CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BỤI 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BỤI Các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) có thể được tạo ra trong các quá trình nghiền, ngưng kết và các phản ứng hóa học khác nhau. Dưới tác dụng của các dòng khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng và trong những điều kiện nhất định chúng tạo thành thứ vật chất mà người ta gọi là bụi. Bụi là một hệ thống gồm hai pha: pha khí và pha rắn rời rạc – các hạt có kích thước nằm trong khoảng từ kích thước nguyên tử đến kích thước nhìn thấy được bằng mắt thường, có khả năng tồn tại ở dạng lơ lửng trong thời gian dài ngắn khác nhau.
Bụi bay có kích thước từ (0,001÷10) µm bao gồm tro, muội, khói và những hạt rắn được nghiền nhỏ, chuyển động theo kiễu Brao hoặc rơi xuống đất với vận tốc không theo định luật Stoke. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn thương nặng cho cơ quan hô hấp, nhất là khi phổi nhiễm bụi thạch anh (Silicose) do hít thở phải không khí chứa bụi boxit silic lâu ngày Bụi lắng có kích thước lớn hơn 10µm, thường rơi nhanh xuống đất theo định luật newton với tốc độ tăng dần. Về mặt sinh học, bụi này thường gây tổn hại cho da, mắt, gây nhiễm trùng, dị ứng… 1. PHÂN LOẠI BỤI a.
Theo nguồn gốc o Bụi hữu cơ tự nhiên (bụi do động đất, núi lửa…) o Bụi thực vật (bụi gỗ, bông, phấn hoa…) o Bụi động vật (len, lông, tóc…) o Bụi nhân tạo (nhựa hóa học, cao su, cement…) o Bụi kim loại (sắt, đồng, chì…) o Bụi hỗn hợp (do đúc…) b. Theo kích thước hạt bụi o Bụi thô, cát bụi (grit): chứa các hạt có kích thước 1-200 µm. Có khả năng lắng nhanh trong không khí. SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 8 c Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 www.org –Thư viện chia sẻ tài liệu môi trường miễn phí o Khói (fume): sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu, là các hạt mịn có kích thước 0,01- 1 µm.
o Sương mù (mist): là các hạt lỏng có kích thước nhỏ hơn 10 µm. o Sol khí: là các hạt có kích thước nhỏ hơn 10 µm. o Thu bụi theo phương pháp khô: các thiết bị thu hồi bụi khô hoạt động dựa trên các cơ chế khác nhau: trọng lực (các buồng lắng bụi), quán tính (lắng bụi nhờ thay đổi hướng chuyển động của dòng khí hoặc nhờ vách ngăn) và ly tâm (các xiclon đơn, nhóm và tở hợp, các thiết bị thu hồi bụi xoáy và động). Theo tác hại o Bụi nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzen…) o Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban… (bụi bông, gai, phân hóa học, một số tinh dầu gỗ…) o Bụi gây ung thư (bụi quặng, crom, các chất phóng xạ…) o Bụi gây xơ hóa phổi (thạch anh, quặng amiăng…) Những hạt bụi có tác hại nhất đối với sức khỏe con người là khi chúng có thể thâm nhập sâu vào tận phổi trong quá trình hô hấp – tức những hạt có kích thước nhỏ hơn 10µm.
Người ta gọi cở bụi này là bụi hô hấp. Phổi nhiễm bụi là một vấn đề lớn trong bệnh lý nghề nghiệp trong khoảng vài chục năm trở lại đây, chiếm khoảng 40-70% bệnh nghề nghiệp nội thương. Vài số liệu thống kê cho ta thấy rõ tính chất trầm trọng và yêu cầu phòng chống cấp bách bệnh này. Ở Mỹ, từ 1950-1955 đã phát hiện được 12.763 công nhân bị mắc bệnh phổi nhiễm bụi đá (silicose), có 75% bệnh nhân tuổi hơn 50.
Ở Việt Nam qua điều tra cho thấy thợ mỏ tỷ lệ mắc bệnh phổi nhiễm bụi than và đá là 0,7-3,5%, thợ lò gạch chịu lửa ở Thanh Trì và Cầu Đuống mắc silicose từ 10,2-12,9%, thợ làm fibrocement nhiễm bụi amiant là 5,5%. TÍNH CHẤT HÓA ,LÝ CỦA BỤI Độ tin cậy và hiệu quả làm việc của hệ thống lọc bụi phụ thuộc đáng kể vào các tính chất lý – hóa của bụi và các thông số của dòng khí mang bụi. Sau đây sẽ trình bày sơ lược các tính chất lý – hóa cơ bản của bụi ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thống lọc và là cơ sở để chọn thiết bị lọc. Mật độ SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 9 c Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 www.org –Thư viện chia sẻ tài liệu môi trường miễn phí Mật độ đổ đống (khác với mật độ thực) có tính đến các khe chứa không khí giữa các hạt.
Mật độ đổ đống dùng để xác định thể tích bụi chiếm chỗ trong bunke chứa bụi. Khi tăng các hạt cùng kích thước mật độ đổ đông giảm do thể tích tương đối của các lớp không khí tăng. Khi nén chặt, mật độ đổ đống tăng 1,2 ÷ 1,5 lần (so với khí mới đổ đống). Mật độ không thực là tỷ số khối lượng các hạt và thể tích mà hạt chiếm chỗ, bao gồm các lỗ nhỏ, các khe hổng và không đều.
Các hạt nguyên khối, phẳng và các hạt ban đầu có mật độ không thực trong thực tế trùng với mật độ thực. Những hạt như thế dễ lọc trong thiết bị lọc quán tính hơn so với thiết bị lọc lỗ rỗng do khối lượng bằng khối lượng thực nên chúng ít bị tác dụng lôi kéo của không khí sạch thoát ra từ thiết bị lọc. Trái lại các hạt có mật độ không thực thấp dễ lọc trong các thiết bị lọc như ống vải, bằng vật liệu xốp vì chúng dễ bị nước hoặc vải lọc giữ lại. Mật độ không thực thường có trị số nhỏ hơn so với mật độ thực thường thấy ở bụi có xu hướng đông tụ hay thiêu kết, ví dụ: mồ hóng, oxit của các kim loại màu… 1.
Tính tán xạ Kích thước hạt là thông số cơ bản của bụi, vì chọn thiết bị lọc chủ yếu dựa vào thành phần tán xạ của bụi. Trong quá trình đông tụ, các hạt ban đầu liên kết với nhau trong thiết bị đông tụ nên chúng to dần. Do đó trong kỹ thuật lọc bụi kích thước Stoc có ý nghĩa quan trọng. Đó là đường kính của hạt hình cầu có vận tốc lắng chìm như hạt nhưng không phải hình cầu, hoặc chất keo tụ.
Thành phần tán xạ là hàm lượng tính bằng số lượng hay khối lượng các hạt thuộc nhóm kích thướng khác nhau. Kích thước hạt có thể được đặc trưng bằng vận tốc treo (vt, m/s) – là vận tốc rơi tự do của hạt trong không khí không chuyển động. Tính dính kết của bụi Các hạt có xu hướng kết dính vào nhau, với độ kết dính cao bụi có thể dẫn tới tình trạng bệ nghẹt một phần hay toàn bộ thiết bị tách bụi. Do đó đối với các thiết bị lọc, người ta thường thiết lập giới hạn sử dụng theo độ kết dính của hạt bụi.
Kích thước hạt bụi càng nhỏ thỉ chúng càng dễ bị bám vào bề mặt thiết bị. Với những bụi có (60-70) % hạt có đường kính nhỏ hơn 10 𝜇𝑚 thì rất dễ dẫn đến dính bết, còn bụi có nhiều hạt trên 10 𝜇𝑚 thì dễ trở thành tơi xốp. Tính mài mòn SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 10 c Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 www.org –Thư viện chia sẻ tài liệu môi trường miễn phí Độ mài mòn của bụi đặc trưng cho cường độ mài mòn kim loại khi cùng vận tốc khí và cùng nồng độ bụi. Độ mài mòn của bụi phụ thuộc vào độ cứng, hình dạng, kích thước và mật độ của hạt.
Khi tính toán thiết kế phải tính đến độ mài mòn của bụi. Độ thấm ướt của bụi Độ thấm ướt bằng nước của các hạt bụi có ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của các thiết bị tách bụi kiểu ướt, đặc biệt là các thiết bị làm việc ở chế độ tuần hoàn. Theo tính chất thấm ướt các vật liệu rắn, được chia làm 3 nhóm: - Vật liệu lọc nước: dễ thấm nước (canxi, thạch cao, phần lớn silicat và khoáng vật được oxy hóa, halogenua của kim loại kiềm). - Vật liệu kỵ nước: khó thấm nước (grafit, than, lưu huỳnh).
- Vật liệu kỵ nước tuyệt đối: (paraffin, nhựa Teflon, bitum). Độ dẫn điện của bụi Chỉ số này được dành giá theo chỉ số điện trở suất của bụi và phụ thuộc vào tính chất của từng hạt bụi riêng rẽ, cấu trúc hạt và các thông số của dòng khí. Chỉ số này ảnh hưởng rất lớn đến khả năng làm việc của các bộ lọc bụi tĩnh điện. Phụ thuộc vào suất điện trở bụi chia thành 3 nhóm như sau: - Bụi thuộc nhóm suất điện trở thấp: có suất điện trở của lớp dưới 104 - Bụi thuộc nhóm suất điện trở trung bình: có suất điện trở của lớp từ 104÷1010.
- Bụi thuộc nhóm suất điện trở cao: có suất điện trở của lớp lớn hơn 1010÷1013. 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 vật chất mà chúng tiếp xúc. Tính chất này ảnh hưởng đến hiệu quả tách của chúng trong các thiết bị lọc khí (bộ tách ướt,lọc.) đến tính chất nổ và tính bết của các hạt. Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí Các bụi cháy được dễ tạo với oxy của không khí hỗn hợp tự bốc cháy và dễ nổ do bề mặt tiếp xúc rất lớn của các hạt.
Cường độ nổ phụ thuộc vào tính chất hóa học, tính chất nhiệt, kích thước, hình dáng các hạt và nồng độ của chúng trong không khí, độ ẩm, thành phần các khí, nhiệt độ nguồn lửa và hàm lượng các chất trơ. Các hạt bụi có SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 11 c Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 www.org –Thư viện chia sẻ tài liệu môi trường miễn phí khả năng bắt lửa như bụi hữu cơ (sơn, sợi, plastic) và một số bụi vô cơ như nhôm, kẽm, magie… SVTH: Nguyễn Lê Hoài Nam MSSV:0150020180 GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm Trang 12 c Đồ án môn học Thiết kế hệ thống xử lý bụi xưởng gỗ công suất 5000 m3/h, nồng độ bụi 650mg/m3 www.org –Thư viện chia sẻ tài liệu môi trường miễn phí CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT GỖ VÀ NGUỒN PHÁT SINH BỤI GỖ 2.