Đồ Án Thiết kế hệ thống xử lý bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải

Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải

LỜI NÓI ĐẦU
Đối với những ai chọn tri thức làm “sự nghiệp” để sống và cống hiến đều phải
trải qua nhiều quá trình học tập lâu dài. Trong đó đối với sinh viên ngành kỹ thuật
không thể thiếu đồ án môn học. Chúng tôi sinh viên khoa Môi Trường và Tài Nguyên Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM đang phải trải qua giai đoạn nhiệt huyết này.
Đồ án môn học đã giúp chúng tôi nắm rõ hơn các thiết bị máy móc cùng các chi
tiết hỗ trợ trong ngành mình theo học, hiểu được nguyên lý cũng như cách vận hành
cặn kẽ hơn. Quá trình tính tốn và thiết kế cũng sát với thực tế đã và đang thôi thúc cần
phải trau dồi kiến thức nhiều nhiều hơn nữa.
Chúng tôi đã thực hiện và hồn tất đồ án mơn học này trong hơn 3 tháng với sự
giúp đỡ của rất nhiều người đặc biệt là thầy Th.s Phan Xuân Thạnh. Thầy đã tận tình
giúp đỡ và chỉ bảo chúng tôi. Qua đây, chúng tôi xin chân thành cảm ơn thầy, các anh
chị và các bạn đã hỗ trợ và nhiệt tình giúp đỡ để hồn thành đồ án mơn học này.
Tuy vậy, đồ án này khơng tránh khỏi những thiếu sót. Tơi hy vọng q thầy cơ và
các bạn cho ý kiến đóng góp, sửa chữa để kiến thức trong đồ án này được hồn chỉnh
hơn.
Trân trọng!

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 01 năm 2015
Lê Tấn Phát – Phùng Thị Minh Ngọc

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN
SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

1


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải

 Mục đích của đồ án:

Thiết kế hệ thống xử lý bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải công suất 90,000
m3/h.Nồng độ bụi là 120,000 mg/m3. Bụi sau khi xử lí đạt QCVN 23: 2009/BTNMT.
 Nội dung đồ án:
1. Tổng quan về nguồn gốc và phân loại xi măng, sơ lược về bụi, phân loại bụi, ảnh
hưởng của bụi đối với đời sống con người, nguồn gốc phát sinh bụi trong quá trình sản
xuất và vận chuyển xi măng tại cơ sở sản xuất.
2. Dựa vào số liệu thu thập được, ta đề xuất cơng nghệ xử lý.
3. Tính tốn cơng nghệ
4. Tính tốn chi tiết từng cơng trình thiết bị, máy móc đã được đề xuất.
5. Ước tính giá thành của thiết bị xử lí
6. Kết luận và kiến nghị
7. Bản vẽ A1:
- Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lí
- Bản vẽ chi tiết thiết bị xử lí

MỤC LỤC

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

2


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các chỉ tiêu kinh tế ngành xi măng 2007 – 2010.
Bảng 1.2: Dự báo nhu cầu xi măng đến năm 2020.

Bảng 1.3: Các loại bụi.
Bảng 2.1: Tóm tắt một số phương pháp xử lý bụi.
SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

3


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
Bảng 3.1: Hiệu quả lọc đối với một số loại bụi.
Bảng 3.2: Đặc tính, độ bền và năng suất lọc của lớp vật liệu lọc tay áo.
Bảng 4.1: Các thông số thủy lực của hệ thống đường ống trước thiết bị tay áo.
Bảng 4.2: Tổn thất áp lực trên các đoạn ống trước thiết bị tay áo.
Bảng 4.3: Thông số quạt ly tâm trực tiếp TT32C1.

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ quy trình sản xuất xi măng.
Hình 3.1: Sơ đồ quy trình xử lý bụi xi măng.
Hình 3.2: Sơ đồ cấu tạo của thiết bị lọc bụi tay áo.

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

4


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
•
Hình 3.4a: Thiết bị lọc bụi tay áo nhiều đơn nguyên giũ bụi bằng cơ cấu rung và

thổi khí ngược chiều.
•
Hình 3.4b: Thiết bị lọc bụi tay áo có khung lồng và có hệ thống phụt khí nén kiểu
xung lực để giũ bụi.
Hình 4.1: Sơ đồ phân bố hệ thống đường ống thu bụi.
Hình 4.2: Quạt ly tâm trực tiếp TT32

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

5


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1. Sơ lược về xi măng
1.1.1. Định nghĩa
Xi măng (từ tiếng Pháp: ciment) là chất kết dính thủy 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 thủy hóa và tạo thành một dạng hồ gọi là hồ xi măng. Tiếp đó,
do sự hình thành của các sản phẩm thủy hóa, hồ xi măng bắt đầu q trình ninh kết
sau đó là q trình hóa cứng để cuối cùng nhận được một dạng vật liệu có cường độ
và độ ổn định nhất định.Vì tính chất kết dính khi tác dụng với nước, xi măng được xếp
vào loại chất kết dính thủy lực.
Các nguyên liệu chính dùng để sản xuất xi măng là đá vôi, đá sét được khai thác
từ các mỏ gần nhà máy. Ngoài ra còn sử dụng các nguyên liệu điều chỉnh như quặng
sắt, silica (hoặc bôxit).
1.1.2. Tổng quan về ngành công nghiệp xi măngViệt Nam.

Vai trò và nhu cầu xi măng
Xi măng là một trong những cơ sở cơng nghiệp được hình thành và phát triển sớm
nhất ở Việt Nam. Các công trình: nhà ở, khu dân cư, khu đơ thị... đều cần đến xi măng.
Cái nôi đầu tiên của Ngành xi măng Việt Nam là Nhà máy Xi măng Hải Phòng,
được khởi công xây dựng ngày 25/12/1899 với nhãn mác con Rồng Xanh, Rồng Đỏ
đã có mặt tại Hội chợ triển lãm Liege (Pháp) năm 1904 và hàng vạn tấn xi măng Hải
Phịng đã có mặt trên thị trường tiêu thụ ở các nước như vùng Viễn đông,
Vladivostoc, Java (Indonesia), Hoa Nam (Trung Quốc), Singapore... Đến nay đã có
khoảng 90 Cơng ty, đơn vị tham gia trực tiếp sản xuất và phục vụ sản xuất xi măng
trong cả nước, trong đó: khoảng 33 thành viên thuộc tổng công ty xi măng Việt Nam,
5 công ty liên doanh, và hơn 50 công ty nhỏ và các trạm nghiền khác.
Theo thống kê từ năm 1991 đến năm 1996, nhu cầu ximăng tại Việt Nam có
sự tăng trưởng đột biến ở mức bình qn trên 20% mỗi năm. Trong khi ấy tăng
trưởng sản lượng ximăng cả nước chỉ đạt mức bình quân 15% mỗi năm và hầu hết
SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

6


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
các nhà máy ximăng lị quay đã đạt sản lượng tối đa. Vì vậy để đáp ứng đủ nhu cầu
ximăng cho xây dựng trong thời gian này, nước ta phải nhập khẩu tới 6,37 triệu tấn
ximăng. Cung ứng xi măng cả nước giai đoạn từ 2007 đến 2010 bình quân mỗi năm
tăng khoảng 7 triệu tấn. Nhu cầu cả nước tăng khoảng 4,2 triệu tấn/năm. Tổng cung
xi măng vào năm 2010 đạt khoảng 59,02 triệu tấn so với tổng cầu 49,4 triệu tấn.
Bảng 1.1 Các chỉ tiêu kinh tế ngành xi măng 2007 – 2010 :

Bảng 1.2 Dự báo nhu cầu xi măng đến năm 2020 :
Đơn vị

Xi măng

Năm 2010

Năm 2015

( triệu tấn)
59,02
88,5
(Theo quyết định số 121/08 QĐ-TTg)

Năm 2020
112

Trong những năm qua ngành xi măng đóng góp một phần khơng nhỏ vào tốc độ
tăng trưởng kinh tế Việt Nam, trung bình từ 10% - 12% GDP. Vì thế Chính phủ
xác định Xi măng là ngành phát triển chiến lược nhằm hỗ trợ phát triển kinh tế.
1.1.3. Phân loại xi măng
Hiện tại, theo tiêu chuẩn Việt nam, ngồi hai chủng loại xi măng pooclăng thơng
dụng được ký hiệu là PC và PCB cịn có quy định một số loại xi măng đặc biệt bao
gồm:
-

Xi măng pooclăng trắng, ký hiệu: PCW.
Xi măng pooclăng puzôlan, ký hiệu: PCPuz.

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

7

Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
-

Xi măng pooclăng xỉ hạt lị cao, tiêu chuẩn hiện hành khơng quy định ký hiệu.
Xi măng pooclăng bền sunphát, ký hiệu: PCS và PCHS.
Xi măng pooclăng ít toả nhiệt, ký hiệu: PCLH

1.2. Sơ lược về bụi
Định nghĩa
Các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) dưới tác dụng của dịng khí hoặc khơng khí,
chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng và trong điều kiện nhất định chúng tạo thành thứ
vật chất mà người ta gọi là bụi.Bụi gồm 2 pha: pha rắn và pha khí rời rạc.Hạt bụi
có kích thước từ ngun tử đến nhìn thấy được bằng mắt thường, có khả năng tồn
tại ở dạng lơ lửng trong thời gian dài ngắn khác nhau.
1.2.1. Phân loại bụi
- Bụi tự nhiên (bụi do động đất, núi lửa...)
- Bụi thực vật (như bụi gỗ, bơng, bụi phấn hoa...), bụi động vật (len, lơng,
tóc...).
- Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su, cement...)
- Bụi kim loại (sắt, đồng, chì...)
- Bụi hỗn hợp (do mài, đúc, …)
Phân loại theo kích thước hạt bụi:
- Bụi thơ, cát bụi: gồm từ các hạt bụi, chất rắn có kích thước hạt lớn hơn 75µm.
- Bụi: các hạt chất rắn có kích thước nhỏ hơn bụi thơ (5-75µm ) được hình
thành từ các q trình cơ khí như nghiền, tán, đập...
- Bụi hơ hấp là những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10µm chúng có thể
thâm nhập sâu vào tận phổi trong q trình hơ hấp.
1.2.2. Đặc tính của bụi

 Độ phân tán các phân tử
Kích thước hạt là một thơng số cơ bản của nó. Việc lựa chọn thiết bị tách bụi tùy
thuộc vào thành phần phân tán của các hạt bụi tách được. Do các hạt bụi cơng nghiệp
có hình dáng rất khác nhau (dạng cầu, que, sợi...) nên nếu cùng một khối lượng thì
sẽ lắng với vận tốc khác nhau, hạt càng gần với dạng hình cầu thì nó lắng càng nhanh.
Các kích thước lớn nhất và nhỏ nhất của một khối hạt bụi đặc trưng cho khoảng
phân bố độ phân tán của chúng.
 Tính kết dính của bụi
Các hạt bụi có xu hướng kết dính vào nhau, với độ kết dính cao thì bụi có thể
dẫn đến tình trạng bết nghẹt một phần hay tồn bộ thiết bị tách bụi.
Hạt bụi càng mịn thì chúng càng dễ bám vào mặt thiết bị, với những loại
bụi cú 60ữ70% s ht bộ hn 10àm thỡ rt d dẫn đến dính bết, cịn bụi có nhiều hạt
SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

8


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
trên 10µ thì dễ trở thành tơi xốp.
Tùy theo độ kết dính mà chia bụi thành 4 nhóm sau:

Đặc tính bụi
Khơng kết dính
Kết dính yếu
Kết dính

Kết dính mạnh

Dạng bụi

Xỉ khơ, thạch anh, đất khơ
- Hạt cốc, Manhezit, apatit khơ, bụi lị cao, tro bụi có
nhiều chất chưa cháy, bụi đá.
- Than bùn, Manhezit ẩm, bụi kim loại, bụi pirit, oxit
chì, thiếc, xi măng khơ, tro bay, không chứa chất chưa
cháy, tro than bùn...
- Bụi xi măng, bụi tách ra từ khơng khí ẩm, bụi thạch cao
và amiang, clinker, muối natri...
Bảng 1.3 Các loại bụi

 Độ mài mòn của bụi
Độ mài mòn của bụi được đặc trưng bằng cường độ mài mòn kim loại khi cùng
vận tốc dịng khí và cùng nồng độ bụi. Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dáng, kích
thước, khối lượng hạt bụi. Khi tính tốn thiết kế thiết bị thì phải tính đến độ mài mịn
của bụi
 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 làm việc ở chế độ tuần hoàn. Các hạt phẳng
dễ thấm ướt hơn các hạt có bề mặt gồ ghề, bởi vì bề mặt gồ ghề có thể bị bao phủ bởi
một lớp vỏ khí hấp thụ làm trở ngại sự thấm ướt.
Theo tính chất thấm ướt các vật thể rắn được chia làm 3 nhóm như sau:
-

Vật liệu háo nước: dễ thấm ướt như canxi, thạch anh, đa số các
silicat, các khoáng oxyt hóa, halogenua các kim loại kiềm,...
- Vật liệu kỵ nước: khó thấm ướt như graphit, than, lưu huỳnh,...
- Vật liệu hồn tồn khơng thấm ướt: paraffin, tephlon, bitum,...
 Độ hút ẩm của bụi
Khả năng hút ẩm của bụi phụ thuộc vào thành phần hóa học, kích thước, hình
dạng, độ nhám bề mặt của các hạt bụi. Độ hút ẩm của các hạt bụi tạo điều kiện tách

chúng trong các thiết bị tách bụi kiểu ướt.
SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

9


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
 Độ dẫn điện của lớp bụi
Chỉ số này được đánh giá theo chỉ số điện trở suất của lớp bụi ρ b và phụ thuộc vào
tính chất của từng hạt bụi riêng lẽ (độ dẫn điện bề mặt và độ dẫn điện trong, kích
thước, hình dạng,...), cấu trúc lớp hạt và các thơng số của dịng khí, chỉ số này ảnh
hưởng rất lớn đến khả năng làm việc của các bộ lọc điện.
 Sự tích điện của lớp bụi
Dấu của các hạt bụi tích điện phụ thuộc vào phương pháp tạo thành, thành phần
hóa học, cả những tính chất của vật chất mà chúng tiếp xúc. Chỉ tiêu này có ảnh
hưởng đến hiệu quả tách chúng trong các thiết bị lọc khí (bộ tách bụi ướt, lọc,...), đến
tính nổ và tính bết dính của hạt...
 Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với khơng khí
Các bụi cháy được dễ tạo với O2 của khơng khí thành hỗn hợp tự bốc cháy và hỗn
2
hợp dễ nổ do bề mặt tiếp xúc rất lớn của các hạt (~ 1m /g ). Cường độ nổ phụ thuộc
vào các tính chất hóa học, tính chất nhiệt, kích thước, hình dáng các hạt, nồng độ của
chúng trong khơng khí, độ ẩm và thành phần các khí, kích thước và nhiệt độ nguồn lửa
và hàm lượng tương đối của các loại bụi trơ (không cháy). Các loại bụi có khả năng
bắt lửa như bụi các chất hữu cơ (sơn, plastic, sợi) và cả một số bụi vô cơ như nhôm,
kẽm.
 Hiệu quả thu hồi bụi
Mức độ làm sạch (hệ số hiệu quả) được biểu thị bằng tỷ số lượng bụi thu hồi được
trong tổng số vật chất theo dịng khí đi vào thiết bị trong một đơn vị thời gian.

Hiệu quả làm sạch η được tính theo công thức sau:

’ ’’
G , G : khối lượng bụi chứa trong dịng khí vào và ra
’’’
G : Lượng bụi thu hồi trong thiết bị
0
V’, V’’ lưu lượng thể tích dịng khí vào và ra (ở điều kiện tiêu chuẩn 0 C,1atm)
C’, C’’ nồng độ hạt bụi trong dòng khí vào và ra.
1.2.3. Bụi xi măng
a. Nguồn gốc phát sinh bụi
Bụi trong nhà máy xi măng được phát sinh từ các nguồn chủ yếu sau:
SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

10


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
Lò nung, lò sấy, bộ phận làm nguội, làm khô, hệ thống chế biến vật liệu...Ngồi
ra bụi cịn phát sinh do phát tán chất ô nhiễm trong không khí, hoạt động vận chuyển
nguyên liệu trong nhà máy.
b. Quy trình sản xuất xi măng

Phụ gia

Đất sét

Đá vôi

Quặng sắt

Thạch cao

Silo phụ gia

Kho chứa

Máy đập

Máy đập

Máy đập

đất sét
Máy đập
SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGđất
ỌCsét
_ 91102276

Kho trộn
đều
11

Silo thạch
cao


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải

Bụi thải
Bụi thải

Silo đá vôi

Silo đất sét

Silo quặng sắt

Phôi liệu sống
Nghiền, sấy phôi liệu sống

Silo trộn đều

Bụi thải

Nung Clinker

Thiết bị làm nguội
Silo Clinker
Nghiền xi măng

Bụi thải

Silo xi măng

Sản xuất xi măng rời

Đóng bao

Hình 1.1 sơ đồ quy trình sản xuất xi măng

Quy trình sản xuất xi măng gồm 6 giai đoạn:
Giai đoạn 1: khai thác mỏ
Xác định nguồn khống sản, thăm dị địa hình và đánh giá chất lượng
SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

12


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
Giai đoạn 2: Gia công sơ bộ nguyên liệu
Đá vôi, đất sét, quặng sắt... được vận chuyển từ mỏ khai thác về nhà máy thường ở
dạng viên tảng có kích thước lớn, khi về đến nhà máy thì bụi phát sinh từ phễu tiếp
nhận đá vơi (cỡ hạt ≤ 1500µm) của máy búa và sau khi đập nhỏ để tiện cho việc
nghiền, sấy khô, chuyển tải và tồn trữ thì lượng bụi có cỡ hạt ≤ 50µm. Ra khỏi máy
đập nguyên liệu được chuyển đến kho chứa bằng hệ thống băng tải cao su và cầu rải
liệu di động, giai đoạn này do quá trình đổ rót, chuyển đổi vị trí băng tải phát sinh bụi
vào mơi trường khơng khí xung quanh.
Giai đoạn 3: Nghiền, sấy phối liệu sống
Tại đây phối liệu được nghiền và sấy khơ bằng khí thải từ lị nung, sau khi sấy
khơ thì lượng nước trong phối liệu (chủ yếu là đất sét) giảm xuống rất nhiều tạo điều
kiện cho các giai đoạn như nung clinker, tồn trữ xi măng. quá trình này cũng làm
phát sinh một lượng bụi thải đáng kể.Tại các thiết bị xử lý bụi sơ cấp các hạt mịn được
giữ lại cịn phần khí và bụi sẽ được đưa qua các hệ thống lọc bụi tiếp theo để đảm
3
o
bảo nồng độ bụi của khí thải ≤ 50mg/Nm và nhiệt độ khí thải ≤ 150 C. Trong

trường hợp máy nghiền khơng hoạt động nguồn khí thải này sẽ được chuyển vào
o
tháp điều hồ có hệ thống phun nước làm lạnh giảm nhiệt độ xuống ≤ 150 C rồi cũng
đưa về thiết bị lọc bụi trước khi thải ra ngồi qua ống khói.
Giai đoạn 4: Nung clinker
0
Clinker là sản phẩm nung thiêu kết ở 1450 C của đá vôi, đất sét và một số phụ
gia điều chỉnh, nung Clinker xi măng là khâu then chốt trong sản xuất xi măng,
nguồn gây ơ nhiễm chủ yếu là khí nóng tỏa ra xung quanh vỏ và 2 đầu lị. Tồn bộ
được bao bọc kín nên khí thải sinh ra từ lị nung khơng thốt được ra ngồi và chúng
được đưa qua thiết bị làm lạnh.

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

13


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
Sau khi nung thành clinker phải tiến hành làm nguội. Mục đích để tăng chất
lượng clinker, nâng cao tính dễ nghiền, thu hồi nhiệt dư của clinker, thuận tiện cho việc
tồn trữ, vận hành và nghiền clinker.
Giai đoạn 5: Nghiền xi măng
Sau khi làm nguội clinker được chuyển lên silo clinker. Từ đây clinker được nạp
vào máy nghiền xi măng cùng thạch anh và các phụ gia điều chỉnh. Nguồn ô nhiễm
chủ yếu là bụi xi măng trong quá trình từ cân định lượng xuống hệ thống vận chuyển
xi măng.
Mục đích của việc nghiền xi măng:
-

Xi măng càng mịn thì càng tăng diện tích bề mặt
Tăng tính năng thủy phân hóa rất mạnh, nó bao bọc cát sạn trong bê tơng và
dính kết lại với nhau.

Giai đoạn 6: đóng gói xi măng
Sau khi nghiền xi măng chưa thể xuất xưởng ngay mà phải qua tồn trữ trung gian
nhằm khống chế và cải thiện chất lượng xi măng. Bụi sinh ra chủ yếu là bụi xi
măng trong quá trình vận chuyển xi măng đến silo.
Như vậy nguồn gây ô nhiễm trong nhà máy chủ yếu là khói lị hơi, các buồng
đốt, bụi trong q trình đập nghiền, vận chuyển nguyên nhiên liệu, xi măng và bụi,
khí độc từ q trình nung, làm lạnh clinker và nghiền xi măng.
c. Ả nh hưởng của bụi xi măng
Nhìn chung xi măng không gây bệnh bụi phổi nhưng nếu trong thành phần của
bụi xi măng có trên 2% silic tự do và tiếp xúc lâu trong một thời gian dài có thể phát
sinh bệnh bụi phổi. Động vật hít thở bụi xi măng không gây một biến đổi bệnh lý cấp
tính hoặc mãn tính nào.Tuy nhiên bụi bám trên lá và thân cây làm cho thực vật không
quang hợp được.
Bụi xi măng ở dạng rất mịn (cỡ hạt nhỏ hơn 3μm) lơ lửng trong khí thải, khi hít và phổi
dễ gây bệnh về đường hô hấp. Đặc biệt, khi hàm lượng SiO2 tự do lớn hơn 2% có khả
năng gây bệnh silicon phổi, một bệnh được coi là bệnh nghề nghiệp nguy hiểm,
phổ biến nhất của công nghệ sản xuất xi măng. Ngồi ra, bụi theo gió phát tán rất xa,
sa lắng xuống mặt đất và nước, lâu dần làm hỏng đất trồng, suy thoái hệ thực vật.

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

14


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải

Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ BỤI
TT
1

Dạng
Hiệu quả
Giới
Cơ chế hoạt động
thiết bị
xử lý
hạn
Buồng
50-60% 350÷50 Các hạt bụi dưới tác dụng
lắng bụi (500
của lưc hấp dẫn lắng xuống
75µm)
phía dưới rơi vào bình chứa.
Đưa ra ngồi bằng vít tải
hay bang tải

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

15

Cấu tạo thiết bị


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi mng bng thit b lc tỳi vi

2

Xiclon

80-85%
(xiclon
n)
90-95%
(xiclon
chựm)
8àm

3

Lc tỳi
vi

99%
(0.10.5àm)

4

Phng
phỏp
t

90-95%
(0.1-1
àm)

350ữ50 Hot động của xiclon dựa
0
trên tác dụng của lực li tâm
khi dịng khí chuyển động
xốy trong thiết bị do tác
dụng của lực này các hạt
bụi có trong khí bị văng về
phía thành xiclon và tách ra
khỏi dịng khí lắng xuống.
Khí sạch đi ra phía trên của
thiết bị.
< 250
Khí cần lọc được đưa vào
phểu chứa bụi rồi theo các
túi vải đi từ trong ra ngoài
hay từ ngoài vào trong để đi
vào ống góp khí sạch thốt
ra ngồi. Khi bụi đã bám
nhiều trên mặt của ống tay
áo làm tăng trở lực và ảnh
hưởng tới năng suất lọc. Vì
thế cần được rửa lọc thường
xuyên để đảm bảo hiệu suất
của thiết bị.
Kết
Nguyên tắc của phương
làm khí pháp lọc bụi ướt là người ta
thải
cho dịng khơng khí có chứa
bụi tiếp xúc trực tiếp với

dung mơi (thường là nước).
Q trình tiếp xúc có thể ở
dạng hạt (khi nước được
phun thành các hạt nước có
kích thước nhỏ và mật độ
cao), dạng bề mặt khi thiết
bị có sử dụng lớp đệm
(nước chảy trên các bề mặt
vật liệu đệm), dạng bọt khí
khi sử dụng tháp sủi bọt hay
tháp mâm. Các hạt bụi có
thể kết dính lại với nhau và
bị giữ lại trong dung môi
nhờ cơ chế va đập, tiếp xúc
và khuếch tán cịn dịng
khơng khí sạch sẽ đi ra khỏi
thiết bị.

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

16


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
5

Phương
pháp
lọc tĩnh

điện

99.99%
(0.25-1
µm)

< 450

Thiết bị lắng tĩnh điện là sử
dụng 1 hiệu điện thế cực
cao để tách bụi, hơi, sương,
khói khỏi dịng khí. Có 4
bước cơ bản được thực hiện
là:
• Dịng điện làm các
hạt bụi bị ion hóa.
• Chuyển các ion bụi
từ các bề mặt thu bụi
bằng lực điện trường.
• Trung hịa điện tích
của các ion bụi lắng
trên bề mặt thu.
• Tách bụi lắng ra khỏi
bề mặt thu. Các hạt
bụi có thể được tách
ra bởi 1 áp lực hay
nhờ rửa sạch.
Bảng 2.1. Tóm tắt các phương pháp xử lý bụi

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500

PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

17


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải

Chương 3: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
3.1. Cơ sở lựa chọn sơ đồ công nghệ
Phạm vi sử dụng hợp lý của thiết bị lọc bụi phụ thuộc nhiều yếu tố như : kích
thước hạt bụi, nhiệt độ khí thải, nồng độ ban đầu, điều kiện vận hành, …Do đó việc
lựa chọn thiết bị lọc bụi chủ yếu được tiến hành theo các chỉ dẫn sơ bộ sau
-

Buồng lắng bụi: cần sử dụng chắc chắn trường hợp bụi thô, thành phần cỡ
hạt trên 50 µm chiếm tỷ lệ cao. Ngoài ra buồng lắng bụi được sử dụng
như cấp lọc thô trước các thiết bị lọc tinh đắt tiền khác.

-

Cyclon thường được sử dụng trong các trường hợp:
 Bụi thô, Nồng độ bụi ban đầu cao > 20 mg/m

3

 Khơng địi hỏi hiệu quả lọc cao Khi cần đạt hiệu quả cao hơn nên dùng
cyclon ướt hoặc cyclon chùm.
-

Thiết bị lọc ướt được sử dụng khi :

 Cần lọc bụi mịn với hiệu quả tương đối cao
 Kết hợp giữa lọc bụi và khử khí độc hại trong phạm vi có thể, nhất là
loại khí, hơi cháy được có mặt trong khí thải.
 Kết hợp làm nguội khí thải
 Độ ẩm trong khí thải đi ra khỏi thiết bị khơng gây ảnh hưởng gì đáng
kể đối với thiết bị cũng như các q trình cơng nghệ liên quan.

-

Thiết bị lọc túi vải sử dụng trong các trường hợp sau :
 Cần đạt hiệu quả lọc tương đối cao
 Cần thu hồi bụi có giá trị ở trạng thái khơ
 Lưu lượng khí thải cần lọc khơng q lớn
 Nhiệt độ khí thải tương đối thấp nhưng phải cao hơn nhiệt độ điểm sương.

-

Thiết bị lọc bụi bằng điện sử dụng trong :
 Cần lọc bụi tinh với hiệu quả lọc rất cao
 Lưu lượng khí thải cần lọc rất lớn

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

18


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
 Cần thu hồi bụi có giá trị
Do bụi xi măng có kích thước ≤ 50µm (ở cơng đoạn máy đập ngun liệu thơ) và

trung bình khoảng 5µm (ở các cơng đoạn khác), ta cần thu hồi bụi ở dạng thô nên
thiết bị xử lý thích hợp đối với bụi xi măng là thiết bị túi vải dạng tay áo.
Ngồi ra ta cũng có thể sử dụng hệ thống lọc bụi bằng điện, nhưng thiết bị lọc
điện đòi hỏi phải vận hành ở áp suất cao (30 – 50KW) rất khó khăn cho việc nối
cáp và cung cấp điện, chi phí lắp điện của thiết bị lọc điện cao hơn hẳn so với lọc tay
áo có cùng năng suất. Ngồi ra thiết bị lọc điện có chi phí sửa chữa cao, việc vận
hành địi hỏi cơng nhân phải có tay nghề cao. Do đó ta chọn thiết bị lọc túi áo kết hợp
buồng lắng bụi.
3.2. Sơ đồ cơng nghệ
Bụi phát sinh

Cơng trình thu

Hệ thống
đường ống

Thiết bị lọc
tay áo
Quạt hút

Ống khói

Hình 3.1 sơ đồ quy trình xử lý bụi xi măng

3.3. Thuyết minh sơ đồ cơng nghệ
Bụi được thu gom tại vị trí phát sinh thông qua các chụp hút, các chụp hút được nối
SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

19

Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
với hệ thống ống dẫn và được dẫn tới thiết bị lọc túi vải. Khơng khí lẫn bụi đi qua tấm
lọc, ban đầu các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải sẽ giữ lại trên bề mặt vải theo
nguyên lý rây, các hạt nhỏ hơn bám dính trên bề mặt sợi vải lọc do va chạm, lực hấp
dẫn, dần dần lớp bụi thu được dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc, lớp màng này giữ
được tất cả các hạt bụi có kích thước rất nhỏ. Hiệu quả lọc cao. Sau một khoảng thời
gian lớp bụi sẽ rất dày làm sức cản của màng quá lớn, ta phải ngưng cho khí thải đi
qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải. Thao tác này được gọi là hoàn
nguyên khả năng lọc. Khí sau khi qua thiết bị lọc túi vải được dẫn ra ống thải và thốt
ra ngồi khơng khí.
3.4. Cơ sở lý thuyết của hệ thống lọc bụi
3.4.1. Hệ thống lọc túi vải
Hệ thống này bao gồm những túi vải hoặc túi sợi đan lại, dịng khí có thể lẫn bụi
được hút vào trong ống nhờ lực hút của quạt li tâm. Những túi này được đan lại hoặc
chế tạo cho kín một đầu. Hỗn hợp khí bụi đi vào trong túi, kết quả là bụi được giữ lại
trong túi. Đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng tay áo hình trụ, được giữ chặt trên
lưới ống và trang bị cơ cấu giũ bụi. Đường kính tay áo có thể khác nhau, phổ biến nhất
là 120 ÷ 300mm và chiều dài 2200 ÷ 3000mm. Tỷ lệ chiều dài và đường kính tay áo
thường vào khoảng (16 ÷ 20) : 1.
Hình 3.2 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị lọc bụi tay áo
a.

Thiết bị lọc bụi kiểu ống tay áo nhiều đơn nguyên giũ bụi bằng cơ cấu rung và
thổi khí ngược chiều.
1- van điện từ; 2- ống dẫn khơng
khí nén; 3- vịi phun; 4- dịng khơng khí
nén; 5- hộp điều khiển tự động q trình
hồn nguyên (giũ bụi); 6- ống tay áo; 7khung lồng; 8- phễu chứa bụi

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276

20


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải

a.

Thiết bị lọc bụi ống tay áo có khung lồng và có hệ thống phụt khí
nén kiểu xung lực để giũ bụi;
1- phễu chứa bụi với
trục vít thải bụi: 2- cơ cấu rung để
rũ bụi; 3- ống góp; 4- ống dẫn khí
chứa bụi đi vào bộ lọc; 5- đơn nguyên
đang thực hiện giũ bụi; 6- van; 7khung trecác chùm ống tay áo; 8- van
thổi khí ngược để giũ bụi; 9- ống dẫn
khí sạch thốt ra;
Cơ chế làm việc của hệ thống lọc

tay áo
Giai đoạn đầu: khi thiết bị bắt
làm việc, tức là khi vải cịn sạch
(chưa có bụi bám) do cơ chế va
chạm , quán tính , khuếch tán xảy
ra trên bề mặt
sợi. Dần dần do quá trình lắng xảy ra bên trong các khe sẽ hình thành lớp bụi
dày , lớp bụi này trở thành môi trường lọc “ thứ cấp” và hiệu quả lọc tăng lên

đột ngột .
Giai đoạn 2: lắng các hạt trong lớp bụi bề mặt và trong vải có bụi bám chủ
yếu dựa vào “hiệu ứng rây” , vì các khe trong lớp bụi, các thành phần bọc
quanh (các hạt bụi kết tủa) và các hạt lắng có kích thước gần như nhau.
Sau hoàn nguyên: giữa hai lần hoàn nguyên trên vải tạo thành lớp bụi dày
thì hiệu quả lọc sẽ rất cao, thậm chí đối với các hạt rất mịn.
Bảng 3.1 Hiệu quả lọc đối với một số loại vải
Loại vải
Vải tổng hợp mỏng
SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 9110

Vải sạch
2

Hiệu quả lọc η (%)
Có bụi bám
Sau hồn ngun
6
1
5
3
21


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
Vải tổng hợp dày có long

2
4

7
5

6
6

Vải len dày có long

3
9

8
2

6
9

Hiệu quả lọc tốt hơn nếu khí lọc có nồng độ bụi cao, vì nếu nồng độ bụi thấp thì lớp
xốp tạo thành chiếm nhiều thời gian.Phần lớn bụi có kích thước nhỏ hơn 5µm dễ
đông tụ tạo thành chất kết tụ bền vững trên bề mặt vải.Khi hoàn nguyên phần kết tụ
được đẩy ra, nhưng bên trong vải giữa các sợi và xơ vẫn còn lượng bụi lớn đảm bảo
cho hiệu quả lọc cao, vì vậy khi hồn ngun khơng nên “ làm q sạch vải ”.Đối với
thiết bị lọc ống tay, hợp lý nhất là sử dụng vận tốc lọc 0,5-2 cm/s. Nếu vận tốc lọc
lớn sẽ lèn chặt quá mức làm cho sức cản tăng đột ngột.Ngoài ra, khi vận tốc cao u
cầu phải thường xun hồn ngun làm chóng hỏng vải và các cơ cấu của thiết
bị.Vậy, để thiết bị làm việc đạt iệu quả cao, cần có bề mặt lọc lớn và khơng nên hồn
ngun vật liệu lọc q lâu.
Bụi càng bám nhiều thì trở lực do túi lọc càng tăng. Túi lọc phải được làm sạch theo
định kỳ, tránh q tải cho các quạt hút làm cho dịng khí có lẫn bụi khơng thể hút vào

các túi lọc. Để làm sạch túi có thể dùng biện pháp rũ bằng phương pháp đổi ngược
chiều dịng khí, dùng áp lực để tạo khí nén hoặc ép từ từ kết hợp với cơ chế run để
3
thu bụi. Theo số liệu thực nghiệm nồng độ còn lại sau khi lọc vải là 10 – 50 mg/m .
Nếu cơng suất làm việc nhỏ khí bẩn đi trong túi khí nén sẽ được thổi từ
ngồi vào Nếu cơng suất làm việc lớn khí bẩn đi ngồi túi khí nén sẽ được
thổi từ trong ra.
Thiết bị lọc ống tay áo thường được chế tạo để làm việc trên đường ống hút của
máy quạt, lúc đó vỏ hộp của thiết bị phải đảm bảo độ kín để hạn chế sự thâm nhập của
khơng khí xung quanh của thiết bị. Trường hợp thiết bị được chế tạo để làm việc trên
đường ống đẩy của quạt thì vỏ hộp của thiết bị trong nhiều trường hợp chỉ đóng vai trị
bảo vệ các chùm ống tay áo, thậm chí khơng cần có vỏ thiết bị và khí thốt ra từ các
ống tay áo có thể tuần hồn trở lại vào phịng sản xuất hoặc trực tiếp thải ra khí quyển
nếu trong khí thải khơng chứa các loại khí độc hại vượt quá giới hạn cho phép.
Trường hợp này thường được áp dụng để lọc bụi bông, sợi trong công nghiệp sợi –
SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 9110

22


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
dệt.
Năng suất và hiệu quả lọc của thiết bị phụ thuộc rất nhiều vào chất liệu vải lọc.
Một vài căn cứ để chọn túi lọc như:
-

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

-

Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu

-

Bền cơ, bền nhiệt và bền hóa (chịu sự ăn mịn hóa học)

-

Có khả năng được phục hồi

-

Giá thành thấp

Các vật liệu lọc hiện có khơng thỏa mãn tất cả các tính chất nêu trên, nên trong từng điều
kiện cụ thể phải tiến hành lựa chọn chúng.

TT

1

2

Vật liệu
lọc
Vải
bơng

Vải len

Năng
suất lọc

Đặc tính, độ bền

3

2

(m /m .ph)
Có tính lọc tốt và giá thấp nhưng khơng bền
hóa học và nhiệt, dễ cháy và chứa ẩm cao.
Có khả năng cho khí xuyên qua lớn, bảo đảm
độ sạch, ổn định và dễ phục hồi, khơng bền
hóa và nhiệt, giá cao hơn vải bông. Khi làm
việc lâu ở nhiệt độ cao, sợi len trở nên giòn.

0.6 – 0.12

0.6 – 0.12

0

Nhiệt độ làm việc tối đa là 90 C.

3

Vải
tổng

hợp

Bền nhiệt và hóa, giá rẻ hơn vải bơng và vải
len. Trong mơi trường axit, nó có độ bền
cao, cịn trong mơi trường kiềm độ bền
giảm. Ví dụ như vải Nitơ được ứng dụng
trong cơng nghiệp hóa chất và luyện kim

0.5 – 1

0

màu khi nhiệt độ khí lên đến 120÷130 C.

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 9110

23


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi vải
0

4

Vải
thủy
tinh

Bền ở 150÷350 C. Chúng được chế tạo từ

thủy tinh nhôm silicat không kiềm hoặc thủy
tinh magezit. Theo thời gian lượng bụi tích tụ,
trở lực vải tăng và lưu lượng khí qua nó giảm.

0.3 – 0.9

Vật liệu lọc phổ biến nhất là vải bông, len, vải tổng hợp và vải thủy tinh
Bảng 3.2: Đặc tính độ bền và năng suất lọc của lớp vật liệu lọc
tay áo

Thiết bị lọc túi vải thường đặt phía sau thiết bị lọc bụi cơ học để giữ lại
những hạt bụi nhỏ mà q trình lọc cơ học khơng giữ lại được. Khi các hạt bụi
thơ hồn tồn đã được tách ra thì lượng bụi giữ trong túi sẽ giảm đi.

SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 9110

24


Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lí bụi xi măng bằng thiết bị lọc túi
vải

Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ

Các thông số đầu vào:
-

3
3

3
Lưu lượng đầu vào:Q = 90,000 m /h = 1,500 m /phút = 25 m /s
3
Nồng độ bụi xi măng vào thiết bị: Cv = 120,000 mg/m
o
Nhiệt độ khí vào và ra: tv = tr = 35 C
Khối
o
lượng riêng của khơng khí khơ ở 35 C ρkk = 1.146 kg/m
Khối lượng riêng bụi xi măng: ρb = 3.08 kg/ l = 3,080 kg/m3 (dựa vào xi măng
Holcim đa dụng PCB40). ( Nguồn tham khảo :
).

-

Khối lượng riêng hỗn hợp khí và bụi được tính theo cơng thức:

3

Trong đó: ρb – khối lượng riêng của bụi; ρb = 3,080 kg/m

ρkk – khối lượng riêng của khơngkhí;ρkk=1.146kg/m
3

3

Cv – nồng độ bụi đầu vào; Cv = 120,000 mg/m = 0.12 kg/m

3

Thế vào cơng thức trên ta có:
=>
Giải phương trình ta được nghiệm ρhh = 19.8 kg/m3
-

Nồng độ cho phép đầu ra theo cột B1 QCVN 23:2009/BTNMT là:
CB= 200 mg/m3
ã Do P = Qìb = 90,000 m3/h ì3,080 kg/m3 = 277,200,000 kg/h
= 2428.272 triệu tấn/năm ≥ 1.5
 Kp = 0.8
• Chọn khu vực loại 3: Kv = 1
 Nồng độ đạt chuẩn đầu ra : Cr = Cmax = CB×Kp×Kv
= 200×0.8×1 = 160 mg/m 3
Nồng độ bụi cho phép ở đầu ra được quy đổi sang 35oC:
Cr = 160×
Hiệu suất làm việc của thiết bị:

=
SVTH: LÊ TẤN PHÁT _ 91102500
PHÙNG THỊ MINH NGỌC _ 91102276