Tài liệu Tiểu luận môn công nghệ xử lý khí thải và tiếng ồn lọc bụi túi vải

1 DANH SÁCH NHÓM VÀ PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC Mã số sinh viên Phân công công việc Huỳnh Lê Bảo Phương 2009120106 Nguyên tắc tác dụng, cơ sở vật lý Lê Văn Rê 2009120099 Phân loại, cấu tạo thiết bị lọc túi vải và các loại xơ. Trịnh Thị Thu Sự 2009120043 Ưu, nhược điểm và ứng dụng của thiết bị. Huỳnh Thị Mỹ Linh 2009120093 Tổng hợp tài liệu, làm powerpoint. Khưu Nguyễn Mỹ Hằng 2009120008 Tổng hợp tài liệu, đánh word. STT Họ và tên 1 và cơ chế. 2 3 4 5 LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, chúng ta không thể phủ nhận được sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế cũng như khoa học kỹ thuật của thế giới. Cùng với sự phát triển ấy, mức sống của con người cũng được nâng cao và nhu cầu cảu con người cũng thay đổi. Tuy nhiên, hệ quả của sự phát triển ấy là một loạt các vấn đề về môi trường như trái đất nóng lên, ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, mực nước biển dâng lên hay biến đổi khí hậu. Trước thực trạng ấy con người đã có ý thức bảo vệ môi trường, ý thức về việc bảo vệ mối trường. Ngày nay ô nhiễm không khí đang là một vấn đề đáng quan tâm của Việt Nam cũng như toàn thế giới. Vì vậy việc xử lý bụi và khí thải trong quá trình sản xuất là điều tất yếu phải có để bảo vệ môi trường. Do đó việc thiết kế một hệ thống xử lý bụi trong nhà máy trước khi thải ra môi trường không khí là hết sức cần thiết để đảm bảo sư phát triển bền vững. Nói đến hệ thống lọc bụi khô thường người ta nghĩ đến lọc bụi bằng cyclone và lọc bụi bằng tay áo. Trong đó lọc bụi bằng tay áo cho hiệu quả cao hơn, thậm chí có thể đạt đến hiêu quả 100%. Với đề tài “ hệ thống máy lọc tay áo (túi vải)” sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động của thiết bị xử lý bụi này. 2 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU.............................................................................................................1 I. NGUYÊN TẮC TÁC DỤNG VÀ CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH LỌC BỤI QUA TÚI VẢI ...................................................................................................7 II. CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH LỌC.....................................................................9 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc.............................................................9 2. Cơ chế của quá trình lọc.....................................................................................10 III. CÁC LOẠI XƠ DÙNG TRONG THIẾT BỊ LỌC........................................11 1. Nhóm xơ là những chất thiên nhiên ..................................................................12 1.1. Vật liệu xơ được chế xenlulo...................................................................12 tạo 1.2. Vật liệu chế tạo protein..................................................................................12 từ từ 2. Nhóm xơ là những chất hóa học ........................................................................12 IV. PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CÁC THIẾT BỊ LỌC TÚI VẢI.....................15 1. Phân loại...............................................................................................................15 2. Nguyên lý lắp đặt và tính toán thiết bị..............................................................16 2.1. Nguyên lý lắp ...............................................................................................16 đặt 2.2. Tính toán thiết bị ..........................................................................................16 lọc 3. Cấu tạo thiết bị ....................................................................................................18 3.1. Thiết bị lọc bụi ống tay áo nhiều đơn nguyên, giũ bụi bằng cơ cấu rung và thổi khí ngược chiều.........................................................................................................18 3.1.1. Cấu tạo ............................................................................................................18 3.1.2. Nguyên lý động.......................................................................................19 hoạt 3.1.3. Ưu nhược điểm của bị.............................................................................20 thiết 3 3.2. Cấu tạo thiết bị lọc bụi ống tay áo có khung lồng và có hệ thống phụt không khí nén kiểu xung lực để giũ bụi.....................................................................................20 3.2.1. Cấu tạo ............................................................................................................20 3.2.2. Nguyên lý động.......................................................................................21 3.2.3. hoạt Ưu và nhược điểm của thiết bị có hệ thống phụt khí nén ...............................21 V. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI.............................22 VI. ỨNG DỤNG ......................................................................................................22 1. Quy trình công nghệ xử lý bụi Ximăng: ...........................................................23 2. Ưu nhược điểm của công nghệ...........................................................................24 2.1. Ưu điểm............................................................................................................. .24 2.2. Nhược điểm........................................................................................................24 TÀI LIỆU THAM KHẢO:........................................................................................25 4 THIẾT BỊ LỌC BỤI TÚI VẢI Giới thiệu chung về thiết bị lọc tay áo Thiết bị lọc tay áo là thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng tay áo hình trụ và lắp vào một thiết bị hoàn chỉnh có kèm cơ giới để rủ bụi. Thiết bị gồm nhiều ống tay áo đường kính 125÷ 300mm, chiều cao từ 2÷ 3,5m đầu dưới liên kết vào bản đáy đục lỗ tròn bằng đường kính túi vải hoặc lồng vào khung và cố đinh đầu trên vào bản đục lỗ. Thiết bị lọc tay áo có hiệu quả cao đối với tất cả các kích thước bụi đặc biệt bụi có kính thước nhỏ hơn 10µm. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp luyện kim, đúc, công nghiệp xi măng, sản xuất vật liệu xây dựng như đá vôi, sản xuất gạch , công nghiệp đồ gốm… I. Nguyên tắc tác dụng và cơ sở vật lý của quá trình lọc bụi qua túi vải Khi dòng khí chứa bụi (các hạt rắn, giọt dịch thể) chuyển động qua lớp vải xốp, lớp cốc… có khả năng làm lắng các hạt bụi. Phương pháp lọc bụi này sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Vải dùng để lọc được chế tạo từ vật liệu dạng sợi (bông, len, thủy tinh, sợi tổng hợp) có đường kính từ vài µm đến hàng chục µm với chiều dài vài cm. từ 5 những sợi riêng biệt được se lại thành chỉ và dệt thành vải. Bụi do các chất thăng hoa có kích thước nhỏ hơn nhiều so với kích thước lỗ rỗng trung bình của vải lọc, do vậy vải sạch khó có khả năng lọc các hạt bụi có kích thước nhỏ. Tuy nhiên trong thực tế, khí chứa bụi chuyển động qua lớp vải nguyên chất lại có khả năng bị lắng, kết quả này là do quá trình va chạm của các hạt bụi với sợi vải làm các hạt bụi lắng trên đó. Các sợi vải không có khả năng thấm khí nên dòng khí qua lỗ rỗng của vải, còn các hạt bụi có trong dòng sẽ chuyển động theo nhiều hướng khác nhau. Các hạt bụi có kích thước lớn, khối lượng của chúng lớn chịu ảnh hưởng của lực quán tính nên duy trì các hạt bụi chuyển động theo hướng thẳng. Tuy nhiên chúng khắc phục trở lực ma sát của dòng để chạm vào các sợi và bám trên đó. Các hạt bụi có kích thước nhỏ bị dòng khí cuốn theo và chuyển động bao quanh sợi. Sở dĩ các hạt này vẫn có thê va đập vào sợi là do chuyển động nhiệt, còn ảnh hưởng của lực quán tính thì nhỏ nên các hạt đó vẫn bám vào sợi. Với các hạt nhỏ, xác suất va chạm của các hạt với sợi dưới ảnh hưởng của lực quán tính là hàm của tiêu chuẩn không thứ nguyên, trong giới hạn tác dụng của định luật Stốc được biểu thị theo công thức: Stk= Trong đó: d: đường kính hạt bụi, m : tốc độ dòng khí, m/s : khối lượng riêng hạt bụi, kg/m3 µ: hệ số nhớt động lực học của khí trong điều kiện thực nghiệm N.s/m2, kG.s/m2 D0: đường kính của sợi, m Trị số Stk càng lớn càng nhiều hạt bụi va chạm vào sợi Biểu thị là tỷ số khối lượng các hạt bụi lắng trên sợi đơn độc dưới ảnh hưởng của lực quán tính với toàn bộ khối lượng của hạt qua sợi đó. Nói cách khác, là hiệu quả lắng các hạt bụi lên một sợi dưới ảnh hưởng của các lực quán tính. Thừa nhận các hạt bụi va chạm vào sợi và bám trên đó không bị tách ra hoặc bị dòng khí cuốn theo thì trị số Stk xác định đại lượng càng lớn. và Stk càng lớn thì Quan hệ giữa Stk và được nhiều tác giả nghiên cứu nhưng không đưa ra kết quả cụ thể. Trong quá trình lọc thực tế trị số Stk và không lớn. 6 Thí dụ, với các hạt bụi lớn có đường kính ~ 4 , khối lượng riêng của hạt 4.5g/cm3, tốc độ khí qua vải lọc ~ 1.2m/s (vải len) có đương kính sợi ~30 khi nhiệt độ khí 80℃thì giá trị , =16%. Với hạt bụi có đường kính nhỏ hơn 1 có gần như bằng 0. Tuy nhiên nếu đặt nhiều lớp vải khí chứa bụi qua đó sẽ cho hiệu quả thu bụi đáng kể dưới tác dụng của lực quán tính. Các hạt bụi nhỏ và nhẹ dễ bị dòng khí cuốn theo qua khe hở (đường kính < 1 ) giữa các sợi vải (lỗ rỗng). Xác suất va chạm của các hạt bụi này với sợi dưới tác dụng của lực quán tính có giá trị bằng 0, đặc biệt đối với các sợi có đường kính lớn ( hàng chục ). Tuy nhiên đối với các hạt bụi nhỏ chịu tác dụng chuyển động nhiệt của các phân tử khí là chủ yếu. Nếu hạt bụi có kích thước càng nhỏ, ảnh hưởng sự va đập càng lớn, hạt bụi càng bị lệch ra khỏi quỹ đạo chuyển động càng xa. Do vậy khi dòng khí chứa bụi ở gần sợi, các hạt bụi có thể chạm vào bề mặt sợi dưới tác dụng chuyển động nhiệt và lắng trên bề mặt sợi. Nếu biểu thị là hiệu quả lắng các hạt bụi lên mặt sợi dưới tác dụng của chuyển động nhiệt, khi đó tính theo công thức (khi nhiệt độ khí <100℃). = . . . . Trong đó: : tốc độ khí chuyển động quanh sợi, m/s d: đường kính hạt bụi, D0: đường kính sợi, Khi đặt nhiều lớp vải lọc, hiệu quả lắng bụi do chuyển động nhiệt và lực quán tính tăng lên. Biết các giá trị , và thừa nhận các hạt bụi do quá trình thăng hoa, tốc độ khí qua lớp vải không lớn, đồng thời không tính đến sự lắng bụi trực tiếp và quá trình lắng bụi dưới tác dụng của lực tĩnh điện và hiệu quả lắng qua một lớp vải có thể xác định ( ). Như đã nêu trên, tổng số , là tỷ số khối lượng các hạt bụi lắng trên một sợi dưới tác dụng của lực quán tính và lực chuyển động nhiệt trên toàn bộ khối lượng bụi. Tuy nhiên sợi có đường kính D0 chỉ chiếm một phần chiều rộng của vải lọc D (D = khe hở + D0) cho nên ứng với một đơn nguyên hơn tỷ số lọc sẽ lắng bụi ít , nghĩa là: = ( + ) 7 Nếu vải lọc được chế tạo gồm nhiều lớp, lớp tiếp theo sẽ lọc bụi với lượng ít hơn, do vậy hiệu quả lọc qua nhiều lớp bằng: = 100[1-(1 - )n ] , % Trong đó: n: số dãy sợi trong lớp vải lọc II. Cơ chế của quá trình lọc 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc Nhiệt độ của khí thải cần xử lý thuờng phải bé hơn 2500c: vì vải lọc chỉ chịu được độ bền nhiệt thấp nên khi nhiệt độ khói thải cao thì sẽ làm cho vải lọc bị cháy. Vì vậy, để lọc bụi các loại khí ở nhiệt độ cao cần phải làm nguội khí trước quá trình lọc hoặc sử dụng những túi vải co tính chịu nhiệt cao (vải thủy tinh…). Vận tốc của dòng khí thải khi đưa vào quá trình lọc thường từ 0.5-2 cm/s. Nếu vận tốc lớn bụi sẽ lèn chặt quá mức làm cho sức cản tang đột ngột. Khi độ sụt áp lớn và độ giảm vận tốc tang cao, các hạt xuyên sau vào lớp bụi và vải, làm phá hủy lớp bụi được tạo thành ban đầu và lôi kéo các hạt đặc biệt qua các khe giữa các sợi. Khi vận tốc lọc tang các hạt bụi xuyên qua các khe tang đột ngột ngay sau khi hoàn nguyên. Ngoài ra khi vận tốc lọc cao yêu cầu phẩi thường xuyên hoàn nguyên làm chóng hỏng vải và các cơ cấu của thiết bị. Vậy để đảm bảo độ tin cậy của thiết bị khi làm việc và đạt hiệu quả lọc cao, cần có bề mặt lọc lớn ca không nên hoàn nguyên vật liệu lọc quá sau. Quá trình lọc có hiệu quả tốt hơn khi nồng độ bụi cao, vì nếu nồng độ thấp thì lớp bụi tạo thành mất nhiều thời gian. Đồng thời khi hoàn nguyên lớp bụi được tạo thành khong phun vào dòng khí mà bị phân hủy để tạo thành chất keo tụ có kích thước lớn, vì trong trường hợp này xác suất lắng bụi lặp lại trên vải giảm và nó dễ dàng rơi xuống bunke. Phần lớn bụi có kích thước nhỏ hơn 5µm dễ keo tụ để tạo thành chất kết tụ bền vững trong dòng khí, trong thể tích và trên bề mặt vải, do đó có thể sử dụng thậm chí vải có độ rỗng lớn để lọc đặc biệt với vận tốc bé. Diện tích bề mặt vải lọc phải đủ lớn để làm tăng diện tích tiếp xúc giữa bụi và sợi vải, từ đó làm tăng độ dính bám của bụi. Để tăng diện tích tiếp xúc giữ bụi và vải lọc người ta thường sử dụng nhiều ống tay áo( giảm đường kính của ống tay áo) trong một thiết bị thay vì dùng ít ống tay áo lớn trong cùng thiết bị. Chất liệu của vải lọc: phải có độ bền cơ học, nhiệt độ cao để phù hợp với các loại khí thải khác nhau. Sức cản của thiết bị lọc không nên vượt quá 750- 1500 Pa và chỉ trong những trường hợp đặc biệt có thể cho phép lên đến 2-2.5 KPa. Khi sức cản tăng cao, có thể xảy ra hiện tượng như ống tay áo bị rách đường khâu, bị bật ra khỏi các mối liên kết với hộp thiết bị. 2. Cơ chế của quá trình lọc 8 Khi bụi lắng lên sợi, kích thước khe hở giữa chúng giảm, do vậy các hạt bụi có trong dòng khí đến tiếp theo sẽ lắng nhanh hơn. Cho nên sau khi một lượng khí chứa bụi đi qua lớp sợi thì các khe hở trên bề mặt vải về phía dưới thực tế bị các hạt bụi điền đầy, dòng khí bụi chuyển đến sau sẽ đi qua khe hở giữa các hạt bụi bị lắng. Lớp bụi này là lớp đầu tiên trực tiếp dính bám lên sợi vải. Khi lớp bụi tạo thành đạt kích thước nào đó, kích thước khe hở giữa các hạt sẽ bằng và nhỏ hơn kích thước hạt. Lúc đó lớp bụi lắng đầu tiên làm nhiệm vụ lọc bụi của khí, lúc này các hạt bụi lắng này không xuyên sâu vào trong vải mà lắng ở ngoài (trên bề mặt lớp đầu tiên) làm chiều dày lớp bụi lắng tăng lên. Thời gian đầu, khi lớp vải còn sạch nên lớp vải lọc chỉ thu một phần bụi của dòng khí mặc dù dòng khí qua nhiều lớp vì giá trị , nhỏ và theo chiều sâu của lớp thì giá trị của chúng càng giảm. Khi lỗ rỗng trên vải lọc được điền đầy các hạt bụi, hiệu quả làm sạch khí tăng lên và đến khi lớp bụi tạo thành dày đặc đầu tiên thì hiệu quả lọc bụi trở nên cực đại. Thí dụ với lớp vải len, khi lớp thứ nhất có lớp bụi dày đặc lượng bụi chiếm ~ 60 ÷ 80 g/m2 . Đối với vải xơ thủy tinh thì từ 5÷ 10 g/m2. Ảnh hưởng của lớp bụi đối với hiệu quả lọc của vải với hạt đường kính 0,3µ: Hiệu quả lọc Vải sạch Loại vải Vải tổng hợp mỏng Vải tổng hợp dày có lông Vải len dày có lông (%) Có bám bụi 65 Sau hoàn nguyên 13 24 75 66 39 82 69 2 Theo mức độ lắng của các hạt bụi trên vải và sự điền đầy chúng ở những lỗ rỗng, chiều dày lớp bụi tăng lên đồng thời làm tăng trở lực qua lớp vải lọc, giảm khả năng cho khí bụi qua. Để loại trừ hiện tượng trên cần tái sinh vải lọc (phá vỡ lớp bụi tạo thành). Quan sát sự làm việc của thiết bị lọc vải thấy rằng, sự đập mạch của dòng và các nguyên nhân khác của lớp bụi lắng đã tạo khe nức làm dòng khí dễ chuyển động qua lớp vải. Để tái sinh lớp vải lọc dùng phương pháp rung cơ học hoặc thổi dòng khí ngược về phía mặt vải không có bụi lắng. 9 Thiết bị lọc túi vải có thể có nhiều ngăn trong đó mỗi ngăn có thời gian phục hồi túi vải (tái sinh) từ 3 ÷ 4 phút đến vài giờ. Sau khi tạo lớp bụi sơ cấp trên vải thì các hạt bụi qua hầu như được thu lại hoàn toàn. Vì vậy tính chất lớp vải (cấu tạo và chiều dày của sợi…) ảnh hưởng ít đến mức độ thu bụi. Khi lớp bụi trên vải bị phá vỡ, tạo khe nức tính chất của vải sẽ ảnh hưởng đến mức thu bụi, vì dòng khí qua các khe nức có tốc độ lớn có thể kéo theo bụi trên lớp vải. Mỗi lần tái sinh vải lọc, lớp bụi sơ cấp lại được tạo thành lúc đó một phần khí qua không được làm sạch hoàn toàn. Quá trình tái sinh túi vải phụ thuộc vào các nhân tố: phương pháp tái sinh, độ phân tán bụi, các tính chất và cấu tạo vải, các đặc tính lý – hóa – cơ học về mặt cơ học. III. Các loại xơ dùng trong thiết bị lọc Trong thiết bị lọc túi vải, khí bụi cần làm sạch không những có nhiệt độ cao mà còn chứa những chất có tác dụng hóa học: SO2, HCl, Cl2,HF… nên cần chọn vải lọc đảm bảo độ bền nhiệt hóa. Các xơ tự nhiên như bông gai và xơ nhân tạo như visco chủ yếu là vật chất xenlulo. Thí dụ trong bông chứa 94÷ 95% (theo khối lượng) chất xenlulo. Vải lọc được chọn phải đáp ứng các tính năng sau: - Khả năng chứa bụi cao và sau khi phục hồi đảm bảo hiệu quả lọc cao. Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu. - Có độ bền cơ học cao khi nhiệt độ cao và trong môi trường ăn mòn. - Có khả năng phục hồi cao. - Giá thành thấp. 1. Nhóm xơ là những chất thiên nhiên Vật liệu xơ được chế tạo từ xenlulo Các xơ được chế tạo từ xenlulo như bông gai, visco. Các tính chất hóa lý và cơ học của nhóm này xác định bởi tính chất của xenlulo. Xenlulo không có tính bền về hóa học, tính bền cơ học bị giảm nhanh khi tác dụng với axit vì bị thủy phân. Thí dụ trong dung dịch có 1.5% axit HCl ở nhiệt độ 90°, xơ bông sẽ bị phá hoại qua 1 giờ, đối với xenlulo trong dung dịch trên cũng bị phá hoại như vậy. do xenlulo có độ bền hóa học kém, nên xơ của nó không dùng chế tạo túi lọc khí có axit. 1.2. Vật liệu chế tạo từ protein Vật liệu xơ từ các chất có protein chịu axit tốt hơn so với xenlulo. Các axit có nồng độ yếu chỉ làm giảm một phần độ bền xơ len. Tuy nhiên khi tăng nhiệt độ và nồng độ axit trong dung dịch độ bền xơ giảm nhanh. Xơ len có tính đàn hồi tốt khi ở nhiệt độ thấp và nếu không có tác dụng hóa học thì có thể làm việc lâu dài trong thiết bị lọc. Phần lớn các nhà máy luyện kim màu dùng vải bông len làm túi lọc, đảm bảo làm việc tốt với các bụi tạo thành do quá trình thăng hoa, các túi này 10 có trở lực thay đổi đều đặn. Nhiều nhà máy dùng túi lọc khâu, nên trong quá trình làm việc mép khâu là chỗ yếu nhất. Ngành dệt Liên Xô trước đây đã chế tạo túi vải không có mép khâu, đồng thời để tăng độ bền xơ len cho thêm xơ capron. Nhược điểm của xơ len là độ bền nhiệt thấp: khi nhiệt độ >100 xơ len trở nên cứng và giòn. Tiếp tục tăng nhiệt độ lên đến 130 xơ len bị phá hoại rất nhanh. Vì vậy khi dùng túi lọc bằng xơ len phải làm nguội trước khi lọc. Ngoài ra, trong nhiều trường hợp tính bền hóa học của xơ len không đảm bảo. Hiện nay túi lọc bằng xơ len vẫn còn dùng phổ biến trong luyện kim chưa được thay thế bằng những vật liệu mới, vì xơ tổng hợp, xơ thủy tinh xuất hiện chưa lâu, việc ứng dụng chúng vào thực tế còn bị hạn chế. Trong nhóm xơ thiên nhiên còn phải kể đến xơ chịu nhiệt có tính bền hóa học và tính chịu nhiệt cao. Tuy nhiên, vì tính bền cơ học kém (giòn) nên khó chế tạo túi vải bằng xơ chịu nhiệt nguyên chất. Để tăng tính bền của vải và tạo chất lượng cần thiết cho thêm 15 20% bông vào sợi chịu nhiệt. Do giảm nhanh về độ bền hóa học và nhiệt, nên loại này không áp dụng trong thực tế (túi lọc). 2. Nhóm xơ là những chất hóa học Nhiều nước trên thế giới phát triển sản xuất các vật liệu tổng hợp, tạo nên loại xơ hóa học mới có tính ưu việt so với bông, len. Nguyên liệu để sản xuất xơ tổng hợp là axetylen, etylen, phenol và các chất khác lấy từ thiên nhiên, dầu mỏ, khí mỏ, nhựa than. Trong các loại xơ tổng hợp chế tạo túi lọc hiện nay chỉ có nitron, lapsan cho phép làm việc đến 130÷ 140℃. Ở điều kiện nhiệt độ trên hai loại này vẫn đảm bảo tính chống mòn. Tuy nhiên cũng phải tính đến sự tăng nhiệt độ quá giới hạn cho phép trong điều kiện sản xuất có thể xảy ra, khi đó tính bền cơ học của xơ sẽ giảm. Trong khí chứa Cl, HCl và một số cấu tử có tác dụng hóa học, xơ lapsan và nitron sẽ không đảm bảo tính bền. Để lọc khí chứa Clo nên dùng xơ Clorin làm việc ở 6℃và ftonlon làm việc đến 110℃. Khi tăng nhiệt độ quá giới hạn, hai loại xơ trên sẽ bị cháy. Khi nhiệt độ >120℃chỉ dùng loại xơ polyfen, loại này là vật liệu chế tạo túi lọc trong tương lai của ngành luyện kim. Nhóm xơ không phải là chất hóa học hữu cơ: xơ kim loại, xơ thủy tinh. Hiện nay mới chế tạo tấm lưới kim loại mà trong sản xuất chưa chế tạo xơ kim loại. Cần chú ý là xơ thủy tinh đang được áp dụng chế tạo túi lọc vì có độ bền nhiệt cao. Thí dụ: khi nung xơ thủy tinh đến 300℃không quan sát thấy hiện tượng gì thay đổi về cơ lý tính (khí không có thành phần kiềm tính). Khi có thành phần kiềm tính, tính bền của xơ bị giảm. Khi nhiệt độ quá cao tính uốn và độ bền kéo đứt của xơ giảm. Nghiên cứu cấu trúc xơ thủy tinh cho biết, sau khi nhiệt luyện xơ ở khoảng nhiệt độ 400÷ 600℃quan sát thấy trong xơ tạo thành các tinh thể lớn, do vậy, các xơ mảnh bị giảm đột biến về độ bền. Thí dụ ở nhiệt độ 420℃, độ bền 11 xơ thủy tinh bị giảm 50% so với độ bền ban đầu. Với các vật liệu khác, xơ ở nhiệt độ này cũng bị cháy, cháy lỏng hoặc độ bền bị mất hoàn toàn. Ở nhiệt độ 250℃xơ thủy tinh có độ bền gấp 30 lần lớn hơn so với độ bền nhiệt các vật liệu xơ chịu nhiệt. Tính chống rỉ của xơ thủy tinh lớn hơn nhiều so với các vật liệu khác. Quá trình nghiên cứu cho biết thành phần thủy tinh ảnh hưởng đến độ bền hóa học của xơ. Hiện nay, vật liệu xơ thủy tinh được chế tạo nhiều loại: chịu tác dụng trong môi trường trung tính, kiềm, axit. Độ bền cơ học kéo của xơ thủy tinh cao, bền hơn thép, còn độ kéo dài không lớn. Đối với các xơ được sử dụng làm vật liệu lọc bụi thì đó là tính chất rất quan trọng. Về yêu cầu các tính cơ học để chế tạo túi lọc, vật liệu xơ thủy tinh có một số nhược điểm cơ bản: tính chống mòn, chống uốn, chống va đập thấp. Theo nhiều tác giả nghiên cứu đó là nguyên nhân chính làm giảm tuổi thọ thiết bị lọc túi vải. Khi giảm đường kính xơ thủy tinh, độ bền chống uốn tăng lên. Mặc dù xơ thủy tinh có đường kính rất nhỏ, tính giòn vẫn tồn tại. Vì vậy túi lọc bằng xơ thủy tinh thường có đường kính khoảng 8 ÷ 6 m. Tuy nhiên, xơ có độ bền uốn thấp sẽ khó khăn trong kỹ thuật dệt. Để thuận tiện khi chế tạo (dệt), đường kính xơ chỉ giảm đến 11 m. Gần đây sử dụng vật liệu xơ thủy tinh phổ biến là silicon tuổi thọ của vật liệu này làm việc trong thiết bị lọc tăng 2 ÷ 3 lần độ thấu khí giảm. Hiện nay xơ thủy tinh được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp: ximăng, hóa chất, cacbon họat tính, luyện kim. Nhược điểm tồn tại là khả năng cho khí qua giảm 2 ÷ 3 lần so với xơlen. Tuy nhiên qua nhiều năm làm việc của túi lọc xơ thủy tinh đã cho hiệu suất thu bụi đảm bảo 100%. Nhược điểm cơ bản của túi lọc bằng xơ thủy tinh là bị bào mòn cơ học rất nhanh. Để tăng tuổi thọ của nó, trong thực tế có hai phương hướng: Bao ngoài xơ thủy tinh một lớp SiO2 liên kết hữu cơ. Cấu tạo túi lọc cần hợp lý để xơ ít bị uốn. Các loại vải thường dùng: Vải bông có tính lọc tốt và giá thấp, nhưng không bền hóa học và nhiệt, dễ cháy và chứa ẩm cao. Vải len: có khả năng cho khí xuyên qua lớn, đảm bảo độ sạch ổn định và dễ phục hồi, không bền hóa và nhiệt, giá cao hơn vải bông. Khi làm việc ở nhiệt độ cao, sợi len trở nên giòn. Nhiệt độ làm việc tối đa là 90oC. Vải tổng hợp: bền nhiệt và hóa, giá rẻ hơn vải bông và vải len. Trong môi trường acid, nó có độ bền cao còn trong môi trường kiềm độ bền giảm. Ví dụ như 12 vải nito được ứng dụng trong công nghiệp hóa chất và luuyeenj kim màu khi nhiệt độ lên tới 120÷ 130oC. Vải thủy tinh: bền ở 150÷ 350oC chúng được chế tạo từ thủy tinh nhôm silicat không kiềm hoặc thủy tinh magezit. IV. Phân loại và cấu tạo các thiết bị lọc túi vải 1. Phân loại Thiết bị lọc túi vải có thể phân loại theo các điều kiện: Phân loại theo phương pháp dẫn khí bụi vào thiết bị lọc, nghĩa là khí chứa bụi được dẫn vào (dưới áp suất dương) hoặc rút ra (dưới áp suất âm). Các khí bụi ảnh hưởng có hại đến sức khỏe con người, nên túi lọc làm việc trong điều kiện áp suất âm. Phân loại theo đường kính túi vải. Đường kính túi vải yêu cẩu phổ biến nhất ~ 135 ÷ 220 mm và chiều dài ≥ 2,2 ÷ 3,4 m. Rất ít dùng túi vải có đường kính khoảng 450 ÷ 500 mm khi chiều dài 9m. Phân loại theo số lượng túi vải trong các ngăn thiết bị lọc. Thực tế có hai lọai ngăn: ngăn có lượng túi vải lớn (hàng chục, hàng trăm) và số lượng túi vải không lớn (thường ~ 8 ÷ 15). Số lượng ngăn trong các loại không vượt quá 10 ÷ 12. Phân loại theo phương pháp giảm trở lực có chu kỳ khi tái sinh túi vải (phục hồi). Trong các túi vải có cấu tạo hoàn chỉnh, phương pháp tái sinh túi vải phụ thuộc vào kiểu túi và loại xơ được chế tạo.Khi cần tái sinh túi vải xơlen, xơ tổng hợp thường được dùng phương pháp rung cơ học và thổi ngược. Phương pháp 13 rung cơ học ít có hiệu quả hơn, gần đây dùng phương pháp thổi khí nén. Không khí cao áp tập trung gọi là thổi luồng. Theo cấu tạo cơ học tái sinh túi vải chia ra: thiết bị rung cơ học trong đó có bộ phận điều chỉnh quang và rung túi vải, thiết bị phân bố khí bằng điện, cơ học hoặc thủy lực có hệ thống van và cơ cấu rung túi vải điều chỉnh tự động hoặc thủ công. Phân loại theo hình dạng vỏ thiết bị: hình hộp, hình trụ tròn. Phân liệu theo vật liệu chế tạo vỏ thiết bị: vỏ bằng thép lá có cách nhiệt, ít dùng betông chịu nhiệt, gạch ximăng chịu nhiệt. 2. Nguyên lý lắp đặt và tính toán thiết bị 2.1. Nguyên lý lắp đặt Kích thước ống tay áo được xác định bởi đặc điểm cấu tạo và lý do kinh tế: chiều cao ống càng lớn thường thì đường kính ống càng lớn, cho phép giảm sự phá hủy của vải tại miệng vào ống tay áo. Tỉ lệ lớn nhât của ống tay áo so với đường kính là 50 : 1, tỉ lệ phổ biến nhất là (16 – 20) : 1. Đường kính ống thông thường 127, 220, 300mm, còn chiều dài 2400 – 3500mm, nhưng thiết bị được phổ biến rộng rãi có chiều dài ống tay áo 10 – 12m. Đường kính ống tay áo thông thường không quá 600mm. Khí mang bụi có thể được dẫn vào ống tay áo tùe dưới hay lên trên. Nếu vào từ dưới bụi khó rơi vào bunke khi rung lắc nhanh và bụi rất mịn được tích tại đầu trên cảu ống tay áo khó đẩy khi hoàn nguyên. Nếu từ trên hướng của dòng khí tạo khả năng để bụi rơi xuống bunke và sử dụng được ống tay áo có chiều dài lớn, tuy nhiên có thể xuất hiện sự mất an toàn khi tang nhiệt độ tại cùng trên của than thiết bị và khó kéo kăng ống tay áo. Lắp đặt ống tay áo cần lưu ý đề phòng ống tay áo dễ bị nén ép và dễ dàng rơi bụi vào bunke khi hoàn nguyên. Phương pháp cố định và kéo căng ống tay áo ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ, cần chú ý đến những vị trí vải có thể bị phá hủy mạnh nhất. Khoảng cách giữa các ống tay áo (không nhỏ hơn 50mm), cần được giá cố chắc và không cho ma sát vào nhau. Thiết bị ống tay áo thường được chết tạo trên đường ống hút. Khi đó vỏ thiết bị cần được kín để loại bỏ sự thâm nhập khí vào thiêt bị và gây ngưng tụ hơi nước. Trường hợp thiết bị làm việc trên đường ống đẩy thì vỏ thiết bị chỉ nhằm bảo vệ khỏi tác động của khí quyển. Tuy nhiên đối với khí lọc chứa tạp chất độc, thiết bị làm việc trên đường ống đẩy cũng cần phải kín. Thiết bị ống tay áo phổ biến với 2 loại đơn nguyên: với số lượng ống tay áo không lớn (8 – 15) và với số lượng ống tay áo lớn (có khi hơn 100, trường hợp đặc biệt số lượng ống tay áo đường kính lớn có thể đến 200). Số đơn nguyên thuộc 2 loại không quá 10 – 12 trên một thiết bị. 14 Tính toán thiết bị lọc  Tính toán trở lực của thiết bị ∆Ptb = 0,2Vf + 5Cv(Vf)2.t Trong đó: ∆Ptb : tổn thất áp suất trong thiết bị, inches H2O Vf : vân tốc lọc, ft/phút Cv : nồng độ bụi vào, lb/ft3 t: thời gian giữa 2 lần rung giũ bụi, phút  Tính toán diện tích bề mặt lọc Diện tích bề mặt lọc (bề mặt của tất cả ống tay áo) có thể xác định theo công thức sau: S = S1 + S2 = + S2, m2 Trong đó: S1: diện tích bề mặt lọc của tất cả các đơn nguyên cùng làm việc đồng thời, m2 S2: diện tích bề mặt vải lọc của các đơn nguyên cần tiến hành chu kỳ hoàn nguyên, m2 L1: lưu lượng khí cần lọc có thể kể đến lượng khí thâm nhập vào thiết bị hút qua khe hở, m3/ph L2 lưu lượng khí hoặc không khí thôit để giũ bụi, m3/ph có thể nhận L2 = ( 1,5 ÷ 1,8) S2, m3/ph q: năng suất lọc đơn vị của vải lọc, m3/ m2ph. Trị số q có thể nhận giá trị như sau tùy thuộc vào loại vải lọc: Vải lọc Len hoặc bông sợi Năng suất l ọc đơn vị q, m3/ m2ph. vải Vải bằng sợi tổng hợp 0,6 ÷ 1,2 ÷ 0,9 Thực tế cho thấy trong nhiều trường hợp tải trọng bụi qui về cho 1 m2 bề mặt lọc đóng vai trò quyết định đối với sức cản và độ bền lêu của vải lọc. Ví dụ trong hệ thống lọc bụi ximăng, trị số nói trên không nên vượtquá 1,2 ÷ 1,8g/m2.ph. Nếu nồng độ bụi ban đầu cảu khí đi vào bộ lọc là C1 = 2 g/m3 thì năng suất lọc q sẽ là: , q= = 0,5 ÷ 1 Vải bằng sợi thủy tinh 0,3 , = 0,9 m3/ m2ph. Tính toán số lượng ống tay áo 15 Số lượng ống tay áo hoặc số đơn nguyên của thiết bọ lọc được xác định như sau: n = Trong đó: S0: diện tích bề mặt của một ống tay áo, hặc bề mặt của một đơn nguyên một cách tương ứng, m2 3. Cấu tạo thiết bị Thiết bị lọc bụi ống tay áo nhiều đơn nguyên, giũ bụi bằng cơ cấu rung và thổi khí ngược chiều. 3.1.1. Cấu tạo Hình a: Thiết bị lọc bụi ống tay áo nhiều đơn nguyên, giũ bụi bằng cơ cấu rung và thổi khí ngược chiều. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Phễu chứa bụi với trục vít thải bụi Cơ cấu rung giũ bụi Ống góp Ống nhập liệu Đơn nguyên thực hiện giũ bụi Van Khung treo chùm tay áo Van thổi khí ngược Ống dẫn khí sạch 16 3.1.2. Nguyên lý hoạt động  liệu lọc là than bùn (50% thể tích). Trong quá trình vận hành cần bổ sung các chất dinh dưỡng, vi lượng cho hệ thống.  Ở giai đoạn khởi động, ethanol hấp thụ trên bề mặt ẩm, bị phân hủy thành acetaldehyde, acid acetic, ethyl acetate sau đó chuyển hóa thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O.  Kết quả nghiên cứu cho thấy: 1g ethanol lý: 39g/m3/h. 4.2. Tháp tưới sinh học 4.2.1. Nguyên tắc 0,35g CO2. Hiệu quả xử Các chất ô nhiễm trong không khí sẽ bị hòa tan, hấp phụ vào trong nước, sau đó chuyển hóa thành các sản phẩm không độc hại. 4.2.2. Nguyên lí hoạt động Bể lọc gồm hai bể: Tháp hấp thụ: chất ô nhiễm trong pha khí được hấp phụ vào pha lỏng rồi chuyển đến bể thứ hai. 17 Bể bùn hoạt tính: vi sinh vật trưởng thành trong bùn và phân hủy chất ô nhiễm. Nước thải sau khí xử lý được chuyển trở lại tháp hấp thụ dòng cùng chiều hoặc ngược chiều với dòng khí. Mô hình tháp tưới sinh học Khí thải được đưa vào đáy bể thứ nhất (tháp hấp thu). Dòng khí di chuyển từ dưới tiếp xúc ngược pha với dòng nước được đĩa phân phối nước, tưới đều xuống.Tại đây, dòng nước có nhiệm vụ lôi cuốn những chất ô nhiễm di chuyển đi xuống. Dòng nước được bơm vào bể thứ 2. Khí sau khi được xử lí được thải ra ngoài môi trường. Tại bể thứ 2 ( bể bùn hoạt tính): vi sinh được cung cấp chất dinh dưỡng trong điều kiện pH, nhiệt độ thích hợp, chúng sinh trưởng, thực hiện nhiệm vụ phân giải chất ô nhiễm.Phần cặn được thải ra bên ngoài, để xử lí với công đoạn xử lí tiếp theo. Còn dòng nước khi xử lí xong, một phần được tuần hoàn trở lại tháp hấp thu. Một phần được đưa ra ngoài để xử lí. 4.2.3. Ưu và nhược điểm Ưu điểm Nhược điểm 18 Quy trình xử lý dễ kiểm soát hơn vì pH, Khả năng hòa tan khí vào nước tốt (chất nhiệt độ, cân bằng dinh dưỡng và sự loại ô nhiễm dạng khí với hệ số tỉ lệ khí/nước bỏ các sản phẩm chuyển hóa có thể được nhỏ hơn 0.01) điều chỉnh trong nước của thiết bị Loại trừ sản phẩm của quá trình phân Sự sinh trưởng của sinh khối cần được hủy ra khỏi thiết bị, tránh xảy ra trường kiểm soát nhằm giảm chất thải rắn đầu hợp tắc nghẽn gây ức chế sinh khối. ra và tăng hiệu quả xử lý khí; Kiểm soát phosphor và kali đầu và là cần Thành phần trung gian của pha lỏng có thiết, nhưng không phù hợp với dòng khí thể được kiểm soát . thải có nồng độ các chất ô nhiễm thấp. Sinh khối có khả năng phân hủy chất ô nhiễm hiệu quả. 4.3. Lọc sinh học nhỏ giọt 4.3.1.Lọc sinh học nhỏ giọt là gì? Chất ô nhiễm chuyển vào pha khí tương tự như lớp màng hoạt động sinh học bao ngoài chất nền. Chất nền thường là vật liệu hóa học trơ như vòng bằng nhựa. Dinh dưỡng cung cấp cho vi sinh vật thông qua pha lỏng. Hệ thống lọc sinh học là phương pháp xư khử mùi tiên tiến và thân thiện với môi trường nhất hiện nay. Bio-trickling Filter ứng dụng công nghệ sinh học nhằm xử lý nguồn khí thải có nhiều thành phần chất gây ô nhiễm gồm hữu cơ và vô cơ. Bio-trickling Filter ứng dụng công nghệ sinh học theo phương thức lọc ẩm. Tức là khí thải được đưa vào tháp xử lý có lớp vật liệu lọc. Lớp vật liệu lọc này là khu vực định cư của một hệ thực vật vi sinh tự nhiên. Hệ thống điều khiển tự động sẽ duy trì môi trường sống của hệ thực vật vi sinh bằng cách phun dung dịch với liều lượng và thời gian thích hợp. Màng sinh học gia tăng trên bề mặt lớp vật liệu lọc cho phép các vi sinh học hấp thụ các chất gây ô nhiễm tốt hơn. 1. Hộp điều khiển tự động quá trình hoàn nguyên (giũ bụi) 2. Ống tay áo 7. Khung lồng 8. Phễu chứa bụi 3.2.2. Nguyên lý hoạt động Khí cần lọc được đưa vào phễu chứa bụi rồi theo các ống túi vải đi từ trong ra ngoài hoặc từ ngoài vào trong để đi vào ống góp khí sạch và thoát ra ngoài. Khi bụi đã bám nhiều trên bề mặt trong hoặc mặt ngoài của ống tay áo làm cho sức cản của chúng tăng cao ảnh hưởng đến năng suất lọc, người ta tiến hành hoàn nguyên bằng cách rung rủ bằng cơ hoặc bằng khí nén. Đối với rung rũ bằng cơ bụi sẽ được giữ lạn bên trong. Còn nếu rung rũ bằng khí nén với áp lực mạnh, bụi bám bên ngoài đẩy bung ra, rơi xuống dưới. 19 Hiệu quả lọc đạt tới 99,8% và lọc được cả các hạt rất nhỏ là nhờ có lớp trợ lực. Sau 1 khoảng thời gian lớp bụi sẽ rất dày làm sức cản của màng lọc quá lớn, ta phải ngưng cho khí thải đi qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải. Thao tác này gọi là hoàn nguyên khả năng lọc. Thiết bị lọc bụi túi vải thường phía sau thiết bị lọc bụi cơ học để giữ lại những hạt bụi nhỏ mà quá trình lọc cơ học không giữ lại được. Khi các hạt bụi thô hoàn toàn đã được tách ra thì lượng bụi giữ trong túi sẽ giảm đi. Một vài ứng dụng của túi lọc là trong các nhà máy xi măng, lò đốt, lò luyện thép và máy nghiền ngũ cốc. 3.2.3. Ưu và nhược điểm của thiết bị có hệ thống phụt khí nén Ưu điểm: - Thời gian tái sinh túi lọc thấp (2 s ). - Có thể lọc được một khối bụi lớn. - Tốc độ khí lọc lớn. - Hiệu quả lọc của thiết bi cao. - Thiết bi điều khiển tự động. Nhược điểm: - Túi lọc phải thường xuyên tái sinh, vì vậy túi bị bào mòn nhanh. V. Ưu nhược điểm của thiết bị lọc bụi túi vải Ưu điểm: - Hiệu suất rất cao, có thể tuần hoàn khí. - Bụi thu được ở dạng khô. - Chi phí vận hành thấp, có thể thu bụi dễ cháy. - Thiết bị gọn nhẹ, dễ vận hành. Nhược điểm: - Trở lực của thiết bị lớn. - Cần vật liệu riêng ở nhiệt độ cao, tuổi thọ giảm trong môi trường acid, kiềm. - Cần công đoạn rũ bụi phức tạp, thay thế túi vải phức tạp. - Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm. - Không xử lý hỗn hợp khí có độ ẩm và độ nhớt cao vì dễ đóng cặn làm tắc nghẽn cục bộ quá trình xử lý. VI. Ứng dụng Thiết bị lọc túi có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: lọc bụi nhà máy, lọc bụi lò đốt,, lọc bụi xi măng, lọc bụi xưởng gỗ, lọc bụi công nghiệp, ceramic, luyện thép và kim loại màu, chế biến gỗ, sản xuất phân bón, hóa mỹ phẩm, thức ăn gia súc, khai khoáng, nhiệt điện, mực in, lọc sơn…. 1. Quy trình công nghệ xử lý bụi Ximăng: 20