Lịch Sử Ra Đời Lọc Bụi Tĩnh Điện ESP - Electrostatic Precipitator

05/05/2023 - 1644 lượt xem

Ngày nay, Hệ thống lọc bụi tĩnh điện ESP - Electrostatic Precipitator đã và đang trở thành một phần không thể thiếu trong các nhà máy nhiệt điện, nhà máy xi măng, nhà máy thép, v.v trên toàn thế giới với những công dụng và hiệu quả lọc bụi mà nó mang lại. Vậy, ta có thể thay thế ESP không? có thể không lắp đặt ESP không? Các phương án nâng cao hiệu suất ESP? Hãy cùng Evertech Việt Nam tìm hiểu nhé!!!

Ở bài viết này, EverTech Việt Nam sẽ giới thiệu về một hệ thống mang tính cách mạng, thay đổi cục diện, bảo vệ môi trường.

Hệ thống ESP là gì?

Nếu bạn đốt một đống củi ở vườn sau, khu cắm trại hoặc bất cứ một nơi nào khác, bạn sẽ thấy một ít tro than còn sót lại. Bạn có một ngọn lửa cùng tàn tro và rất nhiều khói, chúng tôi đang nói đến khi bạn đốt một đống củi hoặc than. Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu bạn đốt rất nhiều than, một kho than rất lớn?

Tương tự như đống củi, lượng than đốt lớn cũng sẽ cung cấp một lượng nhiệt năng khổng lồ và vô số khói, sau quá trình cháy bạn cũng thu được một lượng than cực lớn. Chúng tôi lấy ví dụ cho nhà máy lò hơi đốt than, than trong quá trình đốt sẽ sản sinh ra tro và khói bụi. Lượng tro nặng, kích cỡ lớn sẽ được rơi xuống đáy lò (lượng tro xỉ này chúng tôi gọi là xỉ đáy Bottom Ash). Lượng tro đáy này sẽ được hệ thống thuyền xích của nhà máy đưa ra ngoài và bán cho các ngành công nghiệp xây dựng để sản xuất vật liệu hoặc có thể chôn lấp. Khói bụi sẽ đi ra ngoài lò hơi, một số bụi sẽ bám vào các bộ phận khác như đường ống của các bộ sấy khí, Economizer, Quạt sấy khí APH, v.v. còn lại sẽ được thải ra môi trường (lượng bụi đi ra khỏi lò hơi chúng tôi gọi chúng là tro bay Fly Ash). Chúng ta đều không ai muốn hít phải loại bụi này vì chúng gây ung thư, những bệnh về hô hấp, v.v… nếu chúng bay trong không khí. Ngoài ra, nếu lượng tro đó được thải ra cánh đồng hoặc vùng đất nào đó sẽ khiên chúng bị nhiễm hoá chất và tăng độ PH của đất. Điều này thực sự gây hại rất lớn đến môi trường.

Vì vậy, việc xả khói thải ra khỏi lò hơi gồm tro bay ra môi trường là không chấp nhận được. Sau đây, chúng tôi sẽ chỉ ra cho các bạn cách mà các nhà máy tách lượng tro bụi ra khỏi dòng khói thải.

Các nhà máy đã sử dụng hệ thống lọc bụi tĩnh điện ESP (ElectroStatic Precipitator).

Lọc bụi tĩnh điện ESP là hệ thống lọc loại bỏ các hạt bụi có kích thước nhỏ khỏi dòng không khí chảy qua buồng lọc, trên nguyên lý ion hoá và tách bụi ra khỏi không khí khi chúng đi qua vùng có trường điện lớn.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống ESP

Khi dòng khói đi qua điện trường (được tạo bởi dòng điện một chiều có hiệu điện thế cao) dòng khói sẽ được điện li tạo thành các điện tử, các ion âm và các ion dương. Bụi trong khói khi đi qua điện trường cũng bị nhiễm điện, các hạt bụi nhiễm điện sẽ bị hút về phía các điện cực trái dấu và bám trên bề mặt các điện cực. Sau một thời gian bụi bám trên bề mặt điện cực sẽ có chiều dày nhất định thì sẽ được hệ thống búa gõ, máy rung tách các hạt bụi và đưa về phễu thu hồi.

Với nguyên lý hoạt động như vậy, ESP thường sẽ đạt hiệu quả lọc bụi lên đến 99%.

Cấu tạo ESP

ESP là một hệ thống lớn gồm các thành phần :

- Khung vỏ

- Hệ thống điện cực (trái tim của ESP)

- Hệ thống búa gõ

- Màn phân phối khí

- Phễu thu hồi

- Hệ thống cung cấp điện áp cao

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của ESP

Trước khi đi vào các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của ESP chúng ta hãy cùng phân tích các công thức về hiệu suất lọc bụi sau:

Điện tích tối đa các hạt bụi sẽ được nạp:

(1)

Trong đó:

- Q là điện tích hạt bụi

- K1 là điện tích của Electron

- E(Peak)là suất điện động đỉnh của hệ thống phát điện áp cao

- D là kích thước của hạt bụi

Lực hút từ hạt bụi qua bản cực thu:

(2)

Trong đó:

- E(Mean) là suất điện động trung bình của hệ thống phát điện áp cao

Vận tốc của hạt bụi:

(3)

Từ đó hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện được tính bằng công thức :

(4)

hay:

(5)

Trong đó:

- A: Diện tích mặt cắt ngang của ESP

- Q: Lưu lượng của dòng khí

Từ các công thức tính toán hiệu suất của ESP, ta thấy rằng hiệu suất ngoài phụ thuộc vào các đặc tính của dòng khói, của dòng bụi, nó còn phụ thuộc rất lớn vào điện áp đỉnh, và điện áp trung bình của hệ thống phát điện áp cao.

Nâng cao hiệu quả ESP

Nâng cao hiệu quả ESP cần kết hợp rất nhiều yếu tố từ việc bảo trì bảo dưỡng lại hệ thống, thiết kế lại phần cơ khí, lắp đặt thêm các trường để gia tăng kích thước của ESP, v.v… Tuy nhiên các lĩnh vực về bảo trì cơ khí thường sẽ tốn rất nhiều thời gian dừng máy, nhân lực, kinh phí mà kết quả lọc bụi PM 2.5 không thay đổi đáng kể.

Trong khói thải của nhà máy chứa rất nhiều thành phần bụi có nhiều kích cỡ và điện trở suất khác nhau, chính vì vậy để chúng nhiễm điện ta cần một điện trường đủ lớn để đánh thủng các lớp Electron bên ngoài của các hạt bụi. Theo khảo sát, kích cỡ hạt bụi và điện trở suất của hạt bụi là hai đại lượng tỉ lệ nghịch, có nghĩa là các hạt có kích thước càng to thì điện trở suất càng nhỏ, khả năng bị nhiễm điện và bám dính vào các tấm bản cực thu của ESP càng dễ dàng.

Các trường đầu của hệ thống ESP thường sẽ là những nơi có khả năng lọc bụi cao nhất và lọc được những hạt bụi có kích cỡ lớn nhất. Còn lại những hạt bụi mịn và trơ nhất lại dễ dàng thoát ra khỏi các trường đầu, và sẽ được thu lại tại những trường sau của hệ thống ESP. Tuy nhiên, trên thực tế ESP không thể thu lại được 100% lượng bụi trong khói thải mà chúng chỉ có thể thu được một phần lớn các hạt bụi (điện trở suất thấp), còn những hạt bụi mịn và nhỏ với kích thước PM 2.5 lại rất khó thu lại. Và thật không may khi các hạt bụi mịn này lại là các hạt gây ra các bệnh tật ở đường hô hấp.

Rất nhiều nhà máy đã cải tiến các trường cuối, thay đổi kết cấu cơ khí cực phóng từ dạng gai sang dạng xoắn hoặc lắp đặt thêm một vài trường khác để xử lý các hạt bụi mịn này. Việc này gây tốn rất nhiêu chi phí, nồng độ phát thải bụi giảm tuy nhiên vẫn ở ngưỡng nguy hại với môi trường và sức khoẻ con người.

Các nhà máy tại Việt Nam hiện tại đang sử dụng loại biến áp chỉnh lưu T/R, một số nhà máy dùng loại cao cấp hơn đó là biến áp cao tần HF. Ở trạng thái vận hành, các biến áp này chỉ có thể phát ra mức điện áp cao nhất khoảng 70KV đối với biến áp T/R hoặc tối đa 100KV đối với biến áp HF (điều này còn phụ thuộc vào điều kiện nhà máy). Điều đó là chưa đủ để có thể đánh thủng các lớp Electron bên ngoài của các hạt bụi trơ, mịn. Như vậy, ta có thể đánh giá rằng hiệu quả lọc bụi hiện tại của ESP ở Việt Nam là không cao.

- Hiệu quả lọc bụi:

Phân tích dạng sóng đầu ra điện áp của các máy biến áp T/R và HF ta thấy một đặc điểm đó là tần số hoạt động của chúng khá ổn định, thời gian ở điện áp đỉnh lớn. Chính vì vậy rất khó có thể đẩy điện áp lên cao do hiện tượng phóng tia lửa điện giữa hai bản cực. Điều này gây khó khăn cho việc xử lý các hạt bụi có điện trở suất lớn.

- Hiệu quả về chi phí:

Một trong các hiện tượng điển hình của ESP hiện tại đó là Spark (phóng tia lửa điện giữa các bản cực). Hiện tượng này dẫn khiến điện áp sụt giảm, và dòng điện đột ngột tăng cao, từ đó tổn hao công suất cho việc Spark là rất lớn. Chính vì vậy sẽ tốn rất nhiều chi phí cho điện năng tiêu thụ tự dùng.

- Độ bền thiết bị:

Do hiện tượng Spark diễn ra thường xuyên, chính vì vậy các bản cực thu cũng ảnh hưởng rất nhiều. Dòng điện Spark rất lớn và sẽ khiến các tấm cực thu bị đánh thủng, từ đó giảm hiệu năng thu bụi của tấm bản cực thu cũng đồng thời giảm tuổi thọ của hệ thống.

Loại bỏ buị PM 2.5

Bụi mịn là tác nhân sâu xa nhất khiến cho ESP hoạt động không hiệu quả, hơn nữa với các quy định mới của chính phủ đang dần siết chặt về nồng độ phát thải; loại bụi mịn đã, đang và sẽ là một vấn đề mang tính cấp thiết nhất các nhà máy.

Theo những chuyên gia đến từ FLSmidth – tập đoàn hơn 100 năm trong lĩnh vựa lọc bụi tĩnh điện: Việc loại bỏ bụi mịn của ESP đến nay hoàn toàn có thể được giải quyết, và cách tối ưu nhất đó là sử dụng máy biến áp kích xung COROMAX.

Hiện nay, COROMAX đã được áp dụng tại hơn 700 nhà máy trên thế giới, hiệu suất lọc bụi của ESP đã được nâng cao rõ rệt.

Kết luận

Những loại bụi có kích thước nhỏ tồn tại trong các nhà máy, xí nghiệp đang đe dọa nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe của người lao động. Chúng rất khó xử lý nếu không lựa chọn phương pháp đúng và phù hợp. Trên thế giới hiện nay bên cạnh việc áp dụng biến áp T/R hoặc HF cho ESP thì COROMAX đang là xu thế mới của thế giới về lọc bụi mịn PM 2.5. Cùng tìm hiểu ngay về hệ thống COROMAX tại link dưới bài viết Tối ưu ESP, Nâng cao hiệu quả lọc bụi tĩnh điện, ESP, giảm chi phí, Spark, dust emission (evertech.vn) nhé!

Mọi thông tin chi tiết về sản phẩm, quý khách hàng vui lòng liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ VÀ ĐẦU TƯ EVERTECH VIỆT NAM

Địa Chỉ: Tòa nhà MHDI, số 60 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội

Phone: 024.8585.2299

Hotline: 088.604.6088

Email: sales@evertech.vn

Website: evertech.vn