LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đang
và sẽ tiếp tục được ứng dụng càng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao trong hầu
hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật, công nghệ thông tin cũng như trong đời
sống xã hội.
Công nghiệp ngày càng phát triển, lượng bụi thải ra ngày càng nhiều thì
vấn đề bảo vệ sức khoẻ con người và bảo vệ môi trường càng được đặc biệt
quan tâm. Lọc bụi trong công nghiệp là một trong những vấn đề cần thiết và
bắt buộc nhằm bảo vệ trong sạch môi trường cho người lao động, bảo vệ môi
trường xung quanh và thu hồi sản phẩm có ích.
Thiết bị lọc bụi tĩnh điện là thiết bị thu bụi tiên tiến nhất hiện nay và
được sử dụng ngày một nhiều trong các ngành công nghiệp như: Năng lượng
nhiệt, luyện kim đen, luyện kim màu, công nghiệp hoá chất, công nghiệp vật
liệu xây dựng gốm sứ, chế biến lương thực, thức ăn chăn nuôi
Sau hơn hai học tập và rèn luyện tại trường Đại học Sao đỏ, em được
giao đề tài tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện cho Nhà máy Nhiệt
điện Mông Dương”. Qua thời gian tìm tòi với nỗ lực bản thân cùng với sự giúp
đỡ tận tình của cô giáo hưóng dẫn Lê Thị Mai cùng với các thầy cô giáo trong
khoa Điện – Trường Đại học Sao đỏ, bản đồ án của em đã được hoàn thành. Do
trình độ và thời gian có hạn nên bản đồ án của em không tránh khỏi các sai sót,
rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo.
Em xin chân thành cảm ơn.
1
2
CHƯƠNG 1.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN MÔNG
DƯƠNG
1.1. Quá trình hình thành và phát triển công ty
1.1.1. Vị trí địa lý:
Tên công ty : Công ty Cổ phần Nhiệt điện Mông Dương Cẩm Phả
-Quảng Ninh
16 tháng 9 năm 2011. Công suất của Nhiệt điện Mông Dương 2 cũng tương tự
Mông Dương 1 có công suất 1200MW. Tổng công suất của nhà máy là 2400
MW, sản lượng điện năng hàng năm khoảng 6,68 tỷ kWh. Nhà máy có 2 tổ
máy với 4 lò hơi có công suất 150 MW/lò theo công nghệ lò tầng sôi tuần hoàn
(CFB) đốt than và sử dụng nước biển làm nước làm mát. Nhà máy sử dụng
phương pháp đốt đá vôi cùng với than để khử khí lưu huỳnh và sử dụng hệ
thống lọc bụi tĩnh điện để kiểm soát khí thải theo yêu cầu về quản lý môi
trường. Hệ thống kênh dẫn nước tuần hoàn của Nhà máy là hệ thống kênh hở,
4
có chiều dài trên 300 mét ra bên ngoài Vịnh Bái Tử Long để lấy nước làm mát
cho các tổ máy và xả trở lại Vịnh sau khi đã được đưa qua xử lý.
1.2. Chức năng nhiệm vụ và ngành nghề kinh doanh:
Nền kinh tế thị trường phát triển mạnh, khuynh hướng đa dạng hoá
ngành nghề kinh doanh của các Tập đoàn kinh tế lớn trong nước được mở rộng
cùng với sự thiếu hụt nguồn cung năng lượng điện dùng cho sinh hoạt và cho
hoạt động sản xuất kinh doanh là tiền đề quan trọng cho sự ra đời của Công ty
Cổ phần Nhiệt điện Mông Dương. Trước tình hình đó, Tập đoàn than đã cùng
một số Tập đoàn kinh tế lớn khác trong nước góp vốn thành lập Công ty Cổ
phần Nhiệt điện Mông Dương để xây dựng Nhà máy nhiệt điện Mông Dương
600MW chia thành 2 giai đoạn, mỗi giai đoạn 1200MW.
Ngành nghề kinh doanh :
- Đầu tư xây dựng, quản lý vận hành nhà máy Nhiệt điện Cẩm Phả và bán điện
cho hệ thống điện Quốc gia
- Kinh doanh các ngành nghề khác phù hợp với quy định của pháp luật.
Mục tiêu hoạt động: là tối đa hoá các khoản lợi nhuận hợp lý cho Công
ty, tăng lợi tức cho cổ đông, đóng góp cho Ngân sách Nhà nước, đảm bảo
quyền lợi cho người lao động và không ngừng phát triển Công ty ngày càng lớn
mạnh.
1.3. Sơ đồ tổ chức quản lý của Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương
5
XƯỞ
NG
HOÁ
PH
ÂN
XƯỞ
NG
NHIÊ
N
LIỆU
VẬN
TẢI
PH
Â
N
X
Ư
Ở
N
G
PH
Ụ
C
V
Ụ
PH
ÒNG
HÀN
H
CHÍ
TOÁ
N
TR
UNG
TÂM
ĐIỀU
KHI
ỂN
SẢN
XUẤ
T
PHÓ TỔNG GIÁM ĐỐC
SẢN XUẤT
PHÓ TỔNG GIÁM ĐỐC
KỸ THUẬT
KẾ TOÁN TRƯỞNG
PH
ÂN
XƯỞ
NG
SỬA
CHỮ
A
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH
ĐIỆN
Trong thực tế đã dùng các thiết bị lọc bụi khác nhau dựa trên các
phương pháp khác nhau. Sau đây xin giới thiệu một số thiết bị lọc bụi và
nguyên tắc vận hành của chúng.
Lọc bụi theo phương pháp trọng lực:
Các hạt bụi đều có khối lượng, dưới tác dụng của trọng lực các hạt có xu
hai được gọi là điện cực quầng sáng. Điện cực này được cung cấp dòng điện một
chiều có điện thế cao, do điện thế cao nên cường độ điện trường xung quanh có
giá trị lớn và gây ra sự va đập ion mãnh liệt. Biểu hiện bên ngoài của sự ion hóa
khí mãnh liệt là nhìn thấy một quầng sáng bao phủ xung quanh điện cực này.
8
Sự phóng điện quầng sáng xảy ra sát bề mặt điện cực quầng sáng. Sự phóng
điện quầng sáng không lan rộng giữa hai điện cực mà yếu đi và tắt dần theo
phương tới điện cực lắng. Vì đi từ điện cực quầng sáng tới điện cực lắng thì cường
độ điện trường yếu dần đi (điện trường giữa hai điện cực là điện trường không
đều). Các ion khí được tạo ra chủ yếu trong vùng quầng sáng. Dưới tác dụng của
lực điện trường các ion sẽ chuyển động về phía các điện cực trái dấu với chúng.
Các ion dương chuyển dịch về phía điện cực âm (điện cực quầng sáng). Các ion
âm chuyển dịch về phía điện cực dương ( điện cực lắng). Sự chuyển dịch dòng các
9
Hình 2. 1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lọc bụi tĩnh điện.
ion về phía các điện cực trái dấu tạo ra dòng điện. Dòng điện này được gọi là dòng
điện quầng sáng. Khi thổi khí thải cố chứa bụi bẩn qua không gian giữa hai điện
cực thì các ion sẽ bám dính trên bề mặt của các hạt bụi và các hạt bụi trở lên mang
điện tích. Khi đến các điện cực các hạt bụi bị hút và lắng lại trên bề mặt các điện
cực. Lượng bụi được lắng chủ yếu trên bề mặt các điện cực lắng. Trên bề mặt điện
cực quầng sáng cũng có bụi lắng lại nhưng lượng bụi này nhỏ không đáng kể so
với lượng bụi lắng lại ở điện cực lắng. Theo mức độ tích tụ bụi trên bề mặt điện
cực người ta định kỳ rung lắc điện cực hoặc xối nước rửa điện cực và thu lấy bụi.
2.1.1 Sự tích điện cho các hạt bụi.
Trong điện trường giữa hai điện cực, các hạt bụi được tích điện là do việc
hấp thụ các ion lên bề mặt hạt bụi. Quá trình tích điện của hạt bụi xảy ra chủ yếu ở
bên ngoài vùng quầng sáng. Các hạt bụi vẫn có thể tích điện thêm khi mà các ion
vẫn còn có thể tiếp tục hút bám thêm lên trên bề mặt hạt bụi. Số ion hút bám trên
bề mặt hạt bụi càng nhiều thì điện tích của hạt bụi càng tăng lên, có nghĩa là cường
độ điện trường gây ra do điện tích có được của hạt bụi cũng tăng lên. Cường độ
trường không đều gồm hai hệ thống điện cực: điện cực phóng (-) và điện cực thu
(+). Điện tích quầng sáng chỉ phát sinh ở cường độ điện trường xác định. Điều
kiện đó phụ thuộc vào hình dạng, vị trí điện cực, thành phần áp suất, nhiệt độ
khí.Khí thải cần được lọc bụi được thổi qua 1 hệ thống 2 điện cực. Giữa 2 điện cực
này được thiết lập 1 điện thế 1 chiều tương đối cao nên cường độ điện trường do
chúng gây ra có giá trị lớn dẫn đến các hạt bụi ion hóa mãnh liệt.
11
2.1.2 Sự chuyển dịch của các hạt bụi trong điện trường.
Trong không gian giữa điện cực lắng và điện cực quầng sáng, mỗi một hạt
bụi chịu tác động bởi nhiều lực: lực điện trường, trọng lực của bản thân hạt bụi,
lực cản của môi chất, lực của dòng khí quấn hạt bụi theo chiều dòng khí. Do giữa
các điện cực có các điện tử chuyển động nên nó va chạm vào hạt bụi và bám vào
hạt bụi, làm hạt bụi trở thành ion âm nên nó cũng chuyển động về phía điện cực
lắng. Quá trình cứ thế tiếp diễn và làm cho lớp không khí giữa khoảng không gian
giữa hai điện cực được làm sạch. Do vậy, trong quá trình làm việc thì lớp bụi ở
điện cực lắng cứ dày lên. Tại đây chúng được lấy ra đem bỏ làm phế thải hoặc
được cho trở lại quá trình sản xuất. Ví dụ: nhà máy xi măng…
Trong các lực trên thì lực điện trường và lực cản của môi chất là quan trọng
nhất. Tổng hợp lực gây ra sự chuyển động của hạt bụi về phía các điện cực mà chủ
yếu là chuyển động về phía các điện cực lắng.
Đối với những hạt bụi có đường kính lớn hơn 1µm thì tốc độ chuyển động
của hạt bụi về phía điện cực lắng tỷ lệ với kích thước hạt bụi và tỷ lệ với bình
phương cường độ điện trường:
W =
-11 2
10 .E .r
m
(m/s)
Đối với những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 1µm thì tốc độ chuyển động
của hạt bụi về phía điện cực lắng không phụ thuộc vào kích thước của hạt bụi mà
trình trao đổi điện tích của hạt bụi lại phụ thuộc vào điện trở suất của chúng.
Cực dương của thiết bị lọc bụi thường được nối đất. Các hạt bụi sau khi dịch
chuyển về các điện cực sẽ lắng lại trên bề mặt điện cực. Theo mức độ tích tụ bụi
trên bề mặt điện cực, người ta định kỳ rung lắc điện cực hoặc xối nước rửa điện
cực để loại bỏ bụi. Dấu điện tích trên các hạt cũng là dấu mà các ion tạo ra cho
hạt.
Bụi chứa trong khí được chia thành 3 nhóm theo giá trị điện trở suất:
Nhóm1: có <10
4
Ω
cm (có độ dẫn điện lớn), bụi thuộc nhóm điện trở thấp
cũng rất dễ tích điện nhưng cũng rất nhanh chóng mất điện tích.Các hạt bụi nhóm
này.Khi chạm vào cực dương chúng lập tức mất điện tích âm và nhận điện tích
dương của cực hút bụi. Vì vậy chúng bị đẩy ra khỏi cực hút bụi và nhập lại vào
dòng khí.
Để lọc bụi điện trở thấp: Bố trí thiết bị lọc cơ học (Xyclon) trước thiết bị lọc
bằng điện. Chế tạo cực hút bụi có bề mặt hãm được vận tốc của dòng khí xuống
mức thấp nhất.
14
Nhóm 2: có từ 10
4
Ω
cm đến 2.10
4
Ω
cm để lọc bụi thuộc nhóm điện trở
trung bình khi chạm vào cực hút bụi điện tích của chúng mất đi từ từ do đó cúng
vẫn bám được vào bề mặt cực hút bụi. Khi bề dày của lớp bụi đủ lớn thì dưới tác
dụng của trọng lực chúng bị bong ra và rơi xuống phễu chứa bụi. Nhóm này dùng
thiết bị lọc bụi đạt hiệu quả rất cao.
tương đối cao, do đó cao áp lọc đặt vào chỉ khoảng 55 kV.
Vật liệu xi măng Porland ( xi măng trắng ) được sản xuất từ đá vôi, đất sét và
thạch cao. Bụi xi măng có độ dẫn điện nhỏ nhưng khối lượng riêng tương đối lớn,
độ ẩm của bụi thấp và các phản ứng hoá học trong bụi ít xảy ra.Đồng thời bụi thải
ra từ nhà máy sản xuất xi măng có hàm lượng rất lớn (gần 1/3 tổng khối lượng của
hợp chất ban đầu đưa vào). Do vậy, cao áp lọc đặt vào để lọc bụi xi măng thường
phải ở mức tương đối cao khoảng từ 70÷80 kV.
16
Như vậy với tính chất của 1 số loại bụi hiện nay thì khi thiết kế công nghệ
lọc bụi ta gặp phải 1 số yêu cầu sau:
1. Điện áp trên cao áp lọc bụi rất cao. Với điện áp cao áp này ta sẽ rất
khó chọn van, giá thành của hệ thống sẽ cao.
2. Trong quá trình lọc do lượng khí giữa 2 bản cực khi ion hóa tạo
thành dòng điện nên hệ thống rất hay bị ngắn mạch. Vì vậy ta phải
thiết kế 1 hệ thống ngắn mạch tự động đóng mạch vào điện áp làm
việc sau khi thiết kế 1 hệ thống chống ngắn mạch và tự động đóng
mạch vào điện áp làm việc sau khi kết thúc phóng điện. Điện áp của
thiết bị lọc bụi phải được tăng dần ổn định để đảm bảo cho lượng bụi
được ổn định và để tránh sự phóng điện không kiểm soát được giữa
các bản cực.
2.2. Cấu tạo các bộ phận chính của hệ thống lọc bụi tĩnh điện.
Phụ thuộc vào các điều kiện bảo quản, thành phần, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm
không khí, các tính chất vật lý, hóa học của bụi, yêu cầu và mức độ làm sạch… mà
cấu tạo thiết bị lọc bụi có các kiểu khác nhau. Nhưng cấu tạo của chúng đều có
những bộ phận cấu trúc cơ bản sau:
17
2.2.1. Vỏ thiết bị lọc bụi.
Thường có dạng hình hộp hoặc hình trụ. Vỏ được chế tạo bằng thép lá, bê
tông gạch, các tấm trì hoặc vật liệu khác. Chọn vật liệu phải căn cứ vào nhiệt độ
18
ướt vì nếu dùng trong các thiết bị lọc khô khi rung cơ học để rũ bụi thì khó tránh
khỏi bụi quấn theo khí ra ngoài. Do đó người ta thường gắn thêm vào các điện cực
lắng các túi chứa hoặc máng chứa bụi.
2.2.4. Điện cực quầng sáng.
Phải có cấu trúc thích hợp để tạo ra sự phóng điện quầng sáng đều và có
cường độ lớn. Điện cực quầng sáng phải bền cơ học, phải cứng vững, chụi được
tác dụng của cơ cấu rung lắc, phải chống được sự ăn mòn và bền ở nhiệt độ cao.
Trong thiết bị thu bụi có năng suất cao thì tổng chiều dài các điện cực quầng sáng
trong một thiết bị đạt tới vài kilomet, bởi vậy điện cực quầng sáng phải đơn giản
về chế tạo và giá thành thấp. Ta có thể phân điện cực quầng sáng thành hai loại
chính:
- Các điện cực quầng sáng không có các điểm định vị phóng điện trên điện cực mà
sự phóng điện phân bố đều theo chiều dài điện cực.
20
- Các điện cực quầng sáng có các điểm phóng điện cố định phân bố dọc theo chiều
dài của điện cực. Các điện cực trong nhóm hai cho phép ta có thể tính toán được
cuồng sáng theo ý muốn tùy thuộc sự thay đổi số lượng và bước bố trí các điểm
phóng điện. Nó tùy thuộc chiều cao của các mũi kim phóng điện.
2.2.5. Thiết bị tạo điện áp cao.
Hiệu suất của thiết bị lọc bụi phụ thuộc chủ yếu vào điên áp giữa các điện
cực phóng điện tích điện âm và các điện cực góp nối đất. Thông thường hiệu suất
gần tới giá trị tối ưu ( khi lọc để đạt được hiệu suất cao cần phải xác định sao cho
khoảng cách giữa các điện cực khoảng 50mm ~ 70mm và hiệu điện thế đặt vào
giữa các điện cực khoảng 60kV ~ 80kV ). Khi làm việc điện áp cần được giữ ngay
dưới giới hạn phóng điện đánh thủng. Giá trị của điện áp phóng điện đánh thủng
phụ thuộc vào các điều kiện vật lý và hóa học của các khí và mật độ bụi. Vì không
thể đo được điện áp đánh thủng tức thời, nó chỉ có thể được xác định bởi sự đạt tới
phóng điện đánh thủng. Bộ điều khiển điện áp caolàm tăng điện áp lọc bụi tới sự
phóng điện đánh thủng. Sau khi xảy ra đánh thủng điện áp bị ngắt trong một thời
gian ngắn và điện áp phụ thuộc vào dãy đánh thủng và vào mật độ đánh thủng đã
/ giờ)
Nồng độ bụi vào: 50g/Nm
3
Độ ẩm 60%
Nhiệt độ khí 100
0
C
Nồng độ bụi ra ≤ 50g/Nm
3
Kích thước hạt bụi nhỏ nhất” 0,1µs
3.2 Các yêu cầu cần có của hệ thống
v R
v
B B
B
η
−
=
Trong đó:
- BV: Nồng độ bụi vào ở điều kiện tiêu chuẩn (mg/Nm
3
)
- BR: Nồng độ bụi ra ở điều kiện tiêu chuẩn (mg/Nm
3
).
Trong đó:
- B
v
’ = 50 (mg/m3) = 0.05 (g/m3) - Nồng độ bụi vào ở điều kiện vận hành.
- P = 1,013.105 (N/m2) - Áp suất khí quyển tiêu chuẩn.
V
s
: Năng suất của thiết bị (m
3
/s)
τ
1
= 10,14 ÷ 20,28(s) : Là thời gian lưu của hạt bụi trong thiết bị (s)
Chọn τ
1
=19 (s)
Thay vào công thức trên ta được:
V
lv
= 20,5.19 = 389,5 (m
3
)
24
3
73800
20,5( / )
3600
s
V m s
= =
64,93 0,05
99,923%
64,93
η
−
=
. .
.
1
L
a v
e
ψ ω
η
−
= −
Copyright: Tài liệu đại học ©