Một số phương pháp xử lý bụi

1. Khái niệm, nguồn gốc bụi

+ Khái niệm: Bụi là tên chung cho các hạt chất rắn có đường kính nhỏ cỡ vài micrômét đến nửa milimét, tự lắng xuống theo trọng lượng của chúng nhưng vẫn có thể lơ lửng trong không khí một thời gian sau.

+ Nguồn phát sinh: Bụi thường phát sinh do yếu tố tác động môi trường bên ngoài. Ngoài ra còn sinh ra trong hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người trong quá trình gia công, chế biến nguyên liệu rắn, …

+ Một số phương pháp xử lý bụi:

- Buồng lắng bụi
- Thiết bị lọc bụi ly tâm
- Thiết bị lọc bụi phun nước bằng ống Venturi

2. Một số phương pháp xử lý bụi

2.1 Buồng lắng bụi

+ Khái niệm: Buồng lắng bụi là thiết bị thu gom bụi đơn giản nhất được sử dụng ở cấp thu tách bụi đầu tiên (Cấp hạt thô) là các hạt bụi có kích thước lớn,

+ Cấu tạo: Buồng lắng xử lý bụi được làm theo dạng không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn. Trên buồng lắng có cửa để làm vệ sinh hay loại bỏ bụi ra ngoài.

Trong buồng lắng, hạt bụi tách ra khỏi dòng không khí dưới tác dụng của lực trọng trường và có hướng rơi xuống đất. Đồng thời, hạt bụi chịu lực ma sát của các phần tử khí.

+ Hiệu quả xử lý: Mức độ làm sạch bụi của buồng lắng bụi thường không quá 50%. Muốn vượt giới hạn này để đạt hiệu suất cao hơn, buồng lắng bụi phải có kết cấu phức tạp hơn như: có vách đứng ngăn, đường dẫn không khí ziczac.

+ Nguyên lý hoạt động: Khi dòng khí chứa bụi chuyển động từ đường ống (nơi có tiết diện nhỏ) đi vào buồng lắng bụi (nơi có tiết diện lớn hơn rất nhiều lần), do đó khí và bụi sẽ chuyển động chậm lại, tạo điều kiện cho các hạt bụi lắng lại dưới tác dụng của trọng lực.

Buồng lắng bụi được áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60-70 µm trở lên. Tuy vậy, các hạt có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồn lắng. Ngoài ra, buồn lắng bụi còn được sử dụng như cấp lọc thô trước các loại thiết bị lọc tinh khác.

Hình 1: Mặt cắt dọc buồng lắng bụi

=> Ưu, nhược điểm của phương pháp:

- Ưu điểm:

– Chi phí đầu tư ban đầu thấp, vận hành thấp;

– Cấu tạo đơn giản;

– Sử dụng trong xử lý khí có nồng độ bụi cao chứa các hạt bụi có kích thước lớn đặc biệt từ ngành công nghiệp luyện kim, nấu chảy kim loại;

– Tổn thất áp suất qua thiết bị thấp;

– Buồng lắng bụi làm việc tốt với khí có nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn.

- Nhược điểm:

– Phải làm sạch thủ công định kỳ;

– Cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích, cần có không gian lớn khi lắp đặt;

– Chỉ tách được bụi thô;

– Không thể thu được bụi có độ bám dính và dính ướt.

2.2 Thiết bị lọc bụi ly tâm

+ Khái niệm: Thiết bị lọc bụi ly tâm là dùng lực ly tâm để đẩy các lực ra xa tâm quay rồi chạm vào thành thiết bị, hạt bụi bị mất động năng va dần rơi xuống đáy.

+ Phân loại: Thiết bị lọc bụi ly tâm có 2 dạng là thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang và thiết bị ly tâm kiểu đứng (Cyclone). Tuy nhiên, thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng là được dùng phổ biến.

Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng rất đa dạng nhưng về nguyên tắc cơ bản bao gồm các bộ phận:

Hình 2. Nguyên lý, cấu tạo Cyclone

+ Nguyên lý hoạt động: Cyclone là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào ở phía trên. Không khí vào cyclone sẽ chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt trong của vỏ hình trụ. Xuống tới phần phễu, dòng khí sẽ chuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống tâm thoát ra ngoài. Hạt bụi trong dòng không khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí vào chuyển động xoáy. Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ ngoài cyclone. Đồng thời, hạt bụi sẽ chịu tác động của sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết quả là hạt bụi dịch chuyển dần về vỏ ngoài của cyclone, va chạm với nó, sẽ mất động năng và rơi xuống phễu thu. Ở đó, hạt bụi đi qua thiết bị xả đi ra ngoài.

=> Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm:

– Không có phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị • Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (500oC)

– Thu hồi bụi ở dạng khô

– Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 – 1500) N/m2

– Làm việc ở áp suất cao

– Năng suất cao, giá thành rẻ

– Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt cyclon

– Hiệu suất không phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ bụi

– Chế tạo đơn giản

- Nhược điểm:

– Hiệu quả vận hành kém khi hạt bụi có kích thước nhỏ < 5 µm.

– Không thể thu hồi bụi kết dính.

– Không xử lý triệt để được khí thải.

2.3 Thiết bị lọc bụi phun nước bằng ống Venturi – gọi tắt là thiết bị lọc bụi Venturi (Venturi Scrubber).

+ Khái niệm: Thiết bị lọc bụi venturi là một loại thiết bị lọc bụi ướt.

+ Cấu tạo: Thiết bị gồm hai bộ phận chính: ống venturi và bộ phận tách lỏng hình trụ. Ống venturi thường có dạng hình trụ thắt eo ở giữa và ở khu vực thắt eo có bố trí ống phun chất lỏng (thường là nước). Ống venturi có thể đặt ngang hay thẳng đứng và cửa ra của ống đặt theo phương tiếp tuyến so với phần tách lỏng hình trụ, thường ở phía dưới để dòng khí – sương từ ống venturi phun vào với vận tốc lớn tạo dòng chuyển động xoáy từ dưới lên nhờ đó hình thành lực ly tâm kết hợp với trọng lực tách pha lỏng hòa tan bụi ra khỏi dòng khí.

Hình 3. Cấu tạo thiết bị lọc bụi Venturi

+ Nguyên lý hoạt động: Dòng khí được dẫn qua một ống thắt, tại đây tốc độ dòng khí tăng lên cao (50-150m/s). Khi vượt qua đầu cấp chất lỏng để ngỏ sẽ kéo theo dòng sol. Những hạt chất lỏng nhỏ bé đó sẽ làm ướt bụi cuốn theo và ngưng lại thành dạng bùn đi ra theo cửa dưới và dòng khí ra sẽ là khí sạch.

Quá trình quan trọng nhất trong thiết bị lọc Venturi là sự va đập quán tính giữa những hạt bụi và những giọt nước trong bản thân ống Venturi. Chính quá trình này quyết định hiệu quả lọc của thiết bị. Còn quá trình xảy ra tiếp theo trong thân hình trụ là quá trình tách nước ra khỏi dòng khí bằng lực ly tâm do dòn khí chuyeernd dộng xoắn ốc gây ra – giống như trong các cyclone thông thường.

Những ống Venturi được lắp đặt ở vị trí nằm ngang hoặc thẳng đứng. Tiết diễn của Venturi có thể là hình tròn hay hình chữ nhật.

=> Ưu, nhược điểm:

- Ưu điểm

– Ống Venturi với sự phun nước là có khả năng lắng các hạt bụi lớn lên kích thước nhỏ, có khả năng khử được 100% loại bụi có đường kính hạt trên 5 μm, và 97,9% đối với hạt có đường kính hạt 1 μm.

– Hiệu quả làm sạch còn phụ thuộc nhiều vào vận tốc chuyển động của dòng khí. Sự tăng đường kính của giọt nước phun với sự tăng lưu lượng riêng của nước phun (dm³/m³ không khí) dẫn tới tăng sức cản thủy lực của ống Venturi và tăng hiệu quả làm việc của thiết bị. Lưu lượng nước cung cấp có thể đạt tới 0,5-1 kg/m³.