Bài giảng Công nghệ xử lý khí thải: Tính toán lựa chọn thiết bị xử lý bụi thải - Nguyễn Văn Hiển

Tính toán lựa chọn thiết bị xử lý bụi thải
Căn cứ vào trạng thái vật lý của các chất ô nhiễm mà chia chúng ra: 

Các chất ô nhiễm tồn tại dưới dạng hạt, có kích thước, tỷ trọng 
như các hạt sương, khói, bụi đất đá, bụi xi măng, bụi gỗ … đều được 
gọi chung là bụi (hay chất ô nhiễm dạng hạt).
Căn cứ vào tính chất là các chất ô nhiễm dạng này có kích thước, tỷ 
trọng mà các thiết bị xử lý bụi đều tập trung vào việc sử dụng những 
tính chất này như: Nguyên lý lắng, ly tâm, quán tính, lọc túi vải, tĩnh 
điện … để xử lý bụi, hay chất ô nhiễm dạng hạt.
Các chất ô nhiễm dạng khí:  Là những chất ô nhiễm có thể hòa tan 
lẫn vào trong không khí như hơi axit, hơi dung môi, SO2, NOx vv… Tự 
bản thân nó có thể nặng hoặc nhẹ hơn không khí, nhưng chênh lệch 
là không đáng kể, do đó để xử lý khí thải người ta thường sử dụng 
các nguyên lý hấp phụ, hấp thụ, thiêu đốt để xử lý.


Lựa chọn thiết bị xử lý bụi
Khái niệm về bụi: Bụi là một hê thống gồm 2 pha:
­Pha  rắn  rời  rạc  gồm  các  hạt  có  kích  thước  trong  khoảng  từ  kích 
thước nguyên tử đến kích thước nhìn thấy được bằng mắt thường, có 
khả  năng  tồn  tại  lơ  lửng  trong  các  khỏang  thời  gian  dài  ngắn  khác 
nhau.
­Pha  khí  là các sol khí, cũng  gồm các hệ  vật chất rời rạc từ các hạt 
thể rắn, thể lỏng tồn tại lơ lửng trong thời gian dài không hạn định. 
Tốc  độ  lắng  chìm  của  các  hạt  này  là  rất  bé,  kích  thước  hạt  bé  gần 
bPhân lo
ằng kích th
ướ
c nguyên tửướ
, các h

ớn nh
ất có kích thước từ 0,2 ­ 1μ.
ại bụ
i theo kích th
c hạ
ạt l
t: g
ồm có:
­Bụi thô, cát bụi (Grit) gồm những hạt có đường kính tương đương 
của  hạt δ > 75μm.
­Bụi (dust): là những hạt có kích thước nhỏ hơn bụi thô (5 – 75 μm) 


Phân loại bụi theo kích thước hạt: gồm có:
­Khói (smoke): gồm các hạt vật chất có thể là rắn hoặc lỏng được 
tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hoặc quá trình ngưng tụ có 
kích thước hạt δ = 1­5 μm.
­Khói mịn (fume): Gồm những hạt chất rắn rất mịn, kích thước hạt  
δ< 1 μm.
­Sương (mist): gồm những hạt chất lỏng có kích thước δ < 10 μm. Khi 
mật độ các hạt này đủ dày làm hạn chế tầm nhìn thì gọi là sương giá.
Những hạt có ảnh hưởng lớn nhất tới sức khỏe con người là hạt có δ 
< 10 μm gọi là bụi hô hấp. Chúng có thể thâm  nhập sâu vào tận phổi 
trong quá trình hô hấp.


Buồng lắng bụi
Nguyên lý cơ bản: Bụi là chất ô nhiễm có kích thước và trọng lực, nó 
luôn có xu hướng bị lắng đọng lại khi vận tốc dòng khí mang nó, nhỏ 
hơn vận tốc treo của cỡ hạt đó.

Vậy nguyên lý cơ bản của buồng lắng bụi là làm giảm vận tốc dòng 
khí  xuống  thấp  hơn  vận  tốc treo  của  cỡ hạt  cần  lọc. Khi  đó  hạt  sẽ 
lắng xuống và được giữ lại trong buồng lắng.
Cấu  tạo  của  buồng  lắng:  Cấu 
tạo  của  buồng  đơn  giản  chỉ  là 
một  không  gian  hình  hộp,  mà 
diện tích tiết diện ngang lớn hơn 
nhiều  lần  tiết  diện  đường  ống 
dẫn  khí  vào  buồng.  Sẽ  làm  cho 
vận  tốc  dòng  khí  giảm  xuống, 
hạt bụi sẽ lắng lại


Buồng lắng bụi

Khi hạt bụi có đường kính  δ rơi với vận tốc v, rơi được một đoạn h 
trong khoảng thời gian t thì: 
Độ cao rơi h = v * t (v là vận tốc rơi của hạt bụi).
­Nếu h < H hạt bụi sẽ đi ra khỏi buồng lắng;
­Nếu  h  ≥  H  thì  tất  cả  những  hạt  bụi  có  đường  kính  δ  sẽ  bị  giữ  lại 
trong buồng lắng.


Buồng lắng bụi
Biện pháp nâng cao hiệu quả lọc của buồng lắng bụi: Để có thể 
nâng cao hiệu quả lọc của buồng lắng, ta có 2 giải pháp:
­Tăng độ cao rơi h, khi H = const.
­h là không đổi, giảm chiều cao của buồng lắng, với điều kiện đảm 
bảo năng xuất lọc, tức lưu lượng khí cần lọc là không đổi.
Cách thứ hai có thể thực hiện bằng cách chia chiều cao buồng lắng ra 

thành nhiều tầng đều nhau có chiều cao Hi. Khi đó lưu lượng đi qua Li 
đều giảm xuống theo một tỷ lệ như nhau.


Buồng lắng bụi
Cấu 
tạo 
của 
buồng 
lắng 
bụi 
nhiều 
tầng
Phạm  vi  ứng  dụng  buồng  lắng  bụi:  Buồng  lắng  bụi  thường  được 
sử dụng để lọc bụi thô, có kích thước lớn, như bụi gỗ, bụi bông vải, 
bụi lò nấu nhôm, bụi có tính bám dính cao vv…
Thường được sử dụng làm thiết bị lọc sơ cấp, trước khi vào thiết bị 
lọc tinh khác 


Buồng lắng bụi
Ưu điểm của buồng lắng bụi: 
­Đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, rẻ tiền, có thể xử lý tốt bụi thải 
có nhiệt độ cao hoặc những bụi có kích thước lớn. Có trở lực thấp.
­Không  bị  tắc  nghẽn  thiết  bị  xử  lý,  thu  gom  và  lấy  bụi  thải  ra  dễ 
dàng.
­Có thể xử lý tốt các loại bụi  ướt, có tính bám dính cao như bụi sơn, 
hơi dầu mỡ. 
Nhược điểm: 
­Thiết  bị  xử  lý  thường  có  kích  thước  lớn,  cồng  kềnh,  chiếm  nhiều 

diện tích.
­Hiệu quả xử lý bụi thấp, đặc biệt là đối với loại bụi có kích thước 
nhỏ mịn, đôi khi không đạt tiêu chuẩn môi trường.  


Thiết bị lọc bụi quán tính

Nguyên lý cơ bản: Thiết bị sẽ làm thay đổi hướng chuyển động của 
dòng khí một cách liên tục, lặp đi lặp lại bằng nhiều vật cản có hình 
dáng khác nhau. Khi hướng dòng khí thay đổi, do các hạt bụi có quán 
tính  lớn,  nên  giữ  nguyên  hướng  chuyển  động  ban  đầu  của  nó  và  va 
đập vào vật cản, mất động năng và rơi xuống đáy thiết bị.

Dòng  chảy  bị  thu  hẹp  tiết  diện,  làm  cho 
các hạt bụi bị ép sát vào thành vật cản 3, 
lọt vào khe 2 và rơi vào bẫy  bụi 3 sau đó 
rơi vào phễu chứa bụi

Thiết bị lọc bụi 
quán tính 
kiểuVenturi


Thiết bị lọc bụi quán tính

  Dòng  khí  đi  qua  các  khe  hở 
giữa  các  tấm  chắn  được  uốn 
cong,  đặt  sole  với  nhau.  Các 
tấm  chắn  phía  trước  sẽ  chặn 
dòng khí làm cho chúng chuyển 

hướng chuyển động theo các gờ 
cong. Khi đó nhờ lực quán tính, 
bụi chuyển động thẳng và được 
giữ  lại  trong  lòng  máng,  rơi 
xuống phễu chứa bụi của thiết 
bị.

Thiết bị lọc bụi quán tính kiểu màn 
chắn uốn cong


Thiết bị lọc bụi quán tính

Ưu điểm của thiết bị lọc bụi quán tính: 
­Đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, rẻ tiền, có thể xử lý bụi có nhiệt 
độ cao hoặc những bụi có kích thước lớn. Có trở lực thấp.
­Ít bị tắc nghẽn do bụi, thu gom và lấy bụi thải ra dễ dàng.
­Có thể xử lý tốt các loại bụi  ướt, có tính bám dính cao như bụi sơn, 
hơi dầu mỡ. 
Nhược điểm: 
­Hiệu quả xử lý thấp đối với loại bụi có kích thước nhỏ mịn.
­Không có khả năng xử lý đối với các loại bụi lỏng như sương, khói, 
hơi.  
Phạm vi  ứng dụng thiết bị lọc bụi quán tính: Thiết bị lọc quán tính 
thường được sử dụng  để lọc bụi có nhiệt độ cao, có kích thước, tỷ 
trọng lớn hoặc bụi có tính bám dính cao vv…


Xiclon lọc bụi ly tâm

  Nguyên lý làm việc: Bụi đi vào xiclon theo 
phương  tiếp  tuyến  với  phần  thân  hình  trụ 
đứng. Không khí sẽ chuyển  động xoắn  ốc 
bên trong phần thân hình trụ. Hạt bụi sẽ sẽ 
va chạm với phần đáy hình phễu, mất động 
năng, rơi xuống đáy phễu. Phía đáy phễu có 
lắp van xả bụi, để xả bụi khi cần thiết
Phần  không  khí  đã  lọc  sạch  bụi  tiếp  tục 
chuyển động xoáy đi vào  ống thải hình trụ 
tại trung tâm của thân xiclon và đi ra ngoài.
Vận  tốc  xoáy  của  không  khí  càng  cao  thì 
hiệu  quả  lọc  bụi  càng  cao.    Hạt  có  kích 
thước và tỷ trọng càng lớn thì hiệu quả lọc 
cũng càng cao.


Tính chọn xiclon lọc bụi ly tâm
   Bước 1: Chọn loại Xiclon cần dùng:
­Chọn  loại  xiclon  sử  dụng  có  trong  bảng  7.5 
trang 118, chọn ra loại xiclon cần dùng.
­Căn  cứ  vào  đường  kính  ống  nối  đầu  vào 
xiclon, để tính toán thiết kế ra được các thông 
số kỹ thuật của xiclon. 

Xiclon 
Stairmand 
C.J. 

Xiclon LIOT

Lắp đặt xiclon lọc bụi ly tâm
Lắp nối tiếp xiclon: Được thực hiện khi lắp nối tiếp 2 xiclon cùng 
loại  với  nhau.  Tuy  nhiên  cách  này  rất  ít  khi  được  sử  dụng  vì  năng 
xuất  lọc  không  tăng,  hiệu  quả  lọc  tăng  không  đáng  kể  nhưng  tổn 
thất áp lực lại tăng gấp đôi, chi phí tăng gấp đôi.
Lắp  song  song  xiclon:  Khi  đó  lưu 
lượng của hệ thống sẽ tăng lên hoặc 
nếu  lưu  lượng  không  tăng  thì  kích 
thước xiclon sẽ giảm nhỏ đi.


Xiclon chùm
Xiclon chùm là một tổ hợp nhiều xiclon kiểu 
đứng  có  đường  kính  bé  lắp  song song  trong 
một  tổ  hợp  hoàn  chỉnh.  Số  xiclon  con  trong 
xiclon  chùm  có  thể  tới  hàng  trăm  chiếc,  tùy 
theo năng xuất lọc của hệ thống. 
Hiệu  quả  lọc  của  xiclon  chùm  cao  hơn 
xiclon  đơn,  vì xiclon  có kích  thước  càng  bé, 
lực  ly  tâm  càng  lớn  thì  hiệu  quả  lọc  càng 
cao. 
Tổn thất áp xuất của xiclon = tổn thấp của 1 
xiclon  con  +  tốn  thất  của  các  bộ  phận  phụ 
trợ như ống vào, ra, van khóa. 
Năng  xuất  lọc  của  hệ  thống  (lưu  lượng) 
bằng tổng năng xuất lọc của các xiclon con . 

Xiclon chùm

1. Hộp khí sạch; 2,3 cửa nối thoát khí 
sạch  ra;  4  cửa  vệ  sinh;  5,6  ống  dẫn 
khí vào; 7 xiclon con; 8 phễu chứa bụi; 
9 miệng xả bụi.


Xiclon lọc bụi ly tâm
Ưu điểm của xiclon lọc bụi ly tâm: 
­Phổ biến, đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, rẻ tiền, có thể xử lý 
bụi có nhiệt độ cao hoặc những bụi có kích thước lớn.
­Thu gom và lấy bụi thải ra dễ dàng.
Nhược điểm: 
­Xiclon chùm rất dễ bị tắc nghẽn khi xử lý bụi có tính chất bám dính 
như bụi sơn, bụi xi măng, gạch men, fibro xi măng vv….
­Hiệu quả xử lý thấp đối với loại bụi có kích thước nhỏ mịn.  
Phạm vi  ứng dụng xiclon lọc bụi 
ly  tâm:  Xiclon  thường  được  sử 
dụng  để  lọc  bụi  thô  có  nhiệt  độ 
cao,  có  kích  thước,  tỷ  trọng  lớn. 
Khi có yêu cầu xử lý cao thì xiclon 
là thiết bị xử lý sơ cấp, rồi tới thiết 
bị lọc bụi khác