Đồ án thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò nung xi măng

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI
TRƯỜNG TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÓI THẢI LÒ
NUNG XIMANG

SVTH

: Phan Đình Khánh Trâm

GVHD

: Trần Tiến Khôi

TP.HCM, 8/2015



BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam

TRƯỜNG ĐH TN VÀ MÔI TRƯỜNG

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI
Họ và tên sinh viên : Phan Đình Khánh Trâm
Mssv : 0150020142
Lớp : 01ĐHKTMT2
Ngành: Kỹ Thuật Môi Trường
1. Ngày giao đồ án : 1/7/2015
2. Ngày hoàn thành đồ án : 20/9/2015
3. Đề tài
Lựa chọn phương án và tính toán , thiết kế thiết bị xử lý khí thải lò nung xi măng với C bụi= 1000 mg/m3, CSO2= 1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h, t= 250℃

4. Yêu cầu
- Trình bày tống quan về các phương pháp xử lý khí thải
- Đề xuất phương án xử lý và thuyết minh
- Tính toán thiết bị xử lý chính
- Vẽ chi tiết thiết xử lý khí
TPHCM, ngày…….tháng……..năm 2015
GVHD

T.S Trần Tiến Khôi


LỜI CẢM ƠN!
Quá trình hoàn thành đồ án khí thải Em đã được sự giúp đỡ quý báu của các
thầy các cô và bạn bè, em đã hoàn thành bài báo cáo này, cho phép em được bày tỏ lời
cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô trong khoa MÔI TRƯỜNG – Trường ĐẠI HỌC TÀI
NGUYÊN & MÔI TRƯỜNG TP.HCM, đặc biệt là Thầy Trần Tiến khôi đã nhiệt
tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án cũng như giúp em có cái nhìn thực tế hơn. Quá
trình làm đồ án như một bài thực hành lớn giúp chúng em không chỉ củng cố được
kiến thức đã học mà còn giúp chúng em học hỏi được nhiều điều mới mẻ, nhiều kiến
thức cần thiết để sau khi ra trường có thể làm việc thực tế và hiệu quả

Tuy vậy, do thời gian có hạn, cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một sinh
viên nên trong đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế nhất định. Vì
vậy, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các Thầy Cô để em bổ sung, nâng cao kiến
thức của mình, phục vụ tốt hơn công tác thực tế sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
1. Nội dung đồ án môn học
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

2. Tinh thần, thái độ và tác phong làm việc
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

3. Bố cục và hình thức trình bày đồ án môn học
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM ĐỒ ÁN
1. Nội dung đồ án môn học
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

2. Tinh thần, thái độ và tác phong làm việc
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

3. Bố cục và hình thức trình bày đồ án môn học
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................


LỜI MỞ ĐẦU
Ô nhiễm không khí là vấn đề cấp thiết của toàn thế giới nói chung và Việt Nam
nòi riêng, cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp vấn đề này đang trở nên

khó khăn hơn. Việt Nam là một nước công nghiệp đang phát triển với nguồn tài nguyên
khoáng sản dồi dào kéo theo các ngành công nghiệp nặng như xây dựng, khai
khoáng… luôn được đầu tư và phát triển mạnh mẽ, trong đó không thể không kể đến
ngành công nghiệp sản xuất xi măng, được biết đến ở Việt Nam từ năm 1975 sau 40
năm xây dựng và phát triển ngành đã có sự nhảy vọt nhờ khoa học công nghệ tiên tiến
được lan rộng ra khắp cả nước và là ngành kinh tế hàng đầu của quốc gia. Nhưng kéo
theo đó là hệ quả về môi trường nghiêm trọng đặc biệt là ô nhiễm không khí ảnh hưởng
trực tiếp đến đời sống sức khoẻ của người dân và môi trường.
Một trong những khí thải gây ô nhiễm cần xử lý ở đây là khí sulfur dioxide
(SO2) được sản sinh trong hoạt động đốt nhiên liệu của lò nung và bụi. Xử lý SO 2 và
bụi có nhiều phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào nguồn thải, hiệu quả xử lý cũng
như chi phí đầu tư. Với đồ án môn học Xử Lý Khí Thải được đưa ra với nhiệm vụ thiết
3

kế phương án xử lý khói thải lò nung xi măng với Cbụi= 1000 mg/m ,CSO2= 1500
3

3

mg/m ,lưu lượng 15000 m /h, để nồng độ đầu ra đạt QCVN 23: 2009/BTNMT.


Mục Lục
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN..........................................................................................................1
1.1.

Khái niệm.....................................................................................................................................1

1.2.

Phân loại xi măng........................................................................................................................1

1.3.

Công nghệ sản xuất xi măng.......................................................................................................1

1.3.1.

Xi măng lò đứng..................................................................................................................2

1.3.2.

Xi măng lò quay..................................................................................................................2

1.4.

Quá trình sản xuất xi măng..........................................................................................................5

1.5.

Các dạng ô nhiễm từ lò nung và nguồn gốc phát sinh................................................................6

1.5.1.

Bụi:.......................................................................................................................................6

1.5.2.

Khí thải độc hại: SO2...........................................................................................................7

1.6.

Tác hại của bụi và khí SO2 do lò nung xi măng gây ra...............................................................7

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ...........................................................................9
2.1. Các phương pháp xử lý bụi..............................................................................................................9
2.1.1. Phương pháp lọc bụi khô..........................................................................................................9
2.1.1.1. Buồng lắng bụi.......................................................................................................................9
2.1.1.2 Cyclon.................................................................................................................................... 10
2.1.1.3 Hệ thống lọc túi vải............................................................................................................... 10
2.1.2. Phương pháp lọc bụi ướt (tháp phun, tháp đệm,venture,..)....................................................11
2.1.3. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện......................................................................................................... 12
2.2. Các phương pháp xử lý khí............................................................................................................ 13
2.2.1. Phương pháp hấp thụ............................................................................................................... 13
2.2.2. Phương pháp hấp phụ.............................................................................................................. 17
2.2.3. Phương pháp thiêu đốt............................................................................................................. 18
2.3. Đề xuất và thuyết minh công nghệ................................................................................................. 18

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN XỬ LÝ BỤI LÒ NUNG XI MĂNG.................21
3.1. Xyclone (thiết bị xử lý sơ bộ)........................................................................................................ 21
3.2.

Lọc túi vải ( thiết bị thu bụi tinh).............................................................................................. 29

CHƯƠNG 4: XỬ LÝ KHÍ SO2 TỪ LÒ NUNG XI MĂNG...................................................43
4.1.

Phương án xử lý......................................................................................................................... 43

4.2.

Tính toán.................................................................................................................................... 43

4.2.1.

Tính toán cân bằng vật chất............................................................................................... 44

4.2.2.

Phương trình cân bằng cho quá trinh hấp thụ SO2 bằng huyền phù vôi...........................45


4.2.3. Xác định phương trình đường làm việc .......................................................................... 46
4.3. Tính tháp hấp thụ....................................................................................................................
47
4.3.1.

Chọn vật liệu đệm ..........................................................................................................

47

4.3.2.

Tính toán đường kính tháp hấp thụ ................................................................................

47

4.3.3.

Xác định chiều cao tháp hấp thụ ....................................................................................

47

Tính trở lực tháp .....................................................................................................................

54

4.4.1.

Tổn thất áp suất đệm khô ...............................................................................................

54

4.4.2.

Tổn thất áp suất của đệm ướt .........................................................................................

55

Tính các công trình phụ trợ ....................................................................................................

55

4.5.1.

Tính bơm ........................................................................................................................

55

4.5.2.

Tính quạt ........................................................................................................................

56

Tính toán cơ khí .....................................................................................................................

57

4.6.1.

Tính bề dày thân .............................................................................................................

57

4.6.2.

Tính nắp và đáy thiết bị ..................................................................................................

58

4.6.3.

Đường kính ống dẫn .......................................................................................................

59

4.6.4.

Tính bích ........................................................................................................................

61

4.6.5.

Cửa tháo đệm và cửa nhập liệu ......................................................................................

63

4.6.6.

Lưới chắn lỏng ...............................................................................................................

63

4.6.7.

Lưới đỡ đệm ...................................................................................................................

63

4.6.8.

Địa phân phối .................................................................................................................

64

4.6.9.

Chân đỡ - Tai treo ..........................................................................................................

64

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..........................................................................

67

5.1. Kết luận .......................................................................................................................................

67

5.2. Kiến nghị .....................................................................................................................................

67

Tài liệu tham khảo ......................................................................................................................

68

4.4.

4.5.

4.6.



Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1.

Khái niệm

Xi măng (Cement) là chất kết dính thuỷ lực được tạo thành bằng cách nghiền
mịn clinker, thạch cao thiên nhiên và phụ gia. Khi tiếp xúc với nước thì xảy ra các phản
ứng thuỷ hoá và tạo thành một dạng hồ gọi là hồ xi măng. Tiếp đó là sự hình thành của
các sản phẩm thuỷ hoá, hồ xi măng bắt đầu quá trình hoá cứng để cuối cùng tạo thành
một dạng vật liệu có cường độ và độ ổn định nhất định
Clinker là nguyên liệu chính sản xuất ra xi măng. Clinker là sản phẩm nung thiếu khí ở 1450 ℃ của đá vôi,đất
sét và một số phụ gia.Thành phần chính của clinker là

 CaO= 62-68%
 SiO2=21-24 %
 Al2O3= 4-8%
 Fe O =2-5 % .Ngoài ra còn có một số các oxit khác với hàm lượng nhỏ: MgO, Na O,K O(hàm lượng MgO≤5%, tổng hàm lượng kiềm không vượt quá 2%)
1.2. Phân loại xi măng
2

3

2

2

Hiện nay trên thế gới đã sản xuất hơn 40 loại xi măng khác nhau như: xi măng
Pooclang, xi măng Pooclang hỗn hợp,… Tuỳ theo yêu cầu công trình khác nhau để lựa
chọn xi măng cho phù hợp. Ở thị trường Việt Nam thường sử dụng 2 loại chính là:

 Xi măng Pooclang (PC): gồm clinker với một lượng thạch cao nhất định ( chiếm
từ 4-5%)
 Xi măng Pooclang hỗn hợp (PCB):gồm clinker ,thạch cao và phụ gia ( lượng
phụ gia kể cả thạch cao không quá 40%, lượng phụ gia đầy không quá 20%)
1.3. Công nghệ sản xuất xi măng
Nguyên liệu sản xuất xi măng là đá vôi, đất sét, cát, quặng sắt được pha trộn
theo đơn phối liệu cần thiết rồi nghiền trong máy nghiền (máy nghiền bi hoặc máy
nghiền đứng). Nghiền ướt hay nghiền khô phụ thuộc công nghệ đã lựa chọn. Phối liệu
đã mịn được đưa vào lò nung ở nhệt độ cao (1450 ), kết khối thành clinker. Theo
nguyên lý hoạt động lò nung, ta chia công nghệ xi măng làm hai nhóm.
GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

1


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

+ Xi măng lò đứng
+ Xi măng lò quay
1.3.1. Xi măng lò đứng
Phối liệu vào lò được vo thành viên (10 - 20mm) với độ ẩm 12 - 16% cho vào
nung trong lò đứng tạo thành clinker. Nhiên lệu than cũng được tạo viên (2 - 5mm), đổ
chung lẫn vào viên phối liệu. Tốt nhất là dùng than cốc hoặc than antraxit( ít tro, ít chất
bốc tạo lửa ngắn ). Khi cháy môi trường nung chủ yếu là môi trường khử, trong clinker
lẫn FeO, C5A3, C6AxFy và Fe tạo dung dịch rắn đối với C 3S, C2S. Than cháy truyền
nhiệt gần như trực tiếp cho viên phối liệu, vì vậy hiệu suất nhiệt rất cao.
Clinker nung từ lò đứng có chất lượng thấp do phản ứng tạo khoáng chỉ ở pha
rắn (nhiệt độ nung 1400-1450 ), mức kết khối kém, phản ứng không hoàn toàn. Phần

làm nguội khó điều khiển, khó đảm bảo chất lượng. Hơn nữa, xi măng lò đứng gây ô
nhiễm môi trường nên hiện tại hầu như không tồn tại ở những nước công nghiệp phát
triển.
Ở Việt Nam, có khoảng 100 lò đứng với tổng sản lượng khoảng 4 triệu tấn xi
măng/ năm. Công nghệ xi măng lò đứng sẽ không được tiếp tục đầu tư, các nhà máy
hiện có phải chuyển đổi công nghệ khác trong tương lai gần.
1.3.2. Xi măng lò quay
Theo độ ẩm của phối liệu vào lò nung, ta chia công nghệ sản xuất xi măng này
thành 3 nhóm
+ Phương pháp ướt (phối liệu vào ở dạng bùn past, độ ẩm khoảng 36-42%)
+ Phương pháp khô (độ ẩm phối liệu vào khoảng < 1%)
+ Phương pháp bán khô (độ ẩm phối liệu vào lò 10 - 12%)

Phương pháp ướt
Phối liệu được nghiền ướt thành dạng bùn, độ ẩm 36 - 42% chứa trong những bể
bùn lớn rồi đưa vào nung trong các thiết bị lò quay.
0

Lò quay có ống hình trụ dài 120 - 150m, đường kính 2,4-4m,đặt nghiêng 4 – 6 ,
quay với vận tốc 40 – 70 m/ph. Ở đầu lò thấp, người ta phun nhiên liệu( bột than, dầu,
khí) vào đốt, nhiên liệu cháy trong khoảng không gian của lò. Ở đầu lò cao, đưa phối
liệu vào.
GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

2


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

Nguyên liệu khai thác ở mỏ, chuyền về nhà máy. Định lượng nguyên liệu bằng
hệ thống cân và bin tiếp liệu, rồi đưa vào máy nghiền bị ướt. Phối liệu ướt, đủ độ mịn
được chứa trong những bể chứa. Bể chứa có những cánh khuấy cơ học, đồng thời sục
khí nén làm đồng đều. Hệ thống nghiền ướt và các bể chứa bùn cần diện tích mặt bằng
lớn. Khi chứa trong bể ta có thể điều chỉnh thành phần phối liệu trước khi nung. Bùn
phối liệu vào lò nung, nhiên liệu than được nghiền mịn bằng máy nghiền phun vào lò
theo hướng ngược chiều hướng phối liệu.Sau những biến đổi hóa lý, phối liệu thành
clinker ra khỏi lò quay, được làm nguội bằng thiết bị làm nguội kiểu ghi. Silo chứa
clinker. Từ đây có thể xuất clinker tới các trạm nghiền ngoài nhà máy nhờ giao thông
vận tải, hoặc nghiền với các phụ gia và thạch cao bằng máy nghiền bi thành xi măng.
Lò quay nung clinker rất dài (120 - 150m, lò dài nhất tới 240m) tất cả các quá
trình hóa lý từ bay hơi ẩm, phản ứng pha rắn, tạo pha lỏng và kết khối clinker xảy ra
trong lò quay. Tiêu tốn năng lượng riêng trong lò quay phương pháp ướt rất cao (1300
- 1450 kcal/kg clinker). Để tăng hiệu quả sấy phối liệu và rút ngắn chiều dài lò, người
ta lắp thêm các xích sắt ở phần đầu lò hoặc tách riêng thiết bị sấy nếu có thể khỏi lò
quay.


Phương pháp khô

Nguyên liệu đá vôi, đất sét và quặng sắt được các pin tiếp liệu đưa vào nghiền
trong máy nghiền đứng, nghiền khô. Bột phối liệu mịn được đưa vào silo dồng nhất.
Bột phối liệu cao có mức đồng nhất đạt yêu cầu được bơm khí nén chuyển vào lò nung.
Do phối liệu khô, lò nung có cấu tạo hai phần: phần thiết bị trao đổi nhiệt kiểu treo và
phần lò quay. Than đá được nghiền bằng máy nghiền phun cháy trong lò theo chiều
ngược với chiều chuyển vận của bột phối liệu. Khói lò có thể lọc qua tháp tách kiềm.
Làm nguội clinker bằng thiết bị làm nguội kiểu ghi, sau đó chứa trong silo. Từ đây có
thể xuất clinker trực tiếp theo hệ thống vận tải, hoặc nghiền với các phụ gia và thạch
cao thành xi măng chứa trong các silo.

Các máy nghiền đứng nghiền nguyên liệu trong phương pháp khô có ưu thế hơn
so với phương pháp nghiền ướt về nhiều chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, môi trường. Năng
lượng tiêu tốn là 730 - 800 kcal/kg clinker.


Phương pháp bán khô
Độ ẩm phối liệu đầu vào trong khoảng 10 - 12%. Do độ ẩm còn tương đối cao,
cần có bộ phận sấy phối liệu trước khi vào lò. Để sấy phối liệu có thể có thêm thiết bị
sấy đứng hoặc sấy thùng quay trước khi vào thiết bị trao đổi nhiệt kiểu treo của lò.
GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

3


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

Hiện nay, các nhà máy hầu như không dùng phương pháp này mà chỉ dùng phương
pháp ướt hoặc phương pháp khô.

GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

4


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

1.4.

Quá trình sản xuất xi măng
Đá vôi
Điện

Đất sét

Phụ gia

Đập nguyên liệu

Kho đồng nhất sơ
bộ

Bụi, tiếng ồn

Bụi
Bụi, tiếng ồn

Máy nghiền
Khói
Tháp trao đổi nhiệt

lò(CO,NOX,SO2,Bụi,…)

Can xi nơ
Nhiên liệu

Lò quay clinker

Khí nóng

Dàn làm lạnh
Đập Clinker

Bụi, tiếng ồn

Silo clinker

Nghiền xi măng
Xi măng rời

Silo xi măng

Đóng bao

Kho

Sơ đồ sản xuất xi măng

GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

5


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

1.5. Các dạng ô nhiễm từ lò nung và nguồn gốc phát sinh
1.5.1. Bụi:
Chủ yếu là bụi đá vôi, đá sét, than, clinker, phụ gia,.. Chúng thường ở dạng rất
mịn


Tính hoá lý của bụi
Tính bám dính

Tính bám dính của hạt xác định xu hướng kết dính của chúng. Độ kết dính của
hạt tăng có thể làm cho thiết bị lọc bị nghẽn do sản phẩm lọc. Kích thước hạt càng nhỏ
thì càng dễ bám dính vào bề mặt thiết bị.
Bảng 1.1 : Phân loại theo độ bám dính
Đặc trưng kết dính của bụi

Tên gọi

Không kết dính

Bụi xỉ khô, bụi thạch anh, bụi sét khô

Kết dính yếu

Tro bay chứa nhiều sản phẩm cháy,bụi
than cốc,bụi magezit (MgCO3) khô, bụi lò
cao,..

Kết dính vừa

Tro than bùn, bụi than bùn , bụi kim

loại,bụi xi măng khô,mồ hóng,mạt cưa,..

Kết dính mạnh

Bụi xi măng thoát ra từ không khí ẩm,bụi
thạch cao mịn,…



Tính thấm

Tính thấm nước có ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả lọc của thiết bị lọc kiểu
ướt, đặc biệt khi thiết bị làm việc có tuần hoàn . Khi các hạt khó thấm tiếp xúc với bề
mặt chất lỏng, chúng bị bề mặt chất lỏng bao bọc.Ngược lại, đối với các hạt dễ thấm
nước chúng không bị nhúng chìm hay bị bao bọc bởi các hạt lỏng mà nổi trên bề mặt
nước. Sau khi bề mặt chất lỏng bao bọc phần lớn các hạt, các hạt còn lại tiếp tục tới
gần chất lỏng,do kết quả của sự va đập đàn hồi với các hạt được nhùng chìm trước đó,
chúng có thể bị đẩy trở lại dòng khí , do đó hiệu quả lọc thấp
Các hạt phẳng dễ thấm nước hơn so với các hạt có bề mặt không đồng đều. Sở
dĩ như vậy là do các hạt các hạt có bề mặt không đều hầu hết được bao bọc bởi vỏ khí
được hấp thụ cản trở sự thấm.
GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

6


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h


Tính hút ẩm và tính hoà tan

Các tính chất này của bụi được xác định trước hết bởi thành phần hoá học của chúng
cũng như khích thước, hình dạng và độ nhám của bề mặt. Nhờ tính hút ẩm và tính hoà
tan mà bụi có thể lọc được trong các thiết bị lọc kiểu ướt
1.5.2. Khí thải độc hại: SO2
Do quá trình sử dụng dầu FO làm nhiên liệu cung cấp cho quá trình nung
clinker. Mà thành phần của dầu FO có 3% S. Vì vậy khi cháy nó sẽ sinh ra SO2:



1.6.

S+O2 SO2
Tác hại của bụi và khí SO2 do lò nung xi măng gây ra

Bụi:

Bụi của xi măng ở dạng rất mịn tồn tại lơ lửng, khi hít vào phổi rất dễ gây bệnh
về đường hô hấp. Đặc biệt, khi hàm lượng SiO 2 tự do lớn hơn 2% có thể gây bệnh
silicon phổi. Ngoài ra, bụi theo gió phát tán rất xa,sa lắng xuống mặt đất và nước làm
hỏng đất trồng và suy thoái hệ thực vật. Bụi bám trên lá và thân cây làm cho thực vật
không quang hợp được
Bụi ximang thường gây kích thích cơ học, sinh phản ứng xơ hoá phổi,bệnh về
đường hô hấp.
Khí thải: SO2


SO2 là một khí tương đối nặng nên ở gần mặt đất, ngang tầm thở của con người.

Chính vì vậy, sự có mặt của SO2 trong không khí với nồng độ cao, thời gian dài sẽ gây
ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, động vật, thực vật và môi trường.
 Đối với con người: SO2 đi vào cơ thể thông qua hệ hô hấp, gây sưng niêm mạc
3

khi hàm lượng SO2 thấp nhưng khi hàm lượng SO2 cao ( > 0,5 mg/m ) sẽ gây tức thở,
ho, viêm loét đường hô hấp và nếu có mặt cả SO 2 và SO3 thì sẽ gây co thắt phế quản
thậm chí là tử vong. Do dễ hòa tan trong nước nên SO 2 sau khi hít thở vào sẽ hòa tan
vào máu tuần hoàn và hình thành axit H 2SO3, H2SO4 gây rối loạn hệ chuyển hóa
đường – prôtêin , thiếu vitamin B, C, gây hại cho cho hệ tạo huyết và tạo ra
methemoglobin để tăng cường quá trình oxy hóa Fe

2+

thành Fe

3+

gây tắc nghẽn mạch

máu và khó thở.
GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

7


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

 Đối với động vật:
3

mg SO2/m

Tác hại

30–20

Giới hạn của độc tính

50

Kích thích đường hô hâp, gây ho

260 - 130

Liều nguy hiểm sau khi hít thở 30 – 60 phút

1300 - 1000

Liều gây chết nhanh sau khi hít thở 30 – 60
phút

Bảng 1. Tác hại của khí SO2 đến động vật với nồng độ khác nhau
Đối với thực vật: Rêu và địa y là loại nhạy cảm với khí SO 2 nhất. Khi nồng độ
SO2 khoảng 0,03 ppm gây ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của rau quả, 0,15 – 0,3 ppm
gây độc kinh niên và 1 – 2 ppm sẽ gây chấn thương lá cây sau vài giờ tiếp xúc. Ngoài
ra, mưa axit hình thành từ SO 2 sẽ làm cản trở quá trình quang hợp, phá hoại các tổ
chức bên trong và làm suy giảm khả năng chống bệnh và sâu hại cho cây trồng.

 Đối với môi trường : SO2 bị oxi hóa thành SO3 trong không khí, khi gặp nước
sẽ tạo thành axit H2SO4 và đây cũng là nguồn gốc tạo ra mưa axit. Tác hại của mưa
axit rất nghiêm trọng và ảnh hưởng xấu dến các hệ sinh thái trên cạn, dưới nước,
nguồn nước mặt dần dần bị axit hóa. Hơn nữa, mưa axit còn làm hủy hoại vật liệu,
kim loại và các công trình xây dựng.

GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

8


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

CHƯƠNG 2:
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
2.1. Các phương pháp xử lý bụi
2.1.1. Phương pháp lọc bụi khô
2.1.1.1. Buồng lắng bụi
Cấu tạo đơn giản là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều
lần so với tiết diện đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí đột ngột giảm
xuống rất nhỏ



hạt bụi có đủ thời gian rơi xuống chạm đáy.

Buồng lắng bụi được ứng dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 30
trở

lên. Tuy vậy, các hạt có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng lắng. Một
vài ứng dụng thiết bị này là dùng trong lò vôi, lò đốt và các nhà máy chế biến thức ăn
gia súc.

Hình 2.1: Buồng lắng
Ưu điểm:

Thiết bị cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp. Có thể xây dựng bằng gạch.

Giá thành bảo dưỡng sữa chữa thấp.
Tổn thất áp suất nhỏ, làm việc ở nhiệt độ và áp suất khác nhau.
Nhược điểm:

Cồng kềnh chiếm nhiều không gian.

Khó dọn vệ sinh khi bụi bám trên các tầng.Đôi khi người ta phải
dùng biện pháp phun nước áp lực mạnh để tẩy rửa
Chỉ đạt hiệu quả cao với hạt bụi có kích thước >30 μm Hiệu suất lọc thường từ 50 ÷55 %

GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

9


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

2.1.1.2 Cyclon
Nguyên lý: không khí mang bụi vào thiết bị theo ống dẫn được lắp theo phương

tiếp tuyến với thân hình trụ của xiclon,không khí sẽ chuyển động xoắn ốc bên trong
thân hình trụ của xiclon, khi chạm vào ống đáy hình phiễu dòng khí bị dội ngược trở
lên 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 2.2: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị cyclone
Ưu điểm:

Sử dụng rộng rãi,giá thành rẻ,chế tạo dễ dàng.
Không có chi tiết chuyển động,vận hành dễ dàng.
Có thể làm việc ở nhiệt độ cao tới 500℃ và áp suất cao.

Trở lực hầu như cố định và không lớn
Có thể kết hợp thành tổ hợp xiclon chùm

Nhược điểm:



làm việc hiệu quả hơn

Hiệu suất thấp đối với những hạt có kích thước d≤5

Tổn thất áp suất trong thiết bị tương đối cao
Không thể thu hồi bụi kết dính.

2.1.1.3 Hệ thống lọc túi vải
Nguyên lý: không khí chứa bụi được dẫn vào thiết bị lọc bụi,tại đây bụi tiếp xúc
với các túi vải được thiết kế trong thùng lọc, bụi được tách ra khỏi không khí và dính
GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

10


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

vào bề mặt túi vải, không khí sau đó qua các lỗ thông khí của vải thoát lên trên và theo đường

ống ra ngoài. Sau một thời gian,túi vải sẽ bị các hạt bụi bích kính làm giảm công suất lọc



bụi
làm sạch túi vải bằng phương pháp rũ , có thể dùng khí nén, hoặc rũ túi bằng phương
pháp đổi ngược chiều dòng khí

Thiết bị lọc bụi túi vải thường đặt phía sau thiết bị lọc bụi cơ học để giữ lại những
hạt bụi nhỏ mà quá trình lọc cơ học không giữ lại được. Khi các hạt bụi thô hoàn toàn
đã được tách ra thì lượng bụi giữ trong túi sẽ giảm đi. Một vài ứng dụng của túi lọc là
trong các nhà máy xi măng, lò đốt, lò luyện thép và máy nghiền ngũ cốc.
Ống gom khí
sạch

Khí sạch

Bộ phận giũ bụi

Khí bụi

Ống tay áo

Phễu chứa bụi
Bụi
Hình 2.3: Hệ thống lọc tay áo
Ưu điểm:

Hiệu quả thu hồi bụi cao(98%) kể cả những hạt có kích thước nhỏ

Bụi thu được ở dạng khô, chi phí vận hành thấp.
Có thể thu hồi bụi dễ cháy
Nhược điểm:

Không thể vận hành trong môi trường ẩm

Cần diện tích bề mặt lớn
Cần có công đoạn hoàn nguyên vải lọc
đệm,venture,..)

Vải lọc dễ bị hư hại nếu nhiệt độ cao(tmax=150℃),độ ăn mòn cao 2.1.2. Phương pháp lọc bụi ướt (tháp phun, tháp

Nguyên tắc: cho dòng khí chứa bụi tiếp xúc trực tiếp với dung môi (thường là
nước), bụi được giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cặn bùn. Quá trình tiếp xúc có thể ở
dạng hạt (khi nước phun thành các hạt nước có kích thước nhỏ và mật độ cao), dạng bề

GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

11


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

mặt khi có sử dụng lớp đệm(tháp đệm), dạng bọt khí khi sử dụng tháp sủi bọt/tháp
mâm

.

Hình 2.4. Tháp sủi bọt
1- Khí vào; 2- Khí sạch thoát ra; 3- Chất

Hình 2.5. Tháp rửa khí có lớp đệm
1- Khí vào; 2- Khí sạch ra; 3- Chất

lỏng đưa vào hệ thống phun; 4- Xả bụi; 5Lớp chất lỏng sủi bọt; 6- Đĩa dục lỗ

lỏng đưa vào hệ thống phun; 4- Xả bụi;
5- Lớp vl đệm; 6- Tấm đục lỗ

Ưu điểm:

Dễ chế tạo,giá thành thấp,hiệu quả cao.

Có thể xử lý đồng thời cả khí và bụi

Có thể làm việc với khí có nhiệt độ,độ ẩm cao, lọc được khí độc
Nhược điểm:

Bụi thu được dưới dạng cặn



phải xử lý nước thải.

Khí thoát ra mang theo hơi nước
Khí chứa các chất ăn mòn





gây hen rỉ đường ống.

phải bảo vệ thiết bị

2.1.3. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện
Không khí chứa bụi được dẫn qua một một phận phân phối đi vào ống hoặc
mương. Dọc theo trục/mương đó có lắp các điện cực nối với cực âm của nguồn điện
một chiều điện thế cao. Dưới tác dụng của điện trường các hạt bụi sẽ bị ion hoá và
mang điện tích âm và bị hút vào thành ống. Hiệu quả lọc bụi phụ thuộc vào kích thước
hạt,cường độ dòng điện và thời gian bụi nằm trong thiết bị.
4

GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

3

2


5

Khí sạch

12


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

Hình 2.6: Thiết bị lọc bụi bằng điện 2 vùng

Hình 2.7: Thiết bị lọc bụi tĩnh điện dạng
ống
1- Điện cực lắng; 2- Điện cực quầng sáng;
3- Khung; 4- Bộ phận giũ bụi; 5- Cách điện.

Ưu điểm:

Hiệu suất cao > 99%
Có thể làm việc ở nhiệt độ cao,áp suất cao hoặc chân không
Điều kiện tự động hoá cao,thu hồi bụi kích thước nhỏ (0,1)

Nhược điểm:

Dễ cháy nổ, vận hành phức tạp, giá thành cao
Độ nhạy cao,khi thay đổi thông số làm việc thì hiệu suất thay đổi
Không thích hợp cho xử lý khí dễ cháy nổ
Gía thành cao, tiêu tốn một lượng điện lớn

2.2. Các phương pháp xử lý khí
2.2.1. Phương pháp hấp thụ.
Nguyên lý: Khí thải tiếp xúc với chất lỏng, khi đó các cấu tử này được hoà tan
trong chất lỏng hoặc biến đổi thành các thành phần khác ít độc hơn. Hiệu quả của
phương pháp này phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc giữa pha khí và lỏng, thời gian tiếp
xúc, nồng độ môi trường hấp thụ và tốc độ phản ứng giữa chất hấp thụ và khí.
Hấp thụ được chia làm 2 loại là:
+ Hấp thụ vật lý: dựa trên sự hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng (tương tác
vật lý).
GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

13


Đồ án xử lý khí thải
Tên đề tài: Xử lý khói thải lò nung ximang, Cbụi= 1000 mg/m3, CSO2=1500 mg/m3,Q= 15000 m3/h

+ Hấp thụ hóa học: cấu tử trong pha khí và pha lỏng có phản ứng hóa học với nhau
(tương tác hóa học).
Quá trình hấp thụ diễn ra qua 3 giai đoạn:
 Giai đoạn 1: Phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải khuếch tán đến bề
mặt phân giới giữa hai pha lỏng-khí.
 Giai đoạn 2: Phân tử chất ô nhiễm hòa tan xuyên qua mặt phân giới giữa hai pha
đến pha lỏng.

 Giai đoạn 3: Phân tử chất ô nhiễm khuếch tán vào sâu trong lòng khối chất lỏng,
tạo “khoảng trống” cho các phân tử khí tiếp xúc hấp thụ vào pha lỏng
Hiện nay có các thiết bị dùng trong phương pháp hấp thụ như: tháp đệm, tháp
đĩa, tháp phun, thiết bị rửa khí
Áp dụng: Thu hồi cấu tử quý,làm sạch khí,tách hỗn hợp thành cấu tử riêng,..



Tháp đệm
Cấu tạo:Tháp đệm là thiết bị hấp thụ dùng lớp vật liệu đệm làm tăng khả năng
tiếp xúc với dòng khí. Dung dịch hấp thụ được tưới đều trên bề mặt lớp đệm là các
vòng rachig, vòng sứ,… thiết bị còn có tên gọi là Scrubber.
Nguyên lý : Dòng khí đi từ phần dưới thiết bị và chuyển động ngược chiều với
dung dịch hấp thụ, các phần khác tương tự tháp đĩa.

GVHD: Trần Tiến Khôi
SVTH: Phan Đình Khánh Trâm

14