xây dựng các hệ thống xử lý khí thải

Báo cáo thực hành không khí Nhóm 4
LỜI MỞ ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, càng ngày càng
có nhiều nhà máy, khu công nghiệp tập trung được xây dựng và đưa vào hoạt động
tạo ra một khối lượng sản phẩm công nghiệp chiếm một tỷ trọng cao trong toàn bộ
sản phẩm của nền kinh tế quốc dân. Bên cạnh đó sản xuất công nghiệp đã gây nên
nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường trong đó có môi trường không khí. Nếu không
có biện pháp thích đáng thì môi trường nói chung và môi trường không khí nói
riêng sẽ đứng trước nguy cơ bị xấu đi trầm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ
của người dân. Ô nhiễm không khí do hoạt động công nghiệp vẫn đang và sẽ là một
trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nhất. Hầu hết các ngành
công nghiệp đều sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau để làm chất đốt nhằm cung
cấp năng lượng cho quá trình công nghệ khác nhau. Hầu hết các nhà máy đều sử
dụng dầu để làm nguyên liệu. Nguồn thải do chất đốt dầu và nhiều nguồn nguyên
liệu khác nhưng (chủ yếu là dầu FO) được coi là nguồn thải quan trọng nhất. Những
khí thải này thải ra môi trường quá mức là nguyên nhân của mưa axit, hiệu ứng nhà
kính, sự nóng lên của khí quyển…ảnh hưởng đến đời sống con người và sinh vật.
Do vậy, cần phải có các biện pháp xử lý khí thải trước khi thải ra môi trường. Và
yêu cầu đặt ra đối với các nhà máy công nghiệp là phải xây dựng các hệ thống xử lý
khí thải trước khi thải ra ngoài.

- 1 -
Báo cáo thực hành không khí Nhóm 4
CHƯƠNG 1: Tổng quan về phương pháp thu buị theo phương pháp ẩm
1.1 Các phương pháp thu bụi
Thu bụi theo phương pháp ẩm gồm:
Khí chứa bụi thổi vào qua tháp rửa bằng dịch thể. Các hạt bụi trong khí được
tách ra vì trong quá trình chuyển động chúng va chạm với các giọt dịch thể trở nên
thấm ướt hoặc bám trên các giọt đó, khối lượng của chúng tăng lên, đồng thời cũng
tăng thể tích, nên các hạt bụi có khả năng tách ra khỏi dòng khí. Thiết bị thu bụi
trong nhóm này gồm có: tháp rửa rỗng, tháp có ô đệm, thiết bị thu bụi theo phương

pháp ẩm có vận tốc lớn (ống venturi).
Buồng thu bụi có bề mặt thấm ướt tiếp xúc với dòng khí chứa bụi. các hạt
bụi trên màng dịch thể sẽ bị thấm ướt, khối lượng riêng của chúng được tăng lên và
tự táchra khỏi dòng khí.
Dòng khí chứa bụi được thổi qua lớp dịch thể, dưới tác dụng của áp suất
thủy tĩnh và cột nâng vận tốc của các dòng khí, khí tạo thành bọt, trong đó chứa các
hạt bụi. Trong quá trình bọt khí chuyển động qua lớp dịch thể, hạt bụi sẽ chuyển
động đến bề mặt thấm ướt và tự tách ra khỏi bọt khí. Trong nhóm này thiết bị gồm
có : thiết bị sủi bọt, thiết bị thu bụi theo phương pháp ẩm qua các ô đệm. Ngoài các
thiết bị riêng biệt đã nêu trên còn có các thiết bị tổ hợp của 2, 3 phương pháp trên
ghép lại. VD tháp rửa có ô đệm, các hạt bụi được thu hồi là do các giọt dịch thể
được phun vào thấm ướt hạt bụi đồng thời hạt cũng được thấm ướt ngay trên các bề
mặt ẩm của ô đệm.
1.1.1 Sự lắng bụi các hạt trên bề mặt các giọt dịch thể
Các hạt bụi lắng trên các giọt dịch thể dưới tác dụng các nhân tố sau:
1.1.2 Sự lắng các hạt bụi dưới tác dụng các lực quán tính
Thực chất quá trình lắng các hạt dưới tác dụng của lực quán tính như sau:
dòng khí chứa bụi chuyển động bao quanh giọt dịch thể có đường kính là d
k
(bị

- 2 -
Báo cáo thực hành không khí Nhóm 4
phân nhánh khi chuyển động gần tới giọt dịch thể và hợp chất lại khi chuyển động
bao quanh vật ở phía sau giọt). Các hạt có kích thước lớn, dưới tác dụng của lực
quán tính sẽ bị tách ra khỏi quĩ đạo dòng đến được bề mặt giọt dịch thể và lắng
trên bề mặt đó. Các hạt nhỏ không đủ động năng để thắng trở lực dòng do vậy sẽ
chuyển động theo quĩ đạo dòng ( uốn theo đường cong bao quanh giọt dịch thể )
và được dòng khí cuốn theo. Nếu các hạt bụi có khoảng cách e (so với bề mặt giọt)
được lắng trên bề mặt giọt có đường kính là d

k
thì hiệu quả lắng tỷ lệ với tỷ số
k
d
e
:
Do vậy
k
d
e
=
ε
( 1.1)
Xác suất hạt bụi lắng trên bề mặt giọt dưới tác dụng của lực quán tính tỷ lệ
với khối lượng hạt bụi, tốc độ chuyển động của chúng so với giọt và tỉ lệ với đường
kình d
k
của giọt và trở lực của môi trường.
)(
k
kd
m
f
ω
ε
=
Trong đó: m- khối lượng của hạt.

ω
- tốc độ chuyển động tương đối của hạt so với giọt dịch thể.

k- thông số trở lực môi trường có vật rắn chuyển động hệ số này phụ
tuộc vào sự chuyển động bao quanh giọt.
d
k
- đường kính giọt thể.
Đối với các hạt rắn dạng cầu, trong giới hạn của định luật Stốc có dạng:
stk
d
d
kd
m
kk
==
18
1
ρωω
Trong đó: stk – tiêu chuẩn stốc, dạng đặc trưng các ảnh hưởng tính chất vật
lý của các hạt bụi và khí.
d- đường kính của hạt.

- 3 -
Báo cáo thực hành không khí Nhóm 4
ρ
- khối lượng riêng của hạt.
µ
- hệ số nhớt động lực của khí.
Do đó
ε
= f(stk) (1.4).
Tính theo phương trình (1.2) và áp dụng tiêu chuẩn của stk cho thấy dưới tác

dụng của lực quán tính các hạt có đường kính >1
µ
m sẽ lắng được hiệu quả trên
bề mặt giọt dịch thể.
1.1.3. Sự lắng các hạt bụi dưới tác dụng của chuyển động nhiệt
Các hạt bụi có đường kính <1
µ
m thực tế không bị lắng trên bề mặt giọt
dịch thể dưới tác dụng của lực quán tính. Tuy nhiên có thể bị lắng trên đường dòng
bao quanh sát bề mặt giọt do tác dụng chuyển động nhiệt của các phân tử khí. Hiệu
quả lắng của các hạt rắn sẽ tăng khi thời gian tiếp xúc giữa khí với bề mặt giọt,
nghĩa là giảm tốc độ khí chuyển động và tăng bề mặt tiếp xúc.
1.1.4 Sự lắng các hạt bụi dưới tác dụng lực khuếch tán rối.
Khi dòng khí chuyển động với tốc độ 50 m/s hoặc lớn hơn và cường độ
chảy rối cao sẽ xuất hiện khuếch tán ở trạng thái chảy rối, xảy ra sự va đập các hạt
rắn vào bề mặt giọt thể các hạt có thể tách ra khỏi dòng để bám trên bề mặt giọt.
1.1.5. Sự lắng bụi dưới tác dụng của lực tĩnh điện
Sự tác dụng điện tích hạt bụi và điện tích giọt dịch thể sẽ tạo ra khả năng
lắng bụi. Lực tĩnh điện chỉ có tác dụng khi khoảng cách giữa các hạt và giọt dịch
thể không lớn và tốc độ dòng không cao.
1.1.6. Sự lắng bụi dưới tác dụng quá trình khuếch tán có hướng.
Khi khí nóng chứa hơi nước được rửa bằng nước lạnh, ngoài những nguyên
nhân lắng bụi trên bề mặt giọt dịch thể đã nghiên cứu còn có thể do các nhân tố
sau:

- 4 -
Báo cáo thực hành không khí Nhóm 4
Khi dòng khí được làm nguội xảy ra quá trình ngưng tụ hơi nước trên bề mặt
hạt bụi, hạt này chính là trung tâm ngưng tụ. do vậy hạt bụi được tăng kích thước
và dễ bị lắng.

Hơi nước có thể bị ngưng tụ trên bề mặt dịch thể lạnh. Sự c huyển động của
các phân tử hơi nước trên bề mặt các giọt dịch thể đã tạo khả năng xáo trộn các hạt
bụi đến bề mặt giọt(sự khuếch tán có hướng).
Nhân tố ảnh hưởng đến quá trình lắng bụi được nghiên cứu trong các thiết bị
lọc bị theo phương pháp ẩm thì phương pháp thu bụi ẩm dưới tác dụng của lực
quán tính và sự chuyển động nhiệt phân tử khí có ý nghĩa lớn.
1.2 Sự thấm ướt các hạt bụi.
Quá trình lắng các hạt bụi trên bề mặt giọt dịch thể hoặc trên bọt dịch thể là
do các hạt bụi dược thấm ướt. Sự thấm ướt là tính loang của dịch thể trên bề mặt
vật rắn.
Tháp rửa thu bụi theo phương pháp ẩm gồm 2 kiểu: tháp rồng và tháp có ô
đệm trong đó khí cần làm sạch được chuyển qua tháp tiếp xúc với giọt dịch thể
phun và qua ống phun.
Vậy tháp xử lý khí dùng:
• Sử dụng khi cần lọc sạch bụi mịn với hiệu quả tương đối cao.
• Kết hợp giữa lọc bụi và khử khí độc hại trong phạm vi có thể, nhất là với các
lọai khí hơi cháy
• Kết hợp làm nguội khí thải
• Đặc biệt độ ẩm cao trong các lọai khí thải khi đi ra khỏi thiết bi lọc không
gây ảnh hưởng gì đáng kể cho thiết bị cũng như các quá trình công nghệ liên
quan.

- 5 -
Báo cáo thực hành không khí Nhóm 4
Chương 2: Tháp phun rỗng
2.1Định nghĩa:Tháp phun rỗng là gì??
Tiết diện tháp có thể tròn hay hình chữ nhật.
• Dòng khí và dịch thể trong tháp có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều
hoặc cắt nhau.
• Các mũi phun có thể bố trí một tầng hay nhiều tầng, hoặc đặt dọc trục thiết

bị.
• Các tháp rửa khí rỗng hoạt động có hiệu quả khi bụi có kích thước > 10µm
và kém hiệu quả khi kích thước bụi < 5µm.
2.2 Cấu tạo
• Vỏ thiết bị.
• Tấm phân phối khí.
• Vòi phun nước
• Tấm chắn nước.
2.3 Nguyên lý hoạt động .
Dòng khí chứa bụi đi vào thiết bị và được rửa bằng chất lỏng. Các hạt bụi
được tách ra khỏi khí nhờ va chạm với các giọt lỏng.
Chất lỏng tưới ướt bề mặt làm việc của thiết bị, còn dòng khí tiếp xúc với bề
mặt này. Các hạt bụi bị hút bởi màng nước và tách ra khỏi dòng khí.
Dòng khí bụi được sục vào nước và bị chia ra thành các bọt khí. Các hạt bụi
bị dính ướt và loại ra khỏi khí.

- 6 -
Báo cáo thực hành không khí Nhóm 4
2.4 Các kiểu công nghệ.
• Theo hướng chuyển động của khí và dịch thể tháp phun rỗng được chia
thành 3 loại:
+ Ngược dòng.
+ Cùng dòng.
+ Chính giao.
Tháp phun rỗng loại ngược dòng.
Cùng dòng
• Đường đi của khí và dịch thể cùng chiều nhau.
Chính giao(cắt nhau).
• Dịch thể được đưa vào dưới góc vuông với hướng của dòng khí( loại này ít
được sử dụng).

- 7 -
Báo cáo thực hành không khí Nhóm 4
2.5 Phương pháp tính toán.
Thông số tính toán.
Lưu lượng dòng khí qua lát cắt hình hộp chữ nhật trong đơn vị thời gian.
Lưu lượng nước phun.
Đường kính giọt nước d
n
.
Đường kính tháp D.
Chiều cao H.
Lưới phân phối khí.
Vận tốc khí qua lỗ.
Chiều dày thân thiết bị.
Trở lực của ống dẫn vào và ra khỏi thiết bị.
Ta có:
V vận tốc nước trong buồng phun.
tổng thể tích các giọt nước trong khí và trong khối hộp.
Lưu lượng nước qua khối hộp.
L
n
= .V

- 8 -
α
α
Báo cáo thực hành không khí Nhóm 4
Công thức tính lưu lượng khí thải từ 1 lò đốt:
Ta có:

• B : lưu lượng than đốt trong 1giờ (kg/h)
• V
0
200
Khí sinh ra khi đốt 1 kg than (Có thể lấy: V
0
20 = 7,5 m
3
/kg)
• α- hệ số thừa không khí α=1,25 ÷ 1,3
• V
0
- Lượng không khí cần đốt 1 kg than (Vo = 7,1 m
3
/kg)
• t- Nhiệt độ khí thải gần đúng có thể lấy t ≈ 150
0
C.
2.5.1.Đường kính giọt nước
2.5.2. Đường kính tháp
Trong đó:
Q: lưu lượng khí xả thải (m
3
/h)
C*: nồng độ khí cần xử lí(mg/m
3
)
dn : đường kính giọt nước (m)
Vk : vận tốc khí trong tháp (m/s)
vk-n : vận tốc tương đối giữa khí và nước (m/s) (100-300 m/s)

p n :khối lượng đơn vị của nước (kg/m
3
) (700-1200 kg/m
3
)
ơ : sức căng bề mặt của nước (N/m) (19-73).10
-3
N/m

- 9 -
4
*
k
Q
D
C v
π
×
=
××
0.45
1.5
3
. 53.4. .
.
585.10
n n
n
k
k n

n
n
L
d
v
L
σ
σ
µ
ρ
ρ
−
−
 
 
 ÷
= +
 ÷
 ÷
 ÷
 ÷
 
 
[ ]







+
−+=
273
273
.)1(
0
20
0
t
BL
vv
α
Báo cáo thực hành không khí Nhóm 4
un :hệ số nhớt động lực của nước (Pas) (3.10
-4
- 5.10
-2
Pas)
Lk, Ln : Lưu lượng khí và nước (m
3
/s)
Tỉ số giữa lưu lượng nước và khí:
Số lượng giọt nước chứa trong khối hộp
2.5.3. Lưới phân phối khí.
Chọn lưới có đặc tính dính.
Chọn đường kính lỗ phân phối d.
Lỗ sắp xếp theo hình lục giác đều.
Đường kính trong của lưới D =D tháp.
Số lỗ trên lưới phân phối:
S

lưới
=3,14 . D
2
/4
S 1 lỗ =3.14 . d
2
/4
Vận tốc khí qua lỗ.
Vận tốc nước qua lỗ
Gọi C là nồng độ bụi trong khí(kg/m
3
).
ne : là hiệu quả thu bụi của giọt nước.
Khối lượng bụi được giữ lại trong khối hộp:

- 10 -
s
m
L
L
k
n
33
10
).7.11(
−
−=
d
n
dhS

N
3
...6
Π
=
α
2
14.3
4
dn
Q
v
××
=
2
14.3
4
dn
L
v
n
n
××
×
=