Đồ án Xây dựng quy trình công nghệ để xử lý nhiệt nóng, bụi hơi khí độc

nhiệt mà hình thành được sự trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài nhà xưởng. Trường hợp ngoài trời có gió và thổi gió chính diện vào nhà thì trên mặt trước của nhà áp xuất của gió có trị số dương gọi làm mặt đón gió, còn trên mặt phía sau thì áp suất có trị số âm gọi là mặt khuất gió. Nếu trên mặt khuất gió và đồn gió có mở cửa thì gió sẽ thổi qua nhà từ phía áp suất cao đến phía áp suất thấp. Kết quả ta vẫn được sự lưu thông và trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài nhà, nhưng khác với trường hợp trên, ở nay sụ trao đổi không khí là do gió gây ra. Trong hai trường hợp thông gió tự nhiên nêu trên, bằng cách bố trí hợp lý các cửa thông gió. Do đó người ta còn gọi các trường hợp thông gió nói trên là thong gió có tổ chức. Với thông gió tự nhiên chúng ta phải tính được lượng không khí trao đổi và điều chỉnh được lượng không khí trao đổi ấy tùy theo điều kiện bên ngoài: nhiệt độ không khí, độ ẩm, hướng và vận tốc gió. Thông gió tự nhiên có hai nguyên lý hoạt động: - Lợi dụng áp lực gió ngoài trời tổ chức cho thổi vào nhà xưởng, và không khí ngoài trời thường mát, sạch hơn bên trong cho nên cách làm này sẽ cho không khí trong nhà giảm nóng, nhưng thường tăng độ ẩm và phần nào giảm bụi, khí độc. - Lợi dụng nguồn nhiệt dư có trong nhà xưởng như miệng lò, mặt công nghệ gia công nhiệt, phản ứng hóa học sinh nhiệt… sẽ hình thành áp lực nhiệt hay là trên mặt nóng sẽ hình thành luồng đối lưu nóng. Nếu tổ chức cho lượng khí nóng của luồng đối lưu thoát ra ngoài trời bằng cửa trời, ống thông hơi, …với một lưu lượng ra Lra (m3/h) thì không khí ngoài trời sẽ lùa vào nhà xưởng một lưu lượng Lvào= Lra (m3/h) theo cửa mở tính sẵn. Tức là các cửa này về phía mà ở ngoài trời không khí sạch, không bị ô nhiễm (trước cửa có nhiều cây cối, chậu cây kiểng, hồ nước hay bãi đất trống; có sông rạch chảy ngay qua…) Tính toán lượng gió cần thiết để khử lượng nhiệt dư trong nhà xưởng bằng công thức sau: Lcần = Trong đó: - tra: là nhiệt độ cho phép nơi làm việc của người công nhân lao động trong nhà xưởng (thường lấy tra =32oC) - tvào: nhiệt độ ngoài trời. (oC) - Lcần : là lưu lượng gió cần thiết để khử lượng nhiệt dư trong nhà xưởng (kg/h) Để lưu lượng gió cần thiết để khử lượng nhiệt dư trong nhà xưởng là m3/h thì lấy Lcần (kg/h)/γ với γ=353/(273+ tvào) (kg/m3) Và Lcần chính là lượng gió được lấy từ gió ngoài trời vào qua cửa sổ của nhà xưởng (Lgió cửa sổ ) và được tính bằng công thức sau: Lgió cửa sổ = μ.vcs.Fcs.3600 (m3/h). Trong đó: - μ =0,65 : hệ số lưu lượng. - vcs: vận tốc gió vào qua cửa sổ (m/s). - Fcs: diện tích cửa sổ ( diện tích cửa sổ =30% diện tích của bức tường). (m2) Với thông gió tự nhiên có những ưu điểm: - Lấy được gió trời, thường gió ngoài trời là gió tươi, trong sạch ít bị ô nhiễm, ít bụi, không có mùi hôi, ít vi trùng… - Là nguồn năng lượng tự nhiên, rẻ tiền, công nghệ sử dụng đơn giản, dễ tính toán. - Gió trời hợp với sinh lý con người, tạo cảm giác dễ chịu, thoải mái cho người công nhân lao động. Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm, thông gió tự nhiên có những nhược điểm sau: - Nếu nhà xưởng quy hoạch kém nghĩa là cửa trời, cửa sổ, thiết kế không phù hợp với hướng gió, hay trước cửa không có cây cối, vòi nước, hồ nước…do đó không lấy được gió thì không giải quyết được bài toán nhiệt dư bằng thông gió tự nhiên. Với gió lấy vào là gió bị ô nhiễm với nhiệt độ to 32oC thì dựa vào công thức trên thì Lcần =, nghĩa là lấy gió bao nghiêu cũng không làm mát cho công nhân, khi đó lấy gió thấy bại. - Đặc biệt, khi không có gió (gió lặng), nhất là vào mùa nóng thì thông gió tự nhiên không lấy gió được, do đó nhà xưởng dùng quạt, gây tốn điện hay lắp máy điều hòa thì tốn nhiều chi phí nên không khả thi. 1.4.3.2. Thông gió nhân tạo - Thông gió nhân tạo hay còn gọi thông gió cơ khí là trường hợp thông gió có sử dụng quạt chạy bằng động cơ điện để làm không khí chạy từ chỗ này sang chỗ khác. Bằng máy quạt và đường ống nối liền với nó ta có thể lấy đi không khí sạch ngoài trời thổi vào trong nhà hoặc hút không khí nóng và ô nhiễm trong nhà thải ra ngoài. Như vậy thông gió nhân tạo có hai trường hợp: hệ thống thông gió cơ khí thổi vào và hệ thống thông gió hút ra. + Trường hợp thổi vào thường được áp dụng khi chỉ cần đưa không khí mát và trong sạch vào một số vị trí làm việc cần thiết, còn những khu vực khác của nhà xưởng có thể sử dụng thông gió tự nhiên. + Trường hợp hút ra được áp dụng khi lượng trao đổi không khí tương đối nhỏ. Nó còn được áp dụng trong các phòng có tỏa hơi khí độc hại… Khi hệ thống hút làm việc, áp suất không khí trong các phòng đó sẽ thấp hơn so với xung quanh và nhờ thế hơi khí độc không lan tỏa ra các phòng lân cận. Nếu xét đến phạm vi phục vụ của các hệ thống thông gió, có thể phân chia chúng thành hai loại khác nhau: hệ thống thông gió chung và hệ thống thông gió cục bộ. - Sử dụng buồng phun mưa nhân tạo làm mát bốc hơi đoạn nhiệt: Làm mát không khí bằng bốc hơi đoạn nhiệt là biện pháp rất quan trọng để chống nóng. Không khí ngoài trời lúc nóng nhiều ( to>35oC thì cũng là lúc < 60% ) tức là nếu phun nhiều nước với các giọt nước nhỏ li ti thì nước bốc hơi mạnh và không khí sau đó sẽ giảm nhiệt độ. Nước không chỉ làm lạnh mà chỉ là nước máy bình thường, nước giếng…Phương pháp này đáp ứng được nhiều thời gian tạo ra vi khí hậu mát mẻ, không khí cấp vào cho công nhân lao động ở nơi làm việc cũng sạch hơn. Có thể coi đây là hệ thống điều hòa không khí cấp thấp. Để sử dụng tốt hệ thống này thì hiểu biết về các quá trình trao đổi nhiệt ẩm giữa nước và không khí như sau + Khi nhiệt độ nước phun mà tn > tk (nhiệt độ không khí qua buồng phun). Không khí đi qua buồng phun xong sẽ tăng nhiệt độ, tăng độ ẩm mạnh, I-d đếu tăng. Quá trình này coi là quá trình làm ấm không khí vào mùa đông ở miền Bắc. + Khi tn = tk đây là quá trình đẳng nhiệt t = const trên biểu đồ I-d; , d , đều tăng. + Khi tn = tư đây là quá trình làm mát bốc hơi đoạn nhiệt. Nước phun thường được bơm từ các bể tuần hoàn: sau khi không khí tiếp xúc với các giọt nước nhỏ bốc hơi mạnh, tk giảm, I = const, còn , d đều tăng. Theo kinh nghiệm thì nước phun chỉ có 2% bốc hơi sinh lạnh, còn 98% rơi lại vào bể tuần hoàn và sau một thời gian hệ thống hoạt động tn = tư ( kể cả hiện tượng để một chậu nước với nhiệt độ 29oC trong phòng sau một thời gian hơn một giờ nhiệt độ nước trong chậu giảm nhiệt độ tư của không khí ở đó. Cho nên thực tế lúc đầu nước trong chậu ấm, sau đó 1 giờ sẽ có nhiệt độ = tư (2425oC) nên rất mát. Công thức tính lượng nước phun thông qua công thức tính hệ số phun: = Với: - Gn: lượng nước phun (kg/h) - Gkk: lượng không khí qua buồng phun (kg/h) và Gkk = 1,23.Lcần + Khi tn < ts ( nhiệt độ điểm sương) quá trình này làm cho không khí giảm nhiệt độ, giảm , I, d đều giảm. Đây là quá trình làm mát và làm khô không khí. Thật là thú vị khi phun nước vào không khí mà lại làm không khí khô đi mới thật là đặc biệt. Trong hệ thống điều hòa không khí cấp cao thường sử dụng quá trình này khi cần làm mát và giảm ẩm cho không khí và nước phun phải được làm lạnh đến 8 -12oC. Hệ thống làm mát bốc hơi đoạn nhiệt là buồng trao đổi nhiệt ẩm sử dụng các vòi phun ly tâm tạo ra giọt nước nhỏ để trong buồng hình thành một khối mù dày đặc, còn có thể dùng buồng tưới nước làm ướt lên mặt bốc hơi tạo ra diện tích lớn ( là các ống sứ, nhựa xếp sole và chiếm một chiều cao đáng kể; các vòi nước tưới liên tục lên lớp vật liệu đó). Quạt ly tâm phun nước vào buồng cánh cũng là một dạng hệ thống làm mát không khí đã được nhiều nơi ứng dụng có hiệu quả và có cấu tạo của nó gọn nhẹ, chi phí không cao về quản lý, vận hành và bảo trì thì phải thận trọng đúng phương pháp quy định. Không khí sau buồng phun mưa sẽ giảm nhiệt độ từ 35oC, tăng đến 9095% sẽ được nén vào ống gió chính dẫn sâu vào trong xưởng có dọc đường, có lắp các ống nhánh, có lấp các miệng thổi tạo ra các luồng gió đưa thẳng trực tiếp vào cỏ thể người công nhân lao động hoặc thổi lượng không khí đều khắp trong không gian nhà xưởng. Với buồng phun mưa nhân tạo làm mát bốc hơi đoạn nhiệt thì có ưu điểm là vừa làm mát vừa làm sạch không khí. Vì giảm nóng đi từ 5 10oC, tăng ion (-), tăng . Khi nhiệt động cao, càng nóng thì càng khô (ở miền Nam nếu to > 33oC thì <60%) bốc hơi càng nhiều, khả năng làm mát cao, dập bụi tốt với 70%, hấp thụ 3035% hơi khí độc…; nước dễ kiếm chỉ cần nước không cặn, nước không ăn mòn thiết bị…; Rẻ tiền chỉ bằng 1/3 chi phí khi dùng máy lạnh, mày điều hòa... và có thể giải quyết được như trọn cả năm đối với các nhà máy xí nghiệp ở miền Nam; Tạo dư âm, nghĩa là người công nhân lao động cảm thấy dễ chịu sau khi phun mưa làm mát bốc hơi đoạn nhiệt; hiệu suất phun của buồng cao 9095%. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm thì buồng phun mưa nhân tạo có những khuyết điểm: - Buồng hơi lớn ( dài = 4,5m; rộng = 2,8m; cao = 1,8m) chiếm diện tích. Buồng có lắp quạt để thổi gió vào: Nlt = Trong đó: + Nlt: công suất của quạt ly tâm (kW) + : Tổng trở áp lực ( gồm tổng trở buồng và đường ống) (kg/m3) + Lb: Lưu lượng không khí (gió) trong buồng. Lb=(kg/h) - Phải tích trữ nước nhiều, gặp khó khăn khi thiếu nước … Đặc biệt đối các xí nghiệp nhà máy ở miền Bắc với khí hậu: nhiệt độ cao và độ ẩm cũng cao thì sử dụng buồng phun mưa nhân tạo làm mát bốc hơi đoạn nhiệt không hiệu quả, nếu có thể nên làm một đường ống có đặt lò sưởi (để sấy cho không khí vào buồng phun nóng lên) bên cạnh buồng phun mưa để lấy gió, không khí tuần hoàn: không khí ngoài ẩm pha trộn với không khí trong khô để lấy không khí vào buồng phun có độ ẩm thấp khi đó hiệu suất phun sẽ tăng. Hay nếu có thể thì dùng máy điều hòa cho nhà xưởng. Chương 2 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỤI TRONG MÔI TRƯỜNG LAO ĐỘNG 2.1. Định nghĩa Bụi là tập hợp nhiều hạt chất rắn có kích thước nhỏ, tồn tại lâu trong khí dưới dạng bụi lắng, bụi bay, bụi mù, bụi khói. Đặc điểm chung các bụi chuyển động trong không khí không hoàn toàn giống như chuyển động của vật rắn kích thước lớn (rơi xuống với gia tốc trọng trường). Kích thước của các hạt bụi thường từ 0,001μm đến trên 10μm. Dù có kích thước nhỏ nhưng là một không gian rộng lớn, nơi vi khuẩn, vi trùng... sinh sống. Bụi là một trong những yếu tố gây ô nhiễm không khí. 2.2. Nguồn phát sinh bụi Bụi được phát sinh ở nhiều dạng như: Không khí trong môi trường sống và môi trường lao động rất hay bắt gặp bụi, bởi vì có rất nhiều loại bụi và do nhiều nguyên nhân gây ra, cả do thiên nhiên và do con người. Do thiên nhiên như: gió, lốc, sạt lở núi, đổ cây, cháy rừng, núi lửa,… Do con người như khai thác vận chuyển đất, đá, khoáng sản, nấu luyện kim loại, sản xuất và vận chuyển vật liệu xây dựng, chế biến bông vải sợi, gia công cắt gọt, thi công các công trình, … và rất nhiều hoạt động trong đời sống hàng ngày cũng gây ra bụi… 2.3. Phân loại bụi Bụi được phân loại theo ba cách: Nguồn gốc sinh bụi, kích thước hạt bụi, tác hại của bụi đối với cơ thể người. 2.3.1. Theo nguồn gốc: bao gồm bụi hữu cơ, bụi vô cơ. Bụi hữu cơ như: gỗ, bông, lông, tóc, nhựa hoá học, cao su,… Bụi vô cơ như: đất sét, thạch anh, đá vôi, bụi kim loại, bụi hỗn hợp sinh ra ở các lò đốt, làm sạch vật đúc,… 2.3.2. Theo kích thước hạt Bụi có kích thước lớn hơn 10μm là bụi rơi xuống với vận tốc tăng dần. Bụi có kích thước từ 0,1μm đến 10μm có dạng sương mù. Bụi có kích thước nhỏ thua 0,1μm có dạng khói. Theo kích thước hạt còn liên quan đến sự xâm nhập của bụi vào cơ thể người: Bụi có kích thước lớn hơn 10μm không xâm nhập được đến phổi. Bụi có kích thước trên 5 đến 10 vào được đến phổi nhưng cũng lại được sự hô hấp thải ra. Bụi có kích thước từ 0,1μm đến 5μm chủ yếu nằm lại ở phổi (8090)%. Bụi có kích thước nhỏ thua 0,1μm thì đi qua phế nang thâm nhập vào máu. 2.3.3. Theo tác hại chia thành Bụi gây tổn thương cơ học. Bụi gây nhiễm độc chung. Bụi gây bệnh nghề nghiệp. 2.4. Tác hại của bụi Bụi có nhiều tác hại đến sức khoẻ và thiết bị, chất lượng các sản phẩm. - Đối với sức khoẻ của con người bụi ảnh hưởng đến đường hô hấp, thị giác và ảnh hưởng đến cuộc sống sinh hoạt khác của con người. Đặc biệt đối với đường hô hấp, hạt bụi càng nhỏ ảnh hưởng của chúng càng lớn, với cỡ hạt 0,5 ÷10μm chúng có thể thâm nhập sâu vào đường hô hấp nên còn gọi là bụi hô hấp. Mức độ ảnh hưởng của bụi phụ thuộc nhiều vào nồng độ bụi trong không khí (mg/m3). Nồng độ bụi cho phép trong không khí phụ thuộc vào bản chất của bụi và thường được đánh giá theo hàm lượng ôxit silic (SiO2). - Bụi làm mài mòn, hư hại thiết bị sản xuất. Nhiều sản phẩm đòi hỏi phải được sản xuất trong những môi trường hết sức trong sạch. Ví dụ như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế tạo thiết bị quang học, điện tử .. 2.5. Các công nghệ xử lý bụi Muốn xử lý bụi tốt, thì trước hết ta thu gom bụi lại trước khi đưa vào buồng, các thiết bị xử lý bụi. Dùng miệng, chụp hút đưa sát vào tận nơi nguồn sinh ra bụi, khí độc. Còn không làm được điều đó vì vướng thao tác, vướng máy móc thì bao khu vực phat sinh ra bụi , khí độc nhiều rồi chừa một lỗ trống đặt chụp hút vào ( nhưng cần phải có một cái rãnh để cho không khí cấp vào vùng bị bao che đó. Trong quá trình hút người thiết kế, người hút không được đưa luồng thổi ngang vì khi ấy luồng bụi, khí độc bị hút sẽ không chính xác (một bên không hút được, một bên tràn luồng). Không nên hút với vận tốc quá lớn, vận tốc hút phải nhỏ hơn 5m/s vì khi hút mà v > 5m/s sẽ gây ồn khí động. Sau khi hút bụi, khí độc xong ta có thể đưa vào các thiết bị xử lý lắng lọc bụi. Như đã nói ở trên buồng phun mưa nhân tạo làm mát bốc hơi đoạn nhiệt có thể dập 70% lượng bụi trong nhà xưởng. 2.5.1. Buồng lắng bụi Là loại thiết bị lọc bụi đơn giản nhất, sử dụng để lọc bụi thô hoặc dùng để lọc sơ cấp trong những sơ đồ lọc nhiều cấp. Trong buồng lắng, vận tốc dòng không khí giảm, hạt bụi có xu thế lắng xuống đáy nhờ lực trọng trường. Buồng lắng bụi có cấu tạo dạng hộp, không khí vào một đầu và ra đầu kia. Nguyên tắc tách bụi của buồng lắng bụi chủ yếu dựa trên: - Giảm tốc độ hỗn hợp không khí và bụi một cách đột ngột khi vào buồng. Các hại bụi mất động năng và rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực (lực trọng trường). - Dùng các vách chắn hoặc vách ngăn đặt trên đường chuyển động của không khí, khi dòng không khí va đập vào các tấm chắn đó các hạt bụi bị mất động năng và rơi xuống đáy buồng. - Ngoặt dòng khi chuyển động trong buồng. Dưới đây trình bày cấu tạo một số kiểu buồng lắng bụi - Buồng lắng bụi loại đơn giản: Buồng đơn giản có cấu tạo hình hộp, rổng bên trong, nguyên lý làm việc dựa trên giảm tốc độ đột ngột của dòng không khí khi đi vào buồng. Buồng có nhược điểm là hiệu quả lọc bụi không cao, chỉ đạt 50 ÷ 60% và phụ tải không lớn do không thể chế tạo buồng có kích thước quá to, tốc độ vào ra buồng đòi hỏi không quá cao. Thực tế ít sử dụng buồng lọc kiểu này. Hình 2.1. Buồng lắng bụi dạng hộp loại đơn giản - Buồng lắng bụi nhiều ngăn hoặc một ngăn có tấm chắn khắc phục được nhược điểm của buồng lắng bụi loại đơn giản nên hiệu quả cao hơn. Trong các buồng lắng bụi này không khí chuyển động dích dắc hoặc xoáy tròn nên khi va đập vào các tấm chắn và vách ngăn các hạt bụi sẽ mất động năng và rơi xuống. Buồng lắng chỉ lọc được các hạt bụi có đường kính d=30100μm. Muốn đạt hiệu quả lắng bụi tốt người ta dùng buồng lắng bụi nhiều kiểu nằm ngang, khi kết hợp với tấm chắn có thể lọc được hạt bụi có đường kính d=10100μm, η =8590%. - Ưu điểm của buồng lắng bụi: thu lại được nhiều bụi khô không làm hại đến cây xanh (bụi xi măng), nóc nhà (bụi xà bông); phương pháp lắng lọc đơn giản, làm việc chắc chắn; Dễ chế tạo, dễ quản lý; Công nhân thu bụi không cực khổ, khó khăn; Trở lực không khí qua buồng lắng thấp: P=1525 kg/m3; Lưu lượng của buồng: 2000 10000m3/h, buồng càng rộng, tiết diện càng lớn thì lắng càng tốt; Buồng lắng bụi dễ thiết kế có thể đóng bằng gạch, tôn, gỗ nhưng cửa phải kín, không được hở. - Nhược điểm: Lắng bụi không hết ( hiệu suất lắng bụi thấp ); Đường kính bụi nhỏ thì không lắng được (d = 0,050,1mm) vì buồng lắng theo trọng lực của hạt bụi; chiếm diện tích lớn a) Buồng lắng bụi nhiều ngăn b) buồng lắng bụi có tấm chắn Hình 2.2. Sơ đồ các loại buồng lắng bụi 2.5.2. Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải Là loại thiết bị lọc tinh, nó có hiệu quả tương đối cao và phụ thuộc vào loại vải lọc Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải được sử dụng rất phổ biến cho các loại bụi mịn, khô khó tách khỏi không khí nhờ lực quán tính và ly tâm. Để lọc người ta cho luồng không khí có nhiễm bụi đi qua các túi vải mịn, túi vải sẽ ngăn các hạt bụi lại và để không khí đi thoát qua. Hình 2.3. Cấu tạo lọc bụi kiểu túi vải Qua một thời gian lọc, lượng bụi bám lại bên trong nhiều, khi đó hiệu quả lọc bụi cao đạt 90 ÷ 95% nhưng trở lực khi đó lớn Δp = 600 ÷ 800 Pa, nên sau một thời gian làm việc phải định kỳ rũ bụi bằng tay hoặc khí nén để tránh nghẽn dòng gió đi qua thiết bị. Đối với dòng khí ẩm cần sấy khô trước khi lọc bụi tránh hiện tượng bết dính trên bề mặt vải lọc làm tăng trở lực và năng suất lọc. Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải có năng suất lọc khoảng 150 ÷ 180m3/h trên 1m2 diện tích bề mặt vải lọc. Khi nồng độ bụi khoảng 30 ÷ 80 mg/m3 thì hiệu quả lọc bụi khá cao đạt từ 96÷99%. Nếu nồng độ bụi trong không khí cao trên 5000 mg/m3 thì cần lọc sơ bộ bằng thiết bị lọc khác trước khi đưa sang bộ lọc túi vải. - Ưu điểm: lọc tương đối sạch thu được bụi khô, có thể tận dụng lại được. Nhiều trường hợp túi vải đặt ngay trong khu vực sản xuất cũng được (yêu cầu nồng độ bụi thoát ra khỏi túi vải phải nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép tại khu vực làm việc 210mg/m3. - Nhược điểm: Phải là vải tốt (vải đặc biệt), cần kiểm tra thường xuyên cái nẹp vải, thải ngay tại chổ thì phải theo tiêu chuẩn 210mg/m3, nếu bên ngoài thì làm ống thải nhưng rất khó làm; Dùng để lọc bụi khô nên khi độ ẩm trong nhà xưởng cao (gây bụi ẩm) gây nên bụi xi măng hóa, vệ sinh khó khăn; lắng bụi không nóng nên không dung trong các xưởng gia công nóng như: đúc, hàn… 2.5.3. Bộ lọc bụi kiểu xyclon khô Bộ lọc bụi xyclon là thiết bị lọc bụi được sử dụng tương đối phổ biến. Nguyên lý làm việc của thiết bị lọc bụi kiểu xyclon là lợi dụng lực ly tâm khi dòng không khí chuyển động để tách bụi ra khỏi không khí. Nguyên lý làm việc của thiết bị lọc bụi xyclon như sau: Không khí có bụi lẫn đi qua ống (1) theo phương tiếp tuyến với ống trụ (2) và chuyển động xoáy tròn đi xuống dưới phía dưới, khi gặp phễu (3) dòng không khí bị đẩy ngược lên chuyển động xoáy trong ống (4) và thoát ra ngoài. Trong quá trình chuyển động xoáy ốc lên và xuống trong các ống các hạt bụi dưới tác dụng của lực ly tâm va vào thành, mất quán tính và rơi xuống dưới. Ở đáy xiclon người ta có lắp thêm van xả để xả bụi vào thùng chứa. Van xả (5) là van xả kép (2) cửa (5a) và (5b) không mở đồng thời nhằm đảm bảo luôn cách ly bên trong xyclon với thùng chứa bụi, không cho không khí lọt ra ngoài. - Ưu điểm: lắng được bụi nhỏ (d= 0,0050,01mm), bụi lớn cũng lắng được nhưng làm cho cyclone bị mòn, tốc độ vào: 1220 m/s. Làm việc chắc chắn, thu được bụi khô, hiệu suất lắng lọc cao: η=8595%, có tiêu chuẩn hóa. - Nhược điểm: Chế tạo hơi khó, bụi cứng như thóc lúa thì gây lủng thành, do đó chạy một thời gian thì phải vá lại; Trong công nghệ dùng đẻ thu lại sản phẩm như vậy liệu hạt, đường…, trong xây dựng thu lại cát, xi măng. Có trở lực lớn, quạt to tốn điện, tiếng ồn cao. 2.5.4. Thiết bị lọc bụi cyclone ướt Là cyclone nhưng người ta phun ở trên đó (56 vòi phun), phun ngược chiều thì tốt hơn. Dập bụi là chủ yếu nhưng hấp thụ khí độc nữa, vừa làm mát (khi phun nước khí sạch ra làm giảm nhiệt độ (560C) của khu vực đặt và xung quanh khu đặt cyclone ướt (hướng chiều gió). Một cyclone có năng suất 50006000 m3/h. Thường lưu lượng cyclone ướt: 150012000 m3/h. Nước cần phun: 0,130,3 lít trong m3 không khí; 3753000 lít cho các cyclone ướt này. Tốc độc vào của cyclone là 1820 m/s. Cyclon ướt dập bụi nhỏ nhất là 0,001mm. Tổn thất áp lực là: 6080 kg/m2. Hiệu suất lọc đến 99% (nhiều khi không cần phải thải cao vì lọc sạch, thải ra vùng bống rợp khí động học, lấy 30% tiêu chuẩn cho phép). Tuy nhiên cyclone ướt có những nhược điểm là tốn nước, phải xử lý nước thải (99% bụi và nước chảy vào ống thải cần phải được xử lý), cần sửa chữa, bảo dưỡng tốt vì có hiện tượng đóng cặn xi măng hóa vì bụi, hoái chất. Đòi hỏi người sử dụng phải ti mỉ, công phu: trước khi đóng máy là đóng nước trước, để chảy khô trong vòng 15 phút sau đó mới tắt máy để tránh xi măng đóng vào. Các bụi có chứa chất hữu cơ không nên dùng cyclone ướt nên dùng cyclone khô hay túi vải…2.5.5. Thiết bị lọc bụi quạt ly tâm : Lọc bụi ly tâm sử dụng để các hạt bụi cuốn tách biệt với dòng khí. Các dòng khí bụi vào ở một góc và được kéo thành dòng nhanh chóng. Các lực ly tâm tạo ra bởi dòng chảy tròn ném các hạt bụi về phía bức tường của dòng xoáy này. Sau khi xoáy tường, các hạt này rơi vào một phễu nằm bên dưới. Loại này được sử dụng cho bụi ở dạng hạt hoặc sợi trạng thái khô. Có thể lọc được các hạt bụi có đường kính d=310μm. Hiệu quả phụ thuộc vào lực ly tâm sinh ra trong chuyển động xoáy, thông thường η ≤ 9095%. - Cấu tạo của quạt ly tâm lọc bụi 1- Ố gom hút bụi 2- Guồng cánh quạt (bánh xe công tắc) 3- Vỏ quạt 4- Động cơ quạt 5- Đường ống và vòi phun nước 6- Thùy gom nước thải và bụi Hình 2.5. Thiết bị lọc bụi quạt ly tâm - Nguyên lý hoạt đông của quạt ly tâm lọc bụi Không khí có bụi được hút vào ống gom số (1), cuối ống gom bố trí ống nước bao quanh, chu vi của gom phun nước tiếp tuyến với ống gom hút bụi số (1). Bụi và nước khi lọt vào guồng cánh quạt số (2), bị cánh quạt đẩy mạnh rất nhiều lần (vòng quay cánh quạt 1420 vòng/phút hay 2900 vòng/phút). Bụi và nước sẽ liên kết với nhau có trọng lượng nặng hơn sẽ chiu qua mắt lưới đạt phía sau vỏ quạt số (3). Không khí sạch mang bụi còn lại thoát ra ngoài: cho cao hơn vùng bóng rợp khí độc thì sẽ bảo vệ tốt môi trường (đồng thời cột khí thải giảm nhiệt độ cũng góp phần giảm nhiệt độ môi trường xung quanh). Nước và bụi được gom vào hộp số (6) cho thoát vào đường ống nước thải công nghiệp, nghĩa là nước thải này không thải ra kênh rạch mà phải đưa vào nhà máy xử lý. - Ưu điểm: Chỉ có quạt ly tâm cộng thêm một vài bộ phận khác nhưng cho hiệu suất lọc 9095%. Quạt lọc dưới nước có hiệu quả như cyclon ướt, tổn thất áp lực của quạt 5060kg/m2, hệ số phun nước μ = 0.50.8 - Nhược điểm: Loại quạt này dễ bị ăn mòn do thấm nước liên tục và tốc độ quay cánh quạt rất nhanh, mài mòn do đó cần chế tạo bằng tôn, inox, hoặc tôn dài 2 ly (2mm) sơn nhiều lớp. 2.5.6. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện a. Khí sạch ra. b. Hộp chứa bụi. c. Nối đất. 1. Dây kim loại nhẵn và tiết diện bé. 2. Ống kim loại. 3. Đối trọng. 4. Điểm cách điện. 5. Dây nối đất. Hình 2.6. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Nguyên lý hoạt động: Dây kim loại nhẵn và tiết diện bé (1) được căn theo trục của ống kim loại (2) nhờ có đối trọng (3). Dây kim loại được cách điện tại điểm (4) và được nạp điện một chiều từ cực âm của nguồn điện với điện thế cao gần 50000V, đó là cực âm của thiết bị. Cực dương là ống kim loại (2) bao bọc xung quanh cực âm (1) và được nối đất bằng dây (5). Khi dòng khí mang diệnđi qua ống kim loại (2), bụi trong không khí bị ion hóa rất manhjmang điện tích cùng dấu với dây kim loại, do đó bị dây kim loại đẩy về phía ống hình trụ và bị đọng lại trên bề mặt của ống (điện tích cùng dấu thì đẩy, ngược dấu thì hút). Tại ống kim loại chúng mất hết điện tích và rơi xuống đáy phễu của hộp chứa bụi trong vòng 26 s/chu kỳ tích bụi đối với hạt bụi có kích thước d=0,0010,01mm đều lắng được. Thường người ta lắp thiết bị này sau cyclon (các thiết bị lọc điện hiện nay có ở các nhà máy xi măng, vật liệu xây dựng chúng được nhập ngoại), chi phí năng lượng 0.1-0.5kWh cho 10000m3, nồng độ bụi để lắng là 5000 mg/m3 và thiết bị này làm việc ở nhiệt độ cao trên 5000C, sức cản trở lực khoảng 20 mg/m2, hiệu suất lọc 9395%. 2.5.7. Thiết bị lọc bụi theo lực quán tính Hệ thống dùng lực quán tính, bằng cách sử dụng một sự kết hợp của các lực, chẳng hạn như ly tâm, hấp dẫn, và quán tính. Các lực này di chuyển bụi đến một nơi mà các lực tạo ra do dòng khí là tối thiểu. Các bụi bị tách được di chuyển bằng trọng lực vào một phễu, nơi nó được lưu trữ bụi tạm thời. Ba loại chính của thu bụi quán tính gồm: - Buồng thu bụi - Buồng đệm - Thu gom ly tâm Cấu tạo: gồm nhiều khoang ống hình chóp cụt có đường kính giảm dần xếp chồng lên nhau tạo ra các góc hợp với phương thẳng đứng khoảng 60o và khoảng cách giữa các khoang ống khoảng từ 5 ÷ 6mm. Hình 2.7. Thiết bị lọc bụi theo lực quán tính Nguyên lý hoạt động: không khí có bụi được đưa qua miệng (1) vào phểu thứ nhất, các hạt bụi có quán tính lớn đi thẳng, không khí một phần đi qua khe hở giữa các chóp và thoát ra ống (3). Các hạt bụi được dồn vào cuối thiết bị. Thiết bị lọc bụi kiểu quá tính có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương đối đơn giản nhưng nhược điểm là hiệu quả thấp, để tăng hiệu quả lọc bụi người ta thường kết hợp các kiểu lọc bụi với nhau, đặc biệt với kiểu lọc kiểu xyclon, hiệu quả có thể đạt 80 ÷ 98%. Phần không khí có nhiều bụi ở cuối thiết bị được đưa vào xyclon để lọc tiếp. 2.5.8. Lọc ướt có lớp đệm Người ta tạo ra mật độ các hạt nước đủ lớn trong một buồng