Chương 3: Kỹ thuật lọc bụi

Chia sẻ: Nguyên Trần | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:49

Thêm vào BST

Báo xấu

266
lượt xem 74
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bụi là tập hợp nhiều hạt vật chất vô cơ hoặc hữu cơ, có kích thước nhỏ bé tồn tại trong không khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung gồm hơi, khói, mù. Bụi bay có kích thước từ 0,1 - 10m gồm: tro, muội, khói và những hạt chất rắn đã nghiễn nhỏ, chuyển động Brao hoặc rơi xuống mặt đất với tốc độ đều. Loại bụi này thường gây tổn thương cho cơ quan hô hấp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 3: Kỹ thuật lọc bụi

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT LỌC BỤI 3.1. Bụi và tác hại của chúng 3.1.1. Khái niệm bụi và phân loại bụi. *.Khái niệm: Bụi là tập hợp nhiều hạt vật chất vô cơ hoặc hữu cơ, có kích thước nhỏ bé tồn tại trong không khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung gồm hơi, khói, mù. - Bụi bay có kích thước từ 0,1 - 10m gồm: tro, muội, khói và những hạt chất rắn đã nghiễn nhỏ, chuyển động Brao hoặc rơi xuống mặt đất với tốc độ đều. Loại bụi này thường gây tổn thương cho cơ quan hô hấp. - Bụi lắng có kích thước lớn hơn 10m, thường rơi có gia tốc. Loại bụi này thường gây tác hại cho mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng ... * Phân loại bụi - Theo nguồn gốc: + Bụi hữu cơ: Bụi thực vật, động vật + Bụi vô cơ: Khoáng chất thạch anh, bụi kim loại, bụi hỗn hợp - Phân theo nguyên nhân: + Bụi tự nhiên + Bụi nhân tạo - Theo kích thước : + Hạt có kích thước > 10m : bụi lắng 10 - 0,1 m: bụi lơ lửng < 0,1m : khói mù - Phân loại theo tính xâm nhập vào đường hô hấp Bụi < 0,1m không ở lại trong phế nang 0,1 - 5m: ở lại phổi từ 50 - 90% 5 - 10m Vào phổi nhưng được phổi đào thải ra > 10m: Thường đọng lại ở mũi 3.1.2. Tác hại của bụi tới sức khoẻ con người. Bệnh phổi nhiễm bụi: là do trong không khí có lẫn bụi khoáng, bụi amiăng, bụi than, kim loại mà con người hít phải. Khi hít thở phải những bụi trên, con người bị xơ phổi, suy giảm chức năng hô hấp. 1
Ở Mỹ từ năm 1950 đến 1955 phát hiện đ ược gần 13.000 người nhiễm bụi đá (Silicose). Ở Nam Phi có khoảng 30 đến 40 % thợ mỏ hàng năm bị chế do phổi nhiễm bụi đá. Năm 1963 - 1964 tại 6 mỏ vàng ở Gana trong số 4300 thợ 7% bị mắc bệnh Silicose. Tây âu, trong số 973.000 thợ mỏ có tới 120.000 người mắc bệnh Silicose. Bệnh đường hô hấp: khi con người hít thở phải bụi hữu cơ như bông, gai, đay gây ra bệnh viêm mũi, họng, phế quản. Về lâu dài bụi gai, lanh có thể gây viêm loét lòng khí phế quản, bụi len, bột thuốc kháng sinh gây dị ứng, viêm mũi, viêm phế quản, hen. Bụi vô cơ rắn có cạnh góc sắc nhọn, lúc đầu thường gây viêm mũi làm cho niêm mạc đầy lên, tiết nhiều niêm dịch, thở khó. Lâu dần chuyển thành viêm mũi teo, giảm chức năng lọc bụi của mũi, gây bệnh phổi nhiễm bụi. Bụi len, bột thuốc kháng sinh gây dị ứng, viêm mũi, viêm phế quản, v.v. Bụi crom, asen gây loét thủng vách mũi. Bệnh ngoài da: bụi đồng gây ra bệnh nhiễm trùng da rất khó chữa. Các loại bụi tác động các tuyến nhờn làm cho da bị khô, gây viêm da, sinh mụn nhọt, lở loét như bụi vôi, bụi đường, dược phẩm, thuốc trừ sâu. Bụi nhựa, than dưới tác dụng của ánh nắng mặt trời làm cho da sưng tấy, ngứa, mắt sưng đỏ, chẩy nước mắt. Bụi kiềm, bụi axit có thể gây ra bỏng giác mạc, giảm thị lực và có thể bị mù. Bệnh đường tiêu hoá: bụi đường, các loại bột có thể gây sâu răng, làm hỏng men răng. Bụi chì gây ra bệnh thiếu máu, làm giảm hồng cầu, và gây ra rối loạn thận. Bụi có hại không những đối với con người mà còn tác hại đối với cây trồng và vật nuôi. 3.2. Kỹ thuật lọc bụi. 3.2. 1. Khái niệm chung Làm sạch bụi trong không khí là một trong những vấn đề phức tạp và quan trọng của kỹ thuật thông gió 2
Trong các hệ thống thông gió lọc bụi. Bụi ở trạng thái lơ lửng của phòng sản xuất hay trong các chụp hút ở những thiết bị sản xuất toả bụi đ ược tập trung lại và thải ra ngoài. Rất nhiều những vật liệu sử dụng trong các quá trình công nghệ có trạng thái bột như xi măng, sơn, than nghiền, đất sét nghiền dùng trong công nghệ đúc... là nguồn gốc sản sinh ra bụi. Bụi còn được toả ra bởi nhiều quá trình sản xuất khác nhau như đập vụn, nghiền và sàng những vật liệu cứng, tẩy sạch sản phẩm bằng phun cát, dỡ khuân đúc, gia công sản phẩm bằng bàn mái... Không khí ở chỗ miệng thu của các hệ thống thông hơi thổi vào đôi khi có lẫn rất nhiều bụi cũng đòi hỏi phải lọc sạch. Bụi ở trạng thái lơ lửng trong không khí của bụi được đặc trưng bởi tốc độ lắng chìm của nó trong không khí tĩnh và phụ thuộc vào kích thước hình dáng tiết diện ngang và trọng lượng riêng của các hạt Những hạt bụi đặc có dạng hình cầu với trọng lượng đơn vị là 1g/cm3 trong không khí tĩnh sẽ lắng chìm với tốc độ là - 1080 m/h nếu hạt bụi có đường kính 100 - 10,8 m/h nếu hạt bụi có đường kính 10 - 0,108 m/h nếu hạt bụi có đường kính 1 - 0,00108 m/h nếu hạt bụi có đường kính 0,2 Dĩ nhiên là đối với các hạt có hai kích thước cuối cùng tốc độ lắng chìm rất bé đến nỗi với tốc độ chuyển động của không khí thường có trong các phòng sản xuất chúng không thể lắng xuống đ ược và giữ trạng thái lơ lửng trong thời gian rất lâu. Tốc độ lắng chìm tỷ lệ thuận với trọng lượng đơn vị của các hạt do đó bụi nhẹ rơi chậm hơn so với hạt nặng. Mức độ vẩn bụi của không khí theo tiêu chuẩn vệ sinh được đánh giá bằng trọng lượng bụi tính bằng mg trong 1m3 không khí. Trong các hệ thống thông gió thì đa số trường hợp cần thiết phải lọc sạch bụi trong không khí từ các bộ phận hút tại chỗ trước khi thải ra ngoài khí quyển Không khí tuần hoàn và không khí bên ngoài trước khi thổi vào phòng đôi khi cũng cần lọc sạch bụi Trường hợp nào cần phải lọc sạch bụi, mức độ lọc sạch như thế bào đều có quy định rõ trong các bảng tiêu chuẩn vệ sinh tương ứng. 3
Theo các bảng tiêu chuẩn ấy thì không khí từ các hệ thống hút tại chỗ đối với loại bụi khoáng chất trung tính trước khi thải ra ngoài cần phải lọc sạch để nồng độ bụi còn lại không quá 150mg/m3 Không khí thổi vào phòng nếu trong đó có thành phần bụi thạch anh, ô xít, si lích cát, a mi ang, chiếm trên 50% tổng số bụi nói chung cần phải được lọc sạch cho đến nồng độ bé hơn 0,6 mg/m3. Nếu không khí thổi vào chỉ chứa bụi trung tính thì cần lọc sạch đến nồng độ bé hơn 2 mg/m3 Tính toán đến các yêu cầu nói trên và những số liệu về độ vẩn bụi trong không khí trời ở các trung tâm kỹ nghệ và thành phố lớn, việc lọc sạch bụi trong không khí cần được tiến hành trong các trường hợp sau: a. Không khí thổi vào đối với các phòng sản xuất và nhà công cộng (câu lạc bộ, rạp chiếu bóng, nhà hát, trường học...) thì cần lọc sạch đến nồng độ đó bé hơn 2mg/m3 b. Không khí thổi vào đối với các phòng có công dụng quan trọng (viện bảo tàng, bệnh viện, phòng trưng bày tranh ảnh, phòng sản xuất dụng cụ đo lường chính xác). Cần phải lọc sạch bụi không kể nồng độ bụi trong không khí trời là bao nhiêu. Nồng độ bụi trong không khí tại các miệng hút m à các hệ thống hút tại chỗ rất lớn ví dụ như: Nồng độ bụi trong không khí hút ra từ máy m ài, làm sạch bằng phun cát có thể chênh lệch trong khoảng 25  2 g/m3 phụ thuộc vào kích thước của máy, lưu lượng cát và không khí áp suất làm việc của không khí trong máy, chỗ hút và khối lượng không khí từ máy thải ra ngoài. Tuỳ theo nồng độ bụi trong không khí hút từ máy phun cát ra lớn hay nhỏ m à độ nhỏ của nó có thể khác nhau. Ví dụ: - Khi nồng độ là 25 g/m3 thì loại hạt bé hơn 10 chiếm 5  13%, và loại hạt lớn hơn 100 chiếm 30  65% - Khi nồng độ là 2 g/m3 thì loại hạt bé hơn 10 chiếm 27  35%, và loại hạt lớn hơn 100 chiếm dưới 16% - Trong quá trình dỡ khuân đúc trên sàn dỡ, có hút bên hông phía trên nồng độ bụi trong không khí hút là 0,6  0,8 g/m3 và hạt < 10 chiếm 14% theo trọng lượng, còn trường hợp hút phía dưới nồng độ bụi trong không khí hút là 13g/m3 và hạt bé hơn 10 chỉ chiếm 3% theo trọng lượng Bụi trong không khí trời ở những trung tâm công nghiệp và thành phố lớn phần lớn là do các bếp, lò nung, ống khói và không khí thải ra ngoài của hệ thống thông hơi gây nên. Bụi từ mặt đất bốc lên trong các thành phố hiện đại chiếm vị trí thứ yếu. 4
Theo thành phần hóa lọc, bụi ở thành phố hiện đại căn bản gồm những bụi khoáng chất (tro ) và chỉ có 25  30% là chất hữu cơ, trong khi đó những bụi có kích thước < 1 chiếm đa số (97  100%) Những nhà làm công tác kỹ thuật vệ sinh cho rằng nồng độ trung bình cho phép trong ngày của không khí trời phải bé hơn 0,15mg/m3. Trong khi ấy nồng độ bụi lớn nhất trong ngày có thể cho phép tăng lên đến 0,5mg/m3 Sự phân bổ các hạt theo kích thước và theo trọng lượng trong bụi nói chung chúng ta có thể thấy được trong ví dụ sau đây: a. Nếu như trong một loại bụi nào đó số lượng các hạt có kích thước khác nhau tính theo % phân bổ như sau: Loại hạt 1 5 10 50 Chiếm 95% 3% 1% về số lượng thì về 1% trọng lượng tính theo % các hạt ấy sẽ chiếm 0,1% 0,3% 0,8% 98,8% Bụi có kích thước bé nhất ở các khu công nghiệp có khi thường xẩy ra do các quá trình nghiền tán vật liệu vụn (như thạch anh, than, cát, đất sét...) hoặc do các quá trình mài nhẫn bằng phun cát.... 3.2. 2. Các phương pháp lọc sạch bụi và phân loại mức độ lọc sạch bụi trong không khí 3.2.2.1. Phân loại mức độ lọc sạch bụi trong không khí - Mức độ lọc sạch bụi trong không khí phân thành các mức sau: Thô, vừa và Tinh (nhỏ) a. Khi lọc thô thì nhiệm vụ độc nhất là giữ một phần đáng kể (tính theo %) các hạt bụi cứng trong không khí phần còn lại của không khí sau khi đ ược lọc thô không đặt thành yêu cầu giới hạn. Dĩ nhiên mức độ lọc sạch như vậy không thoả mãn được yêu cầu vệ sinh và thông thường chỉ áp dụng để làm bậc thứ nhất trước khi lọc vừa. Thông thường nồng độ ban đầu của bụi trước khi vào lọc thô không lớn quá 100 g/m3. b. Khi lọc vữa thì các hạt lơn hơn 100 hầu như bị giữ lại hoàn toàn. Còn mức độ giữ các hạt có kích thước bé hơn phải đủ bảo đảm để nồng độ bụi còn lại trong không khí sau khi ra khỏi lần lọc vừa này bé hơn 150 mg/m3. Và nếu cần có thể đến 50 - 30 mg/m3 5
Nồng độ ban đầu của bụi trong không khí trước khi đi vào lần lọc vữa không được lớn quá 15 g/m3. c. Khi lọc nhỏ (tinh) thành phần các hạt có kích thước bé hơn 10 trong bụi bị giữ lại chiếm 60  100%. Và nồng độ bụi còn lại có thể đạt tới 3  1 mg/m3 hoặc bé hơn. Nồng độ ban đầu của bụi trong không khí trước khi vào lần lọc nhỏ không được quá 0,3g/m3. Nếu là bụi khoáng chất trung tính và 0,05g/m3 nếu bụi thạch anh và thạch cao. Để đưa nồng độ ban đầu đến giới hạn cho phép trước khi vào lần lọc vừa (trung bình) có thể dùng lọc thô và trước khi vào lọc nhỏ dùng lọc vừa. 3.2.2.2. Đánh giá hiệu quả lọc bụi của thiết bị Hiệu quả lọc bụi của những dụng cụ lọc có thể đánh giá bằng các phương pháp sau: 1. Theo nồng độ những hạt bụi lơ lửng trong không khí đi ra khỏi bộ phận lọc. Đây là phương pháp đánh giá chất lượng lọc theo mức độ thoả mãn yêu cần vệ sinh 2. Theo trọng lượng bụi bị giữ lại trong bộ phận lọc tính theo % so với trọng lượng bụi có trong không khí lúc đầu đó là phương pháp đánh giá có tính cách kinh tế lượng hao hụt % đối với những vật liệu giá trị. 3. Theo trọng lượng bụi của mỗi loại kích thước hạt, thông thường người ta lấy các loại kích thước hạt như sau: 0  5, 5  10, 10  20, 20  40, 40  60, và > 60 Ví dụ: Đối với nhóm hạt thứ 1 (có kích thước 0  5). Các loại lưới lọc dùng cho lọc vữa có thể đánh giá theo cách sau: Lọc lá sách BTU đối với nhóm < 5  6 26 % Xiclon hình chóp D=3-7m ““““ 40% Lưới lọc quán tính “ “ ““ 74% Lọc bằng điện “ “ “ “ 90% Xiclon có máng nước..( D = 450mm) 93% Lưới lọc tay áo tự rửa 93 - 99% 6
4. Theo mức độ giảm số lượng hạt trong một đơn vị thể tích không khí đi qua bộ phận lọc (tính theo % so với số lượng hạt có trong một đơn vị thể tích không khí trước lúc lọc) Phương pháp này ít được sử dụng vì nó không đánh giá một cách chính xác chất lượng của bộ phận lọc 3.2. 3. Đặc trưng kỹ thuật của các bộ phận lọc bụi 3.2.3.1. Đặc trưng kỹ thuật của thiết bị lọc bụi. Đặc trưng kỹ thuật của các bộ phận lọc bụi và mức độ lọc sạch trong không khí. Khả năng làm sạch không khí tuỳ với những nồng độ ban đầu khác nhau của bụi trong không khí, kích thước của tiết diện làm việc, dung tích bụi, công suất tiêu thụ và cuối cùng là giá thành lọc sạch toàn phần cho một đơn vị thể tích không khí. Để thu được không khí sau khi lọc bụi có nồng độ bụi cho phép phù hợp với tiêu chuẩn thì bộ phận lọc bụi phải có mức độ lọc sạch tương ứng. - Mức độ lọc sạch hay hiệu quả lọc sạch của bộ phận lọc biểu diễn bằng tỷ số của trọng lượng bụi bị giữ lại và trọng lượng bụi trước khi lọc. Tỷ số ấy biểu diễn theo %. Ví dụ: Nếu lượng bụi đi vào bộ phận lọc trong 1 giờ là G1 = 100kg bị giữ lại là 90Kg thì có nghĩa là đối với bụi có kích thước các loại hạt, trọng lượng riêng, nhiệt độ như vậy mức độ lọc sạch của bộ phận lọc sẽ là G2 90 0   100   100  90% G1 100 Hiệu quả lọc sạch cũng có thể biểu diễn bằng hiệu số giữa nồng độ ban đầu của bụi trong không khí trước khi vào bộ phận lọc là S1 và nồng độ bụi sau khi ra khỏi bộ phận lọc là S2 quy về cho nồng độ ban đầu S1. Khi không có không khí bên ngoài bị hút vào ở giữa các chỗ đo nồng độ bụi thì mức độ lọc sạch sẽ thể hiện bằng công thức s1  s 2 [s: g/m3 hay mg/m3] 0   100% s1 - Nếu như giữa các chỗ đo nồng độ không khí bên ngoài có bị lọt vào làm cho lưu lượng không khí tăng lên từ L1 (ở tiết diện đo nồng độ trước bộ phận lọc) đến L2 (ở tiết diện do nồng độ sau bộ phận lọc) thì hiệu quả lọc sạch sẽ là 7
s1 L 1  s 2 L 2 ' 0   100% s1 L 1 L1 và L2 tính theo [m3/h] trong đó L2 > L1 - Đôi khi chỉ cho các số liệu ban đầu là lượng bụi bị giữ lại G2 kg và nồng độ bụi trong không khí đi ra khỏi bộ phận lọc bụi s2 [g/m3] lúc đó G 2  1000 " 0  100% G 2  1000  s 2  L 2 - Nếu biết nồng độ ban đầu s1 [g/m3] và lượng bụi bị giữ lại G2 Kg thì G 2  1000 " 0  100% s1  L 1 Trong công thức trên thì công thức đầu tiên (khi biết lượng bụi ban đầu G1 và lượng bụi giữ lại G2) là cho ta kết quả chính đáng hơn cả Cần phải biết rằng theo quan điểm vệ sinh thì quan trọng không phải là phần bụi giữ lại được (lọc ra được khỏi không khí)  mà là phân bụi sót lại trong không khí tức là   1   . Vì thế cho nên khi so sánh hai hệ thống lọc bụi, hệ thống thứ nhất giữ lại được 90%, hệ thống thứ hai giữ được 95% thì không nên xem rằng hệ thống thứ 2 có hiệu quả hơn so với hệ thống thứ nhất là 5% mà phải xem rằng hệ thống thứ 2 để lọt bụi 2 lần ít hơn so với hệ thống 1 bởi vậy nó có hiệu quả lọc sạch 2 lần tốt hơn. Để đánh giá được một cách toàn diện chất lượng của một bộ phận lọc bụi nào đó và đồng thời để có thể so sánh với những loại lọc bụi khác cần phải có những số liệu về mức độ giữ lại những hạt bụi có kích thước khác nhau gọi là “ mức độ lọc sạch theo độ lớn của hạt” Dưới đây ta đưa ra mức độ hoặc hiệu quả lọc theo độ lớn của hạt của một vài loại thiết bị lọc khác nhau: Bảng 3-1 Mức độ lọc sạch theo độ lớn % Loại, dụng cụ lọc bụi Kích thước các loại hạt  5 10 20 30 40 50 60 40 68 90 98 99 100 - - Xiclon Hình chóp đường kính 3,7m - Dụng cụ lọc tro lá sách 25 47 76 93 94,8 96,8 97,7 - Xiclon có màn nước UOT 8
và BTU 78 87 89 93 95 95 97 Từ các số liệu cho trên ta thấy rằng mức độ lọc sạch theo độ lớn của hạt những bộ phận lọc ứng dụng sức ly tâm (Xiclon) cao nhất đối với loại hạt lớn. Nghĩa là nó có khả năng trước hết là giữ lại được các loại hạt kích thước lớn. Còn trong Xiclon có màn nước thì ngoài sức ly tâm màn nước có sức dính có khả năng giữ lại được các hạt bé cho nên kết hợp lại ta có mức độ lọc sạch đối với tất cả các loại hạt, hầu như bằng nhau Tốt nhất là dụng cụ lọc bụi ống tay áo. Loại này có mức độ lọc sạch theo độ lớn hạt như sau: 1  - 99,97% qua những con số này ta thấy mức độ lọc sạch 3,5  - 99,96% của thiết bị lọc bụi ống tay áo hầu như cố định 7,5  - 99,96% với tất cả các hạt 17,5  - 99,54% Trong kỹ thuật lọc sạch bụi khỏi không khí người ta sử dụng các loại bộ phận (dụng cụ) lọc sau: 1. Dụng cụ tách bụi cơ học a: khô b: ướt (thấm ướt) 2. Bình lọc điện a: khô b: ướt 3. Lưới lọc lỗ hổng a: khô b: lưới nước 3.2.3.2. Đặc điểm của các loại dụng cụ lọc. 1. Đặc điểm của những dụng cụ tách bụi cơ học là người ta lợi dụng hoặc là sức hút trọng trường (tức sức nặng của các hạt bụi) để làm lắng chìm chúng xuống hoặc là sức ly tâm xuất hiện trong dòng không khí chuyển động xoắn ốc. Vì sức ly tâm tỷ lệ với khối lượng cho nên hạt bụi bị tác dụng bởi lực ly tâm có cường độ lớn làm cho chúng bắn ra xa và tách rời khỏi không khí, hoặc là lực quán tính giữ nguyên chiều chuyển động của các hạt bụi cứng khi dòng không khí đột ngột thay đổi chiều. Tương ứng với một trong những đặc điểm kể trên ta có các loại dụng cụ tách bụi cơ học sau: 9
+ Buồng lắng bụi, Xiclon (bộ phận tách bụi dùng sức ly tâm), bộ phận tách bụi có chuyển động quay, bộ phận tách bụi với lực quán tính. Để tăng cao hiệu suất lọc bụi của các loại dụng cụ tách bụi kể trên người ta áp dụng phương pháp phun nước vào bộ phận lọc bụi làm ướt các hạt bụi cứng, nhờ thế trọng lượng và thể tích của chúng tăng và chúng dễ ràng bị tách ra khỏi không khí. 2. Đặc điểm của bình lọc bụi bằng điện là trong các bình này việc tách rời bụi ra khỏi không khí sẩy ra dưới tác dụng của một điện trường. Trong trường hợp này không khí vẩn bụi được dẫn qua một bộ phận phân phối đi vào những ống hoặc mương trong đó dọc theo trục của các ống có đặt những điện cực nối với cực âm của nguồn điện một chiều điện thế cao. D ưới tác dụng của điện trường trên bề mặt của các điện cực sẽ tạo thành những i ôn và electron Các i on và elếctron này truyền cho bụi điện tích nhờ thế bụi thu được điện tích âm và bị hút vào thành ống (ống nối với đất và được lợi dụng làm nơi thu bụi). Sau khi bị hút vào thành ống các hạt bụi sẽ mất điện tích, không khí sạch từ các ống hoặc mương thoát ra ngoài còn bụi đã bị hút vào thành ống, bám vào đó thành lớp, khi lớp bụi đã có bề dày nhất định thì người ta dùng những bộ phận đặc biệt để rũ bụi xuống thùng chứa bụi. Mức độ lọc sạch càng lớn khi điện thế của điện trường càng lớn, thời gian tiếp xúc của không khí lẫn bụi với không gian điện trường càng kéo dài, tức là khi các ống hoặc mương có chiều dài càng lớn, tốc độ chuyển động của không khí càng bé và khoảng cách giữa thành ống và điện cực càng bé 3. Trong các dụng cụ lọc bụi có lỗ hổng, không khí vẩn bụi tuần tự đi qua vô số những khe, lỗ hổng sắp xếp lộn xộn không theo một trật tự nào cả của bộ phận lọc. Trong trường hợp này sự tách bụi khỏi không khí sảy ra do những nguyên nhân sau đây: a. Do động năng của các hạt bụi bị mất khi chuyển động qua các khe, rãnh ngoằn nghèo. Đồng thời khi đi qua những khe khúc khửu như vậy một số lớn các hạt bị mắc lại trên thành của các khe. b. Do kết quả sự va chạm của các hạt cứng với thành khe ở phía trước của lớp lọc lỗ hổng. Trong khi ấy các hạt bị giữ lại không lọt vào trong bề sâu của khe c. Do kích thước của một số hạt bụi lớn hơn kích thước của các khe rỗng, nhờ thế chúng bị mắc lại. Sau một thời gian sử dụng trên bề mặt của bộ phận lọc hình thành một lớp bụi dày, lớp bụi này lại trở thành một lớp màn lọc mới và trong đó cũng lặp lại 3 hiệu quả giữ bụi vừa nói trên Trong kỹ thuật người ta sử dụng những dụng cụ lọc làm bằng những lớp hạt. Lớp đá cục hoặc than cốc, hoặc bằng lớp vụn sắt, vụn dâm gỗ hoặc bằng lớp khâu 10
sứ kim loại hoặc là bằng những vật liệu sợi như sợi thuỷ tinh, len sợi nhỏ. Những lưới lọc loại này là lưới lọc từ những tấm thép có đục lỗ hoặc rãnh theo những hình thức khác nhau, từ những lưới thép sợi hoặc lưới sợi Cuối cùng lưới lọc ống tay áo hoặc lưới lọc bằng giấy cũng thuộc về nhóm dụng cụ lọc có lỗ rỗng. Trong nhóm dụng cụ lọc có lỗ rỗng rất thông dụng phương pháp làm ướt bề mặt các dụng cụ lọc bằng các loại dầu khác nhau ( bông thủy tinh, len, khâu ngắn, lưới lọc mắc lưới ) bằng nước (đối với dụng cụ lọc các lớp vật liệu hạt, lớp lưới thép). Sắc xuất bị giữ lại của bụi trong khe rãnh càng tăng khi giảm kích thước của tiết diện các khe rãnh, đồng thời tăng bề dài của chúng (cụ thể là tăng số lỗ rỗng và bề dày của chúng) 3.2. 4. Cấu tạo của các loại dụng cụ lọc bụi 3.2.4.1. Dụng cụ lọc bụi cơ học 1. Buồng lắng bụi. Nguyên tắc của bể lắng bụi là dựa trên cơ sở tạo ra trong vùng làm việc một vận tốc chuyển động của dòng không khí rất bé thế nào để cho những hạt bụi, vừa chuyển động ngang vừa chuyển động thẳng đứng tức rơi xuống dưới tác dụng của sức nặng bản thân kịp rơi xuống đáy của buồng lắng bụi và đọng lại ở đó m u v h n l Hình 3-1 Giả sử ta có luồng lắng bụi với kích thước của tiết diện ngang là b x h [m] và chiều dài là l m. Nếu vận tốc chuyển động ngang của dòng không khí vẩn bụi đều đặn trên toàn tiết diện của buồng là vng và tốc độ rơi của các hạt bụi ứng với kích thước và 11
trọng lượng đơn vị của nó là vđứng thì điều kiện để cho các hạt bụi ấy kịp rơi xuống đáy trước khi ra khỏi luồng là: h l (đẳng thức này có nghĩa là thời gian rơi phải bằng thời gian đi qua buồng  v d v ng ) Hay là h l  3600  h  b  vd L Trong đó: L: Lưu lượng không khí vẩn bụi đi qua buồng lắng bụi m 3/h. Thông thường kích thước theo 1 hoặc 2 chiều của buồng lắng bụi được xác định bởi điều kiện tại chỗ. Nếu đặt vào công thức trên các kích thước đã biết bao giờ cũng tìm được kích thước thứ 3, thông thường kích thước thứ 3 cần tìm ấy là chiều dài của buồng l. Từ các công thức trên ta thấy nếu bề cao của buồng giảm đi thì bề dài l của nó cũng có thể rút ngắn được. Lợi dụng tính chất này trong điều kiện tại chỗ không cho phép đòi hỏi buồng lắng bụi phải có bề dài ngắn, lúc đó người ta chia theo chiều đứng của buồng thành nhiều tầng bằng những mặt phẳng nằm ngang. Ví dụ nếu chia thành 5 tầng thì bề dài sẽ có thể rút ngắn đi 5 lần so với trường hợp không chia tầng. Bề rộng b của buồng lắng bụi trong khi ấy vẫn giữ cố định không tăng Một hình thức khác của loại nhiều tầng là buồng được ngăn bằng những tấm kim loại rất gần nhau có thể quay được xung quanh bản lề. Khi làm việc các bản kim loại được quay ở vị trí nằm ngang nhờ dây móc qua ròng dọc. Khi muốn trút bụi người ta tháo dẫy để các bản kim loại quay nghiêng xuống trút bụi vào.... và từ đó nhờ các bộ phận đặc biệt đẩy bụi ra ngoài ta gọi buồng lắng bụi kiều này là buồng lắng tấm bản . 12
Rßng räc Buång l¾ng bôi nhiÒu tÇng B¶n lÒ Hình 3-2 Tốc độ rơi của hạt bụi có kích thước khác nhau - Hạt có đường kính > 7000 rơi với gia tốc. Hạt có kích thước bé hơn thì rơi với vận tốc cố định v, vận tốc này phụ thuộc vào kích thước của hạt - Đường kính từ 7000 - 200 có tốc độ rơi tính theo công thức 2.g  d  1 2.g.d. 1 v  3.K. 2 3K. 2 Trong đó K = 0,4  0,43 Khi đường kính của hạt là 250  - 1   2 g  1   2   2 g 1   2  v  0,222  0,222   Khi hạt có đường kính từ 1 đến 0,1  2 g1   2    v  0,222 1  2K   r  - Những hạt có kích thước bé hơn 0,1 nói chung có thể xem như không rơi Trong các công thức trên v: Tộc độ rơi của hạt bụi [cm/s] 13
d: Đường kính của hạt bụi [cm] r: Bán kính của hạt bụi [“ ] [cm/s2] g: Gia tốc trọng trường 1, 2: Mật độ của hạt bụi và của không khí 1, 2: Trọng lượng riêng của hạt bụi và không khí [g/cm3][gs2/cm4] (2: rất bé so với 1) : Hệ số nhớt của không khí = 1,83.10-4[g/cms] khi t = 200 c : Bước chuyển động tự do trung bình của phân tử chất khí [10-3 cm] Ví dụ: Tính buồng lắng bụi có tấm ngăn Xác định kích thước của buồng lắng bụi có tấm bản để lọc 400m3/h không khí vẩn đục. Thành phần chính của bụi là những hạt có d = 100. Trọng lượng đơn vị của bụi là  = 2,7 g/cm3. Kích thước lớn nhất có thể của buồng lắng bụi trên mặt bằng là 2,5 x 1 m2 Giải: Sử dụng công thức ta xác định tốc độ rơi của hạt có đường kính 100 2  5  9812,7  0,0012   0,082[ m / s]  8,2  10  4 m / s v  0,222  4  1000  1,83  10 Giả thiết tôc độ chuyển động của dòng không khí trong buồng lắng là v = 0,15m/s Nếu bề dài của buồng lắng là 2,5m ta tìm được chiều cao giữa các tầng là: 0,00082 h 0  2,5  0,0137 m  1,37cm 0,15 Chiều cao toàn phần của buồng (quy về tiết diện rỗng) 400 h  0,74m 3600  0,15 1 Số tăng cần phải ngăn 0,74  54 tầng n 0,0137 Tức là 54 - 1 = 53 tấm bản không kêt đáy và nắp buồng Để tăng hiệu quả lắng bụi Baturin đã đưa ra đề nghị làm buồng lắng bụi kiểu ngóc ngách (quanh co) xem hình 3-3 14
Hình 3-3 Trong buồng bụi kiểu này tốc độ không khí vẩn bụi có thể làm tắt đi bởi những vách ngăn đứng đặt theo chiều ngang của luồng. Những luồng gió soáy hình thành ở giữa các vách ngăn có khả năng làm cho các hạt bụi va chạm lẫn nhau dưới tác dụng của sức li tâm, nhờ thế chúng rơi xuống nhanh chóng hơn. 2. Xiclon. a- Cấu tạo và nguyên lý làm việc Xiclon khô . Một dạng đặc biệt của dụng cụ lọc bụi là Xiclon dụng cụ lọc bụi có thân là 1 hình trụ bằng thép và ở phía đáy là hình chóp. Không khí lẫn bụi dẫn đến Xiclon ở phần trên theo phương tiếp tuyến. Nhờ thế dòng không khí sẽ chuyển động trong phần hình trụ theo hình xoáy ốc và hạ dần xuống dưới đáy. Lực ly tâm xuất hiện trong chuyển động xoáy ốc như vậy sẽ đè sát các hạt bụi vào thành Xiclon. Nếu hạt bụi nặng thì khi va chạm vào thành nó sẽ rơi ngay. Nếu nhẹ nó sẽ đọng lại tích luỹ làm thành lớp rồi cuối cùng cũng bị rơi xuống đáy. Từ đáy đó người ta lấy bụi đưa ra ngoài. Như vậy một phần lớn bụi bị tách ra khỏi không khí. Còn không khí tiếp tục chuyển động xoáy của mình bị phần hình chóp ở dưới chặn lại thẩm thấu trở lại và theo ống lõi cũng có hình trụ đặt trong ruột mà bốc ra ngoài theo chiều thẳng đứng từ dưới lên trên. Hình dáng bên ngoài chi tiết cấu tạo và kích thước của Xiclon có thể nhiều loại khác nhau. 15
4 vk Hình 3-4: Sơ đồ cấu tạo của Xiclon. 2 Ghi chú: 1- ống dẫn không khí bẩn vào; 2- vỏ Xiclon (ống trụ ngoài); 5a 3- Phễu chứa bụi; 5b 4- ống trụ ở giữa; 1 5- Van chặn 2 4 mv 2 Hiệu quả lọc sạch của Xiclon trước hết là phụ thuộc vào lực ly tâm, S  r Từ đó ta có thể suy ra được hiệu quả lọc sạch sẽ tăng khi: a. Khối lượng m tăng tức là trọng lượng đơn vị của bụi (bụi nặng rẽ tách khỏi không khí hơn bụi nhẹ) b. Khi vận tốc v tăng (v là vận tốc chuyển động xoáy của d òng trên thành trong của Xiclon, khi chọn Xiclon. người ta nhận tốc độ ấy là tốc độ ở lỗ vào) c. Khi bán kính quay của hạt bụi giảm tức là khi đường kính của Xiclon bé. Do những yếu tố đó nên chọn tốc độ vào của không khí khoảng v = 12  25[m/s] Tổn thất áp suất trong Xiclon 2 vvao H =    [mm H2O];  = 13 2g *. Các loại Xiclon phổ biến. - Xiclon Liot. 16
0,2d 1,17d 0,3d 1,17d d 1,9d 5d 3,24d 11,67d D 4d 0,4d d 1,62d 1,62d 1,5 4d d 0,5d 1,37d d 1,2 0d 1,62d 1,03d 0,67d d Hình 3-5- Xiclon Liot Trong kỹ thuật lọc bụi sử dụng rộng rãi hơn cả là loại Xiclon Liot do viện bảo hộ lao động leningrat chế tạo. Ở hình vẽ trên ghi rõ kích thước của loại Xiclon Liot theo tỷ lệ với đường kính lỗ vào d và bảng dưới đây là các số liệu kỹ thuật củaXiclon Liot. - Xiclon có lõi xoắn 17
1 1,15d d/2 0,1d 0,23d 2 0,8d 1,35d 1,1d 1,6d d 3,1d 3 4 1,15d 5 6 0,2d 0,125d Hình 3-6- Kích thước tiêu chuẩn Xiclon lõi xoắn - Xiclon Stairmand 0,75D 0,5D 0,75D 0,875D 0,75D 0,5D 1,5D 1,5D 0, 2D 0, 37 D D 5D 2,5D 2,5D Thïng chøa bôi Hình 3-7- Kích thước tiêu chuẩn Xiclon Stairmand 18
Bảng 3-2: Thông số kỹ thuật của xiclon Liot Vận tốc Tổn thất áp Đường Đường Lưu lượng 0 vào kính ống kính ống N lực P [m3/h] [Kg/m2] trụ D[mm] vào d[mm] v [m/s] 1 325 170 1000 - 1500 20 – 50 12  18 2 456 245 2000 - 3000 -v- 12  18 3 570 300 3000 - 4500 -v- 12  18 4 655 345 4000 - 6000 -v- 12  18 5 730 385 5000 - 7500 -v- 12  18 6 780 410 5670 - 8500 -v- 12  18 7 845 445 6670 - 10.000 -v- 12  18 8 940 495 8830 - 12.500 -v- 12  18 9 1035 545 10000 - 15000 -v- 12  18 10 1110 585 12000 - 17500 -v- b. Xiclon Liot có màng nước Năm 1938 . A. Koezob đã đưa ra một kiểu Xiclon mới có màng nước với mực đích làm tăng hiệu quả lọc bụi. Theo cấu tạo của loại Xiclon này thì không khí được dẫn vào Xiclon ở phần bên dưới và thoát ra ngoài ở phần trên qua nắp vỏ ốc. ở phần trên của Xiclon có lắp những vòi phun nước, nước do những vòi phun này phun ra tạo thành một màng nước trên thành trong của Xiclon. Màng nước này sẽ cuốn theo những hạt bụi va vào thành Xiclon và thải ra ngoài. Điều kiện cần thiết cho Xiclon làm việc tốt là tạo cho được trên thành trong của Xiclon một màng nước đều đặn và tránh hiện tượng nước chảy thành vòi tách khỏi thành Xiclon. Muốn thế cần đặt các vòi nước (số vòi từ 3 6 đặt cách nhau 300  400 mm theo chu vi trong của thân Xiclon) Thế nào để vòi nước phun ra theo phương tiếp tuyến với mặt trong của thân hình trụ và không cho phép có những mối hàn hoặc u bướu nham nhở trên mặt trong của thân hình trụ trong phạm vi ít nhất là một đường kính của Xiclon về phía dưới các vòi nước. 19
Các kích thước tỷ lệ theo đường kính ống dẫn vào của Xiclon có màng nước cho ở hình vẽ hình 3-6. Để tránh tình trạng làm tắc cống rãnh nước thải ra từ xiclon, nước thải được chứa trong một bể lắng kích thước không nên bé hơn 1000 x 1000 x 1200 [mm]. từ bể lắng có một ống xả cách đáy độ 600mm d ùng để xả nước trong trước khi tháo cặn bể lắng ra ngoài. Ngoài ra còn có một ống tràn nối vào ống xả ở sau van xả. van x¶ èng trµn 100 d 1,17d 2,11d 150 1000 600 10d 1,9d 1260 d níc 1,17d vµo 1,9d 150 0,5d lç l¾p kÝnh ®Ó nh×n kh«ng khÝ kh«ng khÝ 300 vµo ra 500 Hình 3-8: Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ lắp đặt Xiclon Liot có màng nước. Bể lắng thường làm bằng bê tông cốt thép. ống tháo từ Xiclon cần phải đặt dưới mực nước trong bể lắng 100mm (để không khí khỏi bị hút vào). Sau đây là các số liệu kỹ thuật của Xiclon Liot có màng nước. Khi cần thiết người ta sử dụng những số liệu này để chọn thiết bị cho phù hợp với yêu cầu Kỹ thuật. Số liệu kỹ thuật của Xiclon có màng nướcthể hiện trongbảng bảng 3-3. 20