Luận văn Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 tấn clinke/ngày


III.1./ Các tính chất cơ bản của bụi và hiệu quả tách bụi



tải về 0.88 Mb.
trang8/11
Chuyển đổi dữ liệu19.07.2016
Kích0.88 Mb.
#2040
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

III.1./ Các tính chất cơ bản của bụi và hiệu quả tách bụi

III.1.1/ Độ phân tán các phân tử


Kích thước hạt là một thông 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. Trong các thiết bị tách bụi đặc trưng cho kích thước hạt bụi là đại lượng vận tốc lắng của chúng như đại lượng đường kính lắng. Do các hạt bụi công 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 với các 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.


III.1.2./ 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 toàn bộ thiết bị tách bụi

Hạt bụi càng mịn thì chúng càng dễ bám vào bề mặt thiết bị. Với những bụi có 60 – 70% số hạt bé hơn 10 µm thì rất dễ dẫn đến dính bết, còn bụi có nhiều hạt trên 10 µm thì dễ trở thành tơi xốp. Tùy theo độ kết dính mà chia bụi làm 4 nhóm chính như sau :



Bảng III. 1 – Các nhóm bụi chính

Đặc tính bụi

Dạng bụi

      • Không kết dính

      • Kết dính yếu



      • Kết dính



      • Kết dính mạnh

      • Xỉ thô, thạch anh, đất khô

      • Hạt cốc, manhezit, apatit khô, bụi lò cao, tro bụi có chứa nhiều chất chưa cháy, bụi đá

      • Than bùn, manhezit ẩm, bụi kim loại, bụi pirit, oxyt chì, thiếc, xi măng khô, tro bay không chứa chất chưa cháy, tro than bùn…

      • Bụi xi măng, bụi tách ra từ không khí ẩm, bụi thạch cao và amiang, clinke, muối natri…


III.1.3./ Độ mài mòn của bụi


Độ mài mòn của bụi được đặc trưng bằng cường độ mài mòn kim loại khi cùng vận tốc dòng khí và cùng nồng đô bụi. Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dáng, kích thước, khối lượng hạt bụi. Khi tính toán thiết kế thiết bị thì phải tính đến độ mài mòn của bụi

III.1.4./ 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 làm viejc ở chế độ tuần hoàn. Các hạt phẳng dễ thấm ướt hơn các hạt có bề mặt gồ ghề có thể bị bao phủ bởi một lớp vỏ khí hấp phụ làm trở ngại sự thấm ướt

Theo tính chất thấm ướt các vật thể rắn được chia hành 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 hoàn toàn không thấm ướt : paraffin, tephlon, bitum…

III.1.5./ Độ hút ẩm của bụi


Khả năng hút ẩm của bụi phụ thuộc thành phần hóa học, kích thước, hình dạng, độ nhám, bề mặt của các hạt bụi. Độ hút ẩm của bụi tạo điều kiện tách chúng trong các thiết bị tách bụi kiểu ướt

III.1.6./ Độ dẫn điện của lớp bụi


Chỉ số này được đánh giá theo chỉ số điện trở suất của lớp bụi ρb 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 thông số của dòng khí. Chỉ số này ảnh hưởng rất lớn đến khả năng làm việc của các bộ lọc điện

III.1.7./ 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 bết dính của các hạt …

III.1.8./ Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí


Các bụi cháy được dễ tạo với O2 của không khí thành hỗn hợp tự bốc cháy và phụ thuộc vào các tính chất hóa học, tính chất nhiệt, kích thước, hình dáng các hạt, nồng độ của chúng trong không 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 Mg, Al, Zn

III.1.9./ Hiệu quả thu hồi bụi


Mức độ làm sạch ( hệ số hiệu quả ) được biểu thị bằng tỉ số lượng bụi thu hồi được trong tổng số vật chất theo dòng khí đi vào thiết ị trong một đơn vị thời gian

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

Trong đó :

G’, G’’ : khối lượng bụi chứa trong dòng khí vào và ra

G’’’ : lượng bụi thu hồi trong thiết bị

V’, V’’ : lưu lượng thể tích dòng khí vào và ra ( ở đktc 00C, 1 atm )

C’, C’’ : nồng độ hạt bụi trong dòng khí vào và ra

III.2./ Các phương pháp xử lý bụi


Hiện nay có rất nhiều phương pháp xử lý và làm giảm ô nhiễm bụi đang được ứng dụng trong thực tế, theo các phương pháp xử lý khô hoặc ướt. Nguyên tắc chung : Tách bụi khỏi dòng khí nhờ các cơ chế sau :

    • Lắng trọng lực

    • Va chạm li tâm

    • Va chạm quán tính

    • Chặn trực tiếp

    • Khuyếch tán

    • Hiệu ứng tĩnh điện

III.2.1./ Phương pháp khô


Có nhiều loại thiết bị cơ khí kiểu khô để làm sạch bụi nhờ lợi dụng các cơ chế lắng khác nhau như : lắng trọng trường ( buồng lắng bụi ), lắng quán tính ( phòng lắng có vật cản ), lắng ly tâm ( xyclon đơn, kép, nhóm, xoáy và động học …)

Đó là những thiết bị có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, Tuy nhiên hiệu quả xử lý của chúng không cao lắm nên chỉ dùng làm thiết bị lắng sơ bộ



Bảng III. 2 – Các thông số đặc trưng của thiết bị thu hồi bụi khô

STT

Dạng thiết bị

Năng suất tối đa

Hiệu quả

xử lý


Trở lực

Giới hạn nhiệt độ







m3/h

%

Pa

0C

1

Buồng lắng

Không giới hạn

(>50 µm), 80 ÷ 90%

50 ÷ 130

350 ÷ 550

2

Xyclon

85000

(10µm), 50 ÷ 90%

250 ÷ 1500

350 ÷ 550

3

Thiết bị gió xoáy

30000

(2µm), 90%

Đến 2000

Đến 250

4

Xyclon tổ hợp

170000

(5µm), 90%

750 ÷ 1500

350 ÷ 450

5

Thiết bị lắng quán tính

127500

(2µm), 90%

750 ÷ 1500

Đến 400

6

Thiết bị thu hồi bụi động

42500

(2µm), 90%




Đến 400

III.2.1.1./ Buồng lắng bụi




Hình III. 1 – Buồng lắng

Đây là loại thiết bị lọc đơn giản nhất. Phương pháp thu gom bụi hoạt động theo nguyên lý sử dụng lực hấp dẫn, trọng lực để lắng đọng những phần tử bụi ra khỏi không khí. Cấu tạo là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện của đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ, nhờ thế hạt bụi đủ thời gian rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng trọng lực và bị giữ lại ở đó mà không bị dòng khí mang theo

Buồng lắng bụi được áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60 ÷ 70 µm trở lên. Tuy vậy, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng lắng

Có nhiều loại buồng lắng như : buồng lắng bụi có nhiều ngăn, buồng lắng “động năng”...



  • Ưu điểm

      • Cấu tạo đơn giản

      • Đầu tư thấp

      • Có thể xây dựng bằng vật liệu có sẵn như gạch, xi măng, thép

      • Chi phí năng lượng, vận hành, bảo quản và sữa chữa thấp

      • Tổn thất áp suất thấp

      • Có thể làm việc ở điều kiện nhiệt độ và áp suất khác nhau

  • Hạn chế

      • Cồng kềnh, chiếm nhiều không gian

      • Chỉ tách được bụi có kích thước tương đối lớn

  • Phạm vi áp dụng :

Thường được dùng để tách bụi sơ bộ khi bụi có nồng độ cao, kích thước lớn. Chủ yếu dùng cho bụi có kích thước :

      • d > 50m nếu tỉ khối của bụi nhỏ

      • d >10m nếu tỉ khối của bụi lớn

III.2.1.2./ Thiết bị tách bụi kiểu quán tính


Nguyên lý cơ bản được áp dụng để chế tạo thiết bị lọc bụi kiểu quán tính là làm thay đổi chiều hướng chuyển động của dòng khí một cách liên tục, lặp đi lặp lại bằng nhiều loại vật cản có hình dáng khác nhau. Khi dòng khí đổi hướng chuyển động thì bụi có quán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình và va đập vào các vật cả rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất đi động năng và rơi xuống đáy thiết bị

Vận tốc của khí trong thiết bị khoảng 1m/s, còn ở ống vào khoảng 10m/s. Hiệu quả lọc của thiết bị này đạt từ 65 ÷ 80% đối với các hạt bụi có kích thước 20 -30 µm. Trở lực của chúng trong khoảng 150 ÷ 390 n/m2

Có nhiều loại : thiết bị lọc quán tính Venturi, thiết bị lọc quán tính kiểu màn chắn uốn cong, thiết bị lọc quán tính kiểu “lá xách” …

III.2.1.3./ Cyclon




Hình III. 2 – Cyclon lọc bụi

Cơ chế tách bụi : nhờ lực ly tâm

Dòng thiết bị được đưa vào theo phương tiếp tuyến với thân hình trụ của thiết bị nên sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thiết bị từ trên xuống. Do chuyển động xoáy, các hạt bụi chịu tác dụng của lực ly tâm làm chúng tiến dần (văng) về phía hình trụ của cyclon rồi chạm vào đó và tách ra dòng khí. Dưới tác dụng của trọng lực các hạt bụi này sẽ rơi xuống đáy phễu thu bụi ở dưới của cyclon. Khi chạm vào đáy hình nón, dòng khí bị dội ngược trở lại nhưng vẫn chuyển động được xoáy ốc từ dưới lên và thoát ra ngoài.


  • Ưu điểm:

      • Giá thành đầu tư thấp

      • Cấu tạo đơn giản dễ vận hành

      • Chi phí sửa chữa, bảo hành thấp

      • Có khả năng làm việc liên tục

      • Có thể được chế tạo bằng các loại vật liệu khác nhau tuỳ theo yêu cầu về nhiệt độ, áp suất và mức độ ăn mòn.

  • Hạn chế:

      • Hiệu suất tách thấp đối với bụi có d < 5m

      • Dễ bị mài mòn nếu bụi có độ cứng cao

      • Hiệu suất giảm nếu bụi có độ kết dính cao

  • Phạm vi áp dụng

      • Thích hợp với bụi có kích thước hạt < 20m

      • Thường dùng cho các lĩnh vực ximăng, mỏ, bột giặt, giấy, gỗ, lò đốt

      • Còn dùng để thu hồi xúc tác trong dầu mỏ ...

III.2.1.4./ Thiết bị tách bụi bằng lực tĩnh điện.




Hình III. 3 – Thiết bị lọc bụi tĩnh điện

Cơ chế tách bụi: Tách bụi nhờ lực tĩnh điện

Cấu tạo gồm hai tấm đặt song song với nhau được nối đất (tức có điện áp = 0). Đây chính là điện lắng của ESP (vì bụi sẽ được lắng trên điện cực này). Giữa hai điện cực lắng là các dây điện cực được nối với cực âm của một nguồn điện cao thế (thường là -4000V) một chiều. Các dây này gọi là điện cực quầng.

Như vậy giữa hai tấm điện cực lắng có một điện trường rất mạnh. Khi có một điện tử tự do xuất hiện trong không này, nó sẽ bị gia tốc rất nhanh và đạt được tốc độ cao. Do vậy, khi va chạm với các phần khí, nó sẽ có đủ năng lượng để bứt một hoặc nhiều điện tử, tức là ion hoá phân tử khí. Tương tự, các điện tử này lại được gia tốc bởi từ trường và tiếp tục làm bứt các điện tử khỏi các phân tử khí. đến một lúc nào đó, lượng điện tử đủ lớn thì sẽ gây nên hiện tượng phóng điện tạo quầng sáng (một quầng sáng mờ bao quanh dây dẫn ) ổn định. Các ion dương, được tạo thành trong quầng sáng, sẽ chuyển động về phía các dây dẫn (điện cực quầng) và bị phóng điện. Các điện sẽ chuyển động về phía các tấm (điện cực lắng ). Khi nó cách điện cực quầng một khoảng đủ xa, cường độ điện trường ở đó trên nên quá nhỏ không đủ để gia tốc nó nữa thì quầng sáng tắt. kể từ đó điện tử sẽ chuyển động như một điện tử tự do.

Trên đường đi về phía điện cực lắng, các điện tử sẽ va chạm với các hạt bụi và có thể bị các hạt bụi bắt giữ và vì thế sẽ chuyền điện tích âm cho các hạt bụi.


  • Ưu điểm:

      • Còn dùng để thu hồi xúc tác trong dầu mỏ ...

      • Hiệu suất tách bụi cao

      • Chi phí năng lượng thấp, thường 0,6 ÷ 0,8kw/100m3 khí

      • Tách được bụi có kích nhỏ

      • Có khả năng làm việc được trong dải t0, p lớn

      • Có khả năng tự động hoá cao

      • Tổn thất áp suất nhỏ

  • Hạn chế :

      • Tổn thất áp suất nhỏ

      • Không thể làm việc được với các khí dễ cháy, nổ( mêtan)

      • Chí phí thiết bị cao

      • Không thích hợp với các xí nghiệp có quy mô vừa và nhỏ

III.2.2./ Phương pháp ướt


Nguyên tắc : tạo ra sự tiếp xúc giữa dòng khí bụi với chất lỏng ( thường là nước ), bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và được thải ra ngoài dưới dạng bùn cặn.

N
hư vậy bên cạnh việc tách bụi, một số chất ô nhiễm dạng khí cũng có thể được tách ra, còn có thể kết hợp quá trình này để làm nguội hỗn hợp khí.


III.2.2.1./ Tháp rửa


Hình III. 4 – Tháp rửa rỗng

Nước được phun thành những dòng nhỏ ngược chiều hoặc vuông góc với dòng khí bụi. Do tiếp xúc, các hạt bụi sẽ kết dính với các giọt nước và sẽ bị lắng xuống đáy. Khí sạch sẽ đi ra khỏi thiết bị

Vận tốc dòng khí trong thiết bị khoảng 0,6 ÷ 1,2 m/s

Tháp có thể có cấu tạo hình hộp hay hình hộp chữ nhật

Một bộ phận khử sương mù được đặt ở cuối đường ra của dòng khí sạch để loại các giọt nước ( sạch hoặc bẩn ) được mang theo khỏi dòng khí

Hiệu suất tách bụi :



      • Có thể chấp nhận được đối với bụi có d > 10 m : 94% nếu d = 5m và  99% nếu d = 25m

      • Để tăng hiệu suất  đặt thêm các khay hoặc lưới chắn  nó sẽ đạt 97% đối với bụi có d = 5m và  100% đối với bụi có d = 25m


III.2.2.2./ Cyclon ướt


Cấu tạo :



Hình III. 5 – Cyclon ướt

      • Có nhiều thiết kế khác nhau

      • Gần giống tháp rửa rỗng kiểu đứng, khác là đã tận dụng lực ly tâm do dòng khí được dẫn vào thiết bị theo phương tiếp tuyến gây ra

      • Dòng khí bụi được đưa vào phần dưới của than hình trụ của thiết bị. Nước được phun ra từ rất nhiều đầu phun nhỏ đặt trên một trục quay ở tâm của thân hình trụ. Nhờ đó, nước được phun thành tia từ tâm ra ngoài đi qua dòng khí đang chuyển động xoáy. Nếu phần than của cyclon phía trên vùng phun nước đủ cao thì có thể không cần đến bộ phận khử sương mù.

      • Các giọt nước sẽ bắt các hạt bụi. Tiếp đó, các giọt nước chứa bụi, dưới tác dụng của lực ly tâm , sẽ văng ra phía ngoài và chạm vào thành ướt của cyclon. Sau đó nó sẽ theo thành này chảy xuống dưới đáy của cyclon và sẽ bị loại bỏ.

Hiệu suất tách bụi :

      • Khoảng 100% cho các giọt  100 m

      • Khoảng 99% cho các giọt 50 ÷ 100 m

      • 90 – 98% cho các giọt 5 ÷ 50 m

III.2.2.3./ Thiết bị Ventury




Hình III. 6 – Thiết bị Venturi

      • Dòng khí bụi đi từ trên xuống. Tại chỗ thắt tốc độ của nó sẽ tăng lên đột ngột, đạt đến 50 – 180 m/s. Cũng tại chỗ thắt có một dãy các lỗ để phun nước vào. Nước được phun vào khi gặp dòng khí có tốc độ cao sẽ bị dòng khí xé thành những giọt mịn. Bụi trong dòng khí sẽ va đập với các giọt nước và sẽ bị các giọt nước bắt. Khi qua chỗ thắt, do tiết diện tăng dần nên tốc độ dòng khí giảm dần. Các giọt nước sẽ lắng xuống dưới đáy thiết bị tạo thành bùn và sẽ bị tách ra.

      • Tỉ số giữa diện tích tiết diện của đầu vào và chỗ thắt của một thiết bị ventury là 4 : 1

Hiệu suất tách bụi rất cao :

      • Đạt tới 99% đối với bụi có kích thước 1 m

      • Đạt tới 99,5% đối với bụi có kích thước d = 5 m


tải về 0.88 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11



Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý
    Quê hương
BÁO CÁO
Tài liệu