-



Thu hồi bụi ở dạng khô



-



Trở lực hầu như cố định và không lớn (250÷1500) N/m2



-



Làm việc ở áp suất cao.



-



Năng suất cao; Rẻ.



-



Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt xiclon



-



Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi



-



Chế tạo đơn giản.



Nhược điểm:

-



Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 m



-



Không thể thu hồi bụi kết dính.



Xiclon đơn

Xiclon đơn là thiết bị hoàn chỉnh hoạt động độc lập và có nhiều dạng khác nhau như

dạng hình trụ, dạng hình côn. Việc sử dụng loại nào là tùy thuộc vào đặc tính của

bụi và yêu cầu xử lý. Dạng hình trụ có năng suất lớn, còn loại hình côn có hiệu suất

lớn.

Xiclon tổ hợp

Xiclon tổ hợp là một thiết bị lọc bụi gồm một số lượng lớn các đơn nguyên xiclon

mắc song song trong một vỏ có chung đường dẫn khí vào, khí ra, thùng chứa bụi.

Trong xiclon tổ hợp, việc tạo nên chuyển động quay của dòng khí trong thiết bị

không phải do dòng khí được đưa vào theo phương tiếp tuyến mà do các dụng cụ

định hướng dạng chong chóng hoặc dạng hóa hồng đặt trong thiết bị. Do vậy kích

thước của xiclon tổ hợp nhỏ hơn kích thước của xiclon đơn có cùng công suất.



8



Nguyên lý làm việc của xiclon tổ hợp: Khi bụi đi vào ống nối và sau đó di vào hộp

phân phối, từ đó đi vào các không gian giữa vỏ đơn nguyên và ống xả. Trong

khoảng không gian này có đặt các dụng cụ định hướng để tạo sự chuyển động xoáy.

Bụi sau khi tách đi qua lỗ tháo bụi và vào thùng chứa.

K hí saï h

c



K hí

K h í b uï

i



Buï

i



B uï

i



a) Xiclon đơn



b) Xiclon nhóm

Hình 1.2 Xiclon



 Thiết bị thu hồi bụi xoáy

Cũng giống như xiclon, thiết bị này ứng dụng có chế lắng bụi ly tâm. Điểm khác cơ

bản so với xiclon là trong thiết bị này có dòng khí xoáy phụ trợ.

Nguyên lý hoạt động: Khí nhiễm bụi được cho vào từ dưới, được xoáy nhờ cánh

quạt, chuyển động lên trên và chịu tác động của tia khí thứ cấp. Dòng khí thứ cấp

chạy ra từ vòi phun tiếp tuyến để tạo sự xoáy hỗ trợ cho khí. Dưới tác dụng của lực

ly tâm bụi văng ra phía ngoài, gặp dòng khí xoáy thứ cấp hướng xuống dưới, đẩy

chúng vào khoảng không gian vành khăn giữa các ống. Không gian vành khắn

chung quanh ống vào được trang bị vòng đệm chắn để bụi không quay trở lại thiết

bị.

Ưu điểm của thiết bị thu hồi bụi xoáy so với xiclon là:

-



Hiệu quả thu hồi bụi phân tán cao hơn



-



Bề mặt trong của thiết bị không bị mài mòn



9



-



Có thể xử lý khí có nhiệt độ cao hơn do ứng dụng dòng khí thứ cấp lạnh



-



Có thể điều chỉnh quá trình phân riêng bụi bằng cách thay đổi lượng khí thứ

cấp.



Nhược điểm:

-



Cần có cơ cấu thổi khí phụ trợ



-



Vận hành phức tạp



-



Lượng khí qua thiết bị lớn.



 Thiết bị thu hồi bụi kiểu động

Quá trình xử lý bụi trong thiết bị này được thực hiện nhờ lực ly tâm và lực coriolit,

xuất hiện khi quay cuồng hút. thiết bị thu hồi bụi kiểu động tiêu thụ năng lượng

nhiều hơn quạt thông thường có cùng năng suất và cột áp.

Ưu điểm của thiết bị này so với các thiết bị thu hồi bụi ly tâm khác là: gọn, lượng

kim loại nhỏ, kết hợp máy hút bụi và xiclon vào cùng một thiết bị. Tuy nhiên, chúng

có nhiều nhược điểm như: cánh quạt bị mài mòn nhanh, có khả năng tạo thành các

trầm tích trên cánh quạt, do đó làm mất căn bằng phần quay, hiệu quả thu hồi d <

10m kém và chế tạo phức tạp.

1.1.1.2. Thiết bị lọc bụi khô

 Thiết bị lọc vải

Nguyên lý: Khi cho khí qua vách ngăn xốp, các hạt rắn được giữ lại còn khí đi

xuyên qua nó hoàn toàn.

Trong quá trình lọc bụi, các hạt bụi khô tích tụ trong các lỗ xốp hoặc tạo thành lớp

bụi trên bề mặt vách ngăn, do đó chúng trở thành môi trường lọc đối với các hạt bụi

đến sau. Tuy nhiên bụi tích tụ càng nhiều làm cho kích thước lỗ xốp và độ xốp

chung của vách ngăn càng giảm, vì vậy sau một thời gian làm việc nào đó cần phải

phá vỡ và loại lớp bụi ra. Như vậy, quá trình lọc bụi phải kết hợp với quá trình phục

hồi vật liệu lọc.



10



Trong quá trình làm sạch khí, các hạt bụi tiến gần đến các sợi hoặc bề mặt vật liệu

hạt, va chạm với chúng và lắng xuống do tác dụng của lực thẩm thấu, quán tính và

hút tĩnh điện.

Thiết bị lọc được chia làm 3 loại, phụ thuộc vào chức năng và nồng độ bụi vào, ra:

-



Thiết bị tinh lọc (Hiệu quả cao): dùng để thu hồi bụi cực nhỏ với hiệu quả rất

cao ( >99% ) với nồng độ đầu vào thấp (<1mg/m3 ) và vận tốc lọc < 10cm/s.

Thiết bị lọc này ứng dụng để thu hồi bụi độc hại đặc biệt, cũng như để siêu lọc

không khí. Vật liệu lọc không được phục hồi.



-



Thiết bị lọc không khí: được sử dụng trong hệ thống thông khí và điều hòa

không khí. Chúng được dùng để lọc khí có nồng độ bụi nhỏ hơn 50 mg/m3 với

vận tốc lọc (2,5÷3) m/s. Vật liệu lọc có thể được phục hồi hoặc không phục

hồi.



-



Thiết bị lọc công nghiệp (vải, hạt, sợi thô): được sử dụng để làm sạch khí công

nghiệp có nồng độ bụi đến 60 g/m3 với kích thước hạt lớn hơn 0,5 m, vật liệu

lọc thường được phục hồi.



 Thiết bị lọc sợi

Các thiết bị này phổ biến nhất, Đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng tay áo hình

trụ được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị cơ cấu giũ bụi.

Đường kính tay áo có thể khác nhau, phổ biến nhất là (120÷300)mm và chiều

dài (2200÷3000) mm. Tỉ lệ chiều dài và đường kính tay áo thường vào khoảng

(16÷20):1

Nguyên lý hoạt động: Quá trình lọc bụi trên vải lọc xảy ra theo 3 giai đoạn:

-



Giai đoạn 1: khi vải lọc còn sạch, các hạt bụi lắng trên các lớp xơ nằm trên bề

mặt sợi và giữa các sợi. Ở giai đoạn này, hiệu suất lọc bụi còn thấp.



-



Giai đoạn 2: khi đã có một lớp bụi bám trên bề mặt vải, lớp bụi này trở thành

môi trường lọc bụi thứ 2. Hiệu suất lọc bụi ở giai đoạn này rất cao.



11



- Giai đoạn 3: sau một thời gian làm việc, lớp bụi bám trên vải sẽ dày lên làm

tăng trở lực của thiết bị, vì vậy phải làm sạch vải lọc. Sau khi làm sạch vải lọc

vẫn còn một lượng lớn bụi nằm giữa các xơ, cho nên trong giai đoạn 3 này

hiệu suất lọc vẫn còn cao.

Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

-



Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi bảo đảm hiệu quả lọc cao;



-



Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu;



-



Độ bền cơ học cao khi ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn;



-



Có khả năng được phục hồi;



-



Giá thấp.



Vật liệu lọc phổ biến nhất lầ vải bông, len, vải tổng hợp và vải thủy tinh:

-



Vải bông có tính lọc tốt và giá thấp nhưng không bền hóa học và nhiệt, dễ

cháy và chứa ẩm cao;



-



Vải len có khả năng cho khí xuyên qua lớn, bảo đảm độ sạch ổn định và dễ

phục hồi nhưng không bền hóa và nhiệt, giá cao hơn vải bông; khi làm việc lâu

ở nhiệt độ cao, sợi len trở nên giòn, chúng làm việc đến 900C;



-



Vải tổng hợp bền nhiệt và hóa, giá rẻ hơn vải bông và vải len. Trong môi

trường axit độ bền của chúng cao, còn trong môi trường kiềm độ bền giảm;



-



Vải thủy tinh bền ở (150÷350)0C. Chúng được chế tạo từ thủy tinh nhôm

silicat không kiềm hoặc thủy tinh magezit.



Vải có thể phục hồi bằng hai phương pháp cơ bản:

-



Rung vật liệu lọc (cơ học, khí động học);



-



Thổi ngược vật liệu lọc bằng khí sạch hoặc không khí.



Ưu điểm: Hiệu suất lọc bụi cao ( 98÷99 )%, phù hợp với các loại bụi có đường kính

nhỏ.

Nhược điểm:



12



-



Giá thành và chi phí quản lý cao vì đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc, thiết

bị rũ bụi;



-



Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm.



 Thiết bị lọc hạt

Thành phần lọc của thiết bị lọc dạng này gồm một hoặc nhiều lớp, trong đó có các

sợi vải được phân bố đồng nhất. Trong thiết bị lọc sợi, bụi được thu hồi và tích tụ

theo chiều dày của lớp lọc. vật liệu lọc là các sợi tự nhiên hoặc nhân tạo có chiều

dày từ



(0,01 ÷100) m. Chiều dày của lớp lọc có thể từ vài phần ngàn mét đến 2m



(lọc đệm nhiều lớp để sử dụng lâu dài). Các thiết bị lọc này được ứng dụng khi

nồng độ pha phân tán (0,5÷5)mg/m3 và được phân thành các loại sau :

-



Các thiết bị loại xơ mỏng:



Loại thiết bị này có thể làm sạch tinh những tinh thể khí lớn khỏi các hạt bụi có

kích thước khác nhau. Để thu hồi bụi có độ phân tán cao (0,1÷0,5)m với hiệu suất

lớn hơn 99%. Người ta sử dụng các thiết bị lọc dạng tấm phẳng hoặc các lớp mỏng

vật liệu lọc dạng xơ đường kính nhỏ hơn 5m. Vận tốc lọc từ (0,01÷0,1) m/s. Nồng

độ bụi ban đầu > 5mg/m3. Loại này không tái sinh được bộ lọc.

-



Thiết bị lọc thô:



Để khắc phục nhược điểm là thời gian sử dụng không dài của loại trên, trong nhiều

trường hợp người ta sử dụng các thiết bị lọc lọc gồm nhiều lớp dày và đường kính

xơ lớn hơn (1÷20)m với vận tốc lọc từ (0,005÷0,1)m/s thì vật liệu lọc sẽ thu hồi

toàn bộ các hạt lớn hơn 1m. Vật liệu lọc là sợi thô mới được ứng dụng cho nồng

độ (5÷50) mg/m3, khi đó kích thước hạt bụi chủ yếu nhỏ hơn (5÷10)m.

Quá trình lọc trong thiết bị lọc sợi bao gồm 2 giai đoạn: Ở giai đoạn 1(lọc ổn định):

các hạt bụi không làm thay đổi cấu trúc của lớp lọc. Trong giai đoạn 2 (lọc không

ổn định) trong vật liệu lọc xảy ra sự biến đổi cấu trúc liên tục do lượng bụi tích tụ

lớn. Do đó hiệu quả xử lý và trở lực lớp lọc luôn thay đổi. Lý thuyết lọc trong các

lớp lọc này chưa được nghiên cứu đầy đủ.



13



1.1.2 Phương pháp ướt

Quá trình thu hồi bụi theo phương pháp ướt dựa trên sự tiếp xúc của dòng khí bụi

với chất lỏng, được thực hiện bằng các biện pháp cơ bản sau:

-



Dòng khí bụi đi vào thiết bị và được rửa bằng chất lỏng. Các hạt bụi được tách

ra khỏi khí nhờ va chạm với các giọt nước



-



Chất lỏng tưới ướt bề mặt làm việc của thiết bị, còn dòng khí tiếp xúc với bề

mặt này. Các hạt bụi bị hút bởi màng nước và tách ra khỏi dòng khí



-



Dòng khí bụi được sục vào nước và bị chia ra thành các bọt khí. Các hạt bụi bị

dính ướt và loại ra khỏi khí.



Do tiếp xúc với dòng khí nhiễm bụi với chất lỏng hình thành bề mặt tiếp xúc pha.

Bề mặt này bao gồm các bọt khí, tia khí, tia lỏng, giọt lỏng và màng lỏng. Trong đa

số thiết bị thu hồi bụi ướt tồn tại các dạng bề mặt khác nhau, do đó bụi được thu hồi

theo nhiều cơ chế khác nhau. Thiết bị lọc bụi ướt có các ưu điểm và nhược điểm so

với các thiết bị dạng khác như sau:

Ưu điểm:

-



Dễ chế tạo, giá thành thấp, hiệu quả thu hồi bụi cao;



-



Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến 0,1m;



-



Có thể sử dụng khi nhiệt độ và độ ẩm cao;



-



Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất;



-



Cùng với buị có thể thu hồi hơi và khí.



Nhược điểm:

-



Bụi thu được ở dạng cặn do đó phải xử lý nước thải, làm tăng giá quá trình xử

lý;



-



Các giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lắng trong ống dẫn

và máy hút;



-



Trong trường hợp khí có tính ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường ống

bằng vật liệu chống ăn mòn.



14



Chất lỏng tưới thiết bị thường là nước. Khi kết hợp quá trình thu hồi bụi với xử lý

hóa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ.

1.1.2.1. Thùng rửa khí rỗng

Các buồng rửa khí được chế tạo bằng kim loại, bêtông và gạch đá.

Trong buồng bố trí các dãy mũi phun để phun nước vào dòng khí chứa bụi chuyển

động qua buồng. Để tăng hiệu suất lọc bụi, trong buồng có thể bố trí các tấm chắn,

các tấm đục lỗ hoặc tưới. Cuối buồng rửa có bộ phận tách nước. Vận tốc chuyển

động của khí trong buồng khoảng 0,6-1,2 m/s. Thời gian lưu khí <3s. Lượng nước

phun 0,2-1,04l/m3.

Hiệu suất tách bụi của thiết bị:

Hạt bụi có d = 5μm thì H = 94%;

Hạt bụi có d = 25μm thì H = 99%.

Như vậy, với bụi có kích thước càng lớn thì khả năng tách của thiết bị càng cao.

1.1.2.2. Thiết bị rửa khí trần

Thiết bị rửa khí trần là tháp đứng, thường là hình trụ mà trong đó có sự tiếp xúc

giữa khí và các giọt lỏng (được tạo ra bởi các vòi phun). Theo hướng chuyển động

của khí và lỏng, tháp trần chia ra ngược chiều, cùng chiều và tưới ngang.

Tháp trần đạt hiệu quả xử lý cao đối với hạt bụi có d  10m và kém hiệu quả khi

bụi có d < 5 m.

Vận tốc dòng khí trong thiết bị thường trong khoảng (0,6÷1,2) m/s đối với thiết bị

không có bộ tách giọt và khoảng (5÷8) m/s đối với thiết bị có bộ tách giọt. Trở lực

của tháp trần không có bộ tách giọt và lưới phân phối khí thường không quá

250N/m2.

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.



Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.pdf) (76 trang)

×