ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MƠN HỌC

TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ
KHÍ SO2 NỒNG ĐỘ 4000 mg/m3 TỪ LÒ HƠI
BẰNG THÁP MÂM XUYÊN LỖ HẤP THU VÀ
THIẾT BỊ CYCLONE CÔNG SUẤT 5.000 m3/h

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hữu Hiếu

SVTH MSSV
Nguyễn An Tân 1813937
Lê Tiểu Phụng 1813601

Tp. Hồ Chí Minh, 07/2021

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH.......................................................................................... 3
DANH MỤC BẢNG BIỂU........................................................................................ 4
DANH MỤC ĐỒ THỊ.................................................................................................5
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU.............................................................................................. 6
1. Đặt vấn đề................................................................................................................ 6
2. Nhiệm vụ đồ án....................................................................................................... 7
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN...................................................................................... 8
2.1. Tác hại của khí thải lị hơi đốt than đá............................................................. 8

2.1.1. Sơ lược về lò hơi đốt than.......................................................................... 8
2.1.2. Bụi lò hơi đốt than......................................................................................8
2.1.3. Tính chất vật lý của SO2.............................................................................9
2.1.4. Tính chất hóa học của khí SO2...................................................................9
2.1.5. Tác hại của khí SO2.................................................................................... 9
2.2. Tổng quan các phương pháp xử lý bụi........................................................... 10
2.3. Cơ sở lý thuyết các phương pháp xử lý khí SO2........................................... 17
2.4. Lựa chọn thiết bị xử lý...................................................................................... 21
2.4.1. Thiết bị bề mặt và chảy màng.................................................................. 21
2.4.2. Thiết bị đệm..............................................................................................22
2.4.3. Thiết bị sủi bọt..........................................................................................22
2.4.4. Thiết bị phun.............................................................................................23
2.5. Một số công nghệ xử lý khí SO2....................................................................... 23
2.5.1. Hấp thụ khí SO2 bằng nước...................................................................... 25
2.5.2. Xử lý khí SO2 sử dụng tác nhân vôi.........................................................27
2.5.3. Xử lý khí SO2 bằng ammoniac.................................................................31
2.5.4. Xử lý khí SO2 bằng magnesium oxide (MgO).........................................33
2.5.5. Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxide (ZnO)..................................................... 33
2.5.6. Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ........................................... 34
CHƯƠNG 3. LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ.............................................................35
3.1. Các thơng số....................................................................................................... 35
3.2. Lựa chọn công nghệ xử lý................................................................................. 36
3.2.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ....................................................................... 36
3.2.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ............................................................ 36
CHƯƠNG 4. TÍNH TỐN THIẾT KẾ................................................................. 37
4.1. Tính tốn thiết kế cyclone.................................................................................37
4.1.1. Số liệu đầu vào......................................................................................... 37
4.1.2. Tính tốn kích thước cyclone...................................................................37
4.2. Tính tốn thiết kế tháp mâm xuyên lỗ............................................................ 45

4.2.1. Xác định đường kính tháp........................................................................ 41
4.2.2. Xác định chiều cao tháp........................................................................... 49
4.2.3. Tính tốn bơm - quạt................................................................................ 51
4.2.4. Tính tốn các thiết bị cơ khí.....................................................................53
Tài liệu tham khảo.................................................................................................... 59

2

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 . Sơ đồ khái qt buồng lắng bụi............................................................11
Hình 2 . Các loại buồn lắng bụi khác nhau........................................................ 11
Hình 3 . Sơ đồ khái quát cyclone....................................................................... 12
Hình 4 . Thiết bị lọc khí venturi......................................................................... 13
Hình 5 . Thiết bị rửa khí trần (Spray tower)...................................................... 14
Hình 6 . Thiết bị thu hồi bụi va đập qn tính................................................... 15
Hình 7 . Bộ lọc bụi có bọt.................................................................................. 17
Hình 8 . Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước............................................27
Hình 9 . Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước kết hợp với oxy hóa bằng

chất xúc tác................................................................................................. 27
Hình 10 . Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng sữa vơi...................................... 28
Hình 11 . Sơ đồ hệ thống xử lý khi SO2 trong khói thải của nhà máy nhiệt điện

Battersea (Anh)...........................................................................................29
Hình 12 . Hệ thống xử lý khí SO2 với sản phẩm thu được là thạch cao thương

phẩm .......................................................................................................... 30
Hình 13 . Sơ đồ hệ thốn xử lý khí SO2 bằng ammoniac .................................. 32
Hình 14 . Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý bụi và khí SO2 từ khói thải lị hơi 36
Hình 15 . Mặt cắt thể hiện các tổn thất áp lực khác nhau..................................48


3

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 . Tổng qt các cơng nghệ xử lý khí SO2 bằng phương pháp ướt....... 24
Bảng 2 . Tổng quát các công nghệ xử lý khí SO2 bằng phương pháp khơ.......25
Bảng 3 . Cấp phối hạt của khí thải lị hơi đốt than.............................................37
Bảng 4 . Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải cơng nghiệp đối với bụi và

các chất vơ cơ (tóm lược)......................................................................... 37
Bảng 5 . Các kích thước của thiết bị cyclone.....................................................38
Bảng 6 . Kích thước tai treo thiết bị cyclone..................................................... 45
Bảng 7 . Tóm tắt các thơng số dùng để thiết kế tháp.........................................50
Bảng 8 . Kích thước tai treo thiết bị hấp thụ......................................................58
Bảng 9 . Kích thước chân đỡ thiết bị hấp thụ.................................................... 58

4

DANH MỤC ĐỒ THỊ

Đồ thị 1. Biểu diễn chuẩn số Souders - Brown theo thông số lưu lượng……….46
Đồ thị 2. Mối liên hệ giữa độ dài đập và tỉ lệ Ad/Ac………………………….. 48

5

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề

Lò hơi được xem như trái tim của ngành cơng nghiệp, vì nó có ứng dụng rất

lớn trong các ngành cơng nghiệp và cơng nghiệp nặng. Các ứng dụng của lị hơi có
thể kể đến như: sử dụng trong ngành điện năng, ngành công nghiệp chế biến thực
phẩm, dùng trong sản xuất giấy, chế biến cao su, chế biến gỗ, xây dựng cơ bản,
trong ngành dịch vụ, trong giao thông vận tải (cấp liệu cho tàu biển). Trong các
ngành công nghiệp kể trên, lò hơi được ứng dụng nhiều nhất vào lĩnh vực nhiệt điện.
Nhiệt điện sử dụng năng lượng nhiệt từ việc đốt than hoặc dầu để làm cho hơi quá
nhiệt quay tuabin phát điện. Nhiệt điện sử dụng than làm nguyên liệu đốt đang ngày
một tăng cao. Thứ nhất là do nhu cầu về điện gia tăng theo sự phát triển kinh tế, thứ
hai là do nguyên liệu dầu mỏ, khí đốt ít hơn nhiều so với trữ lượng than có trên thế
giới. Ở Việt Nam, tổng cộng đến năm 2017 có 27 nhà máy nhiệt điện than trên cả
nước, trong đó 22 nhà máy được xây dựng ở miền Bắc và Bắc Trung bộ và 5 nhà
máy ở phía Nam. Theo đề án quy hoạch điện VII về cơ cấu nguồn điện thì đến năm
2030, nhiệt điện than chiếm tỷ trọng lớn nhất 42,8%, thủy điện vừa và lớn 17%,
nhiệt điện khí - dầu 17,3% và nguồn điện năng lượng tái tạo (điện mặt trời, điện gió,
thủy điện nhỏ và điện sinh khối) 22,9%. Hiệu suất đốt than antraxit trong các lị hơi
của Việt Nam nhìn chung thấp hơn hiệu suất đốt than bitum trong các lò hơi của các
nước khác trên thế giới. Do than antraxit Việt Nam có hàm lượng chất bốc thấp, các
bon cố định cao, khó bắt cháy và khó cháy kiệt, mới chỉ áp dụng đốt trong các lị
hơi có thơng số dưới tới hạn. Hiệu suất trung bình năm 2012 của các nhà máy nhiệt
điện than trong nước sử dụng cơng nghệ lị hơi chỉ đạt khoảng 32%. Các nhà máy
nhiệt điện than mới vận hành gần đây, hiệu suất trung bình đạt khoảng 35%, vẫn
thấp hơn hiệu suất thiết kế của nhà máy. Hơn nữa, ở các lò hơi, hàm lượng các bon
chưa cháy hết trong tro bay còn cao dẫn đến hiệu suất sản xuất điện thấp, lãng phí
tài nguyên than. Việc lãng phí tài ngun đó có thể gây ra một hậu quả vơ cùng
nghiêm trọng, đó là tình trạng phát thải khí thải và bụi đang ngày càng tăng lên. Các
nhà máy nhiệt điện than đã và đang góp một phần đáng kể vào quá trình phát triển
của đất nước, tuy nhiên, trong quá trình hoạt động, các nhà máy này cũng đã phát
sinh một lượng chất thải lớn (khí, nước và tro, xỉ thải, vật và chất nạo vét) đồng thời

6


tác động nhất định đến môi trường và chất lượng sống của cộng đồng dân cư sinh
sống xung quanh. Vì vậy, việc thực hiện đồ án “Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý
khí SO2 nồng độ 4000mg/m3 từ lị hơi bằng mâm xuyên lỗ hấp thu và thiết bị
cyclone cơng suất 5000m3/h” là thiết thực và mang tính ứng dụng cao. Đồ án lấy
QCVN 19: 2009/BTNMT làm bộ quy chuẩn để đánh giá chất lượng dịng khí sau
xử lý, sử dụng 2 thiết bị là cyclone, tháp mâm xuyên lỗ cùng với thiết bị phụ trợ là
bộ trao đổi nhiệt nhằm làm giảm ô nhiễm xuống mức quy chuẩn, bảo vệ sự an tồn
cho mơi trường sống xung quanh.
2. Nhiệm vụ đồ án

Đồ án mơn học giải quyết các nội dung sau:
 Tìm hiểu về khí thải lị hơi và tác hại của nó
 Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý
 Nghiên cứu tính tốn thiết kế cyclone
 Nghiên cứu tính tốn thiết kế thiết bị hấp thu mâm xuyên lỗ
 Thực hiện bản vẽ thiết kế autocad

7

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1. Tác hại của khí thải lị hơi đốt than đá

2.1.1. Sơ lược về lò hơi đốt than
Lò hơi đốt than hay còn gọi là nồi hơi được hiểu là thiết bị mà người ta thường
sử dụng để đốt cháy nhiên liệu. Tại đây, nhiên liệu than sẽ được sử dụng để đun sơi
và tạo thành hơi nước. Q trình này sẽ góp phần tạo nên nhiệt lượng, phần nhiệt
lượng tỏa ra trong q trình cháy của lị sẽ khiến nước trong lị nóng lên và làm xuất
hiện q trình bốc hơi nước. Phần hơi nước bốc lên sẽ được dùng cho việc gia nhiệt,
đun nấu, sấy, cô đặc, thanh trùng,.… Ứng dụng của lò hơi đốt than đá: Mỗi loại lò

hơi đốt than đều có những đặc điểm, cấu tạo và ngun lý hoạt động khác nhau. Do
đó, mỗi loại lị sẽ phù hợp với nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Được sử dụng
nhiều nhất trong các nhà máy công nghiệp, lò hơi đốt than dùng để cung cấp và dẫn
các nguồn hơi, nguồn nhiệt đến các loại máy móc cần sử dụng. Lò hơi đốt than
được các doanh nghiệp sử dụng khá phổ biến trong ngành thực phẩm, dệt, may,
rượu bia, nước ngọt, hải sản, tương, nước mắm,….
2.1.2. Bụi lị hơi đốt than
 Tính chất:
Bụi than cũng giống các loại bụi khác là một hệ thống gồm hai pha: pha khí và
pha rắn rời rạc, chúng tồn tai trong mơi trường khơng khí có kích thước có thể nhìn
thấy được. Trong các hạt bụi có chứa những chất hóa học độc hại (hay cịn được gọi
là bụi độc) như chì, thủy ngân. Bụi trong khói thải lị hơi đốt than đá là tập hợp các
hạt rắn có kích thước khác nhau, dao động từ vài micromet tới vài trăm micromet.
 Tác hại :
Bụi trong thành phần khí thải lị hơi đốt than đá cũng gây ảnh hưởng đến các
hoạt động của phổi, gây nên các bệnh về đường hô hấp: viêm cuống phổi, hen suyễn,
viêm cơ phổi, bệnh khí thũng; các bệnh mắt : khi bụi tiếp xúc trực tiếp với mắt sẽ
kích thích màng tiếp hợp gây sung đỏ, chảy nước mắt. Nếu tình trạng này kéo dài có
thể gây tổn thương màng tiếp hợp gây viêm mắt, viêm giác mạc, giảm thị lực, nặng
hơn có thể làm mù mắt.……

8

Bụi làm giảm độ trong suốt của khí quyển, gây tác hại đối với các thiết bị và mối

hàn điện, gây mất mỹ quan đô thị, gây nguy hiểm cho giao thơng, làm giảm năng

suất cây trồng,…..
 Khí thải lị hơi đốt than:


Khí thải khi dùng lị hơi đốt than chủ yếu mang theo nhiều loại khí độc hại cho

sức khỏe con người và môi trường xung quanh như : CO, SOx và NOx do thành

phần hố chất có trong than kết hợp với oxy được cung cấp tạo nên.

2.1.3. Tính chất vật lý của SO2

Là chất khí khơng màu, mùi hắc, nặng hơn khơng khí gấp hai lần

 dSO2 64 
   2, 2 , có thể xem SO2 là một loại khí nặng, khi phát thải không bay lên
 dKK 29 

cao mà chìm xuống dưới đất ngay tầm hoạt động của con người ảnh hưởng đến sức

khỏe.

Tan nhiều trong nước. (ở 20ºC một thể tích nước hịa tan được 40 thể tích khí

SO2). Khi tan trong nươc tao thành dung dịch axit sunfurơ, nhưng thực chât tồn tại

ở dạng SO2.nH2O, chỉ một phần nhỏ là thực sự kết hợp với nước tạo thành H2SO3.

SO2 bền nhiệt do trạng thái lai hóa của lưu huỳnh đã được ổn định nhờ sự xuât

hiện của liên kết π khơng định chỗ dẫn đến lien kết S-O có bậc 1,5 bền.

Khí SO2 sẽ hóa lỏng (khơng màu) ở -10ºC, hóa rắn thành tinh thể trắng ở -75ºC.


2.1.4. Tính chất hóa học của khí SO2

Lưu huỳnh dioxit là một oxit acid. SO2 tan trong nước tạo thành dung dịch acid

sunfuro. SO2 tác dụng với dung dịch bazo tạo nên hai loại muối là muối trung hòa

và muối acid.

Lưu huỳnh dioxit vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa. Trong hợp chất SO2

nguyên tố lưu huỳnh có số oxi hóa +4 , là số oxi hóa trung gian giữa các số oxi hóa

-2 và +6 . Do vậy khi tham gia các phản ứng oxi hóa khử, SO2 có thể bị khử hoặc bị

oxi hóa.

2.1.5. Tác hại của khí SO2

Lưu huỳnh dioxit là một trong các chất chủ yếu gây ô nhiễm môi trường được

sinh ra do sự đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch ( than, dầu, khí đốt) thốt vào bầu

khí quyển và một trong những ngun nhân chính gây nên mưa acid. Mưa acid tàn

9

phá nhiều rừng cây, cơng trình kiến trúc bằng đá và kim loại, biến đất đai trồng trọt
thành những vùng hoang mạc.

Khí SO2 là một loại khí dễ tan trong nước và được hấp thụ hồn tồn rất nhanh

khi hít thở ở đoạn trên của đường hô hấp. Người ta quan sát thấy rằng: khi hít thở
khơng khí có chứa SO2 với nồng độ thấp sẽ xuất hiện hiện tượng co thắt tạm thời
các cơ mềm của khí quản. Ở nồng độ cao hơn, SO2 gây xuất tiết nước nhầy và viêm
tấy thành khí quản, làm tăng sức cản đối với sự lưu thông khơng khí của đường hơ
hấp, gây tức ngực, khó thở.

Khí SO2 có mùi hăng khét ngột ngạt và người nhạy cảm với SO2 nhận biết
được ở nồng độ tương ứng với, cịn người bình thường ít nhạy cảm với thì nhận biết
mùi đặc trưng ở nồng độ 0,56 ppm tương đương với 1, 6mg / m3 . Cũng có số liệu
chứng tỏ rằng cơng nhân làm việc thường xuyên nơi có nồng độ SO2 khoảng 5 ppm
hoặc hơn thì độ nhạy cảm về mùi sẽ giảm và khơng cịn nhận biết được mùi ở nồng
độ ấy nữa, cũng như khơng có phản ứng phịng vệ xuất tiết nước nhầy ở đường hô
hấp. Trên 10ppm đường hô hấp bị co thắt nghiêm trọng

Đối với thực vật khí SO2 thâm nhập vào các mô của cây và kết hợp với nước
tạo thành acid sunfuro H2SO3 gây tổn thương màng tế bào, làm giảm khả năng
quang hợp. Cây sẽ có những biểu hiện như chậm lớn, úa vàng lá rồi chết. Tác hại
của SO2 đối với thực vật chủ yếu gây thành đốm nâu vàng ở lá và mang tính cục bộ,
chỗ tổn thương không bao giờ hồi phục, nhưng những chỗ bị khơng bị tổn thương
vẫn hoạt động bình thường. Sau khi bị tác hại bởi SO2, chồi lá vẫn mọc ra bình
thường, khơng bị ảnh hưởng.
2.2. Tổng quan các phương pháp xử lý bụi

2.2.1. Buồng lắng bụi
Phương pháp lọc bụi đơn giản nhất là làm cho bụi lắng đọng dưới tác dụng của
trọng lực. Buồng lắng bụi có cấu tạo rất đơn giản – đó là một khơng gian hình hộp
có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn khí vào để cho
vận tốc dịng khí xuống rất nhỏ, nhờ thế hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy
dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại ở đó mà khơng bị dịng khí mang theo.
Buồng lắng bụi được áp dụng để lắng các hạt bụi có kích thước lớn  70  75m


10

Hình 1. Sơ đồ khái quát buồng lắng bụi

Hình 2. Các loại buồn lắng bụi khác nhau

 Ưu điểm:

- Chi phí thiết bị và vận hành thấp.

- Thiết bị đơn giản dễ dàng tính tốn, thiết kế, lắp đặt.

- Xử lý được các hạt bụi lớn với nồng độ cao.
 Khuyết điểm :

- Thiết bị to, cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích.

- Khơng xử lý được các hạt bụi nhỏ, mịn.

- Không xử lý được các hạt bụi có tính bám dính.

Hiện nay, các buồng lắng bụi được thiết kế chia thành nhiều tầng nhằm giảm

kích thước buồng lắng đồng thời tăng hiệu quả xử lý bụi. Tuy nhiên sẽ khó vệ sinh,

khi vệ sinh cần xử dụng phun nước áp lực mạnh để rửa.

2.2.2. Cyclone


Đây là loại thiết bị lọc bụi cơ học phổ biến nhất. Hoạt động của cyclone dựa

trên tác dụng của lực ly tâm khi dịng khí chuyển động xốy trong thân thiết bị. Do

tác dụng của lực này, các hạt bụi có trong khí bị văng về phía thành cyclone và tách

ra khỏi dịng khí rồi lắng xuống. Khí sạch đi ra phía trên thiết bị.

11

Hình 3. Sơ đồ khái quát cyclone

 Ưu điểm:

- Khơng có phần nào của thiết bị chuyển động nên thiết bị sẽ bền hơn.

- Có thể làm việc ở nhiệt độ cao đến 500 độ C

- Thu hồi bụi ở dạng khô.
- Trở lực hầu như không đổi và không lớn lắm từ 250 - 1500 N / m2

- Làm việc tốt ở áp suất cao.

- Chế tạo đơn giản, giá thành rẻ.

- Hiệu quả xử lý không phụ thuộc vào nồng độ bụi.
 Khuyết điểm:

- Hiệu quả kém khi xử lý bụi có kích thước  5m


- Khơng thể thu hồi bụi kết dính.

2.2.3. Lưới lọc bụi

Khi dịng khí mang bụi đi qua lưới lọc, các hạt bụi tiếp cận với các sợi của vật

liệu lọc và xảy ra tác động tương hỗ giữa bụi và vật liệu lọc như : va đập quán tính,

thu bắt do tiếp xúc và khuếch tán. Lưới lọc được cấu tạo từ một hoặc nhiều lớp sợi,

các sợi coi như là những thanh tiết diện trịn nằm cách nhau 5 -10 lần kích thước hạt

bụi cần lọc. Các hạt bụi nhỏ hơn mắt xích sẽ bị giữ lại.

12

Hình 4. Thiết bị lọc khí venturi

 Ưu điểm:

- Có thể lọc các hạt bụi mịn.

- Vật liệu làm túi lọc đa dạng đáp ứng nhiều loại bụi có đặc tính khác nhau.

- Có thể dễ dàng thay thế các túi lọc bị hư hỏng.
- Hiệu suất xử lý cao  99%
 Khuyết điểm:

- Không thể hoạt động ở điều kiện ẩm.


- Nguy cơ cháy nổ khi làm việc ở điều kiện nhiệt độ cao.

2.2.4. Phương pháp lọc bụi ướt

Dịng khí nhiễm bụi được rửa sạch bằng chất lỏng, các hạt bụi được tách khỏi

dịng khí nhờ sự va chạm với các giọt lỏng. Các hạt bụi bị hút bởi màng lỏng tạo

thành khi chất lỏng tưới ướt bề mặt làm việc của thiết bị. Chất lỏng thường sử dụng

là nước, dầu.
 Ưu điểm :

- Hiệu quả xử lý bụi cao hơn thiết bị khơ.
- Có thể xử lý bụi đến kích thước 0,1m

- Có thể xử lý nguồn bụi có nhiệt độ cao.

- Có thể xử lý nguồn bụi dính, có độ ẩm cao.

- Có thể đồng thời xử lý cả bụi và khí ơ nhiễm.

13

- Giảm nguy cơ cháy nổ
 Nhược điểm:

- Bụi thu được ở dạng cặn trong nước thải, phát sinh chi phí xử lý nước thải.
Các giọt lỏng có thể bị dịng khí lôi cuốn làm lắng đọng trong các ống dẫn, quạt hút
cùng với bụi.


- Khi dịng khí có tính ăn mịn, phải có thiết bị thu hồi sương mù tránh phát sinh
các giọt lỏng mang tính acid ra ngồi. Đồng thời phải tăng cường việc chống ăn
mịn thiết bị và đường ống.

2.2.5. Thiết bị rửa khí trần (tháp phun rỗng)
Thiết bị rửa khí rỗng là tháp đứng có tiết diện hình trụ hay ngũ giác mà trong
đó có sự tiếp xúc giữa khí và các hạt lỏng (hạt được tạo bởi vòi phun). Theo hướng
chuyển động của khí và lỏng, tháp rỗng chia ra ngược chiều, cùng chiều và tưới
ngang.
Vận tốc dịng khí trong thiết bị thường khoảng 0.6 – 1.2 m/s đối với thiết bị
khơng có bộ tách giọt và khoảng 5 – 8 m/s đối với thiết bị có bộ tách giọt. Trở lực
của tháp khơng có bộ tách giọt và lưới phân phối khí thường khơng quá 250 N/m2.
Tháp đạt hiệu quả xử lý cao đối với hạt bụi có kích thước d ≥ 10 µm và kém
hiệu quả khi bụi có kích thước d < 5 µm.
Chiều cao tháp vào khoảng 2.5 lần đường kính. Đường kính tháp được xác
định theo phương trình lưu lượng. Lượng nước cần thiết khoảng 1.3 – 2.7 l /m3 khí.

Hình 5. Thiết bị rửa khí trần (Spray tower)

14

2.2.6. Thiết bị rửa khí ly tâm
Thiết bị với ống khí vào theo phương tiếp tuyến. Nước rửa khí chảy qua vịi
phun ở trung tâm và chảy thành màng trên thành thiết bị. Chất lỏng ít bị cuốn theo
khí, bởi vì lực ly tâm làm lắng các giọt lỏng lên thành thiết bị.
Hiệu quả thu hồi bụi có kích thước 2 -5 µm đạt 90%, tiêu hao nước 0.1 – 0.2 l/m3
khí.
Có 2 kiểu:
- Kiểu dịng xốy

- Kiểu dịng khí được đưa dẫn nhập theo phương tiếp tuyến vào hông thiết bị
(kiểu cyclone màng nước). Loại này khơng dung tách bụi có xi măng.
2.2.7. Thiết bị rửa khí dạng va đập quán tính
Sự tiếp xúc của khí với nước được thực hiện do sự va đập của dịng khí lên bề
mặt của dịng chất lỏng và do sự thay đổi hướng của dịng khí. Từ đó hình thành các
giọt lỏng có đường kính 300 – 400 µm nên tăng hiệu quả bắt dính bụi.
Mực nước cố định đóng vai trị quan trọng đối với hiệu quả xử lý và tổn thất áp lực.
Thiết bị có thể xử lý bụi nồng độ cao vì khơng có lỗ nhỏ phân phối nước và các bộ
phận chuyển động.

Hình 6. Thiết bị thu hồi bụi va đập quán tính
a – kiểu va đập quán tính , b – kiểu Doyl

15

2.2.8. Tháp đệm
Tháp đệm có khả năng xử lý bụi trung bình vì dễ nghẹt, thường kết hợp xử
lý chất ơ nhiễm khí. Hiệu quả xử lý trên 90% đối với bụi có d ≥ 2 µm, vận tốc khí
khoảng 1.5 – 2.0 m/s (ngược dịng), lưu lượng nước cần dùng khoảng 1.3 – 2.6
l/m3 khí.
Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào cường độ tưới, nồng độ bụi, đặc điểm của bụi,
tổn thất áp lực từ 500 đến 1500 Pa tùy thuộc vào dạng vật liệu đệm và vận tốc
dịng khí.
2.2.9. Thiết bị rửa khí vận tốc cao Ventury
Nguyên lý của thiết bị là dòng bụi chuyển động vận tốc 70 – 150 m/s đập
vỡ nước thành các giọt nhỏ để làm sạch khí khỏi bụi với kích thước 1 – 2 µm và
nhỏ hơn người ta ứng dụng chủ yếu các thiết bị rửa khí vận tốc lớn. Độ xốy rối
cao của dịng khí và vận tốc tương đối giữ bụi và giọt lỏng lớn hơn thúc đẩy quá
trình lắng bụi trên các giọt lỏng.
Ống ventury có độ co ở đầu vào của khí, đoạn chuyển tiếp nhỏ hình trụ, ớ

đó khí chuyển động với vận tốc lớn nhất, sau đó là đoạn ống phình ra, ở đây vận
tốc khí giảm xuống. Các thiết bị rửa khí ventury có năng suất đến 500.000 m3/h,
vận tốc khí 150 m/s. Tiêu hao nước cho tất cả các loại thiết bị ventury là cố định
và bằng khoảng 0.8 l/m3 khí.
Thiết bị rửa khí ventury có thể chia thành loại áp suất cao và loại áp suất thấp:
+ Loại thứ nhất được ứng dụng để xử lí bụi kích thước vài µm và nhỏ hơn
với đặc trưng cột áp lớn, có thể lên đến 20.000 – 30.000 N/m2.
+ Loại thứ hai được sử dụng để điều hịa khí (ngưng tụ), trở lực của chúng
thường vượt q 500 N/m2.
2.2.10. Thiết bị sủi bọt
Thiết bị sử dụng rộng rãi trong ngành cơng nghiệp hóa chất, thường có tiết
diện trong hoặc chữ nhật. Thiết bị sử dụng khi cho nguồn bụi t < 100°C, nồng độ
bụi < 300 g/m3. Khi nồng độ bụi cao hơn thì thiết bị tăng lượng nước qua hệ số
điều chỉnh. Khi nhiệt độ khí có t > 400°C thì thiết bị phải có chống biến dạng
nhiệt.

16

a b

Hình 7. Bộ lọc bụi có bọt

a – có mâm chảy tràn, b – có mâm chảy nhỏ giọt

2.2.11. Thiết bị lọc bụi bằng điện
Dịng khí lẫn bụi được đưa vào lọc bụi và qua tấm phân khí. Khí được phân
đều ra và đi vào khoảng không gian giữa hai bản cực. Hai hệ thống bản cực này
được cấp điện áp một chiều để tạo ra từ trường mạnh làm ion hoá mãnh liệt khí.
Các ion có xu hướng di chuyển về các điện cực trái dấu. Dịng khí mang những hạt
bụi đi vào không gian giữa hai bản cực bị các ion bám dính lên mặt các hạt bụi (các

hạt bụi nhiễm điện) tích điện chi các hạt bụi, các hạt bụi tích điện sẽ di chuyển về
các điện cực trái dấu. Lượng bụi bám chủ yếu ở bản cực dương (bản cực lắng).Trên
điện cực âm cũng có bụi bám vào nhưng không nhiều.Sau một thời gian (được cài
đặt trước) hệ thống búa gõ sẽ hoạt động gõ vào các điện cực làm rơi bụi. Bụi được
lắng xuống các phễu hứng ở đáy lọc bụi và được tháo ra ngoài vào xích cào vận
chuyển thu hồi.
 Ưu điểm:
Các q trình vật lý của thiết bị dễ dàng lý giải bằng mô hình tốn lý
 Khuyết điểm:
- Địi hỏi nguồn điện áp cao từ 50 100kV với điện áp cao như vậy thường xảy
ra những hiện tượng không mong muốn như tạo ra các khí NOx , ozon,…
Tiêu tốn điện năng.
2.3. Cơ sở lý thuyết các phương pháp xử lý khí SO2
2.3.1. Tổng quan quá trình hấp thụ

17

Hấp thụ là quá trình lơi cuốn khí và hỗn hợp khí bởi chất lỏng (gọi là chất hấp
thu). Cấu tử được tách ra từ hỗn hợp được gọi là cấu tử mục tiêu hay cấu tử chính.
Q trình hấp thụ được phân làm 2 loại chính:
 Hấp thụ vật lý: Đây là quá trình hấp thụ đơn giản, các chất hấp thụ khơng tương

tác hóa học với chất được hấp thụ.
 Hấp thụ hóa học: giữa chất hấp thụ và chất được hấp thụ xảy ra phản ứng hóa

học tạo thành hợp chất hóa học khác. Đối với lĩnh vực xử lý môi trường, quá
trình này ứng dụng nhiều trong xử lý khí thải.
Do độ hịa tan của các khí trong chất lỏng khác nhau nên có thể tiến hành hấp thụ
chọn lọc một cấu tử nào đó của hỗn hợp khí, vì vậy phương pháp này được áp dụng
rộng rãi khi tiến hành các q trình cơng nghệ.

Sự tách khí hịa tan từ chất hấp thụ, nghĩa là q trình ngược lại của hấp thụ được
gọi là nhả hấp, được mơ tả bằng các quy luật hồn tồn tương tự quá trình hấp thụ.
Quá trình này được ứng dụng trong xử lý nước thải khi cần xử lý nước bị ơ nhiễm
bởi khí hịa tan.
Q trình hấp thụ được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật để thu hồi cấu tử có giá trị
từ hỗn hợp khí hoặc để xử lý các tạp chất độc hại.
Điều cần lưu ý trong quá trình hấp thụ, đặc biệt là các quá trình hấp thụ hóa học,
thường phát sinh nhiệt, điều này sẽ làm điều kiện cân bằng của hệ thay đổi.
 Ưu điểm của quá trình hấp thụ:
- Có lợi về mặt chi phí, dễ tận dụng được dung mơi có sẵn (điển hình là nước).
Nước có thể hấp thụ vật lý các chất khí độc hại như NH3, SO2, H2S,…
- Có thể xử lý bụi khi trong khí thải có chứa cả bụi lẫn các khí độc hại mà các
chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước rửa.
- Là phương pháp kinh điển trong xử lý khí thải nên người kỹ sư dễ dàng học
hỏi kinh nghiệm từ những người đi trước.
 Nhược điểm của quá trình hấp thụ:
- Phụ thuộc lớn vào nhiệt độ. Khơng thể hấp thụ dịng khí có nhiệt độ cao (trên
50°C) vì sẽ làm giảm đáng kể hiệu suất hấp thụ.
- Cần phải tính tốn đến việc xử lý dung mơi sau hấp thụ dựa vào yếu tố kinh tế
- kỹ thuật - môi trường.

18

- Cần kiểm soát hệ thống để không xảy ra các hiện tượng tới hạn như trạng thái
ngập lụt, trạng thái nhỏ giọt,…

2.3.2. Tổng quan quá trình hấp phụ
Hấp phụ là q trình lơi cuốn một hay nhiều cấu tử từ pha khí hay pha lỏng
bởi chất rắn. Hấp phụ dựa trên độ rỗng của chất rắn với bề mặt tiếp xúc lớn như
than hoạt tính, silicagel,…

Phụ thuộc bản chất của khí tác dụng lên bề mặt chất rắn, hấp phụ được chia làm 2
loại:
 Hấp phụ vật lý: Hấp phụ không kèm theo phản ứng hóa học được chia ra làm
hấp phụ vật lý và hấp phụ hoạt tính. Trong hấp phụ vật lý, cấu tử giữa các pha
liên kết với nhau nhờ các lực vật lý. Vì vậy, hấp phụ vật lý chính là hiện tựng
tương tác thuận nghịch của các lực hút giữa các phân tử của chất rắn và của chất
bị hấp phụ. Quá trình này đi kèm với hiện tượng phát nhiệt, do đó q trình xảy
ra ở nhiệt độ thấp, tương tự như quá trình ngưng tụ.
 Hấp phụ hóa học: Là kèm theo liên kết hóa học giữa chất được hấp ohuj và chất
hấp phụ, kết quả của quá trình này là tạo thành liên kết mới. Quá trình hấp phụ
hóa học thường khơng thuận nghịch. Hấp phụ hóa học có tầm quan trọng đặc
biệt trong phản ứng xúc tác. Một điều đặc biệt quan trọng khi khảo sát quá trình
hấp phụ là vận tốc hấp phụ diễn ra rất nhanh với trạng thái cân bằng đạt được
tức thời.
Hấp phụ được úng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sấy khô
không khí ẩm, tách và thu hồi ethyl accetate và toluene ra khỏi cellophane (giấy
bóng kính), thu hồi các dung mơi có giá trị trong dịng khí, khử các chất độc hại
trong khơng khí như VOCs, xử lý và làm trong dung dịch cũng như để phân riêng
hỗn hợp khí và hơi, xử lý NH3 trước thiết bị tiếp xúc, sấy khí thiên nhiên, tách
hydrocarbon vịng thơm từ dịng khí cốc hóa, trong sản xuất nhựa, tổng hợp cao su,
hóa dầu và rất nhiều các mục đích khác.
 Ưu điểm của q trình hấp phụ:
- Có lợi ích kinh tế khi thu hồi được chất hấp phụ khi hoàn nguyên vật liệu hấp
phụ.

19

- Chất hấp phụ là chất rẻ tiền, có nguồn gốc thân thiện với mơi trường (gáo dừa,
vỏ của các loại nhuyễn thể,…)
 Nhược điểm của quá trình hấp phụ:


- Nếu chất hấp phụ khơng có hiệu quả tái sử dụng thì sẽ nảy sinh bài tốn xử lý
ơ nhiễm thứ cấp.

- Nếu dịng khí có nhiều bụi thì bụi là tác nhân phủ bề mặt của chất hấp phụ,
làm giảm hiệu suất của chất hấp phụ.

- Phải tính tốn tới các giới hạn cháy nổ vì một số chất khí khi hấp phụ sẽ tỏa
nhiệt.

2.3.3. Xử lý khí ơ nhiễm bằng q trình thiêu đốt hoặc đốt cháy sau
Xử lý ô nhiễm bằng q trình thiêu đốt hoặc cịn gọi là đốt cháy sau (after -
burning) được áp dụng khá phổ biến trong trường hợp lưu lượng khí thải lớn mà
nồng độ chất ô nhiễm cháy được lại rất bé, đặc biệt là những chất ơ nhiễm có mùi
khó chịu. Q trình thiêu đốt rất thích hợp cho những trường hợp sau đây:
 Phần lớn các chất ơ nhiễm có mùi khó chịu đều cháy được hoặc thay đổi được
về mặt hóa học để biến thành các chất ít cị mùi hơn khi phản ứng với oxy ở
nhiệt độ thích hợp.
 Các loại sol khí hữu cơ có khói nhìn thấy được, ví dụ như khói từ lị rang cà phê,
lị sản xuất thịt hun khói, lị nun men sứ,…
 Một số các hơi, khí hữu cơ nếu thải trực tiếp vào khí quyển sẽ có phản ứng với
sương mù và gây tác hại cho mơi trường. Q trình thiêu đốt có tác dụng phân
hủy rất hiệu quả các chất này.
 Một số các loại công nghệ như công nghệ khai thác và lọc dầu thải ra rất nhiều
khí cháy được kể cả những chất hữu cơ rất độc hại. Phương pháp xử lý hiệu quả
và an toàn nhất cho trường hợp này là thiêu đốt bằng ngọn lửa trực tiếp, thiêu
đốt ngay bên trong ống khói hoặc buồng đốt riêng biệt.
 Những ưu điểm chủ yếu của phương pháp xử lý khí ơ nhiễm bằng thiêu đốt:
- Phân hủy được hoàn toàn các chất ô nhiễm cháy được khi thiết bị thiêu đốt
được thiết kế và vận hành đúng cách.

- Khả năng thích ứng của thiết bị đối với sự thay đổi vừa phải của lưu lượng khí
thải cũng như nồng độ chất ơ nhiễm trong khí thải.

20