Tiểu luận thiết kế hệ thống xử lý khí thải | Xử lý bụi trạm nghiền nhà máy bụi Kiên Lương | TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN – ĐHQG TP.HCM | KHOA MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI
NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ
XỬ LÝ BỤI TRẠM NGHIỀN NHÀ MÁY KIÊN LƯƠNG
CƠNG SUẤT 1.100.000 tấn/năm

GVHD: TS.Ngơ Thị Ngọc Lan Thảo
ThS.Võ Thị Thanh Thùy
Khóa học: 2018-2021

TP.Hồ Chí Minh - 2021
LỜI CÁM ƠN

1


Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến khoa Môi trường Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên đã đưa môn học Thiết kế hệ thống xử lý khí thải vào
chương trình giảng dạy. Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cám ơn đến giảng viên bộ
môn là cô Ngô Thị Ngọc Lan Thảo và cô Võ Thị Thanh Thùy đã hướng dẫn, truyền
đạt những kiến thức quý báu, tận tình giải đáp các thắc mắc của sinh viên, dành thời
gian để sửa bài tập cho chúng em. Đây chắc chắn sẽ là những kiến thức quý báu, bổ
ích, cũng là hành trang để chúng em có thể vững bước sau này.
Mơn học này rất thực tế, cung cấp đủ kiến thức cơ bản, gắn liền với nhu cầu
thực tiễn của sinh viên. Tuy vậy, do kiến thức rất rộng, khả năng tiếp thu thực tế còn
nhiều bỡ ngỡ nên chắn chắn bài đồ án sẽ có nhiều thiếu sót hay nội dung chưa được

chính xác, kính mong 2 cơ xem xét và góp ý để bài của chúng em được hoàn thiện
hơn và rút được kinh nghiệm cho bản thân.
Kính chúc 2 cơ nhiều sức khỏe, thành công và hạnh phúc trong sự nghiệp giảng dạy.
Chúng em xin chân thành cám ơn!

MỤC LỤC
2


DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

3


ĐẶT VẤN ĐỀ
Năm 2010-2019, ngành xi măng nước ta bước vào giai đoạn tái cấu trúc. Tăng
trưởng về sản lượng tiêu thụ và sản xuất xi măng của Việt Nam lần lượt ở mức 7,4
%/năm. Tiêu thụ trong nước hiện đóng góp hơn 68 % và xuất khẩu đóng góp 32 %
tổng sản lượng. Dự báo giai đoạn 2020-2030 tăng trưởng về tiêu thụ và sản xuất xi
măng ở mức 2.4 %/năm và 2.8 %/năm [Báo cáo xi măng, Nguyễn Lý Thanh
Lương].
Bụi xi măng là vấn đề đáng lo ngại đối với sức khỏe và môi trường của chúng ta bởi
đặc tính của bụi rất nhỏ và thường là bụi PM 2.5, PM10. Bụi xi măng góp phần vào gia
tăng hiệu ứng nhà kính gây biến đổi khí hậu.
Giảm tốc độ tăng trưởng của cây trồng do các chất ô nhiễm thải ra ngồi mơi
trường. Nó cũng làm thay đổi thành phần hóa học của đất. Các chất ơ nhiễm lắng
xuống nước gây hại đến sự sống của hệ sinh vật dưới nước. Đối với con người, gây
ra các bệnh về đường hơ hấp, gây kích ứng mắt, da,.. Tiếp xúc lâu dài có thể là yếu

tố gây ra bệnh ung thư.
Từ đó mà việc xử lý ơ nhiễm bụi xi măng trở thành một vấn đề được nhà nước, các
cấp lãnh đạo, đặc biệt là các hộ dân sinh sống gần các nhà máy hết sức quan tâm.

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Hiểu được tính chất của bụi xi măng.

4


Đề xuất và đưa ra phương án xử lý bụi hợp lý cho Trạm nghiền Kiên Lương công
suất 1.100.000 tấn/ năm.
Tính tốn được hệ thống xử lí bụi.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY
1.1.

Nhà máy Kiên Lương

Nhà máy Xi măng Kiên Lương có trụ sở chính đặt tại Thị trấn Kiên Lương, Huyện
Kiên Lương, Tỉnh Kiên Giang.
Trước nhu cầu phát triển xây dựng, từ những năm 60 - thế kỷ 20, chính quyền Sài
Gịn đã chọn vùng Hà Tiên để xây dựng nhà máy xi măng vì nơi đây có vùng
nguyên liệu khá lý tưởng cho việc sản xuất. Xi Măng Hà Tiên đã chính thức ra đời
từ đó.
Nhà máy xi măng Kiên Lương đã được khánh thành vào năm 1964. Lúc này nhà
máy chỉ sản xuất Clinker và chuyển về nhà máy Thủ Đức nghiền thành xi măng và
đóng bao mang thương hiệu Xi Măng Hà Tiên – nhãn hiệu kỳ lân.
Sau khi thống nhất đất nước (năm 1975), Xi Măng Hà Tiên vẫn tiếp tục được sản
xuất dưới sự điều hành trực tiếp của các cơ quan quản lý nhà nước. Năm 1983, nhà

máy xi măng Kiên Lương và nhà máy xi măng Thủ Đức được hợp nhất thành nhà
máy liên hợp Xi Măng Hà Tiên.
Từ năm 1985 nhà máy được tiếp tục mở rộng theo công nghệ hiện đại của Pháp.
Đến năm 1991, dây chuyền sản xuất Clinker phương pháp khơ được hình thành và
từ tháng 8/1992, hệ thống nghiền và đóng bao xi măng tại Kiên Lương đã chính
thức đi vào hoạt động.
Bảng 1.1: Cơng suất hoại động của nhà máy:
Tên nhà máy

Sản xuất xi măng ( tấn/năm)

Sản xuất clinker ( tấn/năm)

Xi măng Kiên Lương

900.000

1.000.000

Dự án Hà Tiên khác

600.000

1.260.000
5


Với công nghệ hiện đại của VENOTEC-PIC (Pháp - 1964), hãng Polysius (Đức 1991) thì hiện tại nhà máy đang xử dụng cơng nghệ sản xuất clinker xi măng bằng
lị quay phương pháp khơ.
1.2.

Khí thải xi măng

Khí thải trong nhà máy xi măng gồm hai thành phần chính là bụi và chất ơ nhiễm.
CO2 sinh ra trong q trình sản xuất clinker, một thành phần của xi măng.
Cụ thể, đá vơi (CaCO3) được nung nóng trong lị quay ở nhiệt độ 1.000°C. CO 2 là
sản phẩm phụ trong quá trình nung.
Lượng CO2 trong khí thải một nửa là từ quá trình nung, nửa cịn lại từ nhiên liệu
hóa thạch được sử dụng để làm nóng lị nung.
Các chất gây ơ nhiễm khơng khí bao gồm SOx và NOx cũng phát sinh từ lị nung và
q trình sấy khơ. SO2 được tạo ra từ các hợp chất lưu huỳnh trong quặng và nhiên
liệu được đốt cháy. Quá trình đốt cháy nhiên liệu trong các lò quay nung xi măng
tạo ra NOx từ nitơ trong nhiên liệu và khơng khí.
Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) phát sinh từ xăng, dung mơi được lưu trữ
và các hóa chất cơng nghiệp khác.
Đốt cháy khơng hồn tồn nhiên liệu có chất hữu cơ cũng là một nguồn thải VOCs
vào khơng khí .
Bụi phát sinh (PM2.5, PM10) có nguồn gốc từ q trình khai thác, vận chuyển nguyên
liệu, đập nghiền sàng nguyên liệu, nung nguyên liệu ở nhiệt độ cao, đóng gói và vận
chuyển thành phẩm. Các hạt bụi có kích thước khác nhau và lan truyền trong khơng
khí, phát tán đi rất xa.
→ Tác hại:
Là nguyên nhân dẫn đến sự nóng lên tồn cầu, và cũng là tác nhân có hại cho
sức khỏe con người. Nó có tác động xấu đến khơng khí, nước và đất.
• Giảm tốc độ tăng trưởng của cây trồng do các chất ơ nhiễm thải ra ngồi mơi
trường. Nó cũng làm thay đổi thành phần hóa học của đất. Các chất ô nhiễm
lắng xuống nước gây hại đến sự sống của hệ sinh vật dưới nước. Đối với con
người, gây ra các bệnh về đường hô hấp, gây kích ứng mắt, da,.. Tiếp xúc lâu
dài có thể là yếu tố gây ra bệnh ung thư.
• Chúng phát sinh trong quy trình sản xuất từ khai thác nguyên liệu đến đóng

gói thành phẩm. Ngồi ra cịn có phát thải từ giao thơng vận tải, nhiên liệu sử
dụng.
•

6


1.3.

Các quy chuẩn về khí thải xi măng

QCVN 23:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải cơng nghiệp sản
xuất xi măng.

Bảng 1.2: Nồng độ các thông số ô nhiễm trong khí thải cơng nghiệp sản xuất
xi măng (QCVN 23:2009/BTNMT)
STT

Nồng độ C (mg/Nm3)

Thông số
A

B1

B2

1

Bụi tổng

400

200

100

2

Cacbon oxit, CO

1000

1000

500

3

Nitơ oxit, NOx (tính theo NO2)

1000

1000

1000

4

Lưu huỳnh dioxit, SO2

1500

500

500

Chú thích:
Đối với các lị nung xi măng có kết hợp đốt chất thải nguy hại sẽ có quy
chn kỹ thuật quốc gia về mơi trường riêng.
• Đối với xưởng nghiền ngun liệu/clinker khơng quy định các nồng độ CO,
NOx, SO2.
•

Cột A quy định nồng độ C của các thơng số ơ nhiễm trong khí thải cơng nghiệp sản
xuất xi măng làm cơ sở tính toán nồng độ tối đa cho phép đối với các dây chuyền
sản xuất của nhà máy, cơ sở sản xuất xi măng hoạt động trước ngày 16 tháng 1 năm
2007 với thời gian áp dụng đến ngày 01 tháng 11 năm 2011;
•

Cột B1 quy định nồng độ C của các thơng số ơ nhiễm trong khí thải cơng
nghiệp sản xuất xi măng làm cơ sở tính tốn nồng độ tối đa cho phép áp dụng
đối với;

7


Các dây chuyền sản xuất của nhà máy, cơ sở sản xuất xi măng hoạt động
trước ngày 16 tháng 1 năm 2007 với thời gian áp dụng kể từ ngày 01 tháng
11 năm 2011 đến ngày 31 tháng 12 năm 2014;

• Các dây chuyền sản xuất của nhà máy, cơ sở sản xuất xi măng bắt đầu hoạt
động kể từ ngày 16 tháng 01 năm 2007 với thời gian áp dụng đến ngày 31
tháng 12 năm 2014;
•

Cột B2 qui định nồng độ C để tính nồng độ tối đa cho phép các thơng số ơ nhiễm
trong khí thải cơng nghiệp sản xuất xi măng áp dụng đối với:
Các dây chuyền sản xuất của nhà máy, cơ sở sản xuất xi măng xây dựng mới
hoặc cải tạo, chuyển đổi cơng nghệ;
• Tất cả dây chuyền của nhà máy, cơ sở sản xuất xi măng với thời gian áp
dụng kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2015;
•

Ngồi 04 thơng số quy định tại Bảng 1, tuỳ theo yêu cầu và mục đích kiểm sốt ơ
nhiễm, nồng độ của các thơng số ơ nhiễm khác áp dụng theo quy định tại cột A hoặc
cột B trong Bảng 1 của QCVN 19: 2009/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật qc gia về
khí thải cơng nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ.
Bảng 1.3: Hệ số công suất nhà máy Kp (QCVN 19: 2009/BTNMT):
Tổng công suất theo thiết kế
(triệu tấn/năm)

Hệ số Kp

P≤ 0,6

1,2

0,6 < P ≤ 1,5

1,0

P > 1,5

0,8

Bảng 1.4: Hệ số vùng và khu vực Kp và phương pháp xác định dựa trên tiêu chuẩn
(TCVN):
Phân vùng khu vực
Loại 1 (1)

Nội thành đô thị loại đặc biệt và đô thị loại I, rừng đặc
dụng, di sản thiên nhiên, di tích lịch sử, văn hóa được xếp
hạng, nhà máy, cơ sở sản xuất xi măng có khoảng cách

Hệ số Kv
0,6

8


đến ranh giới các khu vực này dưới 5km.
Loại 2 (2)

Nội thành, nội thị đô thị loại II,III,IV, vùng ngoại thành đơ
thị loại đặc biệt, đơ thị loại I có khoảng cách đến ranh giới
nội thành lớn hơn hoặc bằng 5km, nhà máy cơ sở sản xuất
xi măng có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này
dưới 5km

0,8

Loại 3 (3)

Khu công nghiệp, đô thị loại V, vùng ngoại thành, ngoại
thị đô thị loại II, III, IV coa khoảng cách đến ranh giới nội
thành, nội thị lớn hơn hoặc bằng 5km, nhà máy, cơ sở sản
xuất xi măng có khoảng cách đến ranh giới các khu vực
này dưới 5km

1,0

Loại 4 (4)

Nơng thơn

1,2

Loại 5 (5)

Nơng thơn miền núi

1,4

Chú thích:
(1) Đơ thị được xác định theo quy định tại Nghị định số 42/2009/NĐ-CP ngày 07
tháng 5 năm 2009 của Chính phủ về việc phân loại đô thị;
(2) Rừng đặc dụng xác định theo Luật Bảo vệ và phát triển rừng ngày 14 tháng 12
năm 2004 gồm: vườn quốc gia; khu bảo tồn thiên nhiên; khu bảo vệ cảnh quan; khu
rừng nghiên cứu, thực nghiệm khoa học;
(3) Di sản thiên nhiên, di tích lịch sử, văn hóa được UNESCO, Thủ tướng Chính

phủ hoặc bộ chủ quản ra quyết định thành lập và xếp hạng;
(4) Trường hợp nguồn phát thải có khoảng cách đến 02 vùng trở lên nhỏ hơn 02 km
thì áp dụng hệ số vùng, khu vực Kv đối với vùng có hệ số nhỏ nhất;
(5) Khoảng cách quy định tại bảng 3 được tính từ nguồn phát thải.
Một số TCVN về khí thải xi măng:
TCVN 5977:2005 Sự phát thải của nguồn tĩnh – Xác định giá trị và lưu
lượng bụi trong các ống dẫn khí – Phương pháp khối lượng thủ cơng;
• TCVN 6750:2005 Sự phát thải của nguồn tĩnh – Xác định nồng độ khối
lượng lưu huỳnh điôxit – Phương pháp sắc ký khí ion;
•

9


TCVN 7172:2002 Sự phát thải của nguồn tĩnh – Xác định nồng độ khối
lượng nitơ oxit – Phương pháp trắc quang dùng naphtyletylendiamin;
• TCVN 7242:2003 Lị đốt chất thải y tế - Phương pháp xác định nồng độ
cacbon monoxit (CO) trong khí thải.
•

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ
NGUỒN THẢI
2.1. Quy trình sản xuất

10


Đá vơi

Đất sét

Khoan, nổ mìn,
vận chuyển

Khoan, nổ mìn,
vận chuyển

Máy đập đá vôi

Máy đập đất sét

Kho chứa đá vôi, đất sét
Máy nghiền nguyên liệu
Xilo chứa đồng nhất

Than
Máy nghiền than

Hệ thống cyclone trao đổi nhiệt

Lị nung
Hầm sấy

Xilo chứa Clinker

Dầu MFO

Ơ tơ

Máy nghiền xi măng

Thạch cao
phụ gia

Xilo chứa xi măng

Ơ tơ

Vỏ bao

Máy đóng bao

Tàu hỏa

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất
Các giai đoạn sản xuất:
•

Giai đoạn 1: Tách chiết ngun liệu thơ

Xi măng có sử dụng các ngun liệu thơ gồm: canxi, sắt, silic, nhơm là thành
phần chính trong đất sét, đá vôi và cát. Nguyên liệu thô được tách từ các núi đá
11


vơi sau đó thơng qua băng chuyền được vận chuyển tới các nhà máy. Ngồi ra
cịn rất nhiều ngun liệu thơ khác tham gia vào q trình sản xuất xi măng như:
đá phiến, vảy thép cán, tro bay và bô xít với lượng yêu cầu nhỏ. Trước khi được
vận chuyển tới nhà máy thì khối đá lớn được nghiền nhỏ có kích thước tương
đương với kích thước các viên sỏi.
•

Giai đoạn 2: Phân chia tỷ lệ, trộn lẫn và nghiền

Các ngun liệu thơ từ quặng sẽ được chuyển đến phịng thí nghiệm của nhà
máy, phịng thí nghiệm sẽ tiến hành phân tích để chia tỷ lệ chính xác giữa đá vôi
và đất sét trước khi bắt đầu nghiền. Thông thường sẽ chia theo tỷ lệ 80% đá vôi
và 20% đất sét. Sau đó nhà máy sẽ tiến hành nghiền hỗn hợp với sự trợ giúp của
các con lăn quay và bàn xoay. Bàn xoay sẽ quay liên tục dưới con lăn và con lăn
tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp để nghiền hỗn hợp thành bột mịn. Hỗn hợp
nguyên liệu thơ cịn lại sẽ được dự trữ trong đường ống sau khi đã nghiền hỗn
hợp thành bột mịn.
•

Giai đoạn 3: Trước khi nung

Những nguyên liệu được nghiền hoàn chỉnh sẽ được đưa vào buồng trước khi
nung. Buồng này sẽ chứa một chuỗi các buồng xoay trục đứng, nguyên liệu thô
được đẩy qua đây và vào trong lò nung. Buồng trước nung này sẽ tận dụng nhiệt
tỏa ra từ lò, giúp tiết kiệm năng lượng và làm cho nhà máy thân thiện với mơi
trường hơn.
•

Giai đoạn 4: Giai đoạn trong lị

Nhiệt độ trong lị có thể lên tới 1450⁰C do xảy ra phản ứng hóa học khử cacbon
và thải khí CO2. Chuỗi phản ứng hóa học giữa Ca và SiO2 tạo ra CasiO3 là
thành phần chính trong xi măng. Lị nhận được nhiệt từ bên ngồi nhờ khí tự
nhiên hoặc than đá. Khi nguyên liệu rơi xuống phần thấp nhất của lị nung thì sẽ
hình thành lên sỉ khơ.
•

Giai đoạn 5: Làm mát và nghiền thành phẩm

Sau khi ra khỏi lò, sỉ được làm mát nhờ vào khí cưỡng bức, sỉ sẽ tỏa ra lượng
nhiệt hấp thụ và từ từ giảm nhiệt, lượng nhiệt sỉ tỏa ra sẽ được thu lại quay trở
vào lò, giúp tiết kiệm năng lượng. Các viên bi sắt sẽ giúp nghiền bột mịn ra
thành xi măng.
•

Giai đoạn 6: Đóng bao và vận chuyển

Sau khi nghiền thành bột, xi măng sẽ được đóng bao với trọng lượng từ 20 – 40 kg/
1 túi, chúng sẽ được phân phối tới cửa hàng và tới tay người tiêu dùng.

12


Bảng 1.5: Nồng độ bụi trong khí thải ở cơng đoạn nghiền xi măng
[Trần Ngọc Chấn, Tâp 1]

2.2.

Nguồn thải
Hình 2.2: Sơ đồ nguồn thải
Đá vôi
Điện
Điện
Phụ gia
Điện

Than

Đất sét

Chuẩn bị nguyên liệu

Bụi, ồn

Nghiền phối liệu

Bụi, ồn

Nung clinker

Khói, bụi

Than
Điện
Nước

Làm nguội clinker

Bụi
Nước thải

Ủ clinker (Si lô chứa)
Điện
Phụ gia
Thạch cao
Điện

Điện
Vỏ bao

Nghiền xi măng

Bụi, ồn

Si lô xi măng

Bụi, ồn

Đóng bao xi măng

Bụi
Vỏ bao hư

Xuất xi măng
13


2.3.

Các phương pháp xử lý bụi thải

2.3.1. Phương pháp khô
2.3.1.1.
Thiết bị cyclon
a) Cấu tạo

Cyclone có thiết kế nhỏ gọn, dạng hình ống dài với phần đầu tựa như cái phễu,

phần đuôi thon nhỏ dần. Cấu trúc của một máy lọc Cyclone như sau:
•
•
•
•
•
•
•

Máy lọc Cyclone có đầu cho nguồn liệu vào (feed inlet), ổ cắm và đầu
vào, thân của Cyclone và underflow ổ cắm, xả outlet.
Phần trên là ống dẫn bùn và nước vào.
Thân hình trụ, dạng nón hình nón, to ở phần đầu và thon dần.
Ống tâm.
Ống dẫn nước đã được lọc ra ngồi.
Thân hình nón.
Cửa ra của nước.

Hình 2.3: Thiết bị cyclon
14


b) Nguyên lý hoạt động

Cyclone hoạt động theo nguyên tắc lọc ly tâm trầm tích, nghĩa là nước sẽ chịu
những tác động xoay chiều khác nhau để có thể loại bỏ hết bụi bẩn và tạp chất.
Nguyên tắc lọc có 2 giai đoạn (hoặc 3 giai đoạn) như sau:
•
•
•

•

•

Đầu tiên chất lỏng chứa tạp chất được đưa vào đầu máy lọc Cyclone, tiếp
theo nguồn nước này sẽ chịu tác động của một áp lực nước.
Máy lọc Cyclone sẽ sản xuất ra 3 chiều elliptic quay phong trào để tiến
hành lọc nước.
Mỗi loại hạt sẽ có mức độ khác nhau do đó việc máy sản xuất ra các lực
xoay như: ly tâm, các centripetal nổi và lực kéo là khác nhau.
Lực ly tâm sẽ tác động đến dịng nước, do đó những hạt nặng hơn trong
nước sẽ được loại bỏ. Nước rời từ cyclone tại đầu ra khi dịng nước đến
phía cuối cùng của hình trụ. Cuối cùng các tạp chất, hạt thô sẽ được loại
bỏ từ cyclone underflow factory outlet.
Các hạt mịn, nước đã được lọc sẽ được trào ra từ bộ phận tràn ồng. Như
vậy bạn đã kết thúc q trình lọc nước bằng Cyclone. Nhờ những dịng
lực kéo, ly tâm mà chất bẩn, cát, rong biển đã được lọc bỏ khỏi nguồn
nước triệt để.

2.3.1.2.
Thiết bị lọc bụi túi vải
a) Cấu tạo

Cấu tạo thiết bị lọc bụi túi vải bao gồm:
•
•
•
•
•
•

•
•
•
•
•
•

Khung bao quanh gọi là vỏ máy ( housing).
Phía trên có thể có mái che (weather enclosure) hoặc khơng.
Van đầu ra (outlet damper ) nơi khí sạch sau khi đã được lọc bụi đi ra.
Đường ống đầu ra (outlet duct) đường ống dẫn khí sạch sau khi được lọc.
Đường ống đầu vào ( inlet duct) dẫn khí bẩn chứa bụi đi vào thiết bị.
Phễu ( hopper) chứa bụi rơi xuống khi rung, giũ bụi.
Cửa xả bụi xử dụng van quay có khóa (air lock), xích cào (drag chain) tự
động cào, gạt bụi khi bụi được xả qua cửa xả bụi.
Giá đỡ hay khung đỡ bằng tấm thép (support) giúp làm cho các túi lọc
chắc chắn hơn.
Cầu thang (staircase) công nhân kiểm tra thay thế túi lọc khi bị hỏng hóc.
Khí nén (compressed air manifold) giúp làm sạch bụi.
Túi lọc và lồng thép ( bag/ cage).
Van giũ bụi.

15


Hình 2.4: Cấu tạo thiết bị lọc bụi túi vải (1)

16

Hình 2.5: Cấu tạo thiết bị lọc bụi túi vải (2)
b) Nguyên lý hoạt động
• Nguyên lý hoạt động của hệ thống lọc bụi túi vải như sau: cho không 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 .
• 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 giũ bụi.
• Bụi được gỡ bỏ từ túi lọc bởi lực nén của khí nén vào trong lịng túi lọc
(thơng qua hệ thống van điện từ và bình tích khí nén), áp suất thơng
thường khoảng 4 bar.
• Trong suốt q trình làm sạch, bụi rơi vào phễu và được vận chuyển đi
thông qua hệ thống xả và vận chuyển dưới đáy lọc bụi (gồm van khóa,
xích cào).

17


•

•

•

•

•
•
•
•
c)

Trong q trình lọc, bụi tích lại ở bên ngồi túi vải và làm tăng trở kháng
vận hành dần dần. Khi trở kháng đạt đến một giá trị cài đặt trước, bộ điều
khiển làm sạch (cleaning controller) gửi ra ngoài một tín hiệu.
Trước hết van poppet (poppet valve) đóng để dừng q trình lọc. Sau đó
van khis nén được mở làm khí nén được nén vào túi lọc thơng qua đường
ống định vị ở bên trên mỗi hàng của túi lọc, túi lọc bị phồng ra và rung
mạnh làm bụi rơi ra khỏi bề mặt bên ngoài của túi, bụi rơi vào phễu gom.
Đó được gọi là bước hồn ngun túi lọc. bước này có thể đan xen với
chu kỳ làm việc của thiết thị lọc, tuy nhiên cũng có trường hợp một hoặc
một số ngăn ngừng làm việc để hồn ngun túi vải , khơng nhất thiết là
tất cả.
Tải trọng khơng khí thường là 150- 200 m/h, trở lực của thiết bị khoảng
120- 150 kg/ m2. Chu kỳ rũ khoảng 2-3 h. Sau khi làm sạch của hệ thống
kết thúc, van poppet (poppet valve) mở lại và quá trình lọc lại bắt đầu.
Quá trình làm sạch được điều khiển bởi bộ đếm thời gian tự động.
Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải có năng suất lọc khoảng 150 – 180 m 3/h trên
1m2 diện tích bề mặt vải lọc.
Khi nồng độ bụi khoảng 30, 80 mg/m3 thì hiệu quả lọc bụi khá cao đạt từ
96¸99%.
Nếu nồng độ bụi trong khơng khí cao trên 5000 mg/m 3 thì cần lọc sơ bộ
bằng thiết bị lọc khác trước khi đưa sang bộ lọc túi vải.
Hiệu quả lọc đạt tới 99,5%.

Cơ chế hoàn nguyên bụi

Trong bài sử dụng cơ chế xung bụi bằng khí nén. Cơ chế hoạt động gần giống như
thổi khí ngược, nghĩa là sau khi bụi chứa đầy trong túi. Hệ thống tự động dừng máy
hút và thổi xung khí ngược lại, và có thêm hệ thống cân điện tử, giúp hẹn giờ và
phun xung khí nén lúc phù hợp.
2.3.2. Phương pháp ướt

Phương pháp ướt quá trình lọc bụi trong thiết bị lọc ướt được dựa trên nguyên lý
sự tiếp xúc giữa dịng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dịng khí bị chất lỏng
giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cắn bùn. Phương pháp lọc bụi bằng thiết bị lọc
bụi kiểu ướt có thể xem là đơn giản nhưng hiệu quả rất cao.
Do tiếp xúc dòng khí nhiễm bụi với chất lỏng hình thành bề mặt tiếp xúc pha. Bề
mặt này bao gồm các bọt khí, tia khí, tia lỏng, giọt lỏng và màng lỏng. trong đa số
thiết bị thu hồi bụi ướt tồn tại các dạng bề mặt khác nhau, do đó bụi được thu hồi
theo nhiều cơ chế khác nhau.

18


Ưu điểm:
- Hiệu quả thu hồi bụi cao hơn;
- Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến m ;
- Có thể sử dụng bụi khi độ ẩm và nhiệt độ cao;
- Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất;
- Cùng với bụi có thể thu hồi hơi và khí.
Nhược điểm:
- Bụi thu được ở dạng cặn do đó phải xử lý nước thải, làm tăng giá quá trình xử
lý;
- Các giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lắng trong ống dẫn
và máy hút bụi.

2.3.3. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện
a) Cấu tạo

Gồm 3 bộ phận chính:
•

Vỏ máy hay cịn gọi là thân lọc bụi: Cấu tạo dạng hình hộp chữ nhật,
được hàn bằng thép lại với nhau tạo thành buồng lắng bụi. Vỏ máy lọc
tĩnh điện có cửa cho dịng khí lẫn bụi vào, cửa cho dịng khí sạch ra. Bên
ngồi nó cịn được bọc một lớp bảo ơn.

•

Các điện cực: Bao gồm 2 loại bản cực có cấu tạo khơng giống nhau.
Trong đó, bản cực dương là bản cực kim loại bề mặt dạng tấm phẳng để
tăng diện tích tiếp xúc bụi. Bản cực âm là những dây thép có gai nhằm
tập trung điện tích. Các điện cực trái dấu này được bố trí nằm xen kẽ
nhau.

•

Cơ cấu rũ bụi: Giống như một cánh búa được lắp trên một trục và nối với
động cơ quay lắp trên đỉnh lọc bụi.

Bên cạnh 3 bộ phận chính kể trên, trên đầu máy lọc cịn được trang bị hệ thống
lưới sàng có mục đích là phân tán đều khí và bụi khi vào trong lọc bụi.

19

Hình 2.6: Thiết bị lọc bụi tĩnh điện
b) Nguyên lý hoạt động

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 không 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.

20


Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động thiết bị lọc bụi tĩnh điện

21


CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ XỬ
LÝ BỤI THẢI
3.1.

Phân tích các dây chuyền xử lý của các nhà máy

3.1.1

Công nghệ 1
Nguồn thải

Chụp hút

Thiết bị cyclone

Thiết bị lọc túi vải

Quạt hút

Ống khói
Hình 3.6: Sơ đồ cơng nghệ 1
a) Thuyết minh công nghệ:

Bụi xi măng phát sinh trong quá trình sản xuất ở các nhà máy xi măng được thu
gom bằng chụp hút đặt trên các thiết bị và được dẫn bằng đường ống dẫn vào thiết
bị cyclone. Không khí lẫn bụi đi vào thiết bị cyclone theo phương tiếp tuyến với
ống trụ của cyclone và chuyển động xoáy trịn đi xuống phía dưới, khi gặp phểu,
dịng khí bị đẩy ngược lên chuyển động xoáy trong ống trụ, các hạt bụi dưới tác
dụng của lực ly tâm sẽ va vào thành dẫn đến mất quán tính và rơi xuống dưới phễu
thu bụi của cyclone.
Dịng khí sau khi ra khỏi thiết bị cyclone sẽ được dẫn vào thiết bị lọc bụi túi vải,
đầu tiên các hạt bụi lớn hơn các khe giữa các sợi vải sẽ được giữ lại trên bề mặt, các
hạt nhỏ hơn bám dính trên bề mặt sợi vật liệu lọc do va chạm, dưới tác dụng của lực
hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, dần dần lớp bụi thu được dày lên tạo thành lớp màng

trợ lọc và lớp này có thể giữ được hầu hết các hạt bụi có kích thước rất nhỏ. Sau
22


một thời gian lớp bụi sẽ rất dày làm sức cản của màng quá lớn, ta phải ngưng và
tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải,phương pháp loại bỏ bụi ở đây người ta
sử dụng rũ bụi dòng khí ngược liên tục.
Dịng khí sau khi qua thiết bị lọc túi vải được dẫn qua ống khói và thốt ra ngồi.
b) Ưu nhược điểm

Ưu điểm:
•

Cơng nghệ phù hợp với đặc điểm tính chất của nguồn thải.
Cấu tạo đơn giản hiệu xuất lọc bụi rất cao nồng độ sau xử lý đạt tiêu chuẩn.

•

Chi phí thi cơng, chi phí vật tư thiết bị rẻ.

•

Chi phí vận hành thấp.

•

Chi phí bảo dưỡng thấp.

•

Thu hồi được bụi ở dạng khơ nên có khả năng tái sử dụng.

•

Hiệu quả lọc bụi tương đối cao.

•

Thiết bị chịu được nhiệt độ cao, chịu ăn mịn.

•

Dễ dàng chế tạo thi cơng.

•

Mẫu mã thiết bị nhiều, có sẵn nhiều mẫu để lựa chọn trên thị trường.

•

Khơng có phần chuyển động.

•

Tốn ít diện tích để xây dựng.

•

Hoạt động ổn định.

•

Thời gian sử dụng dài.

•

Nhược điểm:
•
•

Địi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc và thiết bị rũ lọc.
Nhân cơng vận hành lắp đặt phải có tay nghề cao.

23


3.1.2. Công nghệ 2

Bụi phát sinh

Chụp hút

Hệ thống đường ống

Thiết bị lọc túi vải

Quạt hút
Ống khói

QCVN 23/2009 BTNMT

Hình 3.7: Sơ đồ công nghệ 2
a) Thuyết minh công nghệ

Bụi được thu gom ngay tại vị trí phát sinh thơng qua các chụp hút. Các chụp hút
được nối với hệ thống ống dẫn vào thiết bị lọc túi vải.
Khơng khí lẫn bụi đi qua tấm vải lọc, ban đầu các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi
vải sẽ 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 tất cả các hạt bụi
có kích thước rất nhỏ.
Hiệu quả lọc đạt tới 99,8% và lọc được tất cả các hạt rất nhỏ nhờ có lớp trợ lọc. Sau
một khoảng thời gian lớp bụi sẽ rất dày làm sức cản của màng quá lớn, ta phải
ngưng cho khí thải đi qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải và phải
hoan nguyên túi lọc.Tùy thuộc vào công nghệ mà người ta chọn thiết bị rũ bụi dùng
dịng khí ngược (đối với quá trình liên tục) và rung cơ học (đối với q trình gián
đoạn) và xung động bằng khí nén. [ Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn ngành xi
măng(2011)].
Khí sau khi qua thiết bị lọc túi vải của hệ thống xử lí khí thải được dẫn ra ống thải
và thốt ra ngồi khơng khí.
24


Bảng 3.5: Đặc tính kĩ thuật của Xi măng sử dụng trong lọc túi[Sổ tay hướng dẫn
kiểm sốt khí thải cơng nghiệp]
Lọc túi

Kĩ thuật
rũ bụi

Xung

Loại

Hình
dạng

Vật Liệu

Khu
vực lọc

Vải dệt
hoặc khơng
dệt

Ống

Sợi tổng
hợp( teflon)

Bên
trong

Tốc độ lọc
(m/ph)

Nhiệt
độ

6-12

~200

b) Ưu và nhược điểm

Ưu điểm
•
•
•
•
•

Cơng nghệ đề xuất phù hợp với đặc điểm, tính chất của nguồn khí thải.
Nồng độ khí thải sau xử lý đạt QCVN 19:2009/BTNMT.
Cấu tạo đơn giản.
Hiêu suất lọc bụi tương đối cao.
Không gian lắp đặt nhỏ.

Nhược điểm:
•
•
•

Địi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc và thiết bị rũ lọc.
Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm.
Không thể tái sinh vật liệu lọc.

25