Thiết kế hệ thống xử lý khí thải so2 từ lò hơi, sử dụng nhiên liệu dầu fo bằng thiết bị tháp (tháp đệm) hấp thụ công suất 950 m3h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: KĨ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI SO2 TỪ LÒ HƠI ( SỬ
DỤNG NHIÊN LIỆU DẦU FO ) BẰNG THIẾT BỊ THÁP ( THÁP
ĐỆM ) HẤP THỤ CÔNG SUẤT 950 m3/h

GVHD: ThS. PHAN XUÂN THẠNH
No. MSSV Họ và Tên
1 1752461 LƯU THỊ XUÂN QUỲNH
2 1752493 LÊ QUAN THÁI

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 6 NĂM 2022

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

LỜI NÓI ĐẦU

Sau khi hồn thành “Đồ án mơn học Xử lý Khí Thải”, chúng em có thể hiểu rõ hơn
về khóa học. Với đề tài thực tế “Thiết kế hệ thống xử lý khí thải 𝑆𝑂2 từ lị hơi (sử dụng
nhiên liệu dầu FO) bằng thiết bị tháp (tháp đệm) hấp thụ cơng suất 950 𝑚3/ℎ”, chúng em
có thể biết vận dụng những kiến thức về phân tích, tính tốn, thiết kế đã học để giải quyết
các bài tốn thực tế. Hơn nữa, bằng cách tính tốn và thiết kế các thiết bị như cyclone, tháp
hấp thụ,… chúng em có cái nhìn sâu hơn về ngun lý hoạt động, các sự cố có thể xảy ra
và các phương án thay thế.

Để thực hiện được đồ án này, chúng em xin trân trọng cảm ơn ThS. Phan Xuân Thạnh
vì đã tư vấn, hỗ trợ, chỉ bảo nhiệt tình và tận tình. Đây là lần đầu tiên chúng em thực hiện
đồ án kỹ thuật kiểm sốt ơ nhiễm khơng khí nên khơng thể tránh khỏi những sai sót và khó

khăn, nhưng người hướng dẫn của chúng em đã dành thời gian sửa chữa, cung cấp thêm
thơng tin chi tiết, phản hồi và khuyến khích chúng em hàng tuần để giúp chúng em hoàn
thành dự án này đúng hạn. Từ nay, nhờ ThS. Phan Xuân Thạnh, chúng em biết làm một dự
án đúng cách và chúng em sẽ cải thiện nhiều hơn nữa để dự án này và các dự án sắp tới tốt
hơn.

2

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KĨ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

1. Yêu cầu:
Thiết kế hệ thống xử lý khí thải 𝑆𝑂2 từ lị hơi (sử dụng nhiên liệu dầu FO) bằng thiết
bị tháp (tháp đệm) hấp thụ cơng suất 950 𝑚3/ℎ
2. Thơng số nguồn khí thải từ lị hơi:

- Lưu lượng khí: 950 𝑚3/ℎ
- Nồng độ 𝑆𝑂2: 6000 𝑚𝑔/𝑚3
- Nhiệt độ khí thải: 250℃
- Nồng độ bụi: 300 𝑚𝑔/𝑚3
- Áp suất: 1 atm
3. Nội dung:
- Thuyết minh sơ đồ công nghệ
- Thiết kế cyclone, tháp hấp thụ với các thiết bị phụ trợ
4. Bản vẽ:
- Sơ đồ công nghệ: 01 tờ (A1)
- Bản vẽ chi tiết cyclone: 01 tờ (A1)
- Bản vẽ chi tiết tháp hấp thụ: 01 tờ (A1)

10 – 06 – 2022
GVHD

Phan Xuân Thạnh
3

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai MỤC LỤC ThS. Phan Xuan Thanh

LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................................................... 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN....................................................................................................... 6

1. Khái quát: .............................................................................................................................6
1.1. Giới thiệu lò hơi: ................................................................................................................................... 6
1.2. Khói thải từ lò hơi:................................................................................................................................ 6
1.3. Tính chất hố lý của 𝑺𝑶𝟐 ..................................................................................................................... 7
1.4. Tác hại của 𝑺𝑶𝟐 .................................................................................................................................... 9

2. Các công nghệ xử lý trong xử lý 𝑺𝑶𝟐...................................................................................12
2.1. Xử lý SO2 bằng cách sử dụng nước làm chất hấp thụ .................................................................... 12
2.2. Xử lý SO2 bằng cách sử dụng sữa vôi làm chất hấp thụ ................................................................. 12
2.3. Xử lý SO2 bằng cách sử dụng amoniac làm chất hấp thụ............................................................... 12
2.4. Xử lý SO2 bằng than hoạt tính .......................................................................................................... 13

3. Các cơng nghệ xử lý trong việc xử lý các vấn đề dạng hạt....................................................13
3.1. Lọc vải .................................................................................................................................................. 13
3.2. Cyclone................................................................................................................................................. 16
3.3. Kết tủa tĩnh điện (ESP)....................................................................................................................... 17

CHƯƠNG 2: CƠNG NGHỆ KIỂM SỐT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ.................................................. 18

1. Quy trình cơng nghệ:...........................................................................................................18

2. Thuyết minh:.......................................................................................................................20

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN ....................................................................................................... 21

1. Tính tốn thiết bị Cyclone: ..................................................................................................21
1.1. Dữ liệu .................................................................................................................................................. 21
1.2. Kích thước Cyclone: ........................................................................................................................... 21
1.3. Đường kính của lốc xốy hạt có thể đạt được 50% hiệu quả loại bỏ:............................................ 22
1.4. Đối với Cyclone Tiêu chuẩn, chúng ta vận dụng cơng thức Lapple’s:........................................... 22

2. Tính toán tháp hấp thụ:.......................................................................................................23
2.1. Dữ liệu đầu vào: .................................................................................................................................. 24
2.2. Dữ liệu đầu ra: .................................................................................................................................... 24
2.3. Cân bằng khối lượng: ......................................................................................................................... 25
2.4. Tính tốn hấp thụ: .............................................................................................................................. 30
2.5. Vật liệu đệm......................................................................................................................................... 32
2.6. Đường kính tháp hấp thụ:.................................................................................................................. 33
2.7. Chiều cao tháp hấp thụ: ..................................................................................................................... 34
2.8. Tính trở lực áp: ................................................................................................................................... 36

3. Tính các cơng trình phụ trợ.................................................................................................36
3.1. Đường ống: .......................................................................................................................................... 36
3.2. Bơm ...................................................................................................................................................... 37
3.3. Quạt ...................................................................................................................................................... 38
3.4. Ống khói............................................................................................................................................... 38

4

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

4. Tính cơ khí ..........................................................................................................................39
4.1. Thân tháp............................................................................................................................................. 39
4.2. Mặt bích ............................................................................................................................................... 40
4.3. Lưới đỡ đệm ........................................................................................................................................ 42
4.4. Đĩa phân phối ...................................................................................................................................... 42
4.5. Nắp và đáy tháp .................................................................................................................................. 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 43

5

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1. Khái quát:
1.1. Giới thiệu lò hơi:
Lò hơi là một thiết bị phổ biến để tạo ra nhiệt trong một số hoạt động công nghiệp,

chẳng hạn như quá trình sấy khơ, thanh trùng và khử trùng, hoặc thậm chí hoạt động
như một yếu tố xúc tác cho một số phản ứng hóa học,… Có thể thấy rằng lò hơi là một
phần quan trọng của thời đại của hiện đại hóa và cơng nghiệp hóa.

Nguồn cung cấp nhiệt cho lò hơi có thể đạt được từ nhiều nguồn khác nhau. Các
lị hơi cơng suất nhỏ thường chạy bằng điện, ngược lại một số lò hiện đại sử dụng nhiên
liệu khi đánh lửa bằng gas (gas-LPG) kèm theo hệ thống điều hòa tự động. Những loại
nồi hơi này thường khơng có vấn đề gì với bụi hoặc các hạt. Tuy nhiên, các loại lò hơi

phổ biến của thủ công mỹ nghệ ở Thành phố Hồ Chí Minh đều có củi, than hoặc dầu
FO làm nguồn nhiệt. Các hậu phẩm thải ra khí quyển sau khi đốt các vật liệu này là thủ
phạm gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

1.2. Khói thải từ lị hơi:
Các đặc tính của khói thải của lị hơi có thể khác nhau, tùy theo loại nguồn nhiệt được
sử dụng. 𝑆𝑂2 được sinh ra chủ yếu trong quá trình đốt than đá hoặc dầu đốt (FO).

- Đặc điểm của khói thải lò hơi sử dụng than làm nguồn nhiệt:
+ Khí thải ra chủ yếu mang theo bụi, CO2, CO, 𝑆𝑂2, 𝑆𝑂3, 𝑁𝑂𝑥,… do thành phần
hóa học trong than kết hợp với oxy trong quá trình đốt cháy.
+ Hàm lượng lưu huỳnh trong than khoảng 0,5% nên 𝑆𝑂2 có thể tồn tại trong
khói thải với nồng độ khoảng 1333 mg / m3.

- Đặc điểm của khói thải lị hơi sử dụng nhiên liệu dầu (FO) làm nguồn nhiệt:
+ Khói thải từ lị hơi sử dụng FO chủ yếu chứa CO2, CO, SO2, SO3, NOx, hơi
nước,…
+ Do đó, có thể có một lượng tro và các hạt lẫn với dầu chưa cháy hết (ta gọi là
muội than hoặc muội khói).

6

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

Bảng 1. Nồng độ các chất ơ nhiễm trong khí thải lị hơi F.O

Chất ô nhiễm Nồng độ (mg/m3)

SO2 và SO3 5217 - 7000

CO 50

Tro 280

Hơi dầu 0.4

NOx 428

(Từ Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất thủ công mỹ nghệ - Xử lý ơ
nhiễm khơng khí bằng lị hơi - Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường TP HCM.)
Bảng 2. Các chất ơ nhiễm trong khí thải lị hơi.

Loại lò hơi Chất ơ nhiễm

Lị hơi đốt củi Khói + tro + CO + CO2

Lị hơi than Khói+ tro + CO + CO2 + SO2 + SO3 +
NOx

Lò hơi F.O Khói + tro + CO + CO2 + SO2 + SO3 +
NOx

(Từ Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất thủ công mỹ nghệ - Xử lý ơ
nhiễm khơng khí bằng lị hơi - Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường TP HCM.)

1.3. Tính chất hố lý của 𝑺𝑶𝟐
Bảng 3. Tính chất vật lý và hóa học của Sulfur Dioxide.

7

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

Đặc tính Sulfur Dioxide Nguồn gốc
Khối lượng phân tử
Màu sắc 64.06 Lide 1993
Trạng thái vật lí
Điểm nóng chảy Không màu Lide 1993
Điểm sôi
Mật độ Khí hoặc chất lỏng Lide 1993
Mùi
-72.7oC Lide 1993
Ngưỡng mùi: khơng khí
-10oC Lide 1993
Độ hoà tan
Nước ở 0oC 2.927 (g/l) trạng thái khí
Nước ở 20oC Lide 1993
Nước ở 90oC
1.434 (g/l) trạng thái lỏng
Dung môi hữu cơ
Mùi nồng nặc, ngột ngạt Lide 1993
Áp suất hơi
Giới hạn khả năng cháy Thấp: 1.175 mg/m3 HSDB 1998
Hệ số chuyển đổi Cao: 12.5 mg/m3
Quá ngưỡng: 5 mg/m3

22.8 g/100 cc

11.3 g/100 cc HSDB 1998
0.58 g/100 cc

Acetic acid, alcohol,
chloroform, ether, sulfuric
acid

3000 mmHg at 20oC HSDB 1998

Không bắt lửa HSDB 1998

2.62 mg/m3 = 1 ppm IARC 1992

8

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

1.4. Tác hại của 𝑺𝑶𝟐
Khí SO2 khơng màu, khơng cháy, có vị hắc. Do q trình quang hóa hoặc do

xúc tác, khí SO2 có thể dễ dàng bị oxi hóa và biến thành SO3 trong khí quyển. Khí
có hại, khơng chỉ đối với sức khỏe con người mà cịn đối với động vật, thực vật và
ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
- Ảnh hưởng của SO2 đối với sức khỏe con người:

SO2 là một chất kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở các cơ
trơn của khí quản. Nồng độ cao hơn sẽ gây tăng tiết dịch nhầy của khí quản. Khi tiếp
xúc với mắt, chúng có thể tạo thành axit.
Bảng 4. Liều lượng độc hại của SO2.

Giới hạn tiếp xúc (ppm) Ảnh hưởng

1 – 5 Ngưỡng đáp ứng hô hấp ở những người

khỏe mạnh khi tập thể dục hoặc hít thở
sâu

3 – 5 Khí dễ nhận thấy. Suy giảm chức năng
phổi khi nghỉ ngơi và tăng sức cản
đường thở

5 Tăng sức cản đường thở ở những người

khỏe mạnh

6 Kích ứng mắt, mũi và cổ họng ngay lập

tức

10 Kích ứng mắt, mũi và cổ họng tồi tệ hơn

10 – 15 Ngưỡng độc tính khi phơi nhiễm kéo dài

20+ Tê liệt hoặc tử vong xảy ra sau khi phơi

nhiễm kéo dài

9

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

150 Chịu đựng trong vài phút

SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc tiêu

hóa sau khi được hịa tan trong nước bọt. Cuối cùng, chúng có thể xâm nhập vào hệ
thống tuần hoàn.

Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có thể xâm nhập vào
mạch máu nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2-3 um.

SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể qua da và gây ra các biến đổi hóa học. Kết
quả là lượng kiềm trong máu giảm, amoniac được thải ra ngoài qua nước tiểu.

Vào máu, SO2 tham gia vào nhiều phản ứng hóa học, làm rối loạn chuyển hóa
đường và protein, gây thiếu vitamin B, C, ức chế men oxidase, tạo methemoglobin
để chuyển Fe2 + (hòa tan) thành Fe3 + (kết tủa), gây tắc mạch của mạch máu.
- Tác dụng của SO2 đối với thực vật:
Bảng 5. Nồng độ chất độc.

Nồng độ (ppm) Ảnh hưởng

0.03 Ảnh hưởng đến sinh trưởng của rau và

quả

0.15 - 0.3 Độc tính mãn tính

1 - 2 Tổn thương lá có thể xảy ra sau vài giờ

tiếp xúc

- Ảnh hưởng của SO2 đối với môi trường:
SO2 bị oxy hóa trong khơng khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sunfuric
hoặc muối sunfat, gây ra mưa axit, ảnh hưởng xấu đến môi trường.

Quá trình hình thành mưa axit:
- Phản ứng hóa học giữa hợp chất lưu huỳnh và hydroxyl:

10

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

SO2 + OH. → HOSO2.
- Phản ứng giữa hợp chất bazơ HOSO2. và O2 sẽ tạo ra hợp chất bazơ HO. và

SO3:
HOSO2. + O2 → HO2. + SO3
- SO3 sẽ phản ứng với nước tạo thành H2SO4. Đây là thành phần chính của mưa

axit:
SO3 (khơng khí) + H2O (lỏng) → H2SO4 (lỏng)
Tác hại của mưa axit:
Mưa axit rơi xuống mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh dưỡng và kim loại độc hại xuống
ao nuôi, gây ô nhiễm nguồn nước và đe dọa sự tồn tại của các loài thủy sinh.
Bảng 6. Ảnh hưởng của pH đến các loài thủy sản

pH < 6.0 Các sinh vật bậc thấp trong chuỗi thức
ăn bị chết (sinh vật phù du, ...), đây là
pH < 5.5 nguồn thức ăn quan trọng cho cá.

pH < 5.0 Cá không thể sinh sản. Cá con khó sống
pH < 4.0 sót. Cá lớn bị biến dạng do thiếu dinh
dưỡng và có thể chết vì ngạt thở

Cá không thể sống sót.

Những sinh vật mới, khác với những
sinh vật ban đầu, đã xuất hiện

Rừng bị tàn phá và sản lượng nông nghiệp giảm: mưa axit làm hỏng lá, cản trở
quá trình quang hợp, lá chuyển sang vàng và rụng, làm giảm độ phì nhiêu của đất,
cản trở sự phát triển của cây cối.

Sức khỏe con người đang đứng trước bờ vực nguy hiểm: các hạt sunfat và nitrat
hình thành trong khí quyển làm hạn chế tầm nhìn. Hơn nữa, do tích lũy sinh học nên

11

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

khi con người tiêu thụ thực phẩm có chứa chất độc, các chất độc này sẽ tích tụ trong
cơ thể và gây ra những hậu quả khó lường.

Ngồi ra, mưa axit có thể gây ăn mịn vật liệu và phá hủy cơ sở hạ tầng.
2. Các công nghệ xử lý trong xử lý 𝑺𝑶𝟐

2.1. Xử lý SO2 bằng cách sử dụng nước làm chất hấp thụ
Đây là một phương pháp đơn giản và được biết đến là một trong những giải

pháp đầu tiên để xử lý và khử khí SO2 ra khỏi lị hơi cơng nghiệp.
Ưu điểm: Giá rẻ, nước dùng để hấp thụ có thể hồn ngun về trạng thái ban

đầu và có thể tái sử dụng.
SO2 + H2O ↔ H + + HSO3-
Nhược điểm: Do khả năng hịa tan của khí SO2 trong nước quá thấp nên để

hấp thụ khí thường phải sử dụng một lượng nước lớn và kích thước lớn, cồng kềnh.
Để tách SO2 ra khỏi dung dịch, nó cần phải được đun nóng lên đến 100oC, do đó
tốn rất nhiều năng lượng và chi phí để duy trì hệ thống sẽ cao.
2.2. Xử lý SO2 bằng cách sử dụng sữa vôi làm chất hấp thụ

Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong cơng nghiệp vì hiệu quả xử lý
cao, ngun liệu thơ rẻ và sẵn có ở mọi nơi:

CaCO3 + SO2 ↔ CaSO3 + CO2
CaO + SO2 ↔ CaSO3
2CaSO3 + O2 ↔ 2CaSO4
Ưu điểm: Cơng nghệ thích ứng đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu khơng lớn.
Chi phí vận hành thấp và chất hấp thụ vơi rẻ và dễ kiếm. Thiết bị có thể làm sạch
khơng khí mà khơng cần làm mát trước và tách bụi, không cần vật liệu chịu axit và
không chiếm nhiều diện tích xây dựng.
Nhược điểm: Có thể xảy ra hiện tượng kết tủa do tạo thành CaSO4 và CaSO3,
có thể gây tắc đường ống và ăn mòn thiết bị.
2.3. Xử lý SO2 bằng cách sử dụng amoniac làm chất hấp thụ
Phương pháp này hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch amoniac, tạo ra muối amoni
sunfit và amoni bisulfit theo phản ứng sau:

12

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

SO2 + 2NH3 + H2O ↔ (NH4) 2SO3
(NH4) 2SO3 + SO2 + H2O ↔ 2NH4HSO3
Ưu điểm: Hiệu suất cao, chất hấp thụ amoniac dễ kiếm và sản phẩm sau phản
ứng có thể sử dụng cho các mục đích khác.

Nhược điểm: Vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành cao.
2.4. Xử lý SO2 bằng than hoạt tính
Phương pháp này có thể áp dụng để xử lý khói thải của các nhà máy nhiệt điện,
nhà máy luyện kim và sản xuất axit sunfuric với hiệu quả kinh tế đáng kể.
Ưu điểm: Sơ đồ hệ thống đơn giản, áp dụng được cho mọi quy trình cơng nghệ
thải khí SO2 liên tục hoặc gián đoạn, có thể hoạt động với điều kiện khí thải có nhiệt
độ cao (trên 100oC).
Nhược điểm: Q trình hồn ngun có thể tiêu tốn nhiều chất hấp phụ, sản
phẩm thu hồi sẽ khó tận dụng vì hỗn hợp axit sunfuric đặc.
3. Các công nghệ xử lý trong việc xử lý các vấn đề dạng hạt
3.1. Lọc vải
Hệ thống lọc baghouse bao gồm các túi lọc bụi được đặt trong một buồng kín.
Hệ thống đường ống thu gom bụi được phân bố đến từng khu vực phát sinh bụi, sử
dụng hệ thống này khi lượng bụi phát sinh lớn và cho tổ hợp thu gom bụi tại một
nơi.
Vật liệu lọc được sử dụng trong thiết bị này là vải bông, len, vải tổng hợp và
sợi thủy tinh. Trong đó, vải tổng hợp đang được sử dụng phổ biến nhất hiện nay bởi
những ưu điểm như chịu nhiệt độ cao, bền dưới các tác động cơ học, hóa học, giá
thành rẻ. Kích thước hạt bụi từ 2-10µm, hiệu quả xử lý của phương pháp khá cao từ
85-99,5%.
Hệ thống hoạt động thơng qua ba q trình:
- Giai đoạn đầu khi vải còn sạch, các hạt bụi lắng đọng trên các lớp sợi nằm trên
bề mặt sợi và giữa các sợi. Hiệu quả lọc bụi ở giai đoạn này tương đối thấp.
- Giai đoạn thứ hai là khi trên bề mặt vải đã xuất hiện một lớp bụi. Lớp bụi này
tạo thành phương tiện lọc thứ hai. Hiệu quả lọc bụi của công đoạn này rất cao.

13

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

- Sau một thời gian, lớp bụi trên vải sẽ dày lên, làm tăng sức cản của luồng gió, vì
vậy cần phải vệ sinh vải lọc.
Có ba loại phương pháp làm sạch:

- Máy lắc cơ học
Cơ học uốn được tạo ra bởi một trục điều khiển động cơ để rũ bỏ bụi trong bộ

lọc. Hệ thống có hiệu suất cao với túi dệt chắc chắn và dễ vận hành, nhưng phải
tránh nhiệt độ thấp và khó làm sạch.

Hình 1. Nhà máy đóng bao bằng máy lắc cơ khí
- Luồng gió ngược

Nhà túi dịng khí ngược là một hệ thống làm sạch năng lượng thấp, trong đó
khí bẩn đi vào bên trong bộ lọc và các hạt được thu thập ở bề mặt bên trong của bộ
lọc. Sau đó, khí sạch thốt ra ở đỉnh của tủ chứa và chuyển động ngược chiều theo
hướng ngược lại do van bướm tạo ra để thổi sạch bụi trong hệ thống. Kỹ thuật này
phù hợp với nhiệt độ cao với hiệu quả cao. Tuy nhiên, dịng khí đảo chiều baghouse
cần phải bảo trì thường xun và khơng khí đầu ra phải được lọc

14

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

Hình 2. Nhà túi khí ngược.
- Vịi khí nén
Lọc túi vải giũ bụi bằng khí nén cần năng lượng cao để hoạt động, khí bẩn chảy từ
bên ngoài vào bên trong túi lọc và các chất dạng hạt bám vào bề mặt bên ngoài của bộ lọc.
Có một vịi phun venturi được gắn trên đầu của các túi lọc để tạo ra khí nén. Khơng khí nén
đi qua toàn bộ chiều dài và uốn túi để rũ sạch bụi. Hoạt động này có hiệu quả thu gom cao

với túi dệt chắc chắn và không gian nhỏ hơn cần thiết. Ngược lại, nó u cầu khí nén khơ,
cần tránh nhiệt độ thấp đến trung bình, và khơng thể hoạt động với khí có độ ẩm cao.

Hình 3. Lọc túi vải giũ bụi bằng khí nén
Ưu điểm: Các bộ lọc phương tiện có thể được tái sử dụng và thay thế, dễ vận hành.

Hệ thống lọc baghouse thường yêu cầu cấu trúc hệ thống lớn, thường được sử dụng cho các
15

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi, nhà máy xi măng, nhà máy gạch, nhà máy thép,…
những nơi có các chất dạng hạt có giá trị.

Nhược điểm: Các bộ lọc phương tiện dễ bị tổn thương bởi nhiệt độ cao và khơng khí
đầu vào có tính axit, và chúng có thể bị xuống cấp sau khi được tái sử dụng nhiều lần.

3.2. Cyclone
Hệ thống lọc bụi Cyclone là thiết bị hút bụi công nghiệp lợi dụng lực ly tâm khi dịng
khí chuyển động xốy trong thiết bị để làm sạch bụi. Dịng khí chứa bụi đi vào cyclone theo
phương tiếp tuyến với thân xylanh ở phần trên rồi xốy xuống gặp mặt cắt hình phễu. Dịng
điện này thu hẹp dần đường kính xốy và di chuyển lên trên, đi vào hình trụ trung tâm và
thốt ra ngồi. Do tác dụng của lực ly tâm, các hạt bụi bị văng về phía thành ống, mất dần
vận tốc và rơi dần xuống phễu để đi vào thùng chứa.

Hình 4. Cyclone
Ưu điểm:

- Hệ thống khơng có nhiều bộ phận chuyển động, chủ yếu dựa vào chuyển động
của luồng gió để tách các hạt bụi.

16

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

- Hệ thống có thể chịu được nhiệt độ cao (lên đến 500℃).
- Các hạt bụi thu được khơ, có thể tái sử dụng (như xi măng, tinh bột, hạt gỗ,…)
- Việc tăng nồng độ hạt không ảnh hưởng đến hiệu quả làm sạch.
- Hệ thống dễ xây dựng, vận hành và bảo trì.
Nhược điểm: Hiệu quả loại bỏ bụi của phương pháp này thấp, từ 65-95%, không thể loại
bỏ hết các hạt bụi có kích thước siêu nhỏ trong luồng gió.
3.3. Kết tủa tĩnh điện (ESP)
Xử lý bụi công nghiệp bằng thiết bị lọc bụi tĩnh điện (ESP) là hệ thống lọc bụi sử
dụng nguyên lý tĩnh điện. Nguyên lý hoạt động của ESP là: Khi dịng khói đi qua điện
trường (tạo bởi dịng điện cao áp một chiều), dịng khói sẽ bị điện phân tạo thành các
electron, ion âm và ion dương.
Bụi khi đi qua điện trường cũng bị nhiễm điện, các hạt bụi mang điện sẽ bị hút về phía
các điện cực đối diện và bám vào bề mặt các điện cực.
Sau một thời gian, lớp bụi trên bề mặt điện cực sẽ có độ dày nhất định, sẽ được hệ
thống búa gõ, hạt bụi sẽ được máy rung tách ra và đưa đến phễu thu.

Hình 5. Thiết bị kết tủa tĩnh điện
Ưu điểm:

- Hiệu quả khử bụi cao, từ 85-99%.
- Tổn thất áp suất nhỏ.
- Có thể lọc các loại bụi rất nhỏ, từ 10-0,005µm.
- Chịu được nhiệt độ cao lên đến 450℃.

17

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

- Hệ thống này thường được sử dụng để xử lý các loại bụi có khả năng tĩnh điện,
dễ cháy nổ như nhôm, titan, vảy ngô, nhựa epoxy, cám than, ...

- Có thể thi cơng cho các hạt khơ hoặc ướt.
Nhược điểm:

- ESP cần chi phí vốn cao và diện tích lớn.
- ESP không thể thu thập các chất ơ nhiễm dạng khí.

CHƯƠNG 2: CƠNG NGHỆ KIỂM SỐT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ

1. Quy trình cơng nghệ:

u cầu: Thiết kế hệ thống xử lý bụi và khí thải SO2 từ lị hơi bằng hệ thống xyclon và

tháp hấp thụ

Bảng 7. Dữ liệu đầu vào

Dữ liệu đầu vào Đơn vị Giá trị

Q m3/h 950

Nồng độ SO2 mg/m3 6000

Nồng độ tro mg/m3 300

Nhiệt độ sau nồi hơi Celsius 140

Nhiệt độ sau khi làm mát Celsius 40

Áp suất Atm 1

Dữ liệu nước thải
Theo QCVN 19: 2009 / BTNMT, nồng độ tối đa của các chất gây ơ nhiễm trong khí thải
của ngành sản xuất được tính theo cơng thức sau:

18

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

𝐶𝑚𝑎𝑥 = 𝐶 × 𝐾𝑝 × 𝐾𝑣

Với:

𝐶𝑚𝑎𝑥: Nồng độ tối đa của chất gây ô nhiễm trong khí thải (mg / Nm3)
𝐶: Giới hạn ơ nhiễm tối đa theo QCVN 19: 2009 / BTNMT.

𝐶𝑎𝑠ℎ = 200 (𝑚𝑔/𝑁𝑚3) và 𝐶𝑆𝑂2 = 500 (𝑚𝑔/𝑁𝑚3)
𝐾𝑝: Hệ số nguồn thải. Theo QCVN 19: 2009 / BTNMT, tốc độ dòng chảy là 5000 (𝑚3/ℎ)
nhỏ hơn 20000 (𝑚3/ℎ), vì vậy 𝐾𝑝 = 1.

𝐾𝑣: Hệ số khu vực. 𝐾𝑣 = 1.
𝐶𝑆𝑂2
𝐶𝑎𝑠ℎ = 500 × 1 × 1 = 500 𝑚𝑔
= 200 × 1 × 1 = 200 (𝑁𝑚3)

𝑚𝑔
( 3)
𝑁𝑚

Do đó, chúng tơi áp dụng QCVN 19: 2009 / BTNMT cho đầu ra của hệ thống xử lý.

Hiệu quả của xử lý hấp thụ:

6000 − 500
𝐸 = 6000 × 100% = 91.67%
Lựa chọn giải pháp hấp thụ

Các dung dịch thường dùng để hấp thụ khí SO2 có thể là nước, sữa vôi lơ lửng, dung dịch

xút Na2CO3, dung dịch NaOH, ...

Ta biết rằng nồng độ của SO2 trong luồng khí là 6000 mg / m3.

Chuyển đổi thành Cppm:

𝐶𝑝𝑝𝑚 = 6000.22,4. (273 + 55) = 2523.077 𝑝𝑝𝑚

64.273

Như chúng ta thấy, nồng độ SO2 ban đầu rất cao (2523.077 ppm> 2000 ppm), do đó

chúng ta khơng thể sử dụng sữa vôi lơ lửng làm chất hấp thụ.

Với nồng độ SO2 cao trong luồng khí, ta có thể dùng nước hoặc dung dịch NaOH /

Na2CO3 làm chất hấp thụ.

Tuy nhiên, khả năng hòa tan của SO2 trong nước khá thấp do đó chúng ta phải sử

dụng một lượng nước lớn và kích thước thiết bị hấp thụ cũng sẽ lớn. Hơn nữa, chúng ta

19

Luu Thi Xuan Quynh – Le Quan Thai ThS. Phan Xuan Thanh

phải nung đến 100oC để tách SO2 ra khỏi dung dịch hấp thụ, quá trình này địi hỏi rất nhiều
nhiệt và điện, vì vậy nó có thể là một gánh nặng cho ngành cơng nghiệp.

NaOH và Na2CO3 là NaOH và Na2CO3 là chất hấp thụ có khả năng hấp thụ mạnh,
có thể dùng để xử lý SO2 ở bất kỳ nồng độ nào. Do đó ta chọn NaOH làm chất hấp thụ cho
thiết bị hấp thụ (phải pha loãng với nước).

2. Thuyết minh:
Nồng độ tro bụi cao hơn yêu cầu của QCVN 19: 2009 / BTNMT (300 mg / m3> 200

mg / m3) thì phải xử lý. Đầu tiên luồng gió sẽ đi qua thiết bị trao đổi nhiệt để giảm nhiệt
độ, sau đó đi qua hệ thống cyclone để thu gom và làm giảm nồng độ bụi.

Sau đó, ta dùng quạt để thổi khơng khí vào tháp hấp thụ từ tầng thấp lên tầng trên.
Chất hấp thụ NaOH sẽ được bơm từ thùng chứa lên tháp và sẽ tưới lên lớp vật liệu đệm
theo chiều ngược lại của dịng khí trong tháp.
Các phản ứng hóa học trong tháp hấp thụ:

SO2 + 2NaOH ⬄ Na2SO3 + H2O
Na2SO3 + SO2 + H2O ⬄ 2NaHSO3

SO2 + NaHSO3 + Na2SO3 + H2O ⬄ 3NaHSO3

Sau đó khơng khí sạch sẽ đi vào ống khói và ra ngồi khơng khí, khí đầu ra đạt u
cầu về SO2 của QCVN 19: 2009 / BTNMT.

Chất hấp thụ sau khi được sử dụng có thể chứa natri sulfit, natri bisulfit và khói thải.
Một phần chất hấp thụ sẽ được bơm trở lại thùng chứa qua van điều chỉnh lưu lượng và tiếp
tục được tái sử dụng nếu nồng độ NaOH còn lại cao. Phần còn lại sẽ được chuyển sang bể
lắng để các chất cặn bã lắng xuống. Các chất cặn bã sẽ được đưa đến bãi chứa, nước sau
khi lọc phải được xử lý trước khi bơm ra môi trường.

20