Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất bột oxit kẽm Việt Bắc thuộc công ty liên doanh kim loại màu Việt Bắc

1

MỤC LỤC


2

DANH MỤC HÌNH


3

DANH MỤC BẢNG


4


Tính cấp thiết của đề tài, lý do chọn đề tài:
Sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của các
ngành sản xuất công nghiệp, làm cho xã hội loài người biến đổi rõ rệt. Các nhà máy,
xí nghiệp, các khu công nghiệp, trại chăn nuôi được hình thành... tất cả sự phát triển
này đều hướng tới tạo ra sản phẩm mới, đáp ứng nhu cầu của con người đem lại
điều kiện sống tốt hơn.
Nhưng bên cạnh đó thì thải ra các loại chất thải khác nhau làm cho môi trường
ngày càng trở nên xấu đi. Các chất thải đó có tác động xấu tới con người, sinh vật,
hệ sinh thái, các công trình nhân tạo... Nếu môi trường tiếp tục suy thoái thì có thể
dẫn đến hậu quả nghiêm trọng cho loài người. Vì vậy việc bảo vệ môi trường, giảm
thiểu tác động có hại của các chất ô nhiễm là vấn đề toàn cầu.
Một trong những vấn đề đáng quan tâm hiện nay là ô nhiễm môi trường không
khí diễn ra tại các khu công nghiệp, khu chế xuất. Vì vậy việc xử lý bụi và khí thải

trong quá trình sản xuất là bước quan trọng trong bảo vệ môi trường không khí.
Đối với ngành sản xuất kimloại nói chung và ngành sản xuất bột oxit kẽm nói
riêng, việc phát sinh bụi và khí thải là rất lớn, vì vậy việc xử lý khí thải trước khi xả
vào môi trường là việc làm bắt buộc nhằm bảo vệ môi trường.
Đơn vị sản xuất mà trong đồ án này em đang quan tâm là nhà máy sản xuất
bột oxit kẽm kẽm Việt Bắc. Việc xử lý bụi và khí thải cho công ty là việc làm rất
cần thiết để đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường, đảm bảo cho sức khỏe cán bộ
công nhân viên và phát triển bền vững. Vì vậy, em đã chọn đề tài nghiên cứu là:
“Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất bột oxit kẽm
Việt Bắc thuộc công ty liên doanh kim loại màu Việt Bắc”.
Mục tiêu của đồ án:
Tính toán, thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất
bột oxit kẽm Việt Bắc thuộc công ty liên doanh kimloại màu Việt Bắc phù hợp với
đặc điểm của nhà máy và đảm bảo các quy chuẩn hiện hành.
-

Đề xuất 2 phương án thông gió, lựa chọn và tính toán 1 phương án thiết kế hệ thống
thông gió cho nhà máy.

-

Đề xuất 2 phương án thiết kế hệthống xử lý khí thải cho nhà máy.


5

-

Tính toán 2 phương án thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho nhà máy.

-

Khái toán kinh tế cho phương án thông gió lựa chọn.
Khái toán kinh tế cho cả 2 phương án xử lý khí thải cho nhà máy.
Nội dung nghiên cứu:

-

Khảo sát thu thập số liệu liên quan đến nhà máy: quy mô, công suất, dây chuyền
công nghệ sản xuất, thông số đầu vào, đặc điểm nguồn thải…

-

Đề xuất 2 phương án, lựa chọn và tính toán 1 phương án thiết kế hệ thống thông gió
cho nhà máy.

-

Đề xuất và tính toán 2 phương án thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho nhà máy.

-

Khái toán kinh tế cho phương án thông gió lựa chọn.

-

Khái toán kinh tế cho cả 2 phương án xử lý khí thải cho nhà máy

-

Thể hiện trên bản vẽ.
Phương pháp nghiên cứu:

-

Phương pháp thu thập tài liệu: đọc sách, tham khảo tài liệu...
Phương pháp kế thừa: kế thừa các thiết kế sáng tạo có hiệu quả cao trong vận hành
và quản lý.
Phương pháp thống kê: thu thập và xử lý các số liệu về thành phần và đặc tính khí
thải.
Phương pháp đồ họa: sử dụng autocad để thể hiện các thiết kế.
Phương pháp tính toán theo các tiêu chuẩn thiết kế.
Phương pháp mô hình hóa.
Dự kiến kết quả nghiên cứu:

-

Kết quả: đề xuất và tính toán phương án thiết kế hệ thống thông gió, xử lý khí thải
và lựa chọn được phương án phù hợp cho nhà máy.
Sản phẩm bao gồm:
• 1 bản thuyết minh đầy đủ.
• 1 bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy.
• 1 bản vẽ mặt bằng thông gió.
• 1 bản vẽ sơ đồ công nghệ xử lí khí.
• 3 bản vẽ chi tiết thiết bị xử lí khí và bụi.


6

Cơ sở tài liệu:

Tổng hợp các tài liệu do nhà máy cung cấp, thu thập, nghiên cứu các tài liệu
trên sách báo, tạp chí, các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về ngành sản
xuất bột oxit kẽm và các tài liệu liên quan tới đề tài. Các tài liệu được sử dụng và
tham khảo được nêu đầy đủ trong danh mục tài liệu tham khảo.


7

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN

1.1.TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BỘT OXIT KẼM VIỆT BẮC
1.1.1.THÔNG TIN CHUNG VỀ CÔNG TY
Đại diện: Ông Vũ Hồng Minh

Chức vụ: Giám đốc

Địa chỉ: Khu công nghiệp nhỏ Điềm Thụy, Xã Điềm Thụy, Huyện Phú Bình,
Tỉnh Thái Nguyên
Điện thoại: 646787

Fax: 848109

Mã số thuế: 4600379820

1.1.2.VỊ TRÍ ĐỊA LÝ CỦA CƠ SƠ
Nhà máy sản xuất bột oxit kẽmViệt Bắc thuộc công ty liên doanh kim
loại màu Việt Bắc nằm trên địa bàn xã Điềm Thụy, huyện Phú Bình, tỉnh Thái
Nguyên với diện tích 11.199m2có ranh giới tiếp giáp như sau :
Phía Bắc giáp xã Thượng Đình.
Phía Nam giáp xã Nga My.

Phía Đông giáp xã Nhã Lộng.
Phía Tây giáp xã Hồng Tiến, Phổ Yên của huyện Phổ Yên.

1.1.3.CÁC HẠNG MỤC XÂY DỰNG CỦA CƠ SƠ
Công ty hoạt động từ năm 2006 với diện tích mặt bằng hiện tại là
11.199m2(các hạng mục trình bày trong phụ lục 1A)

1.1.4.QUY MÔ, CÔNG SUẤT, THỜI GIAN HOẠT ĐỘNG CỦA CƠ SƠ
Số lượng lao động trực tiếp trong nhà xưởng: 60 người.
Số người lao động ở khu hành chính: 20 người.
Diện tích đất: 11.199m2.
Tổng công suất sản xuất: 10000 tấn sản phẩm/năm = 1.39 tấn/h.
Nhà máy hoạt động 3 ca/ngày, mỗi ca 8h.


8

1.1.5.CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
THAN ĐÁ

NGHIỀN SÀNG
(<5mm)

QUẶNG KẼM OXIT

CHẤT TRỢ DUNG ĐÁ VÔI

NGHIỀN SÀNG

NGHIỀN SÀNG

(<10mm)

(<10mm)

PHỐI TRỘN

LÒ QUAY

XỈ

BÃI THẢI

KHÍ KHÓI

LÀM NGUỘI

THIẾT BỊ LỌC TÚI VẢI

SẢN PHẨM BỘT KẼM

KHO THÀNH PHẨM

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy


9

Thuyết minh công nghệ sản xuất:
Nguyên liệu đầu vào gồm có than đá, quặng kẽm oxit, chất trợ dung là đá vôi

sẽ được băng tải đưa vào máy nghiền để nghiền chúng và tiến hành sàng để có được
kích thước phù hợp cho quá trình luyện của lò quay.
Sau khi sàng được kích thước phù hợp, chúng sẽ được băng tải vận chuyển
đến phễu chứa liệu.
Tiếp đó, than đá, quặng kẽm, đá vôi được phối trộn với tỷ lệ phù hợp bằng
máy trộn.
Và được băng tải nạp liệu vào lò, lò thực hiện quá trình luyện.
Nhiệt độ trong lò 1000oC – 1200oC.
Xỉ từ quá trình luyện được đưa ra bãi thải và bán lại cho ngành sản xuất khác
ví dụ ngành xi măng…
Nhiệt độ khí thải thoát ra khỏi lò khoảng 500 – 600 oC. Tiến hành giải nhiệt
bằng thiết bị giải nhiệt, sau đó nhiệt độ khí thải giảm xuống còn khoảng 100 –
150oC.
Dẫn khí thải vào thiết bị lọc túi vải để thu hồi bột kẽm.
Bột kẽm được thu hồi vận chuyển đến kho thành phẩm và tới trung tâm phân
phối.

1.1.6.NGUYÊN LIỆU, NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG
Danh sách nguyên liệu hóa chất sửa dụng trong 1 năm thể hiện trong phụ
lục 1B

1.1.7.NGUỒN GỐC PHÁT SINH CHẤT THẢI
Bảng 1.1: Các nguồn phát thải trong quá trình hoạt động của chi nhánh.
STT

1

Chất ô
nhiễm
Bụi, khí

thải

Nguồn gây ô nhiễm
-Hoạt động của các phương tiện vận
tải
-Bụi phát sinh trong chuẩn bị
nguyên liệu
-Khí thải và nhiệt, bụi từ quá trình
sản xuất

Đối tượng tác động
-Môi trường không
khí
-Giao thông khu vực


10

2
3

4

-Nước thải sinh hoạt của công nhân
Môi trường nước và
Nước thải -Nước mưa chảy tràn
đất quanh khu vực.
-Nước thải từ sản xuất
Chất thải
-Chất thải rắn sinh hoạt, rác thải văn

rắn thông
phòng
-Môi trường không
thường
khí, môi trường nước
-Giẻ lau, găng tay dính CTNH
quanh khu vực
Chất thải -Bóng đèn huỳnh quang và các loại
-Cảnh quan khu vực.
nguy hại chất thải khác chứa thủy ngân
-Pin, ắc quy thải
(Nguồn: Phòng dự án công ty liên doanh kim loại màu Việt Bắc)

1.1.8.BIỆN PHÁP QUẢN LÝ, XỬ LÝ CHẤT THẢI
Chất thải rắn thông thường.
Chất thải rắn thông thường từ hoạt động sản xuất.
Các bao bì không chứa thành phần nguy hại đều được thu gom vào kho chứa.
Các loại vỏ bao bì, can nhựa các loại, thủy tinh, vỏ chai … không dính thành
phần nguy hại cũng sẽ được thu gom vào kho chứa.
Chất thải nguy hại
Chất thải nguy hại bao gồm: bóng đèn, pin ắc quy, giẻ lau, găng tay dính dầu,
hộp mực in thải …
Công ty đã và đang tiến hành thu gom các chất thải nguy hại vào kho chứa có
mái che, sàn bê tông có khả năng chống thấm, không phát tán, rò rỉ và phân chia
theo từng loại. Mỗi loại chất ghi đầy đủ thông tin như tên, thành phần, số lượng và
có biển cảnh báo.
Đồng thời công ty cũng kí hợp đồng thu gom rác thải nguy hại với đơn vị chức
năng để xử lý theo quy định tại thông tư 12/2011/BTNMT của Bộ Tài nguyên Môi
trường.
Công ty đã làm hồ sơ đăng ký chủ nguồn thải nguy hại được Sở TNMT Thái

Nguyên chấp thuận cấp sổ chủ mã số QLCTNH: 01.0011136.T cấp ngày
21/02/2013.


11

Nguồn phát sinh nước thải
Chủ yếu là nước thải tại khu văn phòng, nước thải sau nhà vệ sinh. Nước thải
tại khu nhà vệ sinh sẽ được làm sạch cục bộ bằng bể tự hoại, sau đó được dẫn vào
hệ thống xử lý nước thải tập trung của nhà máy để xử lý, nước thải sau xử lý sẽ thải
ra môi trường nước mặt của khu vực dưới sự cho phép của UBND huyện Phú Bình
với giấy phép số 101/GP-UBND cấp ngày 15/09/2011.
Nước sản xuất chủ yếu là nước rửa máy móc thiết bị sẽ được đưa vào tank
chứa nước và bể lắng rồi quay vòng toàn bộ lại sản xuất.
Nước mưa chảy tràn
Nước mưa sẽ được thu gom vào hệ thống rãnh thoát nước của công ty, trên hệ
thống có các hố ga lắng cát sỏi và chất lơ lửng và bố trí các song chắn rác. Nước
mưa này sẽ được dẫn vào hệ thống cống chung.
Chất thải khí, bụi.
Nguồn phát sinh khí thải và bụi của nhà máy từ các hoạt động sau:
Bụi phát sinh trong quá trình vận chuyển.
Bụi phát sinh từ hoạt động sản xuất.
Khí thải phát sinh tại lò nung.
Các khí độc hại như SO 2, CO, NOx… phát sinh từ các phương tiện di
chuyển nội bộ chạy bằng xăng dầu gây ra.
-

Biện pháp xử lí bụi và khí phát sinh trong quá trình hoạt động của nhà máy.
Trong dây chuyền công nghệ sản xuất bột oxit kẽm ta sẽ bố trí các hệ thống
lọc và thu hồi bụi. Hệ thống này vừa hạn chế rơi vãi nguyên vật liệu vừa khống chế

lượng bụi và khí thải phát sinh thải ra môi trường.
Ngoài việc xử lý bụi tại các khu vực trên để bảo vệ môi trường ta còn cần bố
trí hệ thống thông gió chung và thông gió cục bộ cấp không khí sạch mát cho công
nhân làm việc. Tăng cường trang bị bảo hộ lao động cho công nhân.


12

1.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÍ THẢI VÀ BỤI TẠI
NHÀ MÁY KẼM VIỆT BẮC

1.2.1.CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÍ THẢI
Khí thải chủ yếu của nhà máy sản xuất bột oxit kẽm là SO2, CO,..phát sinh
trong quá trình sản xuất.
Để xử lý các chất ô nhiễm dạng khí có thể sử dụng một trong những phương
pháp và thiết bị kèm theo được giới thiệu sau đây:
1.2.1.1.Phương pháp hấp thụ
Nguyên lý của phương pháp này là do khí thải tiếp xúc với chất lỏng, khi đó
các khí này hoặc được hòa tan trong chất lỏng hoặc bị biến đổi thành phần thành
chất ít độc hơn. Hiệu quả của phương pháp này tùy thuộc vào diện tích tiếp xúc bề
mặt giữa khí
thải và chất lỏng, thời gian tiếp xúc, nồng độ môi trường hấp thụ và tốc độ phản ứng
giữa các chất hấp thụ và khí.
Thiết bị dùng trong phương pháp hấp thụ là một thiết bị trong đó dung dịch
hấp thụ và dòng khí sẽ đi qua. Thiết bị hấp thụ gồm một số loại chủ yếu:

- Tháp đệm
- Tháp đĩa
- Tháp phun
- Loại bề mặt

- Loại màng
 Ưu điểm:
Rẻ, dễ ứng dụng, có thể sử dụng dung môi là nước để hấp thụ các khí độc hại
như SO2, H2S, CO, rất hiệu quả.
Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí thải có
chứa cả bụi lẫn khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước rửa.

 Nhược điểm:


13

Hiệu suất làm sạch không cao, không dùng để xử lý dòng khí có nhiệt độ cao.
Quá trình hấp thụ là quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế nhiều trường hợp cần
phải lắp đặt thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội tăng hiệu quả quá
trình xử lý như vậy thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp.
Việc lựa chọn dung môi thích hợp để xử lý rất khó khăn khi chất khí không có
khả năng hòa tan trong nước.
Phải tiến hành tái sinh dung môi khi dung môi đắt tiền để giảm giá thành xử lý
mà công việc này rất khó khăn.
1.2.1.2.Phương pháp hấp phụ
Nguyên lý của phương pháp này là dựa vào sự phản ứng của khí với các chất
hấp phụ dạng rắn. Quá trình xảy ra có thể là quá trình hóa học hay vật lý. Hiệu quả
của thiết bị hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố như diện tích bề mặt chất hấp phụ
cũng như khả năng năng hấp phụ của các chất được chọn.
Thiết bị hấp phụ thường được sử dụng khi cần thu hồi khí thải, hoặc để khử
các khí có chất mùi trong công nghệ thực phẩm, thuộc da, các dung dịch hữu cơ,…
 Ưu điểm:

Điều chỉnh quá trình tốt hơn.

Có thể sử dụng kết cấu tối ưu và kích thước tối ưu cho từng đoạn của thiết bị.
Tiết kiệm được chất hấp phụ, sử dụng tối đa năng suất hấp phụ.
Quá trình thực hiện liên tục dẫn đến hiệu quả cao.
Chất hấp phụ dễ kiếm và khá rẻ tiền, thường dùng nhất là than hoạt tính hấp
phụ được nhiều chất hữu cơ.
 Nhược điểm:

Kết cấu phức tạp.
Chất hấp phụ bị mài mòn nên phải xử lý bụi.
Cường độ hấp phụ kém nếu nhiệt độ khí thải cao.
Không hiệu quả khi dòng khí ô nhiễm chứa cả bụi lẫn chất ô nhiễm thể hơi
hay khí vì bụi dễ gây tắc nghẽn thiết bị và làm giảm khả năng hấp phụ của chất hấp
phụ.


14

1.2.1.3.Phương pháp thiêu đốt
Phương pháp này dùng khi mà quá trình sản xuất không thể tái sinh hoặc thu
hồi khí thải, phương pháp thiêu đốt có hai dạng.
-

Thiêu đốt không có chất xúc tác: nhiệt độ của quá trình thiêu đốt này khá cao,
thường từ 800 – 1100oC và thường dùng khi nồng độ hợp chất độc hại cao.
Thiêu đốt có chất xúc tác: trong phương pháp này sử dụng bề mặt kim loại như
bạch kim, đồng, …làm vật xúc tác. Nhiệt độ thiêu đốt thấp từ 250 – 300 oC. Phương
pháp này thích hợp cho khí độc hại có nồng độ thấp, chi phí rẻ hơn phương pháp
trên.
 Ưu điểm:
Phân hủy hoàn toàn các chất ô nhiễm cháy được.

Thích ứng với sự thay đổi lưu lượng và tải lượng chất ô nhiễm trong khí thải.
Hiệu quả với những chất khó xử lý bằng phương pháp khác.
Có thể thu hồi nhiệt thải ra từ quá trình đốt.
Trong những trường hợp khí thải có nhiệt độ cao không cần phải gia nhiệt
trước khi đưa vào đốt.
Phương pháp đốt hoàn toàn phù hợp với việc xử lý các chất thải độc hại không
cần thu hồi hay khả năng thu hồi thấp, khí thu hồi không có giá trị kinh tế cao.
Có thể tận dụng nhiệt năng trong quá trình xử lý vào mục đích khác.
 Nhược điểm:

Chi phí đầu tư thiết bị, vận hành lớn.
Có thể làm phức tạp thêm vấn đề ô nhiễm không khí sau khi đốt có chlorine,
N, S.
Có thể cần cấp thêm nhiên liệu bổ sung, xúc tác gây trở ngại cho việc vận
hành thiết bị.
Đối với dòng khí này phương pháp lựa chọn để xử lý thích hợp là phương
pháp hấp thụ.


15

1.2.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ BỤI
Bụi của nhà máy sản xuất bột oxit kẽm có kích thước hạt có kích thước hạt >
5µm
1.2.2.1.Thu bụi theo phương pháp khô

a. Phương pháp trọng lực (Buồng lắng bụi trọng lực)
Đây là loại thiết bị lọc đơn giản nhất. Buồng lắng bụi thu gom bụi theo nguyên
lý sử dụng lực hấp dẫn, trọng lực để lắng đọng những phần tử bụi ra khỏi không
khí. Cấu tạo là một không gian hình hộp có diện tích 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.
Đối với các hạt có kích thước nhỏ ngoài ảnh hưởng của trọng lực còn có
chuyển động của dòng khí, lực ma sát của không khí.
Do đó phương pháp này chỉ áp dụng cho bụi thô có kích thước lớn hơn hoặc
bằng 60µm. Tuy nhiên, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại.

b. Phương pháp thu bụi quán tính (Buồng lắng bụi quán tính)
Nguyên lý: 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 dạng khác nhau. Khi dòng khí đột
ngột đổi hướng, 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. Tuy nhiên, hiệu quả không
cao.
Thông số tính toán: 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 – 30µm. Trở lực của chúng khoảng 150 – 390 N/m2.

c. Phương pháp ly tâm (Cyclone)
Nguyên lý hoạt động: Dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của
Cyclone. Thân Cyclone thường là hình trụ có đáy là chóp cụt. Ống khí vào có dạng
khối hình chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân Cyclone. Khí sạch
thoát ra ở phía trên qua ống tròn. Khí vào Cyclone chuyển động xoắn ốc, dịch


16

chuyển xuống dưới thành dòng xoáy ngoài. Lúc này, các hạt bụi, dưới tác dụng của
lực li tâm, văng vào thành Cyclone. Tiến gần đến đáychóp, dòng khí bắt đầu quay
ngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành dòng xoáy trong. Các hạt bụi dịch

chuyển xuống dưới đáy của dòng xoáy và ra khỏi Cyclone qua ống xả bụi.
 Ưu điểm:

Không có phần chuyển động.
Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (khoảng 500oC).
Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt Cyclone.
Có khả năng xử lý bụi có tính ăn mòn cao.
Thu được bụi dạng khô.
Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 – 1500 N/m2).
Làm việc tốt ở áp suất cao.
Chế tạo đơn giản.
Năng suất cao, giá thành rẻ.
Hiệu quả không phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ bụi.
Thu được những hạt bụi có kích thước lớn hơn hoặc bằng 5µm.
 Nhược điểm:

Hiệu quả xử lý kém đối với hạt bụi có kích thước < 5µm.
 Thông số tính toán:

Vận tốc khí qua tiết diện ngang của Cyclone 2.2 – 5 m/s. Thường chọn là 2.5
m/s.
Vận tốc Cyclone đầu vào phải cao để tạo vòng xoáy.
Trong thực tế có Cyclone trụ và Cyclone chóp. Cyclone trụ thuộc nhóm năng
suất cao. Đường kính Cyclone trụ không lớn hơn 2000mm và Cyclone chóp nhỏ
hơn 3000mm. Nên chế tạo Cyclone với D nhỏ hơn hoặc bằng 2m. Trường hợp lưu
lượng khí lớn thì kết hợp nhiều Cyclone thành nhóm.
d. Thiết bị lọc tay áo


17

Nguyên lý hoạt động: Khí bụi được hút vào buồng lọc, tại đây khí cùng các
hạt bụi sẽ bị giảm vận tốc tấm chặn và khí được phân tán đều trong buồng lọc. Khi
luồng khí bụi giảm vận tốc trong buồng lọc sẽ làm các hạt bụi có tỷ trọng lớn sẽ rơi
xuống buồng chứa bụi phía dưới. Khí bụi được hút lên buồng lọc, phần khí sạch đi
qua các túi lọc bụi, các hạt bụi bám vào thân túi lọc, khí sạch sẽ được đưa ra ngoài
trời qua buồng khí sạch.
Cấu tạo: Thiết bị gồm nhiều ống tay áo hình trụ đường kính 125 – 300mm.
Chiều cao từ 2.5 – 3.5m được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị cơ cấu giũ bụi.
Vải lọc phải thỏa mãn các điều kiện sau đây:
Đường kính ống vải: d = 120 – 300mm.
Chiều dài: l = (16 – 20)d.
Giữ được những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn hoặc bằng 1µm.
Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi bảo đảm hiệu quả lọc bụi
cao.
Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu.
Độ bền cơ học cao khi nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn.
Giá thấp có khả năng được phụ hồi.
1.2.2.2.Thu bụi theo phương pháp ướt
Nguyên lý: sự tiếp xúc giữa dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dòng
khí bị chất lỏng giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cặn bùn. Chất lỏng thường là
nước. Trường hợp thiết bị thu bụi có chức năng vừa khử bụi vừa khử khí độc thì
chất lỏng có thể là một loại dung dịch hấp thụ.
 Ưu điểm:

Dễ chế tạo, giá thành thấp, hiệu quả lọc cao.
Lọc được bụi có kích thước dưới 0.1µm (Thiết bị lọc Venturi).
Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao.
Nguy hiểm cháy - nổ thiết bị: “thấp”.
Có thể thu hồi hơi và các khí độc hại bằng quá trình hấp thụ.

18

 Nhược điểm:

Bụi được thu hồi và thải ra dưới dạng cặn bùn  tăng chi phí xử lý nước thải.
Dòng khí thoát khỏi thiết bị có độ ẩm cao và có thể mang theo những giọt lỏng
làm han gỉ đường ống, ống khói và các bộ phận khác.
Nếu khí thải có tính ăn mòn, cần bảo vệ thiết bị và hệ thống bằng vật liệu
chống ăn mòn.

a. Thiết bị rửa khí trần:
Hiệu quả xử lý:
-

Hiệu quả cao đối với bụi: d ≥10µm.
Kém hiệu quả đối với bụi: d< 5µm.
Chiều cao tháp (H) vào khoảng 2.5 lần đường kính tháp D.
Lượng nước được chọn vào khoảng 0.5 – 8 l/m3.

a. Thiết bị rửa khí đệm:
-

Nguyên lý hoạt động:

Thiết bị này ít được sử dụng do lớp đệm hay bị bịt kín.
Để đảm bảo sự dính ướt của lớp đệm chúng thường được để nghiêng 7 ÷ 10 0
về hướng dòng khí, lưu lượng lỏng 0.15 ÷ 0.5 l/m3.
Lớp vật liệu đệm thường làm bằng kim loại màu, sứ, nhựa.

Vận tốc khí có thể lớn 10m/s do đó kích thước của thiết bị sẽ được gọn nhẹ.
+
+
+

Hiệu quả xử lý:
Hiệu quả thu hồi bụi kích thước d ≥ 2μm trên 90%.
Hạt d= 2 ÷ 5μm được thu hồi 70% còn hạt lớn hơn 80 ÷ 90%.
Hiệu quả xử lý phụ thuộc: cường độ tưới, nồng độ bụi, độ phân tán bụi.

b. Thiết bị rửa khí đệm với lớp đệm dao động:
-

Nguyên lý hoạt động:

Các quả cầu đệm làm bằng polime, thủy tinh hoặc nhựa xốp. Khối lượng riêng
của quả cầu đệm không được lớn hơn khối lượng riêng của chất lỏng.
Vận tốc khí qua mặt cắt tự do của thiết bị 2.4 ÷ 3.0 m/s.
Trở lực của thiết bị từ 1.000 ÷ 1.500 Pa.


19

Lưu lượng nước tưới từ 0.25 ÷ 0.55 l/m3 khí.
-

Hiệu suất xử lý: đạt đến 99% đối với các hạt d < 2µm.

c. Thiết bị sủi bọt:
-

Nguyên lý hoạt động:

+ Phổ biến nhất là thiết bị sủi bọt với đĩa chảy sụt và đĩa chảy qua.
+ Chiều dày tối ưu của đĩa 4 ÷ 6 mm.
+ Đường kính lỗ 4 ÷ 8 mm.
+ Chiều rộng của rãnh 4 ÷ 5 mm.
+ Vận tốc khí tự do từ 1 ÷ 3 m/s.
+ Lưu lượng nước tưới 0,2 ÷ 0,3 l/m3.
+ Chiều cao lớp bọt 80 ÷ 100 mm.
-

Hiệu quả xử lý:

Thu hồi bụi cao đối với hạt d < 2µm và trở lực không lớn từ 300 ÷ 1.000
N/m .
2

d. Thiết bị lọc bụi kiểu ướt dưới tác động va đập quán tính:
-

Nguyên lý hoạt động:

+ Vận tốc dòng khí đập vào mực nước thùng chứa khoảng 15 m/s. Các hạt bụi
sẽ được giữ lại trong dòng lỏng và khí sạch sẽ thoát ra ngoài.
+ Các loại bụi: d = 3 ÷ 5 µm.
+ Năng lượng tiêu hao: 1 ÷ 1.3 kwh cho 1000 m3/h lưu lượng khí cần xử lý.

e. Thiết bị lọc bụi ly tâm ướt (Cyclone ướt):
-

Nguyên lý hoạt động:

+ Vận tốc dòng khí vào thiết bị phải lớn (v = 18 ÷ 21m/s) tạo lực xoáy ly tâm
trong thiết bị.
+ Phun nước: v = 0.14 ÷ 0.36 l/s.
+ Bụi: d > 2 µm, năng suất lọc: 700 ÷ 105 m3/h.


20

f. Thiết bị rửa khí vận tốc cao - Thiết bị lọc Venturi:
-

Nguyên lý hoạt động:

+ Sự va đập quán tính giữa hạt bụi và những giọt nước trong bản thân ống sẽ
giữ lại các hạt bụi trong dòng lỏng và tách chúng ra khỏi khí.
+ Áp lực, vận tốc của dòng không khí đầu vào lớn (v = 150 m/s ) tiêu hao
năng lượng.
-

Hiệu quả xử lý: hiệu suất lọc là 99% đối với bụi d ≤ 5 μm.

1.2.2.3.Thu bụi theo phương pháp khác

a. Thiết bị lọc sợi:
- Thành phần lọc gồm một hoặc nhiều lớp, trong đó các sợi vải được phân bố
đồng nhất.
- 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 µm.
- Tùy theo đường kính của sợi, lưới lọc được phân biệt thành lưới lọc vừa và
tinh.
- Được ứng dụng khi nồng độ pha phân tán 0.5 ÷ 5 mg/m3.
- Chỉ có vật liệu lọc là sợi thô mới được ứng dụng cho nồng độ 5 ÷ 50 mg/m 3,
khi đó kích thước hạt bụi chủ yếu nhỏ hơn 5 ÷ 10 µm.

b. Thiết bị lọc là kim loại và gốm:
- Làm việc tốt ở 4000C, hiệu quả lên đến 99.99% đối với bụi có d = 0.9 µm,
vận tốc lọc 0.4 ÷ 0.6 m/phút.
- Trở lực của thiết bị khá cao 2000 ÷ 3000 N/m2, việc tái sinh túi lọc khó khăn
và việc chế tạo đòi hỏi kỹ thuật cao.
- Bộ lọc kim loại được chế tạo từ bột thép cacbon thấp và thép không gỉ hình
ống dài.

c. Thiết bị lọc hạt:
- Ứng dụng ít hơn thiết bị lọc sợi.


21

- Ưu điểm: vật liệu lọc dễ tìm, làm việc ở nhiệt độ cao và trong môi trường ăn
mòn, chịu tải lớn và độ giảm áp lớn.
- Có 2 dạng: thiết bị lọc đệm, thiết bị lọc lớp hạt cứng.
- Hiệu quả xử lý và trở lực của lớp lọc luôn thay đổi.

d. Thu bụi theo phương pháp tĩnh điện
- Nguyên lý hoạt động: điện trường mạnh sẽ ion hóa những phần tử khí trong
dòng khí và truyền điện tích âm (electron) cho hạt bụi dưới tác động va đập quán
tính (bắn phá) hoặc khuyếch tán ion. Nhờ thế các hạt bụi bị hút về phía cực dương,

đọng lại.
- Ưu điểm:
+ Mức độ làm sạch cao (99%).
+ Chi phí năng lượng thấp cho việc thu gom bụi 0.1 ÷ 0.5 kW/h cho 1000 m 3
khí.
+ Có thể thu gom các hạt bụi có kích thước 0.1 – 100 µm (và nhỏ hơn ) khi
nồng độ trong không khí từ vài gam đến 50 g/m3.
+ Nhiệt độ khí làm việc có thể cao hơn 5000C.
- Nhược điểm:
+ Độ nhạy cao.
+ Không sử dụng cho loại bụi dễ cháy nổ do có xuất hiện các tia lửa điện.
+ Dễ hư hỏng cơ khí trong vùng hoạt tính của thiết bị.
- Phân loại:
+ Theo kết cấu bộ lọc.
+ Cực phóng điện, cực lắng.
+ Số lượng điện trường dạng phân phối khí.
+ Dạng tháo bụi khô hay ướt.


22

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHUNG, THÔNG GIÓ
CỤC BỘ THU KHÍ THẢI
2.1.TÍNH NHIỆT THỪA
2.1.1.CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời vào mùa hè và mùa đông:
Tra các thông số của không khí tại QCVN 02:2009/BXD – Quy chuẩn kĩ thuật
quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng.
Địa điểm: Thái Nguyên
Nhiệt độ trong nhà vào mùa hè lấy cao hơn nhiệt độ ngoài nhà vào mùa hè từ:

1 C - 3oC.
o

Nhiệt độ trong nhà vào mùa đông lấy từ 20 oC - 24 oC.
Mùa hè hướng gió chính là đông nam, còn mùa đông hướng gió chính là đông
bắc.
Bảng 2.1: Thông số tính toán
Mùa hè
(0C)

(0C)

32.8

34.8

Mùa đông
V(H)(m/s)
1.4

(0C)
13.6

(0C)
22

V(Đ)(m/s)
1.4

2.1.2.TỐN THẤT NHIỆT:

2.1.2.1.Cấu tạo kết cấu bao che:
Chi tiết thể hiện trong phụ lục 2A.
2.1.2.2.Tính hệ số truyền nhiệt K của kết cấu:
Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu được tính theo công thức:

K=
Trong đó:

(kcal/h)

(2.1)


23

αt (kcal/m2h0C) : hệ số trao đổi nhiệt bên trong nhà, đối với bề mặt trong của
tường nhẵn αt = 7.5 (kcal/m2h0C).
αn (kcal/m2h0C) : hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài nhà, đối với tường, cửa sổ, cửa
ra vào, mái αn = 20 (kcal/m2h0C).
i (m): chiều dày lớp kết cấu i.
i (kcal/mh0C): hệ số dẫn nhiệt của kết cấu i.
Bảng 2.2: Hệ số truyền nhiệt (K)
Kết quả

TT

Tên kết cấu

1

Tường

7.5

0.35

20

1.87

2

Cửa sổ

7.5

7.69 x 10-3

20

5.23

3

Cửa ra vào

7.5

0.17

20

2.86

5

K1

20

0.4

5

K2

20

0.2

5

K3

20

0.1

5

K4

20

0.06

7.5

1.6 x 10-5

20

5.45

4

Nền không cách nhiệt

5

Mái

K (kcal/h)

2.1.2.3.Kiểm tra nhiệt trở yêu cầu
Để đảm bảo cho việc chống lạnh về mùa đông của kết cấu bao che thì cần phải
có tổng nhiệt trở không nhỏ hơn nhiệt trở yêu cầu Ryc:
Kiểm tra điều kiện :

Rthực≥ Ryc

• Tính Ryc .

(m2h0C/kcal)
Trong đó:
tTtt – Nhiệt độ tính toán của không khí bên trong nhà. 0C
tN-đtt – Nhiệt độ không khí ngoài nhà mùa khô. 0C

(2.2)


24

∆tbm – Chênh lệch nhiệt độ bề mặt cho phép; ∆tbm =12 oC (bảng 3.4 – KTTG)

m2h0C/kcal.

RT : nhiệt trở mặt trong của kết cấu ngăn che;

m – Hệ số điều chỉnh tính đến ảnh hưởng của nhiệt quán tính của kết cấu bao
che.
(xem thêm sách kỹ thuật thông gió)
- Hệ số kể đến vị trí tương đối của kết cấu với không khí bên ngoài.
Bảng 2.3: Nhiệt trở yêu cầu của kết cấu.
Ryc

(oC)

(m2h0
C/kcal)

(m2h0
C/kcal)

1.2

12

0.13

0.11

1

1.3

12

0.13

0.12

13.6

1

1.3

12

0.13

0.12

22

13.6

1

1

12

0.2

0.14

5 Nền - Dải 2

22

13.6

1

1

12

0.2

0.14

Nền - Dải 3

22

13.6

1

1

12

0.2

0.14

Nền - Dải 4

22

13.6

1

1

12

0.2

0.14

Mái

22

13.6

1

1.3

12

0.13

0.12

TT
1
1
2
2
3
3
4

4

6
6

tTđtt

tNđtt

(oC)

(oC)

Tường

22

13.6

1

Cửa sổ

22

13.6

Cửa ra vào

22

Nền - Dải 1

∆tb
m

RT

T

Kết cấu

m

2.1.2.4.Tính nhiệt trở thực
Tính Rthực .

Rthực = RN +
Trong đó:

+ RT

(2.3)


25

RN – Hệ số sức cản trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của kếu cấu.

RT - Hệ số sức cản trao đổi nhiệt bề mặt trong của kếu cấu.

Bảng 2.4: Nhiệt trở thực tế của kết cấu
RN

RT

Rthực

(m2h0
C/kcal)

(m2h0C
/kcal)

(m2h0C/kcal
)

STT

Kết cấu

1

Tường

20

0.05

7.5

0.13

0.35

0.53

2

Cửa sổ

20

0.05

7.5

0.13

7.69 x 103

0.19

3

Cửa ra
vào

20

0.05

7.5

0.13

0.17

0.35

4

Nền Dải 1

20

0.05

5

0.2

2.25

2.5

Nên Dải 2

20

0.05

5

0.2

4.75

5

Nền Dải 3

20

0.05

5

0.2

9.75

10

Nền Dải 4

20

0.05

5

0.20

16.42

16.67

Mái

20

0.05

7.5

0.13

1.6 x 10-5

0.18

5

So sánh 2 bảng, ta thấy tất cả các đại lượng R thực đều lớn hơn Ryc nên thỏa mãn
điều kiện.
2.1.2.5.Tính diện tích kết cấu bao che:
Chi tiết tính toán diện tích kết cấu bao che xem trong phụ lục 2B