TỔNG QUAN VỀ BỤI GỖ VÀ CÁC THIẾT BỊ XỬ LÝ
Tổng quan về bụi gỗ
2.1.1 Khái niệm về bụi gỗ:
Trong cuộc sống hiện đại, đồ gỗ nội thất cần có nhiều tính năng và dễ bảo quản để phù hợp với diện tích hạn chế của nhà ở Do đó, tủ trong phòng cần phải có khả năng chứa đựng đa dạng đồ vật, kết hợp với các phụ kiện thông minh Công nghệ tiến bộ cho phép thiết kế nội thất tích hợp nhiều chức năng trong không gian nhỏ Gỗ tự nhiên vẫn được ưa chuộng vì mang lại cảm giác gần gũi với thiên nhiên, thường được sử dụng trong các không gian giao tiếp và phòng ngủ.
Bề mặt gỗ chế biến đa dạng mang lại hiệu quả sử dụng và thẩm mỹ phong phú, vượt trội hơn so với gỗ tự nhiên, đồng thời giúp các nhà thiết kế hiện thực hóa nhiều ý tưởng sáng tạo Do đó, hiện nay hơn 90% nội thất trong các công trình xây dựng nhà ở đều được làm từ gỗ công nghiệp.
Nguồn gốc và tính chất bụi gỗ
Bụi gỗ là một trong những nguồn ô nhiễm nghiêm trọng nhất trong ngành chế biến gỗ, do nồng độ bụi trong các phân xưởng cũ hiện nay vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
Bụi phát sinh chủ yếu từ công đoạn và quá trình sau:
Cưa xẻ gỗ để tạo phôi cho các chi tiết mộc.
Chà nhám, bào nhẵn các chi tiết bề mặt.
Vận chuyển và bốc xếp gỗ trong nhà máy.
Bụi gỗ chủ yếu được hình thành từ bụi cơ học, bao gồm một hỗn hợp các hạt xenlulose với kích thước đa dạng Kích thước hạt bụi và lượng bụi phát sinh tại mỗi giai đoạn sản xuất có sự khác biệt đáng kể.
Bụi từ cụng đoạn cưa xẻ và làm mộng, định hình gỗ có kích thước lớn (>30mm) và trọng lượng nặng thường không bay xa, mà rơi xuống dưới máng, do đó chỉ ảnh hưởng đến khu vực sản xuất.
Bụi từ quá trình chà nhám, khoan và làm nhẵn sản phẩm là bụi mịn ( 35m, kết hợp lọc bụi và khử khí độc trong phạm vi có thể, cần làm nguội khí thải.
Ví dụ: tháp rửa khí rỗng, tháp rửa có ô đệm.
Hình 4: Buồng phun hoặc thùng rửa khí rỗng
1- Vỏ thiết bị; 2- Vòi phun nước; 3- tấm chắn nước; 4- Bộ phận hướng dòng và phân phối khí
2.4.5 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện:
Khí chứa bụi được dẫn qua một điện trường cao, dẫn đến ion hóa khí Các ion này bám vào hạt bụi, tích điện cho chúng Khi các hạt bụi đã tích điện đi qua điện trường, chúng sẽ bị hút về các cực khác dấu Phương pháp này được áp dụng để lọc bụi tinh, đặc biệt khi lưu lượng khí thải lớn và cần thu hồi bụi có giá trị.
Hình 5: Sơ đồ cấu tạo thiết bị lọc bụi bằng điện kiểu ống 1- Dây kim loại nhẵn; 2- Ống kim loại; 3- Đối trọng; 4- Cách điện;
LỰA CHỌN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI GỖ
Lựa chọn phương án xử lý
Lựa chọn phương pháp tối ưu để giải quyết ô nhiễm không khí, đặc biệt là bụi, là rất quan trọng Cần tìm ra giải pháp vừa giảm nồng độ bụi xuống dưới mức tiêu chuẩn cho phép, vừa đảm bảo hiệu quả kinh tế và phù hợp với điều kiện của nhà máy.
Phương pháp lựa chọn sẽ dựa trên những nguyên tắc cơ bản sau:
Thiết bị phù hợp với thành phần, nồng độ và tính chất của hạt bụi
Hiệu quả cao, dễ lắp đặt, thi công
Đạt yêu cầu về mặt kinh tế
Phù hợp với các yêu cầu khách quan khác
Bụi gỗ cần được xử lý để thu hồi và sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất ván ép và chất đốt cho lò sấy Do bụi có sự pha trộn giữa bụi thô và bụi tinh, phương pháp xử lý bụi hiệu quả nhất là phương pháp khô.
Thuyết minh công nghệ
Bụi được thu gom trực tiếp tại vị trí phát sinh nhờ vào các chụp hút được lắp đặt trên máy công cụ Những chụp hút này được kết nối với hệ thống ống dẫn, hoạt động dưới tác dụng của lực hút ly tâm.
Bụi Chụp hút Ống dẫn Xyclon
Thiết bị lọc túi vải
Quạt hút khí sạch bụi qua hệ thống ống dẫn vào Xiclon, nơi hạt bụi trong không khí được cuốn theo dòng chảy xoáy Lực ly tâm tác động làm hạt bụi rời xa tâm quay, di chuyển về vỏ ngoài của Xiclon Đồng thời, hạt bụi chịu tác động của sức cản không khí, dẫn đến việc chúng dần dần va chạm với vỏ ngoài, mất năng lượng và rơi xuống phễu Cuối cùng, lượng bụi tinh còn lại sẽ tiếp tục theo dòng khí qua thiết bị lọc túi vải.
Không khí và bụi được lọc qua tấm vải, trong đó các hạt bụi lớn hơn bị giữ lại trên bề mặt vải nhờ nguyên lý rây Các hạt nhỏ hơn bám vào sợi vải do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện Qua thời gian, lớp bụi dày lên tạo thành một lớp màng trợ lọc, giúp giữ lại tất cả các hạt bụi rất nhỏ Nhờ vào lớp trợ lọc này, hiệu quả lọc đạt tới 99,8%, đảm bảo loại bỏ mọi hạt bụi nhỏ nhất.
Sau một thời gian, lớp bụi trên màng lọc sẽ dày lên, làm tăng sức cản và buộc chúng ta phải ngừng khí thải đi qua Lúc này, cần tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên bề mặt vải, quá trình này được gọi là hoàn nguyên khả năng lọc Sau khi khí được lọc qua túi vải, nó sẽ được dẫn ra ống thải và thải ra ngoài không khí.
Ưu - Nhược điểm của công nghệ xử lý
- Công nghệ đề xuất phù hợp với đặc điểm, tính chất của nguồn khí thải.
- Nồng độ khí thải sau xử lý đạt QCVN 19:2009/BTNMT.
- Hiệu suất lọc bụi tương đối cao.
- Không gian lắp đặt nhỏ.
- Vận hành phức tạp, đòi hỏi nhân viên vận hành phải có trình độ chuyên môn cao.
- Đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc và thiết bị rũ lọc.
- Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG
Vạch tuyến hệ thống hút và sơ đồ không gian hệ thống hút
Dựa vào mặt bằng nhà xưởng hiện có và vị trí các máy móc cần thu gom bụi, chúng ta cần vạch sơ đồ để tối ưu hóa hệ thống ống hút bụi Mục tiêu là thiết kế đường ống ngắn nhất, thuận tiện cho việc thi công và sửa chữa, đồng thời không gây cản trở cho quá trình làm việc của công nhân.
Hệ thống ống dẫn bụi sử dụng khí ép để vận chuyển bụi và được lắp đặt trên các máy móc thiết bị Các ống dẫn được sắp xếp theo thứ tự và đánh số để dễ dàng tính toán áp lực trong toàn bộ hệ thống.
Tính toán lưu lượng của chụp hút
Tại các vị trí phát sinh bụi, cần lắp đặt hệ thống hút bụi ngay gần thiết bị máy móc Mỗi thiết bị đều được trang bị các miệng hút bụi phù hợp, với đường kính và số lượng được điều chỉnh theo từng loại máy móc khác nhau.
Lưu lượng hút được xác định dựa vào đường kính ống hút và vận tốc hút theo công thức:
Vận tốc hút bụi gỗ được xác định trong khoảng 22 - 24m/s, với d là đường kính đầu hút (m) Dựa trên công thức (1), lưu lượng của từng thiết bị máy móc được trình bày trong bảng 1.
Bảng 1: Thống kê lưu lượng trên từng thiết bị máy móc
STT Kí hiệu Tên máy Số lượng Đầu hút/máy
Lưu lượng mỗi đầu hút
1 HR-18 Máy cưa rong lưỡi dưới 01 100x1 650
2 GMC003 Máy cưa đĩa VN 01 100x1 650
6 GMC002 Máy cưa đĩa bàn trượt VN 01 100x1 650
7 SYC-623C Máy bào 4 mặt 6 trục 01 125x6 1016
8 TBS-300 Máy cưa nghiêng lưỡi 02 100x1 650
9 FC-51 Máy làm mộng finger 01 100x2 650
Tính toán lưu lượng trên từng đoạn ống
Dựa vào sơ đồ không gian ta chọn tuyến ống từ “(1) – (6)” là tuyến ống bất lợi nhất (tuyến ống chính).
Dựa vào sơ đồ không gian và lưu lượng các chụp hút đã được thống kê (bảng 1), để tính lưu lượng các đoạn ống dẫn.
Các nhánh phụ được góp vào các ống chính, do đó trình tự tính toán được tiến hành từ các nhánh phụ trước.
Bảng 2: Tính toán lưu lượng trên đoạn ống phụ Đoạn ống Lưu lượng chuyển qua từ đoạn Lưu lượng (m 3 / h)
Bảng 3: Tính toán lưu lượng trên đoạn ống chính Đoạn ống Lưu lượng chuyển qua từ đoạn
Tính toán khí động hệ thống hút bụi
4.4.1 Tính toán đường kính, vận tốc cho từng đoạn ống:
Công thức tính đường kính đoạn ống: d= √ 3600 4 x L x πd x v (mm)
L: là lưu lượng trên từng đoạn ống. v: vận tốc ống hút, đối với bụi gỗ v = 22 - 24 m/s
Chọn d phù hợp trong bảng: Phụ lục 3 trang 380 Trần Ngọc Chấn, Kĩ thuật thông gió.
Suy ra vận tốc thực trong ống là: v= 4 x L
4.4.2 Tính toán tổn thất áp lực của hệ thống:
Tính toán tổn thất áp suất trên hệ thống đoạn ống theo công thức sau:
∆Pms: tổn thất áp suất ma sát
∆Pcb : tổn thất áp suất cục bộ
4.4.2.1Tổn thất áp lực do ma sát:
R: Tổn thất áp suất ma sát đơn vị (Kg/m 2 ), (dựa vào đường kính và vận tốc tra bảng phụ lục 3 trang 380 sách Kĩ thuật thông gió công nghiệp). l: chiều dài đoạn ống tính toán (m).
4.4.2.2 Tổn thất áp lực do trở lực cục bộ:
∑ζ: tổng trở lực cục bộ trên đường ống tính toán.
Pđ: được tra theo v ở phụ lục 3, trang 180, Trần Ngọc Chấn, Kĩ thuật thông gió.
Hệ số cản cục bộ của các chi tiết ống (ζ): được xác định như sau
Chọn chụp hút dạng đầu ống hình loa.
Hình 7: Đầu hút hình loa
Tra bảng Phụ lục 4 Hệ số sức cản cục bộ của các chi tiêt ống dẫn không khí, Kỹ
Thuật Thông Gió, TS.Trần Ngọc Chấn, suy ra hệ số cản cục bộ của chụp hút là ζchụp hút 0,14.
Tra bảng Phụ lục 4 Hệ số sức cản cục bộ của các chi tiêt ống dẫn không khí, Kỹ
Thuật Thông Gió, TS.Trần Ngọc Chấn, suy ra hệ cản cục bộ của co là ζco= 0,4.
Chọn van điều chỉnh 1 cánh.
Hình 9: Van điều chỉnh 1 cánh
Tra bảng Phụ lục 4 Hệ số sức cản cục bộ của các chi tiêt ống dẫn không khí, Kỹ
Thuật Thông Gió, TS.Trần Ngọc Chấn, suy ra hệ cản cục bộ của van là ζvan= 0,04.
Chọn chạc ba chút, góc α = 30 o
Hệ cản cục bộ của chạc ba được xác định theo bảng Phụ lục 4, với hệ số sức cản cục bộ của các chi tiết ống dẫn không khí Thông tin này được trích dẫn từ tài liệu "Kỹ Thuật Thông Gió" của TS Trần Ngọc Chấn, kết hợp với phương pháp nội suy để đảm bảo tính chính xác.
4.4.2.3 Tính toán tổn thất áp lực trên từng đoạn ống : Đoạn 1 : 1 chụp hút, 1 van và 1 co
Tính toán lưu lượng: d= √ 3600 4 x L x πd x v = √ 3600 4 x x 3,14 650 x 23 =0,1 ( m)0 (mm)
Tính vận tốc thực tế: v= 4 x L
Tổn thất áp lực do ma sát:
Tổn thất áp lực do trở lực cục bộ
∆ P cb 1 =∑ζ 1 x P đ =0,58 x 32,35,763 ( kg/ m 2 ) ζ1 = ζchụp hút +ζco+ζvan= 0,14 + 0,4 + 0,04 = 0,58.
Pđ = 32,35 (tra bảng) ΔP = ΔPP = ΔP = ΔPPms + ΔP = ΔPPcb = 75,646 + 18,763= 94,409 (kG/m 2 ) Đoạn 2: 2 chạc 3
Tính toán lưu lượng: d= √ 3600 4 x L x πd x v = √ 3600 4 x x 3900 3,14 x 23 =0,2449 ( m) ≈ 250(mm)
Tính vận tốc thực tế: v= 4 x L
3600 x 3,14 x 0,25 2 ≈ 22,1(m /s ) Tổn thất áp lực do ma sát:
Tổn thất áp lực do trở lực cục bộ
Theo bảng Phụ lục 4 trong tài liệu "Kỹ Thuật Thông Gió" của TS Trần Ngọc Chấn, thông qua phương pháp nội suy, hệ số sức cản cục bộ của chạc ba được xác định là ζchạc ba = 0,0531.
Pđ = 29,87 (tra bảng) ΔP = ΔPP = ΔP = ΔPPms + ΔP = ΔPPcb = 19,89 + 3,1722 = 23,0622 (kG/m 2 ) Đoạn 3: 1 chạc 3
Tính toán lưu lượng: d= √ 3600 4 x L x πd x v = √ 3600 4 x x 5200 3,14 x 23 =0,2823 ( m) ≈ 280(mm)
Tính vận tốc thực tế: v= 4 x L
Tổn thất áp lực do ma sát:
Tổn thất áp lực do trở lực cục bộ
Theo bảng Phụ lục 4 trong tài liệu "Kỹ Thuật Thông Gió" của TS Trần Ngọc Chấn, hệ số sức cản cục bộ của các chi tiết ống dẫn không khí được xác định bằng phương pháp nội suy Cụ thể, hệ cản cục bộ của chạc ba được suy ra là ζchạc ba = 3,267.
Pđ = 33,78 (tra bảng) ΔP = ΔPP = ΔP = ΔPPms + ΔP = ΔPPcb = 10,2 + 110,3593 = 120,5593 (kG/m 2 ) Đoạn 4: 1 chạc 3 :
Tính toán lưu lượng: d= √ 3600 4 x L x πd x v = √ 3600 4 x x 6500 3,14 x 23 =0,3162 ( m) ≈ 315(mm)
Tính vận tốc thực tế: v= 4 x L
3600 x 3,14 x 0,315 2 ≈ 23,2(m /s) Tổn thất áp lực do ma sát:
Tổn thất áp lực do trở lực cục bộ
Theo bảng Phụ lục 4 trong tài liệu "Hệ số sức cản cục bộ của các chi tiết ống dẫn không khí" do TS Trần Ngọc Chấn biên soạn, bằng cách sử dụng phương pháp nội suy, hệ số cản cục bộ của chạc ba được xác định là ζchạc ba = 3,3535.
Pđ = 32,92 (tra bảng) ΔP = ΔPP = ΔP = ΔPPms + ΔP = ΔPPcb = 9,072 + 110,3972 = 119,4692 (kG/m 2 ) Đoạn 5: 1 chạc 3
Tính toán lưu lượng: d= √ 3600 4 x L x πd x v = √ 3600 4 x x 7150 3,14 x 23 =0,331 ( m) ≈ 355(mm)
Tính vận tốc thực tế: v= 4 x L
3600 x 3,14 x 0,355 2 ≈ 20,1(m /s) Tổn thất áp lực do ma sát:
Tổn thất áp lực do trở lực cục bộ
Theo bảng Phụ lục 4 trong tài liệu "Kỹ Thuật Thông Gió" của TS Trần Ngọc Chấn, hệ số sức cản cục bộ của các chi tiết ống dẫn không khí được xác định thông qua phương pháp nội suy Cụ thể, hệ cản cục bộ của chạc ba được tính là ζchạc ba = 3,3906.
Pđ = 21,7(tra bảng) ΔP = ΔPP = ΔP = ΔPPms + ΔP = ΔPPcb = 12,21 + 73,576 = 85,786 (kG/m 2 ) Đoạn 6:
Tính toán lưu lượng: d= √ 3600 4 x L x πd x v = √ 3600 4 x x 16496 3,14 x 23 =0,503( m) ≈ 500(mm)
Tính vận tốc thực tế: v= 4 x L
Tổn thất áp lực do ma sát:
Tổn thất áp lực do trở lực cục bộ
Theo bảng Phụ lục 4 trong tài liệu "Hệ số sức cản cục bộ của các chi tiết ống dẫn không khí" của TS Trần Ngọc Chấn, bằng cách áp dụng phương pháp nội suy, hệ số cản cục bộ cho chạc ba được xác định là ζchạc ba = 0,4312.
Pđ = 33,2 (tra bảng) ΔP = ΔPP = ΔP = ΔPPms + ΔP = ΔPPcb = 4,2795 +14,3158 = 18,5953 (kG/m 2 )
Tính toán tương tự như trên ta có kết quả như của tổn thất áp trên tuyến ống phụ (1’ – 4’ ) Bảng 5
Tuyến ống Đoạn ống Bộ phận và phụ từng trên đoạn ống từng phần ∑
CHIỀU DÀI l (mm) ĐƯỜNG KÍNH d(m)
(kG/m 2 ) ΔPP ms ΔPP cb ΔPP
Bảng 4: Tổn thất áp lực trên tuyến ống chính (1) – (6)
Bảng 5: Tổn thất áp lực trên tuyến ống phụ (1’) –(4’)
CHIỀU DÀI l (m) ĐƯỜNG KÍNH d(mm)
(kG/m 2 ) ΔPP ms ΔPP cb ΔPP = ΔPP ms +ΔP ΔPP cb (kG/m 2 )
Tính toán cân bằng nút với các nhánh phụ
Nút số 1 giữa tuyến ống chính 1-6 và tuyến ống phụ 1’-4’:
462,881 100 %2,2785 %>5 % Đặt van điều chỉnh tại vị trí này
Tính toán tổn thất áp suất do lực nâng
Bụi gỗ có kích thước và trọng lượng lớn, nên cần một lực mạnh để nâng chúng từ ống đứng sang ống ngang Do đó, việc tính toán tổn thất khi nâng vật liệu từ dưới lên là rất cần thiết.
Trong đó: v: hàm lượng theo thể tích, tức là trọng lượng vật liệu trong 1 m 3 không khí sạch, kg/m 3
kk : tỷ trọng không khí điều kiện thường kk = 1,21 (kg/m 3 ).
: hàm lượng theo trọng lượng cực đại của hỗn hợp gỗ ( = 0,1 – 1,5), lấy 0,1 (kg/kg).
Tính toán tổn thất áp suất khí nén trên hệ thống đường ống
(Tính toán theo Hoàng Thị Hiền, Thiết kế thông gió công nghiệp, 2000)
Tổn thất áp suất trong hệ thống vận chuyển bụi bằng khí ép bao gồm ba loại chính: tổn thất do ma sát, tổn thất cục bộ và tổn thất do lực nâng Những yếu tố này ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của hệ thống, do đó việc hiểu rõ và quản lý chúng là rất quan trọng để tối ưu hóa quá trình vận chuyển bụi.
Trong đó: ΔP = ΔPP: Tổn thất áp suất toàn phần. à: Hàm lượng theo trọng lượng cực đại của hỗn hợp gỗ (à = 0,1 ữ 0.15 ), chọn à = 0,1 (kg/kg).
K: Hệ số tỉ lệ của vật liệu gỗ (k = 1,4 ).
Pnâng: Tổn thất áp suất do lực nâng.
Tính toán Xyclon
4.8.1 Yêu cầu đối với Xyclon
Việc tính toán thiết kế hoặc lựa chọn Xiclon là phải đáp ứng được các thông số kỹ thuật quan trọng sau đây:
Lưu lượng không khí cần lọc.
Diện tích – không gian chiếm chỗ.
Ưu tiên lựa chọn loại Xiclon có lưu lượng phù hợp đồng thời có hiệu quả lọc cao và tổn thất áp suất nhỏ.
Loại Xyclon: LIOT (Viện Bảo hộ lao động Leningrat – Liên Xô cũ).
Hình 11: Kích thước tiêu chuẩn của loại Xiclon LIOT (Viện Bảo hộ lao động Leningrat – Liên Xô cũ)
4.8.3 Tính toán kích thước chi tiết của Xyclon
Lưu lượng không khí cần lọc (L) = Lưu lượng đoạn ống cuối = L6 = 16496 (m 3 /h).
Vận tốc khí tại miệng vào của xiclon được tính toán là 23,3 m/s, tương đương với vận tốc khí ở đoạn ống cuối Đường kính ống dẫn bụi vào là 500 mm, cũng là đường kính của đoạn ống cuối Đường kính thân xiclon được tính là 3,24 lần đường kính ống dẫn bụi, tức là 1620 mm Đường kính ống thoát khí sạch là 950 mm, tương ứng với 1,9 lần đường kính ống dẫn bụi Cuối cùng, đường kính ống xả bụi là 200 mm, tương đương với 0,4 lần đường kính ống dẫn bụi, trong khi đường kính miệng ra vẫn giữ nguyên là 500 mm.
Chiều cao phần trên ống thoát khí sạch = 1,17d = 1,17 x 500 = 585 (mm).
Chiều cao giữa thân Xiclon và phần trên ống thoát khí sạch = 0,2d = 0,2 x 500
Chiều cao phần nón trên = 0,3d = 0,3 x 500 = 150 (mm).
Chiều cao phần hình trụ = 5d = 5 x 500 = 2500 (mm).
Chiều cao ống chuyển tiết diện a = 1,17 × d = 1,17 x 500 = 585 (mm).
Chiều cao phễu dưới = 4d = 4 x 500 = 2000 (mm).
Chiều cao ống xả bụi = d = 500 (mm).
Tổng chiều cao của xiclon(H) = 11,67d = 11,67 x 500= 5853 (mm).
Chiều dài ống chuyển tiết diện vào = 1,62d = 1,62 x 500 = 810 (mm).
Chiều dài ống chuyển tiết diện ra l2 = l1 = 1,62d = 1,62 × 500 = 810 (mm).Chiều dài ống tiếp tuyến = 1,62d = 1,62 x 500 = 810 (mm).
Chiều rộng ống chuyển tiết diện b = 0,67d = 0,67 x 500 = 335 (mm).
Bề rộng của khối tiết diện từ thân Xiclon ở đầu ra = d = 500 (mm).
Bề rộng của khối chuyển tiết diện từ thân Xiclon ở đầu ra = 0,67d = 0,67 x
Bảng kích thước thiết kế xyclon
Chi tiết thiết bị Kích thước
Đường kính ống dẫn bụi vào là 500 mm, trong khi đường kính đoạn ống cuối cũng là 500 mm Đường kính thân Xiclon là 3,24 lần đường kính ống dẫn bụi, đạt 1620 mm Đường kính ống thoát khí sạch là 1,9 lần đường kính ống dẫn bụi, tương đương 950 mm Đường kính ống xả bụi chỉ đạt 0,4 lần đường kính ống dẫn bụi, tức là 200 mm Cuối cùng, đường kính miệng ra cũng là 500 mm.
Chiều cao phần trên ống thoát khí sạch = 1,17d 585
Chiều cao giữa thân Xiclon và phần trên ống thoát khí sạch = 0,2d 100
Chiều cao phần nón trên = 0,3d 150
Chiều cao phần hình trụ = 5d 2500
Chiều cao ống chuyển tiết diện a = 1,17d 585
Chiều cao ống xả bụi (d) 500
Tổng chiều cao của xiclon(H) = 11,67d 5853
Chiều dài ống chuyển tiết diện vào =Chiều dài ống chuyển tiết diện ra( l1 l2= 1,62d ) 810
Chiều dài ống tiếp tuyến = 1,62d 810
Chiều rộng ống chuyển tiết diện b = 0,67d 335
Bề rộng của khối tiết diện từ thân Xiclon ở đầu ra (d) 500
Bề rộng của khối chuyển tiết diện từ thân Xiclon ở đầu ra = 0,67d 335
4.8.4 Tính toán đường kính giới hạn của hạt bụi
Công thức tính toán: δ o = δ min = √ 4,5 πd 3 x ρ b ( r 2 2 −r à x L 1 2 ) x n 2 x l x ln ( r r 2 1 )
Trong đó: δo = δ min : đường kính giới hạn của hạt bụi (m) hay hạt bụi có đường kính nhỏ nhất mà xiclon này có thể lọc lại được.
L: lưu lượng (m 3 /s). μ: hệ số nhớt động lực của không khí (Pa.s). l: chiều cao thiết bị (m). r2: bán kính thân xiclon (vỏ xiclon) (m). r1: bán kính ống thoát khí sạch (lõi xiclon) (m). ρb: Khối lượng riêng của hạt bụi (kg/m 3 ). n: Số vòng quay của dòng khí trong thân xiclon (vòng/s). n = V T TB
2 πd r 0 = 0,7V E πd (r 1 + r 2 ) ro: bán kính trung bình (m) r o = r 1 + r 2
VT TB: vận tốc tiếp tuyến trung bình trong xiclon ứng với bán kính trung bình ro. (m/s)
VE: vận tốc không khí ở ống dẫn vào xiclon (m/s)
L: Lưu lượng khí thải (m 3 /h). a: chiều cao ống chuyển tiết diện (m) b: chiều rộng ống chuyển tiết diện (m)
Hệ số nhớt động lực của bụi tại điều kiện nhiệt độ 30°C và áp suất khí quyển 760 mmHg được xác định là 18,63 x 10^-6 Pa.s, theo nghiên cứu của Trần Ngọc Chấn về ô nhiễm không khí và xử lý khí thải.
Chiều cao của xyclon: l = 5853 (mm) = 5,853 (m).
Bán kính ống thoát khí sạch: r1 = Đường kính ống thoát khí sạch x 1 2 = 950 x 1 2
Bán kính thân xyclon: r2 = Đường kính thân xyclon × 1 2 = 1620 x 1 2 = 810 (mm) = 0,81 (m).
Khối lượng riêng của hạt bụi: ρb = 1200 (kg/m 3 ). a = 0,585 (m); b = 0,335 (m) Suy ra, vận tốc tiếp tuyến trung bình trong xyclon:
Vận tốc không khí ở ống dẫn vào xyclon: V T TB = 0,7 x V E = 0,7 x 23,37 = 16,359 (m/s).
Số vòng quay của dòng khí trong thân xyclon: n = V T TB
2 πd r 0 = 0,7 ×V E πd (r 1 + r 2 ) = 0,7 × 23,37 πd (0,48 +0,81 ) =4,04 (v ò ng/ s) Đường kính giới hạn của hạt bụi: δ o = √ 4,5 πd 3 x 1200 x ( 0,81 18,63 2 −0,48 x 10 −6 2 ) x x 4,58 4,04 2 x 5,853 x ln ( 0,81 0,48 ) =1,15.10 −5 (m),5( μmm )
Hiệu suất lọc của Xyclon ɳ== r 2
4.8.5 Tính toán hiệu quà lọc theo cỡ hạt của Xyclon
- Hiệu suất lọc được xác định bởi công thức: η = 1−exp( α x δ 2 )
- Kết quả hiệu quả lọc theo cỡ hạt được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 9: Hiệu suất lọc theo cỡ hạt Đường kính hạt bụi δ (m) 5 x 10 -6 10 x 10 -6 11,5x10 -6 15 x 10 -6 20 x 10 -6 >20 x 10 -6
Theo bảng 8.1 trong sách "Thiết kế thông gió công nghiệp" của Hoàng Thị Hiền, giá trị hàm lượng phoi bào và mạt cưa gỗ được tính toán là 0,1 kg/kg Đây là nồng độ bụi gỗ trong 1m3 không khí và cũng là nồng độ bụi khi đi vào xyclon.
Nồng độ bụi giữ lại tại Cyclon là : 0,1 x 0,564 = 0,0564 Kg/m3
Nồng độ bụi ra khỏi Cyclon là : 0,1 – 0,0564 = 0,0436 Kg/m3 = 4360 mg/m3
Theo tiêu chuẩn QCVN 19-2009/ BTNMT ta có nồng độ bụi phát thải ra môi trường là 200 mg/m3 trong khi qua theo bài thì nồng độ là 4360 mg/m3.
Chưa đạt, nên cần bổ sung thêm thiết bị tăng cường là lọc bụi túi vải.
4.8.6 Tính tổn thất do sức cản thủy lực của Xyclon
Trong đó : p là mật độ không khí = 1,21 kg/m 3
4.8.7 Tính toán phần chứa bụi của Xyclon
Khối lượng bụi thu được ở Xyclon sau 1h là: mbụi = (0,1 x 0,564) x 16496 931(kg)
Thể tích bụi thu trong 1h là :Vbụi = mbụi ρ b ¿ 931
Chọn thời gian xả bụi là 10h => V bụi 10h = 7,6 m 3
Chọn chiều rộng phần hộp là 2m
Chọn chiều dài phần hộp là 2m
Chọn chiều cao phần hộp là 2m
Thể tích phần chứa bụi thực sự là : 2 x 2 x 2 = 8 m 3
Chiều cao của Xyclon : 2 + 5,353 = 7,353 m Đặt xyclon cách đất 2,45m
Thiết kế thiết bị lọc túi vải
4.9.1 Các thông số tính toán
Lưu lượng khí cần lọc Q = 16496 m 3 /h
Nồng độ bụi gỗ vào thiết bị Cv = 0,0436 kg/m 3 = 4360 mg/m 3
Khối lượng riêng của hạt bụi ρb = 1200 kg/m 3
Nồng độ bụi ra khỏi thiết bị túi vải theo QCVN 09 – 2009, loại B
CTC = 200 mg/m 3 ở điều kiện chuẩn( 25 0 C và áp suất bằng 760 mmHg).
Nồng độ tối đa cho phép của các chất ô nhiễm trong khí thải từ các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh và dịch vụ phải tuân thủ quy định nghiêm ngặt để bảo vệ môi trường không khí Việc kiểm soát nồng độ ô nhiễm không chỉ giúp giảm thiểu tác động xấu đến sức khỏe con người mà còn bảo vệ hệ sinh thái Các cơ sở cần thường xuyên theo dõi và điều chỉnh quy trình sản xuất để đảm bảo khí thải đạt tiêu chuẩn quy định.
Cmax là nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm trong khí thải từ các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh và dịch vụ thải ra môi trường không khí, được tính bằng mg/Nm3.
CTC: Giá trị nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm theo QCVN 09 – 2009.
Kp: Hệ số theo lưu lượng nguồn thải
Kv : hệ số vùng, khu vực, nơi sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ.
Bảng 10: Hệ số Kp theo lưu lượng
Lưu lượng nguồn thải Giá trị hệ số Kp
Bảng 11: Hệ số phân vùng Kv
Phân vùng Giá trị hệ số Kv
Nội thành đô thị loại đặc biệt và đô thị loại 1 bao gồm các khu rừng đặc dụng, di sản thiên nhiên, và di tích lịch sử văn hóa được xếp hạng Khu vực này có các cơ sở sản xuất kinh doanh dịch vụ và khoảng cách ranh giới đến khu vực này dưới 0.2 km.
Vùng 2 Nội thành, nội thị đô thị loại II, III, IV khu vực ngoại thành đặc biệt khoảng cách đến khu vực này không quá
Khu công nghiệp và khu đô thị loại IV, cùng với vùng ngoại thành đô thị loại II, III, IV, có khoảng cách đến nội thành nhỏ hơn hoặc bằng 0.2 km Các cơ sở sản xuất, kinh doanh và dịch vụ cũng nằm trong khoảng cách gần với khu vực này, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển kinh tế và hạ tầng đô thị.
Vùng 5 Nông thôn miền núi 1.4
Cmax = 200 x 1 x 1 = 200 mg/m 3 Ở điều kiện thường t = 30 0 C, nồng độ thải ra :
Hiệu suất làm việc của thiết bị H
4.9.2 Tính toán chi tiết thiết bị lọc bụi túi vải
Khả năng lọc của vải: qlọc = 120 – 180 m 3 /m 2 h Chọn qlọc= 160 m 3 /m 2 h
4.9.2.2 Tính toán kích thước túi lọc:
Theo Trần Ngọc Chấn, sách Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải , Trang 62, ta chọn các thông số sau: Đường kính d = 125 – 300 mm, chọn d = 250 mm = 0,25 m.
4.9.2.3 Tính số túi: n= F F vải t ú i = 1,57 103 = 65,61 túi
Chọn 70 túi, chia là 5 đơn nguyên Mỗi đơn nguyên gồm 14 túi, bố trí thành 7x2 túi
Vậy cần phải xây dựng 6 đơn nguyên (1 dự phòng rung rũ bụi)
Khoảng cách giữa 2 túi tính từ tâm = 500 mm.
Khoảng cách từ tâm túi đến vách %0mm.
4.9.2.4 Tính kích thước thiết bị
Kích thước của một đơn nguyên:
Kích thước của thiết bị:
Rộng (thiết bị) = dài(đơn nguyên) = 3500mm
Dài(thiết bị) = rộng(đơn nguyên) x 6 = 6000 mm
Cao(thiết bị) = chiều cao túi vải + chiều cao phía trên túi vải + chiều cao phía dưới túi vải + chiều cao phễu thu bụi
Chiều cao thiết bị = 2000+1000+1000+1000P00 mm
Vậy kích thước thiết bị: Dài x Rộng x Cao = 6000 x 3500 x 5000
4.9.2.5 Trở lực của thiết bị:
Hệ số thực nghiệm A được xác định cho từng loại vải dựa trên độ bào mòn và độ bẩn, dao động từ 0,25 đến 2,5 Đối với A = 2, hệ số n được chọn trong khoảng 1,25 đến 1,3, với n = 1,3 Cường độ lọc bụi v phụ thuộc vào yêu cầu của từng loại vải và khả năng xử lý, với giá trị v được chọn là 160 m³/m².h trong khoảng từ 120 đến 180 m³/m².h.
Bảng tính toán thiết kế túi vải
Chi tiết thiết bị Kích thước ( mm ) Đường kính túi lọc 250
Khoảng cách giữa 2 túi tính từ tâm 500
Khoảng cách từ tâm túi đến vách 250
Chiều cao thiết bị túi vải 5000
Chiều rộng của 1 đơn nguyên 1000
Chiều dài của 1 đơn nguyên 3500
Chiều rộng thiết bị túi vải 3500
Chiều dài thiết bị túi vải 6000
Tính toán chọn quạt hút
Pchọn quạt = K x ( PHT+ Pquạt+ PTB) (kG/m 2 ),
Khi chọn quạt cần tăng lưu lượng chung của hệ thống theo công thức:
Pchọn quạt = K x ( Pkhí ép + Pquạt+ Ptb)
Vậy lưu lượng quạt Lq= LHT = 18145,6 m 3 /h
Cột áp của quạt là:
Pq = Pchọn quạt = 1292,245 kG/m 2 ~ 1300 kG/m 2 = 13000 (pa)
4.10.1 Công suất đặt trên trục của quạt (N)
H: Áp suất của quạt, mmH2O, H= 13000 (pa) = 1300 mmH2O.
: Hệ số hiệu dụng của quạt, =0,7
4.10.2 Công suất của động cơ quạt ( N đ c ¿
N: Công suất đặt lên trục của quạt, N= 83,478 kW. a: hệ số, a = 1,1 (đối với quạt ly tâm có N> 10kW). η t : Hệ số hiệu dụng truyền động, η t = 0,95 ( truyền động bằng đai hình thang).
Dựa vào kết quả tính toán thông số kỹ thuật của quạt hút, ta chọn mua loại quạt hút thích hợp có sẵn ngoài thị trường.