PHẦN 4 XỬ LÍ KHÍ - KHỬ BỤI

Chia sẻ: Nguyen Viet Hoang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

97
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Môi trường không khí thường bị ô nhiễm bởi các hoá chất độc hại (CO, SOx, NOx, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi như VOC, ...) và bụi. Chương này chủ yếu đề cập xử lí bụ, xử lí các khí axit, chất mùi xem Chương 4, mục 12. Hấp thụ, 13. Hấp phụ). Bụi là thuật ngữ rất hay gặp trong hội thoại hàng ngày như “bụi bay mù trời …“con đường cát bụi” … Tuy nhiên, để hiểu bản chất của bụi và để đề xuất các phương pháp xử lí bụi một cách hiệu quả...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: PHẦN 4 XỬ LÍ KHÍ - KHỬ BỤI

PHẦN 4 XỬ LÍ KHÍ - KHỬ BỤI 1. MỞ ĐẦU Môi trường không khí thường bị ô nhiễm bởi các hoá chất độc hại (CO, SOx, NOx, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi như VOC, ...) và bụi. Chương này chủ yếu đề cập xử lí bụ, xử lí các khí axit, chất mùi xem Chương 4, mục 12. Hấp thụ, 13. Hấp phụ). Bụi là thuật ngữ rất hay gặp trong hội thoại hàng ngày như “bụi bay mù trời …“con đường cát bụi” … Tuy nhiên, để hiểu bản chất của bụi và để đề xuất các phương pháp xử lí bụi một cách hiệu quả thì chúng ta cần xác định rõ hơn khái niệm “bụi”. Bụi là một hệ hạt rắn có kích thước khá nhỏ (cỡ hàng micromet). Độ hạt: Có thể chia thành 3 nhóm:  Bụi siêu mịn : < 0,5 m.  Bụi mịn : 0,5 - 30 m.  Bụi thô : > 30 m. Khái niệm “mịn” được dùng phổ biến để chỉ các hạt có kích thước nhỏ hơn 1 m. Trong không khí, các hạt có kích thước nhỏ hơn 0,1 m thường không thể lắng xuống mặt đất, vì nó bị tác động bởi chuyển động Brown như các phân tử khí. Các hạt bụi có kích thước lớn hơn có khuynh hướng “sa lắng”. Tốc độ “sa lắng “ phụ thuộc vào kích thước hạt:  0,03 mm/s đối với các hạt cầu 1 m .  3 mm/s với các hạt cầu 10 m.  300 mm/s đối với các hạt cầu 100 m. (Các số liệu trên ứng với điều kiện không khí có nhiệt độ 250 C và áp suất 760 mm Hg). Ghi chú: nếu các hạt rắn có kích thước quá nhỏ, không thể sa lắng, tạo nên một hệ keo khí (aerosol), và thường gọi là “khói “. Khói thực chất là một hệ huyền phù khí (rắn-không khí). Một vài tính chất đặc trưng của hạt bụi Thành phần hóa học: Thành phần hoá học chính xác của bụi không thể biểu diễn bằng một công thức nhất định, bởi vì nó khá phức tạp, và biến đổi trong một phạm vi khá rộng. Bản chất của các nguyên tố trong các hạt bụi mịn phụ thuộc vào các quá trình ngưng tụ các chất từ pha khí lên trên bề mặt hạt rắn. Chính quá trình đó tạo nên các tính chất đặc trưng cho hạt bụi về hóa học, hoá lí (xúc tác, hấp phụ, dẫn điện , v.v…). Tính chất dẫn điện: Khả năng dẫn điện (điện trở, điện trở riêng…) của hạt bụi là một tính chất quan trọng, quyết định khả năng xử lí bụi bằng kĩ thuật lọc tĩnh điện. Điện trở của hạt bụi phụ thuộc:  Thành phần hoá học và trạng thái vật lí của bụi.  Thành phần hóa học, độ ẩm và nhiệt độ của môi trường khí chứa bụi. Người ta nhận thấy rằng: C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 1 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc
 Điện trở của bụi tăng khi hàm lượng kim loại kiềm trong bụi tăng.  Điện trở của bụi giảm với độ ẩm và với hàm lượng khí SOx tăng.  Điện trở của các hạt đạt cực đại khi nhiệt độ của khí ở 2000C.  Hầu hết các hệ bụi tạo ra do các quá trình cháy đều có giá trị điện trở phù hợp với kĩ thuật xử lí bằng lọc tĩnh điện (108-5,1010 /cm). Sự hình thành bụi:  Bụi được hình thành chủ yếu từ các hoạt động giao thông, xây dựng, lò đốt công nghiệp, nhất là sản xuất vật liệu xây dựng (ximăng)  Bụi còn được hình thành từ các lò thiêu đốt các rác thải. Bụi gồm các hạt rắn không cháy và cháy không hoàn toàn.  Một số rác thải có xu hướng tạo ra các hạt bụi dạng tro nhiều hơn các dạng khác. Đó là trường hợp các rác thải dạng:  Chế phẩm sơn, các sản phẩm nhựa, hữu cơ chứa mạch vòng.  Nhựa đường.  Dịch đặc nhà máy giấy.  Nước thải chứa phenol, nhựa, dầu, … Cơ chế hình thành các hạt bụi cũng khác nhau:  Các hạt bụi thô (có kích thước lớn) được tạo ra chủ yếu từ nguyên nhân cơ học: ví dụ, do sự thổi gió, do sự vỡ nứt vì nhiệt...  Các hạt bụi mịn sinh ra do các yếu tố nhiệt, thoạt tiên đó là các “nhân “tạo ra do phản ứng ngưng tụ, sau đó các “ nhân” phát triển tiếp.  Sự hình thành hạt bụi thô phụ thuộc vào loại rác thải thiêu đốt, phương pháp cấp liệu, các tham số tiến hành thiêu đốt (lưu lượng khí, nhiệt độ) và phụ thuộc vào kiểu dáng của lò.  Các hạt bụi mịn được hình thành trong quá trình thay đổi trạng thái của vật liệu do phản ứng trong pha khí, hoặc do bay hơi ở nhiệt độ cao của chất rắn hoá lỏng, ngưng tụ và hóa rắn. Hạt bụi thường có hình cầu. Hạt càng mịn nếu nhiệt độ tạo ra các dạng hơi càng cao và sự làm nguội càng đột ngột. Ảnh hưởng của hạt bụi đến môi trường sống. Sức khoẻ con người : Mức độ thấm sâu của các hạt bụi vào đường hô hấp của con người (phế quản và phổi) phụ thuộc vào kích thước hạt bụi và nhịp thở. Các hạt có kích thước lớn hơn 5 m được giữ lại ở màng nhầy của mũi, trong khi đó các hạt nhỏ hơn có thể thâm nhập vào khí quản hoặc phổi . Các hạt nhỏ hơn 0,5 m lắng đọng trên phế nang của phổi và cố định vào mô phế nang gây ra mầm mống ung thư phổi hoặc bệnh mãn tính đường hô hấp. Các hợp phần tạo ra hạt bụi có thể gây tai hại như các chất kích thích. Kết quả là, phổi phải tiết ra một chất nhầy để làm giảm nhẹ tác động kích thích. Chất nhầy có thể tích tụ và làm giảm thể tích hô hấp hiệu quả, do đó gây ra chứng C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 2 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc
khó thở mãn tính. Lâu dần, chất nhầy và dịch phổi sẽ làm cho bệnh khó thở trở nên trầm trọng. Bảng 1. Liệt kê các tác hại đến sức khỏe khi tiếp xúc với các hạt bụi dạng lơ lửng. BẢNG 1. TÁC HẠI CỦA BỤI ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƯỜI NỒNG ĐỘ BỤI THỜI GIAN TIẾP XÚC HỆ QUẢ 500 g/m3 (trung Nhiều ngày liên tiếp Tăng số tử vong và số nằm viện của người già bình trong ngày) có triệu chứng tim mạch và khó thở 250 g/m3 (trung Nhiều ngày liên tiếp Kịch phát triệu chứng của các bệnh nhân viêm bình trong ngày) phế quản mãn tính. Rối loạn tạm thời chức năng hô hấp của các bệnh nhân nhậy cảm
 Khử bụi bằng tĩnh điện hoặc còn gọi là “lọc điện”, nguyên tắc là thu hút các hạt bụi mang điện đến các điện cực chọn lọc. 2.2. LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ KHỬ BỤI Nguyên tắc lựa chọn các thiết bị dựa trên nhiều tham số và tiêu chuẩn như :  Lưu lượng của khí.  Nhiệt độ của khí.  Độ ẩm.  Các tính chất đặc trưng của bụi.  Khoảng không gian cần thiết.  Tiêu chuẩn nồng độ bụi cho phép.  Giá thành đầu tư và vận hành. Hình 1 giới thiệu mức độ hiệu quả khử bụi (%) phụ thuộc vào độ hạt đối với một số loại thiết bị xử lí bụi. Hình 1. Hiệu quả khử bụi theo độ hạt 1 . Lọc bằng sứ xốp 2. Lọc tay áo 3. Lọc điện hiệu quả cao 4. Lọc điện hiệu quả trung bình 5. Tháp rửa Venturi 6. Hệ lọc nhiều xyclon 7. Hệ lọc bụi 1 xyclon 2.3. KHỬ BỤI CƠ HỌC : XYCLON Những hạt bụi có kích thước > 100 m được loại bỏ một cách hiệu quả trong các buồng lắng. Trong các xyclon, khí bị ô nhiễm chuyển động quay vòng. Dưới tác dụng của lực li tâm, các hạt bụi bị cuốn vào thành các xyclon, chúng dính kết với nhau và rơi xuống phễu của xyclon. Vì lực li tâm tỉ lệ nghịch với bán kính của xyclon, do đó người ta chế tạo nhiều xyclon nhỏ với đường kính vài chục centimet, lắp thành một bộ nhiều xyclon. Công nghệ này cho phép loại bỏ các bụi mịn với đường kính nhỏ hơn 5-10 m. Xyclon là dạng thiết bị đơn giản và dễ làm mặc dù nó hay bị bít tắc. Có thể nói, kí thuật xyclon là biện pháp khử bụi sơ bộ. C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 4 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc
Hình 2. Hệ khử bụi nhiều xyclon. 2.4. HỆ RỬA VENTURI Thiết bị (ống) Venturi gồm một ống góp, một ống nối và một ống thoát. Cơ cấu đó cho phép dòng khí có thể chuyển động với một tốc độ rất nhanh. Các hạt bụi bị “bắt giữ” bởi chất lỏng được phun vào ở chỗ ống nối. Hình 3. Sơ đồ thiết bị Venturi Nhờ một quạt gió đặt trước hoặc sau Venturi, khí được thổi (hút) đi vào ống góp và đi qua ống nối với tốc độ rất lớn. Một chất lỏng được phun vào hệ ở vị trí ống nối, dưới tác dụng của tốc độ khí, chất lỏng “bung” ra thành hàng nghìn giọt nhỏ với độ phân tán rất cao. Các hạt lỏng đó có tốc độ gần bằng tốc độ của khí và có kích thước (đường kính) càng nhỏ khi tốc độ khí càng lớn. Trong ống thoát, tốc độ khí chậm lại khi đường kính của ống tăng lên. ở đầu ra của thiết bị Venturi người ta đặt một bộ phận tách (thường là xyclon hoặc hệ rãnh ziczac) để tách chất lỏng và khí. Trong hệ rửa Venturi, các giọt nước là chất thu gom và bắt giữ các hạt bụi. Do đó, điều quan trọng đặc biệt là cần phải nghiên cứu mối quan hệ giữa độ hạt của bụi và đường kính của giọt nước được tạo ra ở chỗ ống nối Venturi. Đường kính đó liên quan chặt chẽ đến tổn thất năng lượng (áp suất) của dòng khí chuyển qua ống nối. Do đó, xuất phát từ kích thước hạt bụi đã biết và hiệu quả xử lí cần thiết, người ta có thể xác định được tiết diện của ống nối ứng với một tổn thất C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 5 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc
áp suất cần có. Từ tiết diện của ống nối, có thể tính toán được các kích thước khác nhau của hệ Venturi. Các thông số công nghệ Thiết bị Venturi có thể được chế tạo bằng thép hoặc bằng các vật liệu khác chịu ăn mòn như PVC, polyester chịu lực, …). Hệ Venturi có thể hoạt động với các lưu lượng dòng khí cỡ 200.000 m3/h. Các tham số cơ bản của hệ Venturi kiểu “năng suất cao” như sau:  Lưu lượng khí vào: 60.000 m3/h.  Chiều dài tổng cộng: 6,25 m.  Lưu lượng chất lỏng: 90 m3/h. Tính năng Hiệu quả xử lí của các hệ Venturi đối với các hạt bụi có kích thước khác nhau phụ thuộc vào tổn thất áp suất ở đoạn ống nối . Hệ Venturi không thể xử lí các hạt quá mịn vì tổn thất năng lượng quá lớn. Bù lại, sự tạo “sương” của chất lỏng thành giọt nhỏ li ti làm cho kĩ thuật này có thể loại bỏ hiệu quả hơi axit (HCl) và “bắt giữ” các kim loại nặng dạng khí, như thuỷ ngân (Hg) bị “bẫy” vào trong hạt nước. Hình 4. Hiệu quả xử lí của hệ Venturi theo kích thước hạt. 1. P= 1300 mmH2O 2. P = 800 mmH2O 3. P = 450 mmH2O 4. P = 200 mmH2O 5. P = 150 mmH2O C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 6 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc
Các ưu điểm và nhược điểm của hệ Venturi Ưu điểm Nhược điểm - Có thể sử dụng như một - Sử dụng một lượng nước lớn. thiết bị bão hoà hơi ẩm các - Tiêu hao khá nhiều năng lượng(do phân tán pha lỏng ở khí. ống nối). - Xử lí hiệu quả các hạt bụi có - Không đáp ứng với các khí xả nhiều bụi. kích thước trung bình ~ 0.5 m. - Hiệu quả kém so với lọc điện hoặc lọc tay áo đối với các bụi mịn. - Có thể xử lí HCl bằng kĩ thuật hấp thụ. - Các chất ô nhiễm giữ lại trong pha lỏng cần được xử lí. Hệ lọc điện Venturi Một thế hệ mới của hệ Venturi được chế tạo để tăng cường khả năng xử lí các loại bụi mịn: Đó là hệ lọc điện Venturi (Hình. 5). Hình 5. Hệ lọc điện Venturi Hệ này có một điện cực đặt ở ví trí trục, tích điện âm , các hạt bụi tích điện âm. ở cuối ống thoát Venturi, một màn nước tích điện dương được tạo “sương” ngược chiều với dòng khí mang bụi. Bụi bị giữ lại. Hệ Venturi này đang rất được ưa chuộng. 2.5. HỆ LỌC ỐNG TAY ÁO Nguyên lí hoạt động Thiết bị lọc gồm một dãy túi lọc bằng dạ hoặc bằng vải treo trong một ngăn kín. Khí mang bụi vào ngăn lọc và gặp tấm chắn , các hạt bụi thô được tách ra. Sau đó, khí chuyển vào túi áo. Bụi bị giữ lại thành lớp (bánh lọc) ở bề mặt của vật liệu lọc (Hình 6). Chú ý: Việc lọc có thể thực hiện theo hai cách: lọc ngoài (túi) hoặc lọc trong (túi) tương ứng với việc bụi lọc nằm ở bề ngoài hoặc ở bên trong túi. Trong trường hợp lọc ngoài, hệ lọc có thể hoạt động hoặc theo chế độ giảm áp nhờ máy thổi khí đặt ở sau, hoặc theo chế độ tăng áp nếu máy thổi khí đặt phía trước hệ lọc ống tay áo. Việc thu gom bụi được tiến hành gián đoạn bằng C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 7 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc
cách thổi không khí nén từ phía trong của ống tay áo hoặc bằng máy thổi khí làm “ phồng” ống để tách bỏ bánh lọc, buị được gom lại trong một hoặc nhiều phễu đặt ở đáy ngăn lọc. Hình 6. Hệ lọc ống tay áo Vật liệu lọc Mỗi một nhà thiết kế có thể chọn lựa các vật liệu lọc khác nhau được sản xuất từ các loại sợi có bản chất không giống nhau, hoặc sử dụng “pha trộn” giữa các loại sợi khác nhau tạo ra một vật liệu có độ xốp thích hợp cho sự lọc. Chất liệu của vật liệu lọc được giới thiệu ở bảng 2. BẢNG 2. GIỚI THIỆU CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC LOẠI SỢI KHÁC NHAU. LOẠI SỢI KHẢ NĂNG KHẢ NĂNG KHẢ NĂNG KHẢ NĂNG CHỊU AXIT CHỊU FLORUA CHỊU KIỀM CHỊU MÀI MÒN Sợi vải Yếu Yếu Tốt Rất tốt Polypropylen Tuyệt vời Yêú Tuyệt vời Rất tốt Polyeste Tốt Hơi yếu Tốt Rất tốt Nomex Hơi yếu Tốt Tuyệt vời Tuyệt vời Teflon Tuyệt vời Hơi yếu Tuyệt vời Tạm được Sợi thủy tinh Tương đối tốt Yếu Tuyệt vời Tạm được Diện tích lọc: Đối với một hệ lọc xử lí khoảng 30.000 Nm3/h diện tích bề mặt lọc được thiết kế thành 650 ống tay áo có đường kính 180 mm , chiều dài 5 m, tương ứng ~ 1.800 m2. Việc rũ bụi được thực hiện bằng cách “thổi ngược” nhờ khí nén. Các ống tay áo được bố trí cách nhau (độ cách ~10 % đường kính) để có thể thường xuyên lắp đặt, thay thế... Ngăn lọc chiếm một thể tích như sau:  Chiều dài: 8-10 m  Chiều rộng: 8-10 m  Chiều cao: (gồm cả phần phễu):10-11 m  Nhiệt độ vận hành: C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 8 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc
Nhiệt độ của khí là một tham số quan trọng vì nếu vận hành ở nhiệt độ khí quá cao sẽ gây ra hư hại các ống tay áo .Nhiệt độ cực đại cho phép phụ thuộc vào vật liệu lọc sử dụng. Nhiệt độ có thể biến đổi trong phạm vi 125-260 0C. Thậm chí cao hơn với vật liệu lọc sợi gốm. Trong trường hợp nhiệt độ tăng cao bất thường , thiết bị lọc được bảo vệ bởi một bộ phận điều chỉnh tự động. (Không cho khí qua ngăn lọc hoặc pha loãng bởi không khí bổ sung). Nói chung các vật liệu lọc được sử dụng nhiều nhất cần có một độ bền chịu được nhiệt độ khoảng 150 0C. Tổn thất áp suất: Mức độ tổn thất áp suất phụ thuộc vào tốc độ lọc, hàm lượng bụi trong khí và kiểu vật liệu lọc sử dụng . Tổn thất áp suất lọc tăng dần theo sự bít tắc của bề mặt lọc. Sự rũ bụi (bằng áp suất của không khí nén từ 1,5-6 mbar) được thực hiện theo từng dãy ống lọc trong khoảng thời gian nhất định hoặc được tự động theo một giá trị tổn thất áp suất quy định. Độ tổn thất áp suất trong kĩ thuật lọc ống tay trong áo thường khoảng 100-200 mm H2O (10-20 m bar). Sự rũ bụi với tần số tăng dần khi bụi càng mịn. Đặc điểm của kĩ thuật lọc ống tay áo Bánh lọc được tạo thành bởi các lớp bụi bám trên bề mặt của vật liệu lọc có khả năng lọc với độ xốp nhỏ hơn (chứa các mao quản nhỏ hơn) so với bản thân vật liệu lọc, do đó bánh lọc có thể giữ lại các bụi mịn hơn. Vì thế, khác với lọc điện, hiệu quả của kĩ thuật lọc ống tay áo không phụ thuộc vào hàm lượng bụi của không khí cần xử lí. Tần số rũ bụi thay đổi (tần số càng cao khi bụi càng mịn) . Bản chất của lớp bụi được hình thành trên bề mặt vật liệu lọc có một vai trò nhất định trong kĩ thuật lọc ống tay áo. Thực vậy, trong trường hợp hệ lọc ống tay áo đặt sau reactơ trung hòa bằng vôi (quá trình khô hoặc bán ẩm), sự có mặt của canxi trong bụi giúp tăng cường khả năng trung hoà của khói. Do đó, nói chung, kĩ thuật lọc ống tay áo thường được lắp đặt sau công đoạn phun nạp các hoá chất (vôi, than hoạt tính ...). Tính năng hệ lọc ống tay áo Hệ lọc ống tay áo cho phép thu giữ các hạt mịn nhất, kể cả các hạt kim loại nặng . Các hơi kim loại nặng (Hg, Cd) vẫn khó xử lí, trừ phi bổ sung thêm chất hấp phụ (than hoạt tính, cốc lignhin …) ở phía trước hệ lọc. Trong trường hợp đó, người ta thấy các chất ô nhiễm bị giữ lại trên các chất hấp phụ lẫn trong các lớp bánh bụi thu đuợc do thao tác rũ bụi. Tính năng của thiết bị lọc ống tay áo thường rất giống nhau, có thể xử lí bụi đạt đến giá trị 5 mg/Nm3. Đó là giá trị phù hợp với các qui định khắt khe hiện nay. Ưu và nhược điểm của hệ lọc ống tay áo Ưu điểm Nhược điểm - Tính năng xử lí bụi cao nhất - Phí vận hành cao do tổn hao (theo vật liệu lọc…) - Giá thành đầu tư thấp hơn lọc điện đối với công suất nhỏ và trung bình - Một vài ống lọc bị thủng có thể làm giảm tính năng lọc của hệ - Thích hợp với kĩ thuật bổ sung các tác nhân bột (than hoạt tính, vôi …) - Nguy cơ cháy nổ cao, nhất là với các bụi dễ cháy 2.6. LỌC TĨNH ĐIỆN Nguyên lí chung: C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 9 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc
Lọc điện là kĩ thuật dựa trên hiện tượng vật lí về lắng đọng tĩnh điện. Khí mang buị được chuyển qua hai cực.  điện cực phát (tích điện âm)  điện cực nhận (tích điện dương) Các hạt bụi được tích điện bởi các ion được tạo ra do hiệu ứng couron từ điện cực phát được đặt dưới một điện áp cao. Nhờ tác dụng của điện trường giữa điện cực phát và điện cực nhận , các hạt bụi nhiễm điện bị hút về điện cực nhận (tấm), (Hình 7). Hình 7. Sơ đồ minh họa sự hoạt động của hệ lọc điện Các đặc trưng của hệ lọc điện Thiết bị lọc điện có thể được cấu tạo bởi một hoặc nhiều buồng khử bụi. Đa số các hệ lọc điện gồm ít nhất một dãy 2 buồng, có thể 4 đến 5 buồng. Mỗi một buồng gồm nhiều sợi điện cực phát và nhiều điện cực nhận đặt thẳng đứng và xen kẽ (Hình 8). Hình 8. Sơ đồ buồng tĩnh điện Tỉ lệ hình dạng của hệ lọc điện (độ dài tổng/ chiều cao của tấm điện cực) đặc trưng cho mức độ hiệu quả xử lí bụi của hệ lọc. Tỉ lệ đó tăng với số buồng và nói chung nằm trong khoảng 0.9-1.5. Với các thiết bị có tính năng tốt nhất thì có thể đạt đến giá trị 2. C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 10 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc
Kích thước của hệ lọc điện Xác định hiệu suất của hệ lọc điện thường khá phức tạp và đều dựa trên công thức kinh nghiệm Theo định luật Deutsch, hiệu suất (R) được xác định: R=1-e(WS/Q) Trong đó, S: diện tích bề mặt của các tấm (điện cực nhận) Q: lưu lượng khí W: tốc độ dịch chuyển của hạt bụi Tốc độ dịch chuyển của hạt bụi phụ thuộc vào các tính chất của bụi (điện trở, kích thước, khối lượng thể tích, nhiệt độ) vào đặc điểm của khí và vào khoảng cách của các điện cực tấm. Kích thước điển hình của hệ lọc điện 2 buồng với công suất 20.000-60.000 m3/h là:  Chiều dài: 5,0 m.  Chiều rộng: 4,0 m.  Chiều cao tổng: ~ 10 m (trong đó 3 m của phễu hứng bụi). Kích thước của điện cực tấm trong một buồng:  Chiều cao: ~ 3 m.  Chiều dài: ~3 m.  Khoảng cách giữa các điện cực nhận khoảng giữa 250-450 mm. Điều kiện vận hành ảnh hưởng của điện trở hạt bụi Kĩ thuật lọc tĩnh điện được thực hiện trong điều kiện tối ưu khi điện trở của bụi có giá trị trong khoảng 108-1011 / cm. Trong đa số trường hợp, bụi có điện trở phù hợp với kĩ thuật lọc điện. Điện trở nhỏ thuận lợi cho việc “bốc bay” của các hạt bụi đã kết lắng trên điện cực nhận. Các hạt bụi nhiễm điện dễ dàng phóng điện trên các điện cực , rồi bị cuốn theo dòng khí với một tốc độ nào đó . Điện trở hạt bụi cao (hơn 1011 /m) gây ra hiện tượng phát tán ngược hạt bụi vì sự gia tăng điện trở của lớp bụi trên điện cực nhận. Trong cả hai trường hợp, hiệu suất lọc điện đều bị giảm. Điện trở của bụi cũng giảm khi độ ẩm tăng và khi hàm lượng SOX tăng. Để bù lại sự “thiệt hại” do điện trở hạt bụi, người ta tác động lên tốc độ dòng khí (giảm tốc độ khi điện trở nhỏ). Trong đa số trường hợp tốc độ dòng khí khoảng 1 đến 1,2 m/s và có thể đạt đến 1,8 m/s khi bụi có điện trở cao hơn. Mặt khác, người ta có thể hạn chế hiện tượng phát tán ngược của hạt bụi (do điện trở cao) bằng cách sử dụng một máy phát điện thế dạng xung. Trong trường hợp đó, sự lọc điện được kích thích bởi các xung điện chứ không phải do dòng điện liên tục. Ảnh hưởng của nhiệt độ Hệ lọc điện có ít điều “bất cập” xẩy ra hơn so với hệ lọc ống tay áo. Hệ được chế tạo bằng vật liệu kim loại, và do đó, chịu được với nhiệt độ cao (nhiệt độ C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 11 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc
của khí có thể cao hơn 4000C) .Nhiệt độ hoạt động của hệ lọc điện, nói chung, nằm trong khoảng 200-3000 C. Tổn thất áp suất Tổn thất áp suất của hệ không lớn, khoảng từ 10 đến 30 mm H2O (1-3 m bar), trong khi đó tổn thất của hệ lọc túi 100-300 mm.H2O. Tính năng của hệ lọc điện Ngược với lọc ống tay áo, tính năng của lọc điện giảm khi hàm lượng bụi tăng. Do đó, đối với một diện tích bắt bụi và một số buồng đã cho, thì hiệu suất của lọc điện phụ thuộc vào lưu lượng khí xử lí. Theo lí thuyết, hệ lọc 1 buồng có một hiệu suất bắt bụi khoảng 90%. Hiệu suất bắt bụi lí thuyết của hệ lọc điện với 2, 3 và 4 buồng tương ứng bằng 99; 99,9 và 99,99%. Trong thực tế, hiệu quả xử lí bụi giảm dần dần từ buồng này đến buồng khác theo kích thước của hạt bụi. Khả năng bắt giữ các kim loại nặng (Pb, Cd) có thể đạt đến 90% nếu hiệu suất xử lí bụi cao. Ngược lại, các hơi kim loại (chủ yếu là Hg) và các hợp chất hữu cơ như đioxin/furan chỉ được loại bỏ dưới dạng bụi (ví dụ, chúng được hấp phụ hoặc tương tác hoá học với các buị rắn) mà không ở dạng khí (hơi). Trong một vài trường hợp , lọc điện (từ 3-5 buồng) có thể đạt được các kết quả xử lí bụi như lọc ống tay áo . Người ta cũng có thể đạt được giá trị nồng độ bụi sau khi xử lí là 10 mg/Nm3 với hiệu suất 99,9%. Việc lựa chọn kĩ thuật lọc điện hay lọc ống tay áo là một vấn đề khá nhạy cảm. Sự tiêu hao năng lượng điện (do tổn thất áp suất trong lọc ống tay áo và do cụm biến thế chỉnh lưu trong lọc điện) thường không chênh lệch đáng kể. Các nhà sản xuất căn cứ vào các ưu nhược điểm của mỗi một kĩ thuật để dẫn đến sự lựa chọn đúng đắn của mình. Ưu nhược điểm của lọc điện Ưu điểm Nhược điểm - Không có các bộ phận dễ hỏng hóc, gây - Tính năng bắt bụi thấp hơn một ít so với thất thoát lớn làm giảm tính năng của hệ lọc lọc ống tay áo. điện. - Giá đầu tư hơi cao đối với các cơ sở nhỏ - Chi phí vận hành không cao. và vừa - Giá đầu tư hợp lí đối với các cơ sở công - Tính năng bắt bụi thay đổi với hàm lượng suất lớn. bụi trong khí (khói) cần xử lí Lọc điện ẩm Để đạt được một hiệu suất bắt bụi cao hơn so với lọc tĩnh điện khô, các nhà chế tạo đề nghị một kĩ thuật lọc điện theo phương pháp ẩm (lọc điện ẩm). Phương pháp này tỏ ra ưu việt cho xử lí các hợp chất như kim loại nặng phân tán rất mịn trong dòng khí. Cấu trúc của hệ lọc điện ẩm khác với cấu trúc của hệ lọc điện khô: các bề mặt của điện cực nhận được thay thế bởi một khối dạng tổ ong gồm các ống thẳng đứng, ở tâm ống đặt các điện cực phát. Hình 9 giới thiệu mặt cắt của thiết bị lọc điện ẩm. C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 12 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc
Hình 9. Giới thiệu mặt cắt của một thiết bị lọc điện ẩm . Chất lỏng được hoá hơi ở đỉnh các ống làm tăng cường khả năng bắt bụi rất mịn và cho phép bắt giữ các hợp chất ngưng tụ. Sự hấp thụ của pha lỏng (nước) chủ yếu để loại bỏ hơi thuỷ ngân trong pha khí (dưới dạng HgCl2). Các hạt bị “bắt giữ” trên bề mặt điện cực nhận được loại bỏ bằng một màng lỏng (nước) chảy dọc theo thành ống. Sự lôi cuốn các hạt bụi này có thể thực hiện được bằng cách ngưng tụ, nếu bên ngoài các ống được làm nguội bằng nước tuần hoàn (bấy giờ người ta gọi đó là kĩ thuật lọc điện ẩm và ngưng tụ). Ưu điểm và nhược điểm của lọc điện ẩm so với lọc điện khô được liệt kê sau đây. Ưu điểm Nhược điểm - Loại bỏ tốt nhất các bụi mịn (bụi kim loại nặng) - Bụi ô nhiễm bị giữ lại trong nước - Hấp thụ đồng thời khí axit (HCl) và hơi kim loại nặng (cần phải xử lí nước thải sau lọc điện) - Bắt bụi mọi loại hạt có điện trở bất kì (không có hiện - Rất nhạy với sự thay đổi lưu lượng tượng phát tán ngược do có màng lỏng) khí. - Độ dẫn điện của khí tốt nhất ở độ ẩm môi trường - Tiêu thụ điện không lớn - Bề mặt bắt bụi cao (do thiết kế hợp lí gọn). Triển vọng Các qui định khắt khe của luật môi trường buộc các nhà chế tạo sản xuất các hệ lọc điện hiệu quả với 4-5 buồng mà tính năng và giá thành của chúng cạnh tranh với các hệ lọc ống tay áo. Sự phát triển hiện nay đang hướng đến kĩ thuật lọc điện ẩm đa năng, sử dụng các biện pháp tạo “sương” khác nhau để bắt bụi và đồng thời hấp thụ nhiều hợp chất khác nhau như HCl, HF, SO2, SO3, H2S, NH3, … Đó là một kĩ thuật mới tập hợp trong một modul vừa lọc điện vừa hấp thụ (rửa) nên hiệu suất xử lí bụi và giá thành đầu tư và vận hành kĩ thuật sẽ đạt mức tối ưu. Những vấn đề nêu trên chủ yếu là liên quan đến vấn đề bụi trong công nghiệp. Nhìn chung, vấn đề xử lí bụi được coi là một thành phần của công nghệ sản xuất mà các nhà sản xuất phải chịu trách nhiệm. Sự tham gia của công nghệ môi trường mang tính “chữa cháy”. Trong các thành phố, khu đô thị thì vấn đề bụi phụ thuộc rất nhiều vào quy hoạch khi xây dựng khu dân cư, các hệ thống cấy xanh ngăn bụi, kỉ luật giao thông và ý thức tuân thủ các luật môi trường trong xây dựng và giao thông. C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 13 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc
Cõu hỏi: 1. Phõn loại bụi, cỏc tớnh chất của bụi, từ đú hiểu nguyờn lớ xử lớ 2. Nờu cỏc nguyờn lớ cơ bản của quỏ trỡnh xử lớ bụi 3. Nờu nguyờn lớ lựa chọn thiết bị (cụng nghệ) xử lớ bụi 4. Vẽ, nờu nguyờn lớ, mụ tả hoạt động của hệ xyclon xử lớ bụi 5. Vẽ, nờu nguyờn lớ, mụ tả hoạt động của hệ lọc tay ỏo xử lớ bụi. Khả năng, giới hạn của hệ, cỏc loại vật liệu lọc 6. Vẽ, nờu nguyờn lớ, mụ tả hoạt động của hệ lọc tĩnh điện xử lớ bụi. Khả năng, giới hạn của hệ 7. Mụ tả nguyờn lớ lọc tĩnh điện ẩm và so sỏnh với lọc tĩnh điện khụ C:\Users\HoangDung\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet 14 Files\Content.Outlook\LXE3AZMN\P 4_Xu li khi_Khu bui_22 12 09.doc