ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI CHO NHÀ MÁY CHẾ BIẾN GỖ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀ O TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN


Đồ án môn học:
Công nghệ xử lý khí thải

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI
CHO NHÀ MÁY CHẾ BIẾN GỖ
GVGD: Nguyễn Văn Hiển
SVTH: Nhóm 3
1. Huỳnh Mạnh Phúc

12127134 (01698.174.047)

2. Nguyễn Minh Giáp

12127277

3. Nguyễn Thị Diễm

12127004

4. Trần Trịnh Thị My

12127013

TP.HCM, tháng 5 năm 2015

1

Mục lục
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU......................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................1
1.2. Nhiệm vụ thiết kế ....................................................................................2
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI GỖ ..............3
2.1. Ô nhiễm không khí do bụi. ......................................................................3
2.1.1. Định nghĩa ........................................................................................3
2.1.2. Phân loại bụi. ....................................................................................3
2.2. Tổng quan về bụi gỗ. ...............................................................................4
2.2.1. Nhu cầu sử dụng gỗ. .........................................................................4
2.2.2. Quy trình chế biến gỗ. ......................................................................4
2.2.3.Nguồn gốc và tính chất bụi gỗ ..........................................................7
2.1.4.Tác hại của bụi gỗ .............................................................................8
2.3. Tổng quan về các phương pháp xử lý bụi gỗ. .......................................10
2.3.1. Phương pháp khô. ...........................................................................10
2.3.2. Phương pháp ướt. ...........................................................................20
2.3.3. Thiết bị lọc điện. .............................................................................24
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG......................................26
3.1 Lựa chọn và thuyết minh công nghệ ......................................................26
3.1.1 Lựa chọn phương án xử lý ..............................................................26
3.1.2. Thuyết minh qui trình công nghệ ...................................................27
3.1.3 Yêu cầu ............................................................................................27
3.2. Vạch tuyến hệ thống hút và sơ đồ không gian hệ thống hút: ................27
3.3. Khảo sát tính lưu lượng của chụp hút: ..................................................27


3.4. Tính toán lưu lượng cho từng đoạn ống: ...............................................29
3.4.1. Lưu lượng của tuyến ống phụ ........................................................29

3.4.2 Lưu lượng của tuyến ống chính (tuyến bất lợi) A1-D3...................30
3.5 Tính toán khí động hệ thống hút bụi ......................................................31
3.5.1 Tính toán đường kính, vận tốc cho từng đoạn ống .........................31
3.5.2 Tính toán tổn thất áp lực trên hệ thống đường ống tính toán ..........34
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ XỬ LÍ ..............................46
4.1. Tính toán thiết kế Cyclon. .....................................................................46
4.1.1. Kích thước Cyclon. ........................................................................46
4.1.2. Tính toán hiệu suất xử lý của Cyclon .............................................47
4.1.3. Tính tổn thất do sức cản thủy lực của thiết bị ................................51
4.2. Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải: ...........................................................52
4.2.1 Cơ sở tính toán. ...............................................................................52
4.2.2. Tính toán lọc bụi túi vải. ................................................................52
4.2.3. Trở lực của thiết bị: ........................................................................53
4.3.

Chọn quạt gió: ...................................................................................53

4.3.1 Lương lượng quạt hút. .....................................................................53
4.2.2. Cột áp quạt hút. ..............................................................................53
4.2.2. Chọn quạt hút. ................................................................................55
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ .......................................................56
5.1. Kết luận .................................................................................................56
5.2. Kiến nghị ...............................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................57



CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Thế giới đang trên đà phát triển mạnh mẽ về mọi mặt bao gồm cả: kinh tế, khoa

học kỹ thuật.... Nhu cầu cuộc sống của con người ngày càng được nâng cao, đòi hỏi
các quốc gia phải đẩy mạnh tiến trình công nghiệp hoá và đô thị hoá để đáp ứng nhu
cầu phát triển. Quá trình công nghiệp diễn ra rất mạnh mẽ, bên cạnh đem lại lợi ích
tuyệt vời cho cuộc sống của con người thì hệ luỵ để lại cho môi trường là cực kỳ lớn
như: ô nhiễm không khí, đất, nước... Trong thời gian kéo dài hằng trăm năm trước khi
nền công nghiệp phát triển, các nguồn ô nhiễm nhân tạo vẫn chưa thật sự gây tác động
mạnh mẽ đế môi trường không khí. Các nguồn gây ô nhiễm không khí ở giai đoạn này
chủ yếu là: CO, CO2, SO2, mồ hóng, tro, bụi ..., chúng được sinh ra từ quá trình dùng
nhiên liệu để sưởi ấm.
Cách mạng công nghiệp đã đưa đến cho môi trường không khí nhiều loại nguồn
ô nhiễm mới hơn như: NOx, hợp chất chì và thuỷ ngân, NH3, H2S, CH, andehit,... Các
nguồn ô nhiễm mới này đã khiến cho không khí ô nhiễm nặng hơn. Đi kèm với quá
trình công nghiệp hoá là đô thị hoá, đã làm bùng nổ phát triển giao thông bằng phương
tiện cơ giới. Khí thải của phương tiện cơ giới cũng là một nguồn gây ô nhiễm môi
trường không khí.
Vấn đề ô nhiễm không khí là rất khó kiểm soát, vì nó sẽ phát tán đi xa hơn khu
vực phát thải. Không khí ô nhiễm sẽ gây nguy hiểm cho con người khi hít phải. Ngày
nay ô nhiễm không khí đang là một vấn đề đáng quan tâm của Việt Nam cũng như
toàn thế giới. “Ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan
trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự tỏa
mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi)”.
Việt Nam được biết đến là nước có nguồn tài nguyên rừng khá dồi dào. Gỗ
đang mang đến nhiều lợi ích cho con người trong cuộc sống ngày nay. Nó có mặt ở
khắp mọi nơi. Gỗ làm nên những ngôi nhà, biệt thự, nhà thờ nổi tiếng…, nhỏ bé hơn
thì gỗ dùng để đóng tường, lát sàn, làm bàn ghế, cái ly, cái chén…Để đáp ứng nhu cầu
to lớn ấy nhiều công ty chế biến gỗ đã được hình thành. Và như chúng ta đã biết, trong
quá trình chế biến gỗ thì các công đoạn như bào, chà nhám, cưa, xẽ gỗ... sẽ tạo ra rất
nhiều loại bụi với kích thước và tính chất khác nhau gây hại đến sức khỏe của công

1

nhân và dân cư sống trong khu vực xung quanh với các bệnh về da, mắt và đặt biệt là
bệnh về đường hô hấp. Do đó việc thiết kế một hệ thống xử lý bụi gỗ là rất cần thiết.
Nhằm mục đích mang lại sự trong sạch cho môi trường tại nhà máy chế biến
gỗ để giảm tác hại tới sức khoẻ của công nhân làm việc tại nhà máy, bên cạnh đó góp
phần bảo vệ môi trường xung quanh. Nhóm đã quyết định đề xuất hệ thống thu gom và
xử lý bụi gỗ của công ty chế biến gỗ.
1.2. Nhiệm vụ thiết kế
Mục tiêu: Thiết kế hệ thống xử lý bụi gỗ cho nhà máy chế biến gỗ
Nhiệm vụ:
+ Thuyết minh tính toán, thống kê khối lượng vật liệu,
+ Bản vẽ vạch tuyến thu gom bụi gỗ tại nhà máy,
+ Bản vẽ sơ đồ không gian của hệ thống xử lý bụi gỗ,
+ Bản vẽ mặt bằng và mặt cắt thể hiện hệ thống xử lý,
+ Bản vẽ chi tiết thiết bị xử lý bụi.

2


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI GỖ
2.1. Ô nhiễm không khí do bụi.
2.1.1. Định nghĩa
Bụi là tập hợp nhiều hạt, có kích thước nhỏ bé, tồn tại lâu trong không khí dưới
dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nhiều pha gồm hơi, khói,mù.
Bụi bay có kích thước từ (0,001÷10)µm bao gồm tro, muội, khói và những hạt
rắn được nghiền nhỏ, chuyển động theo kiểu Brao hoặc rơi xuống đất với vận tốc
không đổi theo định luật stoke. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn thương nặng
cho cơ quan hô hấp, nhất là khi phổi nhiễm bụi thạch anh (Silicose) do hít thở phải
không khí có chứa bụi bioxit silic lâu ngày.

Bụi lắng có khích thước lớn hơn 10µm, thường rơi nhanh xuống đất theo định
luật Newton với tốc độ tăng dần. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn hại cho da,
mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng…
2.1.2. Phân loại bụi.
- Theo nguồn gốc:
+Bụi hữu cơ như bụi tự nhiên ( bụi do động đất, núi lửa…)
+Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa…)
+Bụi động vật (len, lông, tóc…)
+Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su, cement…)
+Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…)
+Bụi hỗn hợp (do mài, đúc…)
Theo kích thước hạt bụi:
+Khi D > 10µm : gọi là bụi;
+Khi D = (0,01 ÷ 0,1) µm : gọi là sương mù;

3


+Khi D < 0,1 µm : gọi đó là khói
Với loại bụi có kích thước nhỏ hơn 0,1 µm (khói) khi hít thở phải không được
giữ trong lại trong phế nang của phổi, bụi từ (0,1 ÷ 5) µm ở lại phổi chiếm (80 ÷ 90)%,
bụi từ (5 ÷10) µm khi hít vào lại được đào thải ra khỏi phổi, còn với bụi lớn hơn 10
µm thường đọng lại ở mũi.
- Theo tác hại:
Theo tác hại của bụi có thể phân ra:
+ Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen);
+ Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban… (bụi bông, gai, phân hóa học, một số
tinh dầu gỗ…);
+ Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, các chất phóng xạ…)
+ Bụi xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiang…

2.2. Tổng quan về bụi gỗ.
2.2.1. Nhu cầu sử dụng gỗ.
Trong cuộc sống hiện đại người sử dụng đòi hỏi đồ gỗ trong nhà phải có nhiều
tính năng, dễ bảo quản. Do diện tích nhà thường bị hạn chế nên sự tận dụng diện tích
là quan trọng. Chính vì thế một cái tủ trong phòng phải có khả năng chứa nhiều loại đồ
hơn, đòi hỏi sự kết hợp với các phụ kiện khác. Cùng với sự tiến bộ về công nghệ cho
phép thiết kế bố trí nhiều chức năng hơn trong một diện tích. Ví dụ trong bếp các ngăn
chứa được gắn thêm các kệ inox, kệ này có thể kéo, xoay và trượt để phù hợp với từng
loại sản phẩm.Việc sử dụng gỗ tự nhiên vẫn được ưa chuộng do truyền thống. Gỗ tự
nhiên mang lại sự cảm nhận thiên nhiên rất thật nên nó được sử dụng ở những không
gian giao tiếp, phòng ngủ.
Sự phong phú về bề mặt gỗ chế biến giúp các sản phẩm có được những hiệu quả
sử dụng, thẩm mỹ phong phú không khác gỗ thiên nhiên và giúp cho các nhà thiết kế
thực hiện được nhiều ý tưởng mới. Vì thế hiện nay trong công trình nhà ở, hơn 90% đồ
nội thất đều sử dụng loại gỗ công nghiệp.
2.2.2. Quy trình chế biến gỗ.
Mô tả quy trình công nghệ.

4


Các công đoạn chính trong công nghệ chế biến gỗ, có thể chia thành những phần
chính như sau:
-

Công đoạn cưa, tẩm và sấy.

-

Công đoạn định hình.

-

Công đoạn tạo dáng.

-

Công đoạn làm mộng

-

Công đoạn chà nhám chi tiết hoặc sản phẩm.

-

Công đoạn sơn phủ bề mặt các chi tiết.

Các công đoạn được mô tả lần lượt như sau:
 Cưa tẩm và sấy
Nguyên liệu là các loại gỗ vụn, gỗ khúc hoặc gỗ dạng thân cây (cao su, tràm,
bạch đàn…). Được cưa ra với những kích thước thích hợp sau đó đem ngâm hay tẩm
5


hóa chất. Đối với các loại gỗ khúc, gỗ vụn, trước khi đem đến công đoạn cắt, định
dạng sản phẩm phải được dán keo, sau khi ghép các khúc gỗ lại, chúng sẽ được sấy
bằng hơi nhiệt từ việc đốt củi để tạo những miếng lớn hơn, thích hợp cho việc cắt xén
sản phẩm.
Công đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa.
 Định hình

Tùy loại chi tiết cần thực hiện mà ở giai đoạn này gỗ sẽ được cắt hay tuapi để có
những kích thước thích hợp:
Đối với các sản phẩm có dạng phẳng, các tấm gỗ ép sẽ được cắt xén theo từng
chi tiết tương ứng như các loại khung ghế, tay cầm của ghế.
Đối với các chi tiết phức tạp như chân ghế, chân tủ, chân giường có các loại hoa
văn khác nhau, gỗ sẽ được phay chi tiết bằng máy tuapi.
Công đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa, máy tuapi.
 Tạo dáng
Gỗ sau khi được cắt đúng kích thước theo yêu cầu ở khâu định hình, sẽ được tạo
dáng chi tiết tương ứng với từng sản phẩm.
Công đoạn này bao gồm: cưa lọng, phay, bào để tạo dáng chính xác cho các chi
tiết sản phẩm. Công đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa, máy tuapi, bào.
 Mộng
Gỗ sau khi được tạo dáng chính xác ở khâu tạo dáng, sau đó được đưa vào khâu
mộng để làm các mộng lắp ghép. Các mộng bao gồm: mộng âm, mộng dương, mộng
đơn, mộng đôi.
Công đoạn này chủ yếu sử dụng các máy tuapi, cưa mâm 2 lưỡi.
Công đoạn này phát sinh bụi do các máy cưa, máy tuapi.
 Chà nhám (đánh bóng) chi tiết hoặc sản phẩm
Ở công đoạn này, chi tiết (sản phẩm) trước hết sẽ được chà nhám thô các góc
cạnh, bề mặt. Sau đó chúng được chà tinh bằng các loại giấy nhám mịn bằng máy hoặc
bằng tay.
6


Công đoạn này phát sinh bụi do các máy chà nhám
 Sơn phủ bề mặt
Sau khi chà nhám tinh, sản phẩm được sơn phủ bề mặt bằng cách nhúng vào
vecni hoặc sơn bằng máy. Mục đích của sơn phủ bề mặt là để chống mối mọt và làm
cho sản phẩm thêm bóng đẹp.

Công đoạn này phát sinh bụi sơn.
 Lắp ghép - thành phẩm
Ở công đoạn này, các chi tiết đã được gia công hoàn chỉnh, các chi tiết này sẽ
được bộ phận lắp ghép, lắp ghép thành sản phẩm.
Các sản phẩm sau khi lắp ghép sẽ được kiểm tra chất lượng trước khi đóng gói –
xuất xưởng.
2.2.3.Nguồn gốc và tính chất bụi gỗ
2.2.2.1. Nguồn gốc
Đây là nguồn ô nhiễm nghiêm trọng nhất trong công nghiệp chế biến gỗ, vì hiện
trong phân xưởng cũ nồng độ bụi quá cao so với tiêu chuẩn cho phép.
Bụi phát sinh chủ yếu từ công đoạn và quá trình sau:
-

Cưa xẻ gỗ để tạo phôi cho các chi tiết mộc.
Rọc, xẻ gỗ.
Khoan, phay, bào.
Chà nhám, chà nhẵn các chi tiết bề mặt.
2.2.2.2. Tính chất

Thành phần chủ yếu của bụi gỗ là bụi cơ học. Đó là hỗn hợp các hạt xenlulose
với khoảng thay đổi kích thước rộng.
Tuy nhiên, có sự khác biệt đáng kể về kích thước cỡ hạt bụi và tải lượng bụi sinh
ra ở những công đoạn khác nhau. Tại các công đoạn gia công thô như cưa cắt, bào,
tiện, phay… phần lớn chất thải đều có kích thước lớn có khi tới hàng ngàn m. Hệ số
phát thải bụi ở các công đoạn trong công nghệ sản xuất gỗ được thể hiện trong bảng
sau:

7

Bảng 2.1. Hệ số ô nhiễm bụi trong công nghệ sản xuất gỗ gia dụng.
Công đoạn

Hệ số ô nhiễm

1

Cắt và bốc xếp gỗ

0,187 ( Kg/ tấn gỗ)

2

Gia công chi tiết

0,5 (Kg/tấn gỗ)

3

Chà nhám, đánh bóng

0,05 (Kg/m2)

STT

Nguồn: WHO, 1993
Tại các công đoạn gia công tinh như chà nhám, đánh bóng, tải lượng bụi không
lớn nhưng kích cỡ hạt bụi rất nhỏ, thường nằm trong khoảng từ (2÷20) m, nên dễ
phát tán trong không khí. Ngòai ra tại các công đọan khác như vận chuyển gỗ, lắp
gép… đều phát sinh bụi tuy nhiên mức độ không đáng kể.

Bảng 2.2. Tải lượng ô nhiễm bụi và chất thải rắn
Kích thước bụi

Nguyên liệu sử
dụng trong năm
(tấn)

Hệ số ô nhiễm

Tải lượng ô nhiễm
trong năm
(kg/năm)

Cưa, tẩm sấy

4250

0,187 ( Kg/ tấn gỗ)

Bụi tinh (gia công)

3400

0,5 (Kg/tấn gỗ)

1700

Bụi tinh (chà nhám)

12.000 m2

0,05 (Kg/m2)

600

794,75

2.1.4.Tác hại của bụi gỗ
Bụi gỗ có tính chất và kích thước khác nhau nếu không có biện pháp thu hồi và
xử lý triệt để, bụi gỗ sẽ gây ra một số tác động đến môi trường và sức khỏe con người
và động thực vật.
2.1.4.1

Đối với con người.

Bụi gỗ sau khi phát tán ra khỏi nhà máy bám vào quần áo mới giặt xong, khi mặc
vào sẽ thấy ngứa ngáy khó chịu, một số trường hợp gây kích ứng da vì trong bụi gỗ có
chứa hóa chất trong quá trình tẩm
Bụi gỗ vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng xơ hoá phổi gây nên
những bệnh hô hấp. Những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10 µm có thể được giữ lại
trong phổi. tuy nhiên nếu các hạt bụi này có đường kính nhỏ hơn 1 µm thì nó được
chuyển đi như các khí trong hệ thống hô hấp. Khi có tác động của các hạt bụi tới mô
phổi, đa số xảy ra các hư hại sau đây:
8


- Viêm phổi: làm tắc nghẽn các phế quản, từ đó làm giảm khả năng phân phối
khí.
- Khí thũng phổi: phá hoại các túi phổi từ đó làm giảm khả năng trao đổi khí oxy
và CO2

- Ung thư phổi: phá hoại các mô phổi, từ đó làm tắc nghẽn sự trao đổi giữa máu
và tế bào, làm ảnh hưởng khả năng tuần hoàn của máu trong hệ thống tuần hoàn.
Từ đó kéo theo một số vấn đề đáng lưu ý ở tim, đặc biệt là lớp khí ô nhiễm có
nồng độ cao.
Các bệnh khác do bụi gỗ gây ra
- Bệnh ở đường hô hấp: tuỳ theo nguồn gốc các loại bụi mà gây ra các bệnh viêm
mũi, họng khí phế quản khác nhau. Bụi hữu cơ như bông sợi, gai, lanh dính vào
niêm mạc gây viêm phù thủng, tiết nhiều niêm dịch. Bụi vô cơ rắn, cạnh sắc
nhọn, ban đầu thường gây viêm mũi, tiết nhiều niêm dịch làm hít thở khó khăn,
lâu ngày có thể teo mũi, giảm chức năng giữ, lọc bụi, làm bệnh phổi nhiễm bụi
dễ phát sinh.
- Bệnh ngoài da: bụi tác động đến các tuyến nhờn làm cho khô da, phát sinh các
bệnh về da.
- Bệnh gây tổn thương mắt: do không có kính phòng hộ, bụi bắn vào mắt gây
kích thích màng tiếp hợp, viêm mi mắt, sinh ra mộng mắt, nhài quạt… Ngoài ra
bụi còn có thể làm giảm thị lực, bỏng giác mạc, thậm chí gây mù mắt.
Ngoài ra bụi gỗ còn gây ảnh hường tới sinh hoạt, gây mất vệ sinh…
2.1.2.2. Đối với động vật và thực vật:
Bụi còn tác hại đến sự tồn tại và phát triển của động vật và thực vật. Bụi gỗ
bám quá nhiều trên vỏ hoa quả, cây củ là nguyên nhân làm giảm chất lượng của các
sản phẩm này, đồng thời cũng làm tăng chi phí để làm sạch chúng và giảm khả năng
quang hợp của cây. Bụi lắng đọng làm lấp đầy những lỗ khí khổng, bao xung quanh
những hạt diệp lục thu ánh sáng cần cho quá trình quang hợp, tăng khả năng nhiễm
bệnh của cây cối thông qua việc làm giảm sức sống của cây.

9


2.3. Tổng quan về các phương pháp xử lý bụi gỗ.
2.3.1. Phương pháp khô.

2.3.1.1.Thiết bị thu hồi bụi khô.
Thiết bị thu hồi bụi khô hoạt động dựa trên các cơ chế lắng khác nhau: trọng lực
(các buồng lắng bụi), quán tính (lắng bụi nhờ thay đổi hướng chuyển động của dòng
khí hoặc nhờ vào vách ngăn) và ly tâm (các xiclon đơn, nhóm và tổ hợp, các thiết bị
thu hồi bụi xoáy và động).
Các thiết bị thu hồi bụi nêu trên chế tạo và vận hành đơn giản, được áp dụng phổ
biến trong công nghiệp.
Tuy nhiên hiệu quả thu bụi không phải lúc nào cũng đạt yêu cầu nên chúng
thường đóng vai trò xử lý sơ bộ. Một số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô:

Bảng 2.3. Các thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô

STT

Thiết bị

Năng suất
tối đa
(m3/h)

Hiệu quả xử lý

(Pa)

Không giới ( 50m);80  90%
hạn

1

Buồng lắng

2

Xiclon

85.000

3

Thiết bị gió
xoáy

4

Trở lực

Giới hạn
nhiệt độ
( 0C)

50 ÷ 130

350 ÷ 550

( 10 m);50  90%

250 ÷
1.500

350 ÷ 550

30.000

( 2m);90%

<2000

< 250

Xiclon tổ hợp

170.000

( 5m);90%

750 ÷
1.500

350 ÷ 450

5

Thiết bị lắng
quán tính

127.500

( 2m);90%

750 ÷

1.500

< 400

6

Thiết bị thu hồi
bụi động

42.500

( 2m);90%

< 400

10


a. Buồng lắng bụi
Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là lợi dụng trọng lực của các hạt bụi khi
dòng khí chứa bụi chuyển động ngang trong thiết bị. Khi đó hạt bụi chịu tác dụng đồng
thời của hại lực tác dụng. Lực tác dụng theo phương ngang do chuyển động của dòng
khí và lực trọng trường. Nếu lực tác động ngang nhỏ, hạt bụi có thể lắng đọng trên bề
mặt của thiết bị lắng bụi. Để đạt được điều đó, vận tốc chuyển động ngang của hạt bụi
phải nhỏ đồng thời kích thước buồng lắng bụi phải lớn để thời gian lưu bụi càng lâu
càng tốt.
Buồng lắng bụi là kiểu thiết bị đơn giản nhất, trong thời gian khí đi qua thiết bị
(vận tốc dòng khí nhỏ hơn (1 ÷ 2)m/s) các hạt bụi dưới tác dụng của lực trọng trường
lắng xuống phía dưới và rơi vào bình chứa hoặc đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải
Buồng lắng bụi hoạt động có hiệu quả đối với các hạt có kích thước > 50 m, còn

các hạt bụi có kích thước < 5m thì khả năng thu hồi bằng không.
Ưu điểm:
-

Chế tạo đơn giản

-

Chi phí vận hành và bảo trì thiết bị thấp.

Nhược điểm:
-

Buồng lắng bụi có kích thước lớn, chiếm nhiều diện tích

-

Hiệu suất không cao

Để tăng hiệu quả lọc bụi, giảm thể tích buồng xử lý người ta cải tiến đưa thêm
vào các vách ngăn vào thiết bị
Một số dạng buồng lắng bụi:
a) Buồng đơn

b) Buồng có vách ngăn

c)

Buồng nhiều tầng

a
b
a

c

c

11


Hình 2.2.Các dạng buồng lắng bụi
1. Dòng khí bẩn chứa bụi vào buồng
a. Quỹ đạo chuyển động của bụi kích
lắng.
thước lớn và nặng
2.

Khí sạch ra khỏi buồng lắng

3.

Bụi thu hồi

b. Quỹ đạo chuyển động của bụi có
kích thước nhỏ và nhẹ
c. Quỹ đạo chuyển động của dòng khí

b. Thiết bị lắng quán tính
Nguyên lý hoạt động: Khi đột ngột thay đổi chuyển hướng chuyển động của

dòng khí, các hạt bụi dưới tác dụng của lực quán tính tiếp tục chuyển động theo hướng
cũ và tách ra khỏi khí, rơi vào bình chứa.
Vận tốc của khí trong thiết bị khoảng 1 m/s, còn ở ống vào khoảng 10 m/s. Hiệu
quả xử lý của thiết bị này dạng này từ(65÷80)% đối với các hạt bụi có kích thước
(25÷30 )m. Trở lực của chúng trong khoảng (150÷390) N/m2
Khí saïch
Khí baå
n

Khí saïch

Khí baå
n

Buïi
Buïi

Có vách ngăn

Với chỗ quay khí nhẵn
Khí saïch

Khí baå
n

Khí saïch
Khí baå
n

Buïi

Buïi

12


Có chóp mở rộng

Nhập khí ngang hông

Hình 1.3: Thiết bị lắng bụi quán tính
c. Thiết bị lá xách
Các thiết bị này có dãy lá chắn hoặc các vòng chắn. Khí đi qua mạng chắn, đổi
hướng đột ngột, các hạt bụi do quán tính chuyển động theo hướng cũ tách ra khỏi khí
hoặc va đập vào các tấm phẳng nghiêng, lắng trên đó rồi rơi xuống dòng khí bụi. Kết
quả khí được chia thành hai dòng: Dòng chứa bụi nồng độ cao (10% thể tích) được hút
qua xiclon để tiếp tục xử lý, rồi sau đó được trộn với dòng đi qua các tấm chắn (chiếm
90% thể tích). Vận tốc khí trước mạng chóp phải đủ cao (15m/s) để đạt hiệu quả tách
bụi quán tính). Trở lực của lưới khoảng(100÷500)N/m2. Thiết bị lá xách được sử dụng
để thu hồi bụi có kích thước trên 20m.
Yếu điểm của lá xách là sự mài mòn các tấm chắn khi nồng độ bụi cao và có thể
tạo thành trầm tích làm bít kín mặt sàng. Nhiệt độ cho phép của khí thải phụ thuộc vào
vật liệu làm lá chắn, thường không quá 450÷6000C.
Khí buïi

Khí saïch
Khí buïi

Hình 1.4. Thiết bị lá xách

d. Xiclon
Thiết bị xiclon được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp có hiệu quả cao khi
kích thước hạt bụi > 5m. Thu hồi bụi trong xiclon diễn ra dưới tác dụng của lực ly
tâm.
Nguyên lý hoạt động: Dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của xiclon.
Thân xiclon thường là hình trụ có đáy là chóp cụt. Ống khí bẩn vào thường có dạng
khối chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân xiclon. Khí vào xiclon thực
13


hiện chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống dưới và hình thành dòng xoáy ngoài.
Lúc đó, các hạt bụi, dưới tác dụng của lực ly tâm văng vào thành xiclon. Tiến gần đáy
chóp, dòng khí bắt đầu quay ngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành dòng
xoắn trong. Các hạt bụi văng đến thành, dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng
xoáy và trọng lực và từ đó ra khỏi xiclon, qua ống xả bụi. Khí sạch sau xử lý được đưa
ra ở phía trên đỉnh thiết bị bởi ống trụ tâm.
Trong công nghiệp, xiclon được chia làm hai nhóm: hiệu quả cao và năng suất
cao. Nhóm thứ nhất đạt hiệu cao nhưng yêu cầu chi phí lớn, còn nhóm thứ hai có trở
lực nhỏ nhưng thu hồi các hạt mịn kém hơn.
Trong thực tế, người ta ứng dụng rộng rãi xiclon trụ và xiclon chóp (không có
thân trụ). Xiclon trụ thuộc nhóm năng suất cao, còn xiclon chóp thuộc nhóm hiệu quả
cao. Đường kính xiclon trụ không lớn hơn 2000mm và xiclon chóp nhỏ hơn 3000mm.
Ưu điểm:
+ Không có phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị
+ Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C)
+ Thu hồi bụi ở dạng khô
+ Trở lực hầu như cố định và không lớn (250÷1500) N/m2
+ Làm việc ở áp suất cao
+ Năng suất cao; Rẻ
+ Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt xiclon

+ Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi
+ Chế tạo đơn giản.
Nhược điểm:
+ Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 m
+ Không thể thu hồi bụi kết dính.
 Xiclon đơn
Xiclon đơn là thiết bị hoàn chỉnh hoạt động độc lập và có nhiều dạng khác nhau
như dạng hình trụ, dạng hình côn. Việc sử dụng loại nào là tùy thuộc vào đặc tính của
bụi và yêu cầu xử lý. Dạng hình trụ có năng suất lớn, còn loại hình côn có hiệu suất
lớn.
 Xiclon tổ hợp
14


Xiclon tổ hợp là một thiết bị lọc bụi gồm một số lượng lớn các đơn nguyên
xiclon mắc song song trong một vỏ có chung đường dẫn khí vào, khí ra, thùng chứa
bụi. Trong xiclon tổ hợp, việc tạo nên chuyển động quay của dòng khí trong thiết bị
không phải do dòng khí được đưa vào theo phương tiếp tuyến mà do các dụng cụ định
hướng dạng chong chóng hoặc dạng hóa hồng đặt trong thiết bị. Do vậy kích thước của
xiclon tổ hợp nhỏ hơn kích thước của xiclon đơn có cùng công suất.
Nguyên lý làm việc của xiclon tổ hợp: Khi bụi đi vào ống nối và sau đó di vào
hộp phân phối, từ đó đi vào các không gian giữa vỏ đơn nguyên và ống xả. Trong
khoảng không gian này có đặt các dụng cụ định hướng để tạo sự chuyển động xoáy.
Bụi sau khi tách đi qua lỗ tháo bụi và vào thùng chứa.

Khí saïch

Khí saïch
Khí buïi

Khí

Buïi

Buïi

a) xiclon đơn

b) xiclon nhóm
Hình 1.5. Xiclon

e. Thiết bị thu hồi bụi xoáy
Cũng giống như xiclon, thiết bị này ứng dụng có chế lắng bụi ly tâm. Điểm khác
cơ bản so với xiclon là trong thiết bị này có dòng khí xoáy phụ trợ.

15


Nguyên lý hoạt động: Khí nhiễm bụi được cho vào từ dưới, được xoáy nhờ cánh
quạt, chuyển động lên trên và chịu tác động của tia khí thứ cấp. Dòng khí thứ cấp chạy
ra từ vòi phun tiếp tuyến để tạo sự xoáy hỗ trợ cho khí. Dưới tác dụng của lực ly tâm
bụi văng ra phía ngoài, gặp dòng khí xoáy thứ cấp hướng xuống dưới, đẩy chúng vào
khoảng không gian vành khăn giữa các ống. Không gian vành khắn chung quanh ống
vào được trang bị vòng đệm chắn để bụi không quay trở lại thiết bị.
Ưu điểm của thiết bị thu hồi bụi xoáy so với xiclon là:
+ Hiệu quả thu hồi bụi phân tán cao hơn
+ Bề mặt trong của thiết bị không bị mài mòn
+ Có thể xử lý khí có nhiệt độ cao hơn do ứng dụng dòng khí thứ cấp lạnh
+ Có thể điều chỉnh quá trình phân riêng bụi bằng cách thay đổi lượng khí
thứ cấp.

Nhược điểm:
+ Cần có cơ cấu thổi khí phụ trợ
+ Vận hành phức tạp
+ Lượng khí qua thiết bị lớn.
f. Thiết bị thu hồi bụi kiểu động
Quá trình xử lý bụi trong thiết bị này được thực hiện nhờ lực ly tâm và lực
coriolit, xuất hiện khi quay cuồng hút. thiết bị thu hồi bụi kiểu động tiêu thụ năng
lượng nhiều hơn quạt thông thường có cùng năng suất và cột áp.
Ưu điểm của thiết bị này so với các thiết bị thu hồi bụi ly tâm khác là: gọn, lượng
kim loại nhỏ, kết hợp máy hút bụi và xiclon vào cùng một thiết bị. Tuy nhiên, chúng
có nhiều nhược điểm như: cánh quạt bị mài mòn nhanh, có khả năng tạo thành các
trầm tích trên cánh quạt, do đó làm mất căn bằng phần quay, hiệu quả thu hồi d <
10m kém và chế tạo phức tạp.
2.3.1.2. Thiết bị lọc bụi khô.
Nguyên lý: Khi cho khí qua vách ngăn xốp, các hạt rắn được giữ lại còn khí đi
xuyên qua nó hoàn toàn.

16


Trong quá trình lọc bụi, các hạt bụi khô tích tụ trong các lỗ xốp hoặc tạo thành
lớp bụi trên bề mặt vách ngăn, do đó chúng trở thành môi trường lọc đối với các hạt
bụi đến sau. Tuy nhiên bụi tích tụ càng nhiều làm cho kích thước lỗ xốp và độ xốp
chung của vách ngăn càng giảm, vì vậy sau một thời gian làm việc nào đó cần phải phá
vỡ và loại lớp bụi ra. Như vậy, quá trình lọc bụi phải kết hợp với quá trình phục hồi
vật liệu lọc.
Trong quá trình làm sạch khí, các hạt bụi tiến gần đến các sợi hoặc bề mặt vật
liệu hạt, va chạm với chúng và lắng xuống do tác dụng của lực thẩm thấu, quán tính và
hút tĩnh điện.
Thiết bị lọc được chia làm 3 loại, phụ thuộc vào chức năng và nồng độ bụi vào,

ra:
+ Thiết bị tinh lọc (Hiệu quả cao): dùng để thu hồi bụi cực nhỏ với hiệu quả rất
cao (>99%) với nồng độ đầu vào thấp (<1mg/m3) và vận tốc lọc < 10cm/s. Thiết bị
lọc này ứng dụng để thu hồi bụi độc hại đặc biệt, cũng như để siêu lọc không khí.
Vật liệu lọc không được phục hồi.
+ Thiết bị lọc không khí: được sử dụng trong hệ thống thông khí và điều hòa
không khí. Chúng được dùng để lọc khí có nồng độ bụi nhỏ hơn 50 mg/m3 với vận
tốc lọc (2,5÷3) m/s. Vật liệu lọc có thể được phục hồi hoặc không phục hồi.
+ Thiết bị lọc công nghiệp (vải, hạt, sợi thô): được sử dụng để làm sạch khí công
nghiệp có nồng độ bụi đến 60 g/m3 với kích thước hạt lớn hơn 0,5 m, vật liệu lọc
thường được phục hồi.
a. Thiết bị lọc vải
Các thiết bị này phổ biến nhất, Đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng tay áo
hình trụ được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị cơ cấu giũ bụi.
Đường kính tay áo có thể khác nhau, phổ biến nhất là (120÷300)mm và
chiều dài (2200÷3000) mm. Tỉ lệ chiều dài và đường kính tay áo thường vào khoảng
(16÷20):1
Nguyên lý hoạt động: Quá trình lọc bụi trên vải lọc xảy ra theo 3 giai đoạn
+ Giai đoạn 1: khi vải lọc còn sạch, các hạt bụi lắng trên các lớp xơ nằm trên
bề mặt sợi và giữa các sợi. Ở giai đoạn này, hiệu suất lọc bụi còn thấp.
+ Giai đoạn 2: khi đã có một lớp bụi bám trên bề mặt vải, lớp bụi này trở
thành môi trường lọc bụi thứ 2. Hiệu suất lọc bụi ở giai đoạn này rất cao.
17


+ Giai đoạn 3: sau một thời gian làm việc, lớp bụi bám trên vải sẽ dày lên
làm tăng trở lực của thiết bị, vì vậy phải làm sạch vải lọc. Sau khi làm
sạch vải lọc vẫn còn một lượng lớn bụi nằm giữa các xơ, cho nên trong
giai đoạn 3 này hiệu suất lọc vẫn còn cao.
Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

+ Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi bảo đảm hiệu quả lọc
cao;
+

Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu;

+

Độ bền cơ học cao khi ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn;

+

Có khả năng được phục hồi;

+

Giá thấp.

Vật liệu lọc phổ biến nhất lầ vải bông, len, vải tổng hợp và vải thủy tinh.
+ Vải bông có tính lọc tốt và giá thấp nhưng không bền hóa học và nhiệt, dễ
cháy và chứa ẩm cao;
+ Vải len có khả năng cho khí xuyên qua lớn, bảo đảm độ sạch ổn định và
dễ phục hồi nhưng không bền hóa và nhiệt, giá cao hơn vải bông; khi làm
việc lâu ở nhiệt độ cao, sợi len trở nên giòn, chúng làm việc đến 900C;
+ Vải tổng hợp bền nhiệt và hóa, giá rẻ hơn vải bông và vải len. Trong môi
trường axit độ bền của chúng cao, còn trong môi trường kiềm độ bền
giảm;
+ Vải thủy tinh bền ở (150÷350)0C. Chúng được chế tạo từ thủy tinh nhôm
silicat không kiềm hoặc thủy tinh magezit.
Vải có thể phục hồi bằng hai phương pháp cơ bản:

+ Rung vật liệu lọc (cơ học, khí động học);
+ Thổi ngược vật liệu lọc bằng khí sạch hoặc không khí.
Ưu điểm: hiệu suất lọc bụi cao (98÷99)%, phù hợp với các loại bụi có đường
kính nhỏ.
Nhược điểm:

18


+ Giá thành và chi phí quản lý cao vì đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc,
thiết bị rũ bụi;
+ Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm.
b. Thiết bị lọc sợi.
Thành phần lọc của thiết bị lọc dạng này gồm một hoặc nhiều lớp, trong đó có
các sợi vải được phân bố đồng nhất. Trong thiết bị lọc sợi, bụi được thu hồi và tích tụ
theo chiều dày của lớp lọc. vật liệu lọc là các sợi tự nhiên hoặc nhân tạo có chiều dày
từ (0,01 ÷100) m. Chiều dày của lớp lọc có thể từ vài phần ngàn mét đến 2m (lọc
đệm nhiều lớp để sử dụng lâu dài). Các thiết bị lọc này được ứng dụng khi nồng độ
pha phân tán (0,5÷5)mg/m3 và được phân thành các loại sau:
Các thiết bị loại xơ mỏng:
Loại thiết bị này có thể làm sạch tinh những tinh thể khí lớn khỏi các hạt bụi có
kích thước khác nhau. Để thu hồi bụi có độ phân tán cao (0,1÷0,5)m với hiệu suất lớn
hơn 99%. Người ta sử dụng các thiết bị lọc dạng tấm phẳng hoặc các lớp mỏng vật liệu
lọc dạng xơ đường kính nhỏ hơn 5m. Vận tốc lọc từ (0,01÷0,1)m/s. Nồng độ bụi ban
đầu >5mg/m3. Loại này không tái sinh được bộ lọc.
Thiết bị lọc thô:
Để khắc phục nhược điểm là thời gian sử dụng không dài của loại trên, trong
nhiều trường hợp người ta sử dụng các thiết bị lọc lọc gồm nhiều lớp dày và đường
kính xơ lớn hơn (1÷20)m với vận tốc lọc từ (0,005÷0,1)m/s thì vật liệu lọc sẽ thu hồi
toàn bộ các hạt lớn hơn 1m. Vật liệu lọc là sợi thô mới được ứng dụng cho nồng độ

(5÷50) mg/m3, khi đó kích thước hạt bụi chủ yếu nhỏ hơn (5÷)10m.
Quá trình lọc trong thiết bị lọc sợi bao gồm 2 giai đoạn: Ở giai đoạn 1(lọc ổn
định): các hạt bụi không làm thay đổi cấu trúc của lớp lọc. Trong giai đoạn 2 (lọc
không ổn định) trong vật liệu lọc xảy ra sự biến đổi cấu trúc liên tục do lượng bụi tích
tụ lớn. Do đó hiệu quả xử lý và trở lực lớp lọc luôn thay đổi. Lý thuyết lọc trong các
lớp lọc này chưa được nghiên cứu đầy đủ.
c. Thiết bị lọc hạt
Được ứng dụng ít hơn thiết bị lọc sợi. Ưu điểm của lọc hạt là: vật liệu dễ kiếm,
có thể làm việc ở nhiệt độ cao và trong môi trường ăn mòn, chịu tải lực lớn và độ giảm
áp lớn. Người ta chia ra làm 2 dạng thiết bị lọc hạt: đệm và lọc hạt cứng.

19


Thiết bị lọc đệm: trong thiết bị này, thành phần lọc không liên kết với nhau. Đó là
lớp đệm tĩnh; lớp đệm chuyển dộng với sự dịch chuyển của vật liệu rời trong trường
trọng lực; lớp giả lỏng. Vật liệu đệm thường là cát, sỏi, đá cuội, xỉ than, than cốc,
grafit, nhựa, cao su…. Việc chọn vật liệu phụ thuộc nhiệt độ, tính ăn mòn của khí.
Thiết bị lọc hạt cứng: Trong thiết bị lọc dạng này cac hạt liên kết với nhau nhờ
thiêu kết, dập hoặc dán và tạo thành hệ thống xúng không chuyển động. Đó là sứ xốp,
kim loại xốp, nhựa xốp. Lớp lọc loại này bền chặt, chống ăn mòn và chịu tải lớn.
Chúng được ứng dụng để lọc khí nén. Nhược điểm của thiết bị này là: giá cao, trở lực
lớn, khó hồi phục. Có thể phục hồi theo phương pháp sau:
+ Thổi khí theo chiều ngược lại;
+ Cho dung dịch lỏng qua theo hướng ngược lại;
+ Cho hơi nóng qua;
+ Gõ hoặc nung lưới với thành phần lọc.
2.3.2. Phương pháp ướt.
Quá trình thu hồi bụi theo phương pháp ướt dựa trên sự tiếp xúc của dòng khí bụi
với chất lỏng, được thực hiện bằng các biện pháp cơ bản sau:

+ Dòng khí 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 nước
+ 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.
Do tiếp xúc với dòng khí nhiễm bụi với chất lỏng hình thành bề mặt tiếp xúc pha.
Bề mặt này bao gồm các bọt khí, tia khí, tia lỏng, giọt lỏng và màng lỏng. Trong đa số
thiết bị thu hồi bụi ướt tồn tại các dạng bề mặt khác nhau, do đó bụi được thu hồi theo
nhiều cơ chế khác nhau. Thiết bị lọc bụi ướt có các ưu điểm và nhược điểm so với các
thiết bị dạng khác như sau:
Ưu điểm:
+ Hiệu quả thu hồi bụi cao;
+ Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến 0,1m;
20


+ Có thể sử dụng khi nhiệt độ và độ ẩm cao;
+ Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất;
+ Cùng với bị có thể thu hồi hơi và khí.
Nhược điểm:
+ Bụi thu được ở dạng cặn do đó phải xử lý nước thải, làm tăng giá quá trình
xử lý;
+ Các giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lắng trong ống
dẫn và máy hút;
+ Trong trường hợp khí có tính ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường
ống bằng vật liệu chống ăn mòn.
Chất lỏng tưới thiết bị thường là nước. Khi kết hợp quá trình thu hồi bụi với xử
lý hóa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ.
2.3.2.1. Buồng rửa khí.

Các buồng rửa khí được chế tạo bằng kim loại, bêtông và gạch đá.
Trong buồng bố trí các dãy mũi phun để phun nước vào dòng khí chứa bụi
chuyển động qua buồng. Để tăng hiệu suất lọc bụi, trong buồng có thể bố trí các tấm
chắn, các tấm đục lỗ hoặc tưới. Cuối buồng rửa có bộ phận tách nước. Vận tốc chuyển
động của khí trong buồng khoảng 1,5-2,5 m/s. Thời gian lưu khí < 3s. Lượng nước
phun 0,2-1,04 l/m3.
2.3.2.2 Thiết bị rửa khí trần.
Thiết bị rửa khí trần là tháp đứng, thường là hình trụ mà trong đó có sự tiếp xúc
giữa khí và các giọt lỏng (được tạo ra bởi các vòi phun). Theo hướng chuyển động của
khí và lỏng, tháp trần chia ra ngược chiều, cùng chiều và tưới ngang.
Tháp trần đạt hiệu quả xử lý cao đối với hạt bụi có d  10m và kém hiệu quả
khi bụi có d < 5 m.
Vận tốc dòng khí trong thiết bị thường trong khoảng (0,6÷1,2) m/s đối với thiết
bị không có bộ tách giọt và khoảng (5÷8) m/s đối với thiết bị có bộ tách giọt. Trở lực
của tháp trần không có bộ tách giọt và lưới phân phối khí thường không quá 250N/m2.

21