TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XYCLON XỬ LÝ BỤI SƠ CẤP TRONG CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT XI MĂNG

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XYCLON
XỬ LÝ BỤI SƠ CẤP TRONG CÔNG NGHIỆP SẢN
XUẤT XI MĂNG

MỤC LỤC.
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ BỤI VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC XỬ LÝ...................................................4
1.1 Tổng quan về bụi.....................................................................................................................................4
1.1.1 Khái niệm chung về bụi..................................................................................................................4
1.1.2. Phân loại.........................................................................................................................................5
1.1.3. Tính chất của bụi............................................................................................................................7
1.2 Phân loại các phương pháp lọc bụi.........................................................................................................9
1.2.1 Thiết bị thu hồi bụi khô..................................................................................................................10
1.2.2 Thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt.........................................................................................23
1.2.3 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện...............................................................................................................25
CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ XI MĂNG VÀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP XI MĂNG.............................28
2.1

Sơ lược về xi măng :.......................................................................................................................28
1


2.2: Tổng quan về ngành công nghiệp xi măng :.......................................................................................28
2.2.1 Vai trò và nhu cầu của xi măng :..................................................................................................28
2.2.2 Phân loại xi măng :........................................................................................................................29
2.3 Bụi xi măng :.........................................................................................................................................31
2.3 Dây chuyên công nghệ sản xuất xi măng và nguồn phát thải bụi trong quán trình sản
xuất xi măng:...............................................................................................................................................33
2.4 Đặc trưng ô nhiễm bụi và khí thải của các nhà máy sản xuất xi măng :............................................................37
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT MỘT SỐ MÔ HÌNH TÍNH TOÁN XYCLON.....................................................38
3.1 Giới thiệu sơ lược..................................................................................................................................38
3.2. Giới thiệu các mô hình tính xyclon.....................................................................................................39

3.2.1. Mô hình Barth...............................................................................................................................39
3.2.2 Mô hình Muschelknautz(MM).......................................................................................................42
3.2.3 Mô hình kinh điển..........................................................................................................................53
3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phân tách....................................................................................60
CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN MÔ HÌNH TÍNH TOÁN VÀ CÁC THÔNG SỐ XYCLON............................61
4.1 Tính toán xyclon...................................................................................................................................61
4.2.1. Đường kính xyclon........................................................................................................................61
4.2.2. Xác định chế độ lắng....................................................................................................................64
4.2.3. Hiệu suất làm sạch của Xyclone...................................................................................................67
CHƯƠNG 5: TÍNH CƠ KHÍ..........................................................................................................................70
5.1 Tính toán cơ khí....................................................................................................................................70
5.1.1 Tính toán bề dày thiết bị................................................................................................................70
5.2 Tính van xoay tháo bụi.........................................................................................................................72
5.3. Tính toán bunke...................................................................................................................................75
CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ TRỢ.........................................................................................76
6.1 Tính quạt hút.........................................................................................................................................76
2


6.2 Tính chọn tai treo..................................................................................................................................78
CHƯƠNG 7: GIA CÔNG LẮP ĐẶT.............................................................................................................81
7.1 Gia công thiết bị....................................................................................................................................81
7.2 Lắp đặt...................................................................................................................................................81
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................................................83

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ BỤI VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC XỬ LÝ
1.1 Tổng quan về bụi
1.1.1 Khái niệm chung về bụi
Các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) có thể được tạo ra trong quá trình nghiền,
ngưng kết và các phản ứng hóa học khác nhau.Dưới tác dụng của dòng khí hoặc không

khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng và trong những điều kiện nhất định chúng tạo
thành vật chất mà người ta gọi là bụi.
Bụi là một hệ thống gồm 2 pha: pha khí và pha rắn rời rạc – các hạt có kích thước
nằm trong khoảng từ kích thước nguyên tử đến kích thước nhìn thấy được bằng mắt
thường, có khả năng tồn tại ở dạng lơ lửng trong thời gian ngắn khác nhau.
Sol khí (aerozon) cũng là hệ thống vật chất rời rạc gồm từ các hạt thể rắn và thể
lỏng ở dạng lơ lửng trong thời gian dài không hạn định. Tốc độ lắng chìm của các hạt
aerozon rất bé. Những hạt bé nhất của aerozon có kích thước gần bằng nguyên tử lớn, còn
những hạt lớn nhất có kích thước lớn nhất 0,2-1µ.
Khái niệm về aerozon thô có thể xem là đồng nghĩa với bụi. aerozon có thể có kích
thước hạt đồng nhất (monodisperse, isodisperse) hoặc không đồng nhất (polydisperse,
heterodisperse).
Bụi thu giữ được hoặc bụi đã lắng đọng đồng nghĩa với khái niệm “bột”, tức là loại
vật chất vụn, rời rạc.
3


Kích thước của hạt bụi δ được hiểu là đường kính, độ dài cạnh của hạt lỗ rây, kích
thước lớn nhất của hình chiếu hạt.
Đường kính tương đương δ td của hạt có hình dạng bất kỳ là đường kính hình cầu
có thể tích bằng thể tích hạt bụi.
Vận tốc lắng chìm v c của hạt bụi là vận tốc rơi của hạt trong môi trường tĩnh dưới
tác dụng của trọng lực. Vận tốc lắng chìm phụ thuộc vào kích thức hạt, hình dáng và khối
lượng đơn vị của nó cũng như khối lượng đơn vị và độ nhớt môi trường.
Đường kính chìm δ c củ hạt bụi là đường kính hạt bụi hình cầu mà vận tốc rơi và
khối lượng đơn vị của nó bằng vặn tốc rơi và khối lượng của hạt bụi có hình dáng chuẩn
đang xét.
Đường kính lắng chìm của hạt được xác định theo công thức sau đây rút ra từ lý
thuyết về sự lắng của bụi: (Theo CT 5.1 – Trang 9 – [4])
δ c = , µm.

trong đó:
µ: độ nhớt động lực của môi trường (khí, nước) Pa.s;
, ⍴: khối lượng đơn vị của vật liệu bụi và môi trường, g/;
H: chiều cao rơi, lắng của hạt, cm;
g: gia tốc trọng trường, m/;
τ: thời gian rơi, s;
Bụi trong không khí được đánh giá bằng nồng độ - trọng lượng bụi trong một đơn
3

vị thể tích của không khí mg/l hoặc mg/m . Ngoài ra người ta còn đánh giá bằng sô lượng
hạt bụi cũng như sự phân bố kích thước của chúng trong một đơn vị thể tích không khí.
1.1.2. Phân loại
Theo nguồn gốc: bụi được phân biệt thành bụi hữu cơ (nguồn gốc động, thực vật),
bụi vô cơ (bụi kim loại và bụi khoáng chất) và bụi hỗn hợp.
Theo hình dáng: có thể phân bụi thành 3 dạng:
 Dạng mảnh (mỏng)
4


 Dạng sợi.
 Dạng khối.
Theo kích thước bụi được chia thành các loại sau đây:
 Bụi thô cát bụi: là những hạt rắn có kích thước hạt d > 75 µm được hình thành
trong quá trình cháy tự nhiên hay cơ khí như nghiền, tán, đập…
 Bụi: hạt chất rắn có kích thước hạt d = (5÷75) µm được hình thành như bụi thô.
 Khói: gồm các hạt thể rắn hay lỏng, được tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu
hay quá trình ngưng tụ, có kích thước hạt d = (1÷5) µm. Đặc điểm quan trọng là có đặc
tính khuếch tán rất ổn định trong khí quyển.
 Khói mịn: gồm những hạt rắn có kích thước d < 1 µm.
 Sương: hạt chất lỏng có kích thước d < 10 µm. Loại hạt này ở một nồng độ nhất

định làm giảm tầm nhìn, còn gọi là sương giá.
Có sự khác biệt đngá kể về tính chất cơ lý hoá của các hạt có kích thước nhỏ nhấ và
lớn nhất. Các hạt cực nhỏ thì tuân theo một cách chặt chẽ sự chuyển động của môi trường
xung quanh, trong khi các hạt lớn-như thô chẳng hạn thì có thể rơi có gia tốc dưới tác
dụng của lực trọng trường và nhờ thế chúng dễ dàng bị loại bỏ khỏi khối khí (dễ lọc
sạch). Tuy vậy, những hạt bụi có kích thước lớn cũng có khả năng bị cuốn đi rất xa nếu có
điều kiện thuận lợi.
Theo tính kết dính của bụi:
 Bụi không kết dính: xỉ khô, thạch anh, đất khô…
 Bụi kết dính yếu: bụi từ lò cao, tro bụi…
 Bụi có tính kết dính: bụi kim loại, than bụi tro mà không chứa chất cháy, bụi sữa,
mùn cưa,…
 Bụi có tính kết dính mạnh: bụi xi măng, thạch cao, sọi bông len,...
Theo độ dẫn điện:
 Bụi có điện trở thấp: nhanh trung hòa điện, dễ bị lôi cuốn trở lại không khí.
 Bụi có điện trở cao: hiệu quả xử lý không cao.
 Bụi có điện trở trung bình: thích hợp cho các phương pháp xử lý.
5


Theo tác hại của bụi:
Ảnh hưởng đến thực vật: bụi làm giảm khả năng diệp lục hóa quang hợp, hô hấp và
thoát hơi nước. Dẫn đến cây sinh trưởng kém, làm năng suất cây giảm, làm thất thu mùa
màng…
 Ảnh hưởng đến động vật: bụi làm ảnh hưởng đến hệ hô hấp của động vật, làm kích
thích các bệnh ho, dị ứng.
 Ảnh hưởng đến con người
 Bụi gây ra bệnh bụi phổi, do sự xâm nhập của những hạt có đường kính d = (1 ÷2)
µm vào sâu trong phổi và bị lắng đọng trong đó, đối với những hạt d< 0,5µm bị đẩy ra
ngoài khi thở. Khi đó chúng gây nhiễm độc hay dị ứng bằng sự co thắt đường hô hấp đó

là bệnh hen suyễn.
 Loại bụi của vật liệu ăn mòn hay độc tính tan trong nước mà lắng động ở mũi,
miệng, đường hô hấp có thể gây tổn thương làm rách ngăn mũi, vách miệng,…
 Bụi có thể gây nhiều loại bệnh như: bệnh dị ứng, viêm niêm mạc, nổi ban (bụi
bông, gai, phân hóa học), bệnh gây nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen…), bệnh
nhiễm trùng (bụi bông, tóc vi khuẩn), bệnh xơ phổi (bụi SiO 2 , bụi amiang), bệnh ung thư
(bụi quặng phóng xạ, hợp chất Crom…).
Ngoài ra bụi còn ảnh hưởng đến các công trình dân dụng, công nghiệp, máy móc... và
ảnh hưởng tới nguồn nước.
1.1.3. Tính chất của bụi
1.1.3.1. Độ phân tán các phân tử
Kích thước hạt là một thông số cơ bản của nó. Việc lựa chọn các hạt bụi phụ thuộc
vào thành phần phân tán của cac hạt bụi tách được. Các thiết bị đặc trưng cho kích thước
hạt bụi là đại lượng vận tốc lắng của chúng cũng như đại lượng đường kính lắng. Các hạt
bụi công nghiệp có đường kính rất khác nhau, nên nếu cùng khối lượng sẽ lắng với các
vận tốc khác nhau, hạt càng gần với hình cầu thì lắng càng nhanh.
Các kích thước lớn nhất và nhỏ nhất của khối hạt bụi đặc trưng cho khoảng phân
bố độ phân tán của chúng.
6


1.1.3.2. Tính dính kết của bụi
Các hạt có xu hướng kết dính vào nhau, với độ kết dính cao bụi có thể dẫn tới tình
trạng nghẹt một phần hay toàn bộ thiết bị tách bụi. Do đó đối với các thiết bị lọc, người ta
thường thiết lập giới hạn sử dụng theo độ kết dính của hạt bụi.
Kích thước của hạt bụi càng nhỏ thì chúng càng dễ bị bám vào bề mặt thiết bị. Với
những hạt bụi có (60÷70) % hạt có đường kính nhỏ hơn 10µm thì rất dễ dẫn đến dính bết,
còn bụi có nhiều hạt trên 10µm thì dễ trở thành tơi xốp.
1.1.3.3. Độ mài mòn của bụi
Độ mài mòn của bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại khi cùng vận tốc

khí và cùng nồng độ bụi.
Độ mài mòn của bụi phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng, kích thước và mật độ của
hạt.
1.1.3.4. 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 là các thiết bị làm việc ở chế độ tuần hoàn.
Theo tính chất thấm ướt, các vật liệu rắn được chia 3 nhóm:
- Vật liệu lọc nước: dễ thấm nước (canxi, thạch cao, phần lớn silicat và khoáng vật
được oxy hóa, halogenua của kim loại kiềm).
- Vật liệu kỵ nước: khó thấm nước (grafit, than, lưu huỳnh).
- Vật liệu kị nước tuyệt đối: paraffin, nhựa, Teflon, bitum.
1.1.3.5. Độ hút ẩm của bụi
Khả năng hút ẩm của bụi phụ thuộc vào thành phần hóa học cũng như kích thước,
hình dạng và độ nhám bề mặt các hạt bụi. Độ hút ẩm của bụi tạo điều kiện tách chúng
trong các thiết bị lọc bụi kiểu ướt.
1.1.3.6. Độ dẫn điện của bụi
Chỉ số này được đánh giá theo chỉ số điện trở suất của bụi và phụ thuộc vào tính
chất của từng hạt bụi riêng rẽ, cấu trúc hạt và các thông số của dòng khí. Chỉ số này ảnh
hưởng rất lớn đến khả năng làm việc của các bộ lọc bụi tĩnh điện.
1.1.3.7. Sự tích điện của lớp bụi
7


Dấu của các hạt bụi tích điện phụ thuộc vào phương pháp tạo thành, thành phần
hóa học, cả những tính chất vật lý mà chúng tiếp xúc. Tính chất này ảnh hưởng đến hiệu
quả tách của chúng trong các thiết bị lọc khí (bộ tách ướt, lọc,..) đến tính chất nổ và tính
bết của hạt.
1.1.3.8. Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí
Các bụi cháy được dễ tạo với oxy của không khí hỗn hợp tự bốc cháy và dễ nổ do
bề mặt tiếp xúc rất lớn của các hạt. Cường độ nổ phụ thuộc vào tính chất hóa học, tính

chất nhiệt, kích thước, hình dáng các hạt và nồng độ của chúng trong không khí,độ ẩm,
thành phần các khí, nhiệt độ ngọn lửa và hàm lượng các chất trơ. Các hạt bụi có khả năng
bắt lửa như bụi hữu cơ (sơn, sợi, plastic) và một số bụi vô cơ như nhôm, kẽm, magie...
1.2 Phân loại các phương pháp lọc bụi
Để lọc bụi người ta sử dụng nhiều thiết bị lọc bụi khác nhau và tùy thuộc vào bản
chất các lực tác dụng bên trong thiết bị, người ta chia chúng thành những nhóm chính sau
đây:
1. Buồng lắng bụi: quá trình xảy ra dưới tác dụng của trọng lực.
2. Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính: lợi dụng lực quán tính khi thay đổi chiều
hướng chuyển động để tách bụi ra khỏi dòng không khí.
3. Thiết bị lọc bụi kiểu ly tâm – cyclone: dùng lực ly tâm để đẩy các hạt bụi ra xa
tâm quay rồi chạm vào thành thiết bị, hạt bụi bị mất dần động năng và rơi xuống dưới đáy.
4. Lưới lọc bụi bằng vải, lưới thép, giấy, vật liệu rỗng bằng khâu sứ, khâu kim
loại... trong thiết bị lọc bụi loại này các lực quán tính, lực trọng trường và cả lực khếch
tán đều phát huy tác dụng.
5. Thiết bị lọc bụi bằng điện: dưới tác dụng của điện trường điện áp cao, các hạt
bụi được tích điện và bị hút vào các bản cực khác dấu.
Các nhóm thiết bị lọc bụi nêu trên đều có 2 loại: khô và ướt. Chất lỏng làm ướt thiết
bị lọc bụi chủ yếu là nước – dùng trong cyclone màng nước, vật liệu rỗng tưới nước.
Ngoài ra, người ta còn dùng dầu trong công nghiệp để tẩm ướt các lưới lọc làm bằng sợi
thép, lưới thép.
8


Các thông số quan trọng của thiết bị hoặc hệ thống lọc bụi là:
1. Mức độ lọc sạch hay hiệu quả lọc.
2. Năng suất của hệ thống tức là lưu lượng không khí đi qua bộ lọc, m³/h.
3. Sức cản thủy lực, kg/h.
4. Điện năng tiêu hao cho một thể tích không khí cần lọc kW/m³.
5. Giá thành thiết bị và các chi phí cho đơn vị sản phẩm.

1.2.1 Thiết bị thu hồi bụi khô
1.2.1.1 Buồng lắng bụi
Đây là thiết bị lọc bụi đơn giản nhất. Cấu tạo là một không gian hình hộp có diện
tích lớn hơn diện tích ống dẫn khí vào. Khi đó vận tốc giảm đột ngột, làm cho hạt bụi rơi
xuống dưới tác dụng của trọng lực, và bị giữ lại trong buồng lắng.
Buồng lắng bụi được áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60 – 70 µm trở lên.
Tuy nhiên, các hạt bụi có kích thước nhỏ vẫn giữ lại trong buồng lắng. Trở lực của thiết bị
từ 50 – 130 Pa, giới hạn nhiệt độ 350 – 550 ºC.

Hình 1.1. Sơ đồ buồng lắng bụi (Theo hình 6.1-Trang58-[4])

-

Ưu điểm:
Chế tạo đơn giản.
Chi phí vận hành và bảo chì thấp.
Giá thành thấp, rẻ tiền, có thể sử dụng nhiều nguồn nhiên liệu chế tạo.
9


- Lắng được cả bụi khô và bụi ướt.
Thường dùng lắng sơ bộ.

-

Nhược điểm:
Buồng lắng bụi có diện tích lớn, chiếm diên tích nhiều.
Hiệu suất không cao.
Vận tốc dòng khí nhỏ.

Xử lý hiệu quả với các hạt có d > 50 µm.

Có nhiều loại buồng lắng như: buồng lắng bụi có vách ngăn, buồng lắng có tấm chắn
ở cửa, buồng lắng bụi động năng,..

Hình 1.2. Buồng lắng bụi nhiều ngăn và chuyển động của không khí trong buồng lắng
bụi nhiều ngăn.
(Theo hình 6.13b-Trang78-[4])

10


Hình 1.3. Buồng lắng bụi nhiều tầng (Theo hình 6.10-Trang70-[4])
1.2.1.2 Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính
Nguyên lý làm việc của loại thiết bị này là làm thay đổi chiều chuyển động của
dòng khí một cách liên tục, lặp đi lặp lại bằng nhiều vật cản có hình dáng khác nhau. Khi
dòng khí đổi hướng chuyển động thì bụi do có sức quán tính lớn chuyển hướng chuyển
động ban đầu của mình và va đập vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất dần động
năng và rơi xuống đáy thiết bị.
Vận tốc khí trong thiết bị khoảng 1m/s, còn ở ống vào khoảng 10m/s. Hiệu quả xử
lý của thiết bị dạng này từ 65 - 80% với hạt 25 - 30µm. Trở lực của chúng khoảng 150 –
390N/m².


-

Ưu điểm
Cấu tạo gọn nhẹ
Tổn thất áp suất thấp hơn so với các thiết bị khác.
Khả năng lắng cao hơn so với buồng lắng.

Nhược điểm
Hiệu xử lý kém với bụi có đường kính d < 5µm.
Thường sử dụng để lọc bụi khô.

Các dạng khác nhau của thiết bị lọc bụi quán tính

11


Hình 1.4. Thiết bị lọc bụi quán tính: có tấm ngăn – có phần côn mở rộng – dẫn dòng
khí nhập phía hông.

Hình 1.5. Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu “lá xách (Theo hình 6.17Trang82-[4])
1.3.1.3 Thiết bị lọc bụi ly tâm
Có nhiều dạng thiết bị lọc ly tâm khác nhau: kiểu nằm ngang, kiểu đứng và các
thiết bị thu hồi bụi kiểu xoáy, kiểu động.
a) Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng
Thiết bị lọc bụi kiểu thẳng đứng thường được gọi là Cyclone.
Nguyên lý: không khí mang bụi vào thiết bị theo ống dẫn được lắp theo phương
tiếp tuyến với thân hình trụ của cyclone, không khí sẽ chuyển động xoắn ốc bên trong
12


thân hình trụ của cyclone, khi chạm vào ống đáy hình phễu dòng khí bị dội ngược lên
trên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoắn ốc và thoát ra ngoài ống thải. Các hạt bụi chịu
tác dụng bởi lực ly tâm sẽ chuyển động về phía thành ống của thân hình trụ, rồi chạm vào
đó, mất động năng, rơi xuống đáy phễu.

Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo của Cyclone:(Theo Hình 7.7-Trang96-[4])
1.

2.
3.
4.
5.

Ống dẫn không khí bẩn vào
Vỏ cyclon (ống trụ ngoài)
Phễu chứa bụi
Ống trụ ở giữa
Van chặn

Những thông số cần biết:
+ Vận tốc khí vào: v gh > 5 m/s.
+ Hiệu suất lọc 70% đối với cyclone ướt và cyclone chum, đường kính cỡ hạt
= 30-40 µm.
+ Nồng độ bụi vào: C bui > 20 g/m³.
13

d


+ Trở lực của thiết bị: 250 – 1500 Pa.
 Ưu điểm
- Sử dụng rộng rãi, giá thành rẻ.
- Không có chi tiết chuyển động, vận hành dễ dàng.
- Có thể vận hành bình thường ở nhiệt độ trên 500ºC, áp suất lớn, trị số tổn thất áp
suất ổn định, thu hồi bụi ở dạng khô.
- Hiệu quả xử lý không phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ bụi.
 Nhược điểm
- Hiệu quả thấp đối với bụi có đường kính d < 5µm.

- Không thể thu hồi bụi kết dính.
- Dễ bị mài mòn thiết bị nếu trong dòng khí độc có hơi khí độc.
Các loại cyclon phổ biến:
 Cyclone Staimand
 Cyclone liot
 Cyclone tổ hợp
 Cyclone kết hợp với thiệt bị lọc bụi quán tính
 Cyclone ướt

14


Hình
1.7. Cyclone Stairmand (Theo Hình 7.8-Trang97-[4]

15


Hình 1.8. Cyclone liot (Theo Hình 7.9-Trang98-[4])
Để nâng cao hiệu quả xỷ lý, người ta kết hợp các cyclon, tạo thành cyclon chùm.

16


Hình 1.9. Cấu tạo chung của cyclon tổ hợp (Theo Hình 7.22-Trang 127-[4])

17


Hình 1.10. Thiết bị lọc bụi quán tính kết hợp với cyclon

1-Ống dẫn không khí bẩn vào; 2-Thùng lọc quán tính; 3-Ống thải khí sạch ra ngoài;
4-xyclon; 5-Thùng chứa bụi; 6-Máy quạt hút bụi phụ.
b) Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang
Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang có cấu tạo khá đơn giản. Thiết bị bao gồm một
ống bao hình trụ bên ngoài, bên trong có hình trụ hai đầu bịt tròn và thon để đảm bảo
chảy bọc được tốt. Không khí mang bụi đi vào thiết bị được các cánh hướng dòng tạo
thành chuyển động xóa. Lực ly tâm sản sinh ra từ chuyển động xoáy tác động lên các hạt
bụi và đẩy chúng ra xa lõi hình trụ rồi chạm vào thành ống bao và thoát ra ngoài qua khe
hình khan để rơi vào nơi tập trung bụi.
Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang thường dùng để xử lý bụi khô, đường kính cỡ
hạt xử lý tương tự cyclon, ít được sử dụng.
c) Thiết bị thu hồi bụi kiểu xoáy
Hoạt động tương tự cyclone, nhưng có thêm vòng xoáy phụ trợ, và cơ cấu thổi khí
phụ trợ, nên vận hành phức tạp.
18


1.2.1.4 Thiết bị lọc bụi.
-

Quá trình lọc bụi trong lưới lọc chia làm 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn ổn định:hiệu quả lọc và sức cản khí động không đổi theo thời gian.
+ Giai đoạn không ổn định: hiệu quả lọc và sức cản khí động thay đổi rõ rệt
- Cơ chế thu bụi:
+ Va đập
+ Khuếch tán: đối với những hạt có kích thước cự mịn, khuếch tán theo cơ chế
Brownian.
+ Tiếp xúc: đối với những hạt có kích thước 0,1 – 1 µm, thu hồi bụi yếu hơn so với va
đập và khuếch tán.

Ngoài ra, còn có những cơ chế khác như: lực hút tĩnh điện, trọng lực, lực ly tâm, lực
nhiệt.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả lọc:
+ Kích thước hạt bụi.
+ Vận tốc khí đi qua lưới lọc.
+ Đường kính sợi vật liệu lọc.
+ Độ lèn chặt (độ rỗng) của lưới lọc.
- Nguyên lý:
Khi cho khí chứa bụi qua vách ngăn xốp, bụi bị giữ lại và khí thì xuyên qua. Khả
năng giữ bụi còn phụ thuộc vào loại thiết bị và loại lưới lọc, các loại thường dùng là lọc
bụi túi vải (ống tay áo), lưới lọc bằng vải sợi.
a) Thiết bị lọc bụi tay áo
Thường thiết bị lọc bụi tay áo hình trụ được giữ chặt trên lưới ống. Lọc bụi tay áo
phân làm các loại:
+ Cơ cấu rung lắc cơ học.
+ Cơ cấu rũ bụi bằng khí thổi ngược.
+ Cơ cấu rũ bụi bằng khí nén.
 Những thông số cần biết:
- Đường kính ống tay áo khác nhau, phổ biến 120 – 300 mm.
19


- Chiều dài ống 1600 – 2000 mm.
- Có các loại vải sau:
+ Vải bông: có tính lọc tốt, giá thành tốt nhưng không bền hóa học, nhiệt, dẫn đến dễ
cháy và chứa ẩm cao.
+ Vải len cho khí xuyên qua lớn, bảo đảm độ sạch ổn định, dễ phục hồi, không bền
hóa học và nhiệt, giá thành cao hơn vải bông. Khi làm việc ở nhiệt độ cao sợi len trở nên
giòn, thường nhiệt độ giới hạn là 90ºC.
+ Vải thủy tinh: bền ở nhiệt độ 150 - 350ºC, chế tạo từ thủy tinh nhôm silicat không

kiềm hoặc thủy tinh magezit.
+ Vải tổng hợp: bền hóa học và nhiệt, bền trong môi trường axit, không bền trong môi
trường kiềm, giá thành rẻ hơn vải bông và len.

Hình 1.13. Cấu tạo thiết bị lọc bụi tay áo (theo hình III.24-trang548[1])

20


 Nguyên lý:
Không khí vẩn bụi theo ống (1) vào thùng (2) rồi lọt vào các ống vải sổ (3). Khí
xuyên qua các ống vải từ trong ra ngoài (khoảng không gian xung quang các ống vải) mà
theo ống (4) mà thoát ra khỏi bộ phận lọc. Chuyển động của không khí theo chiều này là
do sức hút của máy quạt nối vào ống (4) (nghĩa là bộ phận lọc bụi làm việc trên đường
ống hút). Khi đi qua lần vải của các ống vải (3) thì bụi trong không khí giữ lại bên trong
các ống vải.
Các ống thoát gió số (4) của từng đơn nguyên được nối liền vào ống hút chung số (5).
Quá trình này kéo dài trong khoảng 8 – 10 phút. Sau đó đến quá trình rũ bụi lần lượt tiến
hành trong từng đơn nguyên một bắt đầu từ đơn nguyên thứ nhất. Lúc đó lá chắn (6) nhờ
có hệ thống máy (7) sẽ đóng lại ngăn không cho không khí sạch trong đơn nguyên của
mình lọt vào ống dẫn chung đồng thời lúc đó van (8) mở. Bởi vì những ống vải (3) trong
tất các đơn nguyên đều có đầu dưới thông với thùng (2) cho nên có độ chân không (độ
thiếu áp lực) trong thùng (2) do máy quạt tạo ra. Không khí trong phòng sẽ bị hút qua lỗ
(8) với tốc đọ khá lớn rồi không khí bị hút qua lượt vải của các ống vải này theo chiều
ngược với chiều đi của không khí trong quá trình ban đầu vải vào bên trong ống vải rồi
vào thùng. Đồng thời hệ thống máy (7) rũ mạnh các ống vải bằng những cú đập nhấc lên
cao 70 – 80 mm. Nhờ vậy lớp bụi đọng bên trong các ống vải sẽ bị rũ vào thùng bị thải ra
ngoài bằng các gạt (9).
Sau khi rũ xong hệ thống máy sẽ mở van (6) đồng thời đóng van (8) lại và đơn
nguyên này lại làm việc theo quá trình đầu.

Sau đó độ một vài phút đơn nguyên tiếp theo bắt đầu làm việc theo quá trình thứ (2).
Cứ như vậy làm lần lượt các đơn nguyên đều được rũ sạch bụi sau một quá trình lọc bụi.

 Ưu điểm
- Hiệu quả thu hồi bụi cao kể cả những hạt có kích thước nhỏ, có thể ứng dụng nhiều
loại bụi.
21


- Tổn thất áp suất lớn.
- Gồm nhiều đơn nguyên và có thể lắp ráp ở nhà máy.
- Phổ biến trong công nghiệp do chi phí không cao và có thể phục hồi vải lọc.
 Nhược điểm
- Dễ cháy nổ, độ bền nhiệt thấp.
- Vải lọc dễ bị hư hại nếu nhiệt độ cao và ăn mòn hóa học.
- Không thể vận hành trong môi trường ẩm.
- Cần diện tích bề mặt lớn.
b) Lưới lọc bằng sợi
Khí chứa bụi được cho qua lớp vật liệu sợi và bụi được giữ lại ở đó. Đo áp suất đầu
vào và ra của thiết bị khi thay lớp vật liệu lọc.
Những thông số cần biết:
- Có 2 dạng: lưới lọc vừa và lưới lọc tinh.
- Đối với lọc làm việc ở điều kiện bình thường, có thể dùng các loại sợi, len bông
hay sợi tổng hợp.
- Đối với lọc làm trong điều kiện nhiệt độ cao vật liệu thường dùng là bông thủy
tinh, sợi thạch anh, sợi hợp kim nhôm-silicat,.. giới hạn nhiệt độ la 400-1000ºC.
 Ưu điểm: - Có khả năng lọc bụi có đường kính d = 0,05 – 0,5 µm với hiệu quả lên
tới 90%.
 Nhược điểm:- Không có tính kinh tế do thường xuyên thay đổi sợi và khi bụi có
đường kính càng lớn thì thời gian hay vật liệu càng nhanh.

1.2.2 Thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt
Dòng khi mang bụi tiếp xúc với chất lỏng, bụi được giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng
cặn bùn, do:
1. Bụi được tách ra khỏi khí nhờ va chạm giọt nước.
2. Bụi bị hút bởi màng nước và tách ra khỏi dòng khí.
3. Dòng khí bụi sục vào nước và bị chia thành các bọt khí, bụi bị ướt và loại ra khỏi
dòng khí.
 Ưu điểm
- Dễ chế tạo, giá thành thấp, hiệu quả cao.
- Lọc bụi < 0,1 µm (thiết bị lọc bụi Venturi).
- Có thể làm việc với khí nhiệt đọ cao và độ ẩm cao.
- Lưới lọc được khí độc.
- Làm lạnh hay làm ấm khí thải.
 Nhược điểm
22




Phải xử lý bùn cặn.
Khí thoát mang theo hơi nước, gây hoen rỉ đường ống.
Khí thải chứa các chất ăn mòn, vì thế phải bảo vệ thiết bị.
Một số thiết bị lọc bụi bằng phương pháp ướt:

3
2

4
1

1-Vỏ thiết bị; 2-Vòi phun nước; 3-Tấm chắn nước; 4-Bộ phận hướng dòng và phân
phối khí.
Hình 1.14. Thiết bị tháp trần có vòi phun. (hình 10.1-trang 207-[4])

23


3

2

1

1-Tấm đục lỗ
2-Lớp vật liệu rỗng
3-Dàn ống phun nước
Hình 1.15. Thiết bị rửa khí đệm. (Hình 10.6-Trang 214-[4])

1.2.3 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện
Không khí bẩn được dẫn qua một bộ phận phân phối đi vào những ống hoặc
mương trong đó dọc theo trục của các ống có đặt những điện cực nối với cưc âm của
nguồn điện một chiều điện thế cao. Dưới tác dụng của điện trường trên bề mặt của các
điện cực sẽ tạo thành những ion và electron. Các ion và electron này sẽ truyền cho bụi
điện tích nhờ thế bụi thu được điện tích âm và bị hút vào thành ống (ống nối với đất và
được lợi dụng làm nơi thu bụi).
24


Hiệu quả lọc bụi phụ thuộc vào kích thước hạt, cường độ dòng điện và thời gian
bụi nằm trong thiết bị.

1-Dây kim loại nối với cực âm; 2-Ống kim loại; 3-Đối trọng; 4-Vật cách điện;
5-Dây nối đất.
Hình 1.16. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc bụi tĩnh điện
Về biện pháp lọc bụi có 2 loại: thiết bị lọc điện loại khô và thiết bị lọc điện loại
ướt. Có nhiều loại lọc bụi bằng điện khác nhau: kiểu ống, kiểu tấm bản, kiểu một vùng,
kiểu 2 vùng.
 Ưu điểm
- Hiệu suất thu hồi bụi cao, tiêu tốn ít năng lượng.
7
- Có thể thu hồi bụi có khích thước nhỏ d < 0,1µm, với nồng độ lớn hơn 5.10
mg/m³.
- Chịu được nhiệt độ cao, tói 500ºC.
- Có thể tự động hóa hoàn toàn khâu vận hành.
- Có thể làm việc ở áp suất cao hay áp suất chân không.
 Nhược điểm
- Chi phí chế tạo cao, phức tạp hơn các thiết bị khác.
- Không thể sử dụng trong dây chuyền xử lý khhong khí có chứa chất cháy nổ.
25