Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
MÔN: THỰC HÀNH XỬ LÝ KHÍ THẢI
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ
CYCLONE, TÚI VẢI NHÀ MÁY XI MĂNG
Công suất: 20m3/phút
1
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
I. Nhiệm vụ đề tài 3
II. Mục tiêu đề tài 3
III. Nội dung đề tài 3
CHƯƠNG 2: CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ
I. Các tính chất cơ bản của bụi và hiệu quả tách bụi 4
1. Độ phân tán các phân tử 4
2. Tính chất kết dính của bụi 4
3. Độ mài mòn của bụi 5
4. Độ thấm ướt của bụi 5
5. Độ hút ẩm của bụi 6
6. Độ dẫn điện của lớp bụi 6
7. Sự tích điện của lớp bụi 6
8.Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí 6
9. Hiệu quả thu hồi bụi 7
II. Các phương pháp xử lý bụi 7
1. Phương pháp khô 7
2. Thiết bị lọc bụi 13
3. Phương pháp ướt 13

I. CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA BỤI VÀ HIỆU QUẢ TÁCH BỤI:
1. Độ phân tán các phân tử:
Kích thước hạt là một thông số cơ bản của nó. Việc lựa chọn thiết bị tách bụi tùy
thuộc vào thành phần phân tán của các hạt bụi tách được. trong các thiệt bị tách
bụi đặc trưng cho kích thước hạt bụi là đại lượng vận tốc lắng của chúng như đại
lượng đường kính lắng. Do các hạt bụi công nghiệp có hình dáng rất khác nhau
(dạng cầu, que, sợi, …); nên nếu cùng một khối lượng thì sẽ lắng với các vận tốc
khác nhau, hạt càng gần với dạng hình cầu thì nó lắng càng nhanh.
Các kích thước lớn nhất nà nhỏ nhất của một khối hạt bụi đặc trưng cho khoảng
phân bố phân tán của chúng.
2. Tính kết dính của bụi:
Các hạt bụi có xu hướng kết dính vào nhau, với độ kết dính cao thì bụi có thể dẫn
đến tình trạng kết nghẹt một phần hay toàn bộ thiết bị tách bụi.
Hạt bụi càng mịn thì chúng càng dễ bám vào bề mặt thiết bị. với những bụi có
60÷70% số hạt bé hơn 10 thì rất dễ dẫn đến dính kết, còn bụi có nhiều hạt trên
10 thì trở thành tơi xốp.
Tùy theo độ kết dính mà chia bụi làm 4 nhóm như sau:
5
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Bảng 1: Các loại bụi
Đặc tính bụi Dạng bụi
• Không kết dính
• Kết dính yếu
• Kết dính
• Kết dính mạnh
 Xỉ thô, thạch anh, đất
khô.
 Hạt cốc, magiezit,
apatit khô, bụi lò cao, tro bụi
có chứa nhiều chất chưa cháy,

các thiết bị tách bụi kiểu ướt.
6. Độ dẫn điện cuả lớp bụi:
Chỉ số này được đánh giá theo chỉ số điện trở suất của lớp bụi
b
và phụ thuộc vào
tính chất của từng hạt bụi riêng lẻ (độ dẫn điện bề mặt và độ dẫn điện trong, kích
thước, hình dạng, …), cấu trúc lớp hạ và các thông số của dòng khí. Chỉ số này
ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của các bộ lọc điện.
7. Sự tích điện của lớp bụi:
Dấu của các hạt bụi tích điện phụ thuộc vào phương pháp tạo thành, thành phần
hóa học, cả những tính chất mà chúng tiếp xúc. Chỉ tiêu này có ảnh hưởng đến
hiệu quả tách chúng trong các thiết bị lọc khí (bộ tách bụi ướt, loc…), đến tính nổ
và kết dính cúa các hạt…
8. Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí:
Các bụi cháy được dễ tạo với O
2
của không khí thành hỗn hợp tự bốc cháy và hỗn
hợp dễ nổ do bề mặt tiếp xúc rất lớn các các hạt ( 1m
2
/g). Cường độ nổ phụ
thuộc vào các tính chất hóa học, tính chất nhiệt, kích thước, hình dạng các hạt,
nồng độ của chúng trong không khí, độ ẩm và thành phần các khí, kích thước và
7
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
nhiệt độ nguồn lửa và hàm lượng tương đối của các loại bụi trơ (không cháy). Các
loại bụi có khả năng bắt lửa như bụi các chất hữu cơ (sơn, plastic, sợi) và cả một
số bụi vô cơ như magie, nhôm, kẽm.
9. Hiệu quả thu hồi bụi:
Mức độ làm sạch (hệ số hiệu quả) được biểu thị bằng tỉ số lượng bụi thu hồi được
trong tổng số vật chất theo dòng khí đi vào thiết bị trong một đơn vị thời gian.

va đập vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất đi động năng và rơi xuống đáy
thiết bị.
Vận tốc của khí trong thiết bị khoảng 1m/s, còn ở ống vào khoảng 10m/s. Hiệu
quả lọc của thiết bị này đạt từ 65-80% đối với các hạt bụi có kích thước 20-30 .
Trở lực của chúng trong khoảng 150-390N/m
2
.
Có nhiều loại: thiết bị lọc quán tính Venturi, thiết bị lọc quán tính kiểu màn chắn
uốn cong, thiết bị lọc quán tính kiểu “lá xách”,…
1.3. Thiết bị lá xách:
Thiết bị kiểu này có các dãy lá chắn là những tấm bản phẳng hay trục. Khí đi qua
mạng chắn, đổi hướng đột ngột, các hạt bụi do quán tính chuyển động theo hướng
cũ tách ra khỏi khí hoặc va đập vào các tấm phẳng nghiêng. Lắng trên đó rồi rơi
xuống dòng khí bụi. kết quả khí được chia thành 2 dòng. Dòng chứa bụi nồng độ
cao(10%) thể tích được hút qua xiclin để tiếp tục xử lí ,rồi sau đó được trộn với
dòng đi qua các tấm chắn (80%) thể tích Vận tốc khí trước mạng chóp phải đủ
cao(15m/s) để đạt hiệu quả tác bụi quán tính .Trở lực của lưới khoảng 100 -500
N/m
2
.Thiết bị lá xách thường được xử dụng để thu hồi bụi có kích thước trên 20
.
Yếu điểm của lá xách là sự mài mòn các tấm chắn khi nồng độ bụi cao vá có thể
tạo thành trầm tích làm bít kín mặt sàng. Nhiệt độ cho phép của khí thải phụ thuộc
vào vật liệu lá chắn , thường không quá 450 -600
0
C.
1.4 Xiclon:
Là thiết bị lọc ly tâm kiểu đứng ,thiết bị lọc bụi này hình thành lực ly tâm để tách
bụi ra khỏi không khí . Nó được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp .
Thân xiclon thường hình trụ có đáy hình chóp cụt .Ống khí vào được bố trí theo

Trong thực tế , người ta ứng dụng rộng rãi xiclon trụ và xiclon chóp ( không có
thân trụ). Xiclon trụ thuộc nhóm năng suất cao, còn xiclon chóp thuộc nhóm hiệu
quả cao. Đường kính xiclon trụ không lớn hơn 2000mm và xiclon chóp nhò hơn
3000mm . Vận tốc khí qua xiclon khoảng từ 2,2 đến 5,0 m/s.
1.5 Thiết bị lọc bụi li tâm kiểu ngang.
Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang có cấu tạo khá đơn giản . Nó còn được gọi
là thiết bị lọc ly tâm một chiều do dòng khí chảy từ đầu này ra đầu kia các thiết bị
trong cùng một chiều.
1.6 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu gió xoáy.
Thiết bị này tạo ra nhằm khai thác triệt để lực ly tâm trong chuyển động xoắn ốc
của dòng khí để tách lọc bụi . Có 2 loại : thiết bị lọc bụi li tâm kiểu guồng xoắn
đơn giản và kiểu guồng xoắn có kèm theo xiclon.
Điểm khác cơ bản so với xiclon là trong thiết bị này có dòng khí xoáy phụ trợ .
Khí nhiểm bụi được cho vào từ dưới ,được xoáy nhờ cánh quạt , chuyển động lên
trên và chịu tác động của tia khí thứ cấp . Dòng khí thứ cấp chạy ra từ vòi phun
tiếp tuyến để tạo sự xoáy hỗ trợ cho khí.
Dưới tác dụng của lực ly tâm bụi văng ra phía ngoài , gặp dòng khí xoáy thứ cấp
hướng xuống dưới , đẩy chúng vào khoảng không gian vành khăn giữa các ống .
Không gian vành khăn chung quanh ống được trang bị vòng đệm chắn để bụi
không quay trở lại thiết bị. Dòng khí thứ cấp có thể là không khí sạch hoặc là phần
khí đã xử lý hoặc khi nhiễm bụi . Thuận lợi nhất là dùng khí nhiểm bụi để làm khí
thứ cấp vì điều đó cho phép tăng năng suất thiết bị lên 40- 60 % mà không ảnh
hưởng đến hiệu quả xử lý.
12
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Ưu điểm : so với các xiclon là:
- Hiệu quả thu hồi bụi phân tán cao hơn .
- Bề mặt trong của thiết bị không bị mài mòn
- Có thể xử lý khi có nhiệt độ cao hơn.
- Có thể điều chỉnh quá trình phân riêng bụi bằng cách thay đổi lượng khí

xúc và khuếch tán) giữa hạt bụi và vật liệu lọc. Trong quá trình lọc bụi, các hạt bụi
khô tích tụ trong các lỗ cảu vật liệu lọc làm môi trường lọc đối với các hạt bụi đến
sau. Tuy nhiên, bụi tích tụ càng nhiều làm cho kích thước lỗ ngày càng giảm vì
vậy sau một thời gian làm việc nào đó cần phải phá vỡ và loại lớp bụi ra.
Thiết bị lọc được chia làm 3 loại, phụ thuộc vào chứa năng và nồng độ bụi vào ra:
• Thiết bị tinh lọc (hiệu quả cao): dùng để thhu hồi bụi cực nhỏ với hiệu quả
rất cao trên 99% với nồng độ đầu vào thấp dưới 1mg/m
3
và vận tóc lọc dưới
10cm/s. Thiết bị lọc không được thu hồi.
• Thiết bị lọc không khí được sử dụng trong hệ thống khí và điều hòa không
khí. Chúng được dùng để lọc khí có nồng độ bụi nhỏ hơn 50mg/m
3
, với vận tốc lọc
2,5-3m/s. Vật liệu có thể được thu hồi hoặc không thu hồi.
• Thiết bị lọc công nghiệp (vải, hạt, sợi thô): được sử dụng để làm sạch khí
công nghiệp có nồng độ bụi đến 60g/m
3
với kích thước hạt lớn hơn 0,5 m, vật
liệu lọc thường được phục hồi.
3. Phương pháp ướt:
14
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Quá trình lọc bụi trong thiết bị lọc ướt được dựa trên nguyên lý sự tiếp xúc giữa
dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và thải ra
ngoài dưới dạng cắn bùn. Phương pháp lọc bụi bằng thiết bị lọc bụi kiểu ướt có thể
xem là đơn giản nhưng hiệu quả rất cao.
Do tiếp xúc dòng khí nhiễm bụi với chất lỏng hình thành bề mặt tiếp xúc pha. Bề
mặt này bao gồm các bọt khí, tia khí, tia lỏng, giọt lỏng và màng lỏng. trong đa số
thiết bị thu hồi bụi ướt tồn tại các dạng bề mặt khác nhau, do đó bụi được thu hồi

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG.
I. THÀNH PHẦN KHÍ ĐẦU VÀO:
Thông số Đầu vào Đơn vị
Lưu lượng khí vào, Q 20 m
3
/phút
Nồng độ bụi, C 40 g/m
3
Khối lượng riêng của
bụi,
b
1600 kg/m
3
Khối lượng riêng của
không khí,
g
1.01 kg/m
3
Vận tốc duy trì trong
đường ống dẫn bụi, V
15 m/s
Nhiệt độ dòng khí vào,
t
80
0
C
II. CHỈ TIÊU KHÍ ĐẦU RA:
Nồng độ C của các thông số ô nhiễm trong khí thải công nghiệp sản xuất xi măng
(Theo QCVN 23:2009/BTNMT).
STT THÔNG SỐ Nồng độ C (mg/Nm

ống khói
Thiết bị tạo rung
Máy thổi khí
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
1. Lý thuyết:
Chụp hút có nhiệm vụ thu gom khí ở trong nhà xưởng dẫn đến xyclon. Chụp hút
làm việc được là nhờ vào áp suất âm mà quạt hút tạo ra trong đường ống.
Lưu lượng chụp hút cưỡng bức phụ thuộc vào lưu lượng quạt. Luồng không khí
trước chụp hút cưỡng bức có các đặc điểm sau:
- Sự thay đổi tốc độ trên trục của chụp hút phụ thuộc vào góc mở α của chụp.
Góc mở càng lớn thì vận tốc tại tâm chụp v
max
càng lớn so với v
tb
.
 Đối với chụp có góc mở 90
o
: v
max
= 1,65.v
tb
 Đối với chụp có góc mở 60
o
: v
max
≈ v
tb
- Vận tốc trung bình được xác định:
F
L

2
max












−+
×=
19
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
2. Tính toán:
Thời gian lưu làm việc t = 1 giờ.
Thể tích thùng chứa bụi
3
120060120 mtQV
=××=×=

Chọn chiều cao vùng chứa bụi: h = 5m.
Tiết diện thùng chứa bụi
2
240
5


20
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Tiết diện của chụp bằng với tiết diện thùng cấp khí:
)(1516 mBL
×=×

Chiều dài chụp hút:
.84.1458.0216
1
mL
=×−=

Chiều rộng chụp hút:
.84.1358.0215
1
mB
=×−=

Chọn
)(1415
11
mBL
×=×

II. CYCLONE:
1. Lý thuyết:
1.1. Giới thiệu
Bộ lọc bụi xiclon là thiết bị lọc bụi được sử dụng tương đối phổ biến. Nguyên lý
làm việc thiết bị lọc bụi kiểu xyclon là lợi dụng lực ly tâm khi dòng không khí

Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5
m
µ
Không thể thu hồi bụi kết dính.
1.4. Các kích thước cơ bản của xyclon
22
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Nguồn: cột (1) và (5) theo Stairmand,1951, cột (2),(4),(6) theo Swift,1969, cột (3)
theo Lapple,1951
2. Tính toán:
Q = 20m
3
/phút
23
Các loại cyclone Hiệu suất
cao
Truyền
thống
Năng suất cao
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Đường kính D/D 1
1
1
1
1

1.4
2
1.75
1.5
1.7
Chiều cao phần phễu L
c
/D 2.5
2.5
2
2
2.5
2
Đường kính ống thu bụi D
d
/D 0.375
0.4
0.25
0.4
0.375
0.4
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
Chọn vận tốc dòng khí vào cyclone: v = 15m/s.
Khối lượng riêng của bụi:
b
= 1600kg/m
3
.
Khối lượng riêng của khí:
g




+
×
+
××=






+
×
+
×=
t
t
MM
C
Đường kính phần hình trụ:
Thường lấy vận tốc quy ước W
q
= 2.2 – 2.5 m/s.
Chọn W
q
= 2.3 m/s.
.428.0
3.2785.0

h
==
Chiều rộng cửa vào:
.107.0
4
m
D
b
==
Chiều cao ống ra:
.123.0
3
m
D
S
==
Chiều rộng ống vào:
.107.0
4
m
D
w
==
Số vòng xoáy cyclone:
24
Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền
6
2
856.0
856.0

sm
HW
Q
V
i
=
×
=
×
=
Thời gian lưu của hạt bụi:
.56.0
41.14
6
428.014.3 s
V
N
Dt
i
e
=××=××=∆
π
Đường kính bé nhất của hạt bụi bị thu giữ 50%:
( )
( )
.8.6108.6
01.1160041.14614.3
107.01008.219
2
9




−××
××
=
−
−
pj
d
pc
pj
d
d
j
η
M
M
j
M
M
j
j
η
0 – 2 1 0.207 0.0409 1 0.0409
2 – 4 3 0.676 0.278 9 2.502
4 – 6 5 1.127 0.517 10 5.17
6 – 10 8 1.804 0.733 30 21.99
10 – 18 14 3.157 0.893 30 26.79
18 – 30 24 5.412 0.961 14 13.454


−××
×××
=








−××
××
=
−
−
25