Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải: Chương 3 - Phạm Khắc Liệu

Chia sẻ: Hoathachthao | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:86

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải: Chương 3 cung cấp cho người học những kiến thức như: Đại cương; Buồng lắng trọng lực; Thiết bị tách bụi ly tâm; Thiết bị túi lọc; Thiết bị tách bụi tĩnh điện; Thiết bị rửa ướt; So sánh và lựa chọn thiết bị xử lý. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải: Chương 3 - Phạm Khắc Liệu

Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI 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 Ci  C e Vào Ra  100 (3.1) Ci Ci Thiết bị Ce Co: nồng độ bụi trong khí thải đi vào thiết bị, kg/m3 Thu gom Ce: nồng độ bụi trong khí thải đi ra khỏi thiết bị, kg/m3  Lượng bụi thu gom được, kg/s = QCi/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- p1p2… pn Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-1
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI 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:    wii (3.4) wi là phần hạt cỡ di Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-2
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI 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 Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-3
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI 3.2.2. Thiết bị xử lý Buồng lắng đơn Buồng lắng nhiều tầng Buồng lắng có vách ngăn Hình 3.1. Sơ đồ các dạng buồng lắng bụi Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-4
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI 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 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 Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-5
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI (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  : L, tL H L H, tH tH  tL      vs v g với Q g vg  v s  ρ p d p,2 min BH 18 μ 1/2  18 μ Q  18 μQ d p ,min   (3.5) BL  (3.6)  gρ BL  2 gρ p d p ,min  p   Từ (3.6): có thể tính được BL để đáp ứng được điều kiện loại 100% bụi từ cỡ hạt dp,min trở lên Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-6
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI (2). Hiệu suất thu gom  Hiệu suất thu gom hạt có cỡ hạt dp 2 vs L gρ d p p BL η  (3.7) vg H 18 μ Q  Buồng lắng có n tầng: vs L gρ p d p2 BL ηn n (3.8) vg H 18 μ Q  Công thức (3.7) chỉ đúng với điều kiện dòng chảy tầng (lamilar flow)  Ở điều kiện dòng chảy rối (thực tế):  vs L   gρ p d p 2 BL  η  1  exp    η  1  exp   (3.9)  v H   18 μ Q   g     Hiệu suất tổng cộng tính theo công thức (3.4). Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-7
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI 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 = 1,7210-5 Pa.s Giải:  Tính độ nhớt ở nhiệt độ T (K) theo công thức Sutherland: 1, 5 0= 1,7210-5 Pa.s T0  S  T  T   0   (3.10) T0 = 273 K T  S  T0  S = 110,4 K  Ở 200oC = 473 K: 1, 5 273  110,4  473   200  1,72 *10 5    2,57 *10 5 Pa.s 473  110,4  273  Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-8
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI  Từ ct.(3.6): 18 μQ 18  2,57 10-5 1,39 2 BL    26, 2 m gρ p d p2,min 9,81103  (50 10 6 ) 2  Chọn L=10 m  B = 3 m  Độ cao H được chọn để đạt vận tốc dòng khí = 0,3 m/s.  vg = Q/(BH) 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? Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-9
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI B = 3,3 m H = 0,75 m L = 4,6 m = 2 Nm3/s = 230oC = 0,53 g/m3 Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-10
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-11
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-12
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-13
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI  Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-14
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-15
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-16
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI =1,134*10-4*dp2 Hình 3.2 – Đường biểu diễn hiệu quả thu gom theo cỡ hạt với buồng lắng Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-17
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI Ví dụ 3. Buồng lắng bụi có kích thước: LBH = 3 m1,0 m1,5 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 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. Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-18
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI BỤI Giải: (1). Xác định hiệu quả thu gom hạt cỡ 50 m Xác định  ở 150oC = 423 K theo ct. (3.10) 1, 5  5 273  110,4  423   423  17 ,2 10    2,38  10-5 Pa.s 423  110,4  273  Sử dụng công thức (3.7) tính : gρ p d p2 BL 9,81 2000  (5 10 5 ) 2  1 3 η  5  0,155  15,5% 18 μ Q 18  2,38 10  8000 / 3600 (2).Xác định số tấm ngăn gρ p d p2 BL ηn 18 μ Q  Số tầng n = 4; số vách ngăn = 3 Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-19
Chương 3. KỸ THU THUẬ ẬT XỬ XỬ LÝ BỤI 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 Hình 3.3 – Nguyên tắc tách bụi của thiết bị ly tâm Bài giảng Kỹ thuật xử lý khí thải - GV: Phạm Khắc Liệu 3-20