Tiểu luận Hệ thống lọc bụi tĩnh điện thiết bị đo điều khiển công nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA

BÁO CÁO
NGÀNH: CƠNG NGHỆ KTDK&TDH
CHUN NGÀNH: TDH&DKTBDCN
HỌC PHẦN: THIẾT BỊ ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN
CÔNG NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN

Người hướng dẫn: Võ Huy Hoàn
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Nam
Mã sinh viên: 18810438928
Lớp: D13TDH&DKTBCN4

Hà nội, tháng 3 năm 2022


MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU...............................................................................................................1
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG.............................................................................2
1.1. Một số khái niệm:.............................................................................................2
1.2. Phân loại bụi.....................................................................................................2
1.3. Các phương pháp lọc bụi:.................................................................................2
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN.......................................................3
2.1. Nguyên lý chung của phương pháp lọc bụi tĩnh điện:......................................3
2.2. Cấu tạo của hệ thống lọc bụi tĩnh điện:............................................................3
2.3. Nguyên lý của hệ thống lọc bụi tĩnh điện:........................................................4
2.4. Các phần tử trong hệ thống lọc bụi tĩnh điện:...................................................5
2.5. Ưu nhược điểm của hệ thống lọc bụi tĩnh điện:................................................7

KẾT LUẬN...................................................................................................................8


Hệ thống lọc bụi tĩnh điện

LỜI MỞ ĐẦU
Khi tốc độ đơ thị hóa ngày càng tăng, số lượng các khu công nghiệp, khu chế
suất
cũng tăng theo, ngày càng nhiều bệnh tật ảnh hưởng đến sức khỏe con người liên quan
đến vấn đề ơ nhiễm khơng khí. Các bệnh về da, mắt, đặc biệt là đường hơ hấp. Vì vậy
việc xử lý bụi và khí thải trong q trình sản suất là điều tất yếu phải có trong các khu
cơng nghiệp, nhà máy để bảo vệ mơi trường khơng khí.
Cơng nghiệp ngày càng phát triển đồng nghĩa với lượng bụi thải ra ngày
càngnhiều. Vấn đề bảo vệ môi trường sống hiện nay trở thành vấn đề cấp bách của xã
hội. Lọc bụi trong công nghiệp là một trong các vấn đề kỹ thuật cần thiết và bắt buộc,
nhằm bảo vệ môi trường, điều kiện làm việc cho người lao động và bảo vệ mơi trường
sống nói chung.
Lọc bụi tĩnh điện là thành phần không thể thiếu trong dây truyền sản xuất của
các
nhà máy xi măng, luyện gan thép, chế biến khoáng sản, bông vải, công nghiệp
giấy…bởi hiệu suất thu bụi cao đến 99,9%, thu hồi được bụi có kích thước siêu nhỏ
đến 0,01 và không cần đến các thiết bị xử lí sơ bộ nào khác, thiết bị có khả năng tự
động hóa và hoạt động độc lập hồn tồn. Trước ý nghĩa quan trọng của lọc bụi tĩnh
điện và sự chỉ dẫn của thầy Võ Huy Hoàn, em đã chọn đề tài: “ Hệ thống lọc bụi tĩnh
điện ”.
Em rất mong được các thầy cô và các bạn quan tâm đóng góp ý kiến để báo cáo
của em được hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

1

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Nam


Hệ thống lọc bụi tĩnh điện

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.
-

Một số khái niệm:
Độ trong sạch của khơng khí là một trong những tiêu chuẩn quan trọng cần
được khống chế trong các khơng gian điều hồ và thơng gió.
- Bụi là những phần tử vật chất có kích thước nhỏ bé khuếch tán trong mơi
trường khơng khí, là một trong các chất độc hại. Tác hại của bụi phụ thuộc vào
các yếu tố: Kích cỡ bụi, nồng độ bụi và nguồn gốc bụi.
 Việc lọc bụi hết sức quan trọng đối với các nhà máy để tránh ảnh hưởng tới
môi trường sống.
1.2. Phân loại bụi:
a) Theo nguồn gốc:
Bụi có thể có nguồn gốc hữu cơ hoặc vô cơ:
Bụi hữu cơ như bụi thực vật (gỗ, bông), bụi động vật (len, lông, tóc), bụi
nhân tạo (nhựa hóa học, cao su).
Bụi vơ cơ như bụi khoáng chất (thạch anh, xi măng), bụi kim loại (sắt, đồng,
chì).
b) Theo tác hại:
o Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen)
o Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban...(bụi bơng, gai, phân hóa học,
một số tinh dầu gỗ...)
o Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, các chất phóng xạ...)
o Bụi xơ hóa phổi (thạch anh, quặng xi măng...)

c) Theo kích thước:
1.3.
-

Các phương pháp lọc bụi:
Buồng lắng bụi dạng hộp
Phương pháp lọc bụi kiểu xiclon
Phương pháp lọc bụi kiểu quán tính
Phương pháp lọc bụi kiểu túi vải.
Phương pháp lọc bụi kiểu tĩnh điện
Phương pháp lọc bụi kiểu lưới lọc.
Phương pháp lọc bụi kiểu thùng quay
Phương pháp lọc bụi kiểu sủi bọt
Phương pháp lọc bụi bằng lớp vật liệu rỗng

2
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Nam


Hệ thống lọc bụi tĩnh điện

CHƯƠNG II: HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN
Lọc bụi tĩnh điện là hệ thống lọc bỏ các hạt bụi có kích thước nhỏ khỏi dịng khơng khí
chảy qua buồng lọc, trên ngun lý ion hố và tách bụi ra khỏi khơng khí khi chúng đi
qua vùng có trường điện lớn. Lọc bụi tĩnh điện là thành phần không thể thiếu trong dây
truyền sản xuất của các nhà máy xi măng, luyện cán thép, chế biến khống sản, bơng
vải…
2.1.

Ngun lý chung của phương pháp lọc bụi tĩnh điện:

Hình 2. 1. Nguyên lý cơ bản của lọc bụi tĩnh điện
Nguyên lý hoạt động: Lọc bụi tĩnh điện hoạt động theo nguyên lý ion hóa các hạt bụi
bằng một điện trường cao áp, sau khi bị ion hóa các hạt bụi sẽ bị hút về các tấm cực
của buồng lọc. Bộ lọc tĩnh điện được sử dụng để lọc các loại bụi có kích thước nhỏ.
2.2.

Cấu tạo của hệ thống lọc bụi tĩnh điện:

Hệ thống Lọc bụi tĩnh điện được cấu tạo từ 3 phần chính: Buồng lọc bụi, bộ biến thế
chỉnh lưu và hệ thống điều khiển.
a) Buồng lọc bụi:
Có hình hộp chữ nhật hoặc hình tháp trịn, với các bộ phận chính:
- Hệ thống cung cấp khí đầu vào và đầu ra, để giúp cho khơng khí được phân bố
đồng đều nhất tại buồng lọc bụi.
- Thiết bị điện cực lắng được làm bằng tấm kim loại dạng tấm sóng, giúp tăng
cường sự bền vững và được tiếp nối đất để chống sét.
- Thiết bị điện cực lắng được làm bằng tấm kim loại dạng tấm sóng, giúp tăng
cường sự bền vững và được tiếp nối đất để chống sét.
b) Bộ biến thế chỉnh lưu:
Bao gồm hệ thống biến thế chỉnh lưu kiểu thyristor và tủ điện động lực để điều
chỉnh chế độ cấp nguồn dạng vi xử lý.
Trong hệ thống lọc bụi tĩnh điện, bộ phận này được thiết kế tích hợp cùng lúc 2
giải pháp điều khiển, đó là chế độ cấp nguồn điện áp tối đa và chế độ cấp nguồn
3
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Nam


Hệ thống lọc bụi tĩnh điện

dạng xung. Tùy vào từng trường hợp cụ thể, hệ thống sẽ tự áp dụng giải pháp
phù hợp. Q trình này cũng diễn ra hồn toàn tự động, khi gặp trường hợp
chuyển đổi 2 giải pháp.
c) Hệ thống điều khiển:
Thường lắp đặt ở buồng vận hành để quản lý tồn bộ thơng số của hệ thống lọc
bụi tĩnh điện, cũng như quan sát sự hoạt động thơng qua màn hình máy tính. Tất
cả những dữ liệu này sẽ được kết nối và truyền về bộ phận điều khiển trung tâm
của toàn nhà máy.
Sơ đồ khối của hệ thống:

2.3.

Nguyên lý của hệ thống lọc bụi tĩnh điện:

Buồng lọc tĩnh điện hay còn gọi là silo lọc bụi, kết cấu hình tháp trịn hoặc hình hộp
chữ nhật. Bên trong buồng lọc được đặt các tấm cực song song hoặc các dây thép gai.
Những hạt bụi nhỏ, lơ lửng trong khơng gian được đưa qua buồng lọc có đặt các tấm
cực. Trên các tấm cực, người ta cấp điện cao áp một chiều cỡ từ vài chục cho đến
100kV để tạo thành một điện trường có cường độ lớn. Những hạt bụi li ti khi đi qua
điện trường mạnh sẽ bị ion hoá thành các phân tử ion mang điện tích âm. Theo nguyên
lý của từ trường “trái dấu hút nhau”, chúng sẽ chuyển động về phía tấm cực dương và
bám vào tấm cực đó.
Người ta dùng nước hoặc đập vào mặt các tấm cực để bụi đã bám dính bị bong xuống.
Lưu ý là hệ thống “đập này” không phải thủ công mà là nhiệm vụ của cánh búa (cơ
cấu rũ bụi). Sau thời gian cài đặt trước từ hệ thống, cứ đến lúc nhất định thì hệ thống
búa gõ sẽ hoạt động gõ vào các điện cực làm rơi bụi. Bụi được lắng xuống các phễu
hứng ở phần đáy lọc bụi. Thơng qua xích và vận chuyển thu hồi, phần bụi này sẽ được
đẩy ra ngoài.

4

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Nam


Hệ thống lọc bụi tĩnh điện

Hình 2. 2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống lọc bụi tĩnh điện
Nguyên lý hoạt động trong sơ đồ:
Nguồn điện xoay chiều 380V (hoặc 220V) được đưa đến bộ biến đổi xoay chiều
/xoay chiều 1 pha dùng phần tử bán dẫn Thyristor Ti1 và Ti2.
Điện áp sau bộ biến đổi này được đưa đến máy biến thế tăng áp BA
(380V/100kV).
Điện áp cao áp xoay chiều của máy biến thế được chỉnh lưu thành điện áp một
chiều bằng bộ chỉnh lưu cầu Điốt CL (CL là bộ chỉnh lưu cầu được chế tạo để chịu
được điện áp cao).
Điện áp cao áp một chiều được đưa đến tháp lọc bụi để ion hoá các hạt bụi.
2.4. Các phần tử trong hệ thống lọc bụi tĩnh điện:
a) Bộ biến đổi xoay chiều 1 pha
Nhiệm vụ: Điều khiển điện áp hiệu dụng
đưa vào sơ cấp máy biến áp.
Hoạt động:
- Các thyristor được điều khiển với
góc điều khiển α.
- Dạng điện áp ra phụ thuộc vào
góc mở α và tính chất của tải.
b) Máy biến áp tăng áp:
Nâng điện áp lưới Ud=380V lên hàng chục kV để đáp ứng nhu cầu cơng nghệ.
Điện áp ra:
U2 = k.U1
Trong đó:

U1 : điện áp sơ cấp MBA.
5

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Nam


Hệ thống lọc bụi tĩnh điện

U2 : điện áp thứ cấp MBA.
k : hệ số MBA
c) Bộ chỉnh lưu cầu:

Hình 2. 3. Cầu diot chỉnh lưu
Biến đổi điện áp xoay chiều sau MBA thành điện áp một chiều cấp cho tải.
Vì điện áp cao hàng chục kV nên phải ghép các điot nối tiếp với nhau sao cho
điện áp ngược đặt vào điot không vượt quá Unmax .
d) Modul điều khiển trung tâm:
Modul điều khiển trung tâm có vai trị quan trọng nhất, nó quyết định đến chất
lượng điều khiển của hệ thống, modul này có các chức năng chính như sau:
- Tổng hợp các tín hiệu dịng điện và điện áp của hệ thống và tạo ra luật điều
khiển để khống chế bộ biến đổi xoay chiều /xoay chiều và điều chỉnh công suất
lọc bụi theo nhu cầu của hệ thống.
- Báo lỗi và bảo vệ các sự cố của hệ thống.

6
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Nam


Hệ thống lọc bụi tĩnh điện

Hình 2. 4. Sơ đồ khối mạch điều khiển
2.5.
-

-

-

-

Ưu nhược điểm của hệ thống lọc bụi tĩnh điện:
 Ưu điểm:
Hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm: Trên thực tế, cơng nghệ lọc tĩnh điện có hiệu
suất cao, loại bỏ 99% các hạt bụi bay trong khơng khí, kích thước từ ∼0.05 –
5μm. Tất cả đều không thể đi qua tâm phin lọc thiết bị của máy hút bụi và lọc
thải tĩnh điện.
Loại bỏ các chất ô nhiễm khô và ướt hiệu quả:
Chi phí vận hành thấp: Nhờ việc sở hữu phin lọc chất liệu inox hoặc hợp kim
nhơm. Các tấm lọc hồn tồn có khả năng tái sử dụng sau khi được vệ sinh &
loại bỏ chất ô nhiễm bám trên bề mặt. Về cơ bản, thiết bị khử bụi tĩnh điện là
giải pháp vệ sinh hiệu quả, giải quyết tốt bài toán kinh tế nếu sử dụng lâu dài.
 Nhược điểm:
Chi phí vốn lớn: Giá bán của một thiết bị hút bụi tĩnh điện là rất cao, thấp nhất
cũng khoảng 30 triệu đồng. Đối với các dịng máy lọc bụi tĩnh điện cơng suất
lớn, giá thành lên đến vài trăm triệu đồng.
Yêu cầu không gian lắp đặt lớn.
Không linh hoạt và không thể nâng cấp
Khơng thích hợp làm máy lọc bụi tĩnh điện gia đình

7

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Nam


Hệ thống lọc bụi tĩnh điện

KẾT LUẬN
Qua thời gian học tập tại lớp đã giúp em củng cố được các vấn đề lý thuyết còn
chưa hiểu rõ. Đồng thời cũng giúp chúng em hiểu biết hơn về hệ thống lọc bụi tĩnh
điện. Điều này là rất cần thiết đối với sinh viên như chúng em, khơng chỉ đem lợi ích
về kiến thức mà cịn cho cả q trình ra làm việc thực tế sau này.
Báo cáo này của em có thể hoàn thành được là nhờ vào sự truyền đạt kiến thức,
sự giúp đỡ nhiệt tình thầy Võ Huy Hồn. Mặc dù báo cáo đã hoàn thành nhưng do thời
gian nghiên cứu có hạn, trình độ của bản thân cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi
những thiếu sót.
Em rất mong có được những ý kiến đóng góp của các thầy cô, các bạn để em
thực hiện tốt hơn ở báo cáo tốt nghiệp trong thời gian tới.
Em xin chân thành cảm ơn!

8
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Nam