tiểu luận tính toán thiết kế hệ thống xử lý bụi bằng cyclon kết hợp lọc bụi tay áo

KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
Môn học:
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
VÀ TIẾNG ỒN
Chuyên đề:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI
BẰNG CYCLON KẾT HỢP LỌC BỤI TAY ÁO
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 1
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIÊP TP.HCM
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
TP.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2010
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 2
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
Mục lục
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 3
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
Nhận xét của giáo viên

GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 4
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CYCLON VÀ LỌC BỤI TAY ÁO
I TỔNG QUAN VỀ CYCLON
1 Thiết bị lắng bụi kiểu quán tính
 Nguyên lý cơ bản được áp dụng để chế tạo thiết bị XL bụi kiểu quán
tính là làm thay đổi chiều hướng chuyển động của dòng khí một cách
liên tục, lặp đi lặp lại bằng nhiều loại vật cản có hình dáng khác nhau.
 Khi dòng đổi hướng chuyển động thì bụi do có sức quán tính lớn sẽ giữ
hướng chuyển động ban đầu của mình và va đập vào các vật cản rồi bị
giữ lại ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống đáy thiết bị.
2 Cyclon
Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng thường được gọi là xiclon có cấu tạo
rất đa dạng, nhưng về nguyên tắc cơ bản gồm các bộ phận sau.
Không khí đi vào thiết bị theo ống 1 nối theo phương tiếp tuyến
với thân hình trụ đứng 2. Phần dưới thân hình trụ có phễu 3 và dưới
cùng là ống xả bụi 4. Bên trong thân hình trụ có ống thoát khí sạch 5.
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 5
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
- Không khí sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thân hình trụ của xiclon và
khi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng không khí bị dội ngược trở lên
nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc rồi thoát ra ngoài qua ống 5.
- Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly
tâm làm cho chúng có xu hướng tiến dần về phía thành ống của thân
hình trụ rồi chạm vào đó, mất động năng và rơi xuống đáy phễu. Trên

ống xả 4 người ta có lắp van 6 để xả bụi.
CÁCH CHỌN CYCLON
- Yêu cầu đặt ra đối với việc tính toán thiết kế hoặc chọn lựa xiclon phải
đáp ứng các thông số kỹ thuật quan trọng sau đây: lưu lượng khí cần
lọc, hiệu quả lọc, tổn thất áp suất, diện tích và không gian chiếm chỗ và
giá thành thiết bị.
- Thông thường người ta ưu tiên lựa chọn loại xiclon có lưu lượng phù
hợp đồng thời có hiệu quả lọc cao và tổn thất áp suất bé. Trên cơ sở đó
các nhà khoa học nghiên cứu thiết kế và chế tạo xiclon luôn tìm cách
xác định tỷ lệ kích thước hợp lý của xiclon.
CÁC DẠNG TỔNG HỢP CỬA CYCLON
Lắp nối tiếp hai xiclon cùng loại:
Khi hai xiclon cùng loại lắp nối tiếp nhau thì hiệu quả lọc của hệ thống
sẽ cao hơn từng xiclon riêng lẻ. Sự tăng hiệu quả lọc của hệ thống hai
xiclon lắp nối tiếp đáng xem xét là hiệu quả lọc theo cỡ hạt chứ không
phải là hiệu quả lọc tổng cộng.
Lắp song song hai hay nhiều xiclon cùng loại
Hiệu quả lọc của xiclon tăng khi lưu lượng tăng hoặc nếu lưu lượng
không đổi thì hiệu quả lọc tăng khi đường kính của xiclon giảm. Cả hai
trường hợp tổn thất áp suất đều tăng.
Xiclon chùm
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 6
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
Đây là tổ hợp của nhiều xiclon kiểu đứng – tức kiểu chuyển động ngược
chiều có đường kính bé lắp song song trong một thiết bị hoàn chỉnh, gọi
là xiclon chùm.
Số lượng các xiclon con trong xiclon chùm có thể lên đến hàng trăm
chiếc tùy theo năng suất của thiết bị.
Hiệu quả lọc của xiclon chùm bằng hiệu quả lọc của từng xiclon riêng

biệt,
Tổn thất áp suất chung của cả hệ thống bằng tổn thất áp suất của một
xiclon con.
Lưu lương của hệ thống bằng tổng lưu lượng của tất cả các xiclon con.
DÃY CYCLONE
3 Ưu nhược điểm của cyclon
• Ưu điểm
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 7
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
Không có phần chuyển động
Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 500
0
C)
Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt
cyclon
Thu hồi bụi ở dạng khô
Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 – 1500N/m
2
)
Làm việc tốt ở áp suất cao
Chế tạo đơn giản, rẻ;
Năng suất cao
Hiệu quả không phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ bụi
• Nhược điểm
Hiệu quả xử lý kém khi bụi có kích thước < 5μm.
Không thể thu hồi bụi kết dính.
II TỔNG QUAN VỀ LỌC BỤI TAY ÁO
1 Giới thiệu
Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải được sử dụng rất phổ biến cho các loại

bụi mịn, khô khó tách khỏi không khí nhờ lực quán tính và ly tâm.
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 8
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
2 Nguyên lý hoạt động
Để lọc người ta cho luồng không khí
nhiễm bụi đi qua các túi vải, túi vải sẽ ngăn các hạt bụi
lại và để không khí đi thoát qua.
Các hạt bụi có kích thước lớn, khối lượng của chúng lớn,
chịu ảnh hưởng của lực quán tính nên duy trì các hạt
bụi chuyển động theo hướng thẳng. Tuy nhiên chúng
khắc phục trở lực ma sát của dòng để va chạm vào các
sợi và bám trên đó.
Các hạt bụi có kích thước nhỏ bị dòng khí cuốn theo và chuyển đọng bao
quanh sợi. Sở dĩ các hạt này vẫn có thể va đập vào sợi là do chuyển động
nhiệt, còn ảnh hưởng của các lực quán tính thì nhỏ nên các hạt đó vẫn
bám vào sợi.
Các hạt bụi nhỏ và nhẹ dễ bị dòng khí cuốn theo qua khe hở giữa các sợi
vải. Hạt bụi có kích thước càng nhỏ, hạt bụi càng dễ bị lệch ra khỏi quỹ
đạo chuyển động càng xa. Do vậy khi dòng khí chứa bụi ở gần sợi các hạt
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 9
Không khí ra
Túi vải
Không khi + bụi
Phần thu bụi
Hệ thống thu khí
Bơm áp lực
cyclon
Lọc bụi tay áo

ống khói
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
bụi có thể chạm vào bề mặt sợi dưới tác dụng của chuyển động nhiệt và
lắng trên bề mặt sợi.
CHƯƠNG II: TÍNH TOÀN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI CÔNG SUẤT
100 m
2
/phút, C=650 mg/m
3
N
I CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO
Lưu lượng cần phải xủ lí là Q =100m
3
/phut=1,667m
3
/s
Khối lượng riêng của hạt bụi P
b
=900Kg/m
3
Nồng độ bụi C=650 mg/m
3
N
Khối lượng riêng của không khí P
g
=1,01 Kg/m
3
Nhiệt độ khí đầu vào T
0
=35

0

II YÊU CẦU ĐẦU RA
QCVN:19:2000 đối với bụi này là 100 mg/m
3
N
III SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 10
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
Sơ đồ công nghệ xử lý bụi bằng cyclon kết hợp lọc túi vải
IV TÍNH TOÁN
1 CYCLON
Xác định D: Nồng độ tối đa cho phép trong TCVN theo hệ thống số dùng
thải,hệ số nguồn tiếp nhận
Ta có:C
max
=C.K
p.
k
v
=650.1,08=520 (mg/Nm
3)
Vượt QCVN 19:2009 là 30%
Lưu lượng lớn :1000 m
3
/ph → sử dung cyclone năng suất cao.
Tính D: cho v = 25m/s
v= →WH== 0,07 m
2

Năng suất cao: 0,75. 0,375. D
2
=0,07 ↔ D= 0,499= 0,5
Vận tốc dòng khí vào cyclon: V
i
= V = 25m/s
Số vòng quay:
N
e
= (L
b
+ ) = ) = 3,667 ( vòng)
Thời gian lưu của hạt bụi trong cyclone:
∆t = π.D. = = 0,24 (s)
Vận tốc dòng khí trong cyclone:
V
t
= = = 0,78(m/s)
Đường kính hạt bụi nhỏ nhất bị thu giữ:
D
p
=[]
1/2
= []
1/2
=1,11.10
-5
(m)
Vận tốc dòng khí ra khỏi cyclone:
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH

SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 11
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
V
t
=

Đường kính hạt bụi bị thu giữ 50%:
D
pc
=[
1/2
=
1/2
=
Hiệu suất thu giữ đối với hạt bụi bất kỳ:
n
j
=
2
j µm d
pj
/ µm d
pj
/d
pc
n
j
m
i
/µ % n

j.
m
j
/µ %
1 0→2 1 0,124 0,015 1 0,015
2 2→4 3 0,37 0,122 9 1,098
3 4→6 5 0,62 0,278 10 2,78
4 6→10 8 0,99 0,498 30 14,94
5 10→18 14 1,73 0,75 30 22,5
6 18→36 24 2,98 0,898 14 12,572
7 30→50 40 4,968 0,961 5 4,805
8 50→100 75 9,316 0,988 1 0,988
59,7%
Suy ra hiệu suất thu giữ bụi với cyclone này là: 59,7%
2 TÚI LỌC TAY ÁO
Khí bụi sau khi bụi đi qua cyclone nồng độ còn lại
C = 650 - (650 *59,7%) =262 mg/m
3

Lưu lượng và các yếu tố khác không đổi không đổi.
Hiệu suất: ῃ=
Với nhiệt độ 35
0
C nên ta chọn vải tổng hợp do có các đặc tính: chống axit tốt;
chống kiềm tốt; chống rách tốt; giá thành thấp nên chọn vải sợi tổng hợp
polypropylene.
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 12
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
Tổng diện tích bề mặt túi vải:

A
c
=
2
Đường kính túi lọc phổ biến là 135→220mm ta chọn d= 0,19m
Chọn h = 3,5m
Diện tích bề mặt túi vải:
A
b
= πdh = 3,14.0,19.3,5=2,0881 m
2
Số túi vải lọc =
Chọn số túi 660 túi nên ta chọn 10 đơn nguyên với mỗi đơn nguyên là 66 túi.
Chọn d
1
=0,21 m ; d
2
= 0,17m ; d
3
= 0,19m ; n
1
= 11 ; n
2
= 6
Chiều rộng: B = d.n
1
+ (n
1
-1)d
1

+ 2d
3
=0,19.4+ (4-1).0,21 +2.0,19= 1,77m
Chiều dài: L = d.n
2
+(n
2
-1)d
2
+ 2d
3
= 0.19.8 + 7.0,17+2.0,19 = 3m
Diện tích bề mặt thiết bị:
S = B.L =3.1,77 = 5,31m
2
Chiều cao thiết bị: H
1
= h = 3,5m
H
2
=1/6h= 1,667m
H
3
= 1/2h = 1,75m
H = H
1
+H
2
+H
3

= 3,5 +1,667 +1,75 = 6,4167m
Tỷ lệ lượng khí cần hoàn nguyên:
(A/C)
net
=
CHƯƠNG III: TÔNG KẾT
Công nghệ xử lí bụi bằng cyclon kết hợp lọc tay áo với lưu lượng đầu
Q = 6000 m
2
/h Có giá thành tương đố thấp cơ chế vận hành dễ dàng,
thu hồi gần như hoàn toàn bụi phát sinh.
Công nghệ này thường được sử dụng rộng nhờ khả năng gữi bui của
nó với các hạt đường kính hạt cỡ um và giá thành của nó.
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 13
KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN
Khuyết điểm của công nghệ này khó xủ lý bụi có tính kết dính nhiệt độ
cao có tính dễ cháy nổ.
Vì vậy khi lựa chọn một thiết bị xử lý bụi ta phải hết sức cân nhắc đếm
nhiều yêu tố
Kinh tế kĩ thuật xã hội.
GVHD: TH.S THÁI VŨ BÌNH
SVTH: NHỮ VĂN CHIẾN Page 14