Cách tính toán và thiết kế tháp phun lốc xoáy đạt chuẩn kỹ thuật
Đồng Hữu Cảnh - 28/07/2025
1. Giới thiệu về tháp phun lốc xoáy
Tháp phun lốc xoáy (Cyclone Scrubber) là thiết bị tách bụi, hạt rắn hoặc giọt lỏng ra khỏi dòng khí thải bằng lực ly tâm. Đây là thiết bị tiền xử lý hoặc lọc bụi chính trong nhiều ngành công nghiệp như:
Nồi hơi, lò đốt rác, lò sinh khối
Nhà máy xi măng, luyện kim, hóa chất
Sản xuất gỗ, dệt, chế biến thực phẩm
Cyclone được ưa chuộng nhờ kết cấu đơn giản, chi phí thấp, không dùng hóa chất, ít bảo trì và hiệu suất cao với hạt bụi ≥ 5 µm.
2. Nguyên lý hoạt động
Khí thải được đưa vào cyclone theo phương tiếp tuyến, tạo dòng xoáy xoắn ốc quanh thân tháp. Lực ly tâm sẽ đẩy các hạt bụi và giọt lỏng ra ngoài thành cyclone, rơi xuống phễu thu gom, trong khi khí sạch đi lên ống thoát khí.
Hiệu suất tách bụi tăng khi tốc độ gió, chiều cao, hình dạng cyclone được thiết kế hợp lý.
Cyclone có thể hoạt động độc lập hoặc kết hợp với lọc túi vải, venturi, scrubber ướt để tăng hiệu quả.
3. Các thông số kỹ thuật cần tính toán
3. Các thông số kỹ thuật cần tính toánKhi thiết kế cyclone, cần tính toán và lựa chọn các thông số chính:
3.1. Lưu lượng khí (Q)
⏺️ Đơn vị: m³/h hoặc m³/s
⏺️Là thông số cơ bản để xác định kích thước cyclone.
⏺️Công thức tính sơ bộ:
⏺️Q=v×AQ = v × AQ=v×A
Trong đó:
vvv: tốc độ khí (m/s), thường 15–25 m/s
AAA: diện tích ống dẫn khí vào (m²)
3.2. Đường kính cyclone (Dc)
⏺️Đường kính quyết định lực ly tâm và khả năng tách bụi.
⏺️Công thức tham khảo:
Dc=4Qπ⋅vinD_c = \sqrt{\frac{4Q}{\pi \cdot v_{in}}}Dc=π⋅vin4Q
⏺️vinv_{in}vin: vận tốc khí vào, thường 15–20 m/s.
⏺️Lưu ý: Đường kính nhỏ → lực ly tâm lớn → hiệu suất cao hơn nhưng tổn thất áp suất tăng.
3.3. Chiều cao cyclone (H)
Tỷ lệ giữa chiều cao và đường kính thường H/D ≈ 3–5.
Chiều cao lớn giúp tăng số vòng xoáy và thời gian khí lưu lại, nâng hiệu suất tách bụi.
3.4. Kích thước các bộ phận chính
Cổ ống vào (a × b): thường a=0.2Dc,b=0.5Dca = 0.2D_c, b = 0.5D_ca=0.2Dc,b=0.5Dc.
Ống xả khí sạch (De): khoảng 0.5Dc–0.7Dc0.5D_c – 0.7D_c0.5Dc–0.7Dc.
Phễu thu bụi: góc nghiêng 45–60°, tránh bụi bám dính.
Ống thoát bụi: đường kính ≥ 0.25D_c để bụi thoát nhanh.
3.5. Tốc độ cắt bụi (Cut size, d50d_{50}d50)
⏺️Là đường kính hạt bụi mà cyclone có hiệu suất thu hồi 50%.
⏺️Công thức ước lượng:
μ\muμ: độ nhớt khí
bbb: bề rộng ống vào
ρp\rho_pρp: khối lượng riêng hạt bụi
vtv_tvt: tốc độ khí xoáy
3.6. Tổn thất áp suất (ΔP\Delta PΔP)
Ảnh hưởng đến công suất quạt hút.
Giá trị thường 500–1500 Pa.
Tăng hiệu suất thu bụi sẽ làm tăng tổn thất áp suất.
4. Yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất
Tốc độ gió: tăng tốc độ → tăng lực ly tâm → tăng hiệu suất, nhưng làm tăng ΔP\Delta PΔP.
Kích thước cyclone: nhỏ, cao → hiệu quả tách bụi mịn tốt hơn.
Khối lượng riêng hạt bụi: bụi nặng dễ tách hơn bụi nhẹ.
Số lượng cyclone: dùng cyclone đa ống (multicyclone) để xử lý lưu lượng lớn.
Bề mặt trong: cần nhẵn để giảm ma sát và thất thoát áp suất.
5. Quy trình thiết kế cyclone chuẩn kỹ thuật
⏺️Xác định đặc tính khí thải: lưu lượng, nhiệt độ, độ ẩm, kích thước hạt bụi, nồng độ.
⏺️Chọn loại cyclone: đơn, đa ống, cyclone ướt hoặc khô.
⏺️Tính toán kích thước: đường kính, chiều cao, kích thước ống vào/ra.
⏺️Tính tổn thất áp suất và công suất quạt hút.
⏺️Tính hiệu suất tách bụi: kiểm tra d50d_{50}d50 và so với yêu cầu.
⏺️Thiết kế vật liệu chế tạo: thép carbon, inox hoặc nhựa FRP chống ăn mòn.
⏺️Thiết kế bộ thu bụi và cửa tháo bụi: đảm bảo kín, dễ bảo trì.
⏺️Tích hợp với hệ thống xử lý khí: scrubber, lọc túi vải hoặc than hoạt tính.
6. Lưu ý khi lắp đặt và vận hành
⏺️Đặt cyclone trước các thiết bị lọc tinh để giảm tải bụi.
⏺️Đảm bảo kín khí, tránh rò rỉ làm giảm lực ly tâm.
⏺️Định kỳ kiểm tra ống thoát bụi, tránh tích tụ gây tắc nghẽn.
⏺️Sử dụng ống dẫn vào dạng xoắn hoặc tangential để tạo xoáy tối ưu.
⏺️Điều chỉnh công suất quạt phù hợp với tổn thất áp suất thực tế.
7. Kết luận
Thiết kế và tính toán tháp phun lốc xoáy đúng kỹ thuật là yếu tố quyết định hiệu suất tách bụi và độ ổn định vận hành của hệ thống xử lý khí thải. Việc lựa chọn kích thước hợp lý, vật liệu phù hợp và tính toán lưu lượng chính xác giúp tiết kiệm năng lượng, tăng tuổi thọ thiết bị và đảm bảo đáp ứng tiêu chuẩn môi trường.
📞 Bạn cần thiết kế tháp phun lốc xoáy đạt chuẩn kỹ thuật?
Liên hệ IPF Việt Nam – chuyên gia trong thiết kế, chế tạo và lắp đặt cyclone scrubber cho các ngành lò hơi, xi măng, luyện kim, hóa chất.
Tư vấn kỹ thuật miễn phí – Thiết kế theo yêu cầu – Hiệu suất xử lý > 90%.
Địa chỉ : Ngãi Cầu - An Khánh- Hà Nội
Hotline: 0975.360.629
VIẾT BÌNH LUẬN CỦA BẠN: