Đồ án xử lý ô nhiễm không khí

Đồ án xử lý ô nhiễm không khí GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Dũng

Mục lục
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN3
1. Ô nhiễm không khí do bụi....................................................................................3
1.1. Định nghĩa bụi..............................................................................................3
1.2. Phân loại bụi..................................................................................................3
1.3. Tính chất hóa lí của bụi.................................................................................4
1.3.1. Tính tán xạ.............................................................................................4
1.3.2. Tính bám dính.......................................................................................4
1.3.3. Tính mài mòn........................................................................................5
1.3.4. Tính thấm..............................................................................................5
1.3.5. Tính hút ẩm và tính hòa tan...................................................................5
1.3.6. Tính mang điện......................................................................................6
1.3.7. Tính cháy nổ..........................................................................................6
1.4. Ảnh hưởng của ô nhiễm bụi..........................................................................6
1.4.1. Ảnh hưởng đến con người.....................................................................6
1.4.2. Ảnh hưởng đến thực vật........................................................................7
2. Các phương pháp xử lí bụi....................................................................................7
2.1. Phương pháp xử lí bụi khô............................................................................7
2.1.1. Buồng lắng bụi......................................................................................7
2.1.2. Cyclon...................................................................................................8
2.1.3. Hệ thống lọc túi vải...............................................................................9
2.1.4. Thiết bị lắng quán tính........................................................................10
2.2. Phương pháp lọc bụi ướt.............................................................................11
2.3. Phương pháp lọc bụi bằng tĩnh điện............................................................12
3. Tổng quan bụi xi măng........................................................................................14
3.1. Công nghệ sản xuất xi măng.......................................................................14
3.1.1. Xi măng lò đứng..................................................................................15
3.1.2. Xi măng lò quay..................................................................................15
3.2. Các nguồn phát sinh bụi xi măng................................................................19
3.3.Đề xuất quy trình công nghệ xử lí bụi..........................................................20
SVTH: Dương Công Toàn - Hoàng Thị Khuyên Trang 1


3.3.1. Cơ sở lựa chọn......................................................................................20
3.3.2. Quy trình công nghệ.............................................................................20
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẶT BẰNG..........................................................22
1.Tổng quát..............................................................................................................22
2. Quy hoạch mặt bằng............................................................................................22
2.1. Nguồn nguyên liệu.....................................................................................22
2.2. Vị trí đặt các phân xưởng............................................................................22
2.3. Hệ thống giao thông....................................................................................23
2.4. Mạng lưới điện quốc gia..............................................................................23
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ.....................25
1. Thiết bị lắng quán tính.........................................................................................25
1.1. Nguyên lí làm việc.......................................................................................25
1.2. Vật liệu cản của thiết bị...............................................................................25
2. Tính toán thiết bị..................................................................................................26
2.1. Hiệu suất thiết bị..........................................................................................26
2.2. Khối lượng bụi thu được.............................................................................28
2.3. Tính toán thiết bị.........................................................................................30
2.4. Tính quạt vào thiết bị...................................................................................32
2.6. Tính quạt ra thiết bị.....................................................................................37
3. Tính cơ khí thiết bị..............................................................................................40
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG VÀ VẬN HÀNH......................................................43
1. Ứng dụng............................................................................................................43
1.1. Tính kinhtế..................................................................................................43
1.2. Một số điểm cần chú ý khi vận hành thiết bị..............................................44
2. Vận hành.............................................................................................................45
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................47
1. Kết luận........................................................................................................47
2. Kiến nghị.......................................................................................................47
Tài liệu tham khảo...................................................................................................48



CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1. Ô nhiễm không khí do bụi
1.1. Định nghĩa bụi
Bụi là tập hợp nhiều hạt có kích thước bé, tồn tại lâu trong không khí dưới
dạnh bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nhiều pha gồm hơi, khói, sương mù.
Bụi bay có kích thước từ 0,002-10 bao gồm tro, muội, khói và những hạt
rắn được nghiền nhỏ, chuyển động theo kiểu Brownian hoặc rơi xuống đất với vận
tốc không đổi theo định luật stoke. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn
thương nặng cho cơ quan hô hấp, nhất là khi phổi nhiễm bụi thạch anh (siliccose)
do hít phải không khí có chứa bụi bioxit silic lâu ngày.
Bụi lắng có kích thước lớn hơn 10 , thường rơi nhanh xuống đất theo định
luật Newton với tốc độ tăng dần. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn hại cho
da, mắt, gây nhiễm trung, gây dị ứng.
1.2. Phân loại bụi theo nguồn gốc
+ Bụi tự nhiên (bụi do động đất, núi lửa…)
+ Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa…)
+ Bụi động vật, người (trên lông, tóc…)
+ Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su…)
+ Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…)
+ Bụi hỗn hợp (do mài, đúc…)
Phân loại bụi theo tác hại
Theo tác hại bụi có thể phân ra:
+ Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen)
+ Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nỗi ban…(bụi bông, gai, phân hóa học, một số
tinh dầu gỗ…)
+ Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, các chất phóng xạ…)
+ Bụi xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiang…)



1.3. Tính chất hóa lí của bụi
1.3.1. Tính tán xạ
Kích thước hạt: là thông số cơ bản của bụi, vì chọn thiết bị lọc chủ
yếu dựa vào thành phần tán xạ của bụi.
Thành phần tán xạ: là hàm lượng tính bằng số lượng hay khối lượng
các hạt thuộc nhóm kích thước khác nhau.
Nhóm kích thước (nhóm cỡ hạt hay nhóm hạt): là phần tương đối của
các hạt có kích thước nằm trong khoảng trị số xác định được coi như giới
hạn dưới và giới hạn trên.
Kích thước hạt có thể được đặc trưng bằng vận tốc treo (vt, m/s) là
vận tốc rơi tự do của hạt trong không khí.
1.3.2. Tính bám dính
Tính bám dính của hạt xác định xu hướng kết dính của chúng. Độ kết
dính của hạt tăng có thể làm cho thiết bị lọc bị nghẽn do sản phẩm lọc. Kích
thước hạt càng nhỏ thì chúng càng dễ bám dính vào bề mặt thiết bị. Bụi có
60 - 70% hạt có đường kính nhỏ hơn 10 được coi là bụi kết dính.
Bảng 1.1. Phân loại theo độ bám dính

Đặc trưng kết dính của Tên gọi
bụi
Bụi xỉ khô, bụi thạch anh ( cát khô),
Không kết dính bụi sét khô
Tro bay chứa nhiều sản phẩm chưa
Kết dính yếu cháy, bụi than cốc, bụi magezit
(MgCO3) khô, tro phiến thạch, bụi
apatit khô, bụi lò cao, bụi đỉnh lò.
Tro bay chết hết, tro than bùn, bụi
Kết dính vừa than bùn, bụi magezit ẩm, bụi kim
loại, bụi pirit, các oxit của chì, kẽm
và thiếc, bụi xi măng khô, mồ hóng,
sữa khô, bụi tinh bột, mạt cưa.


Bụi xi măng thoát ra từ không khí
ẩm, bụi thạch cao và thạch cao mịn,
Kết dính mạnh phân bón, supperphotphat kép, bụi
clinke, natri chứa muối, bụi sợi, tất
cả các loại bụi có kích thước nhỏ hơn
10 .
1.3.3. Tính mài mòn
Tính mài mòn của bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại ở vận tốc như
nhau của khí và nồng độ như nhau của bụi. Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng,
kích thước và mật độ của hạt. Tính mài mòn của bụi được tính đến khi chọn vận
tốc của khí, chiều dày của thiết bị và đường ống dẫn khí cũng như chọn vật liệu ốp
của thiết bị.
1.3.4. Tính thấm
Tính thấm nước có ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả của thiết bị lọc bụi
kiêu ướt, đặc biệt khi thiết bị làm việc có tuần hoàn. Khi các hạt khó thấm tiếp
xúc với bề mặt chất lỏng, chúng bị bề mặt chất lỏng bao bọc. Ngược lại đối với
các hạt dễ thấm chúng không bị nhúng chìm hay bao phủ bởi các hạt lỏng, mà nổi
trên bề mặt nước. Sau khi bề mặt chất lỏng bao bọc phần lớn các hạt, các hạt còn
lại tiếp tục tới gần chất lỏng, do kết quả của sự va đập đàn hồi với các hạt được
nhúng chìm trước đó, chúng có thể bị đẩy trở lại dòng khí, do đó hiệu quả lọc
thấp.
Các hạt phẵng dễ thấm hơn so với các hạt có bề mặt không đều. Sở dĩ như
vậy là do các hạt có bề mặt không đều hầu hết được bao bọc bởi vỏ khí được hấp
thụ cản trở sự thấm.
1.3.5. Tính hút ẩm và tính hòa tan
Các tính chất này của bụi được xác định trước hết bởi thành phần hóa học
của chúng cũng như kích thước, hình dạng và độ nhám của bề mặt. Nhờ tính hút
ẩm và tính hòa tan mà bụi có thể được lọc trong các thiết bị lọc kiểu ướt.



1.3.6. Tính mang điện
Tính mang điện của bụi ảnh hưởng đến trạng thái của bụi trong đường ống
và hiệu suất của bụi (đối với thiết bị lọc bằng điện, thiết bị lọc kiểu ướt…). Ngoài
ra tính mang điện còn ảnh hưởng đến an toàn cháy nổ và tính dính bám của bụi.
1.3.7. Tính cháy nổ
Bụi cháy được do bề mặt tiếp xúc với oxy trong không khí, có khả năng tự
bốc cháy và tạo thành hỗn hợp nổ với không khí. Cường độ nổ của bụi phụ thuộc
vào tính chất hóa học, tính chất nhiệt của bụi, kích thước và hình dạng của các
hạt, nồng độ của chúng trong không khí, độ ẩm và thành phần của khí, kích thước
và nhiệt độ nguồn cháy.
1.4. Ảnh hưởng của ô nhiễm bụi
1.4.1. Ảnh hưởng đến con người
Bụi vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng cơ hóa phổi gây
nên những bệnh hô hấp.Những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10 có thể được
giữ lại trong phổi. Tuy nhiên nếu những hạt bụi này có đường kích nhỏ hơn 1
thì nó được chuyển đi như các khí trong hệ thống hô hấp. Khi có tác động củacuar
các hạt bụi tới mô phổi,đa số xảy ra các hư hại sau đây:
Viêm phổi: làm tắc nghẽn các phế quản,từ đó làm giảm khả năng phân phối
khí.
Khí thủng phổi: phá hoại các túi phổi từ đó làm giảm khả năng trao đổi khí
oxy và CO2.
Ung thư phổi: phá hoại các mô phổi, làm tắc nghẽn sự trao đổi giữa máu và
tế bào,làm ảnh hưởng khả năng của máu trong hệ thống tuần hoàn. Từ đó kéo theo
một số vấn đề đáng lưu ý ở tim, đặc biệt là lớp khí ô nhiễm có nồng độ cao.
Các bệnh khác do bệnh gây ra
Bệnh ở đường hô hấp: tùy theo nguồn gốc các loại bùi mà gây ra các bệnh
viêm mũi, họng, khí, phế quản khác nhau. Bụi hữu cơ như bông sợi, gai, làm dính
vào niêm mạc gây viêm phù thủng, tiết nhiều niêm dịch. Bụi vô cơ rắn, cạnh sắc
nhọn, ban đầu thường gây viêm mũi, tiết nhiều niêm dịch làm hít thở khó khăn, lâu



ngày có thể teo mũi, giảm chức năng giữ, lọc bụi, làm bệnh phổi nhiễm bụi dễ phát
sinh.
Bệnh gây ngoài da: bụi tác động đến các tuyến nhờn làm cho khô da, phát
sinh các bệnh về da.
Bệnh gây tổn thương mắt: do không có kính phòng hộ, bụi bắn vào mắt gây
kích thích màng tiếp hợp, viêm mi mắt, sinh ra mộng mắt, nhài mắt… ngoài ra bụi
còn có thể làm giảm thị lực, bỏng giác mạc, thậm chí gây mù mắt.
Bệnh tiêu hóa: bụi đường, bột có thể làm sâu răng, làm hỏng men răng. Bụi
kim loại có thể làm tổn thương niêm mạc dạ dày, gây rới loạn tiêu hóa.
1.4.2. Ảnh hưởng đến thực vật
Nhìn chung, bụi không có nguy hại gì đến thực vật trừ khi chúng có tính ăn
mòn cao hoặc chúng lắng đọng quá nhiều. Bụi bám quá nhiều trên vỏ hoa quả, cây
củ là nguyên nhân làm giảm chất lượng của các loại sản phẩm này, đồng thời cũng
làm tăng chi phí để làm sạch chúng. Bụi lắng trên lá còn ảnh hưởng đến khả năng
quang hợp của cây. Bụi xi măng lắng đọng làm lấp đầy những lỗ khí khổng,bao
xung quanh những hạt diệp lục thu ánh sang cần cho quá trình quang hợp. Bụi
cũng có thể làm tăng khả năng nhiễm bệnh của cây cối thông qua việc làm giăm
sức sống của cây, có thể làm cản trở khả năng thụ phấn của cây.

2. Các phương pháp xử lí bụi
2.1. Phương pháp xử lí bụi khô
Phương pháp lọc bụi khô thường dung để thu hồi các loại bụi có thể tận
dụng lại hoặc tái chế.
Buồng lắng bụi
2.1.1
Cấu tạo của buồng lắng rất đơn giản – đó là một không gian hình hộp có tiết
diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diên đường ống dẫn khí. Nguyên lí chung
của phương pháp này là dựa vào sự thay đổi tốc độ đột ngột của dòng khí làm cho
động năng của dòng khí giảm, làm cho năng lượng của hạt bụi giảm và do chúng
có khối lượng lớn nên dưới tác dụng của trọng lực trái đất nó sẽ chìm xuống đáy
phòng lắng.



Buồng lắng bụi được ứng dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60-70
trở lên. Tuy vậy, các hạt có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong
buồng lắng. Một vài ứng dụng thiết bị này là dùng trong lò vôi, lò đốt và các nhà
máy chế biến thức ăn gia súc.

Hình 1.1. a, buồng lắng bụi kiểu đơn giản nhất
b, buồng lắng bụi có vách ngăn
c, buồng lắng bụi nhiều tầng
2.1.2 Cyclon
Thiết bị bao gồm một hình trụ với một đường ống dẫn khí có lẫn bụi vào
thiết bị theo đường tiếp tuyến với hình trụ và một đường ống tại trục thiết bị dùng
để thoát khí sach ra. Vận tốc của dòng khí đi vào thường nằm trong khoảng 17-25
m/s sẽ tạo ra dòng khí xoáy với lực li tâm rất lớn làm cho các hạt giảm động năng,
giảm quán tính khi va đập vào thành thiết bị và lắng xuống phía dưới .Phía dưới lạ



một đáy hình nón và một phễu thích hợp để thu bụi và lấy bụi ra. Dòng khí có chứa
bụi được sự trợ giúp của quạt, làm cho chúng chuyển động xoáy trong vỏ hình trụ
và chuyển động dần xuống tới phần hình nón. Dòng khí chuyển động vượt quá tới
phần hình nón, tạo ra một lực li tâm làm cho hạt bụi văng ra khỏi dòng khí, va
chạm vào vách cyclone và cuối cùng rơi xuống phễu. Cyclon có thể sử dùng dạng
đơn hoặc cyclon dạng chùm tức là bao gồm nhiều
4
cyclone mắc song song với nhau nhằm làm tăng
vk hiệu quả lọc của tập hợp thiết bị.
Một vài ứng dụng quan trọng của loại thiết bị
này là trong các nhà máy xi măng, công nghiệp sắt
2
thép, nghiền lúa gạo, thực phẩm, nhà máy nhựa
đường, lọc dầu.

5a
5b

1
2

4

Hình 1.2. Cyclone
2.1.3 Hệ thống lọc túi vải
Hệ thống này bao gồm những túi vải hoặc túi sợi đan lại, dòng khí có thể
lẫn bụi được hút vào trong ống nhờ một lực hút của quạt li tâm. Những túi này
được đan lại hoặc chế tạo cho kín một đầu.Hỗn hợp khí bụi đi vào trong túi, kết
quả là bụi đươc giữ lại trong túi.
Bụi càng bám nhiều vào các sợi vải thì trở lực do túi lọc càng tăng. Túi lọc
phải làm sạch theo định kỳ, tránh quá tải cho các quạt hút, làm cho dòng khí có lẫn
bụi không thể vào túi lọc. Để làm sạnh túi có thể dùng biện pháp rũ túi để làm sạch



bụi ra khỏi túi hoặc có thể dùng các sóng âm truyền trong không khí hoặc rũ túi
bằng phương pháp đổi ngược chiều dòng khí, dùng áp lực hoặc ép từ từ.
Một vài căn cứ để chọn túi lọc là nhiệt độ nung chảy, tính kháng axit hoặc
kháng kiềm, tính chống mài mòn, chống co và năng suất lọc của từng loại vải. Một
vài loại sợi thường được dùng bao gồm sợi bông, sợi len, nylon, sợi amiang, sợi
silicon, sợi thủy tinh.
Thiết bị lọc bụi túi vải thường đặt phía sau thiết bị lọc bụi cơ học để giữ lại
những hạt bụi nhỏ mà quá trình lọc cơ học không giữ lại được. Khi các hạt bụi thô
hoàn toàn đã được tách ra thì lượng bụi trong túi sẽ giảm đi. Một vài ứng dụng của
túi lọc là trong các nhà máy xi măng, lò đốt, lò luyện thép và máy nghiền ngũ cốc.

4 4
7

6
8

3

2 1

9 5

Hình 1.3. Thiết bị lọc bụi tay áo
Thiết bị lắng quán tính
2.1.4.
Nguyên lí cơ bản 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
những vật cản có hình dáng khác nhau. Khi dòng khí đổi hướng chuyển động thì



bụi do có sức quán tính sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình và va đập
vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống đáy thiết bị.
Một số dạng thiết bị lọc bụi kiểu quán tính: venture, kiểu màn chắn uốn
cong, kiểu lá sách, kiểu quán tính kết hợp với buồng lắng bụi, thiết bị lọc tro lò
hơi của Ambuco,…

Hình 1.4. a, thiết bị lắng “lá sách”
b, thiết bị lắng quán tính kiểu “lá sách” hình chóp cụt
2.2. Phương pháp lọc bụi ướt
Nguyên tắc của phương pháp lọc bụi ướt là người ta cho dòng không khí có
chứa bụi tiếp xúc trực tiếp với dung môi (thường là nước). Quá trình tiếp xúc có
thể ở dang hạt (khi nước được phun thành các hạt nước có kích thước và mật độ


cao), dạng bề mặt khi thiết bị có sử dụng lớp đệm (nước chảy trên các bề mặt vật
liệu đệm), dạng bọt khí khi sử dụng tháp sủi bọt hay tháp mâm. Các hạt bụi có thể
kết dính lại với nhau và bị giữ lại trong dung môi nhờ cơ chế va đạp, tiếp xúc và
khuêchs tán còn dòng khí sạch sẽ đi ra khỏi thiết bị.

Hình 1.5. Thiết bị rửa khí với lớp đệm chuyển động
2.3. Phương pháp loc bụi tĩnh điện
Thiết bị lọc bụi tĩnh điện sử dụng một hiệu điện thế cưc cao để tách bụi, hơi,
sương, khói khỏi dòng khí. Có 4 bước cơ bản để được thực hiên là:
- Dòng điện làm các hạt bụi bị ion hóa
- Chuyển các ion bụi từ các bề mặt thu bụi bằng lực điện trường.
- Trung hòa điện tích của các bụi lắng trên bề mặt thu.
- Tách bụi lắng ra khỏi bề mặt thu. Các hạt bụi có thể được tách ra bởi một áp
lực hay nhờ rửa sạch.



- Thiết bị này có thể thu được những hạt rất nhỏ (1 - 44 ) với hiệu quả rất cao,
có thể đạt tới 99,99%. Khi dòng khí chứa quá nhiều bụi trong nó thì ta đặt ta đặt
một thiết bị cơ học phía trước đó,lọc bớt lượng bụi thô trước khi lọc bằng thiết bị
tĩnh điện. Axit, chất thải, nhiệt độ cao và vật chất có tính ăn mòn đều có thể làm
thể làm hư hại thiết bị. Thiết bị lắng tĩnh điện được ứng dụng trong các trường
hợp thu bụi tại khâu tán than đá thanh bột dùng trong nhà máy nhiệt điện, nhà máy
luyện thép, nghiền xi măng, sản xuất giấy.
_
4
kh «ng kh Ý
s¹ ch ra
2

1
+
kh «ng kh Ý
3
b ôi vµo
5

Hình 1.6. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện
Bảng 1.2. So sánh các thiết bị lọc bụi
Thiết bị Ưu điểm Nhược điểm
Cyclone - Vốn thấp,ít phải bảo trì - Hiệu suất thấp với bụi
- Sụt áp nhỏ(5 - 15 mmH2O) nhơ hơn 10 .
- Thu bụi khô - Không thu được bụi có
- Ít chiếm diện tích tính kết dính.

Rửa ướt - Không sinh nguồn bụi thứ - Sinh ra cặn bùn,nước
cấp thải.
- Ít chiếm diện tích - Chi phí bảo trì cao do
- Có khả năng giữ được cả nước rò rỉ ăn mòn thiết bị.
khí và bụi
- Có thể lọc được bụi kích



thước dưới 0,1
- Vốn thấp
Lọc tĩnh điện - Hiệu suất lọc cao,tiết kiệm
- Vốn lớn
năng lượng - Nhạy với thay đổi dòng
- Thu hồi được cả bụi khô và
khí
bụi ướt - Khó thu bụi với những
- Sụt áp nhỏ điện trở khá lớn.
- Ít phải bảo trì - Chiếm diện tích lớn,dễ
- Xử lí lưu lượng lớn gây cháy nổ nếu khí chứ
khí và bụi cháy được
Lọc bụi tay áo - Hiệu suất rất cao - Cần vật liệu riêng ở
- Có thể tuần hoàn khí nhiệt độ cao
- Bụi thu được ở dạng khô - Cần công đoạn rũ bụi
- Chi phí vận hành thấp,có phức tạp .
thể thu bụi dễ cháy - Chi phí vận hành cao do
-Dễ vận hành vải dễ hỏng
- Tuổi thọ giảm trong môi
trường axit,kiềm.
- Thay thế túi vải phức
tạp.
Lọc bụi bằng lực - Tổn thất áp suất rất nhỏ. - Hiệu quả thấp với những
quán tính - Vốn thấp loại bụi có kích thước nhỏ
- Thiết bị dễ chế tạo. hơn 20µm.
- Có thể thu được bụi có tính - Chiếm diện tích khá
kết dính. nhiều.
3. Tổng quan bụi xi măng
3.1. Công nghệ sản xuất xi măng
Nguyên liệu sản xuất clinker xi măng là đá vôi, đất sét, cát, quặng sắt được
pha trộn theo đơn phối liệu cần thiết rồi nghiền trong máy nghiền (máy nghiền
bi hoặc máy nghiền đứng). Nghiền ướt hay nghiền khô phụ thuộc công nghệ đã



lựa chọn. Phối liệu đã mịn được đưa vào lò, nung ở nhệt độ cao (1450 ), kết
khối thành clinker. Theo nguyên lý hoạt động lò nung, ta chia công nghệ xi
măng lam hai nhóm.
+ Xi măng lò đứng
+ Xi măng lò quay
3.1.1. Xi măng lò đứng
Phối liệu vào lò được vo thành viên (10 - 20mm) với độ ẩm 12 - 16% cho
vào nung trong lò đứng tạo thành clinker. Nhiên lệu than cũng được tạo viên (2 -
5mm), đổ chung lẫn vào viên phối liệu. Tốt nhất là dùng than cốc hoặc than
antraxit( ít tro, ít chất bốc tạo lửa ngắn ). Khi cháy môi trường nung chủ yếu là môi
trường khử, trong clinker lẫn FeO, C5A3, C6AxFy và Fe tạo dung dịch rắn đối với
C3S, C2S. Than cháy truyền nhiệt gần như trực tiếp cho viên phối liệu, vì vậy hiệu
suất nhiệt rất cao.
Clinker nung từ lò đứng có chất lượng thấp do phản ứng tạo khoáng chỉ ở
pha rắn (nhiệt độ nung 1400-1450 ), mức kết khối kém, phản ứng không hoàn
toàn. Phần làm nguội khó điều khiển, khó đảm bảo chất lượng. Hơn nữa, xi măng
lò đứng gây ô nhiễm môi trường nên hiện tại hầu như không tồn tại ở những nước
công nghiệp phát triển.
Ở Việt Nam, có khoảng 100 lò đứng với tổng sản lượng khoảng 4 triệu tấn xi
măng/ năm. Công nghệ xi măng lò đứng sẽ không được tiếp tục đầu tư, các nhà
máy hiện có phải chuyển đổi công nghệ khác trong tương lai gần.
3.1.2. Xi măng lò quay
Theo độ ẩm của phối liệu vào lò nung, ta chia công nghẹ xi măng này
thành 3 nhóm
+ Phương pháp ướt (phối liệu vào ở dạng bùn past, độ ẩm khoảng 36-42%)
+ Phương pháp khô (độ ẩm phối liệu vào khoảng < 1%
+ Phương pháp bán khô (độ ẩm phối liệu vào lò 10 - 12%)
Phương pháp ướt
Phối liệu được nghiền ướt thành dạng bùn, độ ẩm 36 - 42% chứa trong
những bể bùn lớn rồi đưa vào nung trong các thiết bị lò quay.


Lò quay có ống hình trụ dài 120 - 150m, đường kính 2,4 - 4m, đặt
nghiêng 4 - 6 , quay với vận tốc 40 – 70 m/ph. Ở đầu lò thấp, người ta phun nhiên
liệu( bột than, dầu, khí) vào đốt, nhiên liệu cháy trong khoảng không gian của lò.
Ở đầu lò cao, đưa phối liệu vào.
Nguyên liệu khai thác ở mỏ, chuyền về nhà máy. Định lượng nguyên liệu
bằng hệ thống cân và bin tiếp liệu, rồi đưa vào máy nghiền bị ướt. Phối liệu ướt,
đủ độ mịn được chứa trong những bể chứa. Bể chứa có những cánh khuấy cơ học,
đồng thời sục khí nén làm đồng đều. Hệ thống nghiền ướt và các bể chứa bùn cần
diện tích mặt bằng lớn. Khi chứa trong bể ta có thể điều chỉnh thành phần phối
liệu trước khi nung. Bùn phối liệu vào lò nung, nhiên liệu than được nghiền mịn
bằng máy nghiền phun vào lò theo hướng ngược chiều hướng hối liệu.Sau những
biến đổi hóa lý, phối liệu thành clinker ra khỏi lò quay, được làm nguội bằng thiết
bị làm nguội kiểu ghi. Silo chứa clinker. Từ đây có thể xuất clinker tới các trạm
nghiền ngoài nhà máy nhờ giao thông vận tải, hoặc nghiền với các phụ gia và
thạch cao bằng máy nghiền bi thành xi măng.
Lò quay nung clinker rất dài (120 - 150m, lò dài nhất tới 240m) tất cả các
quá trình hóa lý từ bay hơi ẩm, phản ứng pha rắn, tạo pha lỏng và kết khối clinker
xảy ra trong lò quay. Tiêu tốn năng lượng riêng (kcal/kg clinker) trong lò quay
phương pháp ướt rất cao (1300 - 1450 kcal/kg clinker). Để tăng hiệu quả sấy phối
liệu và rút ngắn chiều dài lò, người ta lắp thêm các xích sắt ở phần đầu lò hoặc
tách riêng thiết bị sấy nếu có thể khỏi lò quay.
Phương pháp khô
Nguyên liệu đá vôi, đất sét và quặng sắt được các pin tiếp liệu đưa vào
nghiền trong máy nghiền đứng, nghiền khô. Bột phối liệu mịn được đưa vào silo
dồng nhất. Bột phối liệu cao có mức đồng nhất đạt yêu cầu được bơm khí nén
chuyển vào lò nung. Do phối liệu khô, lò nung có cấu tạo hai phần: phần thiết bị
trao đổi nhiệt kiểu treo và phần lò quay. Than đá được nghiền bằng máy nghiền
phun cháy trong lò theo chiều ngược với chiều chuyển vận của bột phối liệu. Khói
lò có thể lọc qua tháp tách kiềm. Làm nguội clinker bằng thiết bị làm nguội kiểu



ghi, sau đó chứa trong silo. Từ đây có thể xuất clinker trực tiếp theo hệ thống vận
tải, hoặc nghiền với các phụ gia và thạch cao thành xi măng chứa trong các silo.
Các máy nghiền đứng nghiền nguyên liệu trong phương pháp khô có ưu thế
hơn so với phương pháp nghiền ướt về nhiều chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, môi
trường. Năng lượng tiêu tốn là 730 - 800 kcal/kg clinker.

Phương pháp bán khô
Độ ẩm phối liệu đầu vào trong khoảng 10 - 12%. Do độ ẩm còn tương đối
cao, cần có bộ phận sấy phối liệu trước khi vào lò. Để sấy phối liệu có thể có thêm
thiết bị sấy đứng hoặc sấy thùng quay trước khi vào thiết bị trao đổi nhiệt kiểu
treo của lò. Hiện nay, các nhà máy hầu như không dùng phương pháp này mà chỉ
dùng phương pháp ướt hoặc phương pháp khô.



Hình 1.7: Sơ đồ quy trình sản xuất xi măng



3.2. Các nguồn phát thải bụi trong sản xuất xi măng

Thạch cao Phụ gia clinker

Định lượng Bụi thải

Băng tải và phân ly tử Bụi thải

Máy nghiền và phân Bụi thải
hạt

Bơm xi măng về silo Bụi thải

Máy xuất xi măng Đóng bao xi măng Bụi thải

Bụi thải Bụi thải
Xuất xi măng bao

Hình 1.8: Các nguồn phát sinh bụi trong quá trình sản xuất



Bụi phát sinh ở hầu hết các công đoạn sản xuất: nổ mìn, lấy đá, khai thác đất
sét, nghiền nguyên liệu, nghiền xi măng, vận chuyển, nung…Bụi phát sinh chủ yếu
ở khâu nghiền. Lượng bụi tạo thành trong quá trình khai thác đá là:
0,4 kg bụi/tấn đá trong công đoạn nổ mìn khai thác đá hộc.
0,14 kg bụi/tấn đá khi nghiền khô và 0,009 kg/tấn theo phương pháp ướt.
0,17 kg bụi/tấn đấ khi bốc xếp, vận chuyển.
3.3. Đề xuất quy trình công nghệ xử lí bụi
3.3.1.Cơ sở lựa chọn
- Để lựa chọn từng thiết bị thu bụi hoặc thiết bị lọc sạch bụi cần phải chú ý
các điều kiện sau:
- Tính chất của bụi:kích cỡ,hình dạng,mật độ,độ ẩm,tính hút ẩm(tức là tính
hấp thụ hoặc hút hơi nước),tính dẫn điện,tính cháy ,tính ăn mòn,độ mài mòn và
tính độc của bụi.
- Tính chất của dòng khí mang bụi:nhiệt độ,độ chứa ẩm,tính ăn mòn,tính
cháy,áp suất,độ ẩm tương đối,mật độ,tính dính, tính dẫn điện và tính độc của dòng
khí có mang theo hạt bụi.
- Các tiêu chuẩn về khí thải của nhà nước ban hành.
- Yếu tố phát sinh: tốc độ sa lắng của bụi theo kích thước hạt bụi,lưu lượng
dòng khí, nồng độ hoạt động của nguồn lien tục hay gián đoạn,hiệu quả mong
muốn.
- Hiệu quả thu bụi: kích cỡ hạt bụi có trong dòng khí là rất quan trọng cho
khả năng thu bụi của thiết bị, hay hiệu quả thu bụi phụ thuộc kích cỡ hạt bụi và độ
phân tán.
3.3.2. Quy trình công nghệ



Bụi và khí thải phát sinh trong quá trình sản xuất được tho gom bằng các
chụp hút bụi.Quạt hút trên đường ống sẽ hút và dẫn bụi vào thiết bị lắng (lắng
quán tính).Dòng khí đi vào thiết bị theo phương ngang sẽ bị đổi hướng chuyển
động do va đập với vật cản(các tấm chắn),khi dòng khí đổi hướng chuyển động thì
bụi do có sức quán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình và va
đập vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất động năng và rơi xuống thiết
bị.Đầu bên kia của thiết bị ,quạt hút sẽ hút khí sạch và khí nay sẽ theo đường ống
khói bay ra ngoài không khí.

Bụi
Nhà xưởng Chụp hút

Quạt hút

Thùng chứa Lọc bụi quán
bụi thu hồi tính

Quạt đẩy

Khí sạch

Ống khói

Hình 1.9. Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý bụi nhà máy sản xuất xi măng



CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẶT BẰNG
1. Tổng quát
Đặc điểm của các nhà máy sản xuất xi măng phát sinh những khí thải độc
ảnh hưởng lớn đến sức khỏe và cảm quan của người dân.
Ngay từ đầu, khi lập luận chứng kinh tế kỹ thuật, ta phải nghiên cứu kỹ,
tính toán dự báo tác động của công trình đó tới môi trường, phải đảm bảo khi đưa
vào vận hành sử dụng công trình đó, không gây ô nhiễm môi trường không khí, tức
là nồng độ chất độc hại do chúng thải ra, nhập với nồng độ chất độc hại của khu
vực đó, không vượt quá nồng độ cho phép.
Cần nắm rõ các đặc tính khí hậu, nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa hàng năm và
vị trí địa lý của mặt bằng cần quy hoạch.
2. Quy hoạch mặt bằng
2.1. Nguồn nguyên liệu
Nhà máy sản xuất xi măng được quy hoạch trong mặt bằng của khu công
nghiệp, xa khu vực dân cư, nghiên cứu về thổ nhưỡng, đặc điểm của khu vực đối
với việc sản xuất. Trong khu công nghiệp có các nhà máy khác nhau để có thể tận
dụng nguồn nguyên liệu cho sản xuất.
Thông thường các nhà máy sản xuất xi măng thường nằm trong tổng liên
doanh của các công ty dầu khí để tận dụng được nguồn khí thiên nhiên. Đồng thời
được xây dựng gần các mỏ đá vôi để thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu
đến nơi chế biến.
2.2. Vị trí đặt các phân xưởng
Trong nhà máy cần phân định rõ khu sản xuất, khu phụ trợ, kho tàng, khu
hành chính phục vụ, cần sắp xếp để khi mở rộng quy mô không ảnh hưởng đến sản
xuất, tạo điều kiện để khai thác nhà máy thuận lợi đồng thời dễ dàng tập trung các


nguồn thải, các thiết bị làm sạch, các hệ thống thông gió xử lý không khí, các thiết
bị kiểm tra kiểm soát và báo động ô nhiễm môi trường.
Các khu nhà, các nhóm nhà, và trong từng ngôi nhà cần phải thông thoáng
tự nhiên tốt, chiếu sáng tự nhiên tốt. Muốn vậy phải nắm vững các quy luật về khí
động, bố trí nhà cho hợp lý, không những nhà này không che chắn nhà kia, mà còn
làm sao để có thể nhà này tạo cho nhà kia thông thoáng tốt hơn. Xung quanh khu
hành chính nên bố trí trồng cây xanh để giảm ảnh hưởng xấu của các chất độc hại,
ngăn bớt khói bụi và tiếng ồn và giảm bớt bức xạ mặt trời.
Thường thì các nhà thấp nên bố trí ở đầu hướng gió chính. Nếu vùng xây
dựng không có hướng gió nào là chính, tần suất gió ở các hướng xấp xỉ nhau thì
nên đặt các nhà cao vào giữa khu.

2.3. Hệ thống giao thông
- Đường thủy: vận chuyển bằng đường thủy có rất nhiều thuận lợi và là
phương thức vận chuyển được xem là bảo vệ môi trường,do đó các nhà máy xi
măng thường được bố trí gần các con sông để thuận tiện cho việc vận chuyển
nguyên vật liệu và sản phẩm bằng đường thủy, vì vậy cần có hệ thống cảng nối vào
nhà máy.
- Đường bộ: gần các trục giao thông chính, đảm bảo thông thoáng, thuận
lợi cho việc vận chuyển. Trong nhà máy cũng cần xây dựng hệ thống giao thông
hợp lý đảm bảo lưu thông không ách tắc.
2.4. Mạng lưới điện quốc gia
Nguồn điện cung cấp cho nhà máy cần ổn định, đảm bảo nhu cầu sản xuất
của nhà máy, nhất là trong quá trình sản xuất, tốt nhất là đặt trạm biến thế 110 kV.
Ngoài ra trong nhà máy cần có chu trình công nghệ khép kín cùng với việc
tự tạo điện năng và hơi nước để nhà máy hoàn toàn chủ động trong sản xuất kể cả
khi lưới điện quốc gia gặp sự cố hoặc không đủ cung ứng điện.



Hệ thống giao thông đường thủy

Khu dân cư

Nhà máy sản xuất xi măng Khí thải

Hệ thống giao thông đường bộ

Ống Mạng lưới điện
khói

Hệ
Lọc bụi Quạt thống
Quạt Chụp
quán tính hút xử lý
đẩy hút
khí
thải

Hình 1.8: Sơ đồ quy hoạch mặt bằng



CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ

1. Thiết bị lắng bụi quán tính kiểu “lá
sách”
Thiết bị lọc quán tính kiểu “lá
sách” cấu tạo của Stairmand gồm một
không gian hình trụ, bên trong có đặt các
tấm chắn đặt song song nhau và chéo góc
với hướng chuyển động ban đầu của
dòng khí, lệch một góc bằng 30o so với
phương ngang.
Thiết bị có hiệu quả cao đối với bụi
có kích thước > 20µm. Được sử dụng
trong các nhà máy xi măng, công nghiệp
sắt thép, lò vôi, lò đốt, các nhà máy chế
biến thức ăn gia súc.
1.1. Nguyên lí làm việc
Dòng khí mang bụi được thổi vào thiết bị theo
phương từ trên xuống sẽ bị đổi hướng chuyển
động bởi tấm chắn dòng trong các ngoặt của
mương dẫn, lúc này những hạt bụi lớn do có sức
quán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động thẳng của mình và va đập vào tấm chắn
rồi rơi xuống thiết bị thu bụi. Dòng khí sạch sẽ đi qua khe hở của tấm chắn đi ra
ngoài.
1.2. Vật liệu cản của thiết bị
Vật liệu cản cần thõa mãn các yêu cầu sau:
- Có khả năng giữ bụi.
- Độ bền cơ học cao trong điều kiện nhiệt độ và môi trường ăn mòn.
- Có khả năng phục hồi tốt.
- Giá thành thấp.



Vật cản bụi trong thiết bị lắng quán tính có thể là những tấm sắt, thép hoặc
bê tông. Bề dày của vật cản khoảng 0,4-0,6 cm, các tấm chắn được nối với nhau
bằng các thanh sắt nhỏ có ốc vít cố định, khoảng cách giữa các tấm lá 5 - 10cm.
2. Tính toán thiết bị
2.1. Hiệu suất thiết bị
- Lưu lượng khí cần lọc: Q= 2570 m3/h
riêng của bụi b =2900 kg/m3
Nhiệt độ không khí ra tk = 400C
` k40oC = = =1,13 kg/m3
- Nồng độ bụi vào thiết bị Cv= 500mg/m3
- Nhiệt độ khí bụi vào: tb = 1000C.
Khối lượng riêng của không khí ở 1000C: [1]
` k100oC =

Trong đó : p: áp suất,mmHg,p=760 mmHg
t: Nhiệt độ không khí, 0C.
` k100oC = = 0,95 kg/m3
Khối lượng Nồng độ bụi cho phép thải ra môi trường theo QCVN
19-2009,loại A CTC=50mg/m3 (ở điều kiện chuẩn 00C và áp suất bằng 760
mmHg).
Nồng độ tối đa cho phép của các chất ô nhiễm trong khí thải của các cơ sở sản
xuất ,chế biến, kinh doanh, dịch vụ thải ra môi trường không khí:
Cmax=CTC Kp Kv
Trong đó Cmax: Nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm trong khí thải của các co
sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ thải ra môi trường không khí, mg/Nm3.
CTC: Giá trị nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm quy định trong QCVN19
-2009.
Kp: Hệ số theo lưu lượng nguồn thải:


Lưu lượng nguồn thải(m3/h) Giá trị hệ số Kp

P 20.000 1

20.000 0,9

P>100.000 0,8

Kv: Hệ số vùng,khu vưc,nơi có sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ.
Phân vùng Giá trị hệ số Kv

Vùng 1 Nội thành đô thị loại đặc biệt 0,6
(1) và đô thị loại 1 (1); rừng
đặc dụng (2); di sản thiên
nhiên , di tich lịch sử văn
hóa được xếp hạng (3); cơ sở
sản xuất chế biến, kinh
doanh, dịch vụ có khoảng
cách ranh giới đến khu vực
này dưới 02 km.
Vùng 2 Nội thành,nội thành đô thị 0,8
loại II, III, IV (1): Vùng
ngoại thành đô thị loại đặc
biệt, đô thị loại một có
khoảng cách đến ranh giới
cách khu vực này dưới 02
km.
Vùng 3 Khu công nghiệp: đô thị loại 1
IV (1), vùng ngoại thành
,ngoại thị đô thị loại II, III,



IV có khoảng cách đến ranh
giới nội thành, nội thị lớn
hơn hoặc bằng 02 km, cơ sở
sản xuất chế biến, kinh
doanh, dịch vụ có khoảng
cách ranh giới đến khu vực
này dưới 02 km(4).
Vùng 4 Nông thôn. 1,2

Vùng 5 Nông thôn miền núi. 1,4

Cmax=50 1 1=50 mg/m3.
Ở điều kiện thường t=20oC, nồng độ ra:
Cr=50 =43,6 mg/m3.

Hiệu suất của thiết bị: = = = 90

2.2. Khối lượng bụi thu được
Lượng hệ khí vào thiết bị lắng quán tính [1]
Gv= v Qv (1)
Trong đó: v = b yv (1- yv) k (2)
Với: v là khối lượng riêng của hỗn hợp khí bụi
b là khối lượng riêng của bụi (bụi xi măng b = 2900 kg/m3)

yv là nồng độ bụi đi vào thiết bị, % khối lượng: yv = (3)

k là khối lượng riêng của khí: k100oC = 0,95 kg/m3
Thay (3) vào (2) ta được:
2
v = b k => v - k v – ( b- )
k =0



2
Thay các giá trị vào ta được : v – v –( – ) =0
Giải phương trình ta được v = 1,77.
Thay vào (1) Gv= v Qv => Gv= 2570 = 4548,9 kg/h
Thay giá trị này nào (2) ta được
Nồng độ bụi đi vào thiết bị, % khối lượng

yv = => yv = = 0,028%.

Nồng độ bụi đi ra thiết bị, % khối lượng
yr =yv(1-η) = 0,028 (1-0,9) = 0,0028 %.
Lượng hệ khí ra khỏi thiết bị

Gr=Gv = 4548,9 = 4547,8 kg/h.

Lượng khí sạch hoàn toàn [1]
Gs=Gv = = 4547,6 kg/h.
Lưu lượng hệ khí ra ngoài thiết bị [1]

Qr = = = 2569, 4m3/h.

Năng suất của thiết bị lọc theo lượng khí sạch hoàn toàn

Qs= = = 4786,9 m3/h.

Lượng bụi thu được
Gb= Gv - Gr =4548,9 - 4547,8 = 1,1 kg/h
Khối lượng bụi thu được trong một ngày
m = 1,1 x 24 = 26,4 kg/ngày
Thể tích bụi thu được
V= = 0,009 m3



2.3. Tính toán thiết bị
Chọn vận tốc vào thiết bị, qua đường kính ống d1 là v1 = 25 m/s. Khi đường
kính ống d1 của thiết bị được tính theo công thức

d1 = = = 0,2 m

Chọn vận tốc ra thiết bị, qua đường kính ống d1 là v1 = 18 m/s. Khi đường
kính ống d1 của thiết bị được tính theo công thức

d2 = = = 0,22 m



Chọn đường kính D của thiết bị là 0,5m, khi đó vận tốc dòng khí trong thiết
bị là
V= = = 3,7 m/s.
Phương trình cân bằng năng lượng (a) và (b), (chọn mặt chuẩn nằm ngang
tại b)
Pa + va2 + = Pb + vb2 + + s

Pa = Pb = Pkq, va = vb vì D như nhau, lưu lượng Q xấp xỉ nhau
Thế các giá trị vào phương trình ta được
= , với
s s là tổng tổn thất áp suất từ a đến b
s = ⅀ sdd +⅀ scb )
= ⅀ sdd +⅀ scb )

⅀ : tổn thất áp suất dọc theo đường ống, ⅀
sdd sdd =

: hệ số ma sát dọc theo chiều dài ống

Hệ số Re: Re =

Trong đó: va là vận tốc dòng khí trong thiết bị = 0,91 m/s.
: khối lượng riêng của hỗn hợp khí bụi = 1,77 kg/m3

: độ nhớt động học, = 0 , 0 = 17,17 10-6.

100oC = 2,18 10-5 Pa.s

=>Re = = 150,2 103 > 4000

Chọn thiết bị là ống thép mới không hàn => độ nhám tuyệt đối = 0,1 mm. [1]
Hệ số Reynold giới hạn trên [1]

Regh = = 102,3 103.

Hệ số Reynold khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám [1]



Ren = =3,2 106.

=>Regh < Re < Ren =>Khu vực quá độ
Hệ số ma sát

Ta có 8.10-5 < = = 2.10-4 < 0,0125

 0,1 = 0,1 = 0,019

=>⅀ sdd = = 0,019 = 0,26 H N/m2

⅀ scb =

: hệ số trở lực cục bộ, đặc trưng cho cấu tạo của bộ phận gây ra trở lực cho thiết

bị, chọn ở mỗi tấm chắn là 0,2.
Chọn số tấm chắn trong thiết bị là 20, khi đó n = 20

⅀ scb = = 20 0,2 = 27,4 kG/m2.

= ⅀ sdd +⅀ scb )
=> gH = 0,26 H + 27,4 =>(9,81-0,26) H =27,4

=>H = = 2,9 m 3m
Bố trí các tấm chắn trên khoảng chiều dài thiết bị là: 3 – 1 - 0,2 = 1,8 m
Khoảng cách giữa các tấm chắn là: = 0,09m = 9 cm
Chọn chiều rộng mỗi tấm chắn là 0,3 m
Kích thước chiều dài mỗi tấm chắn sẽ khác nhau do bố trí khác nhau trong hình
trụ, chọn chiều dài trung bình của mỗi tấm chắn là 0,4 m
2.4. Tính quạt vào thiết bị
Trở lực trên đường ống dẫn khí vào thiết bị
Lưu lượng khí vào thiết bị: Q1 = 2570 m3/h.
Đường kính ống dẫn vào: d0 = 200 mm = 0,2 m



Vận tốc vào thiết bị: v0 = = = 22,7 m/s.

Hệ số Reynold Re =

• v = 1,77 kg/m3
• 100oC = 2,18.10-5 Pa.s

• Re = = 3,7.105

Chọn ống dẫn khí là ống thép mới không hàn => độ nhám tuyệt đối = 0,1 mm
[1]

Regh = = 0,35.105


Ren = =11,4.105

=>Regh < Re < Ren =>Khu vực quá độ.
Hệ số ma sát

Ta có 8.10-5 < = = 2,5.10-4 < 0,0125

=> 0,1 = 0,1 = 0,018

Áp suất động học: pd = = = 46,5 kG/m2 Chọn chiều dài

đường ống dẫn khí từ chụp hút đến thiết bị lắng quán tính là
l= 10 m



Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng td = �� = 0,018 = 0,9

∗ Tại chụp hút trên thiết bị ξ = 0,2- 0,4 .chọn ξ = 0,3 [3]
∗ Co 90o (ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt, R/D = 2; = 90o),ξ = 0,35 [4]
Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống = 0,3 + 5 x 0,35 = 2,05
=>Tổng tổn thất áp suất trên đường ống
pd = ( + )
td pd = (2,05+ 0,9) x 46,5 = 120,9 kG/m2 =1345,7N/m2
thất áp suất do quạt tạo ra
pq = (0,12 0,15) 9,81 104 = 0,13 9,81 104 = 12753 N/m2
=>Tổng tổn thất áp suất: Ps = pd + pq = 1345,7 + 12753 = 14098,7 N/m2
=>Công suất của quạt hút vào thiết bị [5]

Nq=

Trong đó Q: lưu lượng khí (m3/s)
: hệ số an toàn, (1,12 1,15), chọn = 1,13
: tổng tổn thất áp suất, = pd + pq = 14098,7 N/m2
: (0,92 , chọn = 0,95

: (0,9 0.98), chọn = 0,95
(0,92 1), chọn = 0,95

=>Nq = = = 13,27 kW

=>Chọn quạt: “V-Xêp” 7-40 N06, kiểu “R”6 - 3a, công suất 15 kW [3]
=>Số vòng quay: 1790 vòng/phút.
2.5. Ống khói
Chọn vận tốc của dòng khí trong ống khói là v3 = 5 m/s.


Lưu lượng khí trong ống khói Q = 2569,4 m3/h.

Đường kính ống khói: D = = 0,4 m

Chiều cao ống khói:

H=

Trong đó:
Ccp: nồng độ cho phép trong môi trường xung quanh, mg/m3.
A: Hệ số phụ thuộc sự phân bố nhiệt độ theo chiều cao khí quyển, được chọn cho
điều kiện khí tượng nguy hiểm và xác định điều kiện phát tán thẳng đứng và theo
phương ngang của chất độc hại trong khí quyển.Trong tính toán có thể nhận A =
200 - 240.
F: Hệ số vô thứ nguyên tính đến vận tốc lắng chất ô nhiễm trong khí quyển.
Đối với chất ô nhiễm dạng khí F = 1; đối với bụi :
Nếu hiệu quả xử lí η 90% F=2
Nếu hiệu quả xử lí η 75% 90% F =2,5
Nếu hiệu quả xử lí η 75% F=3
M: tải lượng ô nhiễm, g/s
H: chiều cao nguồn thải tính từ mặt đất, m
Q: lưu lượng khí thải, m3/s.
T: hiệu nhiệt độ khí thải Tkvà khí quyển Tkk. . Nhiệt độ khí quyển Tkk, cần lấy
cho tháng nóng nhất trong năm vào lúc 13h.
m,n: Các hệ số vô thứ nguyên tính đến điều kiện thoát khí thải từ cổ ống khói, m
được xác định theo công thức sau
m = (0,67 + 0,1 + 0,34 )-1 nếu f 100

m = (1,47 f)-1 nếu f > 100

Với f=



n được xác định như sau:
n =1 nếu Vm > 2
n = 0,532 Vm2 – 2,13 Vm + 3,13 nếu 0,5 < Vm 2
n= 4,4 Vm nếu Vm 0,5

Với Vm = 0,65

Tính toán :

H=

Trong đó :A = 220
F = 2 (hiệu suất xử lí η = 90%)
M = Cb Q = 43,61 10-3 = 0,031 g/s
Chọn m =1, n = 1
Q = 2569,4 m3/h.
T = 60 - 40 =20 , (chọn nhiệt độ trong ống khói là 60 , nhiệt độ môi trường là

40 .
Ccpmax được tính theo công thức sau:
Ccpmax = CcpTC Kp Kv.
Trong đó: CcpTC: chất lượng không khí xung quanh quy định trong QCVN
05-2009, CcpTC = 0,2 mg/m3, ở nhiệt độ 25 .
Kp: Hệ số theo lưu lượng nguồn thải, Kp = 1
Kv: Hệ số vùng, khu vực, nơi có cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ, Kv
=1
= > Ccpmax = 0,2 1 1 = 0,2
Ở nhiệt độ 60 , nồng độ khí ra :

Ccp = 0,2 = 0,18 mg/m3



H= =6m

Dựa vào giá trị H, tính lại H1

f= => f = = 13,8 < 100

=> m = (0,67 + 0,1 + 0,34 )-1 = 0,54

Vm = 0,65 = Vm = 0,65 = 0,87

=> n = 0,532 Vm2 – 2,13 Vm + 3,13 = 1,68

=> H1 = = = 5,5 m

H= = = 8,3

Dựa vào giá trị H1, tính lại H2

f= => f = = 16,5 < 100

=> m = (0,67 + 0,1 + 0,34 )-1 = 0,51

Vm= 0,65 = Vm= 0,65 = 0,89

=> n = 0,532 Vm2 – 2,13 Vm + 3,13 = 1,65

=> H1 = = = 5,3 m

H= = = 3,6 (nhận)

ậy chiều cao ống khói là: H = 5,5 m

2.6. Tính quạt ra thiết bị



 Trở lực trên đường ống dẫn khí ra thiết bị
Lưu lượng khí ra khỏi thiết bị: Qr = 2569,4 m3/h
Đường kính ống dẫn ra: d2 = 220 mm = 0,22 m

Vận tốc ra thiết bị: v2 = = = 18,7 m/s


ρr = 1,77 kg/m3
40oC = 1,9.10-5 Pa.s

Re = = 3,8.105

Chọn ống dẫn khí là ống thép mới không hàn, độ nhám tuyệt đối = 0,1 mm
[1]

Regh = = 0,40.105


Ren = =12,7.105

=>Regh < Re < Ren =>Khu vực quá độ
Hệ số ma sát

Ta có 8.10-5 < = = 4,5.10-4 < 0,0125

0,1 = 0,1 = 0,018

Áp suất động học :pd = = = 31,5 kG/m2

Chọn chiều dài đường ống dẫn khí từ thiết bị lắng quán tính đến ống khói
là l = 15 m



Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng td = �� = 0,018 = 1,22

∗ Co 90o (ngoặt tiết diện tròn nhiều đốt, R/D = 2; = 90o),ξ = 0,35 [4]
Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống = 3 0,35 = 1,05
=> pd = ( + ) pd = (1,05+ 1,22) 31,5 = 71,5 Kg/m2
td

= 701,5 N/m2
Tổn thất áp suất do quạt tạo ra

pq = (0,12 0,15) 9,81 104 = 0,13 9,81 104 = 12753 N/m2
Tổng tổn thất áp suất: Pt = pd + pq = 701,5 + 12753 = 13454,5 N/m2

 Trở lực của thiết bị
ps = (0,26 H + 27,4) g
Với H là chiều cao thiết bị, g là gia tốc trọng trường = 9,81
ps = (0,26 +27,4) g = 276,5 N/m2
 Trở lực của ống khói
Đường kính ống khói: dok = 0,4 m
Vận tốc thoát khí ra ống khói: vok = 18,7 m/s
Xem nhiệt độ trong ống khói là: 60


• r60oC = 1,77 kg/m3
• 60oC = 1,9.10-5 Pa.s

Re = = 6,6.105



Chọn ống dẫn khí là ống thép mới không hàn => độ nhám tuyệt đối = 0,1 mm
[1]

Regh = = 0,4.105


Ren = =12,7.105

=>Regh < Re < Ren => Khu vực quá độ
Hệ số ma sát

Ta có 8.10-5 < = = 4,5.10-4 < 0,0125

0,1 = 0,1 = 0,017

Áp suất động học: pok = = = 31,5 kG/m2

Chiều cao ống khói H = 5,5 m

Hệ số sức cản tương đương của đoạn ống thẳng td = λ = 0,017 = 0,4

=> Hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống =1
=> pd = ( + td ) pok = (1+ 0,4) 31,5 = 32,9 Kg/m2 =322,7 N/m2
Tổng tổn thất trên toàn đường ống dẫn khí ra
• = + d + ok = 276,5 + 13454,5 + 322,7 =14053,7 N/m2
• Công suất của quạt hút khí vào thiết bị [5]

• Nq=

Trong đó Q: lưu lượng khí (m3/s)
: hệ số an toàn, (1,12 1,15), chọn = 1,13
: tổng tổn thất áp suất



: (0,92 ,chọn = 0,95

: (0,9 0,98),chọn = 0,95

(0,92 1),chọn = 0,95

=> Nq = = = 13,2 kW

Chọn quạt: “V-Xêp” 7-40 N06, kiểu “R”6-3a, công suất 15 kW [3]
Số vòng quay: 1790 vòng/phút
3. Tính cơ khí của thiết bị (Chiều dày thân của thiết bị)
Thiết bị lọc bụi xi măng bằng tĩnh điện làm việc ở môi trường ăn mòn,
nhiệt độ t = 100 0C
Áp suất làm việc của thiết bị : P = 1 at = 9,81.10
 chọn thép cacbon CT3
Tính chất của thép: [2]
Chiều dày tấm thép, mm 4-20
Giới hạn bền, N/ m 2 Kéo 380.106
Cắt 240.106
Độ giản dài tương đối, % 25
Độ nhớt và dập, J/ m 2 0,8.106
Khối lượng riêng, kg/ m 3 7,85.103
Hệ số dẫn nhiệt, W/m.độ 50

Thân hình trụ làm bằng vật liệu dẻo (thép) làm việc ở áp xuất < 10.106 được chế
tạo bằng cách cuốn tấm vật liệu với kích thước đã định sau đó hàn ghép mối lại.
Gia công thiết bị bằng hàn bằng hồ quang điện bằng cách hàn giáp mối hai bên.
Ứng suất cho phép của thép CT3 theo giới hạn bền:
Ứng suất kéo
[σ] = η
Ứng suất cắt
[σ] = η
η: hệ số điều chỉnh
Thiết bị thuộc loại 2 nhóm 2 ⇒ η = 1 [2]


n = 2,6
n = 1,5 [2]
[σ] = .1 = 146,2.10
[σ] = 1 = 160.10
Chọn giá trị bé hơn trong 2 kết quả vừa tính để tính tiếp
146,2.10 6
ϕ= . 0,95 = 141,6 > 50
9,81.10 5
ϕ: hệ số bền mối hàn
ϕ = 0,95 [2]
Chiều dày thiết bị:
D t .Plv
S= +C [2]
2.[ σ ].ϕ − Plv
[ σ]
Khi P ×ϕ ≥ 50 có thể bỏ qua p ở mẫu
lv

⇒S = +C
D: đường kính trong. m
Chọn Dt = 4 m [2]
C: bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày, m
C = C1+ C2 + C3
Trong đó
C1: bổ sung do ăn mòn
C1 = 1 mm
C2: bổ sung do hao mòn
C2 = 0 mm
C3: bổ sung do dung sai của chiều dài
C3 = 0,8 mm [2]
⇒ C = 1+ 0 + 0,8 = 1,8 mm

4.10 3.9,81.10 4
S= +1,8= 3,21 (mm)
2.146,2.10 6.0,95
Chọn S = 4mm
Áp suất thử thủy lực: P =1,5 P [2]



p = 1,5.9,81.104 = 14,72.104 (N/m2)
[ D t + ( S − C) ].Pth ≤
σc
σ= 2.(S − C)ϕ 1,2
(N/m2) [2]

[ D + ( S − C ) ].Pth
σ= t =
[4 + ( 4 − 1,8).10 ].14,72.10
−3 4
= 120,9.10 6
(N/m2)
2.( S − C ).ϕ 2.( 4 − 1,8).10 −3.0,95

σ = 120,9.106 (N/m2) = 133,3.10 ( thỏa điều kiện)
Chọn chiều dày thân thiết bị là 4 mm
Thông số thiết bị
Thông số Đơn vị Giá trị

Số tấm chắn Tấm 20
Chiều cao thiết bị m 3
Chiều cao ống vào m 0,2
Chiều cao ống ra m 0,2
Đường kính chính của thiết bị m 0,5
Đường kính ống vào m 0,2
Đường kính ống ra m 0,22
Công suất quạt vào kW 13,27
Công suất quạt ra kW 13,2
Tải lượng khí sạch Kg/s 1,26
Tải lượng bụi Kg/s 0,0005
Chiều cao ống khói m 5,5

Chương 4: Ứng dụng và vận hành
1. Ứng dụng
1.1. Tính kinh tế
Toàn bộ thân và chi tiết của thiết bị được làm bằng thép
Diện tích thân hình trụ (không kể hai đáy)



S1 = 2 =2 = 4,71 m2
Diện tích thân ống vào
S2 = 2 =2 3,14 0,1 0,2 = 0,1256 m2
Diện tích thân ống ra
S3 = 2 =2 3,14 0,1 0,2 = 0,1382 m2
Diện tích hình tròn phần ống vào
2 2
S4 = = 3,14 = 0,0314 m2
Diện tích hình tròn phần ống ra
2 2
S5 = = 3,14 = 0,0380 m2
Diện tích hình tròn hai đáy
S6 = R2 = 3,14 2
= 0,2 m2
Tổng diện tích phần thân thiết bị
S = S1+ S2+ S3+2S6 - (S5+ S6) = 5,0344 m2
Chiều rộng mỗi tấm chắn là 0,3 m
Mỗi tấm chắn có chiều dài khác nhau phân bố theo thứ tự trong thiết bị, chọn chiều
dài trung bình là 0,4 m
Diện tích mỗi tấm chắn là: 0,3 =0,12 m2
Tổng diện tích của 20 tấm chắn: 20 0,12 = 2,4 m2
Tổng diện tích bề mặt thép dùng để chế tạo thiết bị
S* = 5,0344 +2,4 = 7,4344 m2
 Khối lượng thép dùng để chế tạo thiết bị
7,4344 0,004 7850 = 233,44 kg
Giá thành 1 kg thép là là: 13900 VND
Chi phí thân thiết bị là: 233,44 13900 = 3.244.816 VND
 Lượng thép dùng làm giàn đỡ
Chọn thép góc đều cạnh 50 50 mm
Trọng lượng 2,32 kg/1 m dài
Chiều dài 2 m/1 cột 4 cột = 8 m



Khối lượng thép góc 8m 2,32 kg/m = 18,56 kg
Chi phí làm giàn đỡ
18,56 13900 = 258.000 VND
Bảng 4
Tên hạng mục chi phí Đơn Số lượng Đơn giá(VND) Thành tiền( VND)
vị
Thép CT3 cho thân thiết kg 233,44 13900 3.244.816
bị
Thép góc đều cạnh kg 18,56 13900 258.000
Quạt hút + quạt đẩy cái 2 1.000.000 2.000.000
Hệ thống ống dẫn khí kg 1 3.000.000 3.000.000
Các chi phí khác 1.497.184
Tổng chi phí 10.000.000
1.2. Một số điểm cần chú ý trước khi vận hành thiết bị
 Thép CT3
Thép CT3 có ứng suất chảy là 2100kg/cm2. Nên trong quá trình sử dụng cần
lưu ý các thông số làm việc của hệ thống bao gồm nhiệt độ, áp suất và các tác nhân
an toàn cho hệ thống từ bên ngoài, chủ yếu là tránh hệ thống bị phá rò rỉ làm ảnh
hưởng đến năng xuất của hệ thống xử lí cũng như làm ảnh hưởng đến môi trường
làm việc của mọi người.
 Máy quạt hút và quạt đẩy
Chọn loại quạt có công suất vẫn dự trù được trường hợp hệ thống làm việc quá
tải so với mức bình thường, phải đảm bảo quạt được bảo trì tốt và vận hành ổn
định và có các phương án thay thế và sửa chữa kịp thời khi có bất trắc. Bên cạnh
đó các đặc tính của dòng khí thải không làm ảnh hưởng đến quạt trong suốt quá
trình máy hoạt động, đặc biệt là nhiệt độ và bụi làm ảnh hưởng đến tốc độ quay của
cánh quạt. Ngoài ra cũng phải bảo đảm nguồn điện cấp vào cho quạt phải ổn định.
Hệ thống cần được kiểm tra tổng bộ thường xuyên .
Kiểm soát hiệu suất lọc bụi của hệ thống phải được xác định thừơng xuyên
bằng cách quan trắc khí thải theo điều kiện môi trường xung quanh.
 Hệ thống các tấm chắn bụi



Được thiết kế sao cho nếu trong trường hợp hệ thống hoạt động trong điều kiện
quá tải vẫn có thể hoạt động bình thường. Nhưng cũng cần kiểm soát điều tiết chặc
chẽ lưu lượng vào hệ thống tránh tình trạng thiết bị bị hư hỏng làm ảnh hưởng đến
việc xử lí bụi
2. Vận hành
 Kiểm tra thiết bị trước khi vận hành
o Kiểm tra toàn bộ hệ thống trước khi vận hành
o Kiểm tra mức độ đóng bụi của bụi trên tấm chắn bụi
o Vệ sinh xung quanh khu vực thao tác quanh hệ thống xử lí
o Kiểm tra nguồn điện cấp vào hệ thống
o Kiểm tra tình trạng các van, thiết bị phụ và dụng cụ hỗ trợ
o Bật công tắc điện quạt hút cho hệ thống hoạt động
o Tiếp nhận bụi sản phẫm thu được sang khâu hồi lưu hoặc thải bỏ.
 Trong khi vận hành
o Công suất xử lí (lưu lượng vào) phải đảm bảo ở chế độ ổn định
o Thường xuyên theo dõi khi thiết bị vận hành,để khi gặp sự cố co thể
kịp thời sửa chữa
 Ngừng hệ thống
o Để ngừng hệ thống, tiến hành tắt công tắc quạt vào và ra thiết bị
 Một số sự cố gặp phải khi vận hành thiết bị
o Hệ thống thân thiết bị bị hở.Trong trường hợp này nguyên nhân có thể
xuất nguồn từ lúc bắt đầu lắp đặt hệ thống. Tuy nhiên khả năng này ít
khả năng xảy ra
o Quạt hút làm việc không ổn định hoặc ngưng làm việc, khí bụi không
được hút vào hệ thống sẽ phân tán ra môi trường.
o Đường ống dẫn khí bị rò rỉ
o Các tấm chắn trong thiết bị có thể bị rơi xuống do lúc thi công gắn lên
thân thiết bị không chắc
 Cách khắc phục khi gặp sự cố



o Ngừng hệ thống làm việc, tiến hành sửa chữa, khắc phục sự cố ngay
lập tức, nhanh chóng đưa thiết bị trở lại hoạt động bình thường.

Chương 5: Kết luận – kiến nghị
1. Kết luận
Thiết bị lắng bụi bằng lực quán tính là thiết bị lắng bụi với hiệu suất khá cao
(80-90%). Thiết bị này có khả năng làm việc ở nhiệt độ cao (450-600 ) và áp suất
cao, trở lực của thiết bị thấp (100-500N/m2). Với chi phí rẻ hơn rất nhiều so với các
thiết bị có cùng chức năng, khả năng ứng dụng của phương án này rất cao.



Tuy nhiên, thiết bị này chỉ xử lí được những hạt bụi thô (kích thước > 20
µm), do vậy chỉ áp dụng trong các hệ thống xử lí bụi với nồng độ đầu vào nhỏ và
kích thước hạt bụi lớn. Để xử lí triệt để bụi thải, sau thiết bị lắng quán tính cần lắp
đặt một thiết bị lọc tinh khác như: lọc bụi tay áo, lọc bụi tĩnh điện …
Thiết bị lắng bụi quán tính là thiết bị rẻ tiền, dễ lắp đặt, vận hành và sử dụng.
Với những ưu điểm vượt trội như vậy việc sử dụng thiết bị này là giải pháp thiết
thực để xử lí bụi thải trong các nhà máy sản xuất xi măng – ngành công nghiệp
được đánh giá là phát thải bụi vào loại bậc nhất.
2. Kiến nghị
Trong quá trình vận hành, yêu cầu người vận hành phải thực hiện đúng quy
trình, thường xuyên vệ sinh thiết bị, máy móc để hệ thống làm việc có hiệu quả cao
và tăng tuổi thọ của thiết bị.
Nhà máy cần có cán bộ chuyên trách được đào tạo và vận hành hệ thống
theo quy trình đã định.
Khi có sự cố cần liên hệ với các cơ quan chuyên môn để giải quyết. Mặt
khác, nhà máy cần có sự liên hệ thường xuyên với các cơ quan chức năng để được
hướng dẫn cụ thể về chính sách bảo vệ môi trường và các vấn đề liên quan đến môi
trường.
Giáo dục ý thức vệ sinh môi trường và vệ sinh công nghiệp cho cán bộ, nhân
viên nhà máy. Chú ý công tác an toàn lao động, phòng ngừa cháy nổ, … khi vận
hành thiết bị.
Thiết bị lắng quán tính là thiết bị xử lí bụi thô nên để hiệu quả xử lí được cao
ta cần kết hợp với các thiết bị khác nhằm giảm tối đa chất thải vào môi trường, ví
dụ như lọc bụi tĩnh điện, lọc bụi tay áo,… sau đó có thể kết hợp với hệ thống xử lí
CO2, SO2, NH3, nhằm đảm bảo nồng độ khí bụi phát thải vào khí quyển đặt tiêu
chuẩn môi trường.

Tài liệu tham khảo
[1]. Nhiều tác giả, Sổ tay quá trình thiết bị, tập 1, NXB khoa học và kĩ thuật Hà
Nội.



[2] Nhiều tác giả, Sổ tay quá trình thiết bị, tập 2, NXB khoa học và kĩ thuật Hà
Nội.
[3] Hoàng Thị Hiền, Thiết kế thông gió công nghiệp, NXB Xây dựng.
[4] Trần Ngọc Chấn, Kĩ thuật thông gió, NXB Xây dựng.
[5] Nguyễn Tấn Dũng –giảng viên ĐH SPKT Tp HCM, bài giảng Các quá trình
thiết bị, tập 2


Đồ án xử lý ô nhiễm không khí

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Đồ án xử lý ô nhiễm không khí

Similar to Đồ án xử lý ô nhiễm không khí (20)

More from Huynh Loc

More from Huynh Loc (20)

Đồ án xử lý ô nhiễm không khí