1. Nhu cầu sử dụng xi măng
Khi đất nước đang có những bước chuyển mình mạnh mẽ, phát triển vượt bậc cả về kinh tế cũng như các lĩnh vực khác thì nhu cầu xây dựng các cơ sở vật chất, các khu công nghiệp, cầu cống, đường xá, nhà ở… ngày càng tăng cao. Do đó nhu cầu về nguyên vật liệu, đặc biệt là xi măng là cực kỳ lớn.
Theo số liệu thống kê sơ bộ năm 2020 nhu cầu sử dụng xi măng của nước ta lên đến 112 triệu tấn. Trong những năm qua ngành xi măng đóng góp một phần không nhỏ vào tốc độ tăng trưởng kinh tế Việt Nam, trung bình từ 10 - 12% GDP. Vì thế Chính phủ xác định xi măng là ngành phát triển chiến lược nhằm hỗ trợ phát triển kinh tế - xã hội.
Khi nhu cầu xi măng ngày càng lớn thì các công ty sản xuất buộc phải nâng cao công suất hoạt động hoặc xây dựng thêm nhiều nhà máy mới. Nguồn cung xi măng lớn thúc đẩy kinh tế tăng trưởng nhưng cũng để lại nhiều hệ lụy về ô nhiễm môi trường phát sinh từ bụi xi măng, đặt cuộc sống của chúng ta vào vùng nguy hiểm.
2. Mối nguy hại từ bụi xi măng
Nếu quan sát bằng mắt thường, bạn sẽ thấy những hạt bụi xi măng dường như rất nhỏ nhưng mối nguy hại từ chính những hạt bụi đó đưa đến lại rất lớn cho con người, động, thực vật. Cụ thể:
- Động vật hít thở bụi xi măng không gây một biến đổi bệnh lý cấp tính hoặc mãn tính nào. Tuy nhiên bụi bám trên lá và thân cây làm cho thực vật không quang hợp được.
- Bụi xi măng ở dạng rất mịn (cỡ hạt nhỏ hơn 3μm) lơ lửng trong khí thải, khi hít và phổi dễ gây bệnh về đường hô hấp. Đặc biệt, khi hàm lượng SiO2 tự do lớn hơn 2% có khả năng gây bệnh silicon phổi, một bệnh được coi là bệnh nghề nghiệp nguy hiểm, phổ biến nhất của công nghệ sản xuất xi măng.
- Bụi theo gió phát tán rất xa, sa lắng xuống mặt đất và nước, lâu dần làm hỏng đất trồng, suy thoái hệ thực vật. Bụi trong không khí là vấn đề nan giải nhất trong công nghiệp sản xuất xi măng.
3. Các phương pháp xử lý bụi xi măng
Loại bỏ bụi xi măng là nhiệm vụ cấp thiết của các nhà máy sản xuất xi măng, đảm môi trường trong lành cho con người. Hiện nay, hệ thống xử lý bụi đến từ các đơn vị cung cấp dịch vụ này đang hoạt động rất hiệu quả, đưa đến cho khách hàng nhiều phương pháp khác nhau từ tính chất và kích thước của hạt bụi. Trong đó có thể kể đến một số phương pháp sau:
3.1. Phương pháp lọc bụi khô
Thiết bị thu hồi bụi khô hoạt động dựa trên cơ chế lắng khác nhau: trọng lực (các buồng lắng bụi), quán tính (lắng bụi nhờ thay đổi hướng chuyển động của dòng khí hoặc nhờ vào vách ngăn) và ly tâm (các cyclon đơn, nhóm và tổ hợp, các thiết bị thu hồi bụi máy và động). Các thiết bị thu hồi bụi nêu trên chế tạo và vận hành đơn giản, được áp dụng phổ biến trong công nghiệp. Tuy nhiên hiệu quả thu hồi bụi không phải lúc nào cũng đạt yêu cầu nên thường đóng vai trò xử lý sơ bộ.
Ở phương pháp này, đơn vị thực hiện dịch vụ xử lý bụi sẽ tiến hành bằng nhiều thiết bị cụ thể khác nhau tùy theo loại bụi.
3.1.1. Buồng lắng bụi
Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là lợi dụng trọng lực của các hạt bụi khi dòng khí chứa bụi chuyển động ngang trong thiết bị khi đó hạt bụi chịu tác dụng đồng thời của hai lực tác dụng. Lực tác dụng theo phương ngang do chuyển động của dòng khí và lực trọng trường. Nếu lực tác động ngang nhỏ, hạt bụi có thể lắng đọng trên bề mặt của thiết bị lắng bụi. Để đạt được điều đó, vận tốc chuyển động của hạt bụi phải nhỏ đồng thời kích thước buồng lắng bụi phải lớn để thời gian lưu bụi càng lâu càng tốt.
* Ưu điểm:
- Chế tạo đơn giản
- Chi phí vận hành và bảo trì thiết bị thấp
* Nhược điểm:
- Buồng lắng bụi có kích thước lớn, chiếm nhiều diện tích
- Hiệu suất không cao
3.1.2. Cyclone
Thiết bị cyclone được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp có hiệu quả cao khi kích thước hạt bụi > 5μm. Thu hồi bụi trong cyclone diễn ra dưới tác dụng của lực ly tâm.
Nguyên lý hoạt động như sau: Dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của cyclone, thân cyclone thường là hình trụ có đáy là hình chóp cụt. Ống khí bẩn vào thường có dạng khối chữ nhật, được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân cyclone.
Khí vào cyclone thực hiện chuyển động xoắn ốc, dịch chuyển xuống dưới và hình thành dòng xoáy ngoài. Lúc đó, các hạt bụi dưới tác dụng của lực ly tâm văng vào thành cyclone. Tiến gần đáy chóp, dòng khí bắt đầu quay ngược trở lại và chuyển động lên trên hình thành dòng xoắn trong.
Các hạt bụi văng đến thành dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng lực từ đó ra khỏi cyclone, qua ống xả bụi. Khí sạch sau khi xử lý được đưa ra ở phía trên đỉnh thiết bị bởi ống trung tâm.
* Ưu điểm:
- Không có phần chuyển động nên tăng độ bền của thiết bị
- Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 500oC)
- Thu hồi bụi ở dạng khô
- Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 - 1500N/m)
- Làm việc ở áp suất cao
- Năng suất cao, rẻ
- Có khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt cyclon
- Hiệu suất không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi
- Chế tạo đơn giản.
* Nhược điểm:
- Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước < 5 μm
- Không thể thu hồi bụi kết dính.
3.1.3 Thiết bị lọc túi vải
Các thiết bị này phổ biến nhất, đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng tay áo hình trụ được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị cơ cấu rũ bụi.
Đường kính tay áo có thể khác nhau, phổ biến nhất là 120 - 300mm và chiều dài 1000 - 3000mm. Tỉ lệ chiều dài và đường kính tay áo thường vào khoảng (16 - 20):1.
Nguyên lý hoạt động: Quá trình lọc bụi trên vải lọc xảy ra theo 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Khi vải lọc còn sạch, các hạt bụi lắng trên các lớp xơ nằm trên bề mặt sợi và giữa các sợi. Ở giữa giai đoạn này, hiệu suất lọc bụi còn thấp
- Giai đoạn 2: Khi đã có 1 lớp bụi bám trên bề mặt vải, lớp bụi này trở thành môi trường lọc bụi thứ hai. Hiệu suất lọc bụi ở giai đoạn này rất cao
- Giai đoạn 3: Sau một thời gian làm việc, lớp bụi bám trên vải sẽ dày lên làm tăng trở lực của thiết bị, vì vậy phải làm sạch vải lọc. Sau khi làm sạch vải lọc vẫn còn một lượng lớn bụi nằm giữa các xơ, cho nên giai đoạn ba này hiệu suất lọc vẫn còn cao.
* Ưu điểm: Hiệu suất lọc bụi cao (98-99%) phù hợp với các loại bụi có đường kính nhỏ
* Nhược điểm: Giá thành và chi phí quản lý cao vì đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc, thiết bị rũ bụi.
3.2 Phương pháp lọc tĩnh điện
Trong thiết bị lọc điện, khí được xử lý bụi nhờ tác dụng của lực điện trường.
Nguyên lý hoạt động: Khí thải được thổi qua hai điện cực. Điện cực nối đất được gọi là điện cực lắng vì bụi chủ yếu được lắng ở điện cực này. Điện cực còn lại được gọi là quầng sang. Điện cực này được cung cấp dòng điện một chiều có hiệu thế cao, do điện thế cao nên cường độ điện trường xung quanh lớn và gây ra sự va đập ion mãnh liệt.
Dưới tác dụng của lực điện trường các ion sẽ chuyển động về phía các điện cực trái dấu và tạo nên dòng điện. Khi thổi khí thải có chứa bụi qua không gian của hai điện cực, các ion sẽ bám dính trên bề mặt các hạt bụi và hạt bụi trở nên mang điện.
Dưới tác dụng của lực điện trường, các hạt bụi sẽ chuyển dịch tới các điện cực trái dấu. Khi tới các điện cực, các hạt bụi được lắng lại trên bề mặt điện cực. Theo những khoảng thời gian xác định, tùy thuộc mức độ tích tụ bụi, người ta rung lắc điện cực hoặc xối nước điện cực rồi thu lấy bụi.
Trong công nghiệp, người ta sử dụng thiết bị lọc điện ướt, trong đó việc làm sạch các điện cực được thực hiện bằng cách tưới qua vòi phun. Thiết bị lọc điện ướt được ứng dụng để thu hồi bụi, sương các axit khác nhau. Thiết bị lọc điện xử lý thể tích khí lớn khỏi các hạt bụi kích thước từ (0,01 - 10μm) ở nhiệt độ đến 400 - 500oC. Trở lực của thiết bị lọc điện khoảng 150Pa. Tiêu hao điện năng cho xử lý khí khoảng (0,36:1,8)106J.
Bụi có độ dẫn điện càng cao thì hiệu quả thu hồi chúng trong thiết bị lọc điện càng lớn. Thành phần khí và bụi ảnh hưởng đến độ dẫn của nó. Khi độ ẩm của khí tăng, điện trở riêng phần của bụi giảm. Nếu vận tốc khí trong thiết bị lọc điện tăng thì hiệu quả xử lý giảm và ngoài ra còn tăng khả năng cuốn bụi theo dòng khí.
* Ưu điểm:
- Hiệu suất thu hồi bụi cao, đạt tới 99%
- Chi phí năng lượng thấp
- Có thể thu được các hạt bụi có kích thước nhỏ tới 0,1 μm và nồng độ bụi từ vài gam đến 50g/m
- Chịu được nhiệt độ cao (nhiệt độ khí thải có thể tới 500oC)
- Có thể tự động hóa điều khiển hoàn toàn
* Nhược điểm:
- Do độ nhạy cao nên khi có sự thay đổi dù nhỏ giữa giá trị thực và giá trị khi tính toán của các thông số thì hiệu quả thu hồi bụi cũng bị sụt giảm nhiều.
- Khi có sự cố cơ học dù nhỏ cũng làm ảnh hưởng tới hiệu quả thu bụi.
- Không sử dụng được với khí thải có chứa chất dễ nổ vì thường xuất hiện các tia lửa điện
3.3 Phương pháp lọc bụi ướt
Nguyên tắc của phương pháp lọc bụi ướt là người ta cho dòng không khí có chứa bụi tiếp xúc trực tiếp với dung môi ( thường là nước). Quá trình tiếp xúc có thể ở dạng hạt (khi nước được phun thành các hạt nước có kích thước nhỏ và mật độ cao), dạng bề mặt khi thiết bị có sử dụng lớp đệm ( nước chảy trên các bề mặt vật liệu đệm), dạng bọt khí khi sử dụng tháp sủi bọt hay tháp mâm. Các hạt bụi có thể kết dính lại với nhau và bị giữ lại trong dung môi nhờ cơ chế và đập, tiếp xúc và khuếch tán còn dòng không khí sạch sẽ đi ra khỏi thiết bị.
* Ưu điểm:
- Dễ chế tạo, giá thành thấp
- Hiệu quả thu hồi bụi cao
- Có thể làm việc với khí nhiệt độ và độ ẩm cao
- Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến 0,1 μm
- Lọc được khí độc.
* Nhược điểm:
- Bụi thu được ở dạng cặn do đó phải xử lý nước thải, làm tăng giá quá trình xử lý.
- Các giọt lỏng có khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lắng trong ống dẫn và máy hút.
- Trong trường hợp khí có tính ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường ống bằng vật liệu chống ăn mòn.
Chất lỏng tưới thiết bị là nước. Khi kết hợp quá trình thu hồi bụi với xử lý hóa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ.
ximang.vn (TH)