Nghiên cứu, tính toán, thiết kế thiết bị lọc bụi khí thải bằng phương pháp khô từ máy sấy vật liệu có độ ẩm tới 17

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ




BÁO CÁO TỔNG KẾT


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ


CẤP BỘ NĂM 2010



Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ LỌC BỤI KHÍ
THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ TỪ MÁY SẤY VẬT LIỆU CÓ
ĐỘ ẨM TỚI 17% TRONG CÔNG NGHIỆP.

Ký hiệu: 205.10.RD/HĐ-KHCN



Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương
Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí

Chủ nhiệm đề tài: KS. Trịnh Xuân Đạt

8707

Hà Nội – Năm 2010


3



BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ






BÁO CÁO TỔNG KẾT


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ


CẤP BỘ NĂM 2010



Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ LỌC BỤI KHÍ
THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ TỪ MÁY SẤY VẬT LIỆU CÓ
ĐỘ ẨM TỚI 17% TRONG CÔNG NGHIỆP.


Ký hiệu: 205.10.RD/HĐ-KHCN





Thủ trưởng đơn vị Chủ nhiệm đề tài

(Ký tên, đóng dấu) (Ký, ghi rõ họ tên)




TRỊNH XUÂN ĐẠT


Hà Nội – Năm 2010


4

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa……………………………………………………………… 01

MỞ ĐẦU …………………………………………………………… 08
1. Cơ sở pháp lý đề tài……………………………………………… …. 08
2. Tính cấp thiết đề tài 08
3. Đối tượng nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu………… 09
3.1 Đối tượng nghiên cứu
09
3.2. Mục đích nghiên cứu………………………………………
10
3.3. Nội dung nghiên cứu……………………………………… ……
10
3.4. Lập báo cáo khoa học và phương pháp nghiên cứu…………….
10
4. Ý nghĩa của đề tài………………………………………………
11
3.1 Ý nghĩa khoa học công nghệ
11
3.2. Ý nghĩa kinh tế xã hội
11
Chương 1: TỔNG QUAN
12
1.1 Cơ sở lý thuyết về bụi……………………………………… …… 12
1.1.1. Khái niệm chung về bụi……………………………………… 12
1.1.2. Khái niệm về lọc bụi…………………………………………
13
1.1.3. Nguyên nhân tạo thành bụi……………………………………. 13
1.1.4. Sự kết tủa của bụi……………………………………………
14
1.2. Các phương pháp lọc bụi……………………………………… …. 14
1.2.1. Buồng lắng bụi………………………………………………
14

1.2.2. Lọc bụi ly tâm…………………………………………………
16
1.2.3. Lọc bụi qua lưới vải lọc…………………………………… 18
1.2.4 Lọc bụi điện………………………………………………… 23
1.3. Thiết bị lọc bụi túi lọc tro bay từ khí thải nhà máy nhiệt điện
đốt than……………………………………………………………………

26
1.3.1. Cấu tạo thiết bị lọc bụi túi……………………………………
27
1.3.2. Cấu trúc thiết kế……………………………………………….
29

5

1.3.3. Chức năng lọc…………………………………………… …… 30
1.3.4. Nguyên lý hoạt động của quá trình lọc………………………
31
1.3.5 Điều khiển và sự lọc……………………………………… …
32
1.3.6. Bộ túi lọc………………………………………………………
33
1.3.7. Giai đoạn làm sạch túi lọc……………………………………
35
1.3.8. Van cho hệ thống làm sạch……………………………………. 36
1.3.9. Thiết bị nén khí………………………………… ……………. 36
Kết luận chương 1
37
Chương 2: c¬ së lý thuyÕt vÒ sù ¶nh h−ëng cña mét sè
yÕu tè c«ng nghÖ cña läc bôi tói tíi

hiÖu suÊt läc bôi

38
2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy…………………………. ……
38
2.1.1. Khái niệm độ ẩm…………………………………………… 38
2.1.2. Ẩm trong vật liệu………………………………… …………. 38
2.1.2.1. Độ chứa ẩm……………………………………………… 38
2.1.2.2. Nồng độ ẩm…………………………… ……………… 38
2.1.2.3. Độ ẩm cân bằng…………………………… …………… 40
2.1.3. Các đặc tính nhiệt vật lý của vật ẩm……………… 40
2.1.3.1. Nhiệt dung riêng của vật ẩm…………………… ………. 40
2.1.3.2. Hệ số dẫn nhiệt của vật ẩm………………… ……… 41
2.1.3.3. Hệ số dẫn nhiệt độ………………………… …………… 42
2.1.4. Tác nhân sấy………………………………………. ……… 43
2.1.4.1. Khái niêm……………………………………………… 43
2.1.5. Không khí ẩm………………………………………………… 43
2.1.5.1. Phân loại không khí ẩm…………………………………. 44
2.1.5.2. Các thông số
đặc trưng của không khí ẩm………………. 45
2.1.6. Entanpi của không khí ẩm…………………………………… 47
2.1.6.1. Khái niệm về Entanpi…………………………………… 47
2.1.6.2. Entanpi của không khí ẩm………………………………. 48

6

2.1.7. Đồ thị I-d của không khí ẩm………………………… ………
48
Đặc điểm của đồ thị I-d………………………………… 49
2.2. Đặc điểm của quá trình sấy vật liệu có độ ẩm cao………………. 52

2.3. Đặc điểm của quá trình sấy tro bay có độ ẩm cao………………. 53
2.3.1. Tính toán sơ bộ các thông số khi sấy tro bay của dây truyền
sấy tro bay phả lại……………………………………………………
56
2.4. Đặc điểm của quá trình lọc bụi tro bay có độ ẩm cao từ nhà
máy nhiệt đ
iện than……………………………………………………
66
2.5. Những yếu tố công nghệ của lọc bụi túi ảnh hưởng tới hiệu suất
lọc bụi……………………………………………………………………
67
2.6. Kết luận chương 2 ……………… ……………………………
68
Chương 3 NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG
SỐ CÔNG NGHỆ CỦA LỌC BỤI TRO BAY TỪ KHÍ THẢI CỦA
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN CỦA LỌC BỤI TÚI
69
3.1 Trang thiết bị thí nghiệ
m để chuẩn bị chạy khảo nghiệm ………. 69
3.1.1 Nguyên liệu phục vụ thí nghiệm……………………………… 69
3.1.2 Trang thiết bị thực nghiệm…………………………………… 69
3.1.2.1. Lò đốt than………………………………………………. 70
3.1.2.2. Máy sấy thùng quay……………………………… 71
3.1.2.3 Thiết bị lọc bụi túi……………………………… …
73
3.1.3 Thiết bị và dụng cụ đo lường…………………………………. 74
3.1.3.1.Can nhiệt và đồng hồ hiển thị nhiệt độ……………
74
3.1.3.2. Cân xác định độ ẩm trong phòng thí nghiệm……….
76

3.1.3.3. Thiết bị kiểm tra nồng độ bụi…………………… …
78
3.1.3.4. Một số dụng cụ khác dùng trong quá trình thí
nghiệm… ……………………………………

79
3.2. Trình tựu khảo nghiệm nghiệm……………………………
79
3.2.1 Khảo nghiệm ảnh hưởng của chu kỳ rũ bụi đến hiệu suất
của lọc



7

bụi……………………………………………………………

80
3.2.2 Khảo nghiệm ảnh hưởng của chu kỳ rũ bụi đến cường độ
dòng điện qua động cơ quạt hút ……………………………….

82
3.2.3 Khảo nghiệm ảnh hưởng của lưu lượng quạt hút đến hiệu
suất của lọc bụi………………………………………………….

83
3.2.4 Thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào và lưu lượng
đến hiệu suất của lọc bụi…………………………………… ….

84

3.3 Kết luận chương 3……………………………………………
85
KẾT LUẬN CHUNG ……………………………………… ……….
88
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………
89
PHỤ LỤC 90


















8

DANH SCH CC THNH VIấN THAM GIA


STT Họ và tên Học hàm, học vị Cơ quan công tác
1 Dơng Văn Long Tiến sĩ Viện NCCK
2 Trịnh Xuân Đạt Kỹ s cơ khí Viện NCCK
3 Hoàng Trung Kiên Kỹ s cơ khí Viện NCCK
4 Nguyễn Việt Thái Kỹ s cơ khí Viện NCCK
















9

MỞ ĐẦU

1. C¬ së ph¸p lý cña ®Ò tµi
- Quyết định số: 6228/QĐ-BTC ngày 10 tháng 12 năm 2009 về việc đặt
hàng thực hiện các nhiệm vụ KHCN năm 2010 của Bộ trưởng Bộ Công Thương.
- Hợp đồng số 205.10.RD/HĐ-KHCN ngày 16 tháng 3 năm 2010 giữa
Bộ Công Thương và Viện Nghiên cứu Cơ khí.

2. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, đất nước ta đang đẩy mạ
nh xây dựng các công
trình thủy điện để đáp ứng nhu cầu điện năng của xã hội và đẩy nhanh xây dựng cơ
sở hạ tầng để đáp ứng như cầu nhà ở và đi lại của người dân, từ đó phát triển kinh tế
xã hội của đất nước.
Để tăng hiệu quả kinh tế dự án thông qua việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật
tiên ti
ến trong công tác xây dựng đập thuỷ điện, nhiều dự án trên thế giới và Việt
Nam đã áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn (RCC) thay thế cho công nghệ bê tông
thông thường ở các đập thuỷ điện có công suất trung bình và lớn.
Để áp dụng được công nghệ bê tông đầm lăn, vấn đề quan trọng là phải xác
định được nguồn cung cấp vật liệu kết dính (Pozzolan) theo 2 hướng: Sử dụng vật
liệu Pozzolan tự nhiên t
ừ các mỏ Pozzolan hiện có (phương án này theo đánh giá
của các chuyên gia là khó khả thi ở điều kiện Việt Nam); hoặc sử dụng tro bay từ
các nhà máy nhiệt điện (có tính khả thi cao về kỹ thuật, trữ lượng và đáp ứng được
nhu cầu sử dụng trong thời gian ngắn).
Căn cứ theo các báo cáo Quy hoạch phát triển nguồn điện gần đây thì trong
giai đoạn 2006 - 2010, sẽ khởi công đưa vào vận hành kho
ảng 40 dự án thuỷ điện
có quy mô công suất từ 30 MW trở lên, tổng công suất các dự án này khoảng 4.850
MW. Các dự án này dự kiến sử dụng 70% bê tông đầm lăn, khoảng 12,6 triệu m3.
Với khối lượng bê tông dùng công nghệ đầm lăn nói trên, dự kiến cần khoảng 1,7 -

2 triệu tấn phụ gia.

10

Giai on sau nm 2010, do s lng v quy mụ cụng sut ca d ỏn thu
in tng lờn ỏng k nờn nhu cu ph gia bờ tụng cho cụng ngh bờ tụng m ln
cng tng tng ng. D kin, bỡnh quõn hng nm nhu cu ph gia cho bờ tụng
m ln nm trong khong 200.000 - 300.000 tn/nm. c bit, i vi d ỏn Nh
mỏy Thu in Sn La cú cụng sut 2.400 MW, khi lng bờ tụng m ln c
n
phi s dng l 4,4 triu m3.
Thy c vn ú, nhiu doanh nghip nh Cao Cng, Bc Sn ó khai
thỏc, tỏi ch khớ thi t nh mỏy nhit in thnh tro bay. Nhng khõu lc bi
ca cụng on sy la chn cụng ngh lc bi t nờn nh hng nghiờm trng n
mụi trng v lm gim nng sut thit b do phi th
i nhiu tro bay theo nc.
Trc tỡnh hỡnh ny, Vin Nghiờn cu C khớ ó tham quan, kho sỏt trong
v ngoi nc, tỡm phng ỏn nghiên cứu, tính toán, thiết kế thiết bị lọc bụi khí
thải bằng phơng pháp khô từ máy sấy vật liệu có độ ẩm tới 17% trong công nghiệp
nhằm gii quyt vn ny.
Vỡ cụng on sy tro bay cú m u vo cao, trong mụi trng nhit
cao nờn khi a thit b lc bi vo hot ng ó xy ra rt nhiu vn nh hng
n hiu sut c
a lc bi t ú lm gim nng xut ca dõy chuyn sy tro bay.
Xut phỏt t nhng c im v tỡnh hỡnh trờn tỏc gi ó chn ti:
Nghiờn cu, tớnh toỏn, thit k thit b lc bi khớ thi bng phng phỏp
khụ t mỏy sy vt liu cú m ti 17% trong cụng nghip em li hiu qu kinh
t.
3. i tng, mc
ớch, ni dung v phng phỏp nghiờn cu

3.1. i tng nghiờn cu
i tng nghiờn cu ca ti l b thụng s ti u cho quỏ trỡnh sy lc
bi tro bay cú m cao 17% v trong mụi trng nhit cao.
Nghiờn cu tng quan cỏc ti liu, lý thuyt kt hp vi kho nghim.


11

3.2. Mục đích nghiên cứu
- Làm chủ công nghệ tính toán, thiết kế thiết bị lọc bụi cho máy sấy thùng
quay có vật liệu đầu vào độ ẩm 17%-19%, đầu ra nhỏ hơn 2% và hàm lượng
than nhỏ hơn 5%.
- Dùng làm tài liệu tham khảo cho sản xuất và nghiên cứu

3.3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về lọc bụi có độ ẩm và nhiệt độ cao;
- Khảo nghiệm dây chuyền s
ấy tro bay do trung tâm Thiết kế & Công nghệ chế
tạo máy- Viện nghiên cứu Cơ khí nghiên cứu chế tạo thử và đang chạy thử nghiệm
tại cơ sở sản xuất tro bay.
- Xây dựng được chế độ công nghệ lọc bụi tro bay từ máy sấy thùng quay
Φ2,2x16m với năng suất từ 7-7,5 tấn/giờ, theo điều kiện thực tiễn để đảm bảo lọc
bụi trong đ
iều kiện độ ẩm tro bay đầu vào từ 15-18%, đầu ra nhỏ hơn 2% , hàm
lượng than nhỏ hơn 5% và năng suất 7 tấn/giờ;
- Hoàn thiện hệ thống điều khiển, phần điện, phần cơ để đảm bảo chế độ công
nghệ của lọc bụi đã chọn;
- Hoàn thiện thiết kế tổng thể hệ thống lọc bụi cho máy sấy thùng quay
Φ2,2x16m
3.4. - Lập báo cáo khoa học Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với
chạy khảo nghiệm:
- Các phương pháp lọc bụi
- Phân tích động học và động lực học của bụi.
- Khảo nghiệm và xử lý số liệu khảo nghiệm.
- Phân tích và đánh giá kết quả khảo nghiệm.


12

4. í ngha ca ti
4.1. í ngha khoa hc cụng ngh
- Làm chủ đợc công nghệ, tính toán thiết kế, thiết kế và chế tạo lọc bụi
túi làm việc trong môi trờng có nhiệt độ và độ ẩm cao (độ ẩm vào tới 18%,
u ra nh hn 2% , nhit ti 250
0
C);
- Nâng cao năng lực và đào tạo đợc đội ngũ cán bộ KHCN về lọc bụi túi,
bụi khí thải có độ ẩm và nhiệt độ cao.
4.2. í ngha kinh t - xó hi
- Làm chủ đợc thiết kế chế tạo thiết bị lọc bụi có độ ẩm và nhiệt độ cao
khắp phục việc nhập ngoại với giá quá đắt nhng chất lợng tơng đơng với
thiết bị của các nớc trung bình tiên tiến trong khu vực;
- Tạo thêm công ăn việc làm cho đội ngũ t vấn thiết kế và các nhà máy
chế tạo trong nớc.

13

Chơng 1
Tổng quan
1.1. Cơ sở lý thuyết về bụi
1.1.1Khái niệm chung về bụi
Các phần tử chất rắn ở dạng rời rạc có thể đợc tạo ra trong các quá trình
nghiền, ngng kết và các phản ứng hoá học khác nhau. Dới tác dụng của các dòng
khí hoặc không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng ta thờng gọi là bụi.
Bụi là một hệ thống gồm hai pha:
- Pha khí
- Pha rắn rời rạc: đó là gồm các hạt có kích thớc nằm trong khoảng từ kích
thớc nguyên tử đến kích thớc có thể nhìn thấy đợc bằng mắt thờng,
chúng có khả năng tồn tại ở dạng lơ lửng trong một thời gian dài ngắn khác
nhau.
- Khái niệm về Sol khí (arêrozon): có thể coi là đồng nghĩa với bụi, đó là hệ
thống vật chất rời rạc gồm từ các hạt thể rắn và thể lỏng ở dạng lơ lửng trong
một thời gian dài khong hạn định. Kích thớc của sol khí rất bé , những hạt
lớn nhất cũng chỉ bằng khoảng 0,2 ữ 1àm.
Bụi thu giữ đợc hoặc bụi đã lắng đọng thờng đồng nghĩa với khái niệm bột,

tức là loại vật chất vụn, rời rạc.
Kích thớc của hạt bụi đợc hiểu đó là đờng kính của chúng hoặc độ dài
cạnh của hạt hoặc lỗ rây và đợc phân chia thành các loại:
- Bụi thô, cát bụi: gồm các hạt bụi chất rắn có kích thớc hạt > 75 àm
- Bụi: hạt chất rắn có kích thớc nhỏ hơn bụi thô, chúng có kích thớc từ 5 àm
ữ 75 àm đợc hình thành từ các quá trình cơ khí nh nghiền , đập.
- Khói: gồm các hạt vật chất có thể rắn hoặc lỏng đ
ợc tạo ra trong quá trình
đốt cháy nhiên liệu hoặc quá trình ngng tụ. Kích thớc của hạt từ 1 ữ 5 àm.
- Khói mịn: là loại hạt chất rắn rất nhỏ mịn, chúng có kích thớc < 1 àm

14

- Sơng: là dạng hạt chất lỏng có kích thớc < 10 àm.

1.1.2. Khái niệm về lọc bụi
Khi lọc các phần tử rắn bé nhỏ ( bụi) trong khí thải thì vai trò quan trọng là các
quá trình nh: phân ly do trọng lực và lực ly tâm, thu bắt và va chạm quán tính, các
tác động của lực tĩnh điện, lực nhiệt và điện từ.
Về thực chất, hệ thống lọc bụi là hệ thống mà khi dòng khí mang bụi đi qua, các
phần tử hạt rắn sẽ chụi tác động của một số lực làm cho chúng bị tách ra khỏi dòng
khí. Để hệ thống hoạt động có hiệu quả, các lực tác động lên phần tử bụi phải đủ
lớn, có nh vậy mới đủ sức để có thể loại đợc chúng (hạt bụi) ra khỏi dòng khí
trong khoảng thời gian mà dòng khí đi qua thiết bị lọc.
Các lực tác dụng gây ra đối với các hạt bụi một vận tốc thành phần khác hớng
với chuyển động của dòng khí và nh vậy dòng khí sẽ sinh ra một lực cản tác dụng
ngợc lại lên hạt bụi.
Tính toán sức cản của môi chất khi có chuyển động của hạt là vấn đề mấu chốt
trong việc xác định hiệu quả của thiết bị lọc bụi

1.1.3 Nguyên nhân tạo thành bụi
Bụi phát sinh trong quá trình sản xuất luyện kim, sản xuất xi măng, vật liệu xây
dựng và trong một số ngành công nghiệp khác nh công nghiệp hoá chất, hầm mỏ,
là do các nguyên nhân sau:
- Các hạt chất rắn bị nghiền nhỏ
- Khi ta sử dụng khí để vận chuyển nguyên vật liệu. Trong vận chuyển do có
sự va đập, ma sát giữa các hạt rắn với nhau gây ra vỡ vụn.
- Trong quá trình ủ hoặc nung luyện nguyên vật liệu
- Khi dòng khí chuyển động qua kim loại lỏng của lò nấu luyện hoặc sự tạo
các khí H
2
, Cl trong quá trình điện phân
- Khi ngng tụ hơi của các quá trình thăng hoa và các phản ứng hoá học.

15

1.1.4. Sự kết tụ của bụi
Tốc độ kết tụ các hạt bụi có thể biểu thị theo công thức: [1]
)(
11
0
0

= k
nn
(1.1)
Trong đó:
- n, n
0
tơng ứng với nồng độ bụi ở thời gian ,

0

- k hệ số kết tụ
-
n
1
- là thể tích khí chứa một hạt bụi.
Hệ số k có giá trị khác nhau ứng với các hạt bụi khác nhau. Ngoài ra hệ số này
còn phụ thuộc vào các lực tồn tại trong quá trình chuyển động.
Tốc độ kết tụ của các hạt bụi trong không khí bụi có kích thớc khác nhau sẽ lớn
hơn tốc độ kết tụ các hạt bụi có kích thớc nh nhau. Một số tác động đến quá trình
kết tụ khí bụi: làn sóng âm, các điện tích, các vật chất hoá học.
Khi nghiên cứu tính chất của khí bụi ta cần xét đến khối lợng riêng của hạt bụi.
Do vậy cần phân biệt: khối lợng riêng của bản thân hạt bụi và khối lợng riêng của
hạt đợc kết tụ.
Kích thớc của hạt bụi đợc phân loại theo độ hạt hoặc độ phân tán có ý nghĩa
quan trọng để phán đoán hiệu quả làm việc của thiết bị lọc bụi hoặc lựa chọn đúng
đắn khi thiết kế
Hiệu quả của thiết bị lọc bụi hay mức độ thu bụi đợc xác định bởi tỷ số khối
lợng bụi thu đợc với toàn bộ lợng bụi có trong khí mang ra.

1.2. Các phơng pháp lọc bụi
1.2.1.Buồng lắng bụi
Bản chất của phơng pháp này là cho bụi lắng đọng dới tác dụng của trọng lực.
Phơng pháp này thích hợp với việc lọc các hạt bụi có kích thớc lớn và thờng
đợc ấp dụng để lọc bụi có kích thớc 60 70 àm trở lên.

16

Cấu tạo của buồng lắng: gồm buồng lọc có tiết diện ngang lớn gấp nhiều lần tiết

diện của đờng ống dẫn khí vào với mục đích làm cho vận tốc dòng khí thay đổi đột
ngột và giảm xuống rất nhỏ , nhờ đó các hạt bụi có đủ thời gian để rơi xuống thiết bị
thu hồi.
Buồng lắng bụi có sơ đồ nh hình 1

Vào
Ra

Hình 1.1. Sơ đồ buồng lắng bụi
- Hiệu quả lọc của buồng lắng bụi đợc xác định theo công thức: [1]

%100
)(
)(
x
H
h



= (1.2)
Trong đó:
(

)
- hiệu quả lọc
h
(

)

chiều cao ứng với đờng kính hạt đợc xác định theo công thức
sau: [1]

2
18
1

à

Q
lBHg
h
b
= (1.3)
H chiều cao buồng lắng
B Bề rộng buồng lắng
l chiều dài buồng lắng
Q lu lợng dòng khí qua buồng lắng

b
khối lợng đơn vị của bụi
g khối lợng đơn vị của không khí ở 20
0
C

17

à - hệ số nhớt động lực của không khí ở 20
0
C

Trong thực tế ngời ta sử dụng buồng lắng bụi nhiều tầng thì nâng cao đợc hiệu
quả lọc bụi. Nhợc điểm của loại lọc bụi buồng lắng là khó dọn vệ sinh trên các
tầng lọc.
1.2.2. Lọc bụi ly tâm
Thiết bị lọc bụi kiểu ly tâm đợc sử dụng phổ biến là dạng buồng xyclon. Nó có
cấu tạo đơn giản và lọc bụi với cỡ hạt > 5 àm. Quá trình thu bụi trong các thiết bị
dựa trên nguyên lý lực quán tính.
Vào
Ra
1
2
3
4
5
Xả bụi
Vào

Hình1.2. Nguyên lý hoạt động của xyclon
Không khí mang bụi đi vào xyclon theo ống (1) đợc nối theo phơng tiếp tuyến
với thân ống hình trụ (2). Phía dới là phễu côn thu bụi (3) và ống xả bụi (4) có lắp
van quay hoặc loại van lật kiểu đối trọng. Bên trong xyclon có ống thoát khí sạch

18

(5). Do cấu tạo nh vậy, không khí sẽ có chuyển động xoáy ốc bên trong thân ống
hình trụ, trong dòng chuyển động xoáy ốc các hạt bụi chụi tác động bởi lực ly tâm
làm cho chúng tién và va chạm vào thành ống, mất động năng rồi rơi xuống đáy côn
thu bụi, còn dòng không khí bị dội ngợc trở lên nhng vẫn chuyển động xoáy ốc và
theo ống thoát (5) ra ngoài.
Một số nhân tố ảnh hởng đến mức thu bụi trong xyclon:

- Tốc độ dòng khí : khi tăng tốc độ sẽ cải thiện mức độ làm sạch khí trong
xyclon. Tuy nhiên khi tốc độ khí quá lớn sẽ ảnh hởng tới hiệuh xuất thu hồi
bụi. Tốc độ khí cho phép để lắng bụi có hiệu quả là 20 25 m/s.
- Kích thớc hạt : hạt bụi có kích thớc lớn sẽ láng nhanh, tăng khối lợng
riêng của hạt bụi thì tốc độ thu bụi tăng.
- Đờng kính xyclon: đờng kính tăng sẽ làm giảm hiệu xuất thu hồi bụi.
- Hệ số nhớt của khí tăng lên khi tăng nhiệt độ và nh vậy hiệu quả thu bụi
giảm.
Trở lực của dòng khí qua xyclon đợc xác định:[4]




g
p
2
2
2
=
mmH
2
0 (1.4)
Trong đó: - tốc độ khí theo tiết diện ngang xyclon (m/s)
- hệ số trở lực tuỳ thuộc vào từng loại xyclon
Trong thực tế sử dụng các xyclon thờng đợc tổ hợp thành các dạng khác nhau,
các dạng tổ hợp nh sau:
- Tổ hợp nối tiếp: lắp nối tiếp hai xyclon cùng loại với nhau nhằm nâng cao
hiệu quả lọc, tuy nhiên sẽ làm tăng sức cản của hệ thống
- Tổ hợp song song: có thể tổ hợp hai hay nhiều xyclon cùng loạivới nhau, hiệu
quả lọc của phơng án này tăng nhng tổn thất áp suất thid tang không đáng

kể.
- Xyclon chùm: Đây là tổ hợp của nhiều xyclon đứng có đờng kính bé lắp
song song trong một thiết bị. Số lợng các xyclon con trong xyclon chùm có
thể lên tới hàng trăm chiếc tuỳ theo công suất của thiết bị.


19

1.2.3.Lọc bụi qua lới vải lọc
a) Cơ sở lý thuyết
- Khi dòng khí mang bụi chuyển động qua lớp vải xốp, các hạt rắn, giọt tinh thể
đợc giữ lại trên bề mặt vải, khí sạch đợc thoát qua lớp vải ra ngoài
- Vải dùng để làm lới lọc đợc chế tạo từ vật liệu dạng sợi nh bông , len , thuỷ
tinh, sợi tổng hợp, chúng có đờng kính từ vài micrô dến vài chục micrômet và
chiều dày đến vài cm. Trong quá trình lọc, khí chứa bụi chuyển động qua lớp vải có
khả năng bị lắng, kết quả này là do quá trình va chạm của các hạt bụi với sợi vải
làm các hạt bụi lắng trên đó. Các hạt bụi có kích thớc nhỏ bị dòng khí cuốn theo và
chuyển động bao quanh sợi. Sở dĩ các hạt này vẫn có thể va đập vào sợi là do chuyển
động nhiệt, còn ảnh hởng của lực quán tính thì nhỏ nên các hạt bụi đó vẫn có thể
bám vào sơị vải.
- Với các hạt nhỏ, xác suất va chạm của các hạt với sợi vải dới ảnh hởng của lực
quán tính là hàm của tiêu chuẩn không thứ nguyên, trong giới hạn tác dụng của định
luật Stốc đợc biểu thị bằng công thức sau:[4]
0
2
18 D
d
S
tk
à

= (1.5)
Trong đó: d - đờng kính hạt bụi, m;
- tốc độ dòng khí, m/s;
- khối lợng riêng hạt bụi, kg/m
3
;
D
0
- đờng kính sợi vải, m;
à - hệ só nhớt động lực học của khí trong điều kiện thực nghiệm N.s/m
2

Trị số của S
tk
càng lớn thì càng nhiều hạt bụi va chạm vào sợi vải.
Nếu biểu thị
1
là tỷ số khối lợng các hạt bụi lắng trên sợi đơn độc dới ảnh
hởng của lực quán tính với toàn bộ khối lợng của hạt bụi qua sợi đó. Hay nói cách
khác
1
là hiệu quả lắng các hạt bụi lên một sợi dới ảnh hởng của lực quán tính và
ta thấy rằng S
tk
càng lớn thì
1
càng lớn.
Nếu biểu thị
2

là hiệu quả lắng các hạt bụi lên mặt sợi vải dới tác dụng của của
chuyển động nhiệt, khi đó ta có thể xác định
2
theo công thức sau:[4]

20

0
2
2
10.35,1
dD



= (1.6)
trong đó: - tốc độ khí, m/s;
d - đờng kính hạt bụi, àm;
D
0
- đờng kính sợi vải, àm;
Nh vậy: tổng số
1
và
2
là tỷ số khối lợng các hạt bụi lắng trên một sợi dới
tác dụng của lực quán tính và lực chuyển động nhiệt trên toàn bộ khối lợng bụi.
Tuy nhiên, sợi có đờng kính D
0
chỉ chiếm một phần chiều rộng vải lọc D, cho nên

ứng với một đơn nguyên lọc sẽ lắng bụi ít hơn tỉ số
D
D
0
, nghĩa là:

()
21
0
0

+=
D
D
(1.7) [4]
Nếu vải lọc đợc chế tạo gồm nhiều lớp, lớp tiếp theo sẽ lọc bụi với lợng ít hơn
và hiệu quả lọc đợc xác định nh sau:[4]
(
)
[
]
n
0
11100

= , % (1.8)
trong đó : n là số lớp vải lọc.
b) ảnh hởng các yếu tố đến hiệu quả lọc
- ảnh hởng của kích thớc hạt bụi:
Quá trình thu giữ bụi trong lới vải lọc phụ thuộc rất nhiều vào kích thớc hạt

bụi. Đối với bụi có kích thớc dới 0,3 àm thì hiện tợng khuyếch tán đóng vai trò
chủ yếu, còn bụi có kích thớc lớn hơn thì các hiện tợng tiếp xúc và va đập quán
tính mới phát huy tác dụng. Nh vậy, khi lọc bụi với thành phần cỡ hạt khác nhau
luôn có những cỡ hạt bị lọt lới. Vì vậy lới lọc bằng vật liệu sợi nhỏ hiệu quả lọc
cao phải đợc tính toán đối với cỡ bụi có hệ số lọt lới cực đại.
- ảnh hởng của vận tốc khí (vận tốc lọc):
Vận tốc lọc có ảnh hởng trái ngợc nhau đối với quá trình thu giữ bụi do
khuếch tán và do va đập quán tính. Giới hạn vận tốc lọc hiệu quả có một giới hạn
nhất định (tăng vận tốc lọc quá giá trị giới hạn thì hiệu quả thu giữ bụi càng giảm).
- ảnh hởng của đờng kính sợi vải lọc

21

Đờng kính càng lớn thì khe hở càng lớn lọc rất thông thoáng nhng hiệu quả
lọc giảm.
- ảnh hởng của độ lèn chặt
Khi độ lèn chặt của vật liệu sợi trong lới lọc tăng thì hiệu quả thu giữ bụi do
các va đập quán tính và va chạm tiếp xúc tăng cao đáng kể, trong khi đó hiệu quả
khuếch tán ít thay đổi. Tóm lại, khi độ lèn chặt tăng cao ( độ rỗng xốp giảm) thì hệ
số lọt lới giảm và hiệu quả lọc tăng lên.
c) Sức cản khí động của lới lọc
Dối với đa số các laọi lới lọc có độ rỗng, chế độ chảy của dòng khí là chế độ
chảy tầng ( R
e
< 1) và tổn thất áp suất đợc xác định:[4]

2
4
D
h

p
à


= (1.10)
trong đó:
- hệ số sức cản khí động, đợc xác định bằng:[4]

(
)
35,1
56116

+= (1.11)
à - hệ số nhớt của khí ở 20
0
C
v vận tốc lọc
h chều dày lới lọc
D - đờng kính sợi vật liệu

d) Các thiết bị lọc
- Thiết bị lọc túi vải có kết cấu nh trên hình 3



22

Hình1. 3. Dạng thiết bị lọc túi kiểu nhiều ngăn
Thiết bị này đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp luyện kim và vật liệu xây
dựng để thu hồi bụi. Kết cấu buồng lọc đợc chia thành nhiều ngăn, mỗi một ngăn
có nhiều túi lọc và rũ bụi bám trên túi bằng luồng khí thổi ngợc hoặc bằng rung rũ
túi cơ khí.
- Thiết bị lọc túi vải xơ thuỷ tinh
Xơ thuỷ tinh có độ bền cơ học thấp khi uốn, nên tái sinh túi lọc chỉ bằng phơng
pháp thổi gió ngợc. Xơ thuỷ tinh có độ bền chống ma sát thấp, do vậy cấu tạo túi
lọc khác với các loại túi lọc bằng xơ len và xơ tổng hợp. Loại này đợc ứng dụng
trong công nghiệp hoá chất.
- Sơ lợc cấu tạo thiết bị lọc bụi túi công suất lớn cho trên hình 4


23


Hình 1.4. Dạng chung thiết bị lọc bụi túi công suất lớn

1. Vách ngăn 8. Phễu thu hồi bụi
2. Khoang khí sạch 9. Van xả liệu
3. Cửa khí ra 10. Túi lọc
4. Cửa khí vào 11. Nắp đậy khoang khí sạch
5. Động cơ giảm tốc vít tải 12. ống ventury
6. Van khí nén 13. Xơng túi
7. Vít tải


24

1.2.4. Lọc bụi điện

a) Nguyên lý:
Dới một điện áp tới hạn, các phân tử khí hoặc không khí bị ion hoá ở điện cực
nạp điện và phân chia thành các ion dơng và âm.
Các ion dơng tập trung đậm đặc ở gần điện cực âm và tạo thành quầng sáng
corona xung quanh điện cực. Nếu điện ấp đợc khống chế dới giới hạn nguy hiểm
thì sẽ không xảy ra tia lửa điện gây sự cố thiết bị và tổn hao năng lợng. Các ion
mang dấu sẽ di chuyển về phía cực dơng và trên đờng chuyển động chúng va
đập vào các hạt bụi làm hạt bụi bị tích điện âm, nhờ đó bụi bị hút vào các bản cực
thu bụi. Quá trình tích điện của các hạt bụi xảy ra rất nhanh do số lợng ion quá
nhiều và dày đặc. Sau khi các hạt bụi đi đến bản cực dơng , phóng bớt điện tử và
tích tụ dần trên mặt bản cực đến một độ dày nào đó, thông qua cơ cấu gõ rung rũ bụi,
các hạt bụi sẽ bị rơi xuống phếu hứng bụi. Quá trình tích điện và di chuyển của hạt
bụi cho trên hình 5
Khí mang
++++ +++
++++ + ++
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-

+
-
+
+
+
+
+
+
+
++
Bụi
bụi đi vào
điện truờng
Vùng quần g sáng
của các ion duơng
-
-
-
-
Hạt bụi đuơc tích điện
và đuợc hút vào cực duơng
Điện cực âm
đuợc nối với
nguồn điện một
chiều cao áp
Cực duơng (ống
hoặc tấm bản)
thu bụi
+
-

Khí sạch


Hình 1.5. Sơ đồ quá trình tích điện và di chuyển bụi trong điện trờng





25

b) Sơ đồ cấu tạo thiết bị lọc tĩnh điện:
cho trên hình 1.6


Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo lọc bụi tĩnh điện
Mô tả thiết bị lọc bụi tĩnh điện : cấu tạo gồm các phần chính sau: Khung thân và

26

vỏ máy đợc kết cấu bằng phơng pháp hàn từ thép tấm, thép hình có miệng khí
vào , ra cùng các thiết bị xả bụi (van quay, vít tải) phễu thu hồi bụi; Hệ cực lắng và
cực phóng; Bộ gõ rũ bụi; thiết bị điện cao áp (biến thế, bộ chỉnh lu) và hệ thống
điều khiển (tủ điện + thiết bị điều khiển).
c) Hiệu quả lọc của thiết bị
Hiệu quả lọc của thiết bị đợc biểu diễn qua nồng độ đầu và cuối của bụi trong
không khí đi qua bộ lọc :[4]

1
21

C
CC

=

(1.12)
Với






=
av
CC

exp
12
; trong đó: C
1
, C
2
nồng độ bụi ban đầu và cuối của khí ở
trớc và sau bộ lọc
l chiều dài tấm bản cực
v vận tốc trung bình của dòng khí
a khoảng cách từ cực ion hoá đến bản cực hút bụi
- vận tốc di chuyển của hạt bụi về phía cực hút bụi
Vậy hiệu quả lọc của thiết bị lọc bụi tĩnh điện đợc xác định nh sau:[4]

=
L
A


exp1 (1.13)
trong đó: L lu lợng khí đi qua bộ lọc
A diện tích bề mặt hút bụi của bộ lọc
đối với bộ lọc tấm bản thì A = 2lh
đối với bộ lọc kiểu ống thì A = 2 Rl;
h chiều cao tấm bản cực
d) Phân loại thiết bị lọc bụi điện
Cấu tạo của thiết bị lọc bụi bằng điện phụ thuộc chủ yếu vào các điều kiện làm
việc của chúng, thành phần và tính chất của khí cần lọc và của loại bụi chứa trong
khí, nhiệt độ áp suất, độ ẩm của khí cũng nh mức độ lọc yêu cầu.
Thiết bị lọc bụi điện đợc phân loại nh sau:
- Kiểu tấm