Luận văn Nghiên cứu, xây dựng giải pháp xử lý bụi cho nhà máy cafe Phượng Hoàng (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu, xây dựng giải pháp xử lý bụi cho nhà máy cafe Phượng Hoàng (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ÐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ÐIỂM NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG GIẢI PHÁP XỬ LÝ BỤI CHO NHÀ MÁY CAFE PHƯỢNG HOÀNG Mã số: T2013 – T117 Chủ nhiệm đề tài: GV. NGUYỄN HOÀI NAM S K C0 0 5 3 7 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG GIẢI PHÁP XỬ LÝ BỤI CHO NHÀ MÁY CAFE PHƯỢNG HOÀNG Mã số: T2013 – T117 Chủ nhiệm đề tài: GV. NGUYỄN HOÀI NAM Tp. HCM, 11/2013
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG GIẢI PHÁP XỬ LÝ BỤI CHO NHÀ MÁY CAFE PHƯỢNG HOÀNG Mã số: T2013 – T117 Chủ nhiệm đề tài: GV. NGUYỄN HOÀI NAM Tp. HCM, 11/2013
4. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 MỤC LỤC 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vục đề tài ở trong và ngoài nƣớc: 2 2. Tính cấp thiết : 2 3. Mục tiêu: 3 4. Cách tiếp cận: 3 5. Phƣơng pháp nghiên cứu 3 6. Đối tƣợng nghiên cứu: 3 7. Phạm vi nghiên cứu: 3 8. Nội dung nghiên cứu : 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 4 1. Giới thiệu sơ lƣợc về công ty Phƣợng Hoàng 4 1.1 Vị trí địa lý 4 1.2 Cơ sở hạ tầng 4 1.3 Hoạt động sản xuất của xí nghiệp 4 1.4 Nguồn gốc gây ô nhiễm không khí 6 1.5 Tình trạng ô nhiễm của công ty 7 1.6 Các vị trí phát sinh bụi 8 1.7 hệ thống hút bụi cũ 9 1.8 Giới thiệu chung về hệ thống hút bụi mới 9 1.9 Một số thuật ngữ về bụi 11 1.10 Các phƣơng pháp lọc bụi 14 1.11 Hệ thống vận chuyển khí và chụp hút 25 1.12 Các phƣơng án thiết kế 27 CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ CƠ BẢN 29 2.1 Tính toán lƣu lƣợng hút 29 2.2 Tính toán đƣờng kính ống chính 32 2.3 Tính đƣờng kính trong nhánh phụ 32 2.4 Tính toán thiết bị cyclone 32 2.5 Tính toán thiết bị lọc túi vải 33 2.6 Tính toán chọn quạt hút: 35 CHƢƠNG 3:TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG 42 3.1 Nguyên vật liệu 42 3.2 Miệng hút: 42 3.3 Đƣờng ống 42 3.4 Cyclone 44 3.5 Túi vải 46 3.6 Ống khói 48 3.7 Các thiết bị khác 48 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 Trang | 1
5. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 MỞ ĐẦU 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vục đề tài ở trong và ngoài nƣớc: Trong những năm gần đây, chúng ta không thể phủ nhận đƣợc sự phát triển vƣợt bậc của nền kinh tế cũng nhƣ khoa học kỹ thuật của thế giới.Nền công nghiệp thế giới đã đạt đến trình độ kỹ thuật cao, với nhiều thành tựu đáng ghi nhận.Cùng với sự phát triển ấy, mức sống của con ngƣời cũng đƣợc nâng cao và nhu cầu của con ngƣời cũng thay đổi.Tuy nhiên, hệ quả của sự phát triển ấy là một loạt các vấn đề về môi trƣờng nhƣ trái đất nóng lên, ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nƣớc, mực nƣớc biển dâng cao hay biến đổi khí hậu.Trƣớc thực trạng ấy con ngƣời đã có ý thức về bảo vệ môi trƣờng, ý thức về mối quan hệ giữa “phát triển kinh tế” và “bảo vệ môi trƣờng”.Vấn đề “phát triển bền vững” đã không còn xa lạ và đây là mối quan tâm không của riêng ai đặc biệt là các nƣớc đang trên đà phát triển nhƣ Việt Nam chúng ta. Ngày nay ô nhiễm không khí đang là một vấn đề đáng quan tâm của Việt Nam cũng nhƣ 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 toả mùi,có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi)". Khi tốc độ đô thị hóa ngày càng nhanh, số lƣợng các khu công nghiệp, khu chế xuất ngày càng tăng, ngày càng nhiều bệnh tật ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sức khỏe con ngƣời liên quan đến vấn đề ô nhiễm không khí.Các bệnh về da, mắt, đặc biệt là đƣờng hô hấp.Vì vậy việc xử lý bụi và khí thải trong quá trình sản xuất là điều tất yếu phải có trong các khu công nghiệp, nhà máy để bảo vệ môi trƣờng không khí. Từ thực tế trên đạt ra yêu cầu bức xúc đối với chúng ta là phải bảo vệ một cách chủ động và tích cực môi trƣờng mà chúng ta đang sống. Công ty chế biến hạt cà phê Phƣợng Hoàng cũng đang trong tình trạng ô nhiễm không khí trầm trọng do bụi.Công ty đang cần một hệ thống xử lý bụi để giảm bớt tình trạng ô nhiễm ngay tại công ty, để góp phần làm sạch môi trƣờng sống và bảo vệ sức khỏe con ngƣời. 2. Tính cấp thiết : Công ty chế biến hạt cà phê Phƣợng Hoàng là một công ty chuyên sàn lọc và phân loại hạt cà phê.Sau một thời gian hoạt động nay đã xuống cấp,trang thiết bị cũ kỹ.Trong quá trình sản xuất phát sinh ra bụi rất nhiều ảnh hƣởng đến sức khỏe của công nhân sản xuất và môi trƣờng xung quanh.Nhiệm vụ cấp bách bây giờ là tìm các nguyên nhân gây ra bụi,nơi phát sinh ra bụi để nghiên cứu,thiết kế hệ thống hút bụi để bảo vệ sức khỏe công nhân và mọi ngƣời xung quanh. Trang | 2
6. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 3. Mục tiêu: Tìm nguyên nhân gây ra bụi,nơi phát sinh ra bụi để từ đó tìm phƣơng án giải quyết triệt để.Thiết kế hệ thống hút và xử lý bụi.Trả lại bầu không khí trong sạch và môi trƣờng làm việc an toàn cho ngƣời lao động. 4. Cách tiếp cận: - Theo yêu cầu thực tế của sản xuất. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Khảo sát thực tế - Nghiên cứu tài liệu. - Thực nghiệm. 6. Đối tƣợng nghiên cứu: - là bụi,tác hại của bụi đối với môi trƣờng và con ngƣời. Các phƣơng pháp xử lý bụi. 7. Phạm vi nghiên cứu: - Trên cơ sở thiết bị đang có tại nhà máy, tiến hành các phân tích kỹ thuật, để xây dựng cải tiến, nâng cấp hệ thống xử lý bụi. 8. Nội dung nghiên cứu : - Khảo sát công nghệ, mặt bằng, . tại công ty phƣợng hoàng - Xác định các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trƣờng. - Xác định tính chất và thành phần bụi - Chọn phƣơng án xử lý khả thi. - Tính toán các thiết bị cơ bản - Tính toán kinh tế cho hệ thống Trang | 3
7. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Giới thiệu sơ lƣợc về công ty Phƣợng Hoàng 1.1 Vị trí địa lý Công ty chế biến hạt cà phê Phƣợng Hoàng nằm trên quốc lộ 13,cách trung tâm Thành Phố Hồ Chí Minh khoảng 15km về phía Đông Bắc. Địa chỉ:341 quốc lộ 13,P.Hiệp Bình Chánh,Q.Thủ Đức,TPHCM Xung quanh nhà máy là nhà dân sinh sống. Về địa hình xí nghiệp đƣợc xây dựng trên vùng đất cao ráo,ít bị ngập lụt vào mùa mƣa,khả năng thoát nƣớc nhanh và thuận lợi. 1.2 Cơ sở hạ tầng 1.2.1 Giao thông vận tải Công ty nằm quốc lộ 13 nên rất thuận lợi về giao thông đƣờng bộ,vì vậy việc vận chuyển nguyên vật liệu và sản phẩm cho nhà máy rất dể dàng và tiện lợi. 1.2.2 Hệ thống điện Hệ thống điện cung cấp cho nhà máy là hệ thống điện quốc gia,có trạm biến áp riêng cho nhà máy. 1.2.3 Hệ thống cấp thoát nƣớc Nhà máy sử dụng nƣớc giếng khoan,chủ yếu phục vụ cho việc sinh hoạt tắm rửa cho công nhân sau hết ca làm việc. Vì số lƣợng công nhân ít nên chỉ làm hầm để xử lý nƣớc thải sinh hoạt. 1.3 Hoạt động sản xuất của xí nghiệp 1.3.1 Sản phẩm,công suất và thị trƣờng Sản phẩm sản xuất của xí nghiệp chủ yếu là phân loại hạt cà phê để đóng bao.Với công suất là khoảng 80 tấn/ngày. Nguyên liệu đầu vào là hạt cà phê đã qua chà vỏ,đƣợc xí nghiệp mua từ các xí nghiệp nhỏ,nông trại,nhà dân Ở các tỉnh lân cận nhƣ: Bình Dƣơng, Bình Phƣớc, Lâm Đồng, Đăk Lắk Trang | 4
8. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 Sản phẩm đầu ra sau khi sàn lọc hết bụi bặm và tạp chất có 2 loại chính là: - Nhân hạt cà phê - Nhân hạt và vỏ lộn xộn 1.3.2 Nhân lực Nhu cầu lao động của công ty không cao, với tổng công nhân viên của công ty 20 ngƣời. Có khoảng 10 công nhân lao động trực tiếp tại xƣởng, làm việc 11h/ngày, số còn lại là quản lí, giám sát và nhân viên văn phòng. 1.3.3 Qui trình công nghệ sản xuất của công ty Nguyên liệu đầu vào Gầu tải số 1 Sàn 1 Sàn 2 Gầu tải số 2 Gầu tải số 3 Bồn chứa 1 Bồn chứa 2 Đóng bao sản phẩm Sàn 3 1 Gầu tải số 4 Bồn chứa 3 Gầu tải 5 Bồn chứa 4 Hình 1.1 Qui trình công nghệ sản xuất của công ty Đóng bao sản phẩm 2 Trang | 5
9. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 1.3.4 Thiết bị công nhệ Các thiết bị có trong nhà máy nhƣ sau: STT Tên thiết bị Đặc tính kỹ thuật Số lƣợng 1 Gầu tải 2HP 5 2 Trục vít tải cà phê 2 HP 2 3 Sàn rung 2.5 HP 3 4 Quạt thổi trấu của sàn rung 1HP 2 5 Bồn chứa sản phẩm bằng thép 2,55 x 2,55 x 4 m 2 6 Bồn chứa sản phẩm bằng 3,7 x 3,7 x 3,9 m 1 ximăng 7 Bồn chứa sản phẩm bằng thép 1,2 x 1,2 x 2,8 1 8 Cân điện tử 1 tấn 1 9 Cân điện tử 5 tấn 1 10 Băng tải di động 2 động cơ 2HP 1 11 Máy khâu bao cầm tay 1 kim 6,5 kg 1 12 Hệ thống hút bụi cũ 5 HP 1 1.4 Nguồn gốc gây ô nhiễm không khí Hình 1.2: Các hình ảnh tại khu vực làm việc Do nguyên liệu ban đầu chứa các thành gây ô nhiễm nhƣ sau: - Bụi đất đỏ - Bụi cà phê sinh ra trong giai đoạn chà vỏ - Trấu - Các tạp chất khác Trang | 6
10. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 Hình 1.3: Bụi trong nhà máy Vì vậy cho nên khi nguyên liệu đƣợc di chuyển có vận tốc, nhƣ qua hệ thống gầu tải, sàn, vít tải, quạt thổi, đóng gói Phát sinh ra bụi rất nhiều. 1.5 Tình trạng ô nhiễm của công ty Trang | 7
11. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 Hình 1.4 Tình trang ô nhiễm của xí nghiệp 1.6 Các vị trí phát sinh bụi Hình 1.5 Các vị trí phát sinh bụi chủ yếu của nhà máy Trang | 8
12. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 Số liệu đo đƣợc vƣợt rất nhiều so với tiêu chuẩn cho phép 3 3 3 − Khối lƣợng riêng của bụi,kg/m , 12.750 Kg/m > [ρb]=2250 Kg/m − Nhiệt độ môi trƣờng,oc, 38.2 > [t]=35 oc 1.7 hệ thống hút bụi cũ Hình 1.6:Hệ thống hút bụi cũ của công ty  Ƣu điểm - Gọn nhẹ, rẻ tiền, đơn giản.  Nhƣợc điểm - Vị trí miệng hút đặt chƣa hợp lý - Hệ thống đƣờng ống chƣa đúng kỹ thuật - Công suất động cơ máy quạt nhỏ hơn so với nhu cầu - Hệ thống túi lọc không có hệ giũ bụi và khó khăn cho việc lấy bụi - Quan trọng là hệ không xử lý đƣợc vị trí phát sinh ra bụi nhiều nhất, đó là miệng ra của quạt thổi trấu của sàn 1 và 2. - Không đƣợc tính toán thiết kế đúng kỹ thuật,chỉ dựa vào kinh nghiệm. Với các phân phân tích trên ta thấy hệ thống hút bụi này không xử lý đƣợc tình trạng ô nhiễm không khí trong nhà máy. 1.8 Giới thiệu chung về hệ thống hút bụi mới Trang | 9
13. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 Trong quá trình hoạt động của các nhà máy trong khu công nghiệp, việc phát sinh các chất thải rắn lỏng khí, và bụi là không thể tránh khỏi.Vì vậy việc xử lý các chất ô nhiễm này là vô cùng quan trọng để bảo vệ môi trƣờng, bảo vệ sức khoẻ của cộng đồng.Đứng trƣớc thực trạng đó chúng tôi đã tập chung đƣa ra các giải pháp về xử lý môi trƣờng cho khu vực này, nhằm đóng góp vào công cuộc bảo vệ môi trƣờng của quốc gia và tạo một môi trƣờng tốt cho các doanh nghiệp sản xuất kinh doanh. Dƣới đây là mô hình xử lý bụi: Hình 1.8:Mô hình hút bụi 1.8.1 Nguyên lý hoạt động Tại các nguồn phát sinh bụi, khí độc trong quá trình hoạt động của nhà máy đƣợc thu gom bằng các hệ thống chụp hút và các cửa gió hút với một áp suất đủ lớn để bảo đảm đƣợc các nguồn phát sinh ra đƣợc thu thập hoàn toàn. Tuỳ từng trƣờng hợp mà chúng tôi có hể đƣa ra hút cục bộ và hút trực tiếp tại khu vục phát sinh ô nhiễm bụi. Sau đó lƣợng bụi, khí thải đƣợc vận chuyển đến thiết bị xử lý. Tại đây các thành phần không khí đƣợc hút ra đƣợc xác định rõ các thành phần để lựa chọn đƣợc thiết bị xử lý cho phù hợp nhất nhƣ: lƣu lƣợng, nhiệt độ, thành phần của bụi, thành phần hoá học của khí thải Việc đó cũng quyết định đến việc lụa chọn các cấp xử lý sao cho phù hợp nhất đạt đƣợc hai tiêu chí về kinh tế và kỹ thuật. Tại các thiết bị xử lý này nếu là xử lý bụi thì bụi sẽ đƣợc tách riêng ra theo một đƣờng riêng thải ra ngoài, nếu là khí độc thì sẽ đƣợc hấp thụ và các chất hấp thụ đó đƣợc vận chuyển ra ngoài, hoặc bị trung hoà biến thành các chất không có hại đối với môi trƣờng. 1.8.2 Ứng dụng Sản phẩm trên đƣợc ứng dụng cho các ngành công nghiệp sau: - Công ngiệp sản xuất Ximăng - Công nghiệp thép phôi, cán thép - Công nghiệp sản xuất chế biến gỗ công nghiệp Trang | 10
14. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 - Công nghiệp khai thác than, khai thác đá, trạm nghiền - Công nghiệp sơn - Công nghiệp sản xuất thức ăn gia súc 1.9 Một số thuật ngữ về bụi 1.9.1 Định nghĩa Bụi là tập hợp nhiều hạt, có kích thƣớc nhỏ bé, tồn tại lâu trong không khí dƣới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nhiều pha gồm hơi, khói,mù. Bụi bay có kích thƣớc từ (0,001÷10)µm bao gồm tro, muội, khói và những hạt rắn đƣợc nghiền nhỏ, chuyển động theo kiểu Brow hoặc rơi xuống đất với vận tốc không đổi theo định luật Stoke. Về mặt sinh học, bụi này thƣờng gây tổn thƣơng 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 thƣớc lớn hơn 10µm, thƣờng rơi nhanh xuống đất theo định luật Newton với tốc độ tăng dần. Về mặt sinh học, bụi này thƣờng gây tổn hại cho da, mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng 1.9.2 Mật độ Mật độ đổ đống (khác với mật độ thực) có tính đến các khe chứa không khí giữa các hạt. Mật độ đổ đống dùng để xác định thể tích bụi chiếm chỗ trong bunke chứa bụi. Khi tăng các hạt cùng kích thƣớc mật độ đổ đống giảm do thể tích tƣơng đối của các lớp không khí tăng. Khi nén chặt, mật độ đổ đống tăng 1,2 ÷ 1,5 lần (so với khí mới đổ đống). Mật độ không thực là tỷ số khối lƣợng các hạt và thể tích mà hạt chiếm chỗ, bao gồm các lỗ nhỏ, các khe hổng và không đều. Các hạt nguyên khối, phẳng và các hạt ban đầu có mật độ không thực trong thực tế trùng với mật độ thực. Những hạt nhƣ thế dễ lọc trong thiết bị lọc quán tính hơn so với thiết bị lọc lỗ rỗng do khối lƣợng bằng khối lƣợng 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 độ không thực thấp dễ lọc trong các thiết bị lọc nhƣ ống vải, bằng vật liệu xốp vì chúng dễ bị nƣớc hoặc vải lọc giữ lại. Mật độ không thực thƣờng có trị số nhỏ hơn so với mật độ thực thƣờng thấy ở bụi có xu hƣớng đông tụ hay thiêu kết, ví dụ: mồ hóng, oxit của các kim loại màu 1.9.3 Tính tán xạ Trang | 11
15. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 Kích thƣớc 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 đông tụ, các hạt ban đầu liên kết với nhau trong thiết bị đông tụ nên chúng to dần. Do đó trong kỹ thuật lọc bụi kích thước Stocke có ý nghĩa quan trọng. Đó là đƣờng kính của hạt hình cầu có vận tốc lắng chìm nhƣ hạt nhƣng không phải hình cầu, hoặc chất keo tụ. Thành phần tán xạ là hàm lƣợng tính bằng số lƣợng hay khối lƣợng các hạt thuộc nhóm kích thƣớng khác nhau. Kích thƣớc hạt có thể đƣợc đặc trƣng bằng vận tốc treo (vt, m/s) – là vận tốc rơi tự do của hạt trong không khí không chuyển động. 1.9.4 Tính bám dính Tính bám dính của hạt xác định xu hƣớng kết dính của chúng. Độ kết dính của hạt tăng có thể làm cho thiết bị lọc bị nghẽn do sản phẩm lọc. Kích thƣớc hạt càng nhỏ thì chúng càng dễ bám vào bề mặt thiết bị. Bụi có (60 ÷ 70%) hạt có đƣờng kính nhỏ hơn 10 µm đƣợc coi nhƣ bụi kết dính (mặc dầu các hạt kích thƣớc lớn hơn 10 µm mang tính tản rời cao) 1.9.5 Tính mài mòn Tính mài mòn của bụi đặc trƣng cho cƣờng độ mài mòn kim loại ở vận tốc nhƣ nhau cả khí và nồng độ nhƣ nhau của bụi. Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng, kích thƣớc và mật độ của hạt.Tính mài mòn của bụi đƣợc tính đến khi chọn vận tốc của khí, chiều dày của thiết bị và đƣờng ống dẫn khí cũng nhƣ chọn vật liệu ốp của thiết bị. 1.9.6 Tính thấm Tính thấm nƣớc có ảnh hƣởng nhất định đến hiệu quả của thiết bị lọc kiểu ƣớt, đặc 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. Ngƣợc lại đối với các hạt dễ thấm chúng không bị nhúng chìm hay bao phủ bởi các hạt lỏng, mà nổi trên bề mặt nƣớc. 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 đập đàn hồi với các hạt đƣợc nhúng chìm trƣớc đó, chúng có thể bị đẩy trở lại dòng khí. Các hạt phẳng dễ thấm hơn so với các hạt có bề mặt không đều. Sở dĩ nhƣ vậy là do các hạt có bề mặt không đều hầu hết đƣợc bao bọc bởi vỏ khí đƣợc hấp thụ cản trở sự thấm. 1.9.7 Tính hút ẩm và tính hòa tan Trang | 12
16. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 Các tính chất này của bụi đƣợc xác định trƣớc hết bởi thành phần hóa học của chúng cũng nhƣ kích thƣớc, hình dạng và độ nhám của bề mặt các hạt bụi. Nhờ tính hút ẩm và tính hòa tan mà bụi có thể đƣợc lọc trong các thiết bị lọc kiểu ƣớt. 1.9.8 Suất điện trở của lớp bụi Suất điện trở của lớp bụi phụ thuộc vào tính chất của từng hạt riêng biệt (vào tính dẫn điện bề mặt và bên trong, vào hình dạng và kích thƣớc của hạt) cũng nhƣ cấu trúc của lớp và các thông số của dòng khí. Nó ảnh hƣởng đến hoạt động của thiết bị lọc bằng điện. 1.9.9 Tính mang điện Tính mang điện (còn gọi là tính đƣợc nạp điện) của bụi ảnh hƣởng đến trạng thái của bụi trong đƣờng ống và hiệu xuất của bụi (đối với thiết bị lọc bằng điện, thiết bị lọc kiểu ƣớt ). Ngoài ra tính mang điện còn ảnh hƣởng đến an toàn cháy nổ và tính dính bám của bụi. 1.9.10 Tính cháy nổ Bụi cháy đƣợc 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. Cƣờng độ nổ của bụi phụ thuộc vào tính chất hóa học và tính chất nhiệt của bụi, vào kích thƣớc và hình dạng của các hạt, nồng độ của chúng trong không khí, vào độ ẩm và thành phần của khí, kích thƣớc và nhiệt độ của nguồn cháy và vào hàm lƣợng tƣơng đối của bụi trơ 1.9.11 Tác hại của bụi Bụi 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 thƣớc nhỏ hơn 10 µm có thể đƣợc giữ lại trong phổi.Tuy nhiên nếu các hạt bụi này có đƣờng kính nhỏ hơn 1 µm thì nó đƣợc chuyển đi nhƣ các khí trong hệ thống hô hấp. Khi có tác động của các hạt bụi tới mô phổi, đa số xảy ra các hƣ hại sau đây: + Viêm phổi: làm tắc nghẽn các phế quản, từ đó làm giảm khả năng phân phối khí. + Khí thủng phổi: phá hoại các túi phổi từ đó làm giảm khả năng trao đổi khí oxy và CO2 + Ung thƣ phổi: phá hoại các mô phổi, từ đó làm tắc nghẽn sự trao đổi giữa máu và tế bào, làm ảnh hƣởng khả năng tuần hoàn của máu trong hệ thống tuần hoàn. Từ đó kéo theo một số vấn đề đáng lƣu ý ở tim, đặc biệt là lớp khí ô nhiễm có nồng độ cao. Trang | 13
17. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 1.9.12 Các bệnh khác do bụi 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 nhƣ 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 thƣờng 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. 1.9.13 Ảnh hƣởng đến thực vật Bụi bám quá nhiền trên vỏ hoa quả, cây củ là nguyên nhân làm giảm chất lƣợng của các loại sản phẩm này, đồng thời cũng làm tăng chi phí để làm sạch chúng.Bụi lắng trên lá còn làm giảm khả năng quang hợp của cây. Bụi lắng đọng làm lấp đầy những lỗ khí, bao xung quanh những hạt diệp lục thu ánh sáng cần cho quá trình quang hợp. Bụi cũng có thể làm tăng khả năng nhiễm bệnh của cây cối thông qua việc làm giảm sức sống của cây, có thể còn làm cản trở khả năng thụ phấn của cây. 1.10 Các phƣơng pháp lọc bụi Nhƣ đã nói đến ở phần trên, bụi là những hạt chất rắn có kích thƣớc cũng nhƣ tỉ trọng khác nhau phân tán trong không khí. Để xử lý lọc sạch bụi trƣớc khi thải ra môi trƣờng ngƣời ta đã nghiên cứu và sử đụng nhiều cách khác nhau. Mỗi cách (phƣơng pháp) phù hợp với các loại bụi, kích thƣớc bụi khác nhau và có những ƣu nhƣợc điểm riêng. Chính vì vậy mà tùy thuộc vào đối tƣợng bụi, ngƣời ta chọn phƣơng pháp xử lý phù hợp. Các phƣơng pháp xử lý bụi có thể chìa thành các nhóm sau nhƣ trên bảng. Khử bụi dựa Dập bằng Khử bụi dựa Lọc Dập bằng nƣớc vào lực trọng tĩnh điện vào lực li tâm lực - Thùng lọc - Dàn mƣa Lọc tĩnh điện Thiết bị sử Buồng lắng bụi gốm - Sục khí dụng - Lọc có vật - Đĩa quay lực quán tính. đệm - Lọc tầng kiểu - Thiết bị sử Trang | 14
18. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 - Lọc túi(màng) Venturi dụng lực ly tâm (cyclone). Thiết bị quay Trên cơ sở phân loại các phƣơng pháp xử lý, ta có thể chia các thiết bị xử lý bụi làm 6 nhóm chính nhƣ sau: 1. Lọc cơ khí 2. Thiết bị màng lọc 3. Thiết bị hấp thụ 4. Thiết bị lọc tĩnh điện 5. Thiết bị lọc ƣớt 6. Thiết bị buồng đốt Ha i loạ i cơ khí và màng lọc dùng để xử lý bụ i. Thiế t bị lọc tĩnh điệ n và lọc ƣớ t có thể dùn g để xử lý bụi hoặc hơi khí độc. Hai thiết bị sau hay đƣợc dùng để xử lý khí. Đặc trƣng và hiệu quả xử lý bụi của các kiểu thiết bị đƣợc khái quát trên bảng . Kích thƣớc hạt phù Hiệu quả xử lý STT Thiết bị xử lý hợp (%) 1 Thùng lắng bụi 2000 – 100 40 – 70 2 Cyclone hình nón 100 – 5 45 – 85 3 Cyclone tổ hợp 100 – 5 65 – 95 4 Lọc có vật điệm 100 – 10 đến 99 5 Tháp lọc ƣớt 100 – 0,1 85 – 99 6 Lọc túi (màng lọc) 10 – 2 85 – 99,5 7 Lọc tĩnh điện 10 – 0,005 85 - 99 Hình 1.9:Hiệu suất tách bụi của một số kiểu tách bụi Trang | 15
19. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 1.10.1 Buồng lắng bụi Buồng lắng bụi là loại thiết bị lọc đơn giản nhất. Ngƣời ta sử dụng buồng lắng để tách bụi có kích lớn (bụi thô) ra khỏi không khí. Tổ hợp các thiết bị lọc bụi khác, buồng lắng đóng vai trò nhƣ cấp lọc thô ban đầu. 1.10.1.1 Nguyên lý hoạt động Buồng lắng có cấu tạo hình hộp kéo dài,không khí chứa bụi đƣợc thổi vào buồng từ phía đầu này và thoát ra ngoài từ phía đầu kia của buồng. Trên tiết diện ngang của buồng vận tốc dòng không khí giảm nhỏ và hạt bụi chịu tác dụng của 2 vecto vận tốc. Vận tốc ngang theo chiều chuyển động của không khí và vận tốc rơi thẳng đứng,kết quả là hạt sẽ chạm xuống dƣới đáy buồng lắng và sẽ bị giữ lại trong buồng. Buồng lắng bụi nhiều ngăn hoặc một ngăn có tấm chắn khắc phục đƣợc nhƣợc điểm của buồng lắng bụi loại đơn giản nên hiệu quả cao hơn. Trong các buồng lắng bụi này không khí chuyển động dích dắc hoặc xoáy tròn nên khi va đập vào các tấm chắn và vách ngăn các hạt bụi sẽ mất động năng và rơi xuống. Hiệu quả có thể đạt 85 ÷ 90%. 1.10.1.2 Cấu tạo buồng lắng bụi Hình 1.10 Các loại buồng lắng bụi Buồng lắng bụi là một loại thiết bị thu bụi đƣa vào lực trọng lực và lực quán tính để thu giữ bụi. Với thiết bị loại này ngƣời ta có thể thu gom các hạt bụi có kích thƣớc lớn hơn 10 μm. Để làm sạch khí trong các lò đốt ta cũng có thể sử dụng thiết bị buồng lắng nhiều tầng. Mặc dù buồng lắng bụi là biện pháp rẻ tiền nhƣng thiết bị của nó cồng kềnh và hiệu quả xử lý thƣờng là thấp nhất so với các phƣơng pháp khác. Nó hay đƣợc sử dụng để làm sạch sơ bộ. Dƣới đây là một số mô hình thiết bị thu bụi bằng trọng lực Trang | 16
20. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 Hình 1.11 Thiết bị hút bằng trọng lực Hình 1.12 Buồng lắng kép có vách ngăn tăng hiệu quả 1.10.2 Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính Nguyên lý làm việc của loại thiết bị này là dựa vào lực quán tính của các hạt bụi khi thay đổi chiều chuyển động một cách đột ngột. Trang | 17
21. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2013 – 117 Hình 1.13 Cấu tạo lọc bụi kiểu quán tính Thiết bị gồm nhiều khoanh ống hình chóp cụt đƣờng kính trình tự giảm dần xếp chồng lên nhau với khoảng cách giữa các vành từ 5-6 mm . Không khí mang bụi đƣa vào thiết bị lọc qua miệng ống số 1, không khí dễ dàng thay đổi chiều chuyển động và đi qua các khe hở giữa các vành chóp cụt để vào không gian 2 của thiết bị rồi từ đó sẽ thoát ra ngoài qua ống số 3. Còn các hạt bụi có kích thƣớc tƣơng đối lớn do quán tính sẽ đạp vào các vành chóp cụt và tích tụ một cách đậm đặc ở cuối thiết bị. Phần không khí đậm đặc bụi này đƣợc đƣa vào cyclone để xử lý tiếp. Hiệu quả của thiết bị này đạt từ 80-98%. 1.10.3 Bộ lọc bụi kiểu cyclone 1.10.3.1 Nguyên lý Cyclone là thiết bị lọc bụi mà trong đó hình thành lực ly tâm để tách bụi ra khỏi không khí. Trên hình 3.6 là cấu tạo của loại cyclone thông dụng nhất. Không khí mang bụi đƣợc vào phần trên của cyclone bằng ống số 1 lắp theo phƣơng tiếp của vỏ ngoài hình trụ 2 của cyclone. Trang | 18
22. S K L 0 0 2 1 5 4