Tóm tắt Luận án Việc nghiên cứu xác định bộ thông số kỹ thuật của lưới phân dòng khí trong thiết bị lọc bụi tĩnh điện nhằm nâng cao hiệu suất lọc

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án 
 Trên thế giới các nhà khoa học phải làm thực nghiệm để xác định thông số thiết kế cho lưới phân dòng và phải làm thực nghiệm để xác định các thông số kỹ thuật khi lắp đặt cho bộ lưới phân dòng khí đưa vào vận hành. Tại Việt nam đã gây không ít khó khăn cho các nhà máy chủ động mỗi khi thay thế sửa chữa. Đặc biệt khi thay đổi nhiên liệu đốt, thay đổi lưu lượng gió, thay hệ tấm lọc. Việc nghiên cứu xác định bộ thông số kỹ thuật của lưới phân dòng khí trong thiết bị lọc bụi tĩnh điện nhằm nâng cao hiệu suất lọc" là vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao tại Việt Nam hiện nay. 
2. Mục tiêu nghiên cứu:
 - Nghiên cứu lý thuyết về ảnh hưởng mức đều vận tốc khí tới hiệu suất lọc bụi kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình để xác định ảnh hưởng của một số thông số kỹ thuật của lưới phân dòng đến mức đều vận tốc dòng khí;
 - Thực nghiệm kiểm chứng kết quả thí nghiệm trên thiết bị lọc bụi bằng điện công nghiệp. 
3. Đối tượng nghiên cứu: 
 Đối tượng nghiên cứu là thực nghiệm trên mô hình LBTĐ để xác định ảnh hưởng của một số thông số kỹ thuật của lưới phân dòng đến mức đều của vận tốc dòng khí sau đó kiểm chứng hiệu suất trên thiết bị lọc bụi công nghiệp có công suất 55 MW trên cơ sở áp dụng 01 phương án có mức đều tốt đã đạt được trên mô hình thí nghiệm.
4. Phạm vi nghiên cứu: 
- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ lọc bụi bằng điện loại khô;
 	- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về ảnh hưởng mức đều của vận tốc khí tới hiệu suất lọc bụi của thiết bị LBTĐ khô;
 	- Thực nghiệm tìm giải pháp tạo mức đều của trường vận tốc trên mô hình bằng phương pháp cơ khí là điều chỉnh môt số thông số kỹ thuật lưới phân dòng khí như vị trí lắp lưới, số lượng lưới lắp đồng thời, lưới với hai dạng lỗ vuông và tròn. Trong đó hệ số thoáng chọn f = 45% [14, 15], sau đó kiểm chứng 01 phương án có mức đều tốt trên thiết bị LBTĐ công nghiệp loại khô có công suất 55 MW.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình để xác định ảnh hưởng của một số thông số kỹ thuật của lưới phân dòng đến mức đều của vận tốc dòng khí đồng thời kiểm chứng kết quả thí nghiệm của mô hình vào thiết bị LBTĐ công nghiệp;
- Sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất để đánh giá kết quả thực nghiệm.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của kết quả luận án
6.1. Ý nghĩa khoa học:
 	- Xác định được giải pháp cơ khí là điều chỉnh một số thông số kỹ thuật chính của bộ lưới phân dòng, tạo được mức đều của vận tốc đạt 10% -15%;
 	- Kết quả thực nghiệm đã đa dạng hóa được lưới phân dòng khí với hệ lỗ vuông có thể áp dụng được vào thiết kế lưới cho lọc bụi tĩnh điện, không chỉ còn phụ thuộc vào chủng loại lưới với hệ lỗ tròn;
 	- Kết quả nghiên cứu trên có thể làm cơ sở để nghiên cứu, áp dụng cho LBTĐ có công suất khác nhau.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
 	- Kết quả đã được kiểm chứng lắp 01 bộ lưới đối xứng với độ thoáng 45%, hệ lỗ tròn trên thiết bị bằng lọc bụi tĩnh điện công nghiệp có công suất 55MW cho hiệu suất lọc 99,2%;
 	- Kết quả có thể làm căn cứ nghiên cứu, áp dụng cho LBTĐ có công suất khác nhau;
 	- Việc đa dạng hóa được hệ lỗ vuông trên lưới phân dòng khí là đem lại hiệu quả kinh tế đáng kể trong điều kiện Việt nam, giá thành chế tạo lưới cùng vật liệu có cơ tính cao, cùng tiết diện hệ lỗ vuông giá chỉ bằng 40% giá chế tạo hệ lỗ tròn.
7. Đóng góp mới
 Lần đầu tại Việt nam bằng nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm đã tìm được giải pháp cơ khí tạo mức đều của vận tốc khí trên mô hình buồng của lọc bụi tĩnh điện trên cơ sở điều chỉnh một số thông số kỹ thuật của bộ lưới phân dòng hệ lỗ vuông, tròn có độ thoáng 45%, đã kiểm chứng làm nâng cao hiệu suất lọc khi lắp 01 bộ lưới đối xứng tại cửa vào và ra trên thiết bị LBTĐ bụi than công nghiệp, công suất 55MW.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LỌC BỤI BẰNG ĐIỆN
1.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc thiết bị lọc bụi bằng điện
 Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc bụi Hình 1.2. Thiết bị lọc bụi bằng điện bằng điện hai vùng
1.2. Phân loại lọc bụi tĩnh điện khô 
Hình 1.5. Phân loại lọc bụi tĩnh điện khô Hình 1.8. Sơ đồ cấu tạo của lọc bụi tĩnh điện kiểu nằm ngang
1.3. Khái niệm lọc bụi bằng điện loại khô
 Lọc bụi trong đó làm sạch khí xảy ra trong điều kiện nhiệt độ cao hơn điểm sương, do vậy bụi thu được luôn ở trạng thái khô.
1.4. Nguyên lý cấu tạo của lọc bụi bằng tĩnh điện 
 Thể hiện ở hình 1.8
1.5. Hiệu suất của lọc bụi bằng tĩnh điện
1.5.1. Phương trình của lọc bụi bằng tĩnh điện
- vận tốc cực đại của dòng khí: 	 (1.1) 
 Hình 1.9. Sơ đồ toán thiết bị lọc bụi bằng điện kiểu ống 
 1.5.2. Hiệu suất lọc theo cỡ hạt của thiết bị lọc bụi bằng điện 
Hiệu suất lọc- nồng độ đầu và cuối của bụi khí đi 
qua bộ lọc 
Kiểu tấm bản: 	
 Hình 1.10. Sơ đồ tính toán hiệu suất lọc
1.6. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện 
a) Yếu tố tính chất của khí cần làm sạch 
b) Ảnh hưởng của điện trở suất lớp bụi
Hình 1.13. Đồ thị ảnh hưởng điện trở suất Hình 1.12. Sự ảnh hưởng của kích thước hạt bụi
 đ) Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất lọc
e) Ảnh hưởng của độ ẩm tới hiệu suất
Hình 1.15. Đồ thị tương quan giữa hiệu suất và độ ẩm Hình1.14. Đồ thị sự ảnh hưởng của nhiệt độ 
 h) Ảnh hưởng của vận tốc di chuyển phần tử bụi tới hiệu suất lọc 
 η = e - vA/Q (1.24)
 Nhận xét: Hiệu suất lọc (η) của thiết bị bằng điện phụ thuộc vào các thông số chính như vận tốc (ω) và đường kính (δ) của hạt bụi, vận tốc (v) của dòng khí, lưu lượng của dòng khí (L), chiều dài của buồng lọc (A), tiệt diện của bản lọc,... Nhưng không thấy công trình nào nghiên cứu làm rõ về ảnh hưởng của mức đều vận tốc khí (v) tới hiệu suất lọc (η). 
1.7. Tình hình nghiên cứu trong nước về thiết bị lọc bụi bằng điện 
1.8. Tình hình nghiên cứu trên thế giới về ảnh hưởng của trường vận tốc dòng khí tới hiệu suất lọc của thiết bị lọc bụi bằng điện 
 	- Tác giả I. C. Riman [12]: đã nghiên cứu tác động của sự làm đều trở lực khí
 	- G.A.Gygienco [14]: điều chỉnh độ đồng đều vận tốc của dòng khí
 	- Elder [26]: bằng thực nghiệm đã tìm ra mối ràng buộc tuyến tính giữa độ đồng đều của vận tốc đặc tính của lưới phân phối dòng;
 	- Nhà khoa học Mak-Karty [27]: đã lập được phương trình của lực cản lưới phân phối khí dạng phẳng;
 	- Một số nghiên cứu thực nghiệm 1946-1948 [7]: góc mở cửa vào α1=24-180o; 	
- Viện Nghiên cứu khí thải công nghiệp của CHLB Nga ( Niiogaz) 1954: đã nghiên cứu trên mô hình thí nghiệm tạo được sự phân phối đều dòng khí [23], [24], [25];
 	- Tiến sỹ khoa học I.E. Ideltric (1983): đã kiểm chứng trên mô hình, sự phụ thuộc hiệu suất lọc vào hệ số đều của vận tốc khí bằng thực nghiệm [13], [15]. 
Kết luận chương 1:
1. Đã tổng quan nghiên cứu về công nghệ và thiết bị lọc bụi bằng điện loại khô, loại thiết bị được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy nhiệt điện than tại Việt nam;
2. Các yếu tố chính ảnh hưởng tới hiệu suất lọc của thiết bị gồm: Vận tốc dòng khí, hàm lượng bụi đầu vào, mức đều của vận tốc trong buồng lọc, độ ẩm của không khí, điện trở suất, tính chất khí lọc, nhiệt độ,;
3. Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới gần đây cho thấy có thể tạo được mức đều của vận tốc khí bằng phương pháp cơ khí là điều chỉnh một số thông số kỹ thuật của bộ lưới phân dòng khí; 
4. Đề tài đã lựa chọn phương pháp kết hợp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm để xác định ảnh hưởng của một số thông số kỹ thuật của bộ lưới phân phối dòng khí tới mức đều của vận tốc trong buồng lọc để nâng cao hiệu suất lọc bụi. 
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HIỆU SUẤT LỌC BỤI BẰNG ĐIỆN
2.1. Khái niệm chung cơ học về bụ
2.1.1. Bụi và phân loại
 Bụi thô, cát bụi (grit): hạt ; Bụi (dust): hạt chất rắn ; Khói: có kích thước hạt ;-Khói mịn (fume): hạt ; Sương (mist): hạt chất lỏng kích thước . 
2.1.2. Sức cản của môi chất chuyển động của hạt bụi 
a) Trường hợp hạt chuyển động với vận tốc không đổi
 Hình 2.1. Hệ số sức cản Ko phụ thuộc vào hệ số Raynon(Re), [33] 
Hạt hình cầu có đường kính chuyển động trong môi chất với vận tốc thì lực cản F của môi chất tác dụng lên hạt [39]: (2.2) 
Trong đó: - động năng ; A –diện tích tiết diện trực đối của hạt;
 -là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào hệ số Re (hình 2.1) [3]; - khối lượng đơn vị mỗi chất.
 Sisk F.J. [20] đã rút ra được công thức thực nghiệm với sai số 2% trong khoảng giá trị Re rất rộng (0,1 < Re < 3500):
 (2.9)
 Hình 2.3. Biểu đồ vận tốc rơi của hạt bụi Hình 2.4. Biểu đồ hệ số sức cản khi chuyển 
 Trong trường hợp chung, sức cản trực đối của môi chất tác dụng lên hạt khi chuyển động có gia tốc được biểu diễn bằng phương trình sau (2.25):
 , (2.25) 
2.1.3. Sức cản khí động khi có nhiều hạt cùng chuyển động
 Theo Hawksley [40], sức cản chuyển động của nhiều hạt bụi thành đám được xác định theo công thức: 
 	 (2.30)
hoặc:	 	 (2.31)
2.1.4. Lắng chìm của hạt bụi từ dòng chuyển động rối 
Từ phương pháp đồng dạng người ta thu được (2.34):
 	 (2.34)
 Hình 2.5. Biểu đồ hệ số ma sát ψ phụ thuộc vào Re
2.1.5. Ảnh hưởng của hình dạng hạt
 Nhận xét: Cơ sở nghiên cứu lý thuyết cơ học về bụi có thể nhận xét như sau:
 - Vận tốc của bụi phụ thuộc vào chế độ chảy của môi chất, đặc trưng là hệ số Reynon (Re);
 - Vận tốc của hạt phụ thuộc vào chính đặc điểm của bản thân hạt bụi như: môi trường chuyển động, hình dạng hạt, độ nhám của hạt, khối lượng của hạt và phụ thuộc vào môi trường có nhiều hạt cùng chuyển động, 
 - Trong thực tế vận tốc còn phụ thuộc nhiều vào kết cấu của kênh dẫn khí, vật cản trong kênh dẫn khí do kết cấu của thiết bị. 
2.2. Đặc tính của dòng khí trong kênh dẫn 
 Tỷ số động năng lý tưởng và động lượng dòng khí Klt/Kk theo vận tốc trung bình ωk là hệ số Bysinesk, gọi là mức đều của trường vận tốc công thức (2.4), [26]:
 	 (2.49)
 Điều này cho thấy hệ số mức đều của vận tốc Mk ≥1 và Nk ≥ 1 [10,11, 23] các hệ số này càng lớn hơn 1 thì mức đều của vận tốc trên tiết diện càng cao. 
Vậy luôn luôn Nk > 1 khi│Δω│≠ 0. Tương tự hệ số động lượng Mk là:
 (2.52)
Có nghĩa là: Mk >1 khi│Δω│≠ 0.
Kết hợp công thức (2.52), lập mối quan hệ Mk và Nk có dạng:
 	 	 (2.53)
Trong trường hợp Nk >< 3Mk-2 [12] thì công thức tính Nk chính xác hơn là:
 	 (2.54) 
2.3. Đặc điểm của cấu trúc biểu đồ vận tốc dòng khí trong đoạn kênh dẫn ống thẳng 
a) Khái niệm: Biểu đồ vận tốc dòng khí trong kênh dẫn tại tiết diện kênh là đường cong bao độ lớn của vận tốc được biểu diễn bằng đường thẳng có mũi tên (hình 2.6), [46]. 
b) Đặc điểm 
 	Người ta thí nghiệm với các với các tỷ lệ (x) và đường kính ống dẫn khí Dk khác nhau, biểu đồ vận tốc cũng thay đổi thể hiện trên hình 2.6: 
Hình 2.6. Biểu đồ vận tốc trên mặt cắt ngang ống thẳng
a) x/Dk=13,6; b) x/Dk =24,2; c) x/Dk = 38,4; d) x/Dk=51,8,
 Ở chế độ chảy tầng biểu đồ vận tốc dòng khí c dạng parabol (hình 2.6a), công thức tính có dạng (2.54): (2.54)
- Sự phụ thuộc của vận tốc vào cấu trúc cửa vào 
c) Sự phụ thuộc của vận tốc vào cấu tạo kênh dẫn
2.4. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của mức đều trường vận tốc khí tới hiệu suất lọc của thiết bị
2.4.1. Một số công thức tính toán chính 
 - Hệ số thải bụi trung bình , [47]: (2.56)
 - Hiệu suất lọc : (2.57) 
 Từ đó tính k1: 	 (2.58)
 Áp dụng cho lọc bụi tĩnh điện tính k1 theo Deich, [16]: (2.59) 
Hệ hàm lượng bụi thải và hiệu suất trung bình: 
- Giá trị trung bình của hệ số thải bụi khi phân bố không đều vận tốc (ω) [7]: 
 	 	 (2.60)
Hiệu suất:	 	 (2.61)	
- Khi phân bố đều vận tốc ta có thì hệ số thải bụi được xác định, [7]:
 (2.62)
Tính hệ số phân bố đều Mk, trên tiết diện tròn và mặt cắt phẳng:
 - Tiết diện tròn: 	 (2.63)
 - Tiết diện chữ nhật: (2.64)
Hệ số phân bố đều Mk [17]: (2.65)
 Từ (3.10) suy ra: 
 Trong đó: vận tốc trung bình tính bằng tỷ số giữa lượng khí thải bụi và tổng lượng khí tiêu thụ Q chảy qua cùng mặt cắt 
 Nhận xét: Về ảnh hưởng mức đều của trường vận tốc theo mặt cắt ngang buồng lọc tới hiệu suất thiết bị: Theo [7], ảnh hưởng của mức đồng đều của trường vận tốc là rất lớn, thậm trí khi Mk = 1,31 thì hệ số thải bụi đã tăng 2 lần.
2.4.2. Cơ chế cân bằng lực cản dòng khí 
a) Bộ phân phối dòng khí 
 - Mức nhỏ: Cơ chế điều chỉnh có góc mở rất nhỏ, phù hợp với kênh dẫn là ống thẳng; 
 - Mức lớn: là mức cửa khí vào có góc mở rộng lớn (α1= 8 - 90o), trường hợp kênh dẫn là ống dài thì α1<8o;
 - Mức toàn phần: Dạng cửa vào có góc mở tăng đột ngột, α1>90o, đặc điểm của dòng khí là không có phần tử bụi chuyển động tịnh tiến trên phần lớn mặt cắt ngang.
b) Phân loại lực cản dòng khí
 - Lực cản tới hạn là lực cản cần thiết để dòng chảy khí đạt được hoàn toàn mức đều của trường vận tốc; 
 - Lực cản tiêu thụ là lực cản thực tế phát sinh khi dòng khí chảy qua bộ phân dòng. 
c) Phương pháp cân bằng lực cản 
 - Xác định hệ số cản tới hạn của bộ lưới phân phối khí: 
 - Xác định hệ số cản tối ưu (ζoпt) của bộ phân dòng có nghĩa hệ số cản làm dòng khí đạt được phân bố đều trên toàn bộ tiết diện kênh dẫn.
2.5. Một số giải pháp nâng cao hiệu suất thiết bị lọc bụi bằng điện 
 - Chọn vận tốc khí tối ưu: lựa chọn theo kinh nghiệm, phương pháp chính xác hơn là sử dụng phương pháp thực nghiệm, [56]; 
 - Chọn góc mở của kênh cấp khí: Góc mở của cửa vào [58], có khả năng hướng dòng khí vào vùng trung tâm của buồng lọc, làm tăng hiệu suất lọc của thiết bị; 
 - Điều chỉnh bộ phân dòng: 
 - Điều chỉnh hướng dòng khí: Hướng dòng khí bụi vào vùng trung tâm buồng lọc: theo [13] vùng trung tâm buồng lọc có khả năng thu tới 90% lượng bụi đi qua buồng lọc. 
 - Chủng loại lưới phù hợp: như lưới phẳng, dạng lỗ tròn, dạng lỗ chữ nhật, dạng lớp vật liệu hạt, chúng đều ảnh hưởng trực tiếp tới mức đếu của vận tốc và hệ quả làm cải thiện hiệu suất lọc bụi của thiết bị, [52]. 
Kết luận chương 2 
1. Sức cản bụi trong môi chất chuyển động gồm các yếu tố chính: Hệ số Re, đặc điểm của hạt bụi như hình dạng, độ nhám bề mặt, khối lượng, số lượng bụi tham gia chuyển động trong môi chất;
2. Mức đều của trường vận tốc khí trong buồng lọc Mk cải thiện được trên cơ sở thay đổi hợp lý các thông số kỹ thuật của bộ lưới phân dòng khí như chủng loại, số lượng, vị trí lắp đặt tương quan giữa các lưới phân dòng khí và kết cấu cửa cấp khí vào. 
3. Việc tìm giải pháp cải thiện độ đồng đều giữa các vận tốc khí trong buồng lọc nghĩa là hệ số (Mk) nhỏ nhất để tăng hiệu suất lọc trên cơ sở thay đổi hợp lý các thông số kỹ thuật của bộ lưới phân dòng mà chương 2 đã đề cập là tiền đề cho nghiên cứu của chương 3.
CHƯƠNG 3: TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
3.1. Trang thiết bị thí nghiệm
3.1.1. Mô hình thí nghiệm
 Mô hình lọc bụi được thiết kế thu nhỏ theo tiêu chuẩn của Nga có tỷ lệ (1:14) so với thực tế
Hình 3.1. Ảnh mô hình vật lý lọc bụi bằng điện để thí nghiệm
3.1.2. Hệ thống thiết bị đo lường các thông số khí động lực 
 Hệ thống thiết bị đo lường của mô hình vật lý khí động lực thiết bị LBTĐ bao gồm, [57]:
 Để đo lường các thông số khí động học trên mô hình vật lý sơ đồ P&ID hình 3.2.
 Hình 3.2. Sơ đồ P&ID của mô hình thí nghiệm Hình 3.3. Thiết bị đo vận tốc dòng khí EE75, 
3.1.2.1. Thiết bị đo vận tốc dòng khí EE75 ... 0,05kpa; P2(đầu ra)= -0.16kpa; H = 805m3
Hình 4.3b. Biểu đồ vận tốc bảng 4.2 đo tại 3 điểm, 4 tiết diện: A1, A2, A3, A4
	Nhận xét kết quả phương án 2: Từ kết quả thực nghiệm đã chỉ ra mức chênh lệch nhau lớn nhất 19% và nhỏ nhất là 3%. 
Phương án 3: Đầu vào V10:V5 => đầu ra R10
Bảng 4.3a: Kết quả đo vận tốc khí trong mô hình lọc bụi lắp tấm phân phối khí lỗ vuông (đầu vào V10:V5 => đầu ra R10)
Bảng 4.3b: Kết quả tính tốc trung bình khí vận trong mô hình lọc bụi lắp tấm phân phối khí lỗ vuông (Vào V5:V10 => Ra R10) 
Thông số thí nghiệm: F = 35Hz; Cửa mở 1/2; V1(đầu vào)= 6,6m/s; V2(đầu ra)= 11.76m/s 
 P1(đầu vào)= -0,04kpa; P2(đầu ra)= -0.15kpa; H = 711m3/h
Hình 4.4b. Biểu đồ vận tốc bảng 4.3b đo tại 3 điểm, 4 tiết diện: A1, A2, A3, A4
Nhận xét kết quả phương án 3: Từ kết quả thực nghiệm đã chỉ ra mức chênh lệch nhau lớn nhất 19% và nhỏ nhất là 6%.
Phương án 4: (Đầu vào V10 => đầu ra R10) 
Bảng 4.4a: Kết quả đo vận tốc khí trong mô hình lọc bụi lắp tấm phân phối khí lỗ vuông (Vào V10 => Ra R10)
Bảng 4.4b: Kết quả tính vận tốc trung bình khí trong mô hình lọc bụi lắp tấm phân phối khí lỗ vuông (Vào V10 => Ra R10) 
Thông số thí nghiệm: F = 35Hz; Cửa mở 1/2; V1(đầu vào)= 6,4m/s; V2(đầu ra)= 11.4m
 P1(đầu vào)= -0,05kpa; P2(đầu ra)= -0.14kpa; H = 755m3/h;
Hình 4.5b. Biểu đồ vận tốc bảng 4.4b đo tại 3 điểm, 4 tiết diện: A1, A2, A3, A4
Nhận xét kết quả phương án 4: Từ kết quả thực nghiệm đã chỉ ra mức chênh lệch nhau lớn nhất 16% và nhỏ nhất là 3%.
 Phương án 5: Đầu vào V10:V5 => đầu ra R5
 Bảng 4.5a: Kết quả đo vận tốc khí trong mô hình lọc bụi lắp tấm phân phối khí lỗ vuông (Vào V10:V5 => Ra R5)
Bảng 4.5b: Kết quả tính vận tốc trung bình khí trong mô hình lọc bụi lắp tấm phân phối khí lỗ vuông (Vào V5:V10 => Ra R5) 
 Thông số thí nghiệm: F = 35Hz; Cửa mở 1/2; V1(đầu vào)= 6,3m/s; V2(đầu ra)= 12,1m/s 
 P1(đầu vào)= -0,06kpa; P2(đầu ra)= -0.17kpa; H = 790m3/h
	 Hình 4.6b Biểu đồ vận tốc bảng 4.5b đo tại 3 điểm, 4 tiết diện: A1, A2, A3, A4
Nhận xét kết quả phương án 5: Từ kết quả thực nghiệm đã chỉ ra mức chênh lệch nhau lớn nhất 25% và nhỏ nhất là 3%. 
Phương án 6: Đầu vào V10:V5 => đầu ra không lưới
Bảng 4.6a: Kết quả đo vận tốc khí trong mô hình lọc bụi lắp tấm phân phối khí lỗ vuông (Vào V10:V5 => Ra 0)
Bảng 4.6b: Kết quả tính vận tốc trung bình khí trong mô hình lọc bụi lắp tấm phân phối khí lỗ vuông (Vào V5:V10 => Ra 0)
Thông số thí nghiệm: F = 35Hz; Cửa mở 1/2; V1(đầu vào)= 6,2m/s; V2(đầu ra)= 11.5m/s 
 	 P1(đầu vào)= -0,04kpa; P2(đầu ra)= -0.15kpa; H = 789m3/h 
Hình 4.7b. Biểu đồ vận tốc bảng 4.6b đo tại 3 điểm, 4 tiết diện: A1, A2, A3, A4
 Nhận xét kết quả phương án 6:Từ kết quả thực nghiệm đã chỉ ra mức chênh lệch nhau lớn nhất 25% và nhỏ nhất là 3%.
II. Phương án lỗ tròn 
Phương án 7a: Lắp lưới lỗ tròn vào V10:V5 ra R10
Bảng 4.7a: Kết quả đo vận tốc khí trong mô hình lọc bụi lắp tấm phân phối khí lỗ tròn (Vào V5:V10 => Ra R10)
Bảng 4.7b: Kết quả tính vận tốc trung bình khí trong mô hình lọc bụi lắp tấm phân phối khí lỗ tròn (Vào V5:V10 => Ra R10)
	Thông số thí nghiệm: F = 35Hz; Cửa mở 1/2; V1(đầu vào)= 6,0m/s; V2(đầu ra)= 12,2m/s 
 P1(đầu vào)= -0,02kpa; P2(đầu ra)= -0.11kpa; H = 798m3/h
Hình 4.8b. Biểu đồ vận tốc bảng 4.7b tại 3 điểm, 4 tiết diện:I, II, III, IV tương ứng các vị trí đo của lỗ vuông tại A1, A2, A3, A4
Nhận xét kết quả phương án 7 (Lỗ tròn): Từ kết quả thực nghiệm đã chỉ ra mức chênh lệch nhau lớn nhất 17% và nhỏ nhất là 5%.
Phương án 8: Lắp lưới lỗ tròn (Đầu vào V10 => đầu ra R10) 
Bảng 4.8a: Kết quả đo vận tốc khí trong mô hình lọc bụi lắp tấm phân phối khí lỗ tròn (Vào V10 => Ra R10)
Bảng 4.8b: Kết quả tính vận tốc trung bình khí trong mô hình lọc bụi lắp tấm phân phối khí lỗ tròn (Vào V10 => Ra R10) 
 Thông số thí nghiệm: F = 35Hz; Cửa mở 1/2; V1(đầu vào)= 6,2m/s; V2(đầu ra)= 12.2m/s
 P1(đầu vào)= -0,03kpa; P2(đầu ra)= -0.13kpa; H = 775m3/h;
Hình 4.9b. Biểu đồ vận tốc bảng 4.8b tại 3 điểm, 4 tiết diện: I, II, III, IV tương ứng các vị trí đo của lỗ vuông tại A1, A2, A3, A4
Nhận xét kết quả phương án 8 (Lỗ tròn): Từ kết quả thực nghiệm đã chỉ ra mức chênh lệch nhau lớn nhất 13% và nhỏ nhất là 3%.
4.3.2. Nhận xét kết quả thực nghiệm 
 - Phương án không lắp lưới phân dòng: không có lưới phân dòng thì vận tốc biến thiên rất khác nhau trên cả 4 tiết diện A1, A2, A3, A4. 
 	- Khi có lưới phân dòng: Khi có lắp lưới phân dòng, độ chênh lệch vận tốc trên cùng tiết diện nhỏ. [7].
 	- Khi lắp lưới không đối xứng về số lượng: Trong trường hợp này độ chênh lệch vận tốc tăng lên. [7], [8], [9];
 	- Khi lắp đối xứng lưới phân dòng: Độ chênh lệch vận tốc khá nhỏ khi bố trí lưới đối xứng đặc biệt khi lắp 01 lưới đầu vào và 01 lưới đầu ra [7], [8], [9]; 
 - Cùng hệ số thoáng lưới (45%) khi lắp bộ lưới có số lượng bằng nhau thì hệ lỗ tròn có độ chênh lệch vận tốc đạt nhỏ hơn hệ lỗ vuông. Do vậy lưới hệ lỗ vuông, khi gia công phải vê tròn các góc để giảm ảnh hưởng tới mức đều vận tốc khí; 
 - Các phương án lắp lưới hệ lỗ vuông đã đạt mức đều từ 10-20%. Điều này mở ra khả năng đa dạng hóa việc sử dụng lưới phân dòng vào lọc bụi bằng điện tại Việt nam, khắc phục tình trạng phụ thuộc vào lưới dạng lỗ tròn, giá thành cao hơn khoảng 60% [6].
4.4. Xử lý số liệu thực nghiệm
4.4.1.Tuyến tính hóa hàm phi tuyến thực nghiệm
 - Chọn kết quả thí nghiệm của mỗi tiết diện tại vùng trung tâm để xác định kết quả đo tại 12 điểm= 3x4 (lấy theo giá trị trung bình tại mỗi tọa độ đo xi, tương ứng được giá trị sai số yi);
 - Tính giá trị tổng và trung bình theo bảng p2, p3, p4, p5, p6, p7 và p8 của các phương án: 2, 3, 4, 5, 6, 7 và 8;
4.4.2. Đánh giá sai số vận tốc từ kết quả thực nghiệm
 Để đánh giá mức đều trường vận tốc khí trên cơ sở kết quả thực nghiệm, hãy xem xét sự chênh lệch vận tốc của 02 phương án 2 (hệ lỗ vuông) và phương án 8 (hệ lỗ tròn). Hình 4.10 thể hiện độ chênh lệch vận tốc của phương án 2 (hệ lỗ vuông) và trên hình 4.11 là của phương án 8(hệ lỗ tròn):
Hình 4.10. Độ chênh lêch vận tốc của phương án 2 (hệ lỗ vuông)
Hình 4.11. Độ chênh lêch vận tốc của phương án 8 (hệ lỗ tròn)
Nhận xét kết quả xử lý số liệu thực nghiệm: 
	- Kết quả kiểm tra điều kiện hợp lý của phương trình hồi quy thực nghiệm cho thấy trường vận tốc đạt được độ đều cho phép, nghĩa là đường đồ thị của phương trình gần trùng các điểm thực nghiệm;
	- Kết quả đo thực tế độ chênh lệch trường vận tốc khí trên đồ thị của phương án 2 (lỗ vuông) và phương án 8(lỗ tròn) trên hình 10 và 11là rất nhỏ, đã kiểm chứng độ chính xác thực nghiệm so với lý thuyết.
4.4.3. Xây dựng đồ thị 3D
 Trên cơ sở phương trình hồi quy thực nghiêm, xây dựng đồ thị 3D cho các phương án: 2, 3, 4, 5, 6, 7, và 8 tương ứng với các phương án tại các hình P2 - P8 sau đây:
Phương án 2: Lỗ vuông (Đầu vào V10:V5 => đầu ra R10:R5)
Thể hiện ở hình 4.12. 
 Hình 4.12. Hình 4.18. 
Phương án 8: Lỗ tròn (Đầu vào V10 => đầu ra R10) 
 Thể hiện ở hình 18.
4.5. Kiểm nghiệm kết quả thí nghiệm trên thiết bị lọc bụi tĩnh điện công nghiệp
Hình 4.19. Mô hình thiết bị lọc bụi điện công nghiệp Q/2DC-31
1, 2- buồng lọc, 3- bun ke thu bụi; 4-cửa khí vào;5- Hệ cực lắng; 6- Hệ cực gai;
7- Cực thu phụ; 8- Bộ lưới phân dòng
4.5.1. Tổng quan về thiết bị lọc bụi tại nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn
 Sơ đồ thiết bị lọc bụi tĩnh điện công nghiệp công suất 55 MW Q/2DC-31 được thể hiện trên hình 4.9 
 4.5.2. Áp dụng kết quả thực nghiệm trên mô hình thí nghiệm vào thíết bị lọc bụi bằng điện công nghiệp 
 Bước1: Lắp đặt lưới và trình tự chạy thử 
1) Kiểm tra: 
2) Lựa chọ bộ lưới phù hợp với bộ lưới đã được thí nghiệm trên mô hình: 
Lựa chọ bộ lưới đạt được các thông số kỹ thuật đồng dạng với lưới trên mô hình thí nghiệm đầu vào V10 và ra R10 (lỗ D10). 
 - Hình dạng hình học lưới là chữ nhật; Hệ lỗ trên mặt lưới là tròn;
 - Phương pháp bố trí lỗ theo vòng tròn đồng tâm với vị trí các lỗ của hai vòng liền kề là so le; Vị trí lắp đặt lưới phân dòng tại cửa vào và cửa ra có khỏang cách tương đương;
 - Đường kính các lỗ so với lỗ trên lưới của mô hình thí nghiệm ở tỷ lệ 1:10. Cụ thể lỗ trên lưới thực nghiệm trên mô hình thiết bị công nghiệp là D100 (V10 và R10) lắp đối xứng cho cửa đầu vào và đầu ra; - Độ thoáng là 45%. 
3) Điều chỉnh cửa hướng vào vùng trung tâm buồng lọc:
4) Vệ sinh kỹ thuật; 5) Khởi động thiết bị không tải; 6) Chạy máy có tải; 7) Đo số liệu thí nghiệm:
Đo kiểm tra các thông số kỹ thuật của thiết bị: lưu lượng khí, vận tốc khí, hàm lượng bụi tại đầu vào và đầu ra của thiết bị, kiểm tra hiệu suất lọc. 
 8) Xử lý số liệu thí nghiệm: 
Tính toán hiệu suất lọc cho các phương án trên cơ sở hàm lượng bụi tại đầu vào và thông số đầu ra. Các kết quả thí nghiệm được ghi vào bảng 4.8 
 9) Đánh giá kết quả thí nghiệm: 	
Bảng 4.8: Kết quả thực nghiệm mức đều của trường vận tốc khi áp dụng kết quả thí nghiệm phương án lắp bộ 1 lưới đối xứng V100 và R100 trên thiết bị công nghiệp lọc bụi bằng điện, công suất 55MW 
Chủng loại lưới phân dòng
Hàm lượng bụi trung bình
Vận tốc khí (m/s)
Hiệu suất
(%)
Đầu vào buồng lọc
(g/ Nm3)
Đầu ra ống khói
Trước áp dụng (mg/Nm3)
Sau áp dụng
(mg/Nm3)
Đầu vào
Đầu ra
Trước áp dụng lưới phân dòng
Sau áp dụng lưới phân dòng
Hệ lưới lỗ tròn:
- Lưới đầu vào V100
- Lưới đầu ra R100
40
180
90
6
11
98,1
99,2
Nhận xét: Hiệu suất lọc bụi tăng được 1,1% so với trước khi áp dụng: 99,2-98,1=1,1% 
4.6. Bàn luận khoa học kết quả của luận án
 	- Phương án không lắp lưới phân dòng: Khi không có lưới phân dòng thì vận tốc rất chênh lệch trên cả 4 tiết diện A1, A2, A3, A4 . 
- Khi lắp lưới không đối xứng về số lượng: Trong trường hợp này độ chênh lệch vận tốc tăng lên. Điều này có thể giải thích vì số lượng lưới không đối xứng đã ảnh hưởng tới trở lực và ảnh hưởng trực tiếp đến mức đều của vận tốc [7], [8], [9];
- Khi lắp đối xứng lưới phân dòng: Độ chênh lệch vận tốc khá nhỏ khi bố trí lưới đối xứng đặc biệt khi lắp 01 lưới đầu vào và 01 lưới đầu ra [7], [8], [9]; 
- So sánh hai dạng lưới: Cùng hệ số thoáng lưới không đổi (45%) khi lắp bộ lưới có số lượng bằng nhau thì hệ lỗ tròn có độ chênh lệch vận tốc đạt nhỏ hơn hệ lỗ vuông. Điều này có thể giải thích vì lỗ tròn không có góc, ít làm thay đổi đặc tính của dòng chảy của khí so với lỗ vuông. Do vậy lưới hệ lỗ vuông, khi gia công phải vê tròn các góc để giảm ảnh hưởng tới mức đều vận tốc khí; 
- Khả năng áp dụng lưới hệ lỗ vuông vào thực tiễn: Các phương án lắp lưới hệ lỗ vuông đã đạt mức đều (chêch lệch) từ 12 - 17%. Điều này mở ra khả năng đa dạng hóa việc sử dụng lưới phân dòng vào lọc bụi bằng điện tại Việt nam, khắp phục tình trạng phụ thuộc vào lưới dạng lỗ tròn, giá thành cao hơn khoảng 60%. [6].
Kết luận chương 4	
 	- Phương án 1: không lắp lưới phân bố dòng khí: Vận tốc rất chênh lệch nhau 
trên cả 4 tiết diện A1, A2, A3, A4 ;
- Đã xây dựng được mối quan hệ toán học giữa sai số vận tốc khí và khoảng cách vị trí đo trên một tiết diện buồng lọc. Điều này cho phép đánh giá độ đều của các vận tốc khí tại các điểm đo khác nhau trên cùng tiết diện;
- Kết quả tính toán kiểm tra hệ số điều kiện của các phương trình hồi quy thực nghiệm cho thấy: và tổng dư bình phương được đạt yêu cầu. Điều này cho thấy độ đều của trường vận tốc trong buồng lọc đạt yêu cầu.	
- Phương án 2: Trường hợp bố trí lắp đặt 2 lưới đối xứng hệ lỗ vuông tại cửa vào và cửa ra, độ chênh lệch vận tốc trên cùng tiết diện khá nhỏ (7-17%); 
- Phương án 7: Lắp lưới vào V10 ra R10 hệ lỗ tròn, độ chênh lệch vận tốc trên cùng tiết diện rất nhỏ (3 - 13%) trên 4 tiết diện; 
- Cùng hệ số thoáng (45%) của lưới khi lắp bộ lưới với số lượng bằng nhau thì hệ lỗ tròn có độ chênh lệch vận tốc đạt nhỏ hơn hệ lỗ vuông, song độ chêch lệch vận tốc của lỗ vuông vẫn trong giới hạn cho phép ≤ 20% [3];
- Thực nghiệm đã chứng minh cho phép đa dạng hóa áp dụng loại lưới phân bố dòng khí là lỗ vuông. Mặt khác về kinh tế lưới hệ lỗ vuông hiệu quả hơn, theo giá chế tạo thì cùng kích thước và vật liệu thì giá chế tạo lưới hệ lỗ vuông với giá chỉ bằng khoảng 40% so với lưới hệ lỗ tròn;
- Đã áp dụng kết quả thí nghiệm của một phương án lắp hai lưới đối xứng (V10 và R10) cho lọc bụi tĩnh điện của lò hơi CFB, công suất 55MW tại công ty Nhiệt điện Cao Ngạn -TKV, đã nâng được hiệu suất lọc bụi lên 1,1% so với trước khi chưa áp dụng (trước áp dụng 98,1%, sau áp dụng 99,2%).
 KẾT LUẬN CHUNG
1- Đã lựa xây dựng được mô hình vật lý lọc bụi tĩnh điện với 2 buồng lọc cùng với các trang thiết bị đo lường hiện đại để đo các thông số thí nghiệm: lưu lượng khí, vận tốc khí, áp suất khí, nhiệt độ khí trong buồng lọc;
2- Đã áp dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất, xây dựng được mối quan hệ toán học giữa sai số vận tốc khí và khoảng cách vị trí đo trên một tiết diện buồng lọc. Điều này cho phép đánh giá độ đều của các vận tốc khí tại các điểm đo khác nhau trên cùng tiết diện;
3- Kết quả tính toán kiểm tra hệ số điều kiện của các phương trình hồi quy thực nghiệm cho thấy: và tổng dư bình phương được đồ thị của phương trình rất gần các điểm thí nghiệm. Điều này cho thấy độ đều của trường vận tốc trong buồng lọc đã đạt mức sai lệch giữa các vận tốc rất nhỏ.
4- Trường hợp bố trí lắp đặt 2 lưới đối xứng hệ lỗ vuông (phương án 2): tại cửa vào và cửa ra, độ chênh lệch vận tốc trên cùng tiết diện khá nhỏ (7-17%) và khi lắp lưới vào V10 ra R10 hệ lỗ tròn (phương án 8), độ chênh lệch vận tốc trên cùng tiết diện rất nhỏ (3 - 13%) trên 4 tiết diện; 
5- Cùng hệ số thoáng (45%) của lưới khi lắp bộ lưới với số lượng bằng nhau thì hệ lỗ tròn có độ chênh lệch vận tốc đạt nhỏ hơn hệ lỗ vuông, song độ chêch lệch vận tốc của lỗ vuông vẫn trong giới hạn cho phép ≤ 20% [3];
6- Thực nghiệm đã chứng minh cho phép đa dạng hóa áp dụng loại lưới phân bố dòng khí là hệ lỗ vuông thay vì hiện nay ở Việt nam chỉ áp dụng lưới hệ lỗ tròn. Mặt khác về kinh tế lưới hệ lỗ vuông hiệu quả hơn, giá chế tạo lưới hệ lỗ vuông với giá chỉ bằng khoảng 40% so với lưới hệ lỗ tròn do việc hệ lỗ vuông cho phép sử dụng vật liệu dạng thanh sẵn có tại nước ta;
7- Đã áp dụng kết quả thí nghiệm của một phương án lắp hai lưới đối xứng (V10 và R10) cho lọc bụi tĩnh điện của lò hơi CFB, công suất 55MW tại công ty Nhiệt điện Cao Ngạn -TKV, đã nâng được hiệu suất lọc bụi lên 1,1% so với trước khi chưa áp dụng (trước áp dụng 98,1%, sau áp dụng 99,2%). 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ
[1]. Nghiên cứu và đề xuất bộ thông số công nghệ phục vụ thực nghiệm để nâng cao hiệu suất lọc bụi tĩnh điện trong nhà máy nhiệt điện than, tạp chí Cơ khí Việt Nam – Số 8 năm 2014.
[2]. Tối ưu hóa lưu lượng dòng khí trong buồng lọc đề nâng cao hiệu suất của thiết bị lọc bụi tĩnh điện, tạp chí Cơ khí Việt Nam – Số 7 năm 2015.
[3]. Nghiên cứu ảnh hưởng của mức đều trường vận tốc dòng khí tới hiệu suất của thiết bị lọc bụi tĩnh điện, Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí – Lần thứ IV.
[4]. Đánh giá ảnh hưởng một số thông số kỹ thuật của lưới phân dòng tới mức đều của trường vận tốc khí bằng thực nghiệm, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội - số 40 (tháng 6/2017)