Tài liệu đồ án thiết kế hệ thống xử lý bụi cho nhà máy chế biến gỗ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀ O TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN  Đồ án môn học: Công nghệ xử lý khí thải ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI CHO NHÀ MÁY CHẾ BIẾN GỖ GVGD: Nguyễn Văn Hiển SVTH: Nhóm 3 1. Huỳnh Mạnh Phúc 12127134 (01698.174.047) 2. Nguyễn Minh Giáp 12127277 3. Nguyễn Thị Diễm 12127004 4. Trần Trịnh Thị My 12127013 TP.HCM, tháng 5 năm 2015 1 Mục lục CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU......................................................................................1 1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................1 1.2. Nhiệm vụ thiết kế ....................................................................................2 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI GỖ ..............3 2.1. Ô nhiễm không khí do bụi. ......................................................................3 2.1.1. Định nghĩa ........................................................................................3 2.1.2. Phân loại bụi. ....................................................................................3 2.2. Tổng quan về bụi gỗ. ...............................................................................4 2.2.1. Nhu cầu sử dụng gỗ. .........................................................................4 2.2.2. Quy trình chế biến gỗ. ......................................................................4 2.2.3.Nguồn gốc và tính chất bụi gỗ ..........................................................7 2.1.4.Tác hại của bụi gỗ .............................................................................8 2.3. Tổng quan về các phương pháp xử lý bụi gỗ. .......................................10 2.3.1. Phương pháp khô. ...........................................................................10 2.3.2. Phương pháp ướt. ...........................................................................20 2.3.3. Thiết bị lọc điện. .............................................................................24 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG......................................26 3.1 Lựa chọn và thuyết minh công nghệ ......................................................26 3.1.1 Lựa chọn phương án xử lý ..............................................................26 3.1.2. Thuyết minh qui trình công nghệ ...................................................27 3.1.3 Yêu cầu ............................................................................................27 3.2. Vạch tuyến hệ thống hút và sơ đồ không gian hệ thống hút: ................27 3.3. Khảo sát tính lưu lượng của chụp hút: ..................................................27 3.4. Tính toán lưu lượng cho từng đoạn ống: ...............................................29 3.4.1. Lưu lượng của tuyến ống phụ ........................................................29 3.4.2 Lưu lượng của tuyến ống chính (tuyến bất lợi) A1-D3...................30 3.5 Tính toán khí động hệ thống hút bụi ......................................................31 3.5.1 Tính toán đường kính, vận tốc cho từng đoạn ống .........................31 3.5.2 Tính toán tổn thất áp lực trên hệ thống đường ống tính toán ..........34 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ XỬ LÍ ..............................46 4.1. Tính toán thiết kế Cyclon. .....................................................................46 4.1.1. Kích thước Cyclon. ........................................................................46 4.1.2. Tính toán hiệu suất xử lý của Cyclon .............................................47 4.1.3. Tính tổn thất do sức cản thủy lực của thiết bị ................................51 4.2. Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải: ...........................................................52 4.2.1 Cơ sở tính toán. ...............................................................................52 4.2.2. Tính toán lọc bụi túi vải. ................................................................52 4.2.3. Trở lực của thiết bị: ........................................................................53 4.3. Chọn quạt gió: ...................................................................................53 4.3.1 Lương lượng quạt hút. .....................................................................53 4.2.2. Cột áp quạt hút. ..............................................................................53 4.2.2. Chọn quạt hút. ................................................................................55 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ .......................................................56 5.1. Kết luận .................................................................................................56 5.2. Kiến nghị ...............................................................................................56 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................57 CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Thế giới đang trên đà phát triển mạnh mẽ về mọi mặt bao gồm cả: kinh tế, khoa học kỹ thuật.... Nhu cầu cuộc sống của con người ngày càng được nâng cao, đòi hỏi các quốc gia phải đẩy mạnh tiến trình công nghiệp hoá và đô thị hoá để đáp ứng nhu cầu phát triển. Quá trình công nghiệp diễn ra rất mạnh mẽ, bên cạnh đem lại lợi ích tuyệt vời cho cuộc sống của con người thì hệ luỵ để lại cho môi trường là cực kỳ lớn như: ô nhiễm không khí, đất, nước... Trong thời gian kéo dài hằng trăm năm trước khi nền công nghiệp phát triển, các nguồn ô nhiễm nhân tạo vẫn chưa thật sự gây tác động mạnh mẽ đế môi trường không khí. Các nguồn gây ô nhiễm không khí ở giai đoạn này chủ yếu là: CO, CO2, SO2, mồ hóng, tro, bụi ..., chúng được sinh ra từ quá trình dùng nhiên liệu để sưởi ấm. Cách mạng công nghiệp đã đưa đến cho môi trường không khí nhiều loại nguồn ô nhiễm mới hơn như: NOx, hợp chất chì và thuỷ ngân, NH3, H2S, CH, andehit,... Các nguồn ô nhiễm mới này đã khiến cho không khí ô nhiễm nặng hơn. Đi kèm với quá trình công nghiệp hoá là đô thị hoá, đã làm bùng nổ phát triển giao thông bằng phương tiện cơ giới. Khí thải của phương tiện cơ giới cũng là một nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí. Vấn đề ô nhiễm không khí là rất khó kiểm soát, vì nó sẽ phát tán đi xa hơn khu vực phát thải. Không khí ô nhiễm sẽ gây nguy hiểm cho con người khi hít phải. Ngày nay ô nhiễm không khí đang là một vấn đề đáng quan tâm của Việt Nam cũng như toàn thế giới. “Ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự tỏa mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi)”. Việt Nam được biết đến là nước có nguồn tài nguyên rừng khá dồi dào. Gỗ đang mang đến nhiều lợi ích cho con người trong cuộc sống ngày nay. Nó có mặt ở khắp mọi nơi. Gỗ làm nên những ngôi nhà, biệt thự, nhà thờ nổi tiếng…, nhỏ bé hơn thì gỗ dùng để đóng tường, lát sàn, làm bàn ghế, cái ly, cái chén…Để đáp ứng nhu cầu to lớn ấy nhiều công ty chế biến gỗ đã được hình thành. Và như chúng ta đã biết, trong quá trình chế biến gỗ thì các công đoạn như bào, chà nhám, cưa, xẽ gỗ... sẽ tạo ra rất nhiều loại bụi với kích thước và tính chất khác nhau gây hại đến sức khỏe của công 1 nhân và dân cư sống trong khu vực xung quanh với các bệnh về da, mắt và đặt biệt là bệnh về đường hô hấp. Do đó việc thiết kế một hệ thống xử lý bụi gỗ là rất cần thiết. Nhằm mục đích mang lại sự trong sạch cho môi trường tại nhà máy chế biến gỗ để giảm tác hại tới sức khoẻ của công nhân làm việc tại nhà máy, bên cạnh đó góp phần bảo vệ môi trường xung quanh. Nhóm đã quyết định đề xuất hệ thống thu gom và xử lý bụi gỗ của công ty chế biến gỗ. 1.2. Nhiệm vụ thiết kế Mục tiêu: Thiết kế hệ thống xử lý bụi gỗ cho nhà máy chế biến gỗ Nhiệm vụ: + Thuyết minh tính toán, thống kê khối lượng vật liệu, + Bản vẽ vạch tuyến thu gom bụi gỗ tại nhà máy, + Bản vẽ sơ đồ không gian của hệ thống xử lý bụi gỗ, + Bản vẽ mặt bằng và mặt cắt thể hiện hệ thống xử lý, + Bản vẽ chi tiết thiết bị xử lý bụi. 2 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI GỖ 2.1. Ô nhiễm không khí do bụi. 2.1.1. Định nghĩa Bụi là tập hợp nhiều hạt, có kích thước nhỏ bé, tồn tại lâu trong không khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nhiều pha gồm hơi, khói,mù. Bụi bay có kích thước từ (0,001÷10)µm bao gồm tro, muội, khói và những hạt rắn được nghiền nhỏ, chuyển động theo kiểu Brao hoặc rơi xuống đất với vận tốc không đổi theo định luật stoke. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn thương nặng cho cơ quan hô hấp, nhất là khi phổi nhiễm bụi thạch anh (Silicose) do hít thở phải không khí có chứa bụi bioxit silic lâu ngày. Bụi lắng có khích thước lớn hơn 10µm, thường rơi nhanh xuống đất theo định luật Newton với tốc độ tăng dần. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn hại cho da, mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng… 2.1.2. Phân loại bụi. - Theo nguồn gốc: +Bụi hữu cơ như bụi tự nhiên ( bụi do động đất, núi lửa…) +Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa…) +Bụi động vật (len, lông, tóc…) +Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su, cement…) +Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…) +Bụi hỗn hợp (do mài, đúc…) Theo kích thước hạt bụi: +Khi D > 10µm : gọi là bụi; +Khi D = (0,01 ÷ 0,1) µm : gọi là sương mù; 3 +Khi D < 0,1 µm : gọi đó là khói Với loại bụi có kích thước nhỏ hơn 0,1 µm (khói) khi hít thở phải không được 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 được đào thải ra khỏi phổi, còn với bụi lớn hơn 10 µm thường đọng lại ở mũi. - Theo tác hại: Theo tác hại của bụi có thể phân ra: + Bụi nhiễm độc 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… 2.2. Tổng quan về bụi gỗ. 2.2.1. Nhu cầu sử dụng gỗ. Trong cuộc sống hiện đại người sử dụng đòi hỏi đồ gỗ trong nhà phải có nhiều tính năng, dễ bảo quản. Do diện tích nhà thường bị hạn chế nên sự tận dụng diện tích là quan trọng. Chính vì thế một cái tủ trong phòng phải có khả năng chứa nhiều loại đồ hơn, đòi hỏi sự kết hợp với các phụ kiện khác. Cùng với sự tiến bộ về công nghệ cho phép thiết kế bố trí nhiều chức năng hơn trong một diện tích. Ví dụ trong bếp các ngăn chứa được gắn thêm các kệ inox, kệ này có thể kéo, xoay và trượt để phù hợp với từng loại sản phẩm.Việc sử dụng gỗ tự nhiên vẫn được ưa chuộng do truyền thống. Gỗ tự nhiên mang lại sự cảm nhận thiên nhiên rất thật nên nó được sử dụng ở những không gian giao tiếp, phòng ngủ. Sự phong phú về bề mặt gỗ chế biến giúp các sản phẩm có được những hiệu quả sử dụng, thẩm mỹ phong phú không khác gỗ thiên nhiên và giúp cho các nhà thiết kế thực hiện được nhiều ý tưởng mới. Vì thế hiện nay trong công trình nhà ở, hơn 90% đồ nội thất đều sử dụng loại gỗ công nghiệp. 2.2.2. Quy trình chế biến gỗ. Mô tả quy trình công nghệ. 4 Các công đoạn chính trong công nghệ chế biến gỗ, có thể chia thành những phần chính như sau: - Công đoạn cưa, tẩm và sấy. - Công đoạn định hình. - Công đoạn tạo dáng. - Công đoạn làm mộng - Công đoạn chà nhám chi tiết hoặc sản phẩm. - Công đoạn sơn phủ bề mặt các chi tiết. Các công đoạn được mô tả lần lượt như sau:  Cưa tẩm và sấy Nguyên liệu là các loại gỗ vụn, gỗ khúc hoặc gỗ dạng thân cây (cao su, tràm, bạch đàn…). Được cưa ra với những kích thước thích hợp sau đó đem ngâm hay tẩm 5 hóa chất. Đối với các loại gỗ khúc, gỗ vụn, trước khi đem đến công đoạn cắt, định dạng sản phẩm phải được dán keo, sau khi ghép các khúc gỗ lại, chúng sẽ được sấy bằng hơi nhiệt từ việc đốt củi để tạo những miếng lớn hơn, thích hợp cho việc cắt xén sản phẩm. Công đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa.  Định hình Tùy loại chi tiết cần thực hiện mà ở giai đoạn này gỗ sẽ được cắt hay tuapi để có những kích thước thích hợp: Đối với các sản phẩm có dạng phẳng, các tấm gỗ ép sẽ được cắt xén theo từng chi tiết tương ứng như các loại khung ghế, tay cầm của ghế. Đối với các chi tiết phức tạp như chân ghế, chân tủ, chân giường có các loại hoa văn khác nhau, gỗ sẽ được phay chi tiết bằng máy tuapi. Công đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa, máy tuapi.  Tạo dáng Gỗ sau khi được cắt đúng kích thước theo yêu cầu ở khâu định hình, sẽ được tạo dáng chi tiết tương ứng với từng sản phẩm. Công đoạn này bao gồm: cưa lọng, phay, bào để tạo dáng chính xác cho các chi tiết sản phẩm. Công đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa, máy tuapi, bào.  Mộng Gỗ sau khi được tạo dáng chính xác ở khâu tạo dáng, sau đó được đưa vào khâu mộng để làm các mộng lắp ghép. Các mộng bao gồm: mộng âm, mộng dương, mộng đơn, mộng đôi. Công đoạn này chủ yếu sử dụng các máy tuapi, cưa mâm 2 lưỡi. Công đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa, máy tuapi.  Chà nhám (đánh bóng) chi tiết hoặc sản phẩm Ở công đoạn này, chi tiết (sản phẩm) trước hết sẽ được chà nhám thô các góc cạnh, bề mặt. Sau đó chúng được chà tinh bằng các loại giấy nhám mịn bằng máy hoặc bằng tay. 6 Công đoạn này phát sinh bụi do các máy chà nhám  Sơn phủ bề mặt Sau khi chà nhám tinh, sản phẩm được sơn phủ bề mặt bằng cách nhúng vào vecni hoặc sơn bằng máy. Mục đích của sơn phủ bề mặt là để chống mối mọt và làm cho sản phẩm thêm bóng đẹp. Công đoạn này phát sinh bụi sơn.  Lắp ghép - thành phẩm Ở công đoạn này, các chi tiết đã được gia công hoàn chỉnh, các chi tiết này sẽ được bộ phận lắp ghép, lắp ghép thành sản phẩm. Các sản phẩm sau khi lắp ghép sẽ được kiểm tra chất lượng trước khi đóng gói – xuất xưởng. 2.2.3.Nguồn gốc và tính chất bụi gỗ 2.2.2.1. Nguồn gốc Đây là nguồn ô nhiễm nghiêm trọng nhất trong công nghiệp chế biến gỗ, vì hiện trong phân xưởng cũ nồng độ bụi quá cao so với tiêu chuẩn cho phép. Bụi phát sinh chủ yếu từ công đoạn và quá trình sau: - Cưa xẻ gỗ để tạo phôi cho các chi tiết mộc. Rọc, xẻ gỗ. Khoan, phay, bào. Chà nhám, chà nhẵn các chi tiết bề mặt. 2.2.2.2. Tính chất Thành phần chủ yếu của bụi gỗ là bụi cơ học. Đó là hỗn hợp các hạt xenlulose với khoảng thay đổi kích thước rộng. Tuy nhiên, có sự khác biệt đáng kể về kích thước cỡ hạt bụi và tải lượng bụi sinh ra ở những công đoạn khác nhau. Tại các công đoạn gia công thô như cưa cắt, bào, tiện, phay… phần lớn chất thải đều có kích thước lớn có khi tới hàng ngàn m. Hệ số phát thải bụi ở các công đoạn trong công nghệ sản xuất gỗ được thể hiện trong bảng sau: 7 Bảng 2.1. Hệ số ô nhiễm bụi trong công nghệ sản xuất gỗ gia dụng. Công đoạn Hệ số ô nhiễm 1 Cắt và bốc xếp gỗ 0,187 ( Kg/ tấn gỗ) 2 Gia công chi tiết 0,5 (Kg/tấn gỗ) 3 Chà nhám, đánh bóng 0,05 (Kg/m2) STT Nguồn: WHO, 1993 Tại các công đoạn gia công tinh như chà nhám, đánh bóng, tải lượng bụi không lớn nhưng kích cỡ hạt bụi rất nhỏ, thường nằm trong khoảng từ (2÷20) m, nên dễ phát tán trong không khí. Ngòai ra tại các công đọan khác như vận chuyển gỗ, lắp gép… đều phát sinh bụi tuy nhiên mức độ không đáng kể. Bảng 2.2. Tải lượng ô nhiễm bụi và chất thải rắn Kích thước bụi Nguyên liệu sử dụng trong năm (tấn) Hệ số ô nhiễm Tải lượng ô nhiễm trong năm (kg/năm) Cưa, tẩm sấy 4250 0,187 ( Kg/ tấn gỗ) Bụi tinh (gia công) 3400 0,5 (Kg/tấn gỗ) 1700 Bụi tinh (chà nhám) 12.000 m2 0,05 (Kg/m2) 600 794,75 2.1.4.Tác hại của bụi gỗ Bụi gỗ có tính chất và kích thước khác nhau nếu không có biện pháp thu hồi và xử lý triệt để, bụi gỗ sẽ gây ra một số tác động đến môi trường và sức khỏe con người và động thực vật. 2.1.4.1 Đối với con người. Bụi gỗ sau khi phát tán ra khỏi nhà máy bám vào quần áo mới giặt xong, khi mặc vào sẽ thấy ngứa ngáy khó chịu, một số trường hợp gây kích ứng da vì trong bụi gỗ có chứa hóa chất trong quá trình tẩm Bụi gỗ vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng xơ hoá phổi gây nên những bệnh hô hấp. Những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10 µm có thể được giữ lại trong phổi. tuy nhiên nếu các hạt bụi này có đường kính nhỏ hơn 1 µm thì nó được chuyển đi như các khí trong hệ thống hô hấp. Khi có tác động của các hạt bụi tới mô phổi, đa số xảy ra các hư hại sau đây: 8 - Viêm phổi: làm tắc nghẽn các phế quản, từ đó làm giảm khả năng phân phối khí. - Khí thũng phổi: phá hoại các túi phổi từ đó làm giảm khả năng trao đổi khí oxy và CO2 - Ung thư phổi: phá hoại các mô phổi, từ đó làm tắc nghẽn sự trao đổi giữa máu và tế bào, làm ảnh hưởng khả năng tuần hoàn của máu trong hệ thống tuần hoàn. Từ đó kéo theo một số vấn đề đáng lưu ý ở tim, đặc biệt là lớp khí ô nhiễm có nồng độ cao. Các bệnh khác do bụi gỗ gây ra - Bệnh ở đường hô hấp: tuỳ theo nguồn gốc các loại bụi mà gây ra các bệnh viêm mũi, họng khí phế quản khác nhau. Bụi hữu cơ như bông sợi, gai, lanh dính vào niêm mạc gây viêm phù thủng, tiết nhiều niêm dịch. Bụi vô cơ rắn, cạnh sắc nhọn, ban đầu thường gây viêm mũi, tiết nhiều niêm dịch làm hít thở khó khăn, lâu ngày có thể teo mũi, giảm chức năng giữ, lọc bụi, làm bệnh phổi nhiễm bụi dễ phát sinh. - Bệnh ngoài da: bụi tác động đến các tuyến nhờn làm cho khô da, phát sinh các bệnh về da. - Bệnh gây tổn thương mắt: do không có kính phòng hộ, bụi bắn vào mắt gây kích thích màng tiếp hợp, viêm mi mắt, sinh ra mộng mắt, nhài quạt… Ngoài ra bụi còn có thể làm giảm thị lực, bỏng giác mạc, thậm chí gây mù mắt. Ngoài ra bụi gỗ còn gây ảnh hường tới sinh hoạt, gây mất vệ sinh… 2.1.2.2. Đối với động vật và thực vật: Bụi còn tác hại đến sự tồn tại và phát triển của động vật và thực vật. Bụi gỗ bám quá nhiều trên vỏ hoa quả, cây củ là nguyên nhân làm giảm chất lượng của các sản phẩm này, đồng thời cũng làm tăng chi phí để làm sạch chúng và giảm khả năng quang hợp của cây. Bụi lắng đọng làm lấp đầy những lỗ khí khổng, bao xung quanh những hạt diệp lục thu ánh sáng cần cho quá trình quang hợp, tăng khả năng nhiễm bệnh của cây cối thông qua việc làm giảm sức sống của cây. 9 2.3. Tổng quan về các phương pháp xử lý bụi gỗ. 2.3.1. Phương pháp khô. 2.3.1.1.Thiết bị thu hồi bụi khô. Thiết bị thu hồi bụi khô hoạt động dựa trên các cơ chế lắng khác nhau: trọng lực (các buồng lắng bụi), quán tính (lắng bụi nhờ thay đổi hướng chuyển động của dòng khí hoặc nhờ vào vách ngăn) và ly tâm (các xiclon đơn, nhóm và tổ hợp, các thiết bị thu hồi bụi xoáy và động). Các thiết bị thu hồi bụi nêu trên chế tạo và vận hành đơn giản, được áp dụng phổ biến trong công nghiệp. Tuy nhiên hiệu quả thu bụi không phải lúc nào cũng đạt yêu cầu nên chúng thường đóng vai trò xử lý sơ bộ. Một số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô: Bảng 2.3. Các thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô STT Thiết bị Năng suất tối đa (m3/h) Hiệu quả xử lý (Pa) Không giới ( 50m);80  90% hạn 1 Buồng lắng 2 Xiclon 85.000 3 Thiết bị gió xoáy 4 Trở lực Giới hạn nhiệt độ ( 0C) 50 ÷ 130 350 ÷ 550 ( 10 m);50  90% 250 ÷ 1.500 350 ÷ 550 30.000 ( 2m);90% <2000 < 250 Xiclon tổ hợp 170.000 ( 5m);90% 750 ÷ 1.500 350 ÷ 450 5 Thiết bị lắng quán tính 127.500 ( 2m);90% 750 ÷ 1.500 < 400 6 Thiết bị thu hồi bụi động 42.500 ( 2m);90% < 400 10 a. Buồng lắng bụi Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là lợi dụng trọng lực của các hạt bụi khi dòng khí chứa bụi chuyển động ngang trong thiết bị. Khi đó hạt bụi chịu tác dụng đồng thời của hại lực tác dụng. Lực tác dụng theo phương ngang do chuyển động của dòng khí và lực trọng trường. Nếu lực tác động ngang nhỏ, hạt bụi có thể lắng đọng trên bề mặt của thiết bị lắng bụi. Để đạt được điều đó, vận tốc chuyển động ngang của hạt bụi phải nhỏ đồng thời kích thước buồng lắng bụi phải lớn để thời gian lưu bụi càng lâu càng tốt. Buồng lắng bụi là kiểu thiết bị đơn giản nhất, trong thời gian khí đi qua thiết bị (vận tốc dòng khí nhỏ hơn (1 ÷ 2)m/s) các hạt bụi dưới tác dụng của lực trọng trường lắng xuống phía dưới và rơi vào bình chứa hoặc đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải Buồng lắng bụi hoạt động có hiệu quả đối với các hạt có kích thước > 50 m, còn các hạt bụi có kích thước < 5m thì khả năng thu hồi bằng không. Ưu điểm: - Chế tạo đơn giản - Chi phí vận hành và bảo trì thiết bị thấp. Nhược điểm: - Buồng lắng bụi có kích thước lớn, chiếm nhiều diện tích - Hiệu suất không cao Để tăng hiệu quả lọc bụi, giảm thể tích buồng xử lý người ta cải tiến đưa thêm vào các vách ngăn vào thiết bị Một số dạng buồng lắng bụi: a) Buồng đơn b) Buồng có vách ngăn c) Buồng nhiều tầng a b a c c 11 Hình 2.2.Các dạng buồng lắng bụi 1. Dòng khí bẩn chứa bụi vào buồng a. Quỹ đạo chuyển động của bụi kích lắng. thước lớn và nặng 2. Khí sạch ra khỏi buồng lắng 3. Bụi thu hồi b. Quỹ đạo chuyển động của bụi có kích thước nhỏ và nhẹ c. Quỹ đạo chuyển động của dòng khí b. Thiết bị lắng quán tính Nguyên lý hoạt động: Khi đột ngột thay đổi chuyển hướng chuyển động của dòng khí, các hạt bụi dưới tác dụng của lực quán tính tiếp tục chuyển động theo hướng cũ và tách ra khỏi khí, rơi vào bình chứa. Vận tốc của khí trong thiết bị khoảng 1 m/s, còn ở ống vào khoảng 10 m/s. Hiệu quả xử lý của thiết bị này dạng này từ(65÷80)% đối với các hạt bụi có kích thước (25÷30 )m. Trở lực của chúng trong khoảng (150÷390) N/m2 Khí saïch Khí baå n Khí saïch Khí baå n Buïi Buïi Có vách ngăn Với chỗ quay khí nhẵn Khí saïch Khí baå n Khí saïch Khí baå n Buïi Buïi 12 Có chóp mở rộng Nhập khí ngang hông Hình 1.3: Thiết bị lắng bụi quán tính c. Thiết bị lá xách Các thiết bị này có dãy lá chắn hoặc các vòng chắn. Khí đi qua mạng chắn, đổi hướng đột ngột, các hạt bụi do quán tính chuyển động theo hướng cũ tách ra khỏi khí hoặc va đập vào các tấm phẳng nghiêng, lắng trên đó rồi rơi xuống dòng khí bụi. Kết quả khí được chia thành hai dòng: Dòng chứa bụi nồng độ cao (10% thể tích) được hút qua xiclon để tiếp tục xử lý, rồi sau đó được trộn với dòng đi qua các tấm chắn (chiếm 90% thể tích). Vận tốc khí trước mạng chóp phải đủ cao (15m/s) để đạt hiệu quả tách bụi quán tính). Trở lực của lưới khoảng(100÷500)N/m2. Thiết bị lá xách được sử dụng để thu hồi bụi có kích thước trên 20m. Yếu điểm của lá xách là sự mài mòn các tấm chắn khi nồng độ bụi cao và có thể tạo thành trầm tích làm bít kín mặt sàng. Nhiệt độ cho phép của khí thải phụ thuộc vào vật liệu làm lá chắn, thường không quá 450÷6000C. Khí buïi Khí saïch Khí buïi Hình 1.4. Thiết bị lá xách d. Xiclon Thiết bị xiclon được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp có hiệu quả cao khi kích thước hạt bụi > 5m. Thu hồi bụi trong xiclon diễn ra dưới tác dụng của lực ly tâm. Nguyên lý hoạt động: Dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của xiclon. Thân xiclon thường là hình trụ có đáy là chóp cụt. Ống khí bẩn vào thường có dạng khối chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân xiclon. Khí vào xiclon thực 13 hiện chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống dưới và hình thành dòng xoáy ngoài. Lúc đó, các hạt bụi, dưới tác dụng của lực ly tâm văng vào thành xiclon. Tiến gần đáy chóp, dòng khí bắt đầu quay ngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành dòng xoắn trong. Các hạt bụi văng đến thành, dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng lực và từ đó ra khỏi xiclon, qua ống xả bụi. Khí sạch sau xử lý được đưa ra ở phía trên đỉnh thiết bị bởi ống trụ tâm. Trong công nghiệp, xiclon được chia làm hai nhóm: hiệu quả cao và năng suất cao. Nhóm thứ nhất đạt hiệu cao nhưng yêu cầu chi phí lớn, còn nhóm thứ hai có trở lực nhỏ nhưng thu hồi các hạt mịn kém hơn. Trong thực tế, người ta ứng dụng rộng rãi xiclon trụ và xiclon chóp (không có thân trụ). Xiclon trụ thuộc nhóm năng suất cao, còn xiclon chóp thuộc nhóm hiệu quả cao. Đường kính xiclon trụ không lớn hơn 2000mm và xiclon chóp nhỏ hơn 3000mm. Ưu điểm: + Không có phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị + Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C) + Thu hồi bụi ở dạng khô + Trở lực hầu như cố định và không lớn (250÷1500) N/m2 + Làm việc ở áp suất cao + Năng suất cao; Rẻ + Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt xiclon + Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi + Chế tạo đơn giản. Nhược điểm: + Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 m + Không thể thu hồi bụi kết dính.  Xiclon đơn Xiclon đơn là thiết bị hoàn chỉnh hoạt động độc lập và có nhiều dạng khác nhau như dạng hình trụ, dạng hình côn. Việc sử dụng loại nào là tùy thuộc vào đặc tính của bụi và yêu cầu xử lý. Dạng hình trụ có năng suất lớn, còn loại hình côn có hiệu suất lớn.  Xiclon tổ hợp 14 Xiclon tổ hợp là một thiết bị lọc bụi gồm một số lượng lớn các đơn nguyên xiclon mắc song song trong một vỏ có chung đường dẫn khí vào, khí ra, thùng chứa bụi. Trong xiclon tổ hợp, việc tạo nên chuyển động quay của dòng khí trong thiết bị không phải do dòng khí được đưa vào theo phương tiếp tuyến mà do các dụng cụ định hướng dạng chong chóng hoặc dạng hóa hồng đặt trong thiết bị. Do vậy kích thước của xiclon tổ hợp nhỏ hơn kích thước của xiclon đơn có cùng công suất. Nguyên lý làm việc của xiclon tổ hợp: Khi bụi đi vào ống nối và sau đó di vào hộp phân phối, từ đó đi vào các không gian giữa vỏ đơn nguyên và ống xả. Trong khoảng không gian này có đặt các dụng cụ định hướng để tạo sự chuyển động xoáy. Bụi sau khi tách đi qua lỗ tháo bụi và vào thùng chứa. Khí saïch Khí saïch Khí buïi Khí Buïi Buïi a) xiclon đơn b) xiclon nhóm Hình 1.5. Xiclon e. Thiết bị thu hồi bụi xoáy Cũng giống như xiclon, thiết bị này ứng dụng có chế lắng bụi ly tâm. Điểm khác cơ bản so với xiclon là trong thiết bị này có dòng khí xoáy phụ trợ. 15 Nguyên lý hoạt động: Khí nhiễm bụi được cho vào từ dưới, được xoáy nhờ cánh quạt, chuyển động lên trên và chịu tác động của tia khí thứ cấp. Dòng khí thứ cấp chạy ra từ vòi phun tiếp tuyến để tạo sự xoáy hỗ trợ cho khí. Dưới tác dụng của lực ly tâm bụi văng ra phía ngoài, gặp dòng khí xoáy thứ cấp hướng xuống dưới, đẩy chúng vào khoảng không gian vành khăn giữa các ống. Không gian vành khắn chung quanh ống vào được trang bị vòng đệm chắn để bụi không quay trở lại thiết bị. Ưu điểm của thiết bị thu hồi bụi xoáy so với xiclon là: + Hiệu quả thu hồi bụi phân tán cao hơn + Bề mặt trong của thiết bị không bị mài mòn + Có thể xử lý khí có nhiệt độ cao hơn do ứng dụng dòng khí thứ cấp lạnh + Có thể điều chỉnh quá trình phân riêng bụi bằng cách thay đổi lượng khí thứ cấp. Nhược điểm: + Cần có cơ cấu thổi khí phụ trợ + Vận hành phức tạp + Lượng khí qua thiết bị lớn. f. Thiết bị thu hồi bụi kiểu động Quá trình xử lý bụi trong thiết bị này được thực hiện nhờ lực ly tâm và lực coriolit, xuất hiện khi quay cuồng hút. thiết bị thu hồi bụi kiểu động tiêu thụ năng lượng nhiều hơn quạt thông thường có cùng năng suất và cột áp. Ưu điểm của thiết bị này so với các thiết bị thu hồi bụi ly tâm khác là: gọn, lượng kim loại nhỏ, kết hợp máy hút bụi và xiclon vào cùng một thiết bị. Tuy nhiên, chúng có nhiều nhược điểm như: cánh quạt bị mài mòn nhanh, có khả năng tạo thành các trầm tích trên cánh quạt, do đó làm mất căn bằng phần quay, hiệu quả thu hồi d < 10m kém và chế tạo phức tạp. 2.3.1.2. Thiết bị lọc bụi khô. Nguyên lý: Khi cho khí qua vách ngăn xốp, các hạt rắn được giữ lại còn khí đi xuyên qua nó hoàn toàn. 16