Đồ án Tính toán thiết kế thiết bị cyclone, túi vải nhà máy xi măng
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
MÔN: THỰC HÀNH XỬ LÝ KHÍ THẢI
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ
CYCLONE, TÚI VẢI NHÀ MÁY XI MĂNG
Công suất: 20m3/phút
1
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
I. Nhiệm vụ đề tài......................................................................................................3
II. Mục tiêu đề tài ......................................................................................................3
III. Nội dung đề tài ....................................................................................................3
CHƯƠNG 2: CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ
I. Các tính chất cơ bản của bụi và hiệu quả tách bụi................................................4
1. Độ phân tán các phân tử.......................................................................................4
2. Tính chất kết dính của bụi.....................................................................................4
3. Độ mài mòn của bụi .............................................................................................5
4. Độ thấm ướt của bụi .............................................................................................5
5. Độ hút ẩm của bụi.................................................................................................6
6. Độ dẫn điện của lớp bụi........................................................................................6
7. Sự tích điện của lớp bụi ........................................................................................6
8.Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí...........................................6
9. Hiệu quả thu hồi bụi .............................................................................................7
II. Các phương pháp xử lý bụi...................................................................................7
1. Phương pháp khô..................................................................................................7
2. Thiết bị lọc bụi....................................................................................................13
3. Phương pháp ướt................................................................................................13
2
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
III. Lựa chọn phương án xử lý ................................................................................15
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG.
I. Thành phần khí đầu vào ............................................................................................16
II.Chỉ tiêu khí đầu ra ....................................................................................................16
III. Sơ đồ công nghệ …………………………………………………………………..16
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ.
I. Thùng cấp bụi………………………………………………………………………18
II. Cyclone……………………………………………………………………………..20
III. Máy thổi khí ………………………………………………………………………..25
IV. Thiết bị lọc túi vải…………………………………………………………………..28
3
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Chương 1:MỞ ĐẦU.
I. Nhiệm vụ đề tài:
- Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải.
- Chọn lựa phướng án thiết kế, bố trí phù hợp để xây dựng mô hình thực tế.
II. Mục tiêu đề tài:
- Tim hiểu và nắm bắt các công nghệ xử lý bụi hiện nay.
- Xử lý khói thải có hàm lượng bụi 20g/m3 từ mô hình lọc bụi xyclon và túi vải để
tham khảo và học hỏi, ứng dụng cho các hệ thống xử lý bụi lớn sau này.
III. Nội dung:
Phần này trình bày kỹ cơ sở lý thuyết và tính toán các thông số cho từng thiết bị
trong hệ thồng xử lý bụi để xây dựng mô hình.
4
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Chương 2:CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ.
I.
CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA BỤI VÀ HIỆU QUẢ TÁCH BỤI:
Độ phân tán các phân tử:
1.
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 thiệt 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 các vận tốc
khác nhau, hạt càng gần với dạng hình cầu thì nó lắng càng nhanh.
Các kích thước lớn nhất nà nhỏ nhất của một khối hạt bụi đặc trưng cho khoảng
phân bố phân tán của chúng.
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 kết 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
10 thì trở thành tơi xốp.
thì rất dễ dẫn đến dính kết, còn bụi có nhiều hạt trên
Tùy theo độ kết dính mà chia bụi làm 4 nhóm như sau:
5
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Bảng 1: Các loại bụi
Đặc tính bụi
Dạng bụi
➢
Xỉ thô, thạch anh, đất
•
•
Không kết dính
Kết dính yếu
khô.
➢
Hạt cốc, magiezit,
apatit khô, bụi lò cao, tro bụi
có chứa nhiều chất chưa
cháy, bụi đá.
•
•
Kết dính
➢
Than bùn, magiezit
ẩm, bụi kim loại, bụi pirit,
oxit chì, thiếc, xi măng khô,
tro bay không chứa chất chưa
cháy, tro than bùn,…
Kết dính mạnh
➢
Bụi xi măng, bụi tách
ra từ không khí ẩm, bụi thạch
cao và xi măng, cliker, muối
natri,…
3.
Độ mài mòn của bụi:
Độ mài mòn của bụi được đặc trưng bằng cường độ mài mòn kim loại khi cùng
vận tóc dòng khí và cùng nồng độ bụi. Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dáng, kích
thước, khối lượng hạt bụi. Khi tính toán thiết kế thì phải tính đến độ mài mòn của
bụi.
4.
Độ thấm ướt của bụi:
Độ thấm ướt bằng nước của hạt bụi có ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của các
thiết bị tách bụi kiểu ướt, đặc biệt làm việc ở chế độ tuần hoàn. Các hạt phẳng để
thấm ướt hơn các gạt có bề mặt gồ ghề vì bề mặt gồ ghề có thể bị bao phủ bởi một
lớp vỏ khí hấp phụ trở ngại sự thấm ướt.
6
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Theo tính thấm ướt các vật thể rắn được chia làm 3 nhóm như sau:
•
Vật liệu háo nước: dễ thấm ướt như canxi, thạch anh, đa số các silicat, các
khoáng chất oxy 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, …
Độ hút ẩm của bụi:
•
5.
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.
6.
Độ dẫn điện cuả lớp bụi:
Chỉ số này được đánh giá theo chỉ số điện trở suất của lớp bụi b và phụ thuộc vào
tính chất của từng hạt bụi riêng lẻ (độ dẫn điện bề mặt và độ dẫn điện trong, kích
thước, hình dạng, …), cấu trúc lớp hạ và các thông số của dòng khí. Chỉ số này
ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của các bộ lọc điện.
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 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, loc…), đến tính nổ
và kết dính cúa các hạt…
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 hỗn
hợp dễ nổ do bề mặt tiếp xúc rất lớn các các hạt ( 1m2/g). Cường độ nổ phụ
thuộc vào các tính chất hóa học, tính chất nhiệt, kích thước, hình dạng các hạt,
nồng độ của chúng trong không khí, độ ẩm và thành phần các khí, kích thước và
7
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
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 magie, nhôm, kẽm.
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 bị trong một đơn vị thời gian.
II.
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI:
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 lượng (buồng lắng bụi) lắng quán tính (phòng lắng có
vật cản), lắng ly tâm (cyclone 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.
1.1.Buồng lắng bụi:
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 phân 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 gain rơi xuống chám 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 khô có kích thước hạt từ 60÷70
trở
lên. Tuy vậy, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng
lắng.
8
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Có nhiều loại buồng lắng bụi như: buồng lắng bụi có nhiều ngăn, buồng lắng
“động năng”…
Hình : buồng lắng bụi hình hộp dạng đơn giản
Hình :buồng lắng bụi nhiều ngăn và buồng lắng bụi có tấm chắn.
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 do có quán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình và
9
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
va đập vào các vật cản 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
Trở lực của chúng trong khoảng 150-390N/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”,…
1.3. Thiết bị lá xách:
Thiết bị kiểu này có các dãy lá chắn là những tấm bản phẳng hay trục. Khí đi qua
mạng chắn, đổi hướng đột ngột, các hạt bụi do quán tính chuyển động theo hướng
cũ tách ra khỏi khí hoặc va đập vào các tấm phẳng nghiêng. Lắng trên đó rồi rơi
xuống dòng khí bụi. kết quả khí được chia thành 2 dòng. Dòng chứa bụi nồng độ
cao(10%) thể tích được hút qua xiclin để tiếp tục xử lí ,rồi sau đó được trộn với
dòng đi qua các tấm chắn (80%) thể tích Vận tốc khí trước mạng chóp phải đủ
cao(15m/s) để đạt hiệu quả tác bụi quán tính .Trở lực của lưới khoảng 100 -500
N/m2 .Thiết bị lá xách thường được xử dụng để thu hồi bụi có kích thước trên 20
.
Yếu điểm của lá xách là sự mài mòn các tấm chắn khi nồng độ bụi cao vá có thể
tạo thành trầm tích làm bít kín mặt sàng. Nhiệt độ cho phép của khí thải phụ thuộc
vào vật liệu lá chắn , thường không quá 450 -6000C.
1.4 Xiclon:
Là thiết bị lọc ly tâm kiểu đứng ,thiết bị lọc bụi này hình thành lực ly tâm để tách
bụi ra khỏi không khí . Nó được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp .
Thân xiclon thường hình trụ có đáy hình chóp cụt .Ống khí vào được bố trí theo
phương tiếp tuyến với thân xiclon,khí nhiểm bụi đi vào phần trên của xiclon thực
10
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
hiện chuyển động xoắn ốc ,dịch chuyển xuống phía dưới và hình thành dòng xoáy
ngoài. Lúc đó, các hạt bụi,dưới tác dụng của lực li tâm ,văng vào thành xiclon .
Tiến gần đến đáy chóp , dòng khí bắt đầu quay ngược trở lại và chuyển động lên
trên hình thành dòng xoắn trong. Các hat bụi văng đến thành , dịch chuyển xuống
dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng lực rồi từ đó ra khỏi xiclon qua ống xả
bụi.
Ưu điểm:
- Không có phần chuyển động .
- Có thể làm việc ở nhiệt độ.
- Có khả năng thu hồi vât liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt
xiclon.
- Thu hồi bụi ở dạng thô.
- Trở lực hầu như cố định và không lớn .
- Làm việc ở áp suất cao.
- Chế tạo đơn giản.
- Nâng suất cao.
- Rẻ
- Hiệu quả không phụ thuộc vào nồng độ bụi.
Nhược điểm:
-Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5
- Không thể thu hổi bụi kết dính.
- Thu hồi bụi trong xiclon diễn ra dưới tác dụng của lực li tâm.
11
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Trong công nghiệp xiclon chia làm 2 nhóm: hiệu quả cao và năng suất cao. Nhóm
thứ nhất đạt hiệu quả cao nhưng yêu cấu chi phí lớn , nhóm thứ 2 có trở lực nhỏ
nhưng thu hồi các hạt mịn kém hơn.
Trong thực tế , người ta ứng dụng rộng rãi xiclon trụ và xiclon chóp ( không có
thân trụ). Xiclon trụ thuộc nhóm năng suất cao, còn xiclon chóp thuộc nhóm hiệu
quả cao. Đường kính xiclon trụ không lớn hơn 2000mm và xiclon chóp nhò hơn
3000mm . Vận tốc khí qua xiclon khoảng từ 2,2 đến 5,0 m/s.
1.5 Thiết bị lọc bụi li tâm kiểu ngang.
Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang có cấu tạo khá đơn giản . Nó còn được gọi
là thiết bị lọc ly tâm một chiều do dòng khí chảy từ đầu này ra đầu kia các thiết bị
trong cùng một chiều.
1.6 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu gió xoáy.
Thiết bị này tạo ra nhằm khai thác triệt để lực ly tâm trong chuyển động xoắn ốc
của dòng khí để tách lọc bụi . Có 2 loại : thiết bị lọc bụi li tâm kiểu guồng xoắn
đơn giản và kiểu guồng xoắn có kèm theo xiclon.
Điểm khác cơ bản so với xiclon là trong thiết bị này có dòng khí xoáy phụ trợ .
Khí nhiểm bụi được cho vào từ dưới ,được xoáy nhờ cánh quạt , chuyển động lên
trên và chịu tác động của tia khí thứ cấp . Dòng khí thứ cấp chạy ra từ vòi phun
tiếp tuyến để tạo sự xoáy hỗ trợ cho khí.
Dưới tác dụng của lực ly tâm bụi văng ra phía ngoài , gặp dòng khí xoáy thứ cấp
hướng xuống dưới , đẩy chúng vào khoảng không gian vành khăn giữa các ống .
Không gian vành khăn chung quanh ống được trang bị vòng đệm chắn để bụi
không quay trở lại thiết bị. Dòng khí thứ cấp có thể là không khí sạch hoặc là phần
khí đã xử lý hoặc khi nhiễm bụi . Thuận lợi nhất là dùng khí nhiểm bụi để làm khí
thứ cấp vì điều đó cho phép tăng năng suất thiết bị lên 40- 60 % mà không ảnh
hưởng đến hiệu quả xử lý.
12
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Ưu điểm : so với các xiclon là:
-
-
-
-
Hiệu quả thu hồi bụi phân tán cao hơn .
Bề mặt trong của thiết bị không bị mài mòn
Có thể xử lý khi có nhiệt độ cao hơn.
Có thể điều chỉnh quá trình phân riêng bụi bằng cách thay đổi lượng khí
thứ cấp.
Nhược điểm:
-
-
-
Cần có cơ cấu thổi khí phụ trợ .
Vận hành phức tạp.
Lượng khí qua thiết bị lớn.
Bảng: Đánh giá hiệu quả xử lý.
Kích thước
hạt,
Hiệu quả xử lý,
%
2,5
92
95
5,0
10,0
98,5
1.7. Thiết bị thu hồi bụi kiểu động:
Quá trình xử lý bụi trong thiết bị này được thực hiện nhờ lực li tâm và lực coriolit,
xuất hiện khi quay guồng hút. Thiết bị thu hồi bụi kiểu động tiêu thụ năng lượng
nhiều hơn qut5 thông thường có cùng năng suất và cột áp.
Ưu điểm của thiết bị thu hồi bụi động so với các thiết bị thu hồi bụi li tâm là gọn,
lượng kim loại nhỏ, kết hợp máy hút bụi và cyclone vào cùng một thiết bị, khả
13
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
năng tạo thành các trầm tích trên cánh quạt, do đó làm mất cân bằng phần quay,
hiệu quả thu hồi bụi d<10
2. Thiết bị lọc bụi:
kém và chế tạo phức tạp.
Các đặc tính quan trọng nhất của lưới lọc bụi là hiểu quả lọc, sức cản khí động và
thời gian của chu kỳ hoạt động trước khi thay đổi mới hoăc hoàn nguyên.
Quá trình lọc bụi bằng các loại vật liệu lọc như vải, sợi xoắn rối, các tông làm
bằng hỗn hợp sợi xenlulozo-amilăng gồmcác sợi có đường kính khác nhau, …
Khi cho khí chứa bụi đi qua lưới lọc bụi, các hạt bụi tiếp cận với các sợi của vật
liệu lọc và tại đó xảy ra các tác động tương hỗ (va đập quán tính, thu bắt do tiếp
xúc và khuếch tán) giữa hạt bụi và vật liệu lọc. Trong quá trình lọc bụi, các hạt bụi
khô tích tụ trong các lỗ cảu vật liệu lọc làm môi trường lọc đối với các hạt bụi đến
sau. Tuy nhiên, bụi tích tụ càng nhiều làm cho kích thước lỗ ngày càng giảm vì
vậy sau một thời gian làm việc nào đó cần phải phá vỡ và loại lớp bụi ra.
Thiết bị lọc được chia làm 3 loại, phụ thuộc vào chứa năng và nồng độ bụi vào ra:
•
Thiết bị tinh lọc (hiệu quả cao): dùng để thhu hồi bụi cực nhỏ với hiệu quả
rất cao trên 99% với nồng độ đầu vào thấp dưới 1mg/m3 và vận tóc lọc dưới
10cm/s. Thiết bị lọc không được thu hồi.
•
Thiết bị lọc không khí được sử dụng trong hệ thống khí và điều hòa không
khí. Chúng được dùng để lọc khí có nồng độ bụi nhỏ hơn 50mg/m3, với vận tốc
lọc
2,5-3m/s. Vật liệu có thể được thu hồi hoặc không thu hồi.
•
Thiết bị lọc công nghiệp (vải, hạt, sợi thô): được sử dụng để làm sạch khí
công nghiệp có nồng độ bụi đến 60g/m3 với kích thước hạt lớn hơn 0,5 m, vật
liệu lọc thường được phục hồi.
3.
Phương pháp ướt:
14
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Quá trình lọc bụi trong thiết bị lọc ướt được dựa trên nguyên lý sự 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 bụi kiểu ướt có thể
xem là đơn giản nhưng hiệu quả rất cao.
Do tiếp xúc dòng khí nhiễm bụi với chất lỏng hình thành bề mặt tiếp xúc pha. Bề
mặt này bao gồm các bọt khí, tia khí, tia lỏng, giọt lỏng và màng lỏng. trong đa số
thiết bị thu hồi bụi ướt tồn tại các dạng bề mặt khác nhau, do đó bụi được thu hồi
theo nhiều cơ chế khác nhau.
Ưu điểm:
•
•
•
•
•
Hiệu quả thu hồi bụi cao hơn;
Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến 0,1
Có thể sử dụng bụi khi độ ẩm và nhiệt độ cao;
Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất;
;
Cùng với bụi có thể thu hồi hơi và khí.
Nhược điểm:
•
Bụi thu được ở dạng cặn do đó phải xử lý nước thải, làm tăng giá quá trình
xử lý;
•
Các giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lắng trong ống
dẫn và máy hút bụi;
•
Trong trường hợp khí có tính ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường ống
bằng vật liệu chống ăn mòn;
•
Chất lỏng ướt thiết bị thường bằng nước. khi kết hợp quá trình thu hồi bụi
với xử lý hóa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ.
15
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
III.
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ:
Việc lựa chon phương án tối ưu là một vấn đề hết sức quan trọng trong việc xử lý
ô nhiễm môi trường không khí. Làm thế nào vửa giảm được nồng độ bụi xuống
mức cho phép mà lại vừa có hiệu quả kinh tế nhất. phương pháp được lựa chọn
dựa trên những nguyên tắc sau:
•
•
•
Thiết bị phù hợp với tính chất, kích thước của hạt bụi.
Hiệu quả đạt yêu cầu, giá thành thấp.
Dễ dàng thi công, lắp đặt.
Dựa vào các nguyên tắc trên và các yêu cầu khác ta đưa ra phương án lựa chọn tối
ưu nhất để thi công.
16
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG.
I.
THÀNH PHẦN KHÍ ĐẦU VÀO:
Thông số
Đầu vào
20
Đơn vị
m3 /phút
g/m3
Lưu lượng khí vào, Q
Nồng độ bụi, C
40
kg/m3
Khối lượng riêng của
1600
bụi,
b
kg/m3
m/s
Khối lượng riêng của
1.01
không khí,
g
Vận tốc duy trì trong
đường ống dẫn bụi, V
Nhiệt độ dòng khí vào,
t
15
80
0C
II.
CHỈ TIÊU KHÍ ĐẦU RA:
Nồng độ C của các thông số ô nhiễm trong khí thải công nghiệp sản xuất xi măng
(Theo QCVN 23:2009/BTNMT).
STT
THÔNG SỐ
Nồng độ C (mg/Nm3)
A
B
1
B
2
1
2
3
4
Bụi tổng
400
200
100
500
Cacbon oxit, CO
1000
1000
1500
1000
1000
500
Nito oxit, NOx (tính theo NO2)
Lưu huỳnh dioxit, SO2
1000
500
17
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
III. Sơ đồ công nghệ :
NGUỒN VÀO
Thùng cấp bụi
Máy thổi khí
Thiết bị lọc cyclone
Thiết bị tạo rung
Thiết bị lọc túi vải
ống khói
Khí thải sạch đạt loại A thải ra môi trường
(theo QCVN 23:2009)
18
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ
I.
THÙNG CẤP BỤI:
Lý thuyết:
1.
Chụp hút có nhiệm vụ thu gom khí ở trong nhà xưởng dẫn đến xyclon. Chụp hút
làm việc được là nhờ vào áp suất âm mà quạt hút tạo ra trong đường ống.
Lưu lượng chụp hút cưỡng bức phụ thuộc vào lưu lượng quạt. Luồng không khí
trước chụp hút cưỡng bức có các đặc điểm sau:
-
Sự thay đổi tốc độ trên trục của chụp hút phụ thuộc vào góc mở α của chụp.
Góc mở càng lớn thì vận tốc tại tâm chụp vmax càng lớn so với vtb.
➢ Đối với chụp có góc mở 90o: vmax = 1,65.vtb
➢ Đối với chụp có góc mở 60o: vmax ≈ vtb
-
Vận tốc trung bình được xác định:
L
vtb
, m/s
F
-
Vận tốc tại 1 điểm bất kỳ trong phần kéo dài của chụp như sau:
➢
Đối với chụp tròn hoặc vuông:
ro2
x2 y2
vxy vmax
,m / s
➢
Đối với chụp hình chữ nhật có cạnh a > b :
h2
vxy vmax
,m / s
a
b
2
h
0,5a .y
19
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
2.
Tính toán:
Thời gian lưu làm việc t = 1 giờ.
Thể tích thùng chứa bụi
V Q t 201 60 1200m3
Chọn chiều cao vùng chứa bụi: h = 5m.
Tiết diện thùng chứa bụi
V
h
1200
5
F
240m2
Chọn
L B 1615(m)
Đối với chụp hút chọn góc nhỏ: φ = 600.
Chọn khoảng cách từ chụp tới chụp hút: h1 = 1m.
h1
h1
tg600 tg600
1
tg x
0.58m
x
20
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Tiết diện của chụp bằng với tiết diện thùng cấp khí:
Chiều dài chụp hút: L1 16 2 0.58 14.84m.
Chiều rộng chụp hút: B1 15 2 0.58 13.84m.
Chọn L1 B1 1514(m)
L B 1615(m)
II.
1.
CYCLONE:
Lý thuyết:
1.1. Giới thiệu
Bộ lọc bụi xiclon là thiết bị lọc bụi được sử dụng tương đối phổ biến. Nguyên lý
làm việc 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
1.2. Nguyên tắc hoạt động
Không khí có lẫn bụi đi qua ống 1 theo
phương tiếp tuyến với ống trụ 2 và
chuyển động xoáy tròn đi xuống 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 xyclon người ta
có lắp them van xả để xả bụi, van xả 5 là
van xả kép 2 cửa 5a và 5b không mở
đồng thời nhằm đảm bảo luôn cách ly
21
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
bên trong xyclon và thùng chứa bụi không cho không khí lọt ra ngoài
1.3. Ưu điểm-nhược điểm
- Ưu điểm:
Không có phần chuyển động.
Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (có thể đến 500oC).
Thu hồi bụi ở dạng khô.
Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 ÷ 1500 N/m²).
Làm việc tốt ở áp suất cao.
Năng suất cao.
Hiệu quả không phụ thuộc nồng độ bụi.
- Nhược điểm :
Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 m
Không thể thu hồi bụi kết dính.
1.4. Các kích thước cơ bản của xyclon
22
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Các loại cyclone
Hiệu suất
Truyền
thống
Năng suất
cao
cao
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Đường kính D/D
1
1
1
1
1
1
Chiều cao ống vào H/D
Chiều rộng ống vào W/D
Đường kính ống dẫn khí ra De/D
Chiều cao ống dẫn khí ra S/D
Chiều cao thân Lb/D
0.5
0.5
0.5
0.75
0.8
0.44
0.2
0.25
0.25
0.375
0.35
0.21
0.5
0.4
0.5
0.5
0.75
0.75
0.5
0.5
0.625
0.6
0.875
0.85
1.5
1.4
2
1.5
1.7
1.75
Chiều cao phần phễu Lc/D
Đường kính ống thu bụi Dd/D
2.5
2.5
2
2
2.5
2
0.375
0.4
0.25
0.4
0.375
0.4
23
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Nguồn: cột (1) và (5) theo Stairmand,1951, cột (2),(4),(6) theo Swift,1969, cột (3)
theo Lapple,1951
2. Tính toán:
Q = 20m3/phút
Chọn vận tốc dòng khí vào cyclone: v = 15m/s.
Khối lượng riêng của bụi: b = 1600kg/m3.
Khối lượng riêng của khí: g = 1,01kg/m3.
Độ nhớt không khí ở 800C:
3
2
3
2
387
273 t
273
387
273 80
M800 C M0
17.3106
21.08106.
387 t
398 80
273
Đường kính phần hình trụ:
Thường lấy vận tốc quy ước Wq = 2.2 – 2.5 m/s.
Chọn Wq = 2.3 m/s.
0.33
D
0.428m.
0.785 2.3
D
Đường kính ống ra: DC 0.214m.
2
D
Đường kính ống đáy: Dd 0.107m.
4
Chiều cao ống vỏ: Lb 2D 0.856m.
D
Chiều cao cửa vào: h 0.214m.
2
D
Chiều rộng cửa vào: b 0.107m.
4
D
Chiều cao ống ra: S 0.123m.
3
24
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
D
Chiều rộng ống vào: w 0.107m.
4
Số vòng xoáy cyclone:
1
L
1
0.856
2
c
Ne
L
0.856
6 vòng.
b
H
2
0.214
Vận tốc khí vào cyclone:
Q
0.33
Vi
14.41m / s.
W H 0.107 0.214
Thời gian lưu của hạt bụi:
Ne
6
t D
3.14 0.428
0.56s.
Vi
14.41
Đường kính bé nhất của hạt bụi bị thu giữ 50%:
1
2
1
2
9 21.08106 0.107
9 w
d pc
6.8106 6.8m.
2 N V
3.14 614.411600 1.01
e
i
p
g
j
M j
d pj
M j
M
d pj
j
M
d pc
0 – 2
1
0.207
0.0409
1
9
0.0409
2 – 4
4 – 6
3
5
0.676
1.127
0.278
0.517
2.502
5.17
10
6 – 10
10 – 18
18 – 30
30 – 50
50 - 100
8
1.804
3.157
5.412
9.02
0.733
0.893
0.961
0.986
0.996
30
30
14
5
21.99
26.79
14
24
40
75
13.454
4.93
16.911
1
0.996
75.87%
25
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Đường kính hạt bụi nhỏ nhất bị thu giữ:
1
2
1
2
9 w
9 21.08106 0.107
d
5.95105 59.5m.
p
N V
3.14 6 0.19 1600 1.01
e
t
p
g
Chọn dp = 60 m
.
Lưu lượng bụi:
L1 C Q 25 20 500 g/phút.
Khối lượng bụi cần chứa trong 2h là:
L 500 2 60 60.000kg
Thể tích thùng cần chứa bụi:
L
6104
1600
V
37.5m3.
p
h = 2.5m L B 53(m)
chọn h = 3 m.
Nồng độ bụi ra sau quá trình lọc:
Cr Cv (1 0.75) 25 (1 0.75) 6.25g / m3
III. MÁY THỔI KHÍ:
• Thông số đầu vào các ống:
Lưu lượng khí Q= 20m3/phút.
Vận tốc dòng khí đi vào ống dẫn V=15m/s
Độ nhớt của không khí
Khối lượng riêng của bụi
26
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Khối lượng riêng của không khí
Trở lực trong đường ống dẫn:
Chọn chiều dài ống dẫn =2.5m
Đường kính ống dẫn d=0.15m
Trở lực lọc tức là áp suất cần thiết tạo ra tốc độ dòng chảy ra khỏi ống dẫn.
Ta có:
(tra bảng giá trị)
Trợ lực để khắc phục trợ lực ma sát trong đường ống:
Chọn 1 khủy 900 do 2 khủy 450 tạo thành →
Trợ lực của xyclone
K : là hệ số sức căng cục bộ k=10
Trợ lực của túi vải
27
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Chọn A=5 ,n=1.25
A :hệ số thực nghiệm đối với từng loại vải
Trợ lực của ống khói
Trợ lực hệ thống
+
407.565 +1136.5 +1368 +406.79 =
3336.855
Áp suất của quạt hút tạo ra
H =
= 1928.68 với B =1
Công suất quạt
N =
=0.8 KW
Chọn lắp trực tiếp với trục động cơ điện
Q= 0.33 m3/s →
Công suất thiết lập động cơ điện :
Ndc =k
IV. THIẾT BỊ LỌC TÚI VẢI.
1. Lý thuyết:
1.1 Các loại vải lọc:
28
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Bộ phận chủ yếu của thiết bị là các túi lọc bằng vải được dệt từ các loại vật liệu sợi
khác nhau với nhiều kiểu .dệt: dạng sợi đan, sợi con vê từ các sơ ngắn hoặc dài đường
kính từ
, vải dày hơn được làm từ xơ tự nhiên hoặc xơ tổng hợp. Các loại vải
6 40m
mỏng (nhẹ hơn) làm từ sợi thủy tinh và sợi tổng hợp, loại này không chịu được sự chải
nhưng mức độ bền sợi và mật độ phân bố của chúng cao hơn nhiều so với các loại vải
dày.
Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi đảm bảo hiệu quả lọc cao,
- Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu,
- Độ bền cơ học cao khi nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn ,
- Có khả năng phục hồi được,
- Giá thành thấp.
Tuy nhiên các vật liệu lọc hiện có không thỏa mãn hết các tính chất trên nên tùy
từng điều kiện mà chọn loại vải lọc phù hợp. Các loại vải lọc phổ biến hiện nay là: bông,
len, vải tổng hợp, vải thủy tinh:
▪ Vải bông: tính lọc tốt và giá thấp nhưng không bền hóa học và nhiệt, dễ cháy
và chứa ẩm cao
▪ Vải len: có khả năng cho khí xuyên qua lớn,đảm bảo độ sạch ổn định và dễ
phục hồi nhưng không bền hóa học và nhiệt, giá cao hơn vải bông, khi làm việc ở nhiệt
độ cao thì trởnên giòn,chúng làm việc đến 90oC
▪ Vải tổng hợp: những năm gần đây thì vải tổng hợp đã từng bước thay thế bông
và len do chúng có độ bền cao,trong đa số các trương2 hợp thì giá của chúng rẻ hơn vải
len.ví dụ:vải nitơ được ứng dụng khi nhiêt độ khí từ 120-130oC trong công nghệ hóa chất
và luyện kim màu
▪ Vải thủy tinh: bền ở 150-250oC, thường sử dụng ở các nhà máy xi măng, luyện
kim. Khi nồng độ bụi thấp thường sử dụng các vải nặng (600-800g/m2), khi nồng độ bụi
cao sử dụng các loại vải nhẹ hơn (400-500g/m2)
29
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
1.2. Thiết bị lọc bụi túi vải:
a. Cấu tạo:
Thiết bị lọc bụi túi vải thường có hình trụ: được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị
cơ cấu giũ bụi, gồm các phần chính sau:
- Buồng lọc bụi gồm: buồng làm sạch và buồng khí sạch;
- Túi lọc bụi: làm bằng các loại vải lọc đường kính từ 125 – 300mm, chiều cao từ
2,5 – 3,5m (hoặc hơn), đầu liên kết vào bản đáy đục lỗ tròn bằng đường kính của ống
tay áo hoặc lồng vào khung và cố định một đầu vào bản đục lỗ;
- Quạt hút;
- Van: van gió chính, van rũ bụi, van thu hồi bụi;
- Máy nén khí;
- Động cơ rung.
b. Nguyên tắc hoạt động:
- Không khí mang bụi vào thiết bị được khống chế trong khoảng nhiệt độ từ 70 – 180 0C
được quạt hút vào buồng làm sạch. Tại đây, bụi được giữ lại trên thành túi lọc, không khí
sạch qua túi lọc đi từ trong ra ngoài hoặc từ ngoài vào trong và theo buồng khí sạch thoát
ra ngoài.
- Sau khoảng thời gian T đặt trước, khi bụi đã bám nhiều trên mặt vải lọc làm cho sức cản
của chúng tăng làm lưu lượng khí qua chúng giảm ảnh hưởng tới năng suất lọc, khi đó ta
tiến hành giũ bụi: Động cơ hút và van gió chính đóng lại, van rũ bụi mở ra. Khí nén với
áp lực lớn qua buồng làm sạch xả vào túi lọc làm rung các túi lọc hay ta dùng phương
pháp rung lắc thủ công hoặc cơ khí để rung lắc túi vải. Hạt bụi được rơi xuống ở đáy
buồng thu bụi.
30
Tải về để xem bản đầy đủ
36 trang
24/12/2024
120
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Tính toán thiết kế thiết bị cyclone, túi vải nhà máy xi măng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- do_an_tinh_toan_thiet_ke_thiet_bi_cyclone_tui_vai_nha_may_xi.doc
