xử lý khí thải nhà máy xi măng

PHẦN I: TỔNG QUAN
I. Mở đầu
Hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước
nên nhu cầu về xây dựng cở sở vật chất kỹ thuật, cơ sở hạ tầng cho các khu công
nghiệp, xây dựng đường giao thông, nhà ở và các công trình khác tăng lên rõ rệt. Do
đó nhu cầu về nguyên vật liệu xây dựng đặc biệt là nhu cầu về xi măng tăng cao.
Xi măng là vật liệu thông dụng nhất trong ngành công nghiệp xây dựng. Xi măng
đã có mặt trong đời sống của con người hàng nghìn năm qua và cho đến nay con người
vẫn sử dụng nó trong hầu hết các công trình xây dựng. Theo những dự đoán thì xi
măng vẫn là chất kết dính chủ lực trong thế kỷ tới.
Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động sản xuất ngành công nghiệp xi măng cũng
thải ra nhiều chất ô nhiễm gây hại cho con người và môi trường sống. Công nghệ sản
xuất xi măng chủ yếu sử dụng nhiên liệu như: than, dầu…để cấp nhiệt cho các quá
trình nung lò trong quá trình sản xuất. Trong các loại nhiên liệu này có chứa các thành
phần như C, S, N…khi đốt sẽ sinh ra các khí độc hại: CO, NO
x
, SO
2
…các khí này khi
phát thải sẽ gây ảnh hưởng tới môi trường không khí.
Hơn thế nữa hiện nay vấn đề ô nhiễm không khí chủ yếu là do các khí CO, SO
2
,
NO
x
…tạo ra đã gây ra nhiều hậu quả nặng nề và gây ảnh hưởng trực tiếp đến con
người và động thực vật trong đó quá trình nung clinker trong công nghệ sản xuất xi
măng cũng là một nguyên nhân gây phát thải các khí độc hại gây ô nhiễm môi trường
không khí. Do đó việc xử lý khí thải phát sinh trong quá trình đốt nhiên liệu cấp cho lò
nung là hết sức quan trọng và cần thiết. Hiện nay có rất nhiều các phương pháp xử lý

các khí thải độc hại này tuy nhiên việc lựa chọn công nghệ xử lý phụ thuộc vào điều
kiện thực tế và công nghệ sử dụng trong quá trình sản xuất.
Hiện nay, công nghệ sản xuất xi măng chủ yếu gồm 2 phương pháp là công nghệ
sản xuất xi măng lò đứng và lò quay. Trong khuôn khổ bài tập lớn môn học chúng em
xin được tìm hiểu về công nghệ sản xuất xi măng lò quay và lựa chọn phương pháp,
dây chuyền xử lý khí thải lò nung clinker sử dụng công nghệ sản xuất xi măng lò quay
với công suất 4000 tấn clinker/ngày.
Nhóm 4
Page 1

II. Tổng quan về xi măng
1. Tình hình phát triển công nghệ sản xuất xi măng trên thế giới [1]
Trên thế giới hiện nay có khoảng hơn 160 nước sản xuất xi măng, tuy nhiên các
nước có ngành công nghiệp xi măng chiếm sản lượng lớn của thế giới thuộc về Trung
Quốc, Ấn Độ và một số nước như khu vực Đông Nam Á là Thái Lan và Indonesia,
Việt Nam.
Nhu cầu về tiêu thụ xi măng trên toàn cầu không ngừng tăng lên. Từ năm 1950 cho
đến nay, sản lượng xi măng liên tục tăng cùng với sự phát triển trong công nghệ sản
xuất xi măng. Theo dự báo nhu cầu sử dụng xi măng từ nay đến năm 2020: Tăng hàng
năm 3,6% năm nhu cầu sử dụng xi măng có sự chênh lệch lớn giữa các khu vực trên
thế giới: (nhu cầu các nước đang phát triển 4,3% năm, riêng châu Á bình quân
5%/năm, các nước phát triển xấp xỉ 1%/năm.
Các nước tiêu thụ lớn xi măng trong những năm qua phải kể đến: Trung Quốc, Ấn
Độ, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Nga, Tây Ban Nha, Italya, Braxin, Iran, Mê hy cô, Thổ
Nhĩ Kỳ, Việt Nam, Ai Cập, Pháp, Đức
2. Tình hình phát triển công nghệ sản xuất xi măng ở Việt Nam [1]
Xi măng là một trong những cơ sở công nghiệp được hình thành và phát triển
sớm nhất ở Việt Nam (cùng với các ngành than, dệt, đường sắt) Ngành công nghiệp
xi măng của Việt Nam đã trải qua hơn 100 năm xây dựng và phát triển, bắt đầu từ Nhà
máy xi măng Hải Phòng được thành lập năm 1899 với nhãn mác con Rồng Xanh,

Rồng Đỏ đã có mặt tại Hội chợ triển lãm Liege (Pháp) năm 1904 và hàng vạn tấn xi
Nhóm 4
Page 2

măng Hải Phòng đã có mặt trên thị trường tiêu thụ ở các nước như vùng Viễn đông,
Vladivostoc, Java (Indonesia), Hoa Nam (Trung Quốc), Singapore
Từ năm 1991 đến nay là giai đoạn phát triển mạnh nhất của ngành xi măng Việt
Nam. Sau 19 năm, tổng công suất thiết kế đã gấp 13 lần và Việt Nam trở thành nước
đứng đầu khối ASEAN về sản lượng xi măng. Năm 2012, tổng công suất thiết kế các
nhà máy xi măng đạt 68,5 triệu tấn, năng lực sản xuất 63 triệu tấn, về cơ bản cung đã
vượt cầu.
Hiện nay có 46 doanh nghiệp tham gia sản xuất và kinh doanh trong ngành xi
măng, với tổng công suất lên đến 68,5 triệu tấn/năm, trong đó gồm có: 68 dây chuyền
lò quay với tổng công suất thiết kế 67.,32 triệu tấn/năm và 13 dây chuyền xi măng lò
đứng với tổng công suất thiết kế 1,18 triệu tấn/năm.
Hiện nay các nhà máy xi măng phân bố không đều giữa các khu vực. Hầu hết các
nhà máy tập trung nhiều tại miền Bắc nơi có vùng nguyên liệu đầu vào lớn, trong khi
đó các nhà máy lớn phía Nam rất hạn chế. Do đó nguồn cung xi măng ở phía Bắc thì
dư thừa trong khi miền Nam lại thiếu hụt.
3. Các loại sản phẩm xi măng chính [2]
Hiện nay trên sản phẩm xi măng trên thị trường có nhiều loại, tuy nhiên thông dụng
trên thị trường Việt Nam gồm hai loại sản phẩm chính:
Xi măng Portland: chỉ gồm thành phần chính là clinker và phụ gia thạch cao. Ví
dụ: PC 30, PC 40, PC 50.
Nhóm 4
Page 3

Clinker xi măng được sản xuất với thành phần chủ yếu gồm CaO liên kết với các
oxit axit : CaO: 59 – 67%; SiO
2

: 16 – 26%; Al
2
O
3
: 4 – 9%; Fe2O3: 2 – 6%; MgO: 0.3
– 3%. Ngoài ra trong clinker còn chứa một hàm lượng nhỏ các oxit axit như TiO
2
<
0.5%, R
2
O <1%, P
2
O
5
< 0.3%
Xi măng Portland hỗn hợp: vẫn với thành phần chính là clinker và thạch cao, ngoài
ra còn một số thành phần phụ gia khác như đá pudôlan, xỉ lò. Ở thị trường các loại xi
măng này có tên gọi như PCB 30, PCB 40.
Hiện nay, Việt Nam đang song song tồn tại hai loại công nghệ sản xuất xi măng:
- Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng
- Công nghệ sản xuất xi măng lò quay
Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng: chủ yếu là lò đứng nhập từ Trung Quốc, phát
triển mạnh từ thập kỷ 80 thế kỷ trước. Bên cạnh hạn chế về năng suất của mỗi lò (đạt
80.000 tấn/năm), lò đứng còn bị hạn chế về việc nâng cao chất lượng sản phẩm. Thị
trường hiện còn chấp nhận xi măng lò đứng sử dụng cho các công trình xây dựng nhỏ.
Tuy nhiên, theo quy hoạch tổng thể phát triển công nghiệp ngành xi măng ở Việt Nam,
tất cả các lò đứng và lò quay phương pháp ướt sẽ phải đóng cửa vào năm 2020.
Công nghệ sản xuất xi măng lò quay: có nguồn cung cấp thiết bị chủ yếu là Châu Âu,
Nhật Bản và Trung Quốc. Công nghệ sản xuất xi măng lò quay có công suất lớn nên
được cơ giới hóa và tự động hóa cao, tiêu tốn ít nhiên liệu, tiết kiệm nhiên năng lượng

Nhóm 4
Page 4

và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Hiện nay, công nghệ sản xuất xi măng lò quay
đang dần thay thế công nghệ sản xuất xi măng lò đứng và lò quay phương pháp ướt.
PHẦN II. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG LÒ QUAY
1. Các phương pháp sản xuất [2]
Công nghệ sản xuất xi măng lò quay có 2 phương pháp sản xuất là : phương pháp ướt
và phương pháp khô. Quy trình sản xuất xi măng lò quay theo 2 phương pháp này về
cơ bản là giống nhau tuy nhiên có 1 vài nét khác nhau.
Bảng 1. So sánh 2 phương pháp:
Chỉ tiêu CN CN lò quay khô CN lò quay ướt
1. Phối liệu - Đá vôi, đất sét, phụ gia, xỉ
pirit
- Phối liệu đưa vào ở dạng bột
mịn, độ ẩm 1 – 2 % và không
trộn lẫn với nhau
- Đá vôi, đất sét, phụ gia, xỉ pirit
- Phối liệu dạng bùn, độ ẩm 40%,
phối liệu không trộn lẫn với than
2. Nhiên liệu - Có thể dùng than, dầu hoặc
khí
- Tiêu tốn ít năng lượng
- Có thể dùng than, dầu hoặc khí
- Tiêu tốn năng lượng lớn
3. Quá trình
nung
- Sử dụng lò quay, lò ngắn đỡ
tốn dienj tích mặt bằng.
- Lò quay khô có hệ thống trao

đổi nhiệt, tháp xyclon
- Sử dụng lò quay, lò dài tốn diện
tích mặt bằng.
- Phải qua giai đoạn sấy giảm độ
ẩm từ 40% xuống 2%
4. Nguyên lý
làm việc
- Làm việc liên tục
-Phối liệu được nạp từ đầu cao
của lò, đảo trộn đều theo vòng
quay của lò
- Quá trình tạo khoáng được
diễn ra theo chiều dài lò
- Công suất lớn ( có thể đạt
3000 – 5800 tấn clinke/ngày )
- Làm việc liên tục
- Tương tự công nghệ lò quay
khô
- Tương tự công nghệ lò quay
khô
Nhóm 4
Page 5
Chuẩn bị nguyên liệu
Nghiền, phối liệu
Ủ clinker (si lô chứa)
Nung clinker
Làm nguội clinker
Nghiền xi măng
Si lô măng
Đóng bao xi măng

Xuất xi măng
Đá vôi, than đá, đất sét, điện
Bụi, tiếng ồn
Bụi, ồn
Khói, bụi
Bụi , nước thải
Bụi, ồn
Bụi, ồn
Bụi, vỏ bao hỏng
Điện, phụ gia
Điện , than
Điện, nước
Điện, thạch cao, phụ gia
Điện
Điện, vỏ bao

- Tương tự công nghệ lò quay
khô
5. Nhiệt độ và
chất lượng
- Nhiệt độ nung 1450
o
C
- Chất lượng sản phẩm tốt và ổn
định
- Tương tự công nghệ lò quay
khô
- Tương tự công nghệ lò quay
khô
2. Quy trình sản xuất xi măng [2]

Quy trình sản xuất xi măng:
Nhóm 4
Page 6

2.1 Chuẩn bị nguyên liệu
Chuẩn bị nguyên liệu bao gồm việc khai thác, vận chuyển và gia công sơ bộ
nguyên liệu (đá vôi, đất sét, phụ gia điều chỉnh…) nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật,
chuẩn bị cho các công đoạn gia công tiếp theo. Tuỳ từng loại nguyên liệu và tuỳ từng
phương pháp sản xuất mà các yêu cầu kỹ thuật cần đảm bảo là khác nhau. Nguyên
liệu chính dùng để sản xuất xi măng là đá vôi, đất sét và các phụ gia điều chỉnh
(Quặng sắt, bôxít, cao silic ).
Đá vôi là nguyên liệu chính dùng trong sản xuất xi măng. Theo TCVN
6072:1996, đá vôi dùng làm nguyên liệu để sản xuất xi măng portland phải thỏa
mãn yêu cầu về hàm lượng của các chất là: CaCO
3
> 85% và MgCO
3
< 5%. Thông
thường các nhà máy xi măng ở nước ta đều sử dụng đá vôi có hàm lượng CaCO
3
=
90 – 98 % ( CaO = 50 – 55%), MgO < 3% và ôxít kiềm không đáng kể.
Đá vôi sau khi khai thác được đập sơ bộ bằng máy đập hàm sau đó được
chuyển vào máy đập búa để đạt kích thước thích hợp 5 - 25 mm. Đá vôi sau đó sẽ
được chuyển về kho chứa và đồng nhất bằng hệ thống vận chuyển.
Đất sét là là nguyên liệu chiếm thứ 2 trong sản xuất xi măng. Theo TCVN
6071:1996, hỗn hợp nguyên liệu sét dùng đểsản xuất xi măng phải có hàm lượng
các ôxít trong khoảng sau:
SiO
2

= 55 ÷ 70%, Al
2
O
3
= 10 ÷ 24%, K
2
O + Na
2
O ≤ 3%.
Các nhà máy xi măng ở nước ta hầu hết đều sử dụng đất sét đồi có hàm lượng
SiO
2
=58 ÷66%, Al
2
O
3
= 14 ÷ 20%, Fe
2
O
3
= 5 ÷ 10 %, K
2
O+Na
2
O = 2 ÷ 2,5%. Ngoài
sét đồi, ở một số nơi có thể sử dụng sét ruộng hoặc sét phù sa. Những loại sét này
thường có hàm lượng SiO
2
thấp hơn, Al
2

O
3
và kiềm cao hơn, nên phải có nguồn phụ
gia cao silic để bổsung SiO
2
. Việc này trở nên khó khăn hơn khi yêu cầu sản xuất xi
Nhóm 4
Page 7

măng hàm lượng kiềm thấp.
Đất sét được đập nhỏ bằng máy cán trục. Sau đó việc gia công lại tùy thuộc
vào công nghệ sản xuất.
Với công nghệ sản xuất xi măng bằng lò quay phương pháp ướt: Đất sét sau
khi được đập nhỏ được cho vào máy bừa bùn, bùn ra có độ ẩm khoảng 60 - 70%
được đưa vào bể chứa chuẩn bị đưa vào máy nghiền cùng đá vôi.
Với công nghệ sản xuất xi măng bằng lò quay phương pháp khô: Đất sét
được đập sơ bộ bằng máy cán trục hoặc máy thái đất sau đó được vận chuyển vào
kho chứa và đồng nhất bằng hệ thống vận chuyển.
2.2 Nghiền phối liệu
Quá trình nghiền phối liệu nhằm mục đích nghiền mịn đồng thời tăng độ đồng
nhất của hỗn hợp phối liệu. Sau khi gia công nguyên liệu sơ bộ, đảm bảo các yêu cầu
kỹ thuật, hỗn hợp phối liệu được nghiền mịn trong các máy nghiền, đồng thời kết
hợp với việc đồng nhất hoá hỗn hợp phối liệu. Với mỗi phương pháp sản xuất khác
nhau, quá trình nghiền mịn, khuấy trộn và điều chỉnh hỗn hợp phối liệu lại có quy
trình thích ứng khác nhau.
Đối với công nghệ sản xuất xi măng bằng lò quay phương pháp khô: đá vôi
và đất sét được đồng nhất hoá sơ bộ trong kho đồng nhất bằng thiết bị rải đổ. Sau đó,
hỗn hợp nguyên liệu và phụ gia điều chỉnh được định lượng để cho vào máy sấy-
nghiền. Hệ thống này có thể là máy sấy-nghiền bi liên hợp hoặc máy sấy-nghiền
đứng liên hợp. Hỗn hợp được nghiền mịn đồng thời tăng độ đồng nhất của hỗn hợp

phối liệu. Bột liệu đạt độ mịn được vận chuyển lên silo chứa.
Đối với công nghệ sản xuất xi măng bằng lò quay phương pháp ướt: đá vôi,
đất sét và phụ gia được nghiền trong máy nghiền bi thành bùn nhão, sau đó mới
được bơm sang bể chứa. Tại đây dung dịch được kiểm tra, điều chỉnh thành phần,
đồng thời được khuấy trộn để chống lắng và tăng độ đồng đều.
Độ mịn của hỗn hợp phối liệu có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nung luyện
và chất lượng clinker. Độ mịn của hỗn hợp phối liệu càng cao, bề mặt tiếp xúc giữa
các cấu tử nguyên liệu càng lớn, quá trình hoá lý xảy ra khi nung càng nhanh, chất
lượng clinker càng cao. Độ mịn của phối liệu cao cũng đồng nghĩa với việc tiêu tốn
Nhóm 4
Page 8

năng lượng nghiền lớn.
2.3 Nung clinker
Quá trình nung clinker sử dụng năng lượng nhiệt để làm các khoáng trong
hỗn hợp phối liệu nóng chảy một phần, phản ứng và kết khối tạo thành clinker tại
nhiệt độ 1400-1450
o
C. Trong quá trình nung nóng và làm nguội clinker, các quá
trình hoá lý được diễn ra có lúc nối tiếp nhau, có lúc đồng thời chứ không tách biệt.
Có thể tạm chia quá trình nung clinker thành các quá trình riêng rẽ sau:
- Sấy hỗn hợp phối liệu (mất nước lý học)
- Dehydrat hoá khoáng sét (mất nước hoá học)
- Phân huỷ CaCO
3
và MgCO
3

(decarbonat)
- Phản ứng trong pha rắn (phản ứng toả nhiệt)

- Phản ứng khi có mặt pha lỏng nóng chảy (phản ứng kết khối)
- Quá trình kết tinh khi làm nguội
2.4 Làm nguội clinker
Để tăng cường chất lượng clinker, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vận
chuyển, lưu trữ và nghiền tiếp theo, quá trình làm nguội clinker được thực hiện
nhằm giảm nhiệt độ clinker, thu hồi nhiệt dư bằng cách hoàn lưu một phần nhiệt của
không khí nóng để nâng cao hiệu suất nhiệt của hệ thống nung.
Clinker được làm mát bằng không khí tới nhiệt độ 100 – 200
o
C trong bộ phận
làm lạnh clinker. Khí nóng thu hồi được sử dụng làm khí cháy thứ cấp trong lò nung.
Trong công nghiệp hiện đại thiết bị làm lạnh lò vệ tinh và ghi làm lạnh được sử
dụng phổ biến nhất.
Thiết bị làm lạnh lò vệ tinh: có cấu tạo gồm nhiều lò con ( 9 - 11 lò con) được lắp
Nhóm 4
Page 9

trực tiếp vào vỏ lò quay ở phần cuối zôn làm lạnh. Thiết bị làm lạnh lò vệ tinh
thường chỉ đạt công suất 800 - 1000 tấn/ ngày. Các lò không thể được chế tạo với
thể tích lớn do trọng lượng lò quá nặng. Lò vệ tinh có ưu điểm là vốn đầu tư cơ bản
và chi phí sản xuất thấp, nhưng gây tiếng ồn, nhiệt độ clinker ra khỏi lò cao (200
o
C).
Mặc dù thiết bị được làm lạnh một phần bằng nước, các chi tiết máy bị mài mòn cao.
Thiết bị ghi làm lạnh: được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hiện đại với hiệu
suất cao và có thể điều chỉnh tốc độ làm lạnh hợp lý. Clinker trên sàn ghi làm lạnh,
chuyển động theo phương thức chuyển động song song, đẩy dồn clinker từ đầu nóng
đến đầu nguội. Với thiết bị ghi làm lạnh, clinker được làm lạnh nhanh bằng phương
thức làm lạnh cưỡng bức, nhờ quạt cao áp và trung áp, đồng thời có thể thiết kế phân
cấp nhiều lần theo chiều rộng sàn ghi. Thiết bị ghi làm lạnh thích hợp cho mọi loại

công suất lò (thường lớn hơn 1200 tấn clinker/ngày). Một ưu điểm nổi bật của thiết
bị ghi làm lạnh là có thể tận dụng nhiệt khí thải sau quá trình làm lạnh clinker, hồi
lưu sử dụng cho tháp trao đổi nhiệt, nhằm giảm thấp tối đa nhiệt lượng tiêu tốn riêng
cho quá trình nung clinker. Thiết bị ghi làm lạnh có các dạng sàn ghi nằm ngang,
nghiêng và liên hợp.
2.5 Ủ clinker
Clinker sau khi ra khỏi lò nung được ủ 10 - 15 ngày nhằm mục đích làm nguội
clinker đến nhiệt độ thường, đảm bảo hiệu quả đập nghiền trong máy nghiền.
Trong kho ủ, CaO tự do trong clinker sẽ tác dụng với hơi nước trong không khí tạo
thành Ca(OH)
2
, tạo cho xi măng ổn định thể tích trong quá trình đóng rắn sau này
cũng như clinker giòn, dễ nghiền hơn. Người ta cũng có thể phun nước dạng sương
mù để tăng hiệu quả làm lạnh, rút ngắn thời gian ủ.
Nhóm 4
Page 10

2.6 Nghiền xi măng
Clinker, thạch cao và phụ gia (nếu có) được định lượng và cấp vào máy
nghiền xi măng để nghiền mịn. Xi măng sau nghiền có độ mịn nhỏ hơn 10% còn lại
trên sàng 0,09 mm và blaine lớn hơn 2800 cm
2
/g.
Xi măng càng được nghiền mịn thì càng tăng diện tích bề mặt và tăng khả
năng thủy hóa. Tuy nhiên, nếu xi măng nghiền quá mịn sẽ dẫn đến một số hệ quả như
giảm năng suất của máy nghiền, tăng tiêu hao điện năng, khó đóng bao Việc
nghiền quá mịn xi măng còn làm giảm hoạt tính, giảm độ bền vững của bê tông.
Clinker sau ủ được nghiền trong máy nghiền cùng với một lượng đá thạch cao
(3 - 5%) để điều chỉnh thời gian đông kết của xi măng. Máy nghiền có thể là loại
máy nghiền bi nhiều ngăn làm việc theo chu trình kín hoặc máy nghiền đứng con

lăn. Để cải thiện một số tính chất và tăng sản lượng của xi măng, trong quá trình
nghiền còn bổ sung một lượng phụ gia khoáng và phụ gia công nghệ. Các loại phụ
gia khoáng có thể nghiền chung với clinker, cũng có thể nghiền riêng sau đó trộn
chung vào. Quá trình nghiền không cho phép nghiền clinker nóng vì sản phẩm thu
được có nhiệt độ quá cao làm giảm năng suất nghiền, ảnh hưởng đến các chi tiết thiết
bị trong máy nghiền. Ngoài ra, khi nghiền clinker nóng, đá thạch cao có thể bị
dehydrat hoá ngay trong quá trình nghiền, làm giảm tác dụng điều chỉnh tốc độ
đông kết của xi măng. Xi măng bột từ máy nghiền ra thường có nhiệt độ từ 80 –
130
o
C, cũng có khi cao hơn. Xi măng được tiếp tục được vận chuyên lên các silô
chứa.
2.7 Đóng bao
Xi măng bột từ các silô chứa được tháo xuống các thiết bị vận chuyển như vít
Nhóm 4
Page 11

tải, băng tải, gầu nâng, đổ xuống hệ thống sàng rung, nhằm loại bỏ những vật lạ, tiếp
tục rơi xuống két chứa trung gian, cấp xi măng cho máy đóng bao.
Xi măng sau khi được đóng bao đủ khối lượng, tự động rơi xuống băng tải
vận chuyển về kho chứa xi măng bao.
PHẦN III: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI
I. Các phương pháp xử lý bụi
1. Các tính chất cơ bản của bụi và hiệu quả tách bụi
1.1. Độ phân tán các phân tử
Kích thước hạt là một thông số cơ bản của nó. Việc lựa chọn thiết bị tách bụi tùy
thuộc vào thành phần phân tán của các hạt bụi tách được. Trong các thiết bị tách bụi
đặc trưng cho kích thước hạt bụi là đại lượng vận tốc lắng của chúng như đại lượng
đường kính lắng. Do các hạt bụi công nghiệp có hình dáng rất khác nhau (dạng cầu,
que, sợi …) nên nếu cùng một khối lượng thì sẽ lắng với vận tốc khác nhau, hạt càng

gần với dạng hình cầu thì nó lắng với các vận tốc khác nhau, hạt càng gần với dạng
hình cầu thì nó lắng càng nhanh.
Các kích thước lớn nhất và nhỏ nhất của một khối hạt bụi đặc trưng cho khoảng
phân bố độ phân tán của chúng.
1.2. Tính kết dính của bụi
Các hạt bụi có xu hướng kết dính vào nhau, với độ kết dính cao thì bụi có thể dẫn
đến tình trạng bết nghẹt một phần hay toàn bộ thiết bị tách bụi
Hạt bụi càng mịn thì chúng càng dễ bám vào bề mặt thiết bị. Với những bụi có
60 – 70% số hạt bé hơn 10 µm thì rất dễ dẫn đến dính bết, còn bụi có nhiều hạt trên 10
µm thì dễ trở thành tơi xốp. Tùy theo độ kết dính mà chia bụi làm 4 nhóm chính như
sau :
Bảng 2. Các nhóm bụi chính
Nhóm 4
Page 12

Đặc tính bụi Dạng bụi
Không kết dính
Kết dính yếu
Kết dính
Kết dính mạnh
- Xỉ thô, thạch anh, đất khô
- Hạt cốc, manhezit, apatit khô, bụi lò cao, tro bụi có chứa nhiều
chất chưa cháy, bụi đá
- Than bùn, manhezit ẩm, bụi kim loại, bụi pirit, oxyt chì, thiếc, xi
măng khô, tro bay không chứa chất chưa cháy, tro than bùn…
- Bụi xi măng, bụi tách ra từ không khí ẩm, bụi thạch cao và
amiang, clinke, muối natri…
1.3. Độ mài mòn của bụi
Độ mài mòn của bụi được đặc trưng bằng cường độ mài mòn kim loại khi cùng vận
tốc dòng khí và cùng nồng đô bụi. Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dáng, kích thước,

khối lượng hạt bụi. Khi tính toán thiết kế thiết bị thì phải tính đến độ mài mòn của bụi
1.4. Độ thấm ướt của bụi
Độ thấm ướt bằng nước của các hạt bụi có ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của
các thiết bị tách bụi kiểu ướt, đặc biệt làm việc ở chế độ tuần hoàn. Các hạt phẳng dễ
thấm ướt hơn các hạt có bề mặt gồ ghề có thể bị bao phủ bởi một lớp vỏ khí hấp phụ
làm trở ngại sự thấm ướt
1.5. Độ hút ẩm của bụi
Khả năng hút ẩm của bụi phụ thuộc thành phần hóa học, kích thước, hình dạng, độ
nhám, bề mặt của các hạt bụi. Độ hút ẩm của bụi tạo điều kiện tách chúng trong các
thiết bị tách bụi kiểu ướt
1.6. Độ dẫn điện của lớp bụi
Chỉ số này được đánh giá theo chỉ số điện trở suất của lớp bụi ρ
b
và phụ thuộc
vào tính chất của từng hạt bụi riêng lẽ ( độ dẫn điện bề mặt và độ dẫn điện trong, kích
thước, hình dạng …), cấu trúc lớp hạt và các thông số của dòng khí. Chỉ số này ảnh
hưởng rất lớn đến khả năng làm việc của các bộ lọc điện
1.7. Sự tích điện của lớp bụi
Điện tích của các hạt bụi tích điện phụ thuộc vào phương pháp tạo thành, thành
phần hóa học, cả những tính chất của vật chất mà chúng tiếp xúc. Chỉ tiêu này có ảnh
Nhóm 4
Page 13

hưởng đến hiệu quả tách chúng trong các thiết bị lọc khí ( bộ tách bụi ướt, lọc …) đến
tính nổ và bết dính của các hạt …
1.8. Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí
Các bụi cháy được dễ tạo với O
2
của không khí thành hỗn hợp tự bốc cháy và
phụ thuộc vào các tính chất hóa học, tính chất nhiệt, kích thước, hình dáng các hạt,

nồng độ của chúng trong không khí, độ ẩm và thành phần các khí, kích thước và nhiệt
độ nguồn lửa và hàm lượng tương đối của các loại bụi trơ ( không cháy ). Các loại bụi
có khả năng bắt lửa như bụi các chất hữu cơ ( sơn, plastic, sợi ) và cả một số bụi vô cơ
như Mg, Al, Zn
1.9. Hiệu quả thu hồi bụi
Mức độ làm sạch ( hệ số hiệu quả ) được biểu thị bằng tỉ số lượng bụi thu hồi
được trong tổng số vật chất theo dòng khí đi vào thiết bị trong một đơn vị thời gian
Hiệu quả làm sạch η được tính theo công thức sau :
Trong đó :
G’, G’’ : khối lượng bụi chứa trong dòng khí vào và ra
G’’’ : lượng bụi thu hồi trong thiết bị
V’, V’’ : lưu lượng thể tích dòng khí vào và ra ( ở đktc 0
0
C, 1 atm )
C’, C’’ : nồng độ hạt bụi trong dòng khí vào và ra
2. Các phương pháp xử lý bụi [3]
Hiện nay có rất nhiều phương pháp xử lý và làm giảm ô nhiễm bụi đang được
ứng dụng trong thực tế, theo các phương pháp xử lý khô hoặc ướt. Nguyên tắc chung :
Tách bụi khỏi dòng khí nhờ các cơ chế sau :
• Lắng trọng lực
Nhóm 4
Page 14

• Va chạm li tâm
• Va chạm quán tính
• Chặn trực tiếp
• Khuếch tán
• Hiệu ứng tĩnh điện
2.1. Phương pháp khô
Có nhiều loại thiết bị cơ khí kiểu khô để làm sạch bụi nhờ lợi dụng các cơ chế

lắng khác nhau như : lắng trọng trường ( buồng lắng bụi ), lắng quán tính ( buồng lắng
có vật cản ), lắng ly tâm ( xyclon đơn, kép, nhóm, xoáy và động học …)
Bảng 3.– Các thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô
ST
T
Dạng thiết bị
Năng suất
tối đa
Hiệu quả
xử lý
Trở lực
Giới hạn
nhiệt độ
m
3
/h % Pa
0
C
1 Buồng lắng
Không
giới hạn
(>50 µm),
40 ÷ 90%
50 ÷ 130 350 ÷ 550
2 Xyclon 85000
(10µm),
50 ÷ 90%
250 ÷ 1500 350 ÷ 550
3 Thiết bị gió xoáy 30000 (2µm), 90% Đến 2000 Đến 250
4 Xyclon tổ hợp 170000 (5µm), 90% 750 ÷ 1500 350 ÷ 450

5 Thiết bị lắng quán tính 127500 (2µm), 90% 750 ÷ 1500 Đến 400
6
Thiết bị thu hồi bụi
động
42500 (2µm), 90% Đến 400
Nhóm 4
Page 15
l

2.1.1. Buồng lắng bụi
Hình III. 1 – Buồng lắng
Đây là loại thiết bị lọc đơn giản nhất. Phương pháp thu gom bụi hoạt động theo
nguyên lý sử dụng trọng lực để lắng đọng những phần tử bụi ra khỏi không khí. Cấu
tạo là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện
của đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ, nhờ thế hạt
bụi đủ thời gian rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng trọng lực và bị giữ lại ở đó mà
không bị dòng khí mang theo.
Nhóm 4
Page 16

Buồng lắng bụi được áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 50 ÷ 70 µm trở
lên. Tuy vậy, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng lắng.
Có nhiều loại buồng lắng như : buồng lắng bụi có nhiều ngăn, buồng lắng “động
năng”
 Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản
- Đầu tư thấp
- Có thể xây dựng bằng vật liệu có sẵn như gạch, xi măng, thép
- Chi phí năng lượng, vận hành, bảo quản và sữa chữa thấp
- Tổn thất áp suất thấp

- Có thể làm việc ở điều kiện nhiệt độ và áp suất khác nhau
 Hạn chế:
- Cồng kềnh, chiếm nhiều không gian
- Chỉ tách được bụi có kích thước tương đối lớn
 Phạm vi áp dụng : Thường được dùng để tách bụi sơ bộ khi bụi có nồng độ
cao, kích thước lớn. Chủ yếu dùng cho bụi có kích thước :
- d > 50
µ
m nếu tỉ khối của bụi nhỏ
- d >10
µ
m nếu tỉ khối của bụi lớn
2.1.2. Thiết bị tách bụi kiểu quán tính
Nguyên lý cơ bản được áp dụng để chế tạo thiết bị lọc 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 khí đổi hướng chuyển động thì
bụi có quán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình và va đập vào các
vật cả rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất đi động năng và rơi xuống đáy thiết bị.
Vận tốc của khí trong thiết bị khoảng 1m/s, còn ở ống vào khoảng 10m/s. Hiệu
quả lọc của thiết bị này đạt từ 65 ÷ 80% đối với các hạt bụi có kích thước 20 -30 µm.
Trở lực của chúng trong khoảng 150 ÷ 390 N/m
2
Có nhiều loại : thiết bị lọc quán tính Venturi, thiết bị lọc quán tính kiểu màn chắn
uốn cong, thiết bị lọc quán tính kiểu “lá xách” …
Nhóm 4
Page 17

2.1.3./ Cyclon
Hình III. 2 – Cyclon lọc bụi
Cơ chế tách bụi: nhờ lực ly tâm

Dòng thiết bị được đưa vào theo phương tiếp tuyến với thân hình trụ của thiết bị
nên sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thiết bị từ trên xuống. Do chuyển động xoáy,
các hạt bụi chịu tác dụng của lực ly tâm làm chúng tiến dần (văng) về phía hình trụ của
cyclon rồi chạm vào đó và tách ra dòng khí. Dưới tác dụng của trọng lực các hạt bụi
này sẽ rơi xuống đáy phễu thu bụi ở dưới của cyclon. Khi chạm vào đáy hình nón,
dòng khí bị dội ngược trở lại nhưng vẫn chuyển động được xoáy ốc từ dưới lên và
thoát ra ngoài.
 Ưu điểm:
- Giá thành đầu tư thấp
- Cấu tạo đơn giản dễ vận hành
- Chi phí sửa chữa, bảo hành thấp
- Có khả năng làm việc liên tục
- Có thể được chế tạo bằng các loại vật liệu khác nhau tuỳ theo yêu cầu về
nhiệt độ, áp suất và mức độ ăn mòn.
 Hạn chế:
- Hiệu suất tách thấp đối với bụi có d < 5
µ
m
- Dễ bị mài mòn nếu bụi có độ cứng cao
- Hiệu suất giảm nếu bụi có độ kết dính cao
 Phạm vi áp dụng
- Thích hợp với bụi có kích thước hạt < 20
µ
m
- Thường dùng cho các lĩnh vực ximăng, mỏ, bột giặt, giấy, gỗ, lò đốt
- Còn dùng để thu hồi xúc tác trong dầu mỏ
Nhóm 4
Page 18

2.1.4.Thiết bị tách bụi bằng lực tĩnh điện.

Hình III. 3 – Thiết bị lọc bụi tĩnh điện
Cơ chế tách bụi: Tách bụi nhờ lực tĩnh điện
Cấu tạo gồm hai tấm đặt song song với nhau được nối đất (tức có điện áp = 0).
Đây chính là điện lắng của ESP (vì bụi sẽ được lắng trên điện cực này). Giữa hai điện
cực lắng là các dây điện cực được nối với cực âm của một nguồn điện cao thế một
chiều. Các dây này gọi là điện cực quầng.
Như vậy giữa hai tấm điện cực lắng có một điện trường rất mạnh. Khi có một
điện tử tự do xuất hiện trong không này, nó sẽ bị gia tốc rất nhanh và đạt được tốc độ
cao. Do vậy, khi va chạm với các phần khí, nó sẽ có đủ năng lượng để bứt một hoặc
nhiều điện tử, tức là ion hoá phân tử khí. Tương tự, các điện tử này lại được gia tốc bởi
từ trường và tiếp tục làm bứt các điện tử khỏi các phân tử khí đến một lúc nào đó,
lượng điện tử đủ lớn thì sẽ gây nên hiện tượng phóng điện tạo quầng sáng (một quầng
sáng mờ bao quanh dây dẫn) ổn định. Các ion dương, được tạo thành trong quầng
sáng, sẽ chuyển động về phía các dây dẫn (điện cực quầng) và bị phóng điện. Các điện
sẽ chuyển động về phía các tấm (điện cực lắng). Khi nó cách điện cực quầng một
khoảng đủ xa, cường độ điện trường ở đó trên nên quá nhỏ không đủ để gia tốc nó nữa
thì quầng sáng tắt kể từ đó điện tử sẽ chuyển động như một điện tử tự do.
Nhóm 4
Page 19

Trên đường đi về phía điện cực lắng, các điện tử sẽ va chạm với các hạt bụi và có
thể bị các hạt bụi bắt giữ và vì thế sẽ chuyền điện tích âm cho các hạt bụi.
 Ưu điểm:
- Còn dùng để thu hồi xúc tác trong dầu mỏ
- Hiệu suất tách bụi cao
- Chi phí năng lượng thấp, thường 0,6 ÷ 0,8kw/100m
3

khí
- Tách được bụi có kích nhỏ

- Có khả năng làm việc được trong dải t
0
, p lớn
- Có khả năng tự động hoá cao
- Tổn thất áp suất nhỏ
 Hạn chế :
- Tổn thất áp suất nhỏ
- Không thể làm việc được với các khí dễ cháy, nổ( mêtan)
- Chí phí thiết bị cao
- Không thích hợp với các xí nghiệp có quy mô vừa và nhỏ
2.2. Phương pháp ướt
Nguyên tắc: tạo ra sự tiếp xúc giữa dòng khí bụi với chất lỏng ( thường là nước),
bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và được thải ra ngoài dưới dạng bùn cặn.
Như vậy bên cạnh việc tách bụi, một số chất ô nhiễm dạng khí cũng có thể được tách
ra, còn có thể kết hợp quá trình này để làm nguội hỗn hợp khí.
2.2.1./ Cyclon ướt
Cấu tạo :
Hình III. 4 – Cyclon ướt
- Có nhiều thiết kế khác nhau.
Nhóm 4
Page 20

- Dòng khí bụi được đưa vào phần dưới của than hình trụ của thiết bị. Nước
được phun ra từ rất nhiều đầu phun nhỏ đặt trên một trục quay ở tâm của thân
hình trụ. Nhờ đó, nước được phun thành tia từ tâm ra ngoài đi qua dòng khí
đang chuyển động xoáy. Nếu phần than của cyclon phía trên vùng phun nước
đủ cao thì có thể không cần đến bộ phận khử sương mù.
- Các giọt nước sẽ bắt các hạt bụi. Tiếp đó, các giọt nước chứa bụi, dưới tác
dụng của lực ly tâm , sẽ văng ra phía ngoài và chạm vào thành ướt của
cyclon. Sau đó nó sẽ theo thành này chảy xuống dưới đáy của cyclon và sẽ bị

loại bỏ.
Hiệu suất tách bụi :
- Khoảng 100% cho các giọt ≥ 100 µm
- Khoảng 99% cho các giọt 50 ÷ 100 µm
- 90 – 98% cho các giọt 5 ÷ 50 µm
2.2.3. Thiết bị Ventury
Hình III. 5 – Thiết bị Venturi
- Dòng khí bụi đi từ trên xuống. Tại chỗ thắt tốc độ của nó sẽ tăng lên đột ngột, đạt
đến 50 – 180 m/s. Cũng tại chỗ thắt có một dãy các lỗ để phun nước vào. Nước được
phun vào khi gặp dòng khí có tốc độ cao sẽ bị dòng khí xé thành những giọt mịn. Bụi
trong dòng khí sẽ va đập với các giọt nước và sẽ bị các giọt nước bắt. Khi qua chỗ
Nhóm 4
Page 21

thắt, do tiết diện tăng dần nên tốc độ dòng khí giảm dần. Các giọt nước sẽ lắng xuống
dưới đáy thiết bị tạo thành bùn và sẽ bị tách ra.
- Tỉ số giữa diện tích tiết diện của đầu vào và chỗ thắt của một thiết bị ventury là 4 : 1
Hiệu suất tách bụi rất cao :
- Đạt tới 99% đối với bụi có kích thước 1 µm
- Đạt tới 99,5% đối với bụi có kích thước d = 5 µm
2.2.4 Tháp trần
Nguyên tắc hoạt động: trong thiết bị này nước được phun từ trên xuống và dòng
khí được được dẫn ngược chiều từ dưới lên trên. Do tiếp xúc, các hạt bụi sẽ dính kết
với các giọt nước và lắng xuống đáy, khí sạch sẽ đi ra ngoài thiết bị.
Vận tốc của dòng khí vào khoảng 0,6 – 1,2 m/s. Nếu vận tốc khí lớn hơn, nước có thể
bị dòng khí mang đi nhiều mà tấm chắn nước không đủ khả năng để cản lại.
Tháp trần đạt hiệu quả xử lý cao voái hạt bụi có kích thước d ≥ 10 µm và hiệu quả
kém với bụi có kích thước d < 5µm
2.2.5 Tháp đệm
Nhóm 4

Page 22

Nguyên lý hoạt động: thiết bị khử bụi có lớp đệm được tưới ước gồm 1 thùng
tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật bên trong có chứa 1 lớp đệm được đổ đống hoặc sắp
xếp theo trình tự nhất định bằng vật liệu rỗng và được tưới nước. Khí đi từ dưới lên
trên xuyên qua lớp vật liệu rỗng, khi tiếp xúc với bề mặt ướt của lớp vật liệu rỗng bụi
sẽ bị bám lại ở đó còn khí sạch thoát ra ngoài. Một phần bụi bị nước cuốn trôi xuống
thùng chứa và được xả dưới dạng cắn bùn. Định kì người ta thau rửa lớp vật liệu
rỗng.
Gồm có 2 dạng: tháp phun nước kiểu đứng với chuyển động ngược chiều của khí và
nước.
Tháp đệm kiểu đứng
Tháp phun kiểu nằm ngang nước từ trên xuống trực giao với dòng khí chuyển động.
Nhóm 4
Page 23

Thiết bị này cho phép làm việc với vận tốc lớn (có thể đạt 10m/s) nhờ đó kích
thước của thiết bị sẽ được gọn nhẹ hơn.
Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: cường độ tưới, nồng
độ bụi, độ phân tán bụi. Thực tế hạt có kích thước 2-5µm được thu hồi 70% còn hạt
lớn hơn 80-90%.
2.2.6 Tháp sủi bọt
Cấu tạo:
Nhóm 4
Page 24

Nguyên lý làm việc: Nước được cấp vào đĩa vừa đủ để tạo một lớp nước có
chiều cao thích hợp, dòng khí đi từ dưới lên trên qua đĩa trục lỗ, làm cho nước sủi bọt.
Bụi trong khí tiếp xúc với bề mạt của những bong bong nước và bị giữ lại rồi theo
nước chảy xuống thùng chứa.

Không khí được đưa vào thiết bị, sau đó nó được thoát lên phía trên qua tấm
thép đục lỗ làm cho lớp nước chảy phía trên sủi bọt. Màng bọt tạo ra sẽ giữ lại bụi.
Nước sạch được đưa vào từ ống cấp nước và mang bụi thoát ra ngoài theo ống xả.
Ưu điểm: Có khả năng lọc được bụi có cỡ bằng hoặc lớn hơn 5µm với hiệu suất
tương đối cao và trở lực không lớn.
Nhược điểm:
- Hạt có kích thước nhỏ hơn 5µm không được thu hồi hoàn toàn.
- Cần có bộ phận tách giọt lỏng.
- Không cho phép lưu lượng khí dao động lớn vì như vậy sẽ phá vỡ
chế độ tạo bọt.
- Không cho phép nồng độ bụi trong khí dao động lớn vì có thể làm
bẩn đĩa.
2.2.7. Thiết bị lọc bụi kiểu ướt dưới tác động của va đập quán tính
Nhóm 4
Page 25