Item: Thiết bị lọc bụi: Giới thiệu, cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Rating: 9.5
Author: Bùi Tấn Đạt

Bởi: Bùi Tấn Đạt - Lúc: 15:56

Thiết bị lọc bụi: Giới thiệu, cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hiện nay các thiết bị lọc bụi không thể thiếu trong các nhà máy dùng để xử lý các loại bụi phổ biến như sợi giấy, sợi tơ, bụi xi măng, bụi than, bụi kim loại, bụi hóa chất và các loại bột bay,… trước khi khí thải ra môi trường. Ở bài viết này mình sẽ giới thiệu với các bạn một số loại thiết bị lọc bụi thường hay sử dụng.

1.Buồng lắng bụi

Buồng lắng bụi có cấu tạo dạng hộp, không khí vào 1 đầu và ra đầu kia. Nguyên tắc tách bụi của buồng lắng bụi chủ yếu dựa trên:

- Giảm tốc độ hổn hợp không khí và bụi một cách đột ngột khi vào buồng. Các hại bụi mất động năng và rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực.

- Dùng các vách chắn hoặc vách ngăn đặt trên đường chuyển động của không khí, khi dòng không khí va đập vào các tấm chắn đó các hạt bụi bị mất động năng và rơi xuống đáy buồng.

- Ngoặt dòng khi chuyển động trong buồng.

a) Buồng lắng bụi nhiều ngăn b) Buồng lắng bụi có tấm chắn

Trong thực tế người ta thường sử dụng buồng lắng bụi nhiều ngăn hoặc một ngăn có tấm chắn khắc phục để hiệu quả lọc bụi cao hơn. Trong các buồng lắng bụi này không khí chuyển động dích dắc hoặc xoáy tròn nên khi va đập vào các tấm chắn và vách ngăn các hạt bụi sẽ mất động năng và rơi xuống. Hiệu quả có thể đạt 85 ¸90%.

2. Thiết bị lọc bụi kiểu xyclon

Bộ lọc bụi xiclon là thiết bị lọc bụi được sử dụng tương đối phổ biến. Nguyên lý làm việc của thiết bị lọc bụi kiểu xiclon là lợi dụng lực ly tâm khi dòng không khí chuyển động để tách bụi ra khỏi không khí

Trong thực tế để nâng cao hiệu quả khử bụi của xiclon người ta sử dụng các giải pháp sau:

- Sử dụng xiclôn có màng nước: Phía trên thân hình trụ có lắp các béc phun nước. Nước phun theo chiều thuận với chiều chuyển động của không khí trong xiclôn và phải tạo ra màng nước mỏng chảy từ trên xuống và láng bề mặt trong của thiết bị. Ống thoát gió ra và ống gió vào đều được lắp theo phương tiếp tuyến ống trụ. Trong quá trình không khí có lẫn bụi chuyển động bên trong trụ, các hạt bụi văng lên bề mặt bên trong xiclon và lập tức bị nước cuốn trôi và theo nước ra ngoài. Khả năng hạt bụi bị bắn trở lại ít hơn rất nhiều so với xiclôn kiểu khô.

- Sử dụng xiclôn tổ hợp: Lực ly tâm tác động lên hạt bụi tỷ lệ nghịch với đường kính xiclon. Như vậy để tăng hiệu quả lọc bụi, tức tách được các hạt bụi nhỏ cần giảm đường kính xiclôn. Tuy nhiên khi giảm đường kính xiclôn thì lưu lượng giảm, không đáp ứng yêu cầu. Để giải quyết mâu thuẩn trên người ta sử dụng xiclôn tổ hợp hay còn gọi là xiclôn chùm. Trong xiclôn này người ta người ta ghép từ vài chục đến hàng trăm xiclôn con.

3. Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính

Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc bụi kiểu quán tính là dựa vào lực quán tính của hạt bụi khi thay đổi chiều chuyển động đột ngột.

Cấu tạo gồm nhiều khoang ống hình chóp cụt có đường kính giảm dần xếp chồng lên nhau tạo ra các góc hợp với phương thẳng đứng khoảng 60^o và khoảng cách giữa các khoang ống khoảng từ 5 ¸ 6mm.

Không khí có bụi được đưa qua miệng 1 vào phểu thứ nhất, các hạt bụi có quán tính lớn đi thẳng, không khí một phần đi qua khe hở giữa các chóp và thoát ra ống 3. Các hạt bụi được dồn vào cuối thiết bị.

Thiết bị lọc bụi kiểu quáN tính có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương đối đơn giản nhưng nhược điểm là hiệu qủa lọc bụi thấp, để tăng hiệu quả lọc bụi người ta thường kết hợp các kiểu lọc bụi với nhau, đặc biệt với kiểu lọc kiểu xiclôn, hiệu quả có thể đạt 80 ¸98%. Phần không khí có nhiều bụi ở cuối thiết bị được đưa vào xiclôn để lọc tiếp.

4. Thiết bị lọc bụi kiểu túi

Cấu tạo:

Lọc bụi túi bao gồm mái che (weather enclosure – một số không có mái che), nắp kiểm tra trên đỉnh (top box lid), van đầu ra (outlet damper), đường ống đầu ra (outlet duct), đường ống đầu vào (inlet duct), vỏ máy (housing), van quay/cửa chắn kiểu trượt (air lock/slide gate), xích cào (drag chain), phễu (hopper), túi lọc và lồng thép (bag and cage), cách nhiệt (insulation), cầu thang (staircase), giá đỡ (support). Kết cấu của nó được chỉ ra trong các hình bên dưới:

Vỏ máy (housing)

Hệ thống làm sạch bằng xung khí nén (Cleaning system)

Nguyên lý làm việc:

Dòng khí lẫn bụi được nạp vào đầu vào của lọc bụi nhờ quạt hút, do tốc độ của dòng khí giảm đột ngột (diện tích mở rộng) nên phần lớn hạt bụi mất vận tốc và rơi trực tiếp xuống phễu. Khí với bụi còn sót lại đi vào từng buồng riêng biệt chứa đựng túi lọc và đi lên giữa các túi. Bụi được giữ lại trên bề mặt bên ngoài của túi lọc do áp suất âm của khí; chỉ khí sạch được xuyên qua và vào phần đỉnh (top section) ở bên trên tấm dạng ống (tube sheet), sau đó vào đường ống đầu ra và đi vào khí quyển (ống xả).

Nguyên lý làm việc (trạng thái lọc và trạng thái làm sạch túi)

Bụi được gỡ bỏ từ túi lọc bởi xung của khí nén bắn vào trong lòng túi lọc (thông qua hệ thống van điện từ và bình tích khí nén), áp suất thông thường khoảng 4 bar. Trong suốt quá trình làm sạch, bụi rơi vào phễu và được vận chuyển đi thông qua hệ thống xả và vận chuyển dưới đáy lọc bụi (gồm van đối trọng/van quay, vít tải hoặc xích cào). Trong quá trình lọc, bụi tích lại ở bên ngoài túi vải và làm tăng trở kháng vận hành (operation resistance) dần dần. Khi trở kháng đạt đến một giá trị cài đặt trước, bộ điều khiển làm sạch (cleaning controller) gửi ra ngoài một tín hiệu. Trước hết van poppet (poppet valve) đóng để dừng quá trình lọc. Sau đó van xung được mở làm khí nén được bắn vào túi lọc thông qua đường ống định vị ở bên trên mỗi hàng của túi lọc, túi lọc bị phồng ra và rung mạnh làm bụi rơi ra khỏi bề mặt bên ngoài của túi, bụi rơi vào phễu gom. Sau khi làm sạch của hệ thống kết thúc, van poppet (poppet valve) mở lại và quá trình lọc lại bắt đầu. Thực tế lọc bụi được tổ hợp từ vài buồng hoặc nhiều buồng, việc làm sạch ở các buồng được tiến hành theo trình tự. Nó có nghĩa một buồng của lọc bụi dừng làm việc để làm sạch còn những buồng khác vẫn làm việc. Quá trình làm sạch được điều khiển bởi bộ đếm thời gian tự động.

Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải có năng suất lọc khoảng 150 ¸180m³/h trên 1m² diện tích bề mặt vải lọc. Khi nồng độ bụi khoảng 30 ¸ 80 mg/m³ thì hiệu quả lọc bụi khá cao đạt từ 96¸99%. Nếu nồng độ bụi trong không khí cao trên 5000 mg/m³thì cần lọc sơ bộ bằng thiết bị lọc khác trước khi đưa sang bộ lọc túi vải.

5. Thiết bị lọc bụi kiểu ướt

Phương pháp lọc bụi kiểu ướt dựa trên nguyên lý tiếp xúc dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dòng không khí được chất lỏng giữ lại, lắng xuống dưới và thải ra ngoài dưới dạng bùn. Phương pháp này đơn giản nhưng hiệu quả rất cao, chất lỏng sử dụng phổ biến là nước. Trường hợp thiết bị lọc yêu cầu chức năng vừa khử bụi vừa khử khí độc hại thì chất lỏng có thể là một loại dung dịch nào đó do quá trình hấp thụ quyết định.

6. Bộ lọc bụi kiểu thùng quay

Thiết bị lọc bụi kiểu thùng quay thường được sử dụng trong các nhà máy dệt để lọc bụi bông trong không khí. Trên hình bày cấu tạo bộ lọc kiểu thùng quay. Cấu tạo gồm một khung hình trống có quấn lưới thép quay quanh trục với tốc độ 1¸2 vòng phút.

Tốc độ quay của bộ lọc khá thấp nhờ hộp giảm tốc và có thể điều chỉnh tuỳ thuộc vào lượng bụi thực tế. Khi quay càng chậm, lượng bụi bám trên bề mặt tang trống càng nhiều, hiệu quả lọc bụi cao nhưng trở lực của thiết bị lớn.

Nguyên lý làm việc của thiết bị như sau: không khí được đưa vào từ phía dưới và xả lên bề mặt ngoài của trống. Không khí đi vào bên trong tang trống, bụi được giữ lại trên bề mặt trống và không khí sạch đi ra hai đầu theo các khe hở 4.

Để tách bụi trên bề mặt trống, người ta sử dụng cơ cấu tách bụi 5, cơ cấu có tác dụng bóc lớp bụi ra khỏng bề mặt và rơi xuống ống 6 về túi gom bụi 7. Ngoài ra người ta có thể sử dụng hệ thống ống hút bụi có miệng hút tỳ lên bề mặt tang trống và hút sạch bụi đưa ra ngoài.

Trong trường hợp trong không khí đầu ra còn lẫn nhiều bụi mịn thì có thể kết hợp với bộ lọc bụi kiểu túi vải đặt phía sau để lọc tinh. Không khí ra thiết bị co hàm lượng bụi thấp cỡ 0,5 mg/m³, nhưng trở lực khác lớn, có thể lên đến 1000 Pa, phụ tải có thể tới 7000¸8000 m³/h cho mỗi bộ lọc.

7. Thiết bị lọc bụi kiểu tĩnh điện

Một thiết bị lọc bụi tĩnh điện là một thiết bị lớn khống chế lượng phát thải công nghiệp. Thiết bị này được thiết kế để bẫy và tách các hạt bụi ra khỏi dòng khí thải của quá trình sản xuất. Nó được sử dụng trong các ngành công nghiệp điện, năng lượng, xi măng, hoá học, kim loại và giấy cùng với các thiết bị khác. Trong nhiều nhà máy công nghiệp, vật chất dạng hạt hình thành trong quá trình sản xuất công nghiệp được mang đi như bụi trong khí thải nóng. Khí mang bụi này đi qua thiết bị lọc bụi tĩnh điện có thể đạt hiệu quả lọc lên đến 99,9 %. Khí đã được lọc sạch sau đó đi ra khỏi thiết bị lọc bụi và theo ống khói xả ra ngoài khí quyển.

Thiết bị lọc tĩnh điện được sử dụng lực hút giữa các hạt nhỏ nạp điện âm. Các hạt bụi bên trong thiết bị lọc bụi hút nhau và kết lại thành khối có kích thước lớn ở các tấm thu góp. Chúng rất dễ khử bỏ nhờ dòng khí.

Thiết bị được chia thành 2 vùng, vùng iôn hoá và vùng thu góp. Vùng iôn hoá có căng các sợi dây mang điện tích dương với điện thế 1200V. Các hạt bụi trong không khí khi đi qua vùng iôn hoá sẽ mang điện tích dương. Sau vùng iôn hoá là vùng thu góp, gồm các bản cực tích điện dương và âm xen kẻ nhau nối với nguồn điện 6000V. Các bản tích điện âm nối đất. Các hạt bụi tích điện dương khi đi qua vùng thu góp sẽ được bản cực âm hút vào. Do giữa các hạt bụi có rất nhiều điểm tiếp xúc nên liên kết giữa các hạt bụi bằng lực phân tử sẽ lớn hơn lực hút giữa các tấm cực với các hạt bụi. Do đó các hạt bụi kết lại và lớn dần lên. Khi kích thước các hạt đủ lớn sẽ bị dòng không khí thổi rời khỏi bề mặt tấm cực âm. Các hạt bụi lớn rời khỏi các tấm cực ở vùng thu góp sẽ được thu gom nhờ bộ lọc bụi thô kiểu trục quay đặt ở cuối gom lại.

Thiết bị lọc bụi kiểu tĩnh điện rất hiệu quả đối với các loại bụi kích cỡ từ 0,5 đếm 8mm. Khi các hạt bụi có kích cỡ khoảng 10mm và lớn hơn thì hiệu quả giảm. Tổn thất áp suất khi đi qua vùng iôn hoá và vùng thu góp thấp và nằm trong khoảng từ 0,15 đến 0,25 in. WG (từ 37 đến 62 Pa) và tốc độ không khí từ 300 đến 500 fpm (1,5 đến 2,5m/s). Cần lưu ý vấn đề an toàn vì điện thế sử dụng rất cao và nguy hiểm đến tính mạng con người.

Các bạn xem thêm về lọc bụi tĩnh điện ở đây.
http://www.ebookbkmt.com/2015/11/he-thong-loc-bui-tinh-ien.html

Tài liệu tham khảo: Giáo trình Thông gió và điều hòa không khí – PGS.TS Võ Chí Chính

LINK DOWNLOAD FULL TÀI LIỆU