Xử lý bụi trong khí thải
Theo nguyên lý hoạt động thiết bị khử bụi có thể chia thành bốn nhóm:
1. Thiết bị thu gom bụi trọng lực
Hoạt động theo nguyên lý sử dụng lực hấp dẫn, hay là trọng lực quy ước sự lắng đọng những phân tử bụi ra khỏi không khí. Theo nguyên lý này có thiết bị cơ bản là buồng lắng bụi.
Dòng không khí đi vào buồng lắng và dãn nở trong đó, còn vận tốc của dòng khí giảm xuống do đó những phân tử bụi lắng xuống dưới tác động của trọng lượng bản thân.
Để tăng hiệu quả làm sạch và giảm thời gian lắng đọng các phần tử bụi, có nghĩa là giảm chiều dài của buồng lắng người ta chia buồng ra làm nhiều mương dẫn hay là tạo ra những đường ngoằn ngoèo. Do kích thước cồng kềnh nên buồng lắng không được sử dụng rỗng rãi. Hiệu quả làm sạch bụi trong các buồng lắng ngoằn ngoèo đạt 55 – 60%. Trong các buồng lắng đứng với vách ngăn khi kích thước bụi > 30µm thì hiệu quả lọc bụi đạt 65 -70%. Buồng lắng làm việc tốt với khí có nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn.
2. Thiết bị thu gom bụi quán tính( khô và ướt)
Hoạt động theo nguyên lý sử dụng lực quán tính gây ra khi thay đổi hướng chuyển động của dòng không chí bụi. Thuộc về loại thiết bị này gồm có những Cyclone có kết cấu khác nhau, những thiết bị lọc khí kiểu ly tâm, những Cyclone rửa nước, những thiết bị thu gom bụi phun tia và những thiết bị thu gom bụi venturi.
1. Cyclone
Không khí bụi đi vào phần trên của Cyclone và chuyển động xoáy xuống phía dưới trong không gian giữa vỏ và ốn rỗng ở giữa.
Trong phần hình côn của Cyclone dòng khồn khí tiếp tục xoáy và hướng lên phía trên đi vào ống trụ ở giữa rồi thoát ra bên ngoài.
Dưới sự ảnh hưởng của lực ly tâm, lực ma sát các hạt bụi luôn bị ép sát vào thành Cyclone, chuyển động xuống phía dưới Cyclone hay là rơi vào hộp chứa bụi ở dưới.
Ưu điểm của Cyclone:
– Không có bộ phận chuyển động
– Làm việc được ở môi trường có nhiệt độ 500oC
– Bụi thu gom được ở dạng khô nên có thể sử dụng lại dễ dàng
– Có thể thu gom được cả những bụi có tính mài mòn
– Làm việc được khi có áp suất cao
– Trị số ức kháng thủy lực ổn định
– Chế tạo đơn giản và có thể sửa chữa, thay thế từng bộ phận
– Khi nồng độ bụi trong khí thải tăng lên vẫn không làm giảm hiệu quả làm sạch của thiết bị
Nhược điểm
– Tổn thất áp suất trong thiết bị tương đối cao
– Hiệu quả lọc bụi sẽ giảm khi kích thước các phần tử nhỏ hơn 5µm
2. Thiết bị thu gom bụi quay phun tia
3. Thiết bị thu gom bụi ướt
Không khí bụi đi vào ống nối có bố trí thiết bị phun nước, tại đây những phân tử bụi được làm ướt và trở nên to hơn trước. Dòng không khí bụi với vận tốc 23m/s đi vào tiếp tuyến với vỏ,
3. Thiết bị thu gom bụi và bộ lọc bụi tiếp xúc
Giữ lại những phân tử bụi khi cho dòng không khí có bụi đi qua vật liệu rỗng khô hay là ướt: Vải, lớp sợi tổng hợp, giấy, lưới dây kim loại, lớp vật liệu hạt, những khâu bằng gốm hay bằng kim loại
Thiết bị thu gom bụi túi vải( ống tay áo)
Khi áp dụng thiết bị thu gom bụi túi vải, mức độ làm sạch không khí có thể đạt đến 99% và cao hơn. Khi dòng không khí bụi xuyên qua vải thì những hạt bụi bị ép vào các lỗ nhỏ của vật liệu lọc hay tích tụ lại thành những lớp trên bề mặt của nó.
Theo hình dạng của bề mặt lọc bụi, những thiết bị thu gom bụi túi vải được hoàn thành ở dạng ống mềm và khung. Để làm vật liệu lọc người ta có thể xử dụng vải bông, len dạ, vải sợ tổng hợp như capron, nitron, Iavsan, vải thủy tinh và các loại lưới khác.
Những thiết bị thu gom bụi ống vải được chế tạo ở dạng đơn và kép. Thiết bị ở dạng đơn gồm có loại bốn, sáu, tám và mười đơn nguyên còn thiết bị ở dạng kép có số đơn nguyên gấp đôi. Để tránh sự ngưng tụ ẩm trên vải và trên bề mặt khác, khi lắp thiết bị thu gom bụi nên tính đến nhiệt độ và độ ẩm của không khí cần làm sạch
Cấu tạo thiết bị lọc không khí ống vải bao gồm:
– Vỏ
– Thùng chứa bụi
– Hộp phân phối không khí
– ống vải lọc
– nắp trên có cơ cấu rung lắc ống vải và van điều chỉnh – tiết lưu
– ống góp không khí sạch
– quạt gió để thổi ống vải
– vít xoắn để tải bụi
– van xả
Không khí bụi theo ống dẫn không khí đi vào hộp phân phối không khí rồi vào vào phần dưới của thiết bị dưới sự ảnh hưởng của các vách ngăn dẫn hương, Sau khi quay 180o dòng khí bụi đi vào các ống vải. Khi đi qua các ống vải, những hạt bụi bám vào bề mặt trong của ống vải còn không khí sạch đi ra không gian giữa các ống vải của đơn nguyên và sau đó đi vào ống góp không khí sạch.
Phương pháp cung cấp dòng không khí vào các ống vải và sơ đồ hoàn nguyên chúng khỏi bụi bám là sự khác biệt với các phương pháp thu bụi khác.
Hiệu quả làm việc của bộ lọc phụ thuộc nhiều và kết cấu và cách ghép nối các phân tố lọc với vỏ của bộ lọc. Chỉ với số lượng nhỏ không khí bụi rò qua chỗ ghép nối thì hiệu quả bộ lọc sẽ giảm đột ngột. Thông thường dùng vòng kẹp để giữ chặt đầu ống vải với ống nối trong mặt sàng.
Phương pháp hoàn nguyên bộ lọc vải là yếu tố quan trọng. Cấu trúc của vật liệu lọc xác định sức cản thủy lực của thiết bị, tải trọng không khí cần lọc, diện tích cần thiết của thiết bị lọc và quan trong nhất là chi phí năng lượng có nghĩa là tính kinh tế, khả năng cạnh tranh của bộ lọc.
Hoàn nguyên phân tố lọc là phá hủy và tách lớp bụi bám ra khỏi vật liệu lọc, nhằm giảm sức cản khí động của thiết bị để nó hoạt động bình thường trở lại. Để hoàn nguyên vật liệu lọc có thể sử dụng các phương pháp sau: cơ khí,( thường rung, lắc, đôi khi vặn xoắn), thổi bằng khí nén( thổi ngược, thổi liên tục, thổi xung).
Sự hoàn nguyên ống vải được thực hiện đồng thời cả bằng rung lắc và thổi ngược. Trong trường hợp này đơn nguyên được hoàn nguyên cần đóng van tách biệt, khỏi ống góp không khí sạch.
4. Thiết bị thu gom bụi và bộ lọc bụi tĩnh điện
Làm sạch không khí (hay là khí gas) khỏi những phân tử bụi lơ lửng( bụi, sương mù, khói) bằng con đường ion hóa chúng khi đi qua trường điện tử.
Những thiết bị lọc bụi tĩnh điện là những thiết bị tổng hợp để làm sạch không khí khỏi những phân tử bụi rắn và lỏng.
Thiết bị lọc bụi tĩnh điện có những ưu điểm sau:
– Mức độ làm sạch cao đến 99%
– Chi phí năng lượng thấp cho việc thu gom bụi khoảng 0,1 – 0,5 kw/h cho 1000m3 khí
– Có thể thu gom các hạt bụi có kích thước 0,1 – 100 µm( và nhỏ hơn)
– Khi nồng độ trong khí đạt 50 g/m3( và lớn hơn)
– Xử lý bụi của khí thải có nhiệt độ lớn hơn 500oC
– Thiết bị lọc bụi tĩnh điện có thể làm việc khi có áp cũng như khi giảm áp.
nhược điểm sau:
– Có độ nhạy cảm cao trong quá trình lọc khí do đó dễ bị lệch khỏi tham số công nghệ ban đầu.
– Một số hư hỏng cơ khí trong vùng hoạt tính của thiết bị
Thiết bị lọc bụi tĩnh điện là một trong số những thiết bị xử lý bụi phổ biến hiện nay và đôi khi là thiết bị không thể thay thế được để làm sạch bụi trong khí thải của một số quá trình công nghệ sản xuất có lưu lượng khí thải rất lớn tới hàng trăm nghìn hay hàng triệu mét khối không khí trong một giờ.
Nguyên lý lọc bụi của vải trong xử lý khí thải như sau: Lấy 1 tấm vải lọc cho không khí đi qua, các hạt bụi lớn sẽ được giữ lại trên bề mặt vải lọc theo nguyên lý rây, do va chạm nên các hạt nhỏ hơn sẽ bám lại trên bề mặt vải, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, dần dần sẽ tạo nên một màn bụi dày có thể giữ lại các hạt bụi nhỏ hơn . Hiệu quả lọc đạt tới 99%. Sau 1 thời gian lớp bụi quá dày nên sẽ cho khí thải đi qua gỡ lớp bụi này xuống. Thao tác này là hoàn nguyên khả năng lọc.
xử lý bụi bằng túi vải rung rũ khí nén
Công nghệ xử lý bụi bằng túi lọc vải rung rũ khí nén
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 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 lại bên trong. Còn nếu rung rũ bằng khí nén với áp lực mạnh, bụi bám bên ngoài đẩy bung ra, rơi xuống dưới.
Hiệu quả lọc đạt tới 99,8% và lọc được cả các hạt rất nhỏ là nhờ có lớp trợ lọc. 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 được gọi là hoàn nguyên khả năng lọc.
Thiết bị lọc bụi túi vải thường đặt 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.
Vật liệu lọc của thiết bị lọc bụi túi vải:
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 với nhiệt độ. Nhiệt độ tối đa cho phép là 900C.
Vải tổng hợp: Bền với nhiệt và hóa học, giá thành rẻ. Trong môi trương axit có độ bền cao còn trong môi trường kiềm độ bền giảm.
Vải thủy tinh: bền ở nhiệt độ 150 – 3500C. Chúng được chế tạo từ thủy tinh nhôm silicat không kiềm hoặc thủy tinh magezit.
Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu 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 môi trường ăn mòn.
Có khả năng phục hồi cao
Giá thành thấp.
Phạm vi ứng dụng.
Có thể sử dụng co bụi xi măng nhưng phải thay túi vải thường xuyên
Xử lý bụi tinh, không dùng cho bụi có tính bám dính và bụi nhờn.
Ưu và nhược điểm của thiết bị:
Ưu điểm:
Hiệu quả lọc cao từ 98-99%, ứng dụng cho nhiều các loại bụi khác nhau.
Nhược điểm:
Không dùng cho bụi dầu nhờn; chi phí đầu tư vận hành cao.
Vải lọc có thể là vải dệt hay vải không dệt, hay hỗn hợp cả 2 loại. Nó thường được làm bằng sợi tổng hợp để ít bị ngấm hơi ẩm và bền chắc .Chiều dày vải lọc càng cao thì hiệu quả lọc càng lớn.
Các loại sợi có độ xe thấp thường được dùng làm loại vải dệt , đường kính sợi lớn, dệt với chỉ số cao theo kiểu dệt đơn. Chiều dày tấm vải thường trong khoảng 0,3mm. Trọng lượng khoảng 300~500 g/m2.
Loại vải không dệt thường làm từ sợi len hay bông thô. Để tạo tấm vải thô có chiều dày 3~5mm Người ta trải sợi thành các màng mỏng và đưa qua máy định hình.
Loại vải hỗn hợp là loại vải dệt, sau đó được xử lý bề mặt bằng keo hay sợi bông mịn. Đây là loại vải nhập ngoại thông dụng hiện nay. Chúng có chiều dày 1,2~5mm.
Với túi lọc hình tròn của vải lọc và đường kính D=125~250 mm có thể lớn hơn, chiều dài 1,5 đến 2 m. CÓ thể may thành hình hộp chữ nhật có chiều rộng b=20~60mm; Dài l=0,6~2m. Hàng trăm túi lọc có thể có trong 1 thiết bị.
Túi lọc tròn thường kín 1 đầu, đầu kia để trống. Khi hoạt động, đầu để trống gắn kết với cổ dẫn khí lọc vào túi trên bề mặt của buồng lọc bụi. Trước khi lọc không khí đi vào trong túi qua cổ, dòng khí đi xuyên qua túi vải ra khoang khí sạch và thoát ra ngoài. Với hướng đi này sẽ làm túi vải phình ra theo bề mặt lọc hình trụ tròn. Miệng túi nối thường được quay xuống phía dưới để tháo bụi ra khỏi túi.
Không khí đi từ bên ngoài vào bên trong túi, Túi phải có khung làm từ kim loại để túi không bị xẹp lại khi làm việc. Với sơ đồ này, miệng túi nối với mặt sàng thường được quay lên phía trên.
Với túi lọc hình hộp chữ nhật buộc phải có khung căng túi vải.
Khoảng cách giữa các túi chọn từ 30 ~ 100mm.
Việc hoàn nguyên bề mặt lọc có thể tiến hành sau khi ngừng cho không khí đi qua thiết bị và làm sạch bụi trên mặt vải bằng 2 cách:
– Rung rũ bằng cơ khí nhờ một cơ cấu đặc biệt.
– Thổi ngược lại bằng khí nén hay không khí sạch.
Thiết bị này lúc nào cũng có hai hay nhiều ngăn vì làm việc gián đoạn xen kẽ (hay nhiều block trong cùng 1 ngăn) để có thể rũ bụi. Tải trọng không khí của vải lọc thông thường là 150~200 m/h . trở lực của thiết bị khoảng 120~150 kg/m2 . Chu kỳ rũ bụi là 2~3 h.
Tính toán sơ bộ thiết bị:
Diện tích vải lọc:
với Q: lưu lượng khí vào thiết bị
q: khả năng lọc của vải ( q = 130 – 200 m3/m2.h).
kích thước túi lọc :
chọ d = 125 – 300 mm, h = 2 – 3,5 m
Ftúi = .d. H
Tính số túi:
n=F(vải)/F(túi)
Tổng diện tích túi lọc bụi yêu cầu: F = Q/(150~180)(m2)
Diện tích của 1 túi:
Túi tròn: f = p x D x I(m2)
Túi hộp chữ nhật: f = 2 x (a + b) x l (m2)
Số túi trong 1 ngăn lọc: n = F/f (lấy tròn)/ (túi).
Với:
Q – Lưu lượng khí thải cần lọc (m3/h)
D – Đường kính túi lọc hình trụ tròn (m)
a; b; l – Chiều rộng, chiều dày và chiều dài túi hộp chữ nhất(m)
