Tiểu luận môn công nghệ xử lý khí thải và tiếng ồn cyclone khô

  • Số trang: 27 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 16 |
  • Lượt tải: 0
tranphuong

Đã đăng 58976 tài liệu

Mô tả:

1 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 MỞ ĐẦU Ngày nay ô nhiễm đang là một vấn đề đáng quan tâm của Việt Nam cũng như của toàn thế giới. Khi mức độ đô thị hóa ngày càng nhanh số lượng các khu công nghiệp, khu chế suất ngày càng tăng, ngày càng nhiều bệnh tật ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người liên quan đến vấn đề ô nhiễm không khí. Các bệnh về da, mắt đặt biệt là đường hô hấp.Vì vậy việc xử lý bụi và khí thải trong quá trình sản xuất là đều tất yếu phải có trong các khu công nghiệp, nhà máy để bảo vệ môi trường không khí. Trong công nghiệp bụi được sinh ra từ các quá trình công nghiệp như nghiền, tán vật liệu cứng, sàn chọn vật liệu rụng rời, các quá trình mài, xử lý bề mặt, đánh bóng sản phẩm. Tùy theo vật liệu gia công chế biến và quy trình công nghệ mà bụi sinh ra có các điểm khác nhau cho từng ngành công nghiệp khác nhau, mà quan trọng phải đề cập đến là khối lượng đơn vị của bụi và độ phân cấp cỡ hạt của nó. Các thông số này quyết định sự lựa chọn thiết bị lọc hợp lý và là cơ sở để tính toán hiệu quả lọc của thiết bị. Có nhiều phương pháp để được ứng dụng vào quá trình xử lý khí thải đã đạt được hiệu quả cao như hấp thụ, hấp phụ, đốt…Chúng em sẽ trình bày về phương pháp xử lý bụi dựa vào lưc ly tâm cụ thể là phương pháp dùng xiclon khô. NHÓM 7 2 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN I. November 21, 2014 TỔNG QUAN VỀ BỤI VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI BẰNG LỰC LY TÂM TỔNG QUAN VỀ BỤI 1.1 Khái niệm chung về bụi Các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) có thể được tạo ra trong quá trình nghiền, ngưng kết và các phản ứng hóa học khác nhau. Dưới tác dụng của dòng khí hoặc không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lững và trong những điều kiện nhất định chúng tạo thành thứ vật chất mà người ta gọi là bụi. Bụi là hệ thống gồm hai pha: pha khí và pha rắn rời rạc – các hạt bụi có kích thước nằm trong khoảng từ kích thước nguyên tử đến kích thước nhìn thấy được bằng mắt thường, có khả năng tồn tại ở dạng lơ lửng trong thời gian dài ngắn khác nhau. Kích thước hạt bụi được hiểu là đường kính, độ dài của hạt hoặc lổ ray kích thước lớn nhất của hình chiếu hạt. 1.2 Phân loại  Theo nguồn gốc: bụi được phân biệt thành bụi hữu cơ ( nguồn gốc động thực vật), bụi vô cơ(bụi kim loại và bụi khoán chất) và bụi hổn hợp.  Theo hình dáng: có thể chia làm 3 loại:  Dạng mảnh  Dạng sợi  Dạng khối  Theo kích thước:  Bụi thô cát bụi: là những hạt rắn có kích thước > 75 được hình thành trong quá trình cháy tự nhiên hay cơ khí như nghiền, tán, đập… NHÓM 7 3 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN  Bụi: hạt chất rắn có kích thước d= (5 75 November 21, 2014 . Được hình thành như bụi khô.  Khói: gồm những hạt thể rắn hay lõng được tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hay quá trình ngưng tụ, có kích thước hạt d = (1 – 5) . Đặc điểm quan trọng là có đặc tính khuếch tán rất ổn định trong khí quyển.  Khói min: gồm những hạt rắn có kích thước d < 1  Sương :hạt chất lỏng có kích thước d < 10 . Loại hạt này ở nồng độ nhất định làm giảm tầm nhìn, còn gọi là sương giá.  Theo tính kết dính của hạt bụi  Bụi không kết dính: xỉ khô, thạch anh, đát khô…  Bụi kết dinhs yếu: bụi từ lò cao, tro bụi…  Bụi có tính kết dính: bụi kim loại, than bụi tro mà không chứa chất cháy, bụi sữa, mùn cưa…  Bụi có tính kết dính mạnh: bụi xi măng, thạch cao, sợi bông, len…  Theo độ dẫn điện:  Bụi có điện trỡ thấp: trung hòa diện dễ bị lôi cuốn trở lại dòng khí  Bụi có điện trở cao: hiệu quả xử lý không cao  Bụi có điện trở trung bình: thích hợp cho các phương pháp xử lý  Theo tác hại của bụi  Ảnh hưởng đến thực vật: bụi làm giảm khả năng diệp lục hóa quang hợp, hô hấp và thoát hơi nước. Dẫn đến cây sinh trưởng kém, làm năng suất cây giảm làm thất thu mùa màng…  Ảnh hưởng tới động vật: bụi làm ảnh hưởng tới động vật làm kích thích tới các bệnh ho ,dị ứng.  Ảnh hưởng tới con người gây ra bệnh phổi, loại bụi của vật liệu ăn mòn hay độc tính trong nước mà lắng động ở mũi, miệng, đường hô hấp có thể làm rách ngăn mũi, vách miệng. NHÓM 7 4 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 1.3 Tính chất của bụi  Độ phân tán của phân tử  Kích thước hạt là một thong số cơ bản của nó. Việc lựa chọn các hạt bụi phụ thuộc vào thành phần phân tán của các hạt bụi tách được. các thiết bị đặc trưng cho kích thước hạt bụi là đại lượng vận tốc lắng của chúng cũng như đại lượng đường kính lắng. các hạt ta thường thiết lập giới hạn sử dụng theo độ kết dính của hạt bụi.  Kích thướt hạt bụi càng nhỏ thì chúng càng dễ bị bám vào bề mặt thiết bị. với những bụi có kích thước 60-70% hạt có đường kính nhỏ hơn 10 đến dính bết, còn bụi có nhiều hạt trên 10 thì rất dễ dẫn thì dễ trở thành tơi xốp.  Độ mài mòn của bụi  Độ mài mòn của bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại thì cùng vận tốc khí và cùng nồng độ bụi.  Độ mài mòn của bụi phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng, kích thước và mật độ của hạt.  Khi tính toán thiết kế phải tính đến độ mài mòn của bụi  Độ thấm ướt của bụi Độ thấm ướt của nước bằng các hạt bụi có ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của các thiết bị tách bụi kiểu ướt, đặc biệt là các thiết bị làm việc ở chế độ tuần hoàn.  Độ hút ẩm của bụi Khả năng hút ẩm của bụi phụ thuộc vào thành phần hóa học cũng như kích thướ, hình dạng và độ nhám của bề mặt các hạt bụi. độ hút ẩm của bụi tạo điều kiện tách chúng trong các thiết bị lọc bụi kiểu ướt. NHÓM 7 5 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014  Độ dẫn điện của bụi Chỉ số này được đánh giá theo chỉ số điện trở suất của bụi và phụ thuộc vào tính chất của từng hạt bụi riêng rẻ, cấu trúc hạt và các thong số của dòng khí. Chỉ số này ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của các bộ lọc tĩnh điện. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ BỤI BẰNG LỰC LI TÂM. Lực ly tâm là lực phát sinh khi vật thể tham gia vào một chuyển động quay. Lực ly tâm có xu hướng đẩy vật thể đi ra xa tâm quay. Độ lớn của lực ly tâm tỉ lệ thuận với trọng lượng vật thể và tốc độ quay quanh trục của vật thể. Trong đó: P - Lực ly tâm đặt lên vật thể. m – Khối lượng vật thể. kg u - Tốc độ dài của vật thể. m/s R - Khoảng cách từ tâm quay tới vật thể. m Ω- vận tốc góc của chuyển động quay. 1/radian II. CYCLONE 1. Định nghĩa NHÓM 7 6 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 Công nghệ xử lý khí ô nhiễm bằng phương áp Cyclone là phương pháp tách bụi có trọng lượng lớn ra khỏi hỗn hợp khí bằng lực ly tâm, khi dòng khí chuyển động tròn theo thành Cyclone. Dòng khí sạch được cuốn ra ngoài ở ống trung tâm, hạt bụi va đập và thành rớt xuống đáy. 2. Phân loại Công nghệ Cyclone gồm 02 phương pháp Cyclone ướt (wet Cyclone): Tách hạt bụi kích thước mm ra khỏi hỗn hợp khí ô nhiễm; Cyclone khô (dry Cyclone): Tách hạt bụi kích thước mm ra khỏi hỗn hợp khí ô nhiễm; 2.1 Xiclon khô 2.1.1 Cấu tạo: NHÓM 7 7 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN 2.1.2 November 21, 2014 Nguyên lý hoạt động: Cyclon là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào ở phía trên. Không khí vào cyclon sẽ chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ. Xuống tới NHÓM 7 8 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 phần phễu, dòng khí sẽ chuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống tâm thoát ra ngoài. Hạt bụi trong dòng không khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí vào chuyển động xoáy. Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ ngoài cyclon. Đồng thời, hạt bụi sẽ chịu tác động của sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết quả là hạt bụi dịch chuyển dần về vỏ ngoài của cyclon, va chạm với nó, sẽ mất động năng và rơi xuống phễu thu. Ở đó, hạt bụi đi qua thiết bị xả đi ra ngoài. 2.1.3 Phân loại xiclon khô: Xiclon khô được chia làm hai loại chính: xiclon đơn và xiclon tổ hợp Xiclon đơn Xiclon đơn là thiết bị hoàn chỉnh hoạt động độc lập và có nhiều dạng khác nhau như dạng hình trụ, hình côn. Việc sử dụng loại nào phụ thuộc vào đặc tính hạt bụi và yêu cầu sử lý. Dạng hình trụ có năng suất lớn dạng hình côn có hiệu suất lớn. NHÓM 7 9 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 Xiclon tổ hợp Xiclon tổ hợplà 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 đặc trong thiết bị. Do vậy kích thước của xiclon tổ hợp nhỏ hơn kích thước của xiclonđơn có cùng công suất. NHÓM 7 10 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 Cấu tạo của xiclon tổ hợp  Nguyên lý làm việc của xiclon tổ hợp: Khi bụi đi vào ống nối và sau đó đi vào hộp phân phối, từ đó đi vào các không gian giữa vò đơn nguyênvà ống xả. trong khoảng không gian này có đặt các dụng cụ ssịnh hướng để tạo sự chuyển động xoáy. Bụi sau khi tách đi qua lỗ tháo bụi và vào thùng chứa.  Ưu điểm của xiclon tổ hợp  Năng suất làm việc tăng lên, bởi vì lồng ghép được nhiều đơn nguyên  Dễ dàng cơ giới hóa  Hiêuh quả làm việc cao  Dễ dàng mắt trực tiếp với các công đoạn xử lý tiếp theo  Nhược điểm của xiclon tổ hợp  Giá thành lắp dặt ban đầu cao  Chiếm diện tích lớn NHÓM 7 11 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN III. November 21, 2014 CHỌN XICLON Yêu cầu đặt ra đối với việc tính toán thiết kế hoặc chọn lựa xiclon là phải đáp ứng được các thông số kĩ thuật quan trọng sau đây:lưu lượng không khí cần lọc,hiệu quả lọc,tổn thất áp xuất,diện tích và không gian chiếm chỗ và giá thành thiết bị. Mối quan hệ phức tạp của các thông số kĩ thuật nêu trên cùng với một lưu lượng lớn các số liệu thiết kế khác làm cho việc tính toán lựa chọn tối ưu xiclon thêm phức tạp và khó khăn. Thông thường người ta luôn ưu tiên chọn loại xiclon có lưu lượng phù hợp đồng thời có hiệu quả lọc cao và tổn thất áp suất bé.Trên cơ sở đó các nhà khoa học nghiên cứu thiế kế và chế tạo xiclon cũng luôn tìm kiếm cách xác định tỉ lệ kích thước hợp lý của xiclon để được những tính năng ưu việt nêu trên. Ở bảng 7.5 là một số ví dụ về kích thước của xiclon của một số nhà nghiên cứu thiết kế khác nhau đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật đã nêu trên.Các loại xiclon có cấu tạo (tỷ lệ kích thước )khác nhau được đánh giá bằng hai thông số chính là: chỉ số áp suất KD và chỉ số lọc B (Barth và Leineweber ,1964 ). Các chỉ số đó thể hiện mối quan hệ giữa tổn thất áp suất và đường kính giới hạn của hạt bụi với vận tốc trung bình biểu kiến vD=4L/ D22 . NHÓM 7 12 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 loại xiclon Thứ Ỷ Lệ Các Kích Thước D1 D2 D3 a b h H H0 L rE kE kD B tự Kiểu miệng vào 1 Stairmand (1951) Tiếp 0.5 1 Loại hiệu quả 0,37 0.5 0.2 0.5 1.5 3 4 0.4 5.2 320 1.2.10-4 5 tuyến xoắn ốc lọc cao Loại lưu lượng 0.75 1 lớn 0.75 0,57 0.37 0.87 5 5 1.5 1.65 4 2 0.68 6.0 46 6.10-3 8 5 2 Breuer (1961) 0.41 1 0.40 0.74 0.32 0.8 1.59 1.96 3.53 0.66 7.9 86 2.1.10-4 3 Ter linden 0.41 1 0.28 0.36 0.36 0.41 1 - 2.8 0.68 12.8 470 - 0.59 1 0.12 0.36 0.21 1.5 1.54 2.8 - - - - Xoắn ốc (1949) 4 LIOT viện BHLĐ petecbua LB Nga D2 = 552 ÷ 1886mm ; vE = 12 ÷ 18 m/s Bảng 7.5. kích thước tương đối của một số loại xiclon Các trị số vận tốc vào vE vận tốc trục biểu kiến vD được sử dụng rất phổ biến để đặc trưng cho chế độ làm việc của xiclon, nhưng trong đó vận tốc vD thể hiện mối quan hệ chặt chẽ giữa tính hoàn thiện của xiclon với kích thước chủ yếu của nó –đường kính thân hình trụ của xiclon. NHÓM 7 Xoắn ốc 13 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 Khi chỉ số B = vD Z/D2 của loại xiclon có hình dáng cho trước, ta có thể xác định được thông số Z0/D2 ứng với các trị số vD khác nhau, mỗi giá trị vD lại tương ứng với một trị số tổn thất áp suất nhất định thông qua biểu thức KD = ∆ /(pvD2/2). Còn thông số Z0/D2 cho phép ta xác định được thông số đường kính D2 ứng với hiệu quả lọc thể hiện qua thông số Z0. Cuối cùng lưu lượng L của xiclon được xác định bởi biểu thức L = VD D22/4. Như vậy chúng ta có hàng loạt các mối quan hệ của các thông số ∆ , L và D2 mà mối tổ hợp của ba thông số ấy xác định một trị số hiệu quả lọc nhất định. Bằng cách đó ta có thể tiến hành so sánh các thông số kỹ thuật của các loại xiclon khác nhau và từ đó chọn được loài và kích thước thích hợp. NHÓM 7 14 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN IV. November 21, 2014 CÁC DẠNG TỔ HỢP CỦA XICLON: 1. Lắp nối tiếp hai xiclon cùng loại Khi hai xiclon cùng loại mắc nối tiếp với nhau thì hiệu quả lọc của hiệu thống có cao hơn hiệu quả lọc của từng xiclon đơn lẻ, tuy nhiên sự tăng hiệu quả lọc ấy không nhiều trong lúc sức cản của hệ thống thì tăng gấp đôi so với một xiclon. Ngoài ra sự tăng hiệu quả lọc của hệ thống 2 xiclon mắc nối tiếp đáng xem xét là hiệu quả lọc theo cỡ hạt chứkhông phải hiệu quả lọc tổng cộng, bởi vì khi lực tách bụi trong hai xiclon hoàn toàn như nhau thì xiclon thứ hai có thể tách được cỡ bụi có kích thước hạt nhỏ hơn so với xiclon thứ nhất. Khi xét từng cỡ hạt của bụi, nếu hiệu quả lọc đối với một cỡ hạt nào đấy của một xiclon làmviệc riêng lẽ là 0% %, hiệu quả lọc cũng đối với cỡ hạt ấy của tổ hợp là và G là khối lượng bụi cỡ hạt đã cho đi vào hệ thống, ta sẽ có: = Tức là 0= + + ( ) ), % 14 NHÓM 7 15 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 . Lắp nối tiếp hai xiclon cùng loại 2. Lắp xong xong hai hay nhiều xiclon cùng loại Hiệu quả lọc của xiclon tăng khi lưu lượng tăng hoặc nếu lưu lượng không đổi thì hiệu quả xiclon tăng khi đường kính của xiclon tăng. Cả hai trường hợp tổn thất áp xuất đều tăng. 15 NHÓM 7 16 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 Lắp xong xong hai hay nhiều xiclon cùng loại 3. Xiclon chùm Đây là tổ hợp của nhiều xiclon kiểu đứng – tức kiểu chuyển động ngược chiều có đường kính bé lắp song song trong một thiết bị hoàn chỉnh – gọi là xiclon chùm. Số lượng các xiclon con trong xiclon chùm có thể lên đến hàng trăm chiếc tùy theo cỡ năng suất (lưu lượng) của thiết bị. 16 NHÓM 7 17 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 Cấu tạo của xiclon chùm Có thể xem rằng hiệu quả lọc của xiclon chùm cũng bằng hiệu quả lọc của từng xiclon con riêng biệt, mà như chúng ta đã biết, về mặt lý thuyết đường kính xiclon càng bé thì lực ly tâm càng lớn và do đó hiệu quả lọc càng cao. Còn về mặt tổn thất áp suất cũng tương tự, tức là tổn thất áp suất chung của cả hệ thống bằng tổn thất áp suất riêng của một xiclon con, dĩ nhiên là có cộng thêm các tổn thất áp suất của các bộ phận phụ trợ như ống vào, ống ra, van khóa v.v… Trong lúc đó, lưu lượng của hệ thống bằng tổng lưu lượng của các xiclon con. Các xiclon con có đường kính 100, 150, 200 mm. Miệng vào các xiclon con có bộ phận tạo dòng chảy xoắn ốc theo dạng chân vịt hoặc trục vít. Hiệu quả lọc của từng xiclon con cỡ đường kính nêu trên dao động trong khoảng 75 kích thước bằng 5 m, 93 83% đối với cỡ bụi có 99,5% đối với cỡ bụi có kích thước 10 m, 99 99,5% đối với cỡ bụi có kích thước 20 m. 17 NHÓM 7 18 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 Các kích thước chủ yếu của xiclon chùm phụ thuộc vào số lượng xiclon con và được xác định theo công thức: I= Trong đó: , L – lưu lượng khí cần lọc của xiclon chùm, m3/s n – số lượng xiclon con trong một dãy ngang so với chiều chuyển động của dòng khí M – khoảng cách giữa các dãy xiclon d – đường kính ống tâm của một xiclon con v – vận tốc vào của dòng khí trên tiết diện sống của dãy xiclon con đầu tiên, m/s. Có thể nhận v = 10 14 m/s Xiclon chùm có thể làm việc với khí thải có nhiệt độ t 2000C và tổn thất áp suất lên đến 250mmHg Sức cản khí của xiclon chùm không kể bộ phận dẫn khí vào, ra được xác định theo công thức: Trong đó: ∆p = v2, Pa - hệ số cản cục bộ – khối lượng đơn vị của khí đi vào bộ lọc,ứng với nhiệt độ và áp suất trong bộ lọc, kg/m3. V – vận tốc quy ước của khí quy về cho toàn tiết diện ngang của xiclon con. Có thể nhận V 2,5 m/s 18 NHÓM 7 19 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN V. November 21, 2014 MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG TÍNH TOÁN TRONG CYCLON VẬN TỐC TRUNG BÌNH TRÊN MẶT CẮT NGANG PHẦN HÌNH TRỤ CỦA VÀI LOẠI CYCLON. TRỌNG LƯỢNG RIÊNG CÁC HẠT BỤI Phụ thuộc vào bản chất hóa học mà mỗi loại bụi có trọng lượng riêng khác nhau .Cần phải phân biệt: Trọng lượng riêng đặc là trọng lượng riêng của khối vật liệu đặc. Trọng lượng riêng xốp của tập hợp các hạt bụi lắng là tỷ số của trọng lượng khối bụi với thể tích khối bụi lắng. HIỆU QUẢ THU BẮT BỤI Hệ số lọt bụi: k = 1 -  (). Hiệu quả lọc bụi được xác định cho từng nhóm hạt bụi có hàm lượng Φi (phần trăm khối lượng) và hiêu suất thu bắt của toàn bộ được xác định theo công thức: 19 NHÓM 7 20 XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN November 21, 2014 CHIỀU CAO LÀM VIỆC  Chiều cao làm việc của xiclon.  HP -chiều cao thân hình trụ của xiclon  a- chiều cao ống dẫn vào SỐ VÒNG QUAY CỦA DÒNG KHÍ TRONG THÂN XICLON  Số vòng quay n của dòng khí trong thân xiclon:    2 - vận tốc tiếp tuyến trung bình bên trong xiclon - bán kính trung bình. /2 ĐƯỜNG KÍNH HẠT BỤI NHỎ NHẤT THU LẠI TRONG XICLON  Đường kính hạt bụi nhỏ nhất thu lại trong cyclon là: 3 (m) 20 NHÓM 7
- Xem thêm -