Luận văn Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan

thuật quan trọng sau đây: lưu lượng không - 26 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan khí cần lọc, hiệu quả lọc, tổn thất áp suất, diện tích và không gian chiếm chỗ và giá thành thiết bị. Mỗi quan hệ phức tạp của các thông số kỹ thuật nêu trên cùng với một số lượng lớn các số liệu thiết kế khác làm cho việc tính toán lựa chọn tối ưu xiclon thêm phức tạp và khó khăn. Thông thường người ta luôn luôn ưu tiên chọn loại xiclon có lưu lượng phù hợp, đồng thời có hiệu quả lọc cao và tổn thất áp suất bé. Trên cơ sở đó các nhà khoa học nghiên cứu thiết kế và chế tạo xiclon cũng luôn luôn tìm kiếm cách xác định tỷ lệ kích thước hợp lý của xiclon để đạt được những tính năng ưu việt nêu trên. 2.2.4. Các dạng tổ hợp khác nhau của xiclon 2.2.4.1. Lắp nối tiếp hai xiclon cùng loại Khi hai xiclon cùng loại ghép nối tiếp với nhau thì hiệu quả lọc của hệ thống có cao hơn so với hiệu quả lọc của từng xiclon làm việc riêng lẻ, tuy nhiên sự tăng hiệu quả lọc ấy không nhiều trong lúc sức cản của hệ thống thì tăng gấp đôi so với một xiclon. Ngoài ra sự tăng hiệu quả lọc của hệ thống hai xiclon lắp nối tiếp đáng xem xét là hiệu quả lọc theo cỡ hạt chứ không phải hiệu quả lọc tổng cộng, bởi vì khi lực tách bụi trong hai xiclon hoàn toàn như nhau thì xiclon thứ hai không thể tách được cỡ bụi có kích thước nhỏ hơn so với xiclon thứ nhất. 2.2.4.2. Lắp song song hai hoặc nhiều xiclon cùng loại Có rất nhiều căn cứ chứng tỏ rằng hiệu quả lọc của xiclon tăng khi lưu lượng tăng hoặc lưu lượng không đổi thì hiệu quả lọc tăng khi đường kính của xiclon giảm. Trong cả hai trường hợp vừa nêu, tổn thất áp suất đều tăng. Theo tài liệu của Jackson (1959) thì tồn tại một lưu lượng tối ưu đối với loại bụi và xiclon đã cho. Như vậy khi cần xử lý bụi cho một lượng khí thải lớn thì tốt nhất là nên dùng nhiều xiclon cùng loại có đường kính thích hợp lắp song song để mỗi xiclon đều làm việc với lưu lượng tối ưu của nó. Bằng cách đó ta - 27 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan vẫn có hiệu quả lọc chung của hệ thống tương đối cao mà tổn thất áp suất thì không tăng. 2.2.4.3. Xiclon tổ hợp Đây là tổ hợp của nhiều xiclon kiểu đứng – tức kiểu chuyển động ngược chiều (return – flow cyclone) có đường kính bé lắp song song trong một thiết bị hoàn chỉnh – gọi là xiclon chùm. Số lượng các xiclon con trong xiclon chùm có thể lên đến hàng trăm chiếc tùy theo cỡ năng suất của thiết bị. Có thể xem rằng hiệu quả lọc của xiclon chùm cũng bằng hiệu quả lọc của từng xiclon con riêng biệt. về mặt lý thuyết, đường kính xiclon càng bé thì sức ly tâm càng lớn và do đó hiệu quả lọc càng cao. Còn tổn thất áp suất chung của cả hệ thống bằng tổn thất áp suất của một xiclon con (dù chúng hàng trăm chiếc), dĩ nhiên là có cộng thêm các tổn thất áp suất của các bộ phận phụ trợ như ống vào, ống ra, van khóa Trong lúc đó, lưu lượng của hệ thống bằng tổng lưu lượng của tất cả các xiclon con. 2.3. Lọc bụi kiểu vách ngăn 2.3.1. Cơ cấu lọc bụi Các đặc tính quan trọng nhất của lọc bụi kiểu vách ngăn là: hiệu quả lọc, sức cản khí động và thời gian của chu kỳ hoạt động trước khi thay mới hoặc hoàn nguyên. Thông thường quá trình lọc xảy ra trong lọc bụi kiểu vách ngăn có thể chia làm hai giai đoạn. Giai đoạn đầu xảy ra quá trình giữ bụi trong vách ngăn sạch, trong lúc đó xem rằng sự thay đổi cấu trúc của vách ngăn lọc do bụi bám và do các nguyên nhân khác là không đáng kể. Giai đoạn này gọi là giai đoạn ổn định; hiệu quả lọc và sức cản khí động của vách ngăn lọc trong giai đoạn này được xem như không thay đổi theo thời gian và được xác định bởi cấu trúc của vách ngăn lọc, tính chất của bụi và chế độ chuyển động của dòng khí. Giai đoạn ổn định có ý nghĩa thực tế quan trọng đối với vách ngăn lọc làm việc trong môi trường có nồng độ bụi ban đầu nhỏ. - 28 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan Giai đoạn hai của quá trình lọc được gọi là quá trình không ổn định do có sự thay đổi cấu trúc của vách ngăn lọc bởi nhiều hạt bụi bị giữ lại trong đó, ảnh hưởng của độ ẩm hoặc bởi các nguyên nhân khác làm cho sức cản khí động và hiệu quả lọc của vách ngăn thay đổi rõ rệt. Quá trình giữ bụi trong vách ngăn diễn ra trên cơ sở những hiện tượng sau đay: khi dòng khí mang bụi đi qua vách ngăn, các hạt bụi tiếp cận với các vật liệu lọc và tại đó xảy ra tác động tương hỗ giữa hạt bụi và vật liệu. Các tác động tương hỗ này phụ thuộc vào kích thước tương đối và vận tốc của hạt, loại vật liệu lọc cũng như sự có mặt của các lực tĩnh điện, lực trọng trường hoặc lực nhiệt (hút cũng như đẩy). Các dạng chính của tác động tương hỗ giữa hạt bụi và vật liệu lọc là: va đập quán tính, thu bắt do tiếp xúc và khuếch tán. 2.3.2. Các dạng khác nhau của vách ngăn trong lọc bụi Vách ngăn lọc bụi được phân chia làm 3 cấp sau đây: Bảng 1.1. Phân cấp vách ngăn lọc bụi theo hiệu quả lọc đối với cỡ hạt bụi Cấp Kích thước hạt bụi (àm) Hiệu quả lọc η ≥ _ % III II I 10 1 1 60 85 99 2.3.2.1. Lọc bằng túi vải hoặc ống tay áo Lọc bằng túi vải có thể liệt vào loại thiết bị lọc cấp II với hiệu quả lọc có thể thay đổi trong phạm vi rất rộng từ 10 – 90% đối với cỡ bụi dưới micromet. Cấu tạo của vách ngăn lọc bao gồm nhiều túi vải dệt từ các loại sợi khác nhau như len, gai, sợi bông vải, sợi thủy tinh lồng vào khung lưới thép để bảo vệ. Trong công nghiệp thường dùng loại túi vải hình ống và lắp vào một thiết bị hoàn chỉnh có kèm theo các bộ phận cơ giới để giữ bụi được gọi là thiết bị lọc ống tay áo (hình 1.6 và hình 1.7). - 29 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan Hình 1.6. Thiết bị lọc bụi ống tay áo nhiều đơn nguyên, giũ bụi bằng cơ cấu rung và thổi khí ngược chiều. 1 – phễu chứa bụi với trục vít thải bụi; 2 – cơ cấu rung để giũ bụi; 3 – ống góp; 4 – ống dẫn khí chứa bụi đi vào ống góp; 5 – đơn nguyên đang thực hiện quá trình giũ bụi; 6 – van; 7 – khung treo các chùm ống tay áo; 8 – van thổi khí ngược để giũ bụi; 9 – ống dẫn khí sạch thoát ra. Thiết bị gồm nhiều ống tay áo đường kính 125 – 300 mm, chiều cao từ 2,5 – 3 m, đầu dưới liên kết vào bản đáy đục lỗ tròn bằng đường kính của ống tay áo hoặc lồng vào khung và cố định đầu trên vào bảng đục lỗ. Khí cần lọc được đưa vào phễu chứa bụi rồi theo các ống túi vải đi từ trong ra ngoài (hoặc từ ngoài vào trong) để đi vào ống góp khí sạch và thoát ra ngoài. Khi bụi đã bám nhiều trên mặt trong (hoặc mặt ngoài) của ống tay áo làm cho sức cản của chúng tăng cao ảnh hưởng đến năng suất lọc, ta tiến hành hoàn nguyên bằng cách giũ bụi kết hợp với thổi khí ngược từ ngoài vào trong ống tay áo (hoặc phụt không khí nén kiểu xung lực để không khí đi từ trong ra ngoài ống tay áo). - 30 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan Thiết bị lọc được chế tạo thành nhiều đơn nguyên và lắp nhiều đơn nguyên để thành một hệ thống có năng suất lọc đáp ứng yêu cầu. Để hệ thống làm việc liên tục, quá trình hoàn nguyên được tiến hành định kỳ và tuần tự cho từng đơn nguyên hoặc từng nhóm đơn nguyên trong lúc các đơn nguyên khác trong hệ thống vẫn làm việc theo chu kỳ lọc bình thường. Hình 1.7. Thiết bị lọc bụi ống tay áo có khung lồng và có hệ thống thổi không khí nén kiểu xung lực để giũ bụi. 1– van điện từ; 2– ống dẫn không khí nén; 3– vòi phun; 4– dòng không khí nén; 5 – hộp điều khiển tự động quá trình hoàn nguyên (giũ bụi); 6 – ống tay áo; 7 – khung lồng; 8 – phễu chứa bụi. 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 không khí xung quanh vào 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 trò bảo vệ các chùm ống tay áo, thậm chí không cần có vỏ thiết bị và khí thoát ra từ các ống tay áo có thể tuần hoàn trở lại hệ - 31 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan thống sản xuất hoặc trực tiếp thải ra khí quyển nếu trong khí thải không chứa các chất khí độc hại vượt quá giới hạn cho phép. Năng suất và hiệu quả lọc của thiết bị lọc túi vải phụ thuộc rất nhiều vào chất liệu vải lọc. Bảng 1.2. Năng suất của thiết bị lọc túi vải phụ thuộc vào chất liệu vải lọc Vải lọc Len hoặc vải bông sợi Vải bằng sợi tổng hợp Vải bằng sợi thủy tinh Năng suất lọc đơn vị, m3/m2.ph 0,6 ữ 0,12 0,5 ữ 1 0,3 ữ 0,9 2.3.2.2. Lọc kiểu tấm xốp Lọc kiểu tấm xốp thuộc loại lưới lọc cấp III, trong đó các sợi được sắp xếp với khoảng cách tương đối lớn để đảm bảo sức cản khí động của lưới lọc không quá lớn và vận tốc lọc được cao (1,5 ữ 3 m/s). Trong điều kiện như vậy, quá trình giữ bụi trong lưới lọc kiểu tấm chủ yếu là dưới dạng va đập của lực quán tính. Để cho bụi không bị cuốn theo dòng khí sau khi đã bám trên các sợi lưới, người ta dùng dầu công nghiệp tẩm ướt toàn bộ lưới lọc, ngoài tác dụng giữ bụi còn bảo vệ lưới lọc không bị han gỉ. Hình 1.8. Cấu tạo lưới lọc kiểu tấm xốp - 32 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan Trên hình 1.8 là lưới lọc kiểu tấm xốp với vật liệu đệm là lỏi kim loại hoặc sứ. Kích thước thông thường của tấm lọc là 500 x 500 x (75 ữ 80) mm, khâu kim loại có kích thước 13 x 13 x 1mm, trở lực của lưới lọc khá bé 30 ữ 40 Pa. Hiệu quả lọc có thể đạt 99%, năng suất lọc đạt 4000 ữ 5000 m3/h cho 1m2 diện tích bề mặt lưới lọc, hàm lượng bụi sau bộ lọc đạt 6 ữ 20 mg/m3. Tùy theo lưu lượng không khí cần lọc các tấm lọc được ghép với nhau trên khung phẳng hoặc ghép nhiều tầng để tăng hiệu quả lọc (hình 1.9). Hình 1.9. Lắp ghép bộ lưới lọc kiểu tấm xốp 2.4. Thiết bị lọc bụi theo phương pháp ướt Quá trình lọc bụi trong thiết bị lọc bụi theo phương pháp ướt được dựa trên nguyên lý tiếp xúc giữa dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cắn bùn. Phương pháp lọc bụi bằng thiết bị lọc ướt có thể xem là rất đơn giản nhưng hiệu quả lại rất cao. Thiết bị lọc bụi theo phương pháp ướt có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại thiết bị lọc bụi khác. Cụ thể là: - Thiết bị lọc bụi theo phương pháp ướt dễ chế tạo, giá thành thấp nhưng hiệu quả lọc bụi cao. - Có thể lọc được bụi kích thước dưới 0,1àm. - 33 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan - Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao mà một số thiết bị lọc bụi khác không thể đáp ứng được như bộ lọc túi vải, bộ lọc bằng điện. - Thiết bị lọc bụi theo phương pháp ướt không những lọc được bụi mà còn lọc được khí độc hại bằng quá trình hấp thụ, bên cạnh đó nó còn được sử dụng như thiết bị làm nguội và làm ẩm khí mà trong nhiều trường hợp trước thiết bị bằng điện phải cần đến nó. Tuy nhiên, thiết bị lọc bụi theo phương pháp ướt cũng có một số nhược điểm đáng lưu ý: - Bụi được thải ra dưới dạng cắn bùn do đó có thể làm phức tạp cho hệ thống thoát nước và xử lý nước thải. - Dòng khí thoát ra từ thiết bị lọc có độ ẩm cao và có thể mang theo những giọt nước làm han gỉ đường ống, ống khói và các bộ phận khác ở các bộ phận khác phía sau thiết bị lọc. - Trường hợp khí thải có chứa các chất ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và hệ thống đường ống bằng sơn chống gỉ hoặc phải chế tạo thiết bị và đường ống bằng vật liệu không han gỉ. Chất lỏng được sử dụng phổ biến nhất trong thiết bị lọc bụi theo phương pháp ướt là nước. Trường hợp thiết bị lọc có chức năng vừa khử bụi vừa khử khí độc hại thì chất lỏng có thể là một loại dung dịch nào đó do quá trình hấp thụ quyết định. Thiết bị lọc bụi theo phương pháp ướt có thể chia thành các loại sau đây tùy thuộc vào nguyên lý hoạt động của chúng. 2.4.1. Buồng phun, thùng rữa khí rỗng Buồng phun hoặc thùng rữa khí rỗng được sử dụng rất phổ biến để lọc bụi thô trong khí thải đồng thời để làm nguội khí như là cấp lọc chuẩn bị và “gia công” bụi trước thiết bị lọc bụi bằng điện nhằm giảm nồng độ bụi ban đầu và điều chỉnh điện trở suất của bụi. Trên hình 1.10 là sơ đồ cấu tạo của thùng rữa khí rỗng. Nước được phun từ trên xuống và dòng khí được dẫn ngược từ dưới lên. Cũng có thể bố trí vòi - 34 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan phun từ bốn phía xung quanh và phun theo phương ngang vào dòng khí. Vận tốc dòng khí trong thiết bị vào khoảng 0,6 – 1,2 m/s. Nếu vận tốc dòng khí lớn hơn, nước có thể bị dòng khí mang theo nhiều mà tấm chắn nước không đủ khả năng để cản lại. Để dòng khí phân bố đều đặn trên toàn bộ tiết diện ngang của thiết bị, người ta bố trí thêm bộ phận phân phối khí ở tiết diện vào của dòng khí. Hình 1.10. Buồng phun hoặc thùng rữa khí rỗng 1 – vỏ thiết bị; 2 – vòi phun nước; 3 – tấm chắn nước; 4 – bộ phân hướng dòng và phân phối khí. 2.4.2. Thiết bị lọc bụi có lớp đệm bằng vật liệu xốp theo nguyên lý ướt Thiết bị lọc có lớp đệm bằng vật liệu xốp theo nguyên lý ướt còn gọi là thiết bị (tháp) rữa khí hoặc scrubơ gồm một thùng tiết diện tròn hoặc chữ nhật bên trong có chứa một lớp đệm bằng vật liệu xốp và được tưới nước. Khí đi từ dưới lên xuyên qua lớp vật liệu xốp, khi tiếp xúc với lớp vật liệu ướt bụi sẽ bị bám lại ở đó còn khí sạch thoát ra ngoài. Một phần bụi bị nước cuốn trôi xuống thùng chứa và được xả dưới dạng cặn bùn. Khí ra Khí vào Nước 1 4 2 3 Xả cắn bùn - 35 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan Cấu tạo của loại thiết bị này cho phép làm việc với vận tốc khí lớn (có thể đạt 10m/s), nhờ đó kích thước thiết bị sẽ được gọn nhẹ hơn. Hình 1.11. Tháp rửa khí scrubơ 1 – tấm đục lỗ; 2 – lớp vật liệu rỗng; 3 – dàn ống phun nước Hình 1.12. Thiết bị phun nước có lớp đệm kiểu nằm ngang 1– vòi phun; 2– vỏ và khung; 3– hệ thống tưới nước; 4– phần không tưới nước Nước tưới Khí ra Xả cắn bùn Khí vào 1 2 3 Khí vào Khí ra 2 1 3 4 2 6 5 - 36 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan của lớp đệm – thay cho tấm chắn nước; 5– bể chứa cắn bùn; 6– vật liệu xốp. 2.4.3. Thiết bị lọc bụi loại tháp đĩa Hình 1.13. Thiết bị lọc bụi có đĩa chứa nước sủi bọt a) Loại dội nước dập khí: 1 – vỏ thiết bị; 2 – vòi phun nước; 3 – đĩa đục lỗ; b) Loại chảy tràn: 1 – vỏ thiết bị; 2 – đĩa đục lỗ; 3 – hộp chứa nước cấp vào; 4 – tấm chắn chảy tràn; 5 – hộp xả nước tràn. Nguyên lý làm việc của thiết bị có đĩa chứa nước sủi bọt là nước cấp vào đĩa vừa đủ để tạo một lớp nước có chiều cao thích hợp, dòng khí đi từ dưới lên qua đĩa đục lỗ làm cho lớp nước sủi bọt. Bụi trong khí tiếp xúc với bề mặt của những bong bóng nước và bị giữ lại rồi theo nước chảy xuống thùng chứa. Thiết bị lọc bụi ướt kiểu đĩa sủi bọt có khả năng lọc được bụi cỡ bằng hoặc trên 5àm với hiệu quả lọc tương đối cao. Ngoài hai loại thiết bị lọc bụi có đĩa chứa nước sủi bọt nêu trên, trong công nghiệp còn sử dụng khá phổ biến loại thiết bị lọc bụi có đĩa va đập và Khí vào Khí vào Khí ra Khí ra Nước Nước Cắn bùn Cắn bùn 1 2 3 1 4 5 3 2 - 37 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan phản xạ. Đây là loại thiết bị có nhiều tầng sủi bọt và kết hợp cả nguyên lý phun nước trong thùng rỗng có tấm phản xạ và va đập đối với luồng nước phun ra ở tầng dưới của thiết bị. Hình 1.14. Thiết bị lọc bụi kiểu ướt có đĩa va đập và phản xạ 1 – đĩa tích tụ; 2 – đĩa va đập và phản xạ; 3 – tấm chắn nước; 4 – vòi phun nước; 5 – tấm phản xạ; 6 – ống tràn. 2.5. Thiết bị lọc bụi theo phương pháp điện trường Thiết bị lọc bụi theo phương pháp điện trường có một số ưu điểm sau: - Độ làm sạch cao, đạt đến 90 – 99%. - Năng lượng tiêu hao ít, cứ 1000m3 khí tiêu tốn 0,1 – 0,8kW và trở lực không quá 3 – 15 mmH2O. - Có thể làm việc ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn hóa học. - Có thể tự động hóa và cơ giới hóa hoàn toàn. 2.5.1. Cơ sở vật lý của quá trình lọc điện - 38 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan Mắc hai bản kim loại song song cách nhau bởi lớp không khí trong mạch điện, ta thấy không có dòng điện chạy trong mạch vì không khí giữa hai điện cực không dẫn điện. Hình 1.15. Sơ đồ nguyên lý của lọc điện 1 – nguồn điện; 2 – bản cực; 3 – điện kế. Khi ta tăng hiệu điện thế giữa hai điện cực ta thấy kim điện kế lệch đi, chứng tỏ có dòng điện chạy trong mạch vì không khí giữa hai bản điện cực có sự ion hóa. Sự ion hóa không khí giữa hai điện cực xảy ra do hai trường hợp:  Bị ion hóa: dưới tác dụng của các nhân tố gây ion hóa như tia phóng xạ, tia Rơntgen,các phần tử không khí bị ion hóa thành các ion và điện tử tự do. Sau khi chấm dứt tác động gây ion hóa, xảy ra quá trình ngược lại để tạo ra các phần tử trung hòa qua sự liên kết của ion trái dấu.  Tự ion hóa: qua sự tăng của hiệu số điện thế giữa hai điện cực đến một giá trị vượt quá hằng số điện môi của không khí, thì không khí giữa hai điện cực bị ion hóa. Trong kỹ thuật lọc điện người ta dùng phương pháp tự ion hóa. Dưới tác dụng của điện thế, các phân tử khí phân chia thành các ion và các electron tự do. Các ion và electron tự do này chuyển động về phía điện cực trái dấu. Vận tốc chuyển động và động năng của chúng càng tăng khi điện thế giữa hai điện cực càng lớn. Trên đường đi đến điện cực, các ion và electron va đập vòa các phân tử khí trung hòa và ion hóa chúng. Ngoài sự va đập, sự chuyển động mãnh liệt của các phần tử khí cũng làm tăng sự ion hóa. 1 2 3 + − - 39 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan Khi hiệu số điện thế giữa hai điện cực tăng đến giá trị tới hạn, gọi là điện thế xuyên thủng không khí, thì cường độ dòng điện tăng rất nhanh, giữa hai bản cực xuất hiện tia lửa điện. Hiện tượng này gọi là tự phóng điện, giống như hiện tượng chập mạch. Sự xuất hiện tia lửa điện là do giữa hai điện cực song song có một điện trường đồng nhất, ở điện thế cao khả năng ion hóa ở mọi nơi giữa hai điện cực như nhau và số ion và electron tạo thành đồng thời rất lớn và phát sáng như tia lửa giữa hai điện cực, sau đó không tiếp tục ion hóa các phần tử khí nữa. Trong lọc điện cần tránh sự xuất hiện tia lửa điện, bằng cách sử dụng một điện cực là tấm phẳng hay ống, còn cực kia bằng dây, để cho điện trường giữa hai cực không đồng nhất với nhau. Xung quanh điện cực dây, điện trường lớn hơn nên khả năng ion hóa tốt hơn; càng xa điện cực dây, điện thế của điện trường càng giảm, nên khả năng ion hóa cũng yếu dần. Lớp không khí giữa hai điện cực đóng vai trò như lớp cách điện. 2.5.2. Các loại thiết bị lọc điện trong công nghiệp Trên hình 1.16 là máy lọc tấm loại XK – 45 là máy lọc tấm hai buồng. Loại này thường được dùng để lọc khói lò đốt quặng, hàm lượng bụi đến 0,2g/m3 (với vận tốc dòng khí khoảng 0,7m/s). - 40 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan Hình 1.16. Máy lọc tấm loại XK – 45 1 – thân đứng; 2 – buồng chứa bụi; 3 – cửa khí vào; 4,11 – buồng thiết bị; 5 – van; 6 – phân phối; 7– cực tấm; 8– cực dây; 9,10 – khung; 12– cửa khí ra. Hình 1.17. Máy lọc điện ướt M – 134 1 – thân; 2 – khung; 3 – cực lắng; 4 – lưới đỡ ống; 5 – cực dây; 6 – khung dây; 7 – hộp cách điện; 8 – lưới phân phối. Để lọc khí có chứa bụi axit người ta thường dùng máy lọc điện ướt. Loại máy này thông thường có hai buồng liền nhau, khí sau khi qua buồng thứ nhất được làm ẩm nhờ tháp trung gian rồi đi vào buồng lọc điện thứ hai. Trên hình 1.17 là máy lọc điện ướt loại M – 134. Điện cực lắng được cấu tạo bởi ống lục giác (3) bằng chì gắn trên một lưới. Điện cực dây (5) có tiết diện tròn hoặc sao với đường kính 3,5mm, dài 4,4m được lắp trên khung (6) và (8). - 41 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan Dòng khí bẩn đi từ dưới lên qua lưới phân bố (9) cao 500mm bằng vòng sứ có đường kính 50 x 50mm để phân bố đều vào các ống lục giác. Vận tốc khí trong loại này lớn hơn loại tấm và đạt 0,8 – 1m/s. Nhiệt độ thiết bị lọc điện ướt là 30 – 400C, nhiệt độ cực đại đạt đến 900C, đôi khi đến 1600C. 3. So sánh hiệu quả lọc bụi theo cỡ hạt của các thiết bị lọc bụi khác nhau và sự lựa chọn thiết bị lọc bụi [5,7,17] Ngoài kích thước hạt bụi, phạm vi sử dụng hợp lý của thiết bị lọc bụi còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: nhiệt độ khí thải, nồng độ ban đầu, điều kiện vận hành Do đó việc lựa chọn một số loại thiết bị lọc bụi chủ yếu có thể dựa trên khả năng sử dụng của các thiết bị như sau:  Buồng lắng bụi: cần sử dụng cho trường hợp bụi thô, thành phần cỡ hạt trên 50àm chiếm tỷ lệ cao. Ngoài ra, buồng lắng bụi cần được sử dụng như cấp lọc thô trước các thiết bị lọc tinh đắt tiền khác.  Xiclon: thường được sử dụng trong các trường hợp bụi thô, nồng độ bụi ban đầu cao và không đòi hỏi hiệu quả lọc cao. Khi cần đạt hiệu quả lọc cao hơn nên dùng xiclon ướt hay xiclon tổ hợp.  Thiết bị lọc ướt – Scrubơ được sử dụng khi cần lọc sạch bụi mịn với hiệu quả tương đối cao; kết hợp lọc bụi và khử khí độc trong phạm vi có thể, nhất là các loại khí, hơi cháy được có mặt trong khí thải; kết hợp làm nguội khí thải và độ ẩm trong khí thải đi ra khỏi thiết bị không gây ảnh hưởng gì đáng kể đối với thiết bị cũng như các quá trình công nghệ liên quan.  Thiết bị lọc túi vải được sử dụng cho các trường hợp cần đạt hiệu quả lọc cao hoặc rất cao; cần thu hồi bụi có giá trị ở trạng thái khô; lưu lượng khí thải cần lọc không quá lớn; nhiệt độ khí thải tương đối thấp nhưng phải cao hơn nhiệt độ điểm sương. - 42 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan  Thiết bị lọc bụi bằng điện được sử dụng khi cần lọc bụi tinh với hiệu quả lọc rất cao; lưu lượng khí thải rất lớn và cần thu hồi bụi có giá trị. Khi thiết kế hệ thống xử lý bụi và chọn lựa thiết bị lọc bụi cần xem xét thật đầy đủ và đúng đắn các đặc điểm và thông số kỹ thuật sau đây:  Nhiệt độ và độ ẩm của khí đi vào hệ thống lọc bụi và những chất ô nhiễm khác đi kèm theo bụi.  các đặc tính lý hóa của bụi: vật liệu bụi, phân cấp cỡ hạt, khối lượng đơn vị, giới hạn cháy nổ  Nồng độ ban đầu của bụi trong khí thải.  Lưu lượng khí thải và sự thay đổi của lưu lượng khí thải.  Mức độ lọc yêu cầu và nồng độ cho phép của bụi còn lại trong khí thải sau khi lọc.  Phương pháp và chu kỳ xả bụi bị giữ lại trong thiết bị lọc, khả năng thu hồi bụi có giá trị.  Các yêu cầu đặc biệt đối với hệ thống hút bụi, cụ thể như quạt làm việc với khí mang bụi hay khí đã được lọc sạch bụi, tức thiết bị lọc bụi nằm trên đường ống đẩy hay đường ống hút của quạt.  Có khả năng sử dụng thiết bị lọc ướt hay không, nguồn nước cung cấp, vấn đề nước thải có lẫn cắn bùn và vấn đề độ ẩm cao của khí thải.  Các điều kiện vận hành thiết bị; phương pháp đo đạt kiểm tra các thông số làm việc của hệ thống cũng như các điều kiện dọn vệ sinh định kỳ đối với thiết bị. - 43 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan Phần 2 PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU 1. Các phương pháp phân tích sử dụng trong nghiên cứu [5,22,23,24] 1.1. Phương pháp xác định độ phân cấp cỡ hạt của bụi 1.1.1. Phân tích cỡ hạt bụi bằng phương pháp rây Hệ thống rây phân tích là những rây hình tròn có đường kính Φ = 150 ữ 350 mm và chiều cao H = 50 mm. Lưới rây được đan bằng dây đồng hoặc thép không gỉ. Các rây được đặt chồng khít lên nhau theo thứ tự giảm dần kích thước lỗ rây từ trên xuống. Dưới cùng là đáy rây sẽ thu được các hạt có kích thước bé nhất. Cấu tạo của máy rây được thể hiện trên hình 2.1. Hình 2.1. Cấu tạo rây máy 1 – nắp đậy; 2 – các thớt rây; 3 – khay hứng; 4 – động cơ điện; 5 – ốc cài nắp đậy - 44 - Nghiên cứu phương pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan Có nhiều loại cỡ rây khác nhau: - Theo quy phạm của liên xô (cũ) rây được chế tạo theo các cỡ mắt rây sau đây: 0,04 – 0,045 – 0,05 – 0,063 – 0,08 – 0,09 – 0,1 – 0,125 – 0,16 – 0,2 – 0,25 – 0,315 – 0,4 – 0,5 – 0,63 – 0,8 – 1 – 1,25 – 1,6 – 2 – 2,5 mm; - Cỡ rây của Đức: 5 – 10 – 15 – 20 – 25 – 30 – 35 – 40 – 45 – 50 – 60 – 63 – 70 – 80 – 90 – 100 àm. Tiến hành thực hiện: Cân 20 – 50 g bụi sau khi đã sấy khô ở 1100C trong thời gian 1 giờ, để nguội và đổ vào rây trên cùng, đậy nắp và cho động cơ hoạt động trong thời gian 15 – 20 phút. Quá trình rây được xem là kết thúc nếu đem một thớt rây bất kỳ ra rây lại trong 3 phút mà phần lọt rây không quá 1% khối lượng bụi có trên rây đó. Sau khi rây xong, ta cân các phần bụi trên mỗi thớt rây, kể cả phần bụi trên khay dưới cùng bằng cân phân tích và ghi vào bảng kết quả. Tổng cộng khối lượng bụi cân được trên tất cả các thớt rây (kể cả trên khay) không lệch quá 2% so với khối lượng bụi ban đầu là đạt yêu cầu.