Đề tài Nghiên cứu, thiết kế thí nghiệm lọc bụi

2 Danh sách những ng−ời thực hiện Họ và tên Chức vụ Học vị Chức danh đề tài Trần Hồng Lam Trung tâm TBCN Thạc sỹ Tự động hoá Chủ nhiệm Nguyễn Vĩnh Kỳ GĐ Trung tâm KTMT Kỹ s− Chế tạo máy Thành viên Đỗ Trọng Bình PGĐ Trung tâm KTMT Kỹ s− Nhiệt Thành viên L−ơng Ngọc Ph−ợng PGĐ Trung tâm KTMT Kỹ s− Tự động hoá Thành viên Trần Văn Sơn Trung tâm TBCN Kỹ s− Nhiệt Thành viên Trần Kim Quế GĐ Trung tâm KM Kỹ s− Đo l−ờng Thành viên Nguyễn Quý Bình GĐ Trung tâm CNC Kỹ s− Chế tạo máy Thành viên Vũ Hoài Nam GĐ Trung tâm TBCN Kỹ s− Chế tạo máy Thành viên D−ơng Hồng Quân Trung tâm DAĐT Kỹ s− Chế tạo máy Thành viên 3 tóm tắt 1. Mục đích của đề tài: Sản xuất xi măng phát sinh ra nhiều bụi nếu không thu hồi thì khi phát tán ra bên ngoài không những gây hiểm hoạ cho môi tr−ờng mà còn gây lãng phí. Để giải quyết tình trạng này các nhà máy xi măng phải nhập các bộ lọc bụi tĩnh điện có giá thành rất cao làm tăng chi phí cho mỗi tấn sản phẩm.Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế thiết bị lọc bụi, đặc biệt là lọc bụi tĩnh điện, trong công nghiệp sản xuất xi măng để sản xuất trong n−ớc là rất cần thiết. Mục đích của đề tài là nhằm giải quyết vấn đề bức xúc đó. 2. Ph−ơng pháp tiếp cận và thực hiện đề tài: Trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu về công nghệ lọc bụi tiên tiến trên thế giới, khảo sát thực tế việc lắp đặt, vận hành Lọc bụi tĩnh điện tại trên 7 công ty xi măng ở trong n−ớc cũng nh− khảo sát kỹ khả năng thiết kế chế tạo lọc bụi tĩnh điện ở Việt nam, nhóm đề tài đã thực hiện các nội dung sau: - Lập bảng thống kê so sánh các loại lọc bụi tĩnh điện, công nghệ và các đặc tính, thông số kỹ thuật của chúng. Trên cơ sở đó phân tích kết cấu, công nghệ chế tạo và lắp ráp của các bộ phận chủ yếu nh− điện cực lắng, điện cực phóng, bộ rung gõ bụi và đặc biệt là bộ điều khiển. Đánh giá phân tích quy trình công nghệ và cấu tạo thiết bị. - Lựa chọn thông số kỹ thuật dự kiến thiết kế; Thu thập tiêu chuẩn thiết kế, ph−ơng pháp tính toán - Tính toán và thiết kế kỹ thuật phần cơ khí và phần điện điều khiển. - Phân tích khả năng và đề ra ph−ơng án chế tạo thiết bị trong n−ớc. - Lập quy trình công nghệ chế tạo, kiểm tra chất l−ợng sản phẩm, quy trình lắp dựng và khảo nghiệm. Đặc biệt các bộ phận chủ yếu (critical parts): các điện cực lắng, điện cực phóng, hệ rung gõ bụi theo công nghệ của hãng Lodge Cottrell. - Nhóm đề tài đã khảo nghiệm bộ điều khiển tự động do nhóm chế tạo tại hiện tr−ờng Công ty Xi măng Lạng Sơn. 3. Kết quả: Kết quả khảo nghiệm cho thấy bộ điều khiển lọc bụi tĩnh điện do nhóm đề tài thiết kế chế tạo đã đạt kết quả theo mục tiêu đề tài đã đề ra. 4. Kết luận: Đề tài nghiên cứu có thể triển khai ứng dụng để thiết ké, chế tạo hệ thống lọc bụi tĩnh điện cho các nhà máy xi măng ở trong n−ớc thay thế các thiết bị hiện đang phải nhập ngoại. 8 Lời mở đầu: Trong những năm gần đây để đáp ứng cho ch−ơng trình phát triền hạ tầng của đất n−ớc, nhiều nhà máy xi măng của các doanh nghiệp trong n−ớc cũng nh− các liên doanh n−ớc ngoài đã đ−ợc xây dựng. Tuy nhiên thiết bị của các dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng cũng nh− l−ợng phụ tùng thay thế hàng năm rất lớn vẫn chủ yếu đ−ợc nhập khẩu từ Nhật bản hoặc Châu Âu. Thực hiện chủ tr−ơng nội địa hoá thiết bị, phụ tùng thay thế và tiến tới sản xuất thiết bị đồng bộ của nhà máy sản xuất xi măng của nhà n−ớc, trong ch−ơng trình hợp tác nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ thuộc đề tài cấp Nhà n−ớc mã số KC 06-07 CN ”Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị, phụ tùng thay thế cho công nghiệp xi măng lò quay 1,4 triệu tấn/năm “, Nhóm đề tài của Viện IMI đã tham gia Phần lọc bụi tĩnh điện Q= 1230 m3/phút. Qua quá trình điều tra, khảo sát, nghiên cứu lựa chọn công nghệ từ các thiết bị lọc bụi tĩnh điện tiên tiến của các n−ớc G7, Liên Xô kết hợp với kinh nghiệm nghiên cứu thiết kế chế tạo lọc bụi tĩnh điện của đơn vị, nhóm đề tài đã lựa chọn đ−ợc thông số kỹ thuật của thiết bị, tính toán, thiết kế kỹ thuật, lập quy trình chế tạo, khảo nghiệm. Đồng thời chế tạo và khảo nghiệm bộ điều khiển tự động tại hiện tr−òng nhà máy xi măng. Đề tài là một b−ớc khẳng định khả năng làm chủ công nghệ và hoàn toàn có thể chế tạo thiết bị lọc bụi tĩnh điện hiệu suất cao ở trong n−ớc. 9 Ch−ơng 1 Khảo sát , thu thập và phân tích số liệu về một số hệ thống lọc bụi tĩnh điện ở việt nam 1.1. Đặt vấn đề Ngành sản xuất xi măng là một ngành sản xuất công nghiệp quan trọng của nền kinh tế Việt Nam. Với nguồn nguyên liệu nh− đá vôi, thạch cao và các phụ gia khác t−ơng đối dồi dào, công nghiệp sản xuất xi măng ở n−ớc ta có cơ sở để phát triển. Do đòi hỏi bức bách của thị tr−ờng xây dựng n−ớc ta đã đầu t− nhiều nhà máy xi măng nh− Hải phòng, Hà Tiên I, II, Bỉm Sơn, Hoàng Thạch, Nghi Sơn, Hoàng Mai, Chinfon... với nhiều dây chuyền công nghệ nhập ngoại với các trình độ khác nhau từ các n−ớc nh− Rumani, Liên Xô, Đan Mạch, Đức, Pháp, Đài Loan, Trung Quốc hoặc sản xuất trong n−ớc. Với công nghệ khác nhau đ−ợc sử dụng nh− công nghệ sản xuất xi măng theo ph−ơng pháp khô, ph−ơng pháp −ớt, xi măng lò quay, xi măng lò đứng... Nh−ng do đặc thù của quá trình công nghệ, công nghiệp sản xuất xi măng phát sinh rất nhiều nguồn bụi và khí thải gây ô nhiễm tiềm tàng cho môi tr−ờng. Do Luật môi tr−ờng ngày càng đ−ợc áp dụng chặt chẽ đặc biệt đối với các dây chuyền mới, các nhà đầu t− đã trang bị các thiết bị xử lý bụi nh− Cyclon, lọc bụi −ớt, lọc bụi túi và lọc bụi tĩnh điện để giảm ô nhiễm môi tr−ờng. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài là: 1. Điều tra khảo sát tình hình sử dụng lọc bụi tĩnh điện trong các nhà máy ximăng lò quay thu thập phân tích các thông số môi tr−ờng làm việc của lọc bụi tĩnh điện. 2. Đánh giá phân tích quy trình công nghệ, cấu tạo để đ−a ra các kiểu, chủng loại thiết bị tiêu biểu. 3. Thiết kế, lập quy trình chế tạo và khảo nghiệm thiết bị để sản xuất lọc bụi tĩnh điện Q = 1.230m3/ph cho nhà máy xi măng lò quay 1,4 triệu m3/năm. 10 1.2. Một số hệ thống lọc bụi tĩnh điện Tại các nhà máy xi măng ở Việt Nam 1.2.1 Lọc bụi tĩnh điện tại Công ty xi măng Bỉm Sơn Công ty xi măng Bỉm Sơn sau khi hoàn thành công tác cải tạo hiện đại hoá dây chuyền II sẽ có 4 máy nghiền ximăng, cụ thể là: Ba máy nghiền xi măng số I, II, III làm việc theo chu trình hở do Liên Xô thiết kế, chế tạo và lắp đặt từ năm 1980. Công suất thiết kế mỗi máy là 65 tấn/h. Ximăng sản phẩm sau mỗi máy nghiền đ−ợc vận chuyển lên các silô tồn trữ bằng các thiết bị bơm buồng. Bụi trong khí thải của mỗi máy nghiền đ−ợc xử lý bằng các lọc bụi tĩnh điện riêng biệt. Bụi thu đ−ợc từ lọc bụi tĩnh điện đ−ợc xả trực tiếp vào buồng chứa bột của bơm buồng t−ơng ứng. Máy nghiền ximăng số 1 có kích th−ớc φ 4 x 13,5 công suất động cơ 3.150kw, làm việc theo chu trình hở với năng suất thiết kế 65 tấn/h. Sản phẩm sau khi nghiền đ−ợc thu hồi và vận chuyển tới silô ximăng bằng hệ thống bơm buồng năng suất 80 tấn/h. Bụi sau máy nghiền đ−ợc xử lý bằng lọc bụi tĩnh điện có l−u l−ợng lọc 55.000m3/h, diện tích lọc 945m2. - Tình trạng: Lọc bụi tĩnh điện này vẫn hoạt động theo thiết kế Tuy nhiên lọc bụi này cũng không đ−ợc sử dụng lại sau cải tạo, vì lý do sau: - Nồng độ bụi ra theo thiết kế từ 200 ữ 250 mg/Nm3, v−ợt quá yêu cầu của Luật định ( 100mg/ Nm3) (tiêu chuẩn khí thải công nghiệp về nồng độ bụi TCVN 5939- 1995) - L−u l−ợng lọc không đáp ứng yêu cầu sau cải tạo là: 90.000m3/h. Các số liệu chi tiết về hệ thống lọc bụi tĩnh điện của máy nghiền số 1 của nhà máy xi măng Bỉm Sơn nh− sau : - L−u l−ợng: 1.500m3/ph - Diện tích lọc: 1.650 m2 - Tổn thất áp suất 2 mbar - Nhiệt độ làm việc: 800C - Động cơ: + Vít tải: 5,5 kw + Kín khí: 2,2 kw 11 - Quạt lọc bụi: + L−u l−ợng: 1.500 m3/ph + áp lực: 200mm H2O + Động cơ: 160 kw 1.2.2 Lọc bụi tĩnh điện tại Công ty xi măng Hà Tiên 2 - Xử lý bụi trong khí thải lò quay hệ −ớt - Lọc bụi tĩnh điện: + L−u l−ợng: 136.000 m3/h + Nồng độ bụi đầu vào: 25g/m3 + Nồng độ bụi đầu ra: 100 mg/ Nm3 + Nhiệt độ vận hành: 2500C; max 3500C + áp suất làm việc: 200 mm H2O, max 250 mm H2O + Quạt IDF L−u l−ợng: 150.000 m3/h áp suất: 300 mm H2O Công suất: 170 kw Tốc độ: 780v/ph 1.2.3 Lọc bụi tĩnh điện tại Công ty Xi măng Bút Sơn 1.2.3.1 Lọc bụi tĩnh điện cho Máy nghiền than Chỉ tiêu Đơn vị Số liệu Số liệu quá trình L−u l−ợng khí thải Nm3/h m3/h 79.000/ 107300 Đ/K danh nghĩa Nhiệt độ khí vào 0C 95 áp suất tại đầu vào mmH2O - 80 Độ ẩm % 6,1 Nồng độ bụi g/ Nm3 42 Nồng độ bụi ra (max 50) mg/Nm3 dry 30 Tỉ trọng khí Kg/m3 1,26 Số liệu quá trình L−u l−ợng khí thải Nm3/h m3/h 82.950/ 113.000 Đ/K thiết kế Nhiệt độ khí vào 0C 95 áp suất tại đầu vào mmH2O - 120 Độ ẩm % 5 đến 8 12 Nồng độ bụi g/ Nm3 Max 75 Nồng độ bụi ra (max 50) mg/Nm3 dry 50 Tỉ trọng khí Kg/m3 V di chuyển dòng DN/TK cm/s 7,65/ 7,79 Thông số chung Nguồn gốc xuất xứ LODGE COTRELL/FLS Kiểu M400 LCS Số tr−ờng 3 Số đ−ờng khí (giữa 2 điện cực cùng dấu) 15 Chiều rộng 1 đ−ờng khí mm 400 Diện tích điện cực lắng TK/TT m2 2.839/ 3.492 Số bộ nguồn cao áp/ Nơi đặt 3/ nóc Điện áp kV 110 C−ờng độ dòng điện mA 400 Số bộ dẫn động TB rung gõ bụi kW 3 x 0,25 Kiểu điện cực phóng Thanh dẹt có răng c−a Độ dày điện cực lắng mm 1,2 Độ dày tấm vỏ thân mm 5 Tổn thất áp giữa đầu vào, ra mm H2O 30 Bảo ôn -Diện tích m2 1.210 -Chiều dày mm 100 Thu hồi bụi Xích Bộ 2 Van tháo bụi Cái 6 Khối l−ợng Khối l−ợng toàn bộ Kg 174.000 1.2.3.2 Lọc bụi tĩnh điện cho Máy nghiền xi măng Chỉ tiêu Đơn vị Số liệu Số liệu quá trình L−u l−ợng khí thải DN/TK Nm3/h m3/h 44.440/ 86.700 L−u l−ợng khí thải DN/TK Nm3/h m3/h 32.560/ 60.000 Nhiệt độ khí vào DN/TK 0C 92/ 100 áp suất tại đầu vào DN/TK mmH2O -200/-300 Độ ẩm % 10 Nồng độ bụi g/ Nm3 45 13 Nồng độ bụi ra (max 50) mg/Nm3 dry 50 Hiệu suất % 99,99 Tỉ trọng khí Kg/m3 1,28 L−u l−ợng khí thải Nm3/h m3/h 82.950/ 113.000 V di chuyển hạt bụi cm/s 11,12 V dòng khí m/s 0,62 Thông số chung Nguồn gốc xuất xứ LODGE COTRELL/FLS Kiểu M400 LCS Số tr−ờng 3 Số đ−ờng khí (giữa 2 điện cực cùng dấu) 10 Chiều rộng 1 đ−ờng khí mm 400 Diện tích điện cực lắng TK/TT m2 1.893/2.328 Số bộ nguồn cao áp/ Nơi đặt 3/ nóc Điện áp kV 110 C−ờng độ dòng điện mA 200 Số bộ dẫn động TB rung gõ bụi kW 3 x 0,25 Kiểu điện cực phóng Thanh dẹt có răng c−a Độ dày điện cực lắng mm 1,2 Độ dày tấm vỏ thân mm 5 Tổn thất áp giữa đầu vào, ra mm H2O 30 Bảo ôn -Ddiện tích m2 900 -Chiều dày mm 100 Thu hồi bụi Vít tải Bộ 1 Van tháo bụi Van xoay Khối l−ợng Khối l−ợng toàn bộ Kg 113.000 14 1.2.4 Các hệ thống lọc bụi điện của các dự án xi măng Công ty xi măng và LBĐ sử dụng L−u l−ợng m3/h Diện tích lọc m2/ Số tr−ờng điện Số tr−ờng cơ Nồng độ bụi vào (g/Nm3) Nồng độ bụi ra (mg/Nm3) Điện áp làm việc Kv Tốc độ lắng (m/s) Nhiệt chịu đựng (0C/2h) Quạt EP (Kw) Lò Cooler H o à n g T h ạ c h 2 F L S c h m i d t Than Lò 474.000 (1160C) 7.088 3 1 70/55 50 111 1,15-1,25 400 Cooler 396.000 (3450C) 7.088 3 1 30 50 111 1,03 400 B ỉ m S ơ n s a u c ả i t ạ o L u r g i Than 73.000 (800C) 2 1 80 50 111 0,95 200 Lò 369.000 8.410 3 1 100 50 111 1,27 300 Cooler 288.000 9.846 3 1 29 50 111 1,27 400 Than 96.000 2.897 2 1 36 50 111 0,82 H o à n g M a i L u r g i XM 182.360 4.575 3 1 130 50 111 0,80 160 Lò 450.000 3 2 67 30 0,8 400 N g h i S ơ n L u r g i Cooler 320.000 3 1 20 30 11 0,8 400 Lò 466.000 (1500C) 7.938 3 1 80 50 111 0,93 2.500 Cooler 480.000 (2050C) 9.072 3 1 25 50 111 0,99 Than 110.000 (1000C) 2.700 3 1 80 50 111 0,59 450 B ú t S ơ n L o d g e C o t t r e l l XM 86.000 (960C) 1.638 3 1 300 50 111 0,77 160 Lò 576.000 (1500C) 12.740 4 1 900 50 110 2.000 C h i n f o n Cooler 612.000 (2400C) 8.352 3 1 20 50 80 370 15 Ch−ơng 2 Tổng quan về bụi và lọc bụi tĩnh điện 2.1 Những tính chất cơ bản của bụi 2.1.1 Khối l−ợng riêng Khối l−ợng riêng đ−ợc chia làm 3 khái niệm: khối l−ợng riêng thật, khối l−ợng riêng xếp đống và khối l−ợng riêng cảm nhận. Khối l−ợng riêng thật là khối l−ợng riêng của các hạt bụi xếp sát vào nhau, không có khe hở, còn khối l−ợng riêng xếp đống là khối l−ợng riêng của các hạt bụi có tính đến các khe hở giữa chúng. Khi bụi bị bám dính, khối l−ợng riêng xếp đống tăng từ 1,2 - 1,5 lần. 2.1.2 Phân loại hạt theo kích th−ớc Kích th−ớc hạt bụi là một thông số cơ bản để xác định thiết bị thu bụi. Bụi đ−ợc phân loại theo kích th−ớc tính bằng micromet (àm) và từng nhóm kích th−ớc bằng phần trăm (%). 2.1.3 Tính bám dính của bụi Trong đa số các thiết bị lọc bụi cần xác định giới hạn sử dụng phụ thuộc vào độ bám dính của các hạt bụi. Các hạt bụi có kích th−ớc nhỏ sẽ có độ bám dính lớn. Trong bụi có 60-70% các hạt có đ−ờng kính nhỏ hơn 10 àm sẽ là bám dính mặc dù các hạt khác lớn hơn, có độ xốp. 2.1.4 Khả năng gây mài mòn của bụi Phải tính đến sự gây mài mòn do bụi khi chọn vận tốc dòng khí chứa bụi, độ dày của thành thiết bị và vật liệu phủ bề mặt thiết bị. 2.1.5 Khả năng hút ẩm và hoà tan của bụi Xác định bởi thành phần hoá học và kích th−ớc, hình dạng, độ nhẵn bề mặt của hạt bụi. 2.1.6 Điện trở suất của lớp bụi Là yếu tố ảnh h−ởng lớn đến hoạt động của lọc bụi tĩnh điện. Đ−ợc chia ra làm 3 nhóm vật liệu theo điện trở suất: 16 - Nhóm I: ρ < 104Ω.cm. Khi lắng vào các điện cực, các hạt bụi bị mất điện tích ngay nên có thể bị cuốn đi lần nữa theo khí. - Nhóm II: ρ = 104 ữ 1010Ω.cm. Lọc bụi tĩnh điện khử tốt nhất, vì lắng vào điện cực, các hạt không bị mất tĩnh điện ngay nên có đủ thời gian tạo thành lớp. - Nhóm III: ρ ≥ 10 ữ 13 Ω.cm. Lọc bụi tĩnh điện khử rất khó. Bụi thuộc nhóm này khi lắng vào điện cực sẽ tạo thành lớp bụi xốp cách điện. Khi c−ờng độ điện tr−ờng tăng lên đến giá trị tới hạn nào đó sẽ xảy ra phóng điện qua lớp bụi xốp để tạo thành rãnh nhỏ chứa đầy các ion d−ơng. Tiếp theo sẽ là hiện t−ợng phóng điện vầng quang ng−ợc làm giảm hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện. 2.2 Đặc tính điện của một số khoáng chất Bảng thông số về đặc tính dẫn điện của một số loại vật liệu và khoáng chất nh− d−ới đây Tên khoáng Công thức hoá học Điện trở suất Ω.m Mức độ dẫn điện Kim c−ơng 1014 Không dẫn điện Apatit 1016 Không dẫn điện Mica đen Bán dẫn Vonframit 7.107 Bán dẫn Galênit Pbs 3.105 Dẫn điện Gematit Fe2O3 3.10 6 Dẫn điện Thạch cao - Không dẫn điện Garaphit 7.104 Dẫn điện Disten - Không dẫn điện Vàng - Dẫn điện Inmênhit - Dẫn điện Canxit CaCO3 1011 ữ 1016 Không dẫn điện Caxiterit SnO2 8.10 4 Dẫn điện Thạch anh SiO2 1016 ữ 1021 Không dẫn điện Manhêtit Fe3O4 1.10 2 Dẫn điện 17 Mônaxit 1014 Không dẫn điện Môlipden Mo 103 Dẫn điện Pirit FeS2 4.10 3 Dẫn điện Bạch kim Pt - Dẫn điện Rutil TiO2 - Dẫn điện Siđêrit FeCO3 10 4 Dẫn điện Silimanit - Không dẫn điện Sfen - Bán dẫn Tantalit 106 Dẫn điện Titannômanhêtit 1,2.102 Dẫn điện Tuốcmalin - Không dẫn điện Fluôrit CaF2 5.10 14 Không dẫn điện Crômit FeOCr2O3 - Dẫn điện Ziricon ZrSiO4 10 14 Không dẫn điện Xepuxit PbCO3 - Dẫn điện Selit CaWO4 4.10 15 Không dẫn điện Bụi ximăng 104 ữ 1012 Bán dẫn 2.3 đặc tính của Bụi và khí thảI trong nhà máy ximăng 2.3.1 Đặc tính vật liệu của bụi trong các nhà máy xi măng Trong công nghiệp xi măng, nhiều loại lọc bụi tĩnh điện đ−ợc sử dụng để hấp thu các loại vật liệu bụi ở những công đoạn sản xuất khác nhau trong nhà máy xi măng: ƒ Lọc bụi tĩnh điện cho máy nghiền than ƒ Lọc bụi tĩnh điện cho lò sấy ƒ Lọc bụi tĩnh điện cho lò nung ƒ Lọc bụi tĩnh điện cho máy nghiền liệu ƒ Lọc bụi tĩnh điện cho máy nghiền xi măng. Đối với các thành phần bụi khác nhau, có tính chất lý hoá và đặc biệt là điện trở suất khác nhau, thì ảnh h−ởng của chúng đến chế độ làm việc và hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện cũng khác nhau. 18 ) Đối với các máy nghiền liệu (xỉ lò cao, đất sét, đá vôi, thạch cao hay các phụ gia khác) hoặc than, do liệu hay than ở đầu vào còn có ẩm nên trong quá trình nghiền phải hút thêm không khí để làm thoát hơi ẩm của vật liệu. Bụi liệu hoặc than có trong khí thải vào lọc bụi tĩnh điện đều nằm trong khoảng điện trở suất thích hợp cho lọc bụi tĩnh điện làm việc ổn định: - Nhiệt độ khí thải: 30 - 600C. - Điện trở suất: 1,8.109 Ω m đối với than và 0,7.1010- 6,3.1011 Ω m đối với liệu ) Đối với máy nghiền xi măng, l−ợng ẩm trong khí thải vào lọc bụi tĩnh điện thấp và nhiệt độ cao hơn: - Nhiệt độ khí thải: từ 80 - đến 1200C. - Điện trở suất:0,4.107 Ω m ) Đối với lò sấy tang quay để sấy than hoặc vật liệu, nhiệt độ khí thải cao hơn 1000C nh−ng th−ờng phải cao hơn nhiệt độ đọng s−ơng 40 – 500C: - Nhiệt độ khí thải: từ 100 - đến 1500C. - Điện trở suất:107 - đến 108 Ω m. ) Đối với lò quay công nghệ −ớt: - Nhiệt độ khí thải: từ 160 - đến 2500C tuỳ theo chiều dài của lò. - Điện trở suất:1,4.107 - đến 3.109 Ω m. Các quá trình công nghệ trong nhà máy sản xuất xi măng nh− nghiền, phân ly, sấy, nung, tải liệu đều gồm các loại chất liệu có chứa các chất rắn bay theo (bụi). - Kích th−ớc các hạt bụi (đ−ờng kính quy đổi) trung bình : ở quá trình nghiền 7 ữ 10 àm (T1 - trang 18). - L−ợng bụi trong khí thải: 23,3 ữ 268 g/m3. - Nhiệt độ không khí chứa bụi: 64 ữ 1300C. - Độ ẩm: 4 ữ 5%; < 10% (T1 - bảng 47 - trang 296). - Điện trở suất của bụi trong khoảng to = 60 ữ 950C và 10% độ ẩm: 1010 ữ 1011Ω.m. - Phân loại hạt bụi: àm/% ở đầu ra máy nghiền. 19 Kích th−ớc bụi (àm) 0ữ10 10ữ20 20ữ30 30ữ40 40ữ60 60ữ90 90ữ200 ữ200 Kiểu th−ờng 30,2 19,9 19,8 13,6 7,4 7,6 1,3 0,03 Kiểu hầm 60,6 15,7 11,8 3,6 7,5 0,8 - - Thực tế đã xác định, hoạt động (sự làm việc của lọc bụi tĩnh điện để làm sạch khí thải cho các máy nghiền xi măng rất khó khăn vì điện trở suất của bụi cao, độ bám dính lớn gây trở ngại cho rung gõ các điện cực. Vì thế dòng điện trong tr−ờng có thể chỉ đạt 10 ữ 15mA, còn hiệu suất lọc bụi chỉ đạt 85 ữ 95%. Ng−ời ta thí nghiệm để giảm điện trở suất của bụi bằng cách bổ sung n−ớc vào khí thải nh−ng không đem lại kết quả khả quan. Tăng chế độ điện của lọc bụi tĩnh điện để nâng hiệu quả làm việc của chúng đã có kết quả tốt khi thay đổi các điện cực phóng dạng phẳng bằng các điện cực phóng dạng gai. - Nồng độ bụi: Vào lọc bụi tĩnh điện: 60 ữ 350 g/Nm3. Ra 0,1 g/Nm3. - Nhiệt độ: 70 ữ 850C. - Vận tốc: 0,8 ữ 1,0 m/s - Trở lực: 60 kg/m2. - Tiêu hao điện năng cho 1.000m3 khí trong 1 giờ: * Cho lọc bụi tĩnh điện: 0,33 Kwh. * Cho trở lực: 0,34 Kwh Bụi trong đ−ờng ống từ máy nghiền ximăng vào lọc bụi tĩnh điện đã đ−ợc đo đạc và phân tích: khối l−ợng riêng ρ = 2,49 T/m3.; nồng độ bụi = 40 ữ 45 g/m3 và phân loại nh− sau: Kích th−ớc (àm) Min 0 ữ 5 5 ữ 10 10 ữ 20 20 ữ 40 40 ữ 60 >60 Tỉ lệ % 7,60 9,02 23,10 22,60 15,14 18,54 Vận tốc phát tán (cm/s) 0,193 0,773 3,08 10,5 23,2 - 20 Cỡ hạt bụi của các thiết bị nhà máy xi măng Số l−ợng % theo khối l−ợng cỡ hạt (àm) Tên thiết bị 0-10 10-20 20-30 30-40 40-60 60-90 90- 200 >200 Lò quay chiều dài trên 100m sản xuất theo ph−ơng pháp −ớt 18-50 18-33 5-22 3-12 12-17 2-12 2-6 0,1- 1,8 Lò quay chiều dài với chiều dài nhỏ hơn 100m 20-30 23-32 17-23 6-14 5-14 2-7 2-4 0,1- 0,2 Lò quay làm việc theo p.p khô 45-50 20-30 8-10 5-7 5-7 0,5-1 0,2- 0,5 0,2- 0,5 Lò quay có đặc 28-37 16-19 14-17 9-10 3-8 12-13 5-11 0,3- 0,5 Lò quay với bộ trao đổi nhiệt xyđôn 80-82 4-6 3-4 2-4 5-6 - - - Máy nghiền ximăng 28-45 23-25 12-14 9-11 11-12 1,6 0,1-4 0,1- 0,4 Thiết bị sấy kiểu tang quay Than ......................... 18-50 15-23 11-23 10-16 9-18 1-13 0,5-2 0,1- 0,5 Xỉ ................................ 10-18 11-16 10-30 11-14 5-7 11-12 7-8 0,2- 0,5 Vật liệu khác ............ 75 12 10 Trên 40àm tới 3% 2.3.2 Tính chất của khí thải trong nhà máy xi măng Ngoài điện trở suất của bụi thì một số đặc tính khác của khí thải nh−: nhiệt độ, độ ẩm, tỷ trọng, thành phần hoá học (kể cả các tạp chất khối l−ợng nhỏ nh−ng có ảnh h−ởng đến quá trình nh− SO3) cũng có ảnh h−ởng lớn đến quá trình lọc bụi tĩnh điện. 21 ảnh h−ởng của nhiệt độ và độ ẩm của khí cần làm sạch đến hiệu quả lọc bụi đ−ợc xác định bằng sự liên quan của các yếu tố này tới điện áp tới hạn và điện trở suất của lớp bụi. ƒ Điện áp tới hạn tăng lên theo sự tăng của tỷ trọng khí. Bởi vậy khi nhiệt độ hạ xuống, tỷ trọng khí lớn lên và điện áp tới hạn cũng tăng theo, đảm bảo hoạt động ổn định của lọc bụi tĩnh điện ở điện áp cao. Còn hơi n−ớc có trong thành phần của khí cũng làm tăng điện áp tới hạn và nh− thế sẽ làm tăng hiệu quả lọc bụi. ƒ Điện trở suất của lớp bụi th−ờng giảm khi nhiệt độ tăng lên, nên trong một số tr−ờng hợp, để giảm điện trở suất của lớp bụi xuống d−ới mức t−ơng ứng với điện áp cực quang ng−ợc, chỉ cần lọc bụi ở nhiệt độ cao hơn. Đối với các vật liệu có điện trở suất cao, hiệu suất lọc bụi tĩnh điện cao trong khoảng nhiệt độ thấp gần với nhiệt độ đọng s−ơng và trong khoảng nhiệt độ t−ơng đối cao để điện trở suất của lớp bụi nhỏ. Trong khí thải đi vào lọc bụi tĩnh điện nếu có một l−ợng thành phần SO3 , NH3 … sẽ có ảnh h−ởng tích cực đến hiệu suất lọc bụi. Bởi vì lớp bụi sẽ có điện trở suất nhỏ hơn khi hấp phụ các khí này, đặc biệt khi nhiệt độ dòng khí gần với nhiệt độ đọng s−ơng (trong các lọc bụi tĩnh điện cho các lò sấy). Cỡ hạt bụi chung của các khí thải Kích th−ớc hạt ( àm ) Tỷ lệ % so với khối l−ợng chung <1,6 2,08 1,6 - 2,5 3,61 2,5 – 4 8,32 4 - 6,3 17,56 6,3 – 10 20,60 10 – 16 18,74 16 – 25 14,57 25 – 40 12,50 > 40 2,02 22 2.4 Phân loại lọc bụi tĩnh điện Lọc bụi tĩnh điện ngày nay đ−ợc sử dụng rộng rãi để lọc các chất rắn và lỏng vì tính đa năng và hiệu suất cao. Hiệu suất lọc bụi tĩnh điện có thể tới hơn 99,9% và lọc đ−ợc các hạt bụi siêu nhỏ từ nồng độ bụi ban đầu tới hơn 50g/m3. Lọc bụi tĩnh điện đ−ợc sử dụng trong vùng nhiệt độ tới 4500C, d−ới tác dụng của môi tr−ờng ăn mòn, với áp suất d−ơng hoặc chân không (áp suất âm). Lọc bụi tĩnh điện có −u điểm lớn là chi phí vận hành thấp, trở lực nhỏ (không lớn hơn 250Pa) nên tiêu hao năng l−ợng lọc cho 1.000m3 khí chỉ bằng 0,1 ữ 0,5 Kwh. Nh−ng lọc bụi cũng cần có vốn đầu t− lớn, suất đầu t− cho các bộ lọc bụi tĩnh điện với năng suất càng nhỏ lại càng lớn và ng−ợc lại. Lọc bụi tĩnh điện có nh−ợc điểm là hiệu quả sẽ thấp khi dùng để khử bụi có điện trở suất quá cao; không sử dụng đ−ợc cho những loại khí tạo thành hợp chất nổ nguy hiểm; và cần có chế độ làm việc, lắp đặt, căn chỉnh rất nghiêm ngặt. Lọc bụi tĩnh điện đ−ợc chia làm hai loại: Lọc bụi tĩnh điện khô và lọc bụi tĩnh điện −ớt. i. Lọc bụi tĩnh điện −ớt: lọc bụi tĩnh điện −ớt dùng để khử bụi dạng vật liệu rắn và đ−ợc rửa khỏi bề mặt lắng bằng n−ớc. Nhiệt độ của dòng khí chứa bụi cần bằng hoặc xấp xỉ nhiệt độ đọng s−ơng của nó khi vào lọc bụi tĩnh điện. Ngoài ra lọc bụi −ớt đ−ợc sử dụng để thu các hạt lỏng dạng s−ơng hoặc giọt ẩm từ dòng khí. Trong các tr−ờng hợp này có thể không cần đến việc rửa bề mặt lắng mà các hạt dạng lỏng tự tích tụ và chảy xuống d−ới. ii. Lọc bụi tĩnh điện khô: Lọc bụi tĩnh điện khô th−ờng dùng để khử các bụi dạng rắn và đ−ợc tách ra khỏi điện cực lắng bằng cách rung gõ. Dòng khí vào lọc bụi tĩnh điện khô phải có nhiệt độ cao hơn hẳn điểm đọng s−ơng để tránh đọng n−ớc trên bề mặt lắng và tránh ôxy hoá cho các điện cực. Dòng khí vào vùng tích cực của lọc bụi tĩnh điện có thể theo chiều ngang hoặc chiều đứng vì thế lọc bụi tĩnh điện đ−ợc chia ra làm: Lọc bụi tĩnh điện ngang và lọc bụi tĩnh điện đứng. Lọc bụi tĩnh điện có thể có nhiều tr−ờng để đảm bảo tính hiệu quả làm việc của nó. 23 Lọc bụi tĩnh điện đứng th−ờng chỉ có một tr−ờng vì làm nhiều tr−ờng sẽ rất phức tạp và vì thế hiệu suất lọc bụi đứng th−ờng thấp. Lọc bụi tĩnh điện ngang rất phổ biến vì những −u việt của nó. Có thể thiết kế chế tạo nhiều tr−ờng và hiệu suất cao. ) Do vậy chủ tr−ơng thiết kế lọc bụi tĩnh điện ngang, nhiều tr−ờng dạng lọc bụi tĩnh điện khô là h−ớng chính để nghiên cứu. H1. Hình dáng và các bộ phận của một thiết bị lọc bụi tĩnh điện khô, kiểu ngang điển hình đ−ợc thể hiện nh− hình vẽ d−ới đây: