Đồ án Xử lí khí thải: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý bụi lò hơi đốt trấu công suất 20 tấn/h
Đồ án Xử lí khí thải: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý bụi lò hơi đốt trấu công suất 20 tấn/h của Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh với những kiến thức và thông tin bổ ích giúp sinh viên tham khảo, ôn luyện và phục vụ nhu cầu học tập của mình cụ thể là có định hướng ôn tập, nắm vững kiến thức môn học và làm bài tốt trong những bài kiểm tra, bài tiểu luận, bài tập kết thúc học phần, từ đó học tập tốt và có kết quả cao cũng như có thể vận dụng tốt những kiến thức mình đã học vào thực tiễn cuộc sống. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Con người & Môi trường (EN1003)
Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Thông tin:
Tác giả:
Thông tin :
Môn:
Con người & Môi trường (EN1003)
Trường:
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Tác giả:
Tài liệu liên quan:
Preview text:
lOMoARcPSD| 37054152
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý bụi lò hơi đốt trấu
công suất 20 tấn/h
GVHD: ThS. Trần Anh Khoa SVTH MSSV Phan Minh Quân 20150093 Lê Trung Tín 20150106
TP.Hồ Chí Minh Tháng 06 năm 2023 lOMoAR cPSD| 37054152
1. TÊN ĐỀ TÀI : Thiết kế hệ thống xử lý bụi lò hơi ốt trấu công suất 20 tấn/h
2.NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ
- Tính toán nồng ộ chất ô nhiễm của lò hơi phát thải - Đề xuất phương
pháp và sơ ồ công nghệ hệ thống xử lý - Tính toán chi tiết hệ thống xử lý.
- Bản vẽ thiết kế : Sơ ồ công nghệ, mặt băng tổng thể, các mặt cắt và chi tiết lắp ặt.
3. THỜI GIAN THỰC HIỆN : từ 11/03/2023 ến 15/06/2023
Đơn vị công tác : Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường TP HCM
Tp. HCM, ngày…... tháng…... năm
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)
Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Khoa CNHH và TP Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn CN Môi Trường
ĐÁNH GIÁ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC
(ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI)
Tên ồ án: Thiết kế hệ thống xử lý bụi lò hơi ốt trấu công suất 20 tấn/h
Sinh viên: Phan Minh Quân MSSV: 20150093 Sinh viên: Lê Trung Tín MSSV: 20150106 lOMoAR cPSD| 37054152
Thời gian thực hiện từ 10/03 ến 15/06. Ngày Nội dung thực hiện Nội dung cần sửa Đã chỉnh sửa 10/03 Đề xuất ề tài 10/03
Tìm hiểu tổng quan về bụi và các phương pháp xủ lý 26/03
Tính toán sơ bộ phát thải ô
Sửa lại phần tổng quan
nhiễm của lò hơi ốt trấu và ề các phương pháp xử lý xuất sơ ồ công nghệ 09/04
Tính toán lại phần lò hơi và ề
Đề xuất lại sơ ồ công
xuất lại sơ ồ công nghệ nghệ 13/04
Tính toán sơ bộ phần cyclone Phần ường kính và lọc túi vải cyclone và số túi lọc
Vẽ bản vẽ sơ ồ công nghệ, tính Sửa lại sơ ồ công nghệ,
toán lại cyclone và lọc túi vải
sửa lại công suất lò hơi 16/04 và lưu lượng lò hơi 07/05
Tính toán lại cyclone, lọc túi
Sửa lại phần cơ khí và
vải, tính thêm phần cơ khí và tính lại cyclone phần trở lực vận tốc 29/05
Tính phần ống khói, quạt hút
Sửa lại số lượng túi vải 07/06
Vẽ bản vẽ chi tiết cyclone và
Sửa lại phần áp suất túi lọc túi vải
vải, ường kính ống vào
và ra, chỉnh sửa bảo vẽ 12/06
Chỉnh sửa nội dung và fomat
của thuyết minh và bản vẽ Ngày 12 tháng 06 năm 2023 Giảng viên hướng dẫn lOMoARcPSD| 37054152
Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Khoa CNHH và TP Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn CN Môi Trường
PHIẾU NHẬN XÉT HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MÔN HỌC
(Đồ án Xử lý Khí thải)
Người nhận xét: ThS. Trần Anh Khoa
Cơ quan công tác: Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường TP HCM
Sinh viên ược nhận xét: Phan Minh Quân MSSV: 20150093
Lê Trung Tín MSSV: 20150106
Tên ề tài: Thiết kế hệ thống xử lý bụi lò hơi ốt trấu công suất 20 tấn/h
STT Nội dung (lưu ý thang iểm nhỏ nhất là 0.5 iểm) Thang Điểm iểm s Ā 1 Ý thức học tập Max 2
Vắng mặt > 50% các buổi gặp giáo viên hướng dẫn và trễ tiến ộ công 0 - 0.5
việc so với yêu cầu > 4 lần
Vắng mặt 50% - 30% các buổi gặp giáo viên hướng dẫn và trễ tiến 0.75 -1
ộ công việc so với yêu cầu 1 - 4 lần
Vắng mặt trên 10 - 30% các buổi gặp giáo viên hướng dẫn. Tích cực 1.25 -
trong làm việc, úng tiến ộ yêu cầu 1.5
Có mặt ầy ủ các buổi gặp giáo viên hướng dẫn. Tích cực trong làm 1.75-2
việc, úng tiến ộ yêu cầu, có sáng kiến ề xuất mới 2 Mức ộ am hiểu Max 2
Giải thích ược về SĐCN nhưng không trình bày ược chức năng 0 - 0.5
nhiệm vụ của từng công trình
Diễn giải chi tiết ược chức năng nhiệm vụ của từng công trình và 0.75 -1 SĐCN lOMoAR cPSD| 37054152
Diễn giải chi tiết ược chức năng nhiệm vụ của từng công trình và 1.25 -
SĐCN nhưng chưa giải thích ược cách tính toán, chưa trình bày 1.5
bản vẽ rõ ràng, úng kỹ thuật
Diễn giải chi tiết ược chức năng nhiệm vụ của từng công trình và 1.75-2
SĐCN và giải thích ược cách tính toán, trình bày bản vẽ rõ ràng, úng kỹ thuật 3 Hình thức Max 1
Trình bày thuyết minh không theo format chuẩn, không thống 0.25
nhất giữa các phần
Trình bày thuyết minh theo format chuẩn, nhưng còn nhiều lỗi : ề 0.5
mục không rõ ràng, bảng biểu, hình vẽ không ược ánh số, nhiều lỗi chính tả, ánh máy
Trình bày thuyết minh theo format chuẩn nhưng còn một vài lỗi nhỏ 0.75
Trình bày thuyết minh theo format chuẩn, rõ ràng, logic. 1 4
Cơ sở và ề xuất quy trình công nghệ xử lý Max 1
Trình bày không ầy ủ cơ sở lựa chọn công nghệ (tổng quan PP xử 0.25
lý, thành phần tính chất chất thải, vấn ề môi trường cần ược giải
quyết) và ề xuất công nghệ xử lý chưa phù hợp (thuyết minh, sơ ồ,
ưu nhược iểm)
Trình bày ầy ủ cơ sở lựa chọn công nghệ nhưng ề xuất công nghệ xử 0.5
lý chưa phù hợp (thuyết minh, sơ ồ, ưu nhược iểm)
Trình bày ầy ủ cơ sở lựa chọn công nghệ và ề xuất công nghệ xử lý 0.75
phù hợp nhưng thuyết minh chưa rõ ràng, chính xác
Trình bày ầy ủ cơ sở lựa chọn công nghệ và ề xuất công nghệ xử lý 1
phù hợp (thuyết minh, sơ ồ, ưu nhược iểm) 5
Tính toán, thiết kế công trình Max 2
Kết quả sai trên 50% nội dung tính toán 0 - 0.5
Kết quả sai từ 50% - 30% nội dung tính toán, công thức tính toán 0.75 -1
Kết quả sai từ 30% - 10% các bảng tính, công thức tính toán 1.25 - 1.5 lOMoARcPSD| 37054152
Hiểu rõ tất cả các bảng tính và các công thức tính toán (sai <10%) 1.75-2 6
Bản vẽ kỹ thuật Max 2
Bản vẽ không thống nhất giữa bản vẽ và thuyết minh, bản vẽ sơ sài 0 - 0.5
Bản vẽ chính xác ở mức ường nét cơ bản, kích thước và hình vẽ mô 0.75 -1
tả úng so với tính toán
Bản thuật thể hiện ầy ủ các chi tiết thiết kế, ường nét rõ ràng, úng kỹ 1.25 - thuật (70 – 90%) 1.5
Các bản vẽ kỹ thuật thể hiện ầy ủ các chi tiết thiết kế, ường nét rõ 1.75-2
ràng, úng kỹ thuật. (>90%) T ऀng s Ā 10 Điểm chữ Mười
1) Nhận xét và ề nghị chऀऀnh sửa:
a) Ưu iểm của ồ án:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------
b) Nhược iểm của ồ án:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc BỘ MÔN
CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
2) Thái ộ, tác phong làm việc: lOMoARcPSD| 37054152
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------
3) Ý kiến kết luận
Đề nghị cho bảo vệ hay Không cho bảo vệ
Ngày …… tháng …. năm 20… Người nhận xét
(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc BỘ MÔN
CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
PHIẾU PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC
(ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI)
Người nhận xét (học hàm, học vị, họ tên): ......................................................................
Cơ quan công tác: ............................................................................................................
Sinh viên ược nhận xét:
Phan Minh Quân MSSV:20150093
Lê Trung Tín MSSV:20150106 lOMoAR cPSD| 37054152
Tên ề tài: Thiết kế hệ thống xử lý bụi lò hơi ốt trấu công suất 20 tấn/h
STT Nội dung (lưu ý thang iểm nhỏ nhất là 0.25 iểm) Thang Điểm iểm s Ā 1 Hình thức Max 1
Trình bày thuyết minh không theo format chuẩn, không thống 0
nhất giữa các phần
Trình bày thuyết minh theo format chuẩn, nhưng còn nhiều lỗi : ề 0.5
mục không rõ ràng, bảng biểu, hình vẽ không ược ánh số, nhiều lỗi chính tả, ánh máy
Trình bày thuyết minh theo format chuẩn nhưng còn một vài lỗi nhỏ 0.75
Trình bày thuyết minh theo format chuẩn, rõ ràng, logic. 1 2
Cơ sở và ề xuất quy trình công nghệ xử lý Max 2
Trình bày không ầy ủ cơ sở lựa chọn công nghệ (tổng quan PP xử 0 – 0.5
lý, thành phần tính chất chất thải, vấn ề môi trường cần ược giải
quyết) và ề xuất công nghệ xử lý chưa phù hợp (thuyết minh, sơ ồ,
ưu nhược iểm)
Trình bày ầy ủ cơ sở lựa chọn công nghệ nhưng ề xuất công nghệ xử 0.75 - 1
lý chưa phù hợp (thuyết minh, sơ ồ, ưu nhược iểm)
Trình bày ầy ủ cơ sở lựa chọn công nghệ và ề xuất công nghệ xử lý 1.25 -
phù hợp nhưng thuyết minh chưa rõ ràng, chính xác 1.5
Trình bày ầy ủ cơ sở lựa chọn công nghệ và ề xuất công nghệ xử lý 1.75 - 2
phù hợp (thuyết minh, sơ ồ, ưu nhược iểm) 3
Tính toán, thiết kế công trình Max 2
Kết quả sai trên 50% nội dung tính toán hoặc có sự sao chép từ ồ án 0 – 0.5 cũ.
Kết quả sai từ 50% - 30% nội dung tính toán, công thức tính toán 0.75 - 1
Kết quả sai từ 30% - 10% các bảng tính, công thức tính toán 1.25 - 1.5 lOMoAR cPSD| 37054152
Hiểu rõ tất cả các bảng tính và các công thức tính toán (sai sót 1.75 - 2 <10%) 4
Bản vẽ kỹ thuật Max 2
Bản vẽ không thống nhất giữa bản vẽ và thuyết minh, bản vẽ sơ sài 0 – 0.5
Bản vẽ chính xác ở mức ường nét cơ bản, kích thước và hình vẽ mô 0.75 - 1
tả úng so với tính toán
Bản thuật thể hiện ầy ủ các chi tiết thiết kế, ường nét rõ ràng, úng kỹ 1.25 - thuật (70 – 90%) 1.5
Các bản vẽ kỹ thuật thể hiện ầy ủ các chi tiết thiết kế, ường nét rõ 1.75 - 2
ràng, úng kỹ thuật. (>90%) 5
Khả năng phản biện Max 3
Ít nắm bắt ược thông tin câu hỏi và trả lời ược những câu hỏi nhỏ 0 - 0.5
Trả lời ược khoảng 50 – 70% câu hỏi 1 – 1.5
Trả lời ầy ủ các câu hỏi với mức ộ chính xác nhất ịnh. 2 – 2.5
Trả lời úng và ầy ủ câu hỏi có phát triển mở rộng vấn ề câu hỏi. 2.75 -3 T ऀng s Ā 10 Điểm chữ Mười
a) Ưu iểm của ồ án (thuyết minh, bản vẽ,…):
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------- lOMoAR cPSD| 37054152
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------
b) Nhược iểm của ồ án (thuyết minh, bản vẽ,…):
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------
Ngày …… tháng ….. năm 20… Người nhận xét
(Ký & ghi rõ họ tên) lOMoARcPSD| 37054152 LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành ược chuyên ề báo cáo ồ án này, trước hết chúng em xin gửi lời cảm ơn
tới quý thầy, cô trong khoa Công Nghệ Hóa Học và Thực Phẩm, trường Đại Học Sư Phạm
Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh lời cảm ơn chân thành nhất. Đặc biệt, chúng em xin gởi
ến thầy ThS. Trần Anh Khoa – Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường TP HCM,
người ã tận tâm hướng dẫn, giúp ỡ tụi em hoàn thành chuyên ề báo cáo ồ án xử lí khí thải
này lời cảm ơn sâu sắc nhất và cô TS. Hoàng Thị Tuyết Nhung ã dạy chúng em môn xử lý
khí thải ể chúng em có những nền tảng lý thuyết vô cùng quan trọng về xử lý bụi và khí.
Thầy và cô ã hỗ trợ rất nhiều về mặt chuyên môn ể chúng em hoàn thành ược ồ án nay. Vì
kiến thức của bản thân tụi em còn hạn chế, trong lúc thực hiện làm ồ án này không thể
tránh khỏi những thiếu sót, kính mong ược nhận những ý kiến óng góp của các quý thầy,
cô và cũng rộng lượng tha thứ cho tụi em. MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... 1
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 2
1.1. Sơ lược về bụi ........................................................................................................ 2
1.1.1. Khái niệm về bụi ................................................................................................ 2
1.1.2. Phân loại ............................................................................................................. 3
1.1.3. Tính chất của bụi ............................................................................................... 4
1.1.4. Ảnh hưởng của bụi Āi với sức khỏe con người ............................................ 7 lOMoARcPSD| 37054152
1.2. Sơ lược về lò hơi Āt trấu ................................................................................... 7
1.2.1. Giới thiệu lò hơi Āt trấu ................................................................................ 7
1.2.2. Cấu tạo của lò hơi Āt trấu ............................................................................. 8
1.2.3. Nguyên lí hoạt ộng của lò hơi Āt trấu .......................................................... 8
1.2.4. Đặc trưng bụi trong lò hơi Āt trấu ............................................................... 9
1.3. Sơ lược về thiết bị trao ऀi nhiệt ....................................................................... 9
1.3.1. Khái niệm của thiết bị trao ऀi nhiệt ............................................................. 9
1.3.2. Cấu tạo chung của thiết bị trao ऀi nhiệt dạng Āng chùm .................... 10
1.4. Các phương pháp xử lý bụi ............................................................................... 14
1.4.1. Các phương pháp xử lý bụi khô ..................................................................... 14
1.4.2. Phương pháp xử lý bụi ướt ............................................................................. 19
1.5. Một s Ā thiết bị quạt hút .................................................................................. 21
1.5.1. Quạt hút bụi ly tâm ......................................................................................... 21
1.5.2. Quạt ly tâm trung áp ....................................................................................... 22
1.5.3. Quạt ly tâm cao áp ........................................................................................... 23
1.5.4. Quạt ly tâm thấp áp ......................................................................................... 24
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SƠ BỘ ............................................................................ 25
2.1. Tính toán lượng nguyên liệu cần thiết: ............................................................ 25
2.2. Tính toán lượng không khí cần cấp và lượng khí thải: .................................. 27
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ...................................................... 31
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ......................................................................................... 32 lOMoARcPSD| 37054152
4.2. Thiết bị Cyclone: ................................................................................................. 33
4.2.1. Thông s Ā thiết kế Cyclone: ......................................................................... 33
4.2.2. Tính toán cơ khí Cyclone: ............................................................................... 39
4.3. Thiết bị lọc túi vải ............................................................................................... 45
4.3.1. Thông s Ā thiết kế lọc túi vải: ....................................................................... 45
4.3.2. Tính toán cơ khí thiết bị túi vải: .................................................................... 51
4.4. Tính toán trở lực: ............................................................................................... 54
4.4.1. Trở lực ường Āng sau cyclone và trước túi vải: ........................................ 54
4.4.2. Trở lực ường Āng sau túi vải ...................................................................... 56
4.5. Tính toán quạt hút: ............................................................................................ 58
4.6. Tính toán Āng khói.......................................................................................... 60
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 64
5.1. Kết luận: .............................................................................................................. 64
5.2. Kiến nghị: ............................................................................................................ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 65 lOMoARcPSD| 37054152 DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Thành phần các nguyên t Ā trong
trấu……………………………………......26 Bảng 2. Các thông s Ā ô nhiễm của lò
hơi so với QCVN 19: 2009/ BTNVMT……….30
Bảng 3. Thông s Ā ể thiết kế
Cyclone………………………………...………...……...34 Bảng 4. Hiệu suất
Cyclone…………………….….…………………………………….36
Bảng 5. Thông s Ā thiết kế
Cyclone….………………………………...………...……...34
Bảng 6. Thông s Ā cơ bản của thép CT03 dùng cho
cyclone………………………….39
Bảng 7. Thông s Ā thiết kế và kích thước túi
vải……………………………………....50
Bảng 8. Thông s Ā cơ bản của thép CT03 dùng cho túi
vải...……………….………...50 Bảng 9. Thông s Ā kỹ thuật
quạt……………………………………………….……….57 DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Lò hơi Āt trấu……………………………………………………………….…8
Hình 2. Băng tải cấp trấu vào lò hơi…...……………………………………………….9
Hình 3. Thiết bị trao ऀi nhiệt dạng Āng
chùm.….…………………………………....11 lOMoARcPSD| 37054152
Hình 4. Buồng lắng bụi kiểu ơn giản…………………………………….......……….14
Hình 5. Buồng lắng bụi có vách ngăn …………………………………………………14
Hình 6. Buồng lắng bụi nhiều tầng……………………………………………….…....15
Hình 7. Buồng lắng bụi có xích hoặc dây kim loại…………………………………....15
Hình 8. Cấu tạo Cyclone……………………………………………………….…….…16
Hình 9. Cấu tạo thiết bị lọc bụi túi vải………………………………………………...17
Hình 10. Thiết bị lọc bụi tĩnh iện………………………………………………….….18
Hình 11. Buồng phun – thừng rửa khí lỏng……………………………………......….19
Hình 12. Thiết bị lọc bụi có lớp ệm bằng vật liệu rỗng ược tưới nước……………20
Hình 13. Thiết bị Venturi………………………………………….…………………....21
Hình 14. Quạt li tâm hút bụi……………………………………………….......……….21
Hình 15. Quạt ly tâm trung áp…………………………………………………………22
Hình 16. Quạt ly tâm cao áp………………………………………………….…….......23
Hình 17. Quạt ly tâm thấp áp……………………………… ………………….……....23
Hình 18. Thông s Ā thiết kế
cyclone….…………………………………………………25
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Sơ lược về bụi
1.1.1. Khái niệm về bụi
Bụi là tập hợp các loại có hạt kích thước lớn, nhỏ khác nhau, tồn tại lâu trong không khí
dưới dạng: bụi bay (khi các hạt bụi lơ lửng trong không khí gọi là aerozon), bụi lắng (khi
hạt bụi ọng lại trên bề mặt vật thể, gọi là aerogen) và các hệ khí dung nhiều pha như hơi,
khói…Bụi là tên chung cho các hạt chất rắn có ường kính nhỏ cỡ vài micromet ến nửa
milimet, tự lắng xuống theo trọng lượng của chúng nhưng vẫn có thể lơ lửng trong không lOMoARcPSD| 37054152
khí một thời gian sau. Khi bụi phân tán mạnh trong không khí hay các chất khí nói chung,
hỗn hợp khí và bụi ược gọi là aerosol rắn.
Bụi thường phát sinh do yếu tố tác ộng môi trường bên ngoài ngoài ra còn sinh ra trong
hoạt ộng sinh hoạt và sản xuất của con người trong quá trình gia công, chế biến nguyên liệu rắn, …
Bụi hô hấp (bụi PM) là hỗn hợp phức tạp gồm các hạt bụi khô, các giọt lỏng hay những
hạt bụi khô có phú những giợt lỏng có kích thước và hình dạng khác nhau. 1.1.2. Phân loại
Khi phân loại bụi ta cần dựa vào 2 yếu tố: nguồn gốc và kích thước - Theo nguồn gốc
+ Hữu cơ: bụi thực vật (gỗ, bông), bụi ộng vật (len, lông, tóc), nhân tạo (nhựa hóa học, cao su)
+ Vô cơ: bụi khoáng chất (thạch anh, amiang), bụi kim loại (sắt, ồng, chì). - Theo kích thước
+ > 10 µm: khó xâm nhập vào cơ thể do con người có cơ chế tự vệ.
+ < 10 µm (như phấn hoa): vào cơ thể i sâu vào phổi và máu.
+ < 2,5 µm (vi khuẩn, nấm, phấn hoa kích thước nhỏ): giảm khả năng hiển thị ở nhiều
vùng, xâm nhập vào phổi và phé nang của phổi gây ảnh hưởng ến sức khỏe.
+ < 0,1 µm: phá hoại phổi, theo máu i khắp cơ thể.
Với loại bụi có kích thước nhỏ hơn 0,1 µm (khói) khi hít thở phải không ược 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 ược ào thải ra khỏi phổi, còn với bụi lớn hơn 10 µm thường ọng lại ở mũi. lOMoARcPSD| 37054152 - Theo tác hại:
+ Bụi nhiễm ộc chung (chì, thủy ngân, benzen)
+ Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban… (bụi bông, gai, phân hóa học, một số tinh dầu gỗ…)
+ Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, các chất phóng xạ…)
+ Bụi xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiang…
1.1.3. Tính chất của bụi
Độ tin cậy và hiệu quả làm việc của hệ thống lọc bụi phụ thuộc áng kể vào các tính chất
lý – hóa của bụi và các thông số của dòng khí mang bụi. Sau ây sẽ trình bày sơ lược các
tính chất lý – hóa cơ bản của bụi ảnh hưởng ến quá trình hoạt ộng của hệ thống lọc và là cơ
sở ể chọn thiết bị lọc.
1.1.3.1. Mật ộ:
Mật ộ ổ ống (khác với mật ộ thực) có tính ến các khe chứa không khí giữa các hạt. Mật
ộ ổ ống dùng ể xác ịnh thể tích bụi chiếm chỗ trong bunke chứa bụi. Khi tăng các hạt cùng
kích thước mật ộ ổ ông giảm do thể tích tương ối của các lớp không khí tăng. Khi nén chặt,
mật ộ ổ ống tăng 1,2 ÷ 1,5 lần (so với khí mới ổ ống).
Mật ộ không thực là tỷ số khối lượng các hạt và thể tích mà hạt chiếm chỗ, bao gồm các
lỗ nhỏ, các khe hổng và không ều. Các hạt nguyên khối, phẳng và các hạt ban ầu có mật ộ
không thực trong thực tế trùng với mật ộ 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 lôi kéo của không khí sạch thoát ra từ thiết bị lọc. Trái lại các hạt có mật ộ
không 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. lOMoAR cPSD| 37054152
Mật ộ không thực thường có trị số nhỏ hơn so với mật ộ thực thường thấy ở bụi có xu
hướng ông tụ hay thiêu kết, ví dụ : mồ hóng, oxit của các kim loại màu…
1.1.3.2. Tính tán xạ:
Kích thước hạt là thông số cơ bản của bụi, vì chọn thiết bị lọc chủ yếu dựa vào thành phần tán xạ của bụi.
Trong quá trình ông tụ, các hạt ban ầu liên kết với nhau trong thiết bị ông tụ nên chúng
to dần. Do ó trong kỹ thuật lọc bụi kích thước Stoc có ý nghĩa quan trọng. Đó là ường kính
của hạt hình cầu có vận tốc lắng chìm như hạt nhưng không phải hình cầu, hoặc chất keo tụ.
Thành phần tán xạ là hàm lượng tính bằng số lượng hay khối lượng các hạt thuộc nhóm
kích thướng khác nhau. Kích thước hạt có thể ược ặc trưng bằng vận tốc treo (vt, m/s) – là
vận tốc rơi tự do của hạt trong không khí không chuyển ộng.
1.1.3.3. Tính bám dính:
Tính bám dính của hạt xác ịnh xu hướng kết dính của chúng. Độ kết dính của hạt tăng có
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 có (60 ÷ 70) % hạt
có ường kính nhỏ hơn 10 µm ược coi như bụi kết dính (mặc dầu các hạt kích thước lớn hơn
10 µm mang tính tản rời cao)
1.1.3.4. Tính mài mòn
Tính mài mòn của bụi ặc trưng cho cường ộ mài mòn kim loại ở vận tốc như nhau cả
khí và nồng ộ như nhau của bụi. Nó phụ thuộc vào ộ cứng, hình dạng, kích thước và mật ộ
của hạt. Tính mài mòn của bụi ược tính ến khi chọn vận tốc của khí, chiều dày của thiết bị
và ường ống dẫn khí cũng như chọn vật liệu ốp của thiết bị.
1.1.3.5. Tính thấm: lOMoAR cPSD| 37054152
Tính thấm nước có ảnh hưởng nhất ịnh ến hiệu quả của thiết bị lọc kiểu ướt, ặc biệt khi
thiết bị làm việc có tuần hoàn. Khi các hạt khó thấm tiếp xúc với bề mặt chất lỏng, chúng
bị bề mặt chất lỏng bao bọc. Ngược lại ối với các hạt dễ thấm chúng không 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 ập àn hồi với các hạt ược nhúng chìm trước ó, chúng có thể bị ẩy trở lại dòng khí.
Các hạt phẳng dễ thấm hơn so với các hạt có bề mặt không ều. Sở dĩ như vậy là do các
hạt có bề mặt không ều hầu hết ược bao bọc bởi vỏ khí ược hấp thụ cản trở sự thấm.
Theo ặc trưng thấm nước các vật liệu rắn chia thành 3 nhóm:
- Vật liệu lọc nước: dễ thấm nước (canxi, thạch cao, phần lớn silicat và khoáng vật
ược oxi hóa, halogennua của kim loại kiềm)
- Vật liệu kị nước: khó thấm nước (grafit, than, lưu huỳnh);
- Vật liệu kị nước tuyệt ối (parafin, nhựa teflon, bitum).
1.1.3.6. Tính hút ẩm và hòa tan:
Các tính chất này của bụi ược xác ịnh trước hết bởi thành phần hóa học của chúng cũng
như kích thước, hình dạng và ộ nhám của bề mặt các hạt bụi. Nhờ tính hút ẩm và tính hòa
tan mà bụi có thể ược lọc trong các thiết bị lọc kiểu ướt.
1.1.3.7. Suất iện trở của bụi:
Suất iện trở của lớp bụi phụ thuộc vào tính chất của từng hạt riêng biệt (vào tính dẫn iện
bề mặt và bên trong, vào hình dạng và kích thước của hạt) cũng như cấu trúc của lớp và các
thông số của dòng khí. Nó ảnh hưởng ến hoạt ộng của thiết bị lọc bằng iện.
Phụ thuộc vào suất iện trở bụi chia thành 3 nhóm như sau:
- Bụi thuộc nhóm suất iện trở thấp: có suất iện trở của lớp dưới 104 .cm lOMoARcPSD| 37054152
- Bụi thuộc nhóm suất iện trở trung bình: có suất iện trở của lớp từ 104 ÷1010 .cm.
- Bụi thuộc nhóm suất iện trở cao: có suất iện trở của lớp lớn hơn 1010 ÷1013 .cm.
1.1.3.8. Tính mang iện:
Tính mang iện (còn gọi là tính ược nạp iện) của bụi ảnh hưởng ến trạng thái của bụi
trong ường ống và hiệu xuất của bụi ( ối với thiết bị lọc bằng iện, thiết bị lọc kiểu ướt…).
Ngoài ra tính mang iện còn ảnh hưởng ến an toàn cháy nổ và tính dính bám của bụi.
1.1.3.9. Tính cháy nổ:
Bụi cháy ược do bề mặt tiếp xúc với oxi trong không khí phát triển mạnh (1 m2/g) có khả
năng tự bốc cháy và tạo thành hỗn hợp nổ với không khí. Cường ộ nổ của bụi phụ thuộc
vào tính chất hóa học và tính chất nhiệt của bụi, vào kích thước và hình dạng của các hạt,
nồng ộ của chúng trong không khí, vào ộ ẩm và thành phần của khí, kích thước và nhiệt ộ
của nguồn cháy và vào hàm lượng tương ối của bụi trơ.
1.1.4. Ảnh hưởng của bụi Āi với sức khỏe con người
- Ảnh hưởng ngắn hạn: ho, hơi thở ngắn, tức ngực, kích thích mắt.
- Ảnh hưởng dài hạn: giảm chức năng phổi, gây suy hô hấp ở trẻ, tăng khả năng suy
hô hấp chức năng phổi thậm chí có khả năng dẫn ến tử vong.
1.2. Sơ lược về lò hơi Āt trấu
1.2.1. Giới thiệu lò hơi Āt trấu
Lò hơi ốt trấu là loại lò hơi sử dụng nhiên liệu ốt là trấu, nhiên liệu có giá thành rẻ hiện
nay và dễ dàng tìm thấy trong các ngành công nghiệp. Lò hơi giúp tận dụng ược nhiên liệu
trấu ể ốt sinh nhiệt, biện pháp tiết kiệm chi phí cực hiệu quả. Nhiên liệu trấu ược cung cấp
trực tiếp khi ể ốt và truyền nhiệt ến từ hệ thống cấp và phun tới buồng ốt. lOMoARcPSD| 37054152
Hình 1. Lò hơi ốt trấu
1.2.2. Cấu tạo của lò hơi Āt trấu
Lò hơi ốt trấu ược cấu tạo bởi những trang bị công nghệ tiên tiến như: -
Hệ thống lọc bụi với cyclone a cấp cùng với tháp lọc bụi không ướt, hoặc hệ thống
lọc bụi với bộ lọc túi hoặc tĩnh iện. -
Hệ thống iều khiển với tính năng tự ộng vô cấp với biến tần, hay hệ thống hiện ại PLC-Scada.
Cấu tạo hiện ại tiên tiến khiến lò hơi ốt trấu có thể hoạt ộng với công suất 2 ến 50 tấn
trên mỗi giờ. Dạng nhiên liệu cung cấp chủ yếu cho lò hơi này là dạng rời chưa ược nén.
1.2.3. Nguyên lí hoạt ộng của lò hơi Āt trấu
Trấu ược vận chuyển ến nhà máy và ược hút vào kho chứa trấu, từ kho chứa trấu ược ưa
ến phễu liệu trung gian trước lò hơi bằng hệ thống băng tải hoặc vít tải. Tiếp theo, trấu trong
lò hơi ốt trấu ược gia nhiệt rồi ược phun vào buồng ốt bằng quạt, tốc ộ nạp trấu ược iều
chỉnh bằng vít tải. Trong buồng ốt của lò hơi tầng sôi, trấu ược cháy lơ lửng trên lớp sôi trong buồng ốt. lOMoARcPSD| 37054152
Hình 2. Băng tải cấp trấu vào lò hơi
1.2.4. Đặc trưng bụi trong lò hơi Āt trấu
Lượng bụi và tro bụi trong lò hơi ốt trấu ược sinh ra từ quá trình ốt trấu của lò hơi. Lượng
tro bay có trong khỏi thải chính là một phần của lượng không cháy hết và lượng tạp chất
không cháy có trong trấu. Tro bay bị khí cháy cuốn vào dòng khí trong lò tạo thành lượng
bụi nhất ịnh trong khí thải. Lượng bụi này có nồng ộ dao ộng rất lớn, phụ thuộc vào các
thao tác của công nhân ốt lò. Bụi phát sinh lớn nhất khi công nhân nạp thêm trấu vào lò.
Ngoài ra thì lượng bụi này còn phụ thuộc vào vận tốc dòng khí cháy 7 trong lò và cấu tạo
lò. Bụi trong khói thải lò hơi ốt trấu có kích thước hạt từ 500 µm ến 0,1 µm.
1.3. Sơ lược về thiết bị trao ऀi nhiệt
1.3.1. Khái niệm của thiết bị trao ऀi nhiệt •
Thiết bị trao ổi nhiệt là thiết bị ược sử dụng ể trao ổi nhiệt giữa một hay nhiều chất
tải nhiệt, những chất tải nhiệt có thể ược ngăn cách bằng các ống (tube) hoặc các tấm (plate)
ể ngăn sự pha trộn hoặc tiếp xúc trực tiếp giữa các chất tải nhiệt. Thiết bị trao dổi nhiệt
dạng ống chùm là một trong những dạng thiết bị trao ổi nhiệt, khác biệt nằm ở chất tản
nhiệt ược ngăn cách qua biên dạng ống. lOMoARcPSD| 37054152 •
Đặc biệt thiết bị trao ổi nhiệt dạng ống chùm ược sử dụng rất rộng rãi trong các
ngành nhiệt iện, lọc hóa dầu khí, iều hòa không khí, hóa chất, công nghiệp óng tàu.. So với
trao ổi nhiệt dạng tấm thì dạng ống ược sử dụng nhiều hơn theo tỷ lệ 40%-60%. Thiết bị
trao ổi nhiệt dạng ống chùm có thể ược chế tạo từ vật liệu là các loại kim loại, hợp kim cho
tới các vật liệu phi kim tùy từng ứng dụng của nó với bề mặt truyền nhiệt từ 0,1m2 ến 100.000 m2. •
So với các loại thiết bị trao ổi nhiệt khác, thiết bị trao ổi nhiệt dạng ống chùm có
khó khăn là bề mặt trao ổi nhiệt tính trên một ơn vị thể tích của thiết bị thấp. Vì vậy, cùng
một bề mặt trao ổi nhiệt như nhau, thiết bị trao ổi nhiệt kiểu ống chùm thường có kích
thường lớn hơn nhiều so với loại khác.
1.3.2. Cấu tạo chung của thiết bị trao ऀi nhiệt dạng Āng chùm
Thiết bị trao ổi nhiệt dạng ống chùm ược chia thành nhiều dạng khác nhau nhưng cơ bản
cấu tạo ều tương ồng nhau. Có 2 yếu tố ể phân loại là: Đặc iểm của phần vỏ ngoài (Shell),
và kiểu dòng chảy (Tube Side Channel)
Cấu tạo các bộ phận chính cơ bản của một thiết bị trao ổi nhiệt dạng ống chùm sẽ ược mô tả ở hình dưới: lOMoARcPSD| 37054152
Hình 3. Thiết bị trao ổi nhiệt dạng ống chùm
Ống trao ऀi nhiệt (pipe exchange) •
Đây là trái tim của thiết bị trao ổi nhiệt dạng ống chùm, bề mặt của ống trao ổi nhiệt
chính là bề mặt truyền nhiệt giữa lưu thể chảy bên trong ống và bên ngoài ống. Các ống
trao ổi nhiệt này ược gắn vào mặt sàng ống bằng cách sử dụng phương pháp hàn hoặc
phương pháp nong (Với một số ứng dụng có thể sử dụng ồng thời cả hai phương pháp nong ống và hàn ống).
=> Xem thêm giải pháp nong ống tại: máy nong ống thép •
Vật liệu cấu tạo ống trao ổi nhiệt a phần là thép hợp kim và ồng, tuy nhiên trong một
số trường hợp bộ trao ổi nhiệt yêu cầu cao cấp (ngành hàng không vũ trụ) cần sử dụng vật
liệu từ hợp kim nhôm, Niken, Titanium. •
Có hai loại dạng ống trao ổi nhiệt ược sử dụng: Ống trơn hoặc sử dụng ống có cánh
khi một lưu chất có hệ số truyền nhiệt thấp hơn rất nhiều so với lưu chất kia.
Mặt sàng Āng (tube sheet) lOMoAR cPSD| 37054152 •
Mặt sàng ống có hình dạng tròn, thường là một tấm kim loại (thép en, thép hợp kim,
inox, titan..) ược khoét tạo lỗ và tạo rãnh ể có ịnh ống. Các ống ược gắn vào các lỗ mặt
sàng bằng phương pháp hàn (hàn thủ công hoặc hàn tự ộng) hay phương pháp nong ống
làm biến dạng ường kính ống trao ổi nhiệt tùy thuộc vào vật liệu ống hoặc mục ích sử dụng
của thiết bị trao ổi nhiệt. Với một số bộ trao ổi nhiệt dạng ống chùm ặc biệt cần chịu áp lực
lớn thì 2 phương pháp này cùng ược sử dụng trong 1 lần thao tác. •
Đặc biệt ngoài kết cấu cơ khí như trên, mặt sàng ống cần áp ứng yêu cầu chống ăn
mòn trong quá trình sử dụng. Vật liệu cấu tạo cần có tính chất iện hóa tương ồng cới vật
liệu chế tạo ống vào khoang chứa.
Vỏ và cửa lưu chất vào/ra (Shell and Shell-Side Nozzles) •
Vỏ thiết bị trao ổi nhiệt kiểu ống chùm (Shell) là một bộ phận chứa lưu chất phía
ngoài ống trao ổi nhiệt. Cửa lưu chất là bộ phận ể ưa lưu chất trao ổi nhiệt phía ngoài ống
vào và ra khỏi thiết bị. Vỏ thiết bị trao ổi nhiệt kiểu ống chùm thường có tiết diện hình tròn
ược chế tạo từ thép tấm.
Khoang ầu và ầu ưa chất lỏng vào/ra phía trong Āng (Tube-Side Channel and Nozzles) •
Khoang ầu và các ầu dẫn lưu chất phía trong ống vào/ra ơn giản là ể kiểm soát dòng
lưu chất chảy phía trong lòng ống của thiết bị trao ổi nhiệt kiểu ống chùm, vật liệu chế tạo ược làm bằng hợp kim. Nắp ậy (Cover) •
Nắp ậy của thiết bị trao ổi nhiệt kiểu ống chùm là tấm hình tròn (có thể là một chỏm
cầu) ược lắp với mặt bích của khoang ầu bằng các bulong.
Tấm chia khoang (Pass Divider) •
Với một số thiết bị trao ổi nhiệt dạng dạng ống chùm, tấm chia khoang ược sử dụng
khi thiết bị trao ổi nhiệt ống chùm thiết kế với số khoang ống từ 2 trở lên. lOMoAR cPSD| 37054152 Vách ngăn (Baffles) •
Vách ngăn có dạng viên phân ơn có chức năng là tạo thành cơ cấu ể ịnh vị ống trao
ổi nhiệt ở vị trí thích hợp khi lắp ặt cũng như khi vận hành và giữ cho bó ống không bị rung
do sự chuyển ộng xoáy của lưu chất.
- Ứng dụng của thiết bị trao ऀi nhiệt dạng Āng chùm •
Thiết bị trao ऀi nhiệt dạng Āng chùm ược sử dụng trong hầu hết các ngành
công nghiệp vừa và nặng: Lọc hóa dầu, nhiệt iện, thủy iện, óng tàu, hàng không, ngành
công nghiệp thực phẩm, năng lượng… •
Sử dụng cho trường hợp nhiệt ộ giữa hai lưu thể chênh lệch lớn: Dùng loại có hai
khoang cho dòng chảy trong ống với một ầu ống di chuyển tự do (floating head). •
Sử dụng cho trường hợp nhiệt ộ giữa hai lưu thể chênh lệch không lớn, tốc ộ lưu thể
phía ngoài ống cần ược kiểm soát ở mức thấp: Dùng loại có chùm ống cố ịnh với hai dòng
chảy (cho lưu thể ngoài ống). •
Sử dụng cho trường hợp hai lưu thể có nhiệt ộ chênh lệch lớn, thường dùng cho quá
trình ngưng tụ: Dùng loại có chùm ống cố ịnh với vành bù giãn nở nhiệt. •
Sử dụng cho trường hợp nhiệt ộ giữa hai lưu thể chênh lệch lớn: Dùng loại có hai
khoang cho dòng chảy trong ống với một ầu ống di chuyển tự do. •
Sử dụng cho trường hợp nhiệt ộ giữa hai lưu thể chênh lệch lớn, tốc ộ lưu thể chảy
ngoài ống cần ược tăng tốc ộ: Dùng loại có ống trao ổi nhiệt hình chữ U với hai khoang lưu thể chảy ngoài ống. •
Sử dụng ể gia nhiệt hoặc trao ổi nhiệt có quá trình ngưng tụ: Dùng kiểu “ ấm un” (Kettle) lOMoARcPSD| 37054152 1.4.
Các phương pháp xử lý bụi
1.4.1. Các phương pháp xử lý bụi khô
Phương pháp lọc bụi khô thường dùng ể thu hồi các loại bụi có thể tận dụng lại hoặc tái
chế. Ví dụ các loại bụi thuốc tây, cám, bụi gỗ…
1.4.1.1. Buồng lắng bụi
- Cấu tạo: Buồng lắng bụi ược làm từ gạch, bê tông cốt thép hoặc thép. Buồng lắng bụi là
một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn rất nhiều lần so với tiết diện ường
ống dẫn. Trên buồng lắng có cửa ể làm vệ sinh hay lấy bụi ra ngoài. Áp dụng với hạt bụi
xcos kích thước lớn, dòng khí chuyển ộng với vận tốc nhỏ (<1 – 2 m/s)
- Nguyên lý hoạt ộng: Đây là thiết bị lọc bụi ơn giản nhất. Phương pháp thu gom bụi hoạt
ộng theo nguyên lý sử dụng lực hấp dẫn, trọng lực tác dụng lên những phần tử bụi, ể
chúng thắng lực ẩy ngang của dòng khí. Trên cơ sở ó người ta tạo ra sự giảm ột ngột lực
ẩy của dòng khí bằng cách tăng ột ngột mặt cắt của dòng khí chuyển ộng. Trong thời iểm
ấy, các hạt bụi sẽ lắng xuống.
- Các loại buồng lắng bụi:
Hình 4. Buồng lắng bụi kiểu ơn giản lOMoARcPSD| 37054152
Hình 5. Buồng lắng bụi có vách ngăn
Hình 6. Buồng lắng bụi nhiều tầng
Hình 7. Buồng lắng bụi có xích hoặc dây kim loại 1.4.1.2. Cyclone lOMoARcPSD| 37054152
- Cấu tạo: ược cấu tạo rất a dạng về hình dáng, về nguyên lý hoạt ộng cơ bản thì giống
nhau 1 cyclone bao gồm: ống dẫn khí thải lẫn bụi vào, thân hình trụ ứng hay hình nón,
ống tâm, ống dẫn khí ra, than hình nón, cửa bụi ra.
Hình 8. Cấu tạo Cyclone
- Nguyên lý hoạt ộng: Không khí chứa bụi dược hút vào Cyclone, thông qua quạt hút
bụi công nghiệp trong suốt quá trình. Dòng khí chuyển ộng xoắn ỗ theo phương hình
tròn sau ó không khí mang bụi vì vận tốc ngày càng tăng gây ra bởi lực ly tâm, chuyển
ộng xoắn ốc ược ẩy tới thành cyclone. Giai oạn tách hạt khi chạm vào thành Cyclone,
nó sẽ di chuyển chậm và rơi xuống do lực ma sát. Bụi rời khỏi Cyclone tại ầu cửa ra
bụi, khi dòng khí i tới phần dưới cùng của than hình nón. Dòng khí gần như sạch ổi
hướng quay ngược trở lại, chuyển ộng ngược lên trên và hình thành “dòng xoắn trong”.
Dòng khí xoắn trong quay quanh ống trụ tâm của Cyclone và thoát ra ngoài tại cửa ra ống dẫn khí.
1.4.1.3. Thiết bị túi vải -
Cấu tạo: Hệ thống bao gồm một túi vải ược làm tư các sợi bông, len, nylon, silicon,
sợi thủy tinh…có dạng ống, một ầu ể hở ể khí i vào ầu kia khâu kín. Người ta ặt trong một lOMoARcPSD| 37054152
khung cứng bằng lưới kim loại hoặc nhựa ể túi ược bền hơn. Năng suất lọc của thiết bị phụ
thuộc vào bề mặt lọc, loại bụi và bản chất, tính năng của vật liệu làm túi (màng).
Hình 9. Cấu tạo thiết bị lọc bụi túi vải -
Nguyên lý hoạt ộng: Thiết bị lọc bụi túi vải sử dụng các túi vải dệt hoặc không dệt
ể thu thập bụi trong quá trình luân chuyển luồng khí. Túi lọc ược làm thành một túi hình
trụ và treo lơ lửng trong một buồng kín. Nguyên lý thu bụi là bụi trong quá trình luân
chuyển luồng khí sẽ ược giữ lại trên bề mặt của túi lọc. Khi lớp bụi trên bề mặt của túi lọc
trở nên dày hơn, áp lực cản trở không khí của túi lọc tăng lên, vì vậy bụi cần ược rũ bỏ liên
tục. Rũ bỏ lớp bụi ược thực hiện bằng các phương pháp như: Lắc cơ học, áp lực ngược
hoặc xung khí. Trong hầu hết các trường hợp, hiệu quả của thiết bị lọc bụi túi vải là 99%
hoặc cao hơn, và nồng ộ bụi ở ầu ra có thể ạt mức 10mg/Nm³. lOMoARcPSD| 37054152
1.4.1.4. Thiết bị lọc bụi tĩnh iện -
Cấu tạo: Thiết bị có cấu tạo bao gồm một dây kim loại nhẵn, có tiết diện nhỏ, ược
căng theo trục của ống kim loại nhờ vào ối trọng. Khi vận hành dây kim loại này sẽ ược
cung cấp dòng iện một chiều với hiệu iện thế trong khoảng 50 – 100kv (thường ược gọi là
cự âm hay ion hóa của thiết bị). Cực dương chính là ống kim loại ược bao quanh bởi cực
âm này, nó sẽ ược nối ất (gọi tắt là cực lắng).
Hình 10. Thiết bị lọc bụi tính iện -
Nguyên lý hoạt ộng: Một dòng iện trường mạnh sẽ ược tạo ra trong cực dương khi
cấp iện thế cao vào cực âm. Lúc này khí thải mang bụi bị ion hóa và truyền iện tích âm cho
các hạt bụi bởi tác dụng va chạm hay khếch tán ion. Các hạt bụi bị nhiểm iện âm sẽ di
chuyển về cực dương rồi ọng lại trên bề mặt bên trong ống hình trụ, mất iện tích rồi rơi xuống phễu thu bụi. lOMoARcPSD| 37054152
1.4.2. Phương pháp xử lý bụi ướt
Phương pháp tách bụi ướt ược dựa trên nguyên tắc cho luồng khí chứa bụi tiếp xúc trực
tiếp với chất lỏng mà thông thường là nước. Như vậy, bụi sẽ bị chất lỏng này giữ lại và tách
ra khỏi dòng khí dưới dạng bùn. Phương pháp xử lý bụi bằng thiết bị lọc bụi kiểu ướt này
có thể ược xem là ơn giản nhưng lại em lại hiệu quả rất cao. Bên cạnh ó, chất lỏng ược sử
dụng phổ biến nhất trong thiết bị này là nước. - Công dụng:
+ Lọc sạch bụi mịn với hiệu quả tương ối cao.
+ Sự kết hợp giữa lọc bụi và khử khí ộc hại (SO2, NOx) trong phạm vi có thể, ặc biệt là ối
với các loại khí, hơi cháy có mặt trong khí thải.
+ Kết hợp ể làm nguội khí thải hay nói cách khác là giảm nhiệt ộ của khí thải trước khi thải
khí ra lại ngoài môi trường.
1.4.2.1. Buồng phun – thùng rửa khí lỏng
- Nguyên lý hoạt ộng: Dòng khí chứa bụi ược ưa vào thiết bị nhờ ống dẫn khí ặt ở phía
dưới thân thiết bị, nước ược phun từ trên xuống dưới thông qua hệ thống vòi phun. Hạt bụi
kết dính với giọt nước, sau ó rơi xuống áy thiết bị. Dòng khí sạch trước khi thoát ra ngoài
thiết bị ể i vào môi trường hoặc i vào thiết bị xử lý tiếp theo phải qua bộ phận khử sương ể
tách các hạt nước bị cuốn theo dòng khí. Vận tốc của dòng khí trong thiết bị ược duy trì
trong khoảng: 0,6 – 1,3m/s, nếu vận tốc dòng khí lớn hơn thì 17 dòng khí có thể mang theo
nhiều hạt nước mà bộ phận khử sương không có khả năng giữ lại. lOMoARcPSD| 37054152
Hình 11. Buồng phun – thùng rửa khí lỏng
1.4.2.2. Thiết bị lọc bụi có lớp ệm bẳng vật liệu rỗng ược tưới nước
- Nguyên lý hoạt ộng: Vật liệu rỗng ược tưới ướt bởi nước, dòng khí dẫn từ dưới lên hoặc
i ngang xuyên qua lớp vật liệu. Khi có tiếp xúc giữa dòng khí thải mang bụi và bề mặt ược
tưới ướt của vật liệu rỗng, hạt bụi sẽ bị giữ lại trên bề mặt vật liệu sau ó bụi bị rửa trôi và
thải ra khỏi thiết bị ở dạng cặn bùn.
Hình 12. Thiết bị lọc bụi có lớp ệm bẳng vật liệu rỗng ược tưới nước lOMoARcPSD| 37054152
1.4.2.3. Thiết bị venture
- Nguyên lý hoạt ộng: Dòng khí thải chứa bụi ược ưa vào ống Venturi với vận tốc lớn.
Động năng của dòng khí tại chỗ thắt eo tăng nhanh. Tại chỗ thắt eo của ống Venturi có lắp
vòi phun nước, khi khí thải i qua với vận tốc lớn sẽ cuốn theo nước và tạo thành các giọt
nước mịn. Bụi trong khí thải sẽ va ập quán tính vào các giọt nước và bị giữ lại trên bề mặt
giọt nước. Các hạt nước mang theo bụi chuyển ộng xoắn ống trong thân hình trụ sẽ bị ép
vào thành và trượt xuống theo ống xả ra ngoài. Dòng khí sẽ chuyển ộng xoáy theo phương
tiếp tuyến trong thân hình trụ và i lên ra ngoài.
Hình 13. Thiết bị venture
1.5. Một s Ā thiết bị quạt hút
1.5.1. Quạt hút bụi ly tâm
Quạt hút bụi ly tâm là sản phẩm hoạt ộng và tạo ra lưu lượng gió lớn hơn so với thông
thường. Thiết kế quạt thông minh giúp thiết bị hoạt ộng với ộ bền cao, tăng tuổi thọ tốt nhất.
Các dòng lưu lượng lớn có thể tạo ra lượng gió lên ến hơn 30.000m3/h. Sản phẩm phù
hợp với a dạng không gian và mục ích sử dụng. Thông thường, thiết bị ược dùng với khu
vực có diện tích từ trung bình ến cao. Với ộ ồn thấp, hiệu suất làm việc cao, sản phẩm
luôn ược ánh giá cao trên thị trường. lOMoARcPSD| 37054152
Hình 14. Quạt ly tâm hút bụi
1.5.2. Quạt ly tâm trung áp
Quạt hút ly tâm trung áp là thiết bị hoạt ộng với cột áp trung bình. Mức áp suất dao ộng từ
300 – 3000 Pa. Sản phẩm tạo ra lượng gió lớn, phù hợp với a dạng không gian từ nhỏ, trung bình, ến lớn.
Sản phẩm có thiết kế chắc chắn và dễ lắp ặt, bảo dưỡng. Đồng thời, với cơ chế hoạt ộng ly
tâm, thiết bị em lại hiệu suất làm mát cao. Sản phẩm sử dụng chất liệu cao cấp cho tổng
quan sang trọng và chắc chắn.
Hiện nay, quạt trung áp ly tâm ược sử dụng cho những khu vực có ường thoát khí theo ường
ống dẫn. Từ ó, quạt có thể hút khói, hút bụi và hút nhiệt tốt nhất. Một số vị trí thường dùng
gồm: lò ốt, xưởng sản xuất, công trình công nghiệp,… lOMoARcPSD| 37054152
Hình 15. Quạt ly tâm trung áp
1.5.3. Quạt ly tâm cao áp
Quạt ly tâm cao áp là thiết bị dùng ể hút khí, hút bụi cưỡng bức trong các không gian rộng,
thoáng hoặc lĩnh vực sản xuất ặc thù. Thiết bị thường ược dùng trong khu vực có lượng bụi
cao, bụi hỗn hợp, mùn cưa, bụi vải với nồng ộ cao.
Sản phẩm có thể hoạt ộng tốt trong iều kiện nhiệt ộ lên ến 80 ộ C. Các khu vực như lò luyện
kim, lò ốt, mạ iện,… hoàn toàn có thể sử dụng sản phẩm làm mát. Nhờ ó, quạt ly tâm cao
áp ược ánh giá rất cao trong lĩnh vực công nghiệp.
Quạt hút ly tâm trung áp có thể sử dụng trong áp suất lên ến hàng ngàn Pa. Thiết bị ược cấu
tạo chắc chắn. Hoạt ộng với công suất cao nhưng ộ ồn thấp, và iện năng tiết kiệm.
Do ó, bạn có thể tham khảo dòng thiết bị ể em lại hiệu quả tốt nhất. lOMoARcPSD| 37054152
Hình 16. Quạt ly tâm cao áp
1.5.4. Quạt ly tâm thấp áp
Quạt ly tâm thấp áp thường sử dụng cho khu vực có diện tích nhỏ ến trung bình. Sản phẩm
hoạt ộng trong áp suất thấp, hiệu quả làm mát ược ánh giá cao. Lưu lượng gió thiết bị cung
cấp khá lớn, em lại không khí tươi mới, trong lành, mát mẻ cho nơi sử dụng.
Với thiết kế thông minh và chất liệu cao cấp, sản phẩm hoạt ộng với ộ ồn nhỏ. Tùy cấu tạo,
thiết bị ược chia thành hai dòng: gián tiếp và trực tiếp. Trong ó, dòng quạt gắn gián tiếp
phù hợp với môi trường chứa chất ộc hại hoặc ẩm ướt. Quạt trực tiếp thường ược dùng
trong khu vực như phòng máy móc, phòng kỹ thuật hoặc bếp công nghiệp. lOMoARcPSD| 37054152
Hình 17. Quạt ly tâm thấp áp
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SƠ BỘ
2.1. Tính toán lượng nguyên liệu cần thiết:
- Công suất lò hơi: 20000 kg/h
- Hiệu suất chuyển ổi: H = 85%
- Nhiệt ộ lò hơi là 1800C và áp suất lò hơi là 9 bar Nhiệt lượng thu của lò hơi là:
𝑄𝑡ℎ𝑢 = 𝑄1 + 𝑄2 Với: 𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑄1 = 𝐺𝑛 × 𝐶𝑛 × (𝑡2 − 𝑡1) = 50000 × 1 × (453 − 298) = 3,1 × 106 ( ) ℎ 𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑄2 = 𝐺𝑛 × 𝑟 = 50000 × 481,6 = 9,6 × 106 ( ) ℎ 6 + 4,82 × 106 = 12,7 × 106
(𝑘𝑐𝑎𝑙) 𝑄𝑡ℎ𝑢 = 𝑄1 + 𝑄2 = 1,55 × 10 ℎ Trong ó:
𝐺𝑛: công suất lò hơi (kg/h)
𝐶𝑛: nhiệt dung riêng của nước (kcal/kg. K)
t1: nhiệt ộ ở iều kiện ở nhiệt ộ 250C, 1atm (K) t2: nhiệt ộ làm việc
của lò hơi (K), lấy 1800C, 9bar.
r: Nhiệt hóa hơi của nước ở nhiệt ộ và áp
suất làm việc tương ứng (kcal/kg)
(Tra bảng nhiệt hóa hơi và áp suất làm việc của lò hơi) lOMoARcPSD| 37054152
Nhiệt lượng tỏa ra khi ốt trấu:
𝑄𝑡ỏ𝑎 = 𝐵 × 𝐿𝐻𝑉 Với:
B: Lượng nhiên liệu cần cấp (kg/h)
LHV: Nhiệt lượng tỏa ra khi ốt trấu (kcal/kg), ược xác ịnh theo công thức Mendeleev:
𝐿𝐻𝑉 = 81𝐶 + 246𝐻 − 26(𝑂 − 𝑆) − 6𝑊
Trong ó: C là phần trăm Cacbon có trong nguyên liệu
H là phần trăm Hidro có trong nguyên liệu
O là phần trăm Oxi có trong nguyên liệu
S là phần trăm Lưu huỳnh có trong nguyên liệu
W là ộ ẩm của nguyên liệu.
Ta có bảng phần trăm các nguyên tố trong trấu như sau (Zang và cộng sự, 2019):
Bảng 1. Thành phần nguyên tố trong trấu C H O N S A W % 40,91 5,02 33,43 0,22 0,07 10,35 10
𝐿𝑉𝐻 = 81 × 40,91 + 246 × 5,02 − 26 × (33,43 − 0.07) − 6 × 10 𝑘𝑐𝑎𝑙 = 3621,3 ( ) 𝑘𝑔
Với hiệu suất chuyển ổi là 85%, ta có Qtỏa là: 𝑄 𝑄𝑡ỏ𝑎 =
𝑡ℎ𝑢 = 12,7 × 106 = 14,9 × 106 (𝑘𝑐𝑎𝑙 ) lOMoARcPSD| 37054152 0.85 0,85 ℎ
Lượng nhiên liệu cần cấp là: 𝑄𝑡ỏ𝑎 7,49 × 106 𝑘𝑔 𝐵 = = = 4136,3 ( ) 𝐿𝑉𝐻 3621,3 ℎ
2.2. Tính toán lượng không khí cần cấp và lượng khí thải:
Lượng không khí khô cần cấp: 𝑁𝑚3
𝑉𝑜 = 0.089𝐶 + 0.246𝐻 − 0.033(𝑂 − 𝑆) = 3,86 ( ) 𝑘𝑔𝑁𝐿
Lượng không khí ẩm cần cấp: 𝑁𝑚3
𝑉𝑎 = (1 + 0,0016𝑑)𝑉𝑜 = (1 + 0,0016 × 17) × 3,86 = 3,96 ( ) 𝑘𝑔𝑁𝐿
Trong ó: d là khối lượng hơi nước, d = 17 (g/kg) ở 300C và ộ ẩm là 65%
Lượng không khí thực tế cần cấp: 𝑁𝑚3
𝑉𝑡 = 𝑎𝑉𝑎 = 1,6 × 3,96 = 6,34 ( ) 𝑘𝑔𝑁𝐿
Trong ó: a là hệ số thừa không khí, a = 1,6
Thể tích SO2 có trong sản phẩm cháy 𝑁𝑚3 𝑉
= 0,683 × 0,01 × 𝑆 = 0,683 × 0,01 × 0,07 = 4,8 × 10−4 ( ) 𝑆𝑂2 𝑘𝑔𝑁𝐿
Thể tích khí CO có trong sản phẩm cháy lOMoARcPSD| 37054152
𝑉𝐶𝑂 = 1,865 × 0,01 × 𝜂 × 𝐶 = 1,865 × 0,01 × 0,001 × 40,91 −4 ( 𝑁𝑚3 ) = 7,63 × 10 𝑘𝑔𝑁𝐿
Trong ó: 𝜂 là hệ số cháy không hoàn toàn, 𝜂 = 0.001
Thể tích khí CO2 trong sản phẩm cháy:
𝑉𝐶𝑂2 = 1,853 × 0,01 × (1 − 𝜂) × 𝐶 = 1,853 × 0,01 × (1 − 0,001) × 40,91 𝑁𝑚3 = 0,76 ( ) 𝑘𝑔𝑁𝐿
Thể tích hơi nước trong sản phẩm cháy: 𝑁𝑚3 𝑉𝐻2𝑂 =
0,111𝐻 + 0,0124𝑊 + 0,0016𝑑𝑉𝑡 = 1,97 ( 𝑘𝑔𝑁𝐿)
Thể tích N2 trong sản phẩm cháy: 𝑁𝑚3 𝑉𝑁2 =
0,8 × 0,01𝑁 + 0,79𝑉𝑡 = 0,8 × 0,01 × 0,22 + 0,79 × 6,34 = 5 (𝑘𝑔𝑁𝐿 )
Thể tích O2 trong không khí thừa: 𝑁𝑚3 𝑉𝑂2 =
0,21 × (𝑎 − 1)𝑉𝑎 = 0,21 × 0,6 × 3,96 = 0,5 ( 𝑘𝑔𝑁𝐿)
Thể tích NOx trong sản phẩm cháy: 3,953 × 10−8 × 𝑄1.18
3,953 × 10−8 × (1,92 × 107)1.18 𝑉𝑁𝑂𝑥 = 𝜌𝑁𝑂𝑥 × 𝐵 = 2,054 × 5305,3 𝑁𝑚3 lOMoARcPSD| 37054152 = 1,4 × 10−3 ( ) 𝑘𝑔𝑁𝐿
Với 𝜌𝑁𝑂𝑥 là khối lượng riêng của NOx, 𝜌𝑁𝑂𝑥 = 2,054 𝑘𝑔/𝑚3
Thể tích khí N2 tham gia phản ứng tạo NOx:
𝑁𝑚3 𝑉𝑁2(𝑁𝑂𝑥) =
0,5𝑉𝑁𝑂𝑥 = 0,5 × 1,4 × 10
= 7 × 10−4 (𝑘𝑔𝑁𝐿) −3
Thể tích khí O2 tham gia phản ứng tạo NOx” 𝑁𝑚3 𝑉𝑂2(𝑁𝑂𝑥) = 𝑁𝑂𝑥 = 1,4 × 10−3 (𝑘𝑔𝑁𝐿) 𝑉
Tổng thể tích sản phẩm cháy ở iều kiện chuẩn:
𝑉𝑆𝑃𝐶 = 𝑉𝑆𝑂2 + 𝑉𝐶𝑂 + 𝑉𝐶𝑂2 + 𝑉𝐻2𝑂 + 𝑉𝑁2 + 𝑉𝑂2 + 𝑉𝑁𝑂𝑥 − 𝑉𝑁2(𝑁𝑂𝑥) − 𝑉𝑂2(𝑁𝑂𝑥) 𝑁𝑚3 = 8,23 ( ) 𝑘𝑔𝑁𝐿
Lưu lượng khói sinh ra ở iều kiện thực tế (1800C): 𝑉𝑆𝑃𝐶 × 𝐵 (273 + 180) 𝑚3 𝐿𝑡 = × = 15,4 ( ) 3600 298 𝑠
Nồng ộ các chất ô nhiễm:
106 × 𝑉𝑆𝑂2 × 𝐵 × 𝜌𝑆𝑂2 3600 𝑚𝑔 𝐶𝑆𝑂2 = 𝐿𝑡 = 102,4 ( 𝑚3 )
106 × 𝑉𝐶𝑂 × 𝐵 × 𝜌𝐶𝑂 𝐶𝐶𝑂 = 3600𝐿𝑡 = 69,8 ( 𝑚𝑔𝑚3 ) lOMoARcPSD| 37054152
106 × 𝑉𝐶𝑂2 × 𝐵 × 𝜌𝐶𝑂2 3600 𝑚𝑔 𝐶𝐶𝑂2 = 𝐿𝑡 = 109581 ( 𝑚3 )
106 × 𝑉𝑁𝑂𝑥 × 𝐵 × 𝜌𝑁𝑂𝑥 3600 𝑚𝑔 𝐶𝑁𝑂𝑋 = 𝐿𝑡 = 241,8 ( 𝑚3 )
10 × 𝑎 × 𝐴 × 𝐵 𝐶𝑏ụ𝑖 = 3600 = 3787,6 ( 𝑚𝑔𝑚3 ) 𝐿𝑡 Trong ó:
𝜌𝑆𝑂2 là khối lượng riêng cả SO2, 𝜌𝑆𝑂2 = 2,926 (𝑘𝑔/𝑚3)
𝜌𝐶𝑂 là khối lượng riêng cả CO, 𝜌𝐶𝑂 = 1,25 (𝑘𝑔/𝑚3)
𝜌𝐶𝑂2 là khối lượng riêng cả CO2, 𝜌𝐶𝑂2 = 1,977 (𝑘𝑔/𝑚3)
Bảng 2. Thông số ô nhiễm lò hơi ốt trấu Chऀऀ Đơn vị Giá trị tính QCVN 19:2009/BTNMT Xử lý tiêu CO2 mg/Nm3 109581 - - CO mg/Nm3 69,8 1000 - SO2 mg/Nm3 102,4 500 - NOx mg/Nm3 241,4 1000 - Bụi mg/Nm3 3787,6 200 Cần xử lý lOMoARcPSD| 37054152
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Khí thải từ lò hơi Làm lạnh Nước lạnh Thiết bị giải nhiệt Nướ c nóng Đường khí Cyclone Bụi Đường bụi Đường nước Đường hóa chất Lọc túi vải Bụi Ca(OH) 2 Thiết bị hấp thu Bể chứa Quạt Ống khói
Thuyết minh sơ ồ công nghệ: lOMoARcPSD| 37054152
Dòng khí thải sau khi ốt có nhiệt ộ cao khi i ra từ lò hơi ược ưa vào tháp giải nhiệt ể giảm
nhiệt ộ cho dòng khí thải. Tại ây, dòng khí i qua các ống làm bằng kim loại, lượng nhiệt
lượng từ dòng khí ược trao ổi qua các ống kim loại, từ các ống kim loại, nhiệt lượng tiếp
tục ược trao ổi vào nước làm mát. Sau khi mất i nhiệt lượng, nhiệt ộ dòng khí giảm áng kể.
Nước có chứa nhiệt ược ưa qua hệ thống làm mát và tiếp tục ược tuần hoàn về lại tháp giải
nhiệt. Dòng khí sau khi giảm nhiệt ộ ược ưa qua hệ thống xử lý bụi thô là cyclone. Tại ây,
những hạt bụi có kích thước lớn theo dòng khí i theo phương tiếp tuyến vào cyclone, với
lực li tâm ược tạo ra do vận tốc lớn của dòng khí khiến những hạt bụi ập vào thành cyclone
và rơi xuống áy cyclone. Bụi ược thu vào ngăn chứa bụi thông qua van tự ộng ể tránh hạt
bụi bị theo dòng khí cuốn ra theo ường khí ra. Dòng khí sau khi ược loại bỏ những hạt bụi
có kích thước lớn ược ưa qua hệ thống lọc túi vải, với kích thước lỗ rỗng nhỏ của lọc túi
vải, hầu hết các hạt bụi sẽ ược giữ lại. Khi tổn thất áp lực tăng do bụi bám vào túi vải, ta
tiến hành bơm khí nén ngược lại nhằm mục ích làm cho các hạt bụi ược bung ra khỏi túi
vải và ược rơi xuống buồng chứa bụi. Bụi sau khi lọc sẽ ược xử lý theo quy ịnh. Dòng khí
ược quạt hút vào tháp hấp thu tại ây thì dòng khí sẽ ược ưa vào tháp từ dưới lên, dung dịch
Ca(OH)2 ược ưa từ trên xuống. Khi dòng khí và dung dịch gặp nhau sẽ xảy ra phản ứng hóa
học loại bỏ ược khí ô nhiễm ra khỏi dòng thải. Toàn bộ hệ thống vận hành nhờ quạt hút ặt
ở sau tháp hấp thụ, ta cần lắp ặt hai quạt song song luân phiên nhau vận hành ể ảm bảo hệ
thống xử lý bụi có thể hoạt ộng nếu có một quạt bị hư. Sau cùng khí thải sẽ thoát ra ngoài
với nồng ộ bụi nhỏ hơn 200 mg/Nm3 ạt QCVN 19:2009/BTNMT.
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN
4.1. Các thông s Ā cơ bản:
- Nhiệt ộ dòng khí sau khi i ra tháp giải nhiệt: 50oC - Lưu lượng khí sau khi i qua tháp giải nhiệt: 𝑄 =
= 39631 (𝑚3/ℎ) = 11(𝑚3/𝑠)
- Độ nhớt dòng khí ở 50oC: lOMoARcPSD| 37054152
5 × 273 + 110 × (323)1,5 = 2,1 × 10−5(𝑃𝑎. 𝑠) 𝜇 = 1,81 × 10 323 + 110 273 - Nồng ộ bụi ở 50oC: 𝐶𝑏ụ𝑖 = = 2700,7 (𝑚𝑔/𝑚3)
- Nồng ộ bụi ầu ra cho phép ở 50oC: 𝐶𝑏ụ𝑖 𝑟𝑎 = = 184,5 (𝑚𝑔/𝑚3) 4.2. Thiết bị Cyclone:
4.2.1. Thông s Ā thiết kế Cyclone:
- Nguyên lý hoạt ộng: bụi ược ưa vào cyclone theo phương tiếp tuyến, với lực li tâm ược
tạo ra do vận tốc lớn của dòng khí khiến những hạt bụi ập vào thành cyclone và rơi xuống áy.
Khối lượng riêng của hạt bụi:𝜌𝑏 = 1500 𝑘𝑔/𝑚3
Khối lượng riêng không khí ở 50oC: 𝜌𝑘 = 29 × 𝑃 29 3) = = 1,09 (𝑘𝑔/𝑚 𝑅 × 𝑇 0,0821 × 323 lOMoARcPSD| 37054152
Hình 18. Thông số thiết kế cyclone.
Bảng 3. Thông số thiết kế cyclone Thông s Ā Cyclone Hiệu suất cao Trung bình Lưu lượng cao (1) (2) (3) (4) (5) (6) Đường kính thân 1 1 1 1 1 1 D/D Chiều cao cửa vào 0,5 0,44 0,5 0,5 0,75 0,8 H/D Chiều rộng cửa vào 0,2 0,21 0,25 0,25 0,375 0,35 W/D
Đường kính ống trung tâm 0,5 0,4 0,5 0,5 0,75 0,75 De/D lOMoARcPSD| 37054152 Chiều dài ống trung tâm 0,5 0,5 0,625 0,6 0,875 0,85 S/D Chiều cao thân hình trụ 1,5 1,4 2 1,75 1,5 1,7 Lb/D Chiều cao phần chóp 2,5 2,5 2 2 2,5 2 Lc/D
Đường kính ống tháo bụi 0,375 0,4 0,25 0,4 0,375 0,4 Dd/D
Chọn thiết kế cyclone theo loại (3):
Số vòng quay trong thiết bị: 1 𝐿𝑐 1 2 𝑁 = × (𝐿𝑏 + ) =
× (2 + ) = 6 (𝑣ò𝑛𝑔) 𝐻 2 0,5 2 Đường kính cyclone là: 𝐷 = Trong ó
Q: Lưu lượng dòng khí, m3/s wp: tốc ộ quy ước; 12 – 14 m/s. Chọn 14 m/s Chọn D = 1m
Vận tốc thực trong Cyclone: 𝑄 11 𝑉 = 𝜋
2 = 𝜋 × 12 = 14 (𝑚/𝑠) × 𝐷 lOMoARcPSD| 37054152 4 4
Đường kính hạt bụi mà hiệu quả thu hồi 50%: 9 𝜇×𝑊 9 2 ,1× 10 −5 × 0,25 × = ×
2 𝜋 𝑁𝑉 ( 𝜌 − 𝜌 )
2 𝜋 6 × 14 ×(1500 −1,09) 𝐷𝑝𝑐 = √ √ = 7,65 (𝜇𝑚) 𝑖 𝑏 𝑘
Tổn thất áp suất do khí i vào: 𝐻𝑊 0.125𝐷2 𝐻𝑣 = 𝐾 × 2 = 15 × 0.25𝐷2 = 7,5 (𝑃𝑎) 𝐷𝑒
K = hằng số phụ thuộc vào iều kiện vận hành của cyclone, K thường nằm trong
khoảng 12 – 18 (Chọn K = 15) 1 ∆𝑃
=× 𝜌𝑘 × 𝑉𝑖2 × 𝐻𝑣 =2 × 7.5 = 801.2 (𝑃𝑎) × 1,09 × 14 2
Hiệu suất tại kích thước hạt cố ịnh: 1
𝜂𝑖 = 1 + (𝑑𝑝𝑐)2 𝑑𝑖 Trong ó:
dpc: ường kính hạt bụi mà hiệu quả thu hồi 50%.
di: ường kính hạt bụi cần tính hiệu suất.
Bảng 4. Hiệu suất cyclone. Kích thước hạt Kích thước trung bình 𝜂 m/M 𝜂 × 𝑚/𝑀 (µm) (µm) (%) lOMoARcPSD| 37054152 0-2 1 1,7 0,04 0,07 2-4 3 13,3 0,1 1,3 4-6 5 29,9 0,15 4,5 6-10 8 52,2 0,3 15,7 10-18 14 77,0 0,25 19,3 18-30 24 90,8 0,1 9,1 30-50 40 96,5 0,05 4,9 50-100 75 98,9 0,01 1,0 T ऀng 100 56
Hiệu suất xử lý tổng của Cyclone là: H = 64,37%
Lượng bụi còn lại sau khi xử lý là:
𝐶𝑜𝑢𝑡 = 𝐶𝑖𝑛 × (1 − 𝐻) = 2700,7 × (1 − 0,56) = 1197,2 (𝑚𝑔/𝑚3)
Khối lượng riêng của hỗn hợp khí thải ở 50oC:
𝜌ℎℎ = 𝜌𝑏 × 𝑦 + (1 − 𝑦)𝜌𝑘 −6 −6 𝜌ℎℎ = 1500 × + (1 −
) × 1,09 = 1,1 (𝑘𝑔/𝑚3)
Nồng ộ bụi trong hệ khí i vào cyclone (% khối lượng) 𝐶𝑣 −6 𝑦𝑣 = =× 100 = 0,14% 𝜌ℎℎ
Nồng ộ bụi trong hệ khí ra khỏi cyclone (% khối lượng)
𝑦𝑟 = 𝑦𝑣(1 − 𝐻) = 0,14 × (1 − 0,56) = 0,062%
Tải lượng khí i vào cyclone lOMoARcPSD| 37054152
𝐺𝑣 = 𝜌ℎℎ × 𝑄𝑣 = 1,1 × 39631 = 43594 (𝑘𝑔/ℎ)
Tải lượng khí ra khỏi cyclone 100 − 𝑦𝑣 𝐺𝑟 = 𝐺𝑣 × = 43594 × = 43560 (𝑘𝑔/ℎ) 100 − 𝑦𝑟
Lượng khí sạch hoàn toàn 100 − 𝑦𝑣 𝐺𝑠 = 𝐺𝑣 × = 43594 ×= 43533 (𝑘𝑔/ℎ) 100 Lượng bụi thu ược:
𝐺𝑏 = 𝐺𝑣 − 𝐺𝑟 = 43594 − 43560 = 34 (𝑘𝑔/ℎ)
Lưu lượng hệ khí i ra cyclone 𝑄𝑟 = 𝐺𝑟 = 43560 3/ℎ) = 39963,3 (𝑚 𝜌ℎℎ 1,09
Năng suất cyclone theo lượng khí sạch hoàn toàn 𝑄𝑠 = 𝐺𝑠 = 43533 3/ℎ) = 39938,5 (𝑚 𝜌ℎℎ 1,09
Khối lượng bụi thu ược sau 1 ngày:
𝑚 = 34 × 24 = 816 (𝑘𝑔/𝑛𝑔à𝑦)
Thể tích bụi thu ược ở cyclone con trong 1 ngày
𝑉𝑏 = 𝑚 816 3/𝑛𝑔à𝑦) = = 544 (𝑚 lOMoARcPSD| 37054152 𝜌𝑏 1,5
Bảng 5. Thông số thiết kế cyclone Thông s Ā Kí hiệu Đơn vị Giá trị Đường kính thân D m 1 Chiều dài cửa vào H m 0.5 Chiều rộng cửa vào W m 0.25 Chiều cao ống khí ra S m 0.625 Chiều cao thân Lb m 2 Chiều cao phễu Lc m 2 Đường kính ống áy Dd m 0.25 Đường kính ống ra Dc m 0.5 Số vòng xoáy N vòng 6
4.2.2. Tính toán cơ khí Cyclone: Chọn vật liệu
Thiết bị làm việc ở t = 500C
Áp suất làm việc Plv = 1at = 9,81 × 104 N/m2
Chọn vật liệu là thép carbon thường ể chế tạo thiết bị. Ký hiệu thép: CT3
Bảng 6. Thông số cơ bản của thép CT03 dùng cho cyclone Tên gọi Kí hiệu Giá trị Đơn vị Giới hạn bền 𝜎𝑏 380 × 106 N/m2 Giới hạn chảy 𝜎𝑐 240 × 106 N/m2
Độ giản tương Āi 𝛿 25 %
Hệ s Ā dẫn nhiệt 𝜆 50 W/m0C
Kh Āi lượng riêng 𝜌 7850 Kg/m3 lOMoARcPSD| 37054152
Chọn công nghệ gia công là hàn tay bằng hồ quang iện, hàn giáp mối hai bên:
- Hệ số hiệu chỉnh: 𝜂 = 1
- Hệ số an toàn kéo 𝜂𝑘 = 2,6
- Hệ số an toàn bền chảy 𝜂𝑐 = 1,5
- Hệ số mối hàn 𝜑ℎ = 0,95
• Xác ịnh ứng suất cho thép của thép CT3
Theo giới hạn bền: [𝜎𝑏] = 𝜎𝑏 × 𝜂 = 380 × 106 × 1 = 146,2 × 106(𝑁/𝑚2) 𝑛𝑘 2,6 Trong ó:
𝜎𝑏: giới hạn bền, 𝜎𝑏 = 380 × 106 𝑁/𝑚2 nc: hệ số an toàn kéo, nk = 2,6
𝜂: Hệ số hiệu chỉnh, 𝜂 = 1
Theo giới hạn chảy: [𝜎𝑐] = 𝜎𝑐 × 𝜂 = 240 × 106 × 1 = 160 × 106(𝑁/𝑚2) 𝑛𝑐 1,5 Trong ó:
𝜎𝑏: giới hạn bền chảy, 𝜎𝑐 = 240 × 106 𝑁/𝑚2
nc: hệ số an toàn bền kéo, nc = 1,5 𝜂: Hệ số hiệu chỉnh, 𝜂 = 1
Lấy giới hạn bé hơn trong 2 ứng suất cho phép ở trên làm ứng suất cho phép tiêu chuẩn. lOMoARcPSD| 37054152
[𝜎] =146,2 × 106 Đường kính quy ổi: Dt =1 m
Chiều dày thiết bị cyclone: 𝐷𝑡 × 𝑃 1 × 9,81 × 104 𝑆 = 2[𝜎] × 𝜑ℎ + 𝐶 = 2 × 146,2 × 106 × 0.95 +
0.0023 = 0.0027 (𝑚) = 2.7 (𝑚𝑚) Trong ó:
C là hệ số bổ sung, C = C1 + C2 + C3 + C0 = 1+0,4+0,4+0,5=2,3 (mm)
C1 là hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học 0,1mm/năm, Chọn C1 = 1 (mm)
C2 là hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, chọn C2 = 0.4 (mm)
C3 là hệ số bổ sung do dung sai âm, C3 = 0.4 (mm)
C0 là hệ số tròn kích thước, chọn Co = 0.5 (mm)
Chọn S = 4mm (theo Tính toán, thiết kế các chi tiết hóa dầu và dầu khí – Hồ Lê Viên,
chiều dày tối thiểu của thân hình trụ ường kính 1m là 4mm).
• Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính toán
Áp suất thử Pth ược tính theo công thức (Bảng XIII – 5 – trang 358 – Sổ tay quá trình thiết
bị công nghệ hóa chất tập 2, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật)
Pth = 1,5 × Plv = 1,5 × 9,81 × 104 = 14,72 × 104
Ứng suất theo áp suất thử tính toán:
[𝐷𝑡 + (𝑆 − 𝐶) × 𝑃𝑡
(1 + (0,004 − 0,0023) × 14,72 × 104 𝜎 = =
2 × (𝑆 − 𝐶) × 𝜑ℎ
2 × (0.004 − 0.0023) × 0.95 lOMoARcPSD| 37054152 = 45 × 106(𝑁/𝑚2) 𝑋é𝑡
𝜎𝑘 = 380 × 106 = 317 × 106 > 45 × 106(𝑁/𝑚2) 1,2 1.2
Vậy thân tháp có bề dày S = 4 mm thỏa mãn iều kiện bền và áp suất làm việc.
• Khối lượng thiết bị - Phần hình trụ:
𝑚𝑡𝑟ụ = 𝑉 × ρ = 𝜋 × (𝐷𝑛2 − 𝐷𝑡2) × 𝐻 × ρ = 196,5 (𝑘𝑔) 4 - Phần hình nón:
𝑚𝑛ó𝑛 = 𝑉 × ρ = (𝑉2 − 𝑉𝑡2) × 𝐻 × ρ = 122,5 (𝑘𝑔) - Phần ống tâm:
𝑚𝑜𝑡 = 𝑉 × ρ = 𝜋 2 2
× (𝐷𝑛 − 𝐷𝑡 ) × 𝐻 × ρ = 30,6 (kg) 4 - Phần ống ầu ra:
𝑚𝑟 = 𝑉 × ρ = 𝜋 × (𝐷𝑛2 − 𝐷𝑡2) × 𝐻 × ρ = 12,2 (kg) 4 - Phần cửa vào:
𝑚𝑐𝑣 = 𝑉 × ρ = (𝑆𝑛2 − 𝑆𝑡2) × 𝐻 × ρ = 14,7 (kg) Vậy tổng khối lượng là:
𝑚𝑡 = 𝑚𝑡𝑟ụ + 𝑚𝑛 + 𝑚𝑜𝑡 + 𝑚𝑐𝑣 = 376,5 (𝑘𝑔) Tính bích: Bao gồm các loại bích:
Bích n Āi cửa tháo bụi: Số lượng: 1 lOMoARcPSD| 37054152
Chọn bích liền bằng thép ể nối thiết bị (tra bảng XIII.27 trang 417 Sổ tay Quá trình và thiết
bị công nghệ hóa chất – tập 2)
Đường kính trong: Dt = 250 mm
Đường kính ngoài: D0 = 273 mm
Đường kính ngoài của bích: D = 390 mm
Đường kính tâm bulong: Db = 320 mm Đường kính mép vát: Dl = 310 mm
Đường kính bulong: db = M20 Số bulong: 12 cái
Chiều cao bích: 26 mm Khối lượng bích:
𝑚 = 2 × 𝜋 × (𝐷2 − 𝐷𝑡2) × ℎ × 𝜌 = 26,9 (𝑘𝑔) 4
Bích n Āi cửa vào: Số lượng: 1
Chọn bích liền bằng thép hình chữ nhật ể nối thiết bị
Chiều dài trong: Lt = 500 mm
Chiểu dài ngoài: Ln = 630 mm
Chiều rộng trong của bích: Wt = 250 mm
Chiều rộng trong của bích: Wn = 380 mm Đường kính mép vát: Dl = 212 mm
Đường kính bulong: db = M20 Số bulong: 18 cái Chiều cao bích: 30 mm Khối lượng bích: lOMoAR cPSD| 37054152
𝑚 = (𝐿𝑛 × 𝑊𝑛 − 𝐿𝑡 × 𝑊𝑡) × ℎ × 𝜌 = 26.9 (𝑘𝑔) Bích n Āi
Āng tâm và Āng thoát khí: Số lượng: 1
Chọn bích liền bằng thép ể nối thiết bị (tra bảng XIII.27 trang 417 Sổ tay Quá trình và
thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2) Đường kính trong: Dt = 504 mm
Đường kính ngoài: D0 = 511 mm
Đường kính ngoài của bích: D = 630 mm
Đường kính tâm bulong: Db = 580 mm Đường kính mép vát: Dl = 550 mm
Đường kính bulong: db = M20 Số bulong: 20 cái
Chiều cao bích: 30 mm Khối lượng bích: 𝑚 = 2
× 𝜋 2 − 𝐷𝑡2) × ℎ × 𝜌 = 52.9 (𝑘𝑔) × (𝐷 4
Tính chân ỡ, tai treo:
Khối lượng toàn cyclone: m = 376,5+ 26,9 + 26.9 + 52,9 = 488,6 kg
Tải trọng của toàn cyclone: P = m×g = 488,6 × 9,81 = 4793,2 (N) Chân ỡ: Chọn tháp có 4 chân ỡ
Tải trọng ặt lên một chân ỡ: 𝑃 4793,2 𝐺 = = = 1198,3 (𝑁) 4 4
Chọ n châ n đỡ hì nh vuọọng câ nh 1.2 m F = 1,2m x 1,2m = 1,5 m2 Chiều cao = 2,5 m Tai treo: Chọn 4 tai treo lOMoARcPSD| 37054152
Tải trọng ặt lên một tai treo = 1198,3 (N)
Tra bảng XIII.36 trang 438 Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất - tập 2: L= 80 mm B= 55 mm B1= 70 mm H= 125 mm s= 4 mm l= 30 mm a= 15 mm d= 14 mm
Tải trọng cho phép lên bề mặt ỡ q= 0,24x106 N/m2 4.3.
Thiết bị lọc túi vải
4.3.1. Thông s Ā thiết kế lọc túi vải:
Lưu lượng khí cần lọc Q = 39630,5 𝑚3/ℎ = 11 𝑚3/𝑠
Nồng ộ bụi vào thiết bị 𝐶𝑣 = 1286,2 𝑚𝑔/𝑚3
Nhiệt ộ khí bụi vào thiết bị là 500𝐶
Khối lượng riêng của không khí khô ở 500𝐶: pk = 1,09 kg/m3
Khối lượng riêng của bụi pb = 1500 kg/m3
Nhiệt ộ không khí ra tk = 500C
Nồng ộ bụi ra khỏi thiết bị túi vải theo QCVN 19:2009/BTNMT, loại B CTC = 200
mg/m3 ở iều kiện tiêu chuẩn (250C và ấp suất bằng 760 mmHg)
Ở iều kiện thường t = 500C, nồng ộ ra: 𝑇(250𝐶) 273 + 25 𝑚𝑔 𝐶50 = 𝐶𝑇𝐶 × 𝑇(500𝐶) = 200 × 273 + 50 = 184,52( 𝑚3 ) lOMoARcPSD| 37054152
Nồng ộ tối a cho phép của các chất ô nhiễm trong khí thải của các cơ sở sản xuấtt, chế
biến, kinh doanh, dịch vụ thải ra môi trường không khí: (Theo QCVN 19:2009/BTNMT).
Hiệu suất làm việc của thiết bị:
(Công thức 9-18, trang 315, Kỹ thuật thông gió, Trần Ngọc Chấn) 𝐶𝑣 1286,2 − 184,52 𝜂 = =× 100 = 85.65% 𝐶𝑟 1286,2
Chọn túi vải loại Acrylic
+ Đường kính túi vải = 0,25 m
+ Chiều dài của túi vải = 4 m
+ Diện tích một ống tay áo:
S1 túi vải = π × D × H = π × 0,25 × 4 = 4,4 m2
+ Diện tích bề mặt lọc 𝑆 = 𝑄 11.01 2 = = 550,5 𝑚 𝐴 0,02 𝐶 Số túi vải cần: 𝑆 550,5
𝑛 = = = 175,3 túi 𝑆1 3,14 Chọn 176 túi vải
Vậy thiết kế chia làm 2 ơn nguyên, mỗi ơn nguyên gồm 8 hàng và mỗi hàng 11 túi vải.
Khoảng cách giữa các túi (ngang dọc như nhau): 0,25 m. lOMoARcPSD| 37054152
Khoảng cách từ túi vải ngoài ến thành thiết bị: 0.25 m
Chọn chiều cao phễu xả bụi = 1,5 m
- Chiều cao thùng chứa bụi = 0,5 m
- Chiều cao hệ thống xả bụi tự ộng = 0,3 m
- Chọn chiều cao phía trên túi vải = 1 m
- Chọn chiều cao phía dưới túi vải = 0,7
Vậy chiều cao thiết bị lọc túi vải
H = 1,5 + 0,5 + 0,3 + 1 + 0,7 + 4 = 8 m
Chiều dài của thiết bị túi vải
L = 0,25 × 11 + 0,25 × 12 = 5,75 m
Chiều rộng của thiết bị túi vải
B = 0,25 × 8 + 0,25 × 9 = 4,25 m
• Khối lượng bụi thu ược:
- Lượng hệ khí vào ống tay áo: 𝑘𝑔
𝐺𝑉 = ρℎℎ × Qv = 1,1 × 39630,5 = 43593,55 ( ) ℎ
- Nồng ộ bụi trong hệ khí i vào thiết bị lọc tay áo (%khối lượng) 𝐶𝑣 1286,2 × 10−6 𝑦𝑣 = = × 100 = 0,12% ρℎℎ 1,1
- Nồng ộ bụi trong hệ khí i ra khỏi thiết bị (%khối lượng)
𝑦𝑟 = 𝑦𝑣(1 − 𝜂) = 0,12 × (1 − 0,8565) = 1,7 × 10−2 %
- Lượng hệ khí ra khỏi thiết bị lOMoARcPSD| 37054152 100 − 𝑦𝑣 100 − 0,12 𝑘𝑔 𝐺𝑟 = 𝐺𝑉 ×
100 − 𝑦𝑟 = 43593,55 × 100 − 1,7 × 10−2 = 43548,64 ( ℎ )
- Lượng khí sạch hoàn toàn là: 100 − 𝑦𝑣 100 − 0,12 𝑘𝑔 𝐺𝑠 = 𝐺𝑉 × = 43593,55 × = 43541,24 ( ) 100 100 ℎ
- Lưu lượng hệ khí i ra khỏi thiết bị 𝐺𝑟 43548,64 𝑚3 𝑄𝑟 = = = 39589,67 ( ) ρℎℎ 1,1 ℎ
Trong ó: ρℎℎ là khối lượng riêng của hỗn hợp khí
- Năng suất của thiết bị lọc theo lượng khí sạch hoàn toàn 𝐺𝑠 43541,24 𝑚3 𝑄𝑠 = = = 39582,94 ( ) ρ𝑘 1,1 ℎ
Trong ó: ρ𝑘 là khối lượng riêng của không khí
- Lượng bụi thu ược trong 1 ngày 𝑘𝑔
𝐺𝑏 = 𝐺𝑉 − 𝐺𝑟 = (43593,55 − 43548,64) × 24 = 1078,56 ( ) 𝑛𝑔à𝑦
- Thể tích bụi thu ược trong 1 ngày 𝑚 1078,56 𝑚3 𝑉𝑖 = == 0,719 ( ) ρ𝑏 1500 𝑛𝑔à𝑦
- Hiệu suất thực tế của quá trình xử lý: lOMoARcPSD| 37054152 𝐺𝑉 − 𝐺𝑟 43593,55 − 43548,64 × 100 = × 100 = 85,85 % 𝐺𝑉 − 𝐺𝑠 43593,55 − 43541,24
• Chọn máy nén khí dùng ể rung rũ bụi.
- Chọn áp suất chịu tải của túi vải: 10 × 106𝑁 𝑃 = 2 = 98,7 𝑎𝑡𝑚 𝑚
- Chọn thiết bị lọc bụi tay áo có hệ thống phụt khí nén kiểu xung lực ể giũ bụi.
- Thời gian rũ bụi rất ngắn, thường chỉ vài giây ối với thiết bị rũ bụi bằng khí nén.
Chọn thời gian rũ bụi là 3 giây
- Thời gian giữa hai lần giũ bụi là 1 – 5 phút. Chọn t = 2 phút
(Theo bài giảng kỹ thuật xử lý khí thải – TS. Trần Tiến Khôi)
- Thể tích của một túi vải 𝑉1 =
𝜋 × 𝐷2 × 𝐿 = 𝜋 × 0,25 2 × 4 = 0,2 𝑚3 4 4
Trong ó: 𝑉1: Thể tích một túi lọc (𝑚3)
D: ường kính của túi vải (m), D = 0,25 m
L: chiều dài của túi vải (m), L = 4 m
→ Thể tích một hàng túi vải lọc:
Vh = n × V1 = 11 × 0,2 = 2,2 m3 Ta có: PV = nRT Trong ó:
- P là áp suất khối khí (atm)
- V là thể tích khối khí (m3) - n là số mol khối khí lOMoARcPSD| 37054152
- R là hằng số khí (J/mol.K)
- T là nhiệt ộ khối khí (K)
Do lượng khí nén cần sử dụng ể rũ bụi ở mỗi ống túi vải bằng với thể tích của nó nên với
iều kiện ở áp suất 5atm (cho nhiệt ộ, khối lượng riêng không ổi), nên:
- Thể tích khí nén cho mỗi lần giũ bụi: 𝑉𝑛 = 𝑉ℎ 2,2 3 = = 0,44 𝑚 5 5
- Lưu lượng khí nén cho mỗi lần giũ bụi: 𝑉𝑛 0,44 𝑚3 𝑚3 𝑄 = = = 0,147 ( ) = 530 ( ) 𝑡 3 𝑠 ℎ
t là thời gian giũ bụi cho một hàng, lấy t = 3 giây.
Tổn thất áp suất của thiết bị túi vải ược tính theo công thức thực nghiệm.
ΔP = 1,7 × vf ± 40% = 1,7 × 2,95 ± 40% = 5,015 ± 2,006 (inH2O) = 1249,18 (Pa) Trong ó:
- ΔP: tổn thất áp suất của thiết bị, inH2O
- vf: vận tốc lọc, vf = 0,015 m/s = 2,95 ft/min
Do hiệu suất của thiết bị lọc bụi túi vải là 85,65%. Do ó hàm lượng bụi mà túi vải lọc ược là:
𝐶𝑣 = 85,65% × 1286,2 = 1101,63 𝑚𝑔/𝑚3
- Lượng bụi còn lại sau xử lý:
Cr = 1286,2 – 1101,63 = 184,57 mg/m3 lOMoARcPSD| 37054152
So với QCVN 19:2009/BTNMT thì sau xử lý nồng ộ bụi ra ạt yêu cầu của tiêu chuẩn.
Nguyên tắc giũ bụi
Sau khi giũ bụi cho hàng thứ nhất xong, sau 2 phút valve khí tại hàng thứ hai sẽ hoạt ộng
giũ bụi cho hàng túi thứ hai. Quá trình này sẽ lặp i lặp lại cho tới hàng túi vải cuối cùng.
Khi ó một chu kỳ rũ bụi mới cho hàng thứ nhất lại bắt ầu.
Chu kỳ rũ bụi cho một hàng tay áo = 11 × 2 × 60 + 10 × 3 = 22,6 phút.
Chọn máy nén có áp suất 5atm, lưu lượng khí nén cho một lần rũ bụi là 720 m3 /h.
Bảng 7. Thông số thiết kế và kích thước túi vải lọc Thông s Ā Ký hiệu Đơn vị Giá trị Kích thước thiết bị L x B x H m
5,75 × 4,25 × 8 túi vải
Kích thước túi vải Đường kính túi vải D m 0,25 Chiều dài túi vải L m 4 Số túi vải _ túi 176 Số ơn nguyên n 2 Khoảng cách giữa _ m 0,25 các túi vải
4.3.2. Tính toán cơ khí thiết bị túi vải: Chọn vật liệu
Thiết bị làm việc ở t = 500C
Áp suất làm việc Plv = 5atm = 50,6 × 104 N/m2
Chọn vật liệu là thép carbon thường ể chế tạo thiết bị. Ký hiệu thép: CT3 lOMoARcPSD| 37054152
Bảng 8. Thông số cơ bản của thép CT03 dùng cho lọc túi vải Tên gọi Kí hiệu Giá trị Đơn vị Giới hạn bền 𝜎𝑏 380 × 106 N/m2 Giới hạn chảy 𝜎𝑐 240 × 106 N/m2
Độ giản tương Āi 𝛿 25 %
Hệ s Ā dẫn nhiệt 𝜆 50 W/m0C
Kh Āi lượng riêng 𝜌 7850 Kg/m3
Chọn công nghệ gia công là hàn tay bằng hồ quang iện, hàn giáp mối hai bên: - Hệ số hiệu chỉnh: 𝜂 = 1
- Hệ số an toàn kéo 𝜂𝑘 = 2,6
- Hệ số an toàn bền chảy 𝜂𝑐 = 1,5
- Hệ số mối hàn 𝜑ℎ = 0,95
• Xác ịnh ứng suất cho thép của thép CT3 𝜎𝑏 380 × 106 6
Theo giới hạn bền: [𝜎𝑏] = × 𝜂 =
× 1 = 146,2 × 10 (𝑁/𝑚2) 𝑛𝑘 2,6 Trong ó:
𝜎𝑏: giới hạn bền, 𝜎𝑏 = 380 × 106 𝑁/𝑚2 nc:
hệ số an toàn kéo, nk = 2,6
𝜂: Hệ số hiệu chỉnh, 𝜂 = 1
Theo giới hạn chảy: [𝜎𝑐] = 𝜎𝑐 240 × 106 6(𝑁/𝑚2) × 𝜂 =× 1 = 160 × 10 𝑛𝑐 1,5 Trong ó: lOMoARcPSD| 37054152
𝜎𝑏: giới hạn bền chảy, 𝜎𝑐 = 240 × 106 𝑁/𝑚2
nc: hệ số an toàn bền kéo, nc = 1,5 𝜂: Hệ số hiệu chỉnh, 𝜂 = 1
Lấy giới hạn bé hơn trong 2 ứng suất cho phép ở trên làm ứng suất cho phép tiêu chuẩn. [𝜎] =146,2 × 106
Đường kính tương ương của tiết bị (5,72 + 4,25) × 2 𝐷 = = 3,2 (𝑚) 2𝜋 Chiều dày thiết bị túi vải: 𝐷𝑡 × 𝑃 3,2 × 50,6 × 104 𝑆 = 2[𝜎] × 𝜑ℎ + 𝐶 = 2 × 146,2 × 106 × 0.95 +
0.002 = 0.008 (𝑚) = 8 (𝑚𝑚) Trong ó:
C là hệ số bổ sung, C = C1 + C2 + C3 + C0 = 1+0,4+0,4+0,5=2 (mm)
C1 là hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học 0,1mm/năm, Chọn C1 = 1 (mm)
C2 là hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, chọn C2 = 0.4 (mm)
C3 là hệ số bổ sung do dung sai âm, C3 = 0.4 (mm)
C0 là hệ số tròn kích thước, chọn Co = 0.2 (mm)
Chọn chiều dày thép làm lọc túi vải là 8mm
Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính toán lOMoARcPSD| 37054152
Áp suất thử Pth ược tính theo công thức (Bảng XIII – 5 – trang 358 – Sổ tay quá trình
thiết bị công nghệ hóa chất tập 2, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật)
Pth = 1,5 × Plv = 1,5 × 5,06 × 104 = 76 × 104
Ứng suất theo áp suất thử tính toán: 𝜎
= [𝐷𝑡 + (𝑆 − 𝐶) × 𝑃𝑡
= (1 + (0,008 − 0,002) × 76 × 104 = 38,8 × 106(𝑁/𝑚2)
2 × (𝑆 − 𝐶) × 𝜑ℎ
2 × (0.008 − 0.002) × 0.95 𝑋é𝑡
𝜎𝑘 = 380 × 106 = 317 × 106 > 38,8 × 106(𝑁/𝑚2) 1,2 1.2
Vậy thân tháp có bề dày S = 8 mm thỏa mãn iều kiện bền và áp suất làm việc. 4.4.
Tính toán trở lực:
4.4.1. Trở lực ường Āng sau cyclone và trước túi vải:
- Lưu lượng ra của cyclone: Qr = 39589,67 (m3/h) = 11 (m3/s) Vận tốc vào: Vt = 15 m/s
Đường kính ống vào: 𝐷𝑡 = (
4𝑉𝑡×𝑄×𝜋𝑟)0,5 = ( 15×𝜋 4×11 )0,5 = 1 (𝑚)
Chọn ống có ường kính: Dt = 1 m
Trở lực ường ống trước thiết bị: ΔP1 = ΔPms+ ΔPcb Trong ó:
- ΔP: là trở lực ường ống (N/m2).
- ΔPms: là trở lực ường ống do ma sát (N/m2).
- ΔPcb: là trở lực cục bộ ường ống (N/m2). lOMoARcPSD| 37054152
Trở lực ường ống do ma sát 𝑙 ρhhk × 𝑉2 ΔPms = λ × × 𝐷 2 Trong ó:
- l: Chiều dài ống dẫn khí từ cyclone ến túi vải (m) - ω: Vận tốc thực khí trong ống, ω = 15 (m/s).
- Dt: Đường kính ống thải, Dt = 1 m Hệ số Renold: ω × 𝐷𝑡 × ρhhk 15 × 1 × 1,1 𝑅𝑒 = = 2,06 × 10−5 = 796150 µ
Chọn ống dẫn bằng thép nên có ộ nhám Δ = 0,05 mm = 5 × 10-5 (m)
Ta thấy Renol nằm trong khoảng 𝑑 𝑑 λ = 0,11 × (Δ 68 0,25 = 0,012 (𝑃𝑎) + ) 𝐷 𝑅𝑒 0,012 × 5 × 1,09 × 152 ΔP𝑚𝑠 = = 7,3(𝑃𝑎) 2 × 1
- Trở lực ường ống do tổn thất cục bộ sau ường ống cyclone: 𝜉 × ρhhk × 𝑉2 ΔP𝑐𝑏 = 2 × 𝑔 Trong ó: Khuỷn cong: 3
Trợ lực cục bộ: 𝜉0 = 0,2 × 3 = 0,6 lOMoARcPSD| 37054152 A = 130 x 3 = 390 𝐴 𝜉 = 𝜉0 + = 0,6 + = 0,6 𝑅𝑒 Suy ra: 𝜉 × ρhhk × 𝑉2 0,6 × 1,09 2 𝑁 ΔP𝑐𝑏 = 2 × 𝑔 == 7,53 (𝑚 2) 2 × 9,81
- Trở lực ường ống trước thiết bị:
𝑁 ΔP1 = ΔP𝑚𝑠 + ΔP𝑐𝑏 = 7,3 + 7,53 = 14,83 (𝑚 2)
4.4.2. Trở lực ường Āng sau túi vải
- Lưu lượng ra của 1 túi vải: Qr = 19795 (m3/h) = 5,5 (m3/s) Vận tốc vào: Vt = 15 m/s
Đường kính ống vào: 𝐷𝑡 = (
4𝑉𝑡×𝑄×𝜋𝑟)0,5 = ( 15×𝜋 4×5,5)0,5 = 0,7(𝑚)
Chọn ống có ường kính: Dt = 0,7 m
Trở lực ường ống trước thiết bị: ΔP1 = ΔPms+ ΔPcb Trong ó:
- ΔP: là trở lực ường ống (N/m2).
- ΔPms: là trở lực ường ống do ma sát (N/m2). lOMoARcPSD| 37054152 -
ΔPcb: là trở lực cục bộ ường ống (N/m2).
Trở lực ường ống do ma sát 𝑙 ρhhk × 𝑉2 ΔPms = λ × × 𝐷 2 Trong ó:
- l: Chiều dài ống dẫn khí từ túi vải ến quạt (m) - ω: Vận tốc thực khí trong ống, ω = 15 (m/s).
- Dt: Đường kính ống thải, Dt = 0,7 m Hệ số Renold: ω × 𝐷𝑡 × ρhhk 15 × 0,7 × 1,1 𝑅𝑒 = µ = 2,06 × 10−5 = 557304,3
Chọn ống dẫn bằng thép nên có ộ nhám Δ = 0,05 mm = 5 × 10-5 (m)
Ta thấy Renol nằm trong khoảng 𝑑 𝑑 λ = 0,11 × (Δ 68 0,25 = 0,013 (𝑃𝑎) + ) 𝐷 𝑅𝑒 0,013 × 5 × 1,09 × 152 ΔP𝑚𝑠 = = 11,4(𝑃𝑎) 2 × 0,7
- Trở lực ường ống do tổn thất cục bộ sau ường ống túi vải: 𝜉 × ρhhk × 𝑉2 ΔP𝑐𝑏 = 2 × 𝑔 lOMoARcPSD| 37054152 - Trong ó: Khuỷn cong: 4
Trợ lực cục bộ: 𝜉0 = 0,2 × 4 = 0,8 A = 130 x 4 = 520 𝐴 𝜉 = 𝜉0 + = 0,8 + = 0,8 𝑅𝑒 Suy ra:
𝜉 × ρhhk × 𝑉2 0,8 × 1,09 2 𝑁 ΔP𝑐𝑏 =
2 × 𝑔 = 2 × 9,81 = 10,01 (𝑚 2)
- Trở lực ường ống trước thiết bị: 𝑁
ΔP2 = ΔP𝑚𝑠 + ΔP𝑐𝑏 = 11,4 + 10,01 = 21,41(𝑚 2) - Tổng
trở lực toàn ống dẫn: 𝑁
ΔP𝑜𝑑 = ΔP1 + ΔP2 = 14,83 + 21,41 = 36,24(𝑚 2)
Trở lực toàn bộ hệ thống
∆𝑃 = ∆𝑃𝑐𝑙 + ∆𝑃𝑡𝑣 + ΔP𝑜𝑑 = 801,2 + 1249,2 + 36,24 = 2086,64(𝑃𝑎) 4.5.
Tính toán quạt hút:
- Công suất yêu cầu của quạt: 𝑄 × ΔP lOMoARcPSD| 37054152 - 𝑁 = 1000 × 𝜂 Trong ó:
Q: Năng suất của quạt, m3/s
ΔP: Áp suất toàn phần, Pa
- Hiệu suất tổng của quạt:
𝜂 = 𝜂1 × 𝜂2 × 𝜂3 = 0,9 × 0,95 × 0,9 = 76,95 (%) Trong ó:
𝜂1: Hiệu suất lý thuyết của quạt
𝜂2: Hiệu suất của ổ ỡ, 𝜂2 = 0,95 − 0,97
𝜂3: Hiệu suất ối với hệ truyền bằng ai, 𝜂3 = 0,9 − 0,95 Lưu lượng vào quạt:
Qv = 1,1 x Qr = 1,1 x 11 = 12,1 (m3/s) - Công suất yêu cầu của quạt: 𝑄𝑣 × ∆𝑃 12,1 × 2086,6 𝑁 = == 32,8 𝑘𝑊 1000 × 𝜂 1000 × 76,95%
- Công suất thực tế của quạt:
Ntt = k x N = 1,2 × 32,8 = 39,4 (kW)
Công suất thực của quạt bằng 1,2 lần công suất tính toán
Bảng 9. Thông số kỹ thuật quạt Nhãn hiệu SYSTEM FAN Chủng loại Hút/thổi Model SCD – D10 Xuất xứ Việt Nam lOMoARcPSD| 37054152 - Công suất 45 kW Áp suất 1500 – 3000 Pa Điện áp 380 (V) Lưu lượng 33000 - 42000 (m3/h)
Diện tích cửa hút 0.5 m2
Diện tích cửa th ऀi 0.42 m2
4.6. Tính toán Āng khói
- Đường kính ống khói: 4 × 𝑄 𝐷𝑜𝑘 = √(𝑚) 𝜋 × 𝑣 Trong ó:
Q: Lưu lượng khí thải túi vải, Q = 39589,68 m3/h = 11 m3/s v:
Vận tốc dòng khí trong ống khói. Chọn v = 15 m/s
(Nguồn: trang 369, Trần Xoa (2005). Sổ tay Quá Trình và Thiết Bị Công Nghệ Hóa Chất,
tập 1, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật). 4 ×𝑄 4 × 39589,67 √ = √ 𝐷𝑜𝑘 = 𝜋×𝑣 𝜋× 15 × 3600 = 0,93(𝑚) Chọn Dok = 1 (m).
Nồng ộ bụi thải cho phép theo QCVN 19:2009/BTNMT ối với tổng bụi lơ lửng là: Cmax = 200 mg/m3 lOMoARcPSD| 37054152 -
Nồng ộ chất ô nhiễm có sắn, giả sử Cnền = 0
Nhiệt ộ của khí thải ầu ra là: 500C. Nhiệt ộ không khí xung quanh là: 300C.
- Vậy ộ cao ống khói tối thiểu là:
𝐴 × 𝑀 × 𝐹 × 𝑛 × 𝑚 𝐻 = √ 3
𝑐𝑚𝑎𝑥 × √𝑄 × ∆𝑇 Trong ó:
- A: Hệ số ổn ịnh của khí quyển. Đối với Việt Nam A = 200 – 240 [s2/3(oC)2/3]. Chọn A = 240 - Cmax = 184,57 mg/m3 - Q = 11 m3/s
- M = Q x Cmax = 11 × 184,57 = 2030,27 mg/s = 2,03 × 10-3 kg/s
- F: Hệ số kể ến loại chất khuếch tán. Đối với bụi F = 2; F = 2,5; F = 3 lần lượt ứng với
các trường hợp có hiệu suất lọc là: 𝜂 ≥ 90%; 90% ≤ 𝜂 ≤ 75% 𝑣à 𝜂 ≤
75% hoặc không có thiết bị lọc bụi. Với 𝜂 = 99%, 𝑐ℎọ𝑛 𝐹 = 2
ΔT = 50 – 30 = 20oC : hiệu số chênh lệch nhiệt ộ.
- m,n: hệ số không thứ nguyên kể ến iều kiện thoát ra của khí thải ở miệng ống khói. 103 × 𝑣2 × 𝐷
𝑚 = 𝑔(𝑓)𝑣ớ𝑖 𝑓 = 2 × ΔT 𝐻 3 𝑄×ΔT √
𝑛 = 𝑔(𝑉𝑚) 𝑣ớ𝑖 𝑉𝑚 = 0,65 × 𝐻 Vận tốc nguy hiểm: lOMoARcPSD| 37054152 - 103 × 𝑣2 × 𝐷 𝑓 = 2 × ΔT 𝐻 Trong ó:
W: vận tốc của ống khói
D: Đường kính của ống khói H: là
chiều cao thực của ống khói
Giải sử chiều cao ống khói là 25 (m), ta có: 103 × 𝑣2 × 𝐷 103 × 152 × 1 𝑓 = 2 × ΔT = 252 × 20 = 18 < 100 𝐻 𝑚 = (0,67 𝑉𝑚 = 0,65 × < 2𝑚/𝑠
Suy ra: n= 3 – [(Vm – 0,3) × (4,36 – Vm)]0,5 = 1,23
Thay giá trị m, n vào biểu thức tính chiều cao ống khói, ta có: × 2 × 1,23 × 0,5 𝐻 = √ √ 23,2 𝑚 𝑚𝑎𝑥 𝑄 × ∆𝑇 103 × 𝑣2 × 𝐷 103 × 152 × 1 𝑓 𝑚 = (0,67 𝑉𝑚 = 0,65 × lOMoARcPSD| 37054152 -
Suy ra: n = 3 – [(Vm – 0,3) × (4,36 – Vm)]0,5 = 1,2
Thay giá trị m, n vào biểu thức tính chiều cao ống khói, ta có: × 2 × 1,2 × 0,48 𝐻 = √ √ 22,5 𝑚 𝑚𝑎𝑥 𝑄 × ∆𝑇
Tiếp tục tính lặp cho ến khi chiều cao không ổi. Chọn H = 22 m
Hệ số an toàn ối với các công trình xung quanh cao nhất: n = 2,5
Do nhà máy nằm trong khu công nghiệp nên công trình xung quanh không quá cao, nên
chiều cao 24,5 m là ảm bảo an toàn. lOMoARcPSD| 37054152
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận:
Hệ thống xử lý bụi lò hơi bằng trấu công suất 10 tấn/h có cơ chế dễ vận hành, thu bụi
gần như hoàn toàn. Công nghệ nàythường ược sử dụng bởi khả năng giữ lại các hạt bụi có
ường kính nhỏ ến vài μm, tuổi thọ công trình cao, hiệu quả xử lý cao ảm bảo nguồn khí ra
ạt yêu cầu của các quy chuẩn về khí thải.
Trên cơ sở lý thuyết ồ án tính toán và thiết kế hệ thống xử lý và thu hồi bụi lò hơi bằng
trấu công suất 10 tấn/h bằng thiết bị cyclone kết hợp túi vải, nồng ộ bụi sau xử lý ảm bảo
nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép trước khi thải vào môi trường.
Để xử lý bụi nhằm giảm thiểu ô nhiễm cho môi trường, ngoài biện pháp kỹ thuật ã tính
toán, việc thường xuyên giáo dục ý thức bảo vệ môi trường cho công nhân nhà máy òi hỏi
phải thực hiện thường xuyên thông qua vận ộng, tuyên truyền và giáo dục, chế ộ khen
thưởng hợp lý trong công tác bảo vệ môi trường chung cho nhà máy. 5.2. Kiến nghị:
Trong quá trình vận hành, yêu cầu người vận hành phải thực hiện úng quy trình, thường
xuyên vệ sinh thiết bị, máy móc ể hệ thống làm việc có hiệu quả cao và tăng tuổi thọ của
hệ thống xử lí. Nhà máy cần có cán bộ chuyên trách ược ào tạo và vận hành hệ thống theo quy trình ã ịnh.
Khi có sự cố cần liên hệ với các cơ quan chuyên môn ể giải quyết. Mặt khác, nhà máy
cần có sự liên hệ thường xuyên với các cơ quan chức năng ể ược hướng dẫn cụ thể về chính
sách bảo vệ môi trường và các vấn ề có liên quan ến môi trường lOMoARcPSD| 37054152
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Sổ tay quá tình thiết bị và hóa chất tập 1, Trần Xoa – NXB Khoa học và Kỹ Thuật Hà Nội, 2005.
2. Sổ tay quá tình thiết bị và hóa chất tập 2, Trần Xoa – NXB Khoa học và Kỹ Thuật Hà Nội, 2005.
3. Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 2, Trần Ngọc Chấn - NXB Khoa học và Kỹ
Thuật Hà Nội, 2001.
4. Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 3, Trần Ngọc Chấn - NXB Khoa học và Kỹ
Thuật Hà Nội, 2001
5. Tính toán, thiết kế các thiết bị hóa chất và dầu khí, Hồ Lê Viên - NXB Khoa học và Kỹ
Thuật Hà Nội, 2006.
6. Bài giảng môn Kỹ thuật xử lý khí thải, Hoàng Thị Tuyết Nhung – 2023.