Bài tập lớn Đề tài: phương pháp làm sạch bụi của khí thải

Đề tài: phương pháp làm sạch bụi của khí thải
I- khái niệm
1.Bụi
Bụi là tập hợp nhiều hạt có kích thước bé, tồn tại lâu trong khơng khí dưới
dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nhiều pha gồm hơi, khói sương mù.
Bụi bay có kích thước từ 0,002-10m bao gồm tro, muội, khói và những hạt
rắn được nghiền nhỏ, chuyển động 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 do hít phải khơng khí có chứa bụi bioxit lâu ngày.
Bụi lắng có kích thước lớn hơn 10µm, thường rơi nhanh xuống đất với tốc
độ tăng dần. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn hại cho da, mắt, gây ô
nhiễm trung, gây dị ứng.
2.Phân loại:
-Theo nguồn gốc:
+Bụi tự nhiên( bụi do động đất, núi lửa…)
+Bụi thực vật( bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa…)
+Bụi động vật, người( trên lơng, tóc…)
+ Bụi nhân tạo( nhựa hóa học, cao su…)
+Bụi kim loại( sắt, đồng, chì…)
-Theo tác hại:
+Bụi nhiễm độc chung( chì, thủy ngân, benzen…)
+Bụi gây dị ứng, viêm mũi, hen, nổi ban…( bụi bơng, 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…)
3. Tính chất hóa lí của bụi
3.1.Độ phân tán
Đây là trạng thái của bụi trong khơng khí, phụ thuộc vào hàm lượng của bụi
và sức cản của khơng khí. Bụi nhỏ hơn 10µm sức nặng gần bằng sức cản, rơi theo

tốc độ không đổi. bụi lớn hơn 10µm, sức nặng lớn hơn sức cản, rơi có gia tốc. Bụi
nhỏ hơn 0.1µm chuyển động theo kiểu Brao. Như vậy hạt bụi có kích thước lớn rơi
nhanh xuống đất chỉ còn lại những hạt bụi nhỏ bay lẫn trong khơng khí, trong đó
bụi cỡ 2µm chiếm 40-90%. Thí dụ: bụi thạch anh cỡ 10µm trong khơng khí chuyển
động mỗi giây rơi xuống được 7.87mm bằng 100 lần tốc độ của hạt bụi có kích
thước 1µm.
Tính chất này cho thấy rõ ảnh hưởng của hạt bụi đến việc xâm nhập vào cơ
quan hô hấp và đến phương pháp chống bụi.
Tùy theo mức độ phân tán của hạt bụi mà có sự lắng đọng khác nhau ở các
bộ phận cơ quan hơ hấp.
3.2. Điện tích của bụi
Có thể xác định được các loại điện tích của hạt bụi bằng kính siêu hiển vi
Đường kính(µm)

Tốc độ(cm/s)

100
885
10
88.5
1
8.85
0,1
0.88
Tốc độ hút bụi của điện trường 3000 vôn


3.3.Tính cháy nổ của bụi
Bụi càng nhỏ điện tích tiếp xúc với oxy càng lớn thì hoạt tính hóa học càng
mạnh và càng dễ bốc cháy, dễ gây nổ. Thí dụ: bột cacbon, bột cooban… bơng vải

có thể tự bốc cháy trong khơng khí nếu có mồi lửa như tia lửa điện, đèn khơng có
bảo vệ.
3.3.Tính lắng bụi do nhiệt
Cho một luồng khói đi qua một ống dẫn từ vùng nóng đến vùng lạnh hơn sẽ
thấy phần lớn khói trắng trên bề mặt ống lạnh. Sự lắng trầm là do các phần tử khí
giảm vận tốc từ vùng nóng qua vùng lạnh. Hiện tượng này có thể áp dụng việc hút
bụi bằng hệ thống lắng trầm nhiệt
4. Ảnh hưởng của khơng khí bị ơ nhiễm bởi bụi
4.1 Ảnh hưởng đến con người
Bụi vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng cơ hóa phổi gây
nên những bệnh hơ hấp.
Những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10µm có thể được giữ lại trong phổi.
tuy nhiên nếu những hạt bụi này có đường kính nhỏ hơn 1µm thì nó được chuyển
đi như các khí trong hệ hơ hấp. Khi có tác động của các hạt bụi khí tới mô phổi, đa
số xảy ra các hư 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 mô phổi , làm tắc nghẽn sự trao đổi giữa máu
và tế bào, làm ảnh hưởng khả năng của máu trong hệ thống tuần hồn. Từ đó kéo
theo một số vấn dề đáng lưu ý ở tim, đặc biệt là lớp khơng khí có nồng độ ơ
nhiễm cao.
-Các bệnh khác:


Bệnh đường hơ hấp: viêm mũi, họng, khí quản, phế quản…bụi hữu cơ như
bơng sợi, gai, làm 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 tới các tuyến nhờn lam cho khô da, làm phát

sinh các bệnh về da.
Bệnh gây tổn thương mắt: do khơng có kính phịng hộ, bụi bắn vào mắt gây
kích thích màng tiếp hợp, viêm mi mắt, sinh ra mộng mắt, nhài mắt… ngồi ra bụi
cịn có thể làm giảm thị lực, bóng giác mạc. thậm chí gây mù mắt.
Bệnh tiêu hóa: bụi đường, bột có thể làm sâu răng, làm hỏng men răng. Bụi
kim loại có thể làm tổn thương niêm mạc dạ dày, gây rối loạn tiêu hóa.
4.2.Ảnh hưởng tới thực vật
Nhìn chung bụi khơng có nguy hại gì đến thực vật trừ khi chúng có
tính ăn mòn cao hoặc chúng lắng đọng quá nhiều. bụi bám quá nhiều trên
vỏ hoa quả, cây củ là một trong những nguyên nhân làm giảm chất lượng
của các sản phẩm này, đồng thời cũng làm tăng chi phí để làm sạch
chúng. Bụi lắng trên lá còn ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của cây.
Bụi xi măng 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. bụi cũng có
thể làm tăng khả năng nhiễm bệnh của cây.

II- Các phương pháp xử lí bụi
Làm cho hàm lượng bụi trong khơng khí giảm xuống giới hạn cho phép
bằng cách cho khơng khí đi qua các thiết bị lọc bụi. trong kĩ thuật thơng gió
người ta dùng nhiều thiết bị lọc bụi khác nhau, tùy theo nguyên lí làm việc
người ta chia chúng thành các loại chính sau:


1.

Buồng lắng bụi
Vt
h

Vr

l

Bụi lắng đọng dưới đáy buồng dưới tác dụng của trọng lượng của bản
thân. Đây là thiết bị lọc bụi đơn giản nhất. nó là gian phịng có kích thước
đủ lớn sao cho khơng khí đi qua nó với vận tốc khoảng 0,1-0,15 m/s. với
vận tốc này các hạt bụi sẽ có chuyển động theo dịng khí, vừa có chuyển
động rơi xuống đáy buồng dưới tác dụng của trọng lượng bản thân.chiều
dài l và chiều cao h của buồng lắng bụi phải được tinh toán sao cỡ hạt bụi
nhỏ nhất cần được giữ lại chuyển động theo dòng khí đến cuối gian buồng
thì cũng vừa rơi chạm đáy buồng. ta có:
1/Vt = h/Vr
Vt là vận tốc chuyển động theo của bụi (m/s), Vr là vận tốc rơi của bụi
(m/s).
Khi diện tích xây dựng khơng cho phép làm buồng lắng bụi với chiều dài
lớn thì có thể đặt các tấm chắn lớn chia bụi làm nhiều ngăn :

Khơng khí bụi

khơng khí sạch

Bụi
Buồng nhiều ngăn


Cũng có thể chia buồng lắng bụi ra thành nhiều tầng:

Buồng nhiều tầng
Một hình thức cải tiến của buồng lắng bụi là buồng lắng bụi được ngăn
bằng các các bản kim loại nằm ngang đặt rất sát nhau và có thể quay

được xung quanh bản lề. khi làm việc, các bản kim loại được giữ ở vị trí
nằm ngang nhờ các dây giằng mắc qua ròng rọc. khi cần trút bụi người ta
buông dây giằng ra để các tấm bản nghiêng mạnh xuống dưới, trút bụi vào
phễu

Phễu chứa bụi
Vận tốc rơi của bụi phụ thuộc nhiều yếu tố. đối với loại bụi có kích thước
hạt từ 1-250µm vận tốc rơi:
Vr = 3000d2.yh cm/s (d là đường kính hạt bụi(cm), yh là trọng lượng hạt
bụi(g/cm3))


Buồng lắng bụi thường được sử dụng để lọc các cỡ hạt bụi có kích thước
từ 30-100µm nếu dùng buồng lắng bụi nhiều tầng với khoảng cách giữa các tầng
nhỏ, có thể lọc được các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn.
Nhược điểm: hiệu quả lọc thấp nên được sử dụng như cấp lọc sơ bộ ban đầu
trước khi đi vào các cấp lọc vừa và lọc tinh.

2.thiết bị lọc bụi kiểu li tâm( xiclon)

Khơng khí chứa bụi được dẫn đến xiclon theo phương tiếp tuyến,
nhờ thế dịng khơng khí sẽ được chuyển động trong thân hình trụ theo
vịng xốy ốc và hạ dần xuống đáy. Lực li tâm xuất hiện trong chuyển động
xốy có tác dụng ép các hạt bụi vào thành xiclon. Nếu bụi nặng thì rơi vào
thành sẽ mất ngay động năng rơi xuống dưới và tập trung ở thùng chứa,
nếu bụi nhẹ thì có thể bám vào thành, tích lũy dần thành lớp dày rồi cuối
cùng cũng rơi xuống thùng chứa. thùng chứa bụi đi qua van tự động 6 theo
chu kì. Khi lượng bụi đủ lớn van tự động mở ra và hất bụi ra ngồi rồi trở
về vị trí cũ. Khơng khí sau khi được làm sạch qua ống dẫn trung tâm và
guồng xoáy để thốt ra ngồi.

Hiệu quả của xiclon trước hết phụ thuộc vào lực li tâm sinh ra trong


chuyển động xoáy, hiệu quả càng cao khi:
-Trọng lượng đơn vị của bụi cang lớn
- Vận tốc chuyển động xoáy càng lớn
- Bán kính xốy của dịng khí càng bé càng tốt, tức là, đường kinh của
xiclon càng bé càng tốt
Thiết bị lọc bụi kiểu li tâm được xem là có hiệu quả nếu hệ số hút bụi h đạt
85% khi hạt bụi co kích thước 5µm; 95% khi hạt bụi có kích thước 10µm, 99%
khi hạt bụi có kích thước 20µm.
Thơng thường người ta lấy vận tốc khí trong ống cỡ khoảng 12-15 m/s.
3.Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính
Đây là loại thiết bị có cấu tạo lọc từ những khâu hình chóp cụt có
đường kính giảm dần đều được xếp lồng vào nhau và được giữ cố
định với khoảng cách từ khâu này đến khâu kia là 6mm
Không khí có chứa bụi được dẫn vào từ đáy lớn của thiết bị lọc. phần
lớn khơng khí sẽ theo khe hở giữa các khâu mà thốt ra ngồi, khi đi
qua khe hở, do dịng khơng khí bị đổi chiều đột ngột nên lực quán
tính sẽ đẩy những hạt bụi va vào thành khâu và phần lớn các hạt bụi
sẽ nảy trở lại, khơng thốt được ra ngồi. Nhở thế phần lớn bụi sẽ
được giữ lại với một lượng rất it khơng khí trong lịng tháp hình chóp.
Khơng khí đậm đặc bụi này được hút qua xiclon để thu vào phễu
chứa
Hiệu quả lọc bụi của thiết bị quán tính khá cao, có thể đạt tới 9095%.
4.

Thiết bị lọc bụi bằng chất lỏng
Thiết bị gồm hai phần được nối với nhau bằng cơn thu và cơn tỏa, vịi
phun và ống sấy khơ khí. Khơng khí bụi đi vào ống cơn thu, nước

được phun bằng vịi phun 4, khơng khí bụi và nước trộn lẫn vào với
nhau đi vào ống côn tỏa 2 rồi đưa vào ống sấy khơ, sau đó khơng khí
sạch thốt ra ngồi cịn cặn bụi rơi xuống dưới.
Hệ số hút bụi của thiết bị này đạt 92-95% khi hạt bụi có kích thước 5
- Thiết bị lọc bụi bằng dầu nhờn. Trong thiết bị này các đơn nguyên
được ghép bằng những tấm kim loại có số lượng lỗ rất lớn. các
tấm này được tưới bằng dầu nhờn. không khí đi qua các lỗ trong
các tấm ngăn thay đổi hướng của mình làm bụi giữ chặt vào bề
mặt tấm ngăn và giữ ai ở đó. Tấm ngăn theo thời hạn được rửa
sạch bằng dung dịch xút.
5.

Thiết bị lọc bụi bằng tĩnh điện
4

5

3

Khí
2

sạch

1
Khí

1.

bụi

lắng
Bụi

2.

Điện

Điện

cực

cực

quầng sáng
3. Khung
4.

Bộ

phận

giũ bụi
5. Cách điện .


Cấu tạo: gồm buồng với các ống để dẫn không khí bụi , ống để thốt
khơng khí sạch . Trong buồng có lắp các lưới kim loại nằm cách

nhau 300-400 và đóng vai trị cực dương. Giữa các cực dương có
lắp các cực âm 9 trên các thanh 2 và các cực âm này được kéo căng
bằng các khối nặng. Dòng điện 1 chiều với hiệu điện thế lớn(60-80V)
đi qua các cực và tạo ra 1 trường điện từ để hút bụi.
Khi lượng bụi trên các cực dương đủ lớn, các cực dương này rung
động nhờ một cơ cấu chuyên dùng, do đó bụi rơi nhiều qua phễu để
qua van đi ra ngoài.
Ưu điểm: làm sạch bụi với hiệu quả cao
Nhược điểm: giá thành cao và vận hành phức tạp
6.

Thiết bị lọc bụi bằng siêu âm
Các hạt bụi rất nhỏ dưới tác dụng của siêu âm tích tụ lại , tức là dính
lại với nhau thành cục nhỏ sau đó chúng được lắng đọng trong xiclon
hoặc một thiết bị lọc bụi bất kì khác.

7.

Lưới lọc bụi
Đây là thiết bị lọc bụi có hiệu quả khá cao, nó thường dùng như cấp
lọc tinh để gạn các cỡ bụi có kích thước nhỏ. Tùy theo vật liệu của
lưới lọc, lưới lọc bui cơ thể có cấu tạo khác nhau. Thơng thường vật
liệu lọc như giấy , sợi, vật liệu vụn được kẹp giữa hai lớp lưới thép
căng trên khung thép, khoảng cách giữa hai lớp lưới thép chính là
chiều dài của các lớp lưới lọc. chiều dài này có thể khác nhau tùy
từng loại vật liệu lọc.
Nếu vật liệu lọc là vải thì ta có thiết bị loc bụi kiểu túi vải.
Ngun lý lọc bụi của vải như sau: cho khơng khí lẫn bụi đi qua 1 tấm
vải lọc, ban đầu các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải sẽ bị giữ lại

trên bề mặt vải theo nguyên lý rây, các hạt nhỏ hơn bám dính trên bề
mặt sợi vải lọc do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, dần dần


lớp bụi thu được dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc, lớp màng này
giữ được cả các hạt bụi có kích thước rất nhỏ . 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.

III-So sánh hiệu quả lọc bụi giữa các phương pháp




Xuất phát từ mối quan hệ giữa hiệu quả lọc và kích thước hạt bụi,
phạm vi sử dụng thích hợp nhất của các loại thiết bị lọc bụi khác
nhau theo từng quãng giá trị đường kính của hạt bụi tính theo µm
Ngịai kích thước hạt bụi, phạm vi sử dụng hợp lí của các lọai thiết bị
lọc bụi còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như nhiệt độ của khí
thải, nồng độ ban đầu, điều kiện vận hành…