3.2. Buồng lắng trọng lực
3.2.1. Nguyên tắc và các đặc điểm
Nguyên tắc: khí thải đi vào buồng lắng có tiết
diện tăng, tốc độ khí giảm đột ngột, các hạt bụi
tách khỏi dòng khí dưới tác dụng của trọng lực.
Các đặc điểm:
Lắp đặt đơn giản, chi phí đầu tư và vận hành thấp
Tổn thất áp lực: < 1,5 cm H2O
Nhiệt độ làm việc: đến 1000oC
Áp dụng: tiền xử lý loại bụi khô từ nghiền xi măng, đá
vôi; thiết bị nghiền đá; thiết bị sấy than,
Cỡ hạt xử lý hiệu quả: > 50 m
86 trang |
Chia sẻ: thanhuyen291 | Ngày: 13/06/2022 | Lượt xem: 268 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - Chương 3: Kỹ thuật xử lý bụi - Phạm Khắc Liệu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
3.1. Đại cương
3.1.1. Đánh giá quá trình xử lý bụi
Hiệu suất xử lý bụi hay hiệu suất thu gom (collection efficiency), %:
= [(Nồng độ bụi vào – Nồng độ bụi ra)/Nồng độ bụi vào]100
C : nồng độ bụi trong khí thải đi vào thiết bị, kg/m3
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
(3.1) 100
i
ei
C
CC
Thiết bịCi Ce
Vào Ra
Thu gom
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-1
o
Ce: nồng độ bụi trong khí thải đi ra khỏi thiết bị, kg/m
3
Lượng bụi thu gom được, kg/s = QCi/100 (3.2)
Q: lưu lượng khí (m3/s)
Một thuật ngữ khác được sử dụng là mức thoát qua p = 1 – /100
Khi có n thiết bị xử lý lắp nối tiếp, hiệu suất xử lý bụi tổng cộng:
= 1 - (1 - 1)(1 - 2).(1 - n) (3.3)
(với và i biểu diễn theo số thập phân)
hay p = 1- p1p2 pn
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Trong tính toán, hiệu suất thu gom i thường
tính cho mỗi cỡ hạt di
Thực tế, do khí thải chứa hỗn hợp bụi nhiều cỡ
hạt từ i và số liệu phân bố cỡ hạt trong khí
thải, tính hiệu suất tổng cộng:
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-2
wi là phần hạt cỡ di
(3.4) iiw
3.2. Buồng lắng trọng lực
3.2.1. Nguyên tắc và các đặc điểm
Nguyên tắc: khí thải đi vào buồng lắng có tiết
diện tăng, tốc độ khí giảm đột ngột, các hạt bụi
tách khỏi dòng khí dưới tác dụng của trọng lực.
Các đặc điểm:
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-3
Lắp đặt đơn giản, chi phí đầu tư và vận hành thấp
Tổn thất áp lực: < 1,5 cm H2O
Nhiệt độ làm việc: đến 1000oC
Áp dụng: tiền xử lý loại bụi khô từ nghiền xi măng, đá
vôi; thiết bị nghiền đá; thiết bị sấy than,
Cỡ hạt xử lý hiệu quả: > 50 m
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
3.2.2. Thiết bị xử lý
Buồng lắng đơn
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-4
Buồng lắng có vách ngăn
Buồng lắng nhiều tầng
Hình 3.1. Sơ đồ các dạng buồng lắng bụi
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
3.2.3. Các công thức tính toán
(1). Sơ đồ và các đại lượng
L: chiều dài buồng lắng, m
H: chiều cao buồng lắng, m
B: chiều rộng buồng lắng, m
vg: vận tốc chuyển động ngang của dòng khí, m/s
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-5
vs: vận tốc lắng của hạt bụi, m/s
Q: lưu lượng khí thải, m3/s
t: thời gian lưu, s
Vận tốc chuyển động ngang cần khống chế để không
xảy ra sự bốc ngược bụi đã lắng.
Giá trị vg tùy thuộc vào loại bụi; điển hình: vg < 3,0 m/s.
Thường chọn giá trị thiết kế an toàn: vg = 0,3 m/s
(2). Cỡ hạt giới hạn
Hạt lớn, vs >vg: lắng 100%; hạt bé, vs < vg: đi qua buồng lắng
Hạt : hạt có kích thước bé nhất bị giữ lại buồng lắng
cỡ hạt giới hạn dp,min
Từ điều kiện với hạt :
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
gs
LH
v
L
v
H
tt
L, tL
H, tH
với
Từ (3.6): có thể tính được BL để đáp ứng được điều kiện loại
100% bụi từ cỡ hạt dp,min trở lên
2
min
18
p,ps dρ
μ
g
v
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-6
BH
Q
vg
(3.5)
18
1/2
min,
BL
Q
gρ
μ
d
p
p (3.6)
18
2
min,ppdgρ
μQ
BL
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
(2). Hiệu suất thu gom
Hiệu suất thu gom hạt có cỡ hạt dp
Buồng lắng có n tầng:
(3.7)
18
2
Q
BL
μ
dgρ
Hv
Lv
η
pp
g
s
(3.8)
18
2
Q
BL
μ
dgρ
n
Hv
Lv
nη
pps
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-7
Công thức (3.7) chỉ đúng với điều kiện dòng chảy tầng
(lamilar flow)
Ở điều kiện dòng chảy rối (thực tế):
Hiệu suất tổng cộng tính theo công thức (3.4).
(3.9)
18
exp1
2
Q
BL
μ
dgρ
η
pp exp1
Hv
Lv
η
g
s
g
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Ví dụ 1: Xác định kích thước buồng lắng bụi để thu gom được 100% bụi
có cỡ hạt 50 m trong khí thải lò nung. Cho biết:
Lưu lượng khí thải = 5000 m3/h
Nhiệt độ khí thải = 200oC
Khối lượng riêng hạt bụi = 1000 kg/m3
Độ nhớt không khí ở 0oC = 1,7210-5 Pa.s
Giải:
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-8
Tính độ nhớt ở nhiệt độ T (K) theo công thức Sutherland:
0= 1,7210
-5 Pa.s
T0 = 273 K
S = 110,4 K
Ở 200oC = 473 K:
(3.10)
T
T
5,1
0
0
0
ST
ST
T
sPa.10*57,2
273
473
4,110473
4,110273
10*72,1 5
5,1
5
200
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Từ ct.(3.6):
Chọn L=10 m B = 3 m
Độ cao H được chọn để đạt vận tốc dòng khí = 0,3 m/s.
2
263
-5
2
min,
m2,26
)1050(1081,9
39,1102,571818
ppdgρ
μQ
BL
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-9
vg = Q/(BH)
0,3 = 5000/3600/3/H H =1,5 m
Vậy buồng lắng bụi có kích thước 10 m x 3 m x 1,5 m
Nếu nhiệt độ khí thải là 100oC thì kích thước buồng lắng thay đổi thế
nào?
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
B = 3,3 m
H = 0,75 m
L = 4,6 m
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-10
= 2 Nm3/s
= 230oC
= 0,53 g/m3
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-11
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-12
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-13
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-14
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-15
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-16
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
=1,134*10-4*dp
2
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-17
Hình 3.2 – Đường biểu diễn hiệu quả thu gom theo cỡ hạt với buồng lắng
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Ví dụ 3. Buồng lắng bụi có kích thước: LBH = 3 m1,0
m1,5 m. Khí thải có lưu lượng = 8000 m3/h, nhiệt độ T
= 150oC. Khối lượng riêng của bụi = 2000 kg/m3.
(1). Xác định hiệu quả thu gom của buồng lắng với bụi cỡ
hạt 50 m.
(2). Có thể nâng cao hiệu quả thu gom bằng cách đặt thêm
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-18
các tấm ngăn nằm ngang để chia buồng lắng thành
nhiều tầng đều nhau theo chiều cao. Cần bao nhiêu tấm
ngăn để nâng hiệu quả thu gom bụi cỡ hạt nêu trên lên
đến 60%?
Giả thiết: bỏ qua độ dày các tấm ngăn và lưu lượng khí thải
và bụi phân bố đều trên toàn bộ tiết diện ngang ban đầu
của buồng lắng.
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Giải:
(1). Xác định hiệu quả thu gom hạt cỡ 50 m
Xác định ở 150oC = 423 K theo ct. (3.10)
Sử dụng công thức (3.7) tính :
Pa.s102,38
273
423
4,110423
4,110273
10217 5-
5,1
5
423
,
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-19
(2).Xác định số tấm ngăn
Số tầng n = 4; số vách ngăn = 3
%5,15155,0
3600/80001038,218
31)105(200081,9
18 5
252
Q
BL
μ
dgρ
η
pp
Q
BL
μ
dgρ
nη
pp
18
2
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
3.3. Thiết bị tách bụi ly tâm (cyclone)
3.3.1. Nguyên tắc và các đặc điểm
Nguyên tắc
Dòng khí thải đi vào thiết bị theo phương tiếp tuyến với
thành; khi dòng khí bị thay đổi hướng, các hạt có động
năng lớn không thể đổi theo dòng khí nên sẽ va chạm
vào thành và rơi xuống đáy thiết bị
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-20
Hình 3.3 – Nguyên tắc tách bụi của thiết bị ly tâm
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Các đặc điểm
Là phương pháp có chi phí tương đối thấp
Lưu lượng khí thải: 50 ~ 50,000 m3/h
Tổn thất áp lực: 1,5 ~ 20 cm H2O
Nhiệt độ làm việc: đến 1000oC
Áp dụng: Xử lý bụi lò nung xi măng và đá vôi; bụi lò
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-21
sấy than; bụi sản xuất chất tẩy giặt (bột giặt),
Cỡ hạt xử lý hiệu quả: > 5 m
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
3.3.2. Cấu tạo thiết bị
3 kiểu cyclone
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-22
Kiểu khí vào
phía trên (top
inlet)
Kiểu khí vào
theo hường trục
(axial inlet)
Kiểu khí vào từ đáy
(bottom inlet)
Hình 3.4 – Các kiểu cyclone khác nhau
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-23
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Các thông số cấu tạo điển hình
(B)
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-24
Hình 3.5 – Các thông số kích thước của một cyclone
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
3.3.3. Hiệu quả xử lý
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-25
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
3.3.3. Hiệu quả xử lý
Dựa trên khái niệm “cỡ hạt chia cắt” (“cut diameter”) d50
hay dcut: cỡ hạt ứng với hiệu quả thu gom bụi đạt 50%:
d : cỡ hạt chia cắt, m
(3.11)
2
9
2/1
ipt
cut
vn
B
d
rp
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-26
cut
: độ nhớt khí thải, kg/s/m
B: bể rộng ống khí vào, m
nt: số lần đổi dòng hiệu quả (thường nt = 5 ~ 10)
vi: tốc độ khí vào, m/s
rp: khối lượng riêng của hạt, kg/m
3
dcut là một thông số thiết bị, khác với đường kính trung
bình của hạt
Một cyclone hiệu quả cao có dcut điển hình = 5-10 m.
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Hiệu suất thu gom cho
cỡ hạt dp xác định theo
phương pháp Lapple (3-
12) hay đồ thị (hình 3.6).
(3.12)
)/(1
1
1
2dd
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-27
Từ phân bố cỡ hạt trong
khí thải, tính hiệu suất
xử lý tổng cộng theo
công thức (3.1).
cutp
Hình 3.6 – Đồ thị xác định hiệu quả thu gom theo tỷ lệ̀ dp/dcut
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Ví dụ: Xác định hiệu suất thu gom bụi của cyclone xử lý bụi từ lò quay
xi măng với các điều kiện sau:
Độ nhớt khí thải = 2 x 10-5 kg/m/s
khối lượng riêng bụi = 2.9 x 103 kg/m3
vận tốc khí vào cyclone = 15 m/s
số lần đổi hướng hiệu quả = 5
đường kính cyclone = 3 m
bề rộng ống dẫn khí vào = 0.75 m
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-28
Phân bố cỡ hạt như sau: Cỡ hạt TB dp, m % khối lượng
1 3
5 20
10 15
20 20
30 16
40 10
50 6
60 3
>60 7
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Giải:
Tính dcut theo (3.12):
Sử dụng phương trình Lapple, tính được hiệu suất thu gom tương ứng.
Từ phân bố cỡ hạt, tính được hiệu suất tổng cộng = 66,84%
mmdcut 94,91094,9
15109,2514,32
75,01029 6
2/1
3
5
2/1
2
9
ipt
cut
vn
B
d
rp
dp/dcut , % Dp, m wi , % wii
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-29
Hiệu suất xử lý tổng cộng = 66,84%
0,1 0
0,5 20
1,0 50
2,0 80
3,0 90
4,0 93
5,0 95
6,0 98
- 100
1 0,03 0 0
5 0,2 20 4
10 0,15 50 7,5
20 0,2 80 16
30 0,16 90 14,4
40 0,1 93 9,3
50 0,06 95 5,7
60 0,03 98 2,94
>60 0,07 100 7
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Ví dụ 2. Đánh giá sự đáp ứng yêu cầu xử lý bụi của một
thiết bị cyclone (loại tiêu chuẩn) đối với khí thải từ
xưởng sấy khô bột đá nghiền với các số liệu sau:
• Kích thước hạt trung bình = 7.5 m
• nồng độ bụi tổng khí thải vào = 1.15 g/m3
• đường kính cyclone = 0.6 m
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-30
• vận tốc khí thải vào cyclone = 15 m/s
• khối lượng riêng bụi = 2750 kg/m3
• số lần đổi hướng hiệu quả = 4.5
• nhiệt độ làm việc = 21oC
• độ nhớt không khí ở nhiệt độ làm việc = 1.810-5 kg/m/s
• nồng độ bụi tổng theo tiêu chuẩn = 0.23 g/m3
Nếu không đạt yêu cầu thì cần điều chỉnh thông số nào để
nâng hiệu suất thu gom lên?
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Giải
(1). Tính hiệu quả xử lý bụi của cyclone
• Với cyclone tiêu chuẩn, bề rộng ống dẫn khí B = 0.25D = 0.15 m
• Tính dcut theo công thức (3.11):
mm
vn
B
d
ipt
cut rp
57.41057.4
1527505.414.32
0.15101.89
2
9 6
5.05-
2/1
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-31
• Tính tỷ số dp/dcut = 7.5/4.57 = 1.64
• Sử dụng phương trình Lapple (3.12) tính được hiệu quả xử lý:
(2). Hiệu suất xử lý theo yêu cầu = (1.15-0.23)*100/1.15 = 80%
Vậy cyclone đã cho không đạt yêu cầu
%7373.0
64.11
1
1
)/(1
1
1
22
cutp dd
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
3.4. Thiết bị túi lọc
3.4.1. Nguyên tắc xử lý
Khí thải chứa bụi đi qua vật liệu lọc
bằng sợi, các hạt bụi sẽ bị giữ lại.
Bụi bị giữ liên quan nhiều cơ chế:
Va chạm (impaction)
Chặn (interception)
Khuếch tán (diffusion)
Khác: lắng, tĩnh điện,..
Các đặc điểm:
Hiệu suất xử lý bụi > 99%
Cỡ hạt xử lý hiệu quả: > 0.5 m
Tổn thấp áp lực: 1.25 – 15 cm H2O
Nhiệt độ làm việc: tối đa 260 – 280oC
Tuổi thọ TB túi lọc: 18 tháng – 2 năm
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-32
Hình 3.7 – Sơ đồ cấu
tạo một thiết bị túi lọc
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
3.4.2. Cấu tạo thiết bị
Thiết bị lọc (baghouse filter) cấu tạo từ các túi lọc (fabric
bags); có thể gồm từ vài trăm đến một nghìn túi lọc
Vật liệu túi lọc:
Sợi tự nhiên: bông, len rẻ nhưng kém chịu nhiệt (<100oC)
Sợi tổng hợp: nylon, orlon, polyester, chịu nhiệt cao hơn
nhưng đắt hơn
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-33
Đặc biệt: sợi teflon, sợi thủy tinh chịu được 230-260oC, chịu
được hơi acid nhưng rất đắt
Thường xử lý sợi trước khi chế tạo túi lọc, ví dụ xử lý với
silicone để tăng khả năng nhả bánh bụi khi làm sạch
Hệ số chiếm chỗ vật liệu
< 0.1 với sợi đan
~ 0.3 với sợi ép
porosity - 1
volumetotal
mefiber volu
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Tính chất của các loại vật liệu lọc bụi
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-34
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Các kiểu thiết bị túi lọc:
Theo chiều dòng khí thải, phân biệt 2 kiểu
thiết bị:
• lọc từ bên trong
• lọc từ bên ngoài
Theo cách làm sạch bụi khỏi túi lọc, phân biệt
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-35
3 kiểu:
• Rung cơ học (Shaker)
• Khí rửa ngược (Reverse air)
• Phun khí theo xung (Pulse-jet)
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-36
Túi lọc Khung đỡ Hình dạng bên
ngoài thiết bị
Hình 3.8 – Các bộ phận của thiết bị túi lọc
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Frequency Several cycles/s
Motion type Simple harmonic
or sinusoidal
Peak
acceleration
1-10 gravity
Amplitude Fraction to a few
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-37
Hình 3.9 –Làm sạch bằng rung cơ học
inches
Mode Off-stream
Duration 10-100 cycles, 30
s to a few minutes
Common
bag diameter
5, 8, 12 in
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Frequency Clean a compartment at a time,
sequencing 1 compartment
after another; continuous or
initiated by a max.-pressure-
drop switch
Motion Gentle collapse of bag
(concave inward) upon
deflation; slowly repressurize a
compartment after completion
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-38
Hình 3.10 - Làm sạch bằng
dòng khi ngược
of a backflush
Mode Off stream
Duration 1-2 min, incl. valve opening,
closing & dust settling periods;
reverse-air flow itself normally
10-30 s
Bag diameter 8, 12 inch; length 22, 30 ft
Bag tension 50-75 lb
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-39
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Frequency A row of bags at a time;
sequenced 1 row after
another; can sequence such
that no adjacent rows clean
one after another; initiation of
cleaning can be triggered by
max-pressure-drop switch or
may be continuous
Motion Shock wave passes down bag;
bag distends from cage
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-40
Hình 3.11 - Làm sạch bằng xung khí
momentarily
Mode On-stream; in difficult-to-
clean applications such as
coal-fired boilers, off-stream
compartment cleaning being
studied
Duration Compressed air (100 psi)
pulse duration 0.1 s; bag row
effectively off-line
Bag
diameter
5-6 in
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-41
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-42
3.4.3. Tỷ số A/C
Trong thiết kế thiết bị túi lọc, tỷ số “khí/vải” (Air/Cloth hay
A/C ratio) được định nghĩa:
tỷ số A/C = Q/Ac (3-13)
Q: lưu lượng khí, cm3/s
Ac: diện tích bề mặt túi lọc, cm
2
Tỷ số A/C: (cm3/s)/cm2
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-43
Giá trị A/C cũng chính là vận tốc lọc vf (cm/s).
A/C là thông số thiết kế quan trọng trong thiết kế và vận
hành thiết bị túi lọc:
A/C quá cao sẽ dẫn đến nén chặt bụi trên bề mặt túi, làm tăng
tổn áp; các bánh bụi sẽ bị vỡ ra dẫn đến hiệu suất thu gom
giảm
A/C thấp thì kích thước thiết bị sẽ lớn
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Tỷ số A/C khác nhau với các cấu hình thiết bị túi lọc
Tỷ số A/CPhương pháp làm sạch bụi
1 – 3 (cm3/s)/cm2Rung cơ học
Bảng Tỷ số A/C điển hình với 3 loại thiết bị khác nhau về
phương pháp làm sạch
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-44
0.5 –1.5 (cm3/s)/cm2Khí rửa ngược
2.5 – 7.5 (cm3/s)/cm2Phun khí theo xung
Với cùng lưu lượng khí thải, kích thước thiết bị làm sạch
bằng phun khí theo xung sẽ nhỏ hơn thiết bị rung cơ
học và rửa khí ngược
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Ví dụ 1 – Tính số túi lọc cho xử lý khí thải với lưu lượng
4,72*106 cm3/s, vận tốc lọc 4 cm/s. Mỗi túi lọc có đường
kính 0,2 m và chiều cao 3,6 m
Giải:
-Tỷ số A/C = vận tốc lọc = 4 (cm3/s)/cm2
Diện tích bề mặt túi AC = Q/(A/C) = 4,72*10
6/4 = 118 m2
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-45
- Diện tích mỗi túi:
Ab = pdh (với d: đường kính túi, h: chiều cao túi)
Ab = 3,14*0,2*3,6 = 2,26 m
2
-Số túi n = AC/Ab = 118/2,26 = 52 túi
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Ví dụ 2 – Tính thời gian làm sạch túi lọc
Xác định số túi lọc cần thiết và thời gian phải làm sạch túi lọc cho một hệ
thống lọc túi vải với các dữ kiện dưới đây:
- Lưu lượng khí thải = 50.000 acfm (1416 m3/min)
- Nồng độ bụi = 5 grains/ft3 (11,4 g/m3)
- Hiệu suất lọc bụi = 98%
- Tốc độ lọc = 10 ft/min (3,05 m/min)
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-46
- Đường kính túi lọc = 1 ft (0,3 m)
- Chiều cao túi lọc = 15 ft (4,6 m)
- Hệ thống được bắt đầu làm sạch khi tổn áp đạt đến 8 in (20,3 cm) H2O.
- Mức tổn áp được tính theo công thức: p = 0,2vf + 5c(vf)
2t
Trong đó: p = tổn áp, in H2O
vf = vận tốc lọc, ft/min
c = nồng độ bụi, lb/ft3
t = thời gian từ khi túi lọc được làm sạch, min
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Giải
(1).Tính số túi lọc cần
- Tổng diện tích bề mặt túi lọc Ac = Q/vf = 50000/10 = 5000
ft2
- Diện tích bề mặt mỗi túi Ab = 3,14*1,0*15 = 47,12 ft
2
-Số túi lọc cần thiết n = A /A = 5000/47,12 = 106 túi
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-47
c b
(2).Tính thời gian cần phải làm sạch
- Đổi nồng độ c = 5 grains/ft3 = 0,0007143 lb/ft3
- Từ công thức: p = 0,2vf + 5c(vf)
2t
8 = 0,2*10 + 5*0,0007413*102*t
- Giải ra được t = 16,8 min
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
3.4.4. Hiệu quả xử lý
(1). Hiệu quả thu gom bụi theo từng cơ chế
Cơ chế va đập
Thông số va đập KI (xem công thức 2-7, Chương 2,
với đường kính vật cản = đường kính sợi df)
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-48
Hiệu quả thu gom do va đập theo công thức thực
nghiệm của Thom:
7)-(2
18
2
f
ppc
I
d
vdC
K
r
14)-(3
22,077,0 23
3
II
I
I
KK
K
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Cơ chế chặn
Thông số đặc trưng hiệu quả chặn:
dp: đường kính hạt,
df: đường kính sợi
15)-(3
f
p
d
d
R
Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-49
Hiệu quả thu gom do cơ chế chặn theo công thức
Ranz:
Trong đó Re: chuẩn số Reynold:
16)-(3
12
2
1ln1
Reln002,2
1
R)(
R)R(
R)-(R)(R
)173( Re
r pfvd
Chương 3. KỸ THUẬT XỬ LÝ BỤI
Cơ chế khuếch tán
Hệ số khuếch tán Dp (xem công thức 2-8, Chương 2)
Thông số khuếch tán Z theo Langmuir:
8)-(2
3 p pa
c
p
d
KTC
D
18)-(3 Re)ln002,2