ĐỀ CƯƠNG XỬ LÍ KHÍ THẢI Lưới lọc bụi a Cấu tạo Lưới lọc bụi cấu tạo từ hay nhiều lớp sợi, sợi lớp xem có tiết diện tròn (hình trụ) nằm cách khoảng từ – 10 lần (hoặc hơn) kích thước hạt bụi b Nguyên tắc làm việc Hạt bụi có kích thước chuyển động qua lớp vật liệu có lỗ rỗng (như giấy, vải, mỏng có sợi ) bị giữ lại lắng đọng bề mặt thể tích lớp vật liệu lọc tác dụng lực quán tính, lực trọng trường lực điện trường, không khí qua Các dạng tác động tương hỗ hạt bụi vật liệu lọc va đập quán tính, thu bắt tiếp xúc khuyếch tán c Ưu, nhược điểm Ưu điểm: - Gọn nhẹ - Hiệu suất tách bụi cao > 99% - Tách bụi có kích thước nhỏ d< 0,5 µm Nhược điểm: - Không thích hợp vố hỗn hợp khí bụi có độ ẩm cao - Vật liệu vàm túi lọc phụ thuộc vào thnàh phần, tính chất bụi, khí nhiệt độ Xyclon a Cấu tạo – khí vào theo ống – thân thiết bị – phễu – cửa xả bụi - ống trung tâm hay ống thoát khí b Nguyên tắc làm việc Khí vào cyclon theo phương tiếp tuyến với thân hình trụ Khí bụi chuyển động xoáy ốc thân hình trụ tạo lực li tâm Nhờ có lực li tâm mà bụi văng xa va vào thành thiết bị, động rơi xuống đáy Khí chuyển động xuống phía va vào đáy thiết bị bật ngược trở lại theo ống trung tâm c ưu, nhược điểm Ưu điểm: - Không có phận chuyển động; - Có thể làm việc nhiệt độ cao (đến 5000C); - Vận tốc khí làm việc lớn 2,2 – m/s; - Thu bụi dạng khô; - Có khả thu bụi mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt xyclon; - Chế tạo đơn giản, giá thành rẻ; - Chi phí vận hành sửa chữa thấp; - Có thể làm việc điều kiện nhiệt độ, áp suất khác nhau; - Tách bụi có đường kính σ < 20µm Nhược điểm: - Không thể thu bụi có tính kết dính - Tổn thất áp suất lớn - Hiệu lọc bụi giảm kích thước hạt bụi < µm Buồng lắng bụi a Cấu tạo không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn nhiều lần so với tiết điện đường ống dẫn khí vào đề vận tốc dòng khí giảm xuống nhỏ, nhờ vậy, hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy tác dụng trọng lực bị giữ lại mà không bị dòng khí mang theo b Nguyên lí hoạt động Khí chứa bụi vào buồng lắng bụi chuyển động từ nơi có thiết diện nhỏ đến nơi có thiết diện lớn nhiều lần bụi chuyển động chậm lại, tạo điều kiện cho hạt bụi lắng xuống, khí bụi lắng xuống thải cửa xả c Ưu, nhược điểm Ưu điểm: - Chi phí đầu tư ban đầu thấp, vận hành thấp; - Cấu tạo đơn giản; - Sử dụng xử lý khí có nồng độ bụi cao chứa hạt bụi có kích thước lớn đặc biệt từ ngành công nghiệp luyện kim, nấu chảy kim loại; - Tổn thất áp suất qua thiết bị thấp; - Buồng lắng bụi làm việc tốt với khí có nhiệt độ cao môi trường ăn mòn Nhược điểm: - Phải làm thủ công định kỳ; - Cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích, cần có không gian lớn lắp đặt; - Chỉ tách bụi thô; - Không thể thu bụi có độ bám dính dính ướt Câu 2: Hấp thụ, hấp phụ: nguyên tắc, đặc điểm, ưu nhược điểm Hấp thụ: a Nguyên tắc: + Hấp thụ trình truyền khối mà phân tử chất khí chuyển dịch hòa tan vào pha lỏng Sự hòa tan diễn đồng thời với phản ứng hóa học hợp phần pha khí pha lỏng phản ứng hóa học Truyền khối thực chất trình khuếch tán mà chất khí ô nhiễm dịch chuyển từ trạng thái có nồng độ cao đến trạng thái có nồng độ thấp Việc khử chất khí ô nhiễm diễn theo giai đoạn: (1) Khuếch tán chất khí ô nhiễm đến bề mặt chất lỏng (2) Truyền ngang qua bề mặt tiếp xúc pha khí / lỏng (hòa tan) (3) Khuếch tán chất khí hòa tan từ bề mặt tiếp xúc pha vào pha lỏng b Đặc điểm: + Hấp thụ (Absorption) trình kỹ thuật hóa học mà lĩnh vựckiểm soát ô nhiễm không khí, trình thường xuyên ứng dụng để xử lý khí thải + Sự chênh lệch nồng độ bề mặt tiếp xúc pha thuận lợi cho động lực trình trình hấp thụ khí diễn mạnh mẽ điều kiện diện tích bề mặt tiếp xúc pha lớn, độ hỗn loạn cao hệ số khuếch tán cao Bởi số hợp phần hỗn hợp khí có khả hòa tan hòa tan chất lỏng, trình hấp thụ có hiệu cao lựa chọn dung chất hấp thụ có tính hòa tan cao dung chất phản ứng không thuận nghịch với chất khí cần hấp thụ + Một dạng thiết bị thường ứng dụng để hấp thụ làm khí tháp đệm (packed tower) Đó cột chất gần đầy vật liệu đệm nhằm tạo diện tích bề mặt tiếp xúc cao dòng khí dòng lỏng tiếp xúc tốt với chuyển động ngược chiều qua lớp đệm + Các dạng thiết bị khác ứng dụng để hấp thụ khí tháp đĩa (plate tower) - cột mà có bố trí số lượng định đĩa đục lỗ bít kín ngang thân thiết bị để sủi bọt khay rây chất khí thường chuyển động lên ngược chiều với chất lỏng hấp thụ; tháp phun (spray tower) - tháp rỗng có tiết diện ngang hình tròn hình vuông, dòng khí chuyển động xuyên qua tia lỏng bắn phun thành giọt mịn + Tác động qua lại chất gây bẩn thể khí chất hấp thụ lỏng xảy đồng thời với tạo thành bọt bong bóng khí lớp màng chất lỏng hình thành bề mặtvật liệu đệm xảy tiếp xúc chất khí với dòng tia lỏng giọt mịn Hấp phụ: a Nguyên tắc + Lực giữ nguyên tử, phân tử hay ion với trạng thái rắn tồn khắp chất rắn bề mặt chất rắn Lực bề mặt chất rắn xem “thặng dư” sẵn sàng gắn phân tử khác tiếp xúc với Do đó, chất khí, hay chất lỏng mức độ dễ liên kết với chất rắn Hiện tượng gọi hấp phụ, chất rắn dùng để hấp phụ gọi chất hấp phụ Chất bị hấp phụ ngưng tụ lỗ xốp siêu nhỏ chất hấp phụ, tượng gọi tượng mao quản Một phân tử đến bị giữ mặt vật thể rắn lượng cho chuyển động nó, hấp phụ trình tỏa nhiệt, hay giải phóng lượng b Đặc điểm: + Hấp phụ (adsorption) trình truyền khối mà chất khí liên kết vào chất rắn Chất khí (chất bị hấp phụ) thâm nhập vào mao quản chất rắn (chất hấp phụ) không thâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể chất rắn Sự liên kết chất khí chất rắn liên kết vật lý hay hóa học Liên kết vật lý đặc trưng chủ yếu lực hút tĩnh điện liên kết hóa học liên kết tạo nên tương tác hóa học chất rắn chất khí Các bình áp lực có sàn đỡ cố định sử dụng để giữ chất hấp thụ + Than hoạt tính, rây phân tử, silicagel nhôm hoạt tính chất hấp thụ thông dụng Carbon hoạt tính sản xuất từ vỏ hạch sọ dừa than xử lý cách đốt điều kiện không khí; rây phân tử zeolite khô nước (các silicate kiềm/kim loại) Natri silicate phản ứng với acid sulfuric tạo silicagel Nhôm hoạt tính oxyt nhôm dạng xốp ngậm nước + Nhìn chung, chất hấp phụ có đặc tính chung diện tích bề mặt hoạt tính đơn vị thể tích lớn Chúng có hiệu chất ô nhiễm dạng hydrocarbon Hơn nữa, chúng hấp phụ H 2S SO2 Một dạng đặc biệt rây phân tử hấp phụ NO2 c Ưu nhược điểm, ứng dụng + Quá trình hấp phụ sử dụng rộng rãi để khử ẩm không khí, khử khí độc hại mùi khí thải, thu hối loại hơi, khí có giá trị lẫn không khí khí thải Ứng dụng trình: - Chất khí ô nhiễm không cháy khó đốt cháy - Chất khí cần khử có giá trị cần thu hồi Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp khí thải mà trình khử khí khác áp dụng • Nhược điểm: + Ngoại trừ than hoạt tính, chất hấp phụ khác có nhược điểm chúng ưu tiên tiếp xúc với nước trước chất ô nhiễm Vì vậy, nước phải tách hết khỏi dòng khí trước đưa vào hấp phụ Tất chất hấp phụ bị phá hủy nhiệt độ cao (1500C than hoạt tính, 600 0C rây phân tử, 400 0C silicagel 5000C nhôm hoạt tính) Hoạt động chúng hiệu nhiệt độ tương ứng Tuy nhiên hoạt tính chúng lại phục hồi lại nhiệt độ Câu 3: Các yêu cầu lừa chọn thiết bị, chất hấp thụ, hấp phụ Hấp phụ a Lựa chọn thiết bị: + Trong thiết bị hấp phụ, vật liệu hấp phụ đổ thành lớp đệm có bề dày định cho dòng khí cần xử lý qua Thông số quan trọng lớp vật liệu hấp phụ sức cản khí động phải nằm phạm vi thích hợp để tổn thất áp suất dòng khí qua thiết bị không lớn, đồng thời đảm bảo thời gian tiếp xúc cần thiết khí vật liệu hấp phụ Thông thường vận tốc khí toàn tiết diện ngang thiết bị nằm khoảng 0,1 ÷ 0,5 m/s thời gian lưu dòng khí lớp vật liệu hấp phụ ÷ s Yêu cầu đề thiết kế chọn thiết bị hấp phụ là: - Đảm bảo thời gian chu kỳ làm việc thích hợp; - Có xử lý sơ khí thải để loại bỏ chất hấp phụ được; - Xử lý làm giảm bớt nồng độ ban đầu chất cần khử khí thải để bảo vệ lớp vật liệu hấp phụ khỏi bị tải - Phân phối dòng khí qua lớp vật liệu hấp phụ cách đặn - Đảm bảo khả thay hoàn nguyên vật liệu hấp phụ sau đạt trạng thái bão hòa Thông thường, thiết kế hệ thống hấp phụ, ta chọn phương án hoạt động đợt liên tục, có hoàn nguyên không hoàn nguyên b Chất hấp phụ + Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, zeolit, silicagel…Chất dùng để hấp phụ có số yêu cầu sau: (1) Có khả hấp phụ cao (2) Phạm vi tác dụng rộng (khử nhiều loại khí khác nhau) (3) Có độ bền học cao (4) Có khả hoàn nguyên (5) Rẻ tiền, dễ kiếm Hấp thụ a Lựa chọn thiết bị Phần lớn thiết bị hấp thụ sử dụng công nghiệp tháp đệm, tháp mâm, tháp dạng phun tia Các đặc tính hệ thống ảnh hưởng đến việc lựa chọn thiết bị thể sau: (1) Các tháp đệm ưa chuộng hệ thống lắp đặt nhỏ, bảo dưỡng ăn mòn, chất lỏng tạo bọt cao, tỉ lệ lỏng /khí (L/G) cao yêu cầu độ giảm áp thấp; (2) Các tháp mâm thường kinh tế khả chịu lưu lượng khí cao đường kính cột thường nhỏ Chúng điều khiển tốc độ pha lỏng qua lớp đệm, bị bít nghẹt tự thân chúng làm nguội chất lỏng để giải khử pha loãng vòng cuộn làm nguội đặt mâm thiết bị làm nguội bên ngoài; (3) Các tháp phun thường áp dụng trường hợp đòi hỏi độ giảm áp pha khí qua tháp nhỏ có diện bụi lơ lửng dòng khí thải b Chất hấp thụ: Chất hấp thụ nguyên tắc sử dụng loại hoàn tan thành phần tách từ dòng khí Tuy nhiên, chất hấp thụ công nghiệp áp dụng trình làm liên tục dòng khí thải cần phải thoải mãn số yêu cầu sau: - Có đủ khả hấp thụ cao; - Có tính chọn lọc cao theo quan hệ với thành phần cần tách ra; - Có thể có tính bốc nhỏ; - Có tính chất động học tốt; - Có khả hoàn nguyên tốt; - Có tính ổn định nhiệt hóa học; - Không có tác động ăn mòn nhiều đến thiết bị; - Có giá thành rẻ dễ kiếm sản xuất công nghiệp Yêu cầu thứ nhằm giảm lượng lưu lượng chất hấp thụ, dẫn tới làm giảm chi phí lượng để vận chuyển dịch làm việc hoàn nguyên chất hấp thụ Yêu cầu thứ hai đảm bảo khản phân li hoàn toàn hỗn hợp khí Khi thực trình hấp thụ, áp suất riêng phần chất hấp thụ không cần lớn để tránh tiêu hao chất này, yêu cầu thứ ba mục đích Yêu cầu thứ tư làm giảm chiều cao thiết bị Yêu cầu thứ năm, điều kiện dễ dàng hoàn nguyên chất hấp thụ làm giảm thời gian hoàn nguyên giảm lưu lượng chất mang nhiệt Khi chất hấp thụ cần có nhiệt độ sôi cao để ngăn ngừa tổn thất nhiệt bay giai đoạn hoàn nguyên Nhiệt độ sôi chất hấp thụ sử dụng thường khoảng 1700 ÷ 2000C Thời gian sử dụng chất hấp thụ trình khép kín phụ thuộc vào hoàn thành yêu cầu thứ chất hấp thụ Khi tính chất hóa lí gần tương tự sử dụng chất hấp thụ có độ nhớt thấp Độ nhớt có ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi nhiệt – khối, ảnh hưởng đến kích thước biên thiết bị hấp thụ khử hấp thụ (hoàn nguyên) Ngoài giảm độ nhớt dẫn tới giảm chi phí lượng vận chuyển dịch hấp thụ Câu 4: Các thiết bị xử lí khí hấp thụ, hấp phụ: vẽ sơ đồ cấu tạo, nêu nguyên tắc hoạt động, đặc điểm thiết bị Các thiết bị hấp phụ + Than hoạt tính: chất hấp phụ rắn, xốp, không phân cực có bề mặt riêng lớn, than hoạt tính có tính kỵ nước, hấp phụ chất phân cực nước Nó dùng để làm vệ sinh xử lý khí thải có độ ẩm khác than hoạt tính có cấu tạo xốp tạo nên nhiều lỗ hổng nhỏ không đồng phức tạp Có thể chia kích thước lỗ xốp thành ba loại sau: + Dạng vi mao quản, bán kính hiệu dụng cỡ 10 anstron, có bề mặt riêng lớn (350 – 1.000 m2/gam) chiếm thành phần chủ yếu than hoạt tính + Dạng mao quản tung gian, có bán kính hiệu dụng khoảng 100 – 250 anstron, bề mặt riêng khoảng 100 m2/gam + Dạng mao quản lớn có bán kính hiệu dụng khoảng 1.000 – 10.000 anstron, dạng có bề mặt riêng nhỏ, không m2/gam - Than hoạt tính có tác dụng hấp phụ tốt chất không phân cực dạng khí dạng lỏng ứng dụng nhiều lĩnh vực khác - Khi than hoạt tính hấpn phụ no, không khả hấp phụ nữa, trường hợp bỏ mà tái sinh sử dụng lại Silicagel: mặt hóa học silicagel oxyt silic ngậm nước vô định hình SiO2.nH2O Silicagel dễ dàng hấp phụ chất phân cực chất tạo với nhóm hyđroxyl liên kết kiểu cầu hydro Đối với chất không phân cực, hấp phụ silicagel chủ yếu tác dụng lực mao dẫn lỗ xốp nhỏ Alumogen: Đây oxyt nhôm Al2O3.nH2O với n = 0,0 - 0,6, thu cách nung hydroxyt nhôm Alumogel bền với với chất lỏng giọt, dùng để hấp phụ hợp chất hữu phân cực để sấy khí * Zeolit: Zeolit loại silicat nhôm có chứa thêm oxyt kim loại kiềm kiềm thổ, có cấu trúc lỗ rỗng đặn có kích cỡ gần kích thước phân tử nên nhiều người ta gọi rây phân tử Zeolit có tính hấp thụ cao chất phân cực chất có mối liên kết đôi ba phân tử - Trong loại zeolit thiên nhiên có diolit, mordenit, erionit loại zeolit có hàm lượng silic cao chịu axit Các thiết bị hấp thụ • Tháp đệm a Cấu tạo: Đá nghiền, vòng Raschg, vật thể hình yên ngựa (ceramic berl saddle), than cốc, đá hình xoắn ốc (spiral tile), vỉ lưới ô vuông làm gỗ loại sợi tổng hợp thường sử dụng làm vật liệu đệm b Nguyên tắc hoạt động Chất lỏng thường đưa vào đỉnh tháp làm cho nhỏ giọt qua lớp vật liệu đệm có diện tích bề mặt rộng lớn c Đặc điểm: Dòng chảy lỏng - khí tháp đệm thường dòng chảy ngược chiều Tốc độ tối đa dòng chất lỏng chất khí tháp xác định yếu tố giới hạn ngập lụt lối theo vỉ lưới đỡ lượng vật liệu đệm định xác định sơ để thay cho việc đổ thành đống bừa bãi vật liệu đệm vào toàn thể tích tháp Việc chất vật liệu đệm có chọn lọc lưới đỡ cho phép làm giảm thiểu khuynh hướng bít nghẹt vật liệu đệm, dễ kiểm soát diễn biến trình tháp thông qua rãnh quan sát cuối tổn thất áp suất qua tháp giảm Thân thiết bị thường chế tạo thép không rỉ vật liệu đặc biệt khác Hình dáng vật đệm phải chọn diện tích bề mặt lớn cục đệm bao phủ màng mỏng chất lỏng Các đặc tính mong muốn vật liệu đệm giá thành thấp, dung lượng hấp thụ cao, trở lực dòng khí thấp tuổi thọ cao điều kiện vận hành khắc nghiệt 10 d Ưu nhược điểm ứng dụng  Ưu điểm − Cấu tạo đơn giản − Trở lực theo pha khí nhỏ − Tuổi thọ cao điều kiện vận hành khắc nghiệt − Giá thành thấp, dung lượng hấp thụ cao  Nhược điểm − Hoạt động ổn định − Hiệu suất thấp − Dễ bị sặc − Khó tách nhiệt − Khó thấn ướt  ứng dụng − dùng trường hợp suất thấp − dùng hệ thống trở lực nhỏ • Tháp đĩa a Cấu tạo Tháp đĩa có cấu tạo thân tháp hình trụ thẳng đứng có gắn đĩa có cấu tạo khác Hai dạng đĩa thông dụng đĩa chóp sủi bọt đĩa lưới sàng b Nguyên tắc - Chất lỏng vào tháp đỉnh đĩa thích hợp chảy xuống nhờ trọng lực qua đĩa ống chảy chuyền Pha khí từ lên qua đĩa nhờ khe hở cấu tạo đĩa tạo nên - Trong tháp đĩa, tiếp xúc pha lỏng pha khí diễn đĩa - Dòng khí chuyển động từ lên xuyên qua mủi chụp sủi bọt lỗ khoan đĩa sau xuyên qua lớp chất lỏng lại đĩa hòa lẫn với chất lỏng Sự hấp thụ diễn nhanh nhờ tác dụng bề mặt tiếp xúc pha rộng lớn mà bề mặt hình thành bọt bong bóng nhỏ tạo Hoạt động thành công 11 tháp đĩa đòi hỏi tốc độ dòng khí phải để trì lớp chất lỏng bên hành lang dịch chuyển dòng khí c đặc điểm:  Cấu tạo : − Tháp đĩa có cấu tạo thân tháp hình trụ thẳng đứng có gắn đĩa có cấu tạo khác − Đĩa lưới sàng thường đĩa kim loại khoan lỗ khe hở nhỏ đĩa chóp đĩa kim loại mà khoét phận khe ngắn phận đuợc che đậy mũ chóp − Kích thước mũ chóp thay đổi từ đường kính in với khe 3/16 in đến hình dạng bán cấu với vết khía hình V in − Các dạng đĩa lưới sàng đĩa kim loại đục lỗ cho phải giữ lớp chất lỏng định đĩa − Trong thiết bị này, vách ngăn đặt phía lỗ khoan tốc độ khí bề mặt lớn 10 lần so với tháp đĩa chóp sủi bọt sử dụng c Ưu điểm nhược điểm − Tháp đĩa lổ : ưu điểm kết cấu đơn giản, trở lực tương đối thấp, hiệu suất cao nhiên không làm việc với chất lỏng bẩn, khoảng làm việc hẹp tháp chóp − Tháp chóp : làm việc với tỷ trọng khí, lỏng thay đổi mạnh, ổn.song có trỏ lực lớn, tiêu tốn nhiều vật tư kim loại chế tạo, kết cấu phức tạp Các buồng phun a Cấu tạo Dạng đơn giản buồng phun hình trụ mà vòi phun bố trí phần cao giọt nhỏ làm cho rơi xuống với số chất lỏng chảy xuống dọc theo thành bên buồng b Nguyên tắc dòng chất lỏng chất khí chuyển động chiều thông thường dòng khí đưa vào phần thấp tháp theo hướng tiếp tuyến để tạo chuyển động xoắn ốc giọt chất lỏng phun khỏi vòi phun tia thẳng, tia nước ly tâm thẳng đến tường từ chúng rơi xuống dòng chảy màng mỏng 12 c Đặc điểm - Các tháp phun đơn giản vận hành chế độ xuôi dòng ngược dòng, độ giảm áp tương đối thấp không bị bít nghẹt tháp đệm - tốc độ dòng khí tăng lên dẫn đến gia tăng lượng bụi nước bị lôi dòng khí  − − − − −  − − Ưu điểm Cấu tạo đơn giản Tốc độ dòng khí cao Vận tốc dòng khí bề mặt hạn chế Vận hành chế độ xuôi dòng ngược dòng Độ giảm áp tương đối thấp không bị bít nghẹt tháp đệm Nhược điểm Cường độ truyền khối lớn Chiều cao cảu vị truyền khối lớn Thiết bị lọc khí Venturi a Cấu tạo: c Nguyên tắc + Trong thiết bị lọc khí Venturi, dòng khí chuyển động qua Venturi tốc độ cao với chất lỏng lọc đưa vào áp suất tương đối thấp họng Venturi; diễn cắt xé chất lỏng hình thành giọt nhỏ việc xáo trộn kỹ với chất khí cung cấp dòng khí; chất lỏng đưa vào áp suất qui ước + Kết giọt phun chất lỏng hòa trộn với chất khí, cấp hấp thụ diễn đó, cần thiết phải có phận tách lỏng lối 13 d Đặc điểm + Độ tụt áp cao dòng khí đưa đến giá thành lượng cao đòi hỏi phải có tăng tốc đầu quạt gió mà tăng tốc lại dẫn đến gia tăng vấn đề mài mòn, ồn cân rotor quạt gió −  Ưu điểm Tốc độ chuyển động cao  Nhược điểm Độ tụt áp cao dòng khí đưa đến giá thành lượng cao đòi hỏi phải có tăng tốc đầu quạt gió mà tăng tốc lại dẫn đến gia tăng vấn đề mài mòn, ồn cân rotor quạt gió Hấp phụ a Các loại thiết bị hấp phụ hạt, tầng mỏng, tĩnh Một ưu điểm lớn thiết bị hấp phụ tầng mỏng lực cản thấp dòng khí Độ dày đồng tầng hấp phụ quan trọng cần khác biệt nhỏ độ dày lớp hấp phụ gây nên thay đổi quan trọng tổng độ dày tạo rãnh Các loại sử dụng có tầng hấp phụ dạng phẳng, hình trụ hay gấp nếp, tầng hấp phụ giữ giá đục lỗ, lọc hay kim loại đục lỗ Do đáp ứng yêu cầu cố định nên kim loại đục lỗ sử dụng rộng rãi Loại thiết bị hấp phụ hình trụ, thiết kế để lọc 25ft3 không khí /phút Loại có tầng gấp nếp lớn xử lý 750-1000 ft không khí /phút buồng hấp phụ cấu tạo tổ hợp tầng hấp phụ phẳng xử lý 2000ft3 không khí /phút b Các loại thiết bị hấp phụ hạt, tầng dày, tĩnh Các loại dùng trường hợp cần dung lượng hấp phụ lớn, Nhưng nói chung thân tăng hiệu suất hấp phụ kèm theo chưa đủ để định có nên dùng thiết bị hấp phụ có tầng hấp phụ dày hay không Với loại thiết bị hấp phụ này, cần có độ đồng thích hợp tầng hấp phụ để sử dụng chất hấp phụ có hiệu Các thiết bị hấp phụ hệ thống hoàn nguyên thường có độ dày tầng hấp phụ khoảng 16ft ( 0,3-1,8m), với dòng khí từ xuống để tránh làm lớp chất hấp phụ nâng lên Lưu lượng thiết kế dòng không khí lên đến 40.000cfm (67.960cm 3/giờ) Tỉ số khối lượng than lưu lượng dòng khí thiết kế khoảng 0,5 lb/cfm ( 0,27kg/m 3/giờ) Các thiết bị hấp phụ tĩnh có nhược điểm cố hữu là: - Có vùng bão hòa (Sd) chứa C không sử dụng, choán chỗ làm hao phí lượng để thổi dòng khí qua vùng Phần tầng hấp phụ trước (trên) truyền khối hoàn toàn C đâu không sử dụng 14 - Khi đạt tiêu chuẩn xử lý ( Ce=Ct), cần phải thay hay hoạt hóa lại tầng hấp phụ lớp phía L-(S+T) có phần C chưa bão hòa C chưa sử dụng triệt để Các hệ thống có tầng hấp phụ chuyển động mô tả thiết kế để khắc phục điểm yếu Nhược điểm thiết bị là: Tạo vùng khí bão hòa Khi đạt tiêu chuẩn xử lý cần phải thau hay hoạt hóa toàn than nagy lượng than chưa bão hòa − − c Các thiết bị hấp phụ tầng sôi Khi dòng khí thổi qua tầng hấp phụ chứa chất hấp phụ dạng hạt giảm áp suất tầng theo chiều ngược với khối lượng Khi vận tốc dòng khí đủ cao, độ giảm áp với khối lượng tầng hấp phụ chất hấp phụ bắt đầu chuyển động, nghĩa bắt đầu trình sôi Ở tốc độ khí cao (khoảng 259 ft./phút), hạt chất hấp phụ chuyển động không ngừng Độ giảm áp cần để có tượng sôi lệ thuộc vào độ dày tầng hấp phụ mật độ dòng khí, mật độ hạt rắn II Bài tập Bài tập tính toán nồng độ khí ô nhiễm khói thải 1.1 Khuếch tán chất ô nhiễm khí (nguồn cao) a Công thức Bosanquet Pearson Giá trị nồng độ cực đại Cmax mặt đất: (2.22) Khoảng cách từ nguồn (chân ống khói) đến vị trí có nồng độ cực đại Cmax mặt đất: (2.23) Trong đó: M: lượng phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm liên tục, g/s; H: chiều cao hiệu nguồn thải có dạng ống khói, m; p, q – hệ số khuếch tán theo phương thẳng đứng phương nằm ngang, không thứ nguyên, xác định thực nghiệm: p = 0,02 ÷ 0,1 q = 0,04 ÷ 0,16 tuỳ theo mức độ rối khí từ yếu đến mạnh Giá trị trung bình p, q ứng với mức độ rối trung bình khí là: p = 0,05 q = 0,08 15 e – số logarit tự nhiên (e = 2,7183) b Công thức Sutton Trên mặt đất, z = 0: Giá trị nồng độ cực đại: Khoảng cách từ nguồn tới vị trí có Cmax: n, tra bảng 2.2 Bảng 2.2 Các hệ số khuếch tán rối tổng quát Sutton O.G STT Điều kiện ổn định khí Hệ số Sy = Sz, mn/2 N Độ cao mặt đất 25 50 75 100 Nhiệt độ giảm mạnh theo độ cao 0,20 0,21 0,17 0,16 0,12 Nhiệt độ giảm nhẹ không thay đổi 0,25 0,12 0,10 0,09 0,07 Nghịch nhiệt trung bình 0,33 0,08 0,06 0,05 0,04 Nghịch nhiệt mạnh 0,50 0,06 0,05 0,04 0,03 1.2 Mô hình khuếch tán với nguồn đường mg/m3 Trong đó: M : tốc độ phát thải chất ô nhiễm nguồn đường, g/s.m; H : Chiều cao nguồn đường so với mặt đất, m; x, y : tọa độ điểm tính toán, m; u : vận tốc gió, m/s; Vận tốc gió điểm ~ V quan trắc Cy, Cz : hệ số khuêch tán theo phương ngang phương đứng Trong điều kiện bình thường ( khí cấp D) nhận Cy = Cz = 0,05 n : hệ số kể đến thay đổi điều kiện khí hậu, thông thường n = nguồn đường có độ cao thấp � : hệ số kể đến thời gian lấy mẫu thông số khí 16 (2.42) Δτ : thời gian lấy mẫu, phút; B : hệ số (2.43) erf : hàm tích phân xác suất: (2.44) Hệ số B tra bảng tính sẵn với giá trị l, x y khác ứng với Cy = 0,05 n = 1.3 Mô hình khuếch tán với nguồn mặt a Theo Gifford Hanna b , mg/m3 (2.46) Trong đó: u : vận tốc gió , m/s Cnền : nồng độ chất ô nhiễm, mg/m3 ψ : hệ số thực nghiệm M : công suất phát thải chất ô nhiễm nguồn mặt tính theo µg/m2.s Hệ số Ψ phụ thuộc vào chiều dài l khu vực đô thị cấp ổn định khí cho bảng sau: c Bảng 2.4 Hệ số thực nghiệm ψ Cấp ổn định khí l , km 10 100 Không ổn định mạnh 41 51 63 Không ổn định 46 63 87 Trung tính 73 115 182 Cấp theo Pasquill – Gifford 121 215 380 ổn định 341 662 1301 b Mô hình hộp cố định , Trong đó: Co: nồng độ chất ô nhiễm môi trường M: , g/m2.s L: chiều dài H: chiều cao khu đô thị 17 Bài tập tính toán khuếch tán theo mô hình Gauss sở Trong đó: δy δz gọi hệ số khuếch tán theo phương ngang phương đứng, có thứ nguyên độ dài m δy tra hình 2.11: Mối quan hệ hệ số khuếch tán ngang δy 18 δz tra hình 2.12: hệ số khuếch tán đứng δz, m M : lượng phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm liên tục, g/s M = L x C (lưu lượng x nồng độ) H = h + ∆h – chiều cao hiệu ống khói, m H : chiều cao vật lý ống khói, m h = Hnhà + Hô ∆h : độ nâng luồng khói, m D: đường kính miệng ống khói, m; w: vận tốc ban đầu luồng khói miệng ống khói, m/s; w = L/S (lưu lượng/ Diện tích) u: vận tốc gió, m/s; , với Z1 = 10 19 Bảng 2.1 Số mũ n công thức (2.1) Độ gồ ghề z0 mặt đất (m) Các cấp ổn định khí theo Pasquill – Gifford A B C D E F 0,01 0,05 0,06 0,06 0,12 0,32 0,53 0,10 0,08 0,09 0,11 0,16 0,34 0,54 1,00 0,17 0,17 0,20 0,27 0,38 0,61 3,00 0,27 0,28 0,31 0,37 0,47 0,69 TK: nhiệt độ tuyệt đối khói miệng ống khói, K; ∆T: chênh lệch nhiệt độ khói không khí xung quanh, 0C K u : tốc độ gió, m/s Bài tập tính toán buồng lắng bụi a δmin: đường kính giới hạn hạt bụi µ: Độ nhớt khí (kg/m.s) L : lưu lượng (m3/s) g: gia tốc trọng trường B: chiều rộng buồng lắng bụi (m) l: chiều dài buồng lắng bụi b Hiệu lọc theo cỡ hạt buồng lắng ᵟ: đường kính bụi c Biện pháp nâng cao hiệu lọc buồng lắng bụi Chia buồng lắng thành nhiều ngăn Từ => Hi, h(ᵟ) cho sẵn Bài tập tính toán xyclon a Đường kính giới hạn hạt bụi Trong 20 L : lưu lượng khí thải, m3/s; �b : trọng lượng riêng bụi, kg/m3; µ : độ nhớt khí thải, kg/m.s (Pa.s); r1 : bán kính lõi xyclon, m; r2 : bán kính vỏ xyclon, m; l : chiều cao làm việc hiệu xyclon, m l = H – a, m H : chiều cao thân hình trụ Xyclon, m; a : chiều cao ống dẫn khí vào, m n : số vòng quay, vg/s; : vận tốc tiếp tuyến trung bình bên xyclon : bán kính trung bình xyclon : vận tốc dòng khí cửa vào (m/s): b Tính hiệu suất Xyclon Trong đó: 21 [...]... tốc độ dòng khí tăng lên sẽ dẫn đến sự gia tăng lượng bụi nước bị lôi cuốn ra ngoài bởi dòng khí  − − − − −  − − Ưu điểm Cấu tạo đơn giản Tốc độ dòng khí cao Vận tốc dòng khí bề mặt được hạn chế Vận hành ở chế độ xuôi dòng hoặc ngược dòng Độ giảm áp tương đối thấp và không bị bít nghẹt như ở tháp đệm Nhược điểm Cường độ truyền khối lớn Chiều cao cảu đơ vị truyền khối lớn 4 Thiết bị lọc khí Venturi... Trong thiết bị lọc khí Venturi, dòng khí chuyển động qua Venturi ở một tốc độ cao với chất lỏng lọc được đưa vào ở áp suất tương đối thấp tại họng Venturi; ở đó diễn ra sự cắt xé chất lỏng và hình thành các giọt nhỏ và việc xáo trộn kỹ với chất khí được cung cấp bởi dòng khí; chất lỏng được đưa vào ở áp suất qui ước + Kết quả là các giọt phun của chất lỏng được hòa trộn với chất khí, một cấp hấp thụ... nên các bản kim loại đục lỗ được sử dụng rất rộng rãi Loại thiết bị hấp phụ hình trụ, được thiết kế để lọc 25ft3 không khí /phút Loại có tầng gấp nếp lớn hơn xử lý được 750-1000 ft 3 không khí /phút và các buồng hấp phụ cấu tạo bởi tổ hợp các tầng hấp phụ phẳng xử lý được 2000ft3 không khí /phút b Các loại thiết bị hấp phụ hạt, tầng dày, tĩnh Các loại này được dùng trong những trường hợp cần dung lượng... tầng hấp phụ và mật độ dòng khí, mật độ các hạt rắn II Bài tập 1 Bài tập tính toán nồng độ khí ô nhiễm trong khói thải 1.1 Khuếch tán chất ô nhiễm trong khí quyển (nguồn cao) a Công thức của Bosanquet và Pearson Giá trị nồng độ cực đại Cmax trên mặt đất: (2.22) Khoảng cách từ nguồn (chân ống khói) đến vị trí có nồng độ cực đại Cmax trên mặt đất: (2.23) Trong đó: M: lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn... 0,3-1,8m), với dòng khí đi từ trên xuống để tránh làm lớp chất hấp phụ nâng lên Lưu lượng thiết kế của dòng không khí lên đến 40.000cfm (67.960cm 3/giờ) Tỉ số khối lượng than trên lưu lượng dòng khí thiết kế khoảng 0,5 lb/cfm ( 0,27kg/m 3/giờ) Các thiết bị hấp phụ tĩnh có 2 nhược điểm cố hữu là: - Có vùng bão hòa (Sd) chứa những C không sử dụng, choán chỗ và làm hao phí năng lượng để thổi dòng khí đi qua vùng... riêng của bụi, kg/m3; µ : độ nhớt của khí thải, kg/m.s (Pa.s); r1 : bán kính lõi xyclon, m; r2 : bán kính vỏ xyclon, m; l : chiều cao làm việc hiệu của xyclon, m l = H – a, m H : chiều cao thân hình trụ của Xyclon, m; a : chiều cao ống dẫn khí vào, m n : số vòng quay, vg/s; : vận tốc tiếp tuyến trung bình bên trong xyclon : bán kính trung bình của xyclon : vận tốc dòng khí tại cửa vào (m/s): b Tính hiệu... dụng 14 - Khi đã đạt tiêu chuẩn xử lý ( Ce=Ct), cần phải thay hay hoạt hóa lại tầng hấp phụ lớp phía trên L-(S+T) có cả những phần C chưa bão hòa và như vậy là C này chưa được sử dụng triệt để Các hệ thống có tầng hấp phụ chuyển động mô tả dưới đây được thiết kế để khắc phục những điểm yếu này Nhược điểm của 2 thiết bị trên là: Tạo vùng khí bão hòa Khi hơi đạt tiêu chuẩn xử lý cần phải thau hay hoạt hóa... − c Các thiết bị hấp phụ tầng sôi Khi một dòng khí được thổi qua tầng hấp phụ chứa các chất hấp phụ dạng hạt thì sự giảm áp suất do tầng này sẽ theo chiều ngược với khối lượng của chính nó Khi vận tốc dòng khí đủ cao, độ giảm áp sẽ bằng với khối lượng của tầng hấp phụ và chất hấp phụ trong đó bắt đầu chuyển động, nghĩa là bắt đầu quá trình sôi Ở tốc độ khí cao hơn (khoảng 259 ft./phút), các hạt chất... lỏng đi vào tháp ở đỉnh hoặc tại một đĩa thích hợp nào đó và chảy xuống nhờ trọng lực qua mỗi đĩa bằng ống chảy chuyền Pha khí đi từ dưới lên qua mỗi đĩa nhờ các khe hở do cấu tạo của đĩa tạo nên - Trong các tháp đĩa, sự tiếp xúc giữa pha lỏng và pha khí diễn ra ở các đĩa - Dòng khí chuyển động từ dưới lên trên xuyên qua các mủi chụp sủi bọt hoặc các lỗ khoan trên đĩa và sau đó đi xuyên qua lớp chất... điểm liên tục, g/s; H: chiều cao hiệu quả của nguồn thải có dạng ống khói, m; p, q – lần lượt là hệ số khuếch tán theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang, không thứ nguyên, được xác định bằng thực nghiệm: p = 0,02 ÷ 0,1 và q = 0,04 ÷ 0,16 tuỳ theo mức độ rối của khí quyển từ yếu đến mạnh Giá trị trung bình của p, q ứng với mức độ rối trung bình của khí quyển là: p = 0,05 và q = 0,08 15 e – cơ số logarit ... rãi để khử ẩm không khí, khử khí độc hại mùi khí thải, thu hối loại hơi, khí có giá trị lẫn không khí khí thải Ứng dụng trình: - Chất khí ô nhiễm không cháy khó đốt cháy - Chất khí cần khử có giá... thích hợp; - Có xử lý sơ khí thải để loại bỏ chất hấp phụ được; - Xử lý làm giảm bớt nồng độ ban đầu chất cần khử khí thải để bảo vệ lớp vật liệu hấp phụ khỏi bị tải - Phân phối dòng khí qua lớp... ống dẫn khí vào đề vận tốc dòng khí giảm xuống nhỏ, nhờ vậy, hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy tác dụng trọng lực bị giữ lại mà không bị dòng khí mang theo b Nguyên lí hoạt động Khí chứa