Cơ chế tách khí-lỏng xoáy nâng hiệu quả xử lý hơi dầu

Nguyên lý xoáy ly tâm và vai trò của tháp tách khí-lỏng

Nếu Venturi được coi là tuyến xử lý đầu tiên, làm nhiệm vụ loại bỏ phần lớn aerosol dầu trong dòng khí thải, thì tháp tách khí-lỏng xoáy chính là cấp lọc tinh, đảm nhiệm việc “vét sạch” lượng sương dầu nhỏ nhất còn lại.

Cấu tạo tháp xoáy mà Công ty Cổ phần Công nghệ Ha Lô áp dụng gồm thân tháp rỗng, các cánh hướng dòng (cánh xoắn) chạy dọc theo chiều cao tháp và cửa nạp khí bố trí theo phương tiếp tuyến.

Ngay khi khí thải đã được rửa qua Venturi đi vào tháp, dòng khí không còn di chuyển theo phương thẳng đứng như trong các tháp rửa khí truyền thống, mà chuyển sang chuyển động theo dạng xoắn ốc. Hướng xoáy mạnh do các cánh hướng dòng tạo ra khiến dòng khí quay quanh trục tháp với vận tốc cao, sinh ra lực ly tâm lớn.

Lực ly tâm này tác động trực tiếp lên các giọt sương dầu còn lơ lửng trong dòng khí. Các giọt này tuy có kích thước nhỏ nhưng vẫn có khối lượng lớn hơn nhiều so với phân tử khí, nên nhanh chóng bị hất văng về phía thành tháp, mất động năng và rơi xuống đáy dưới dạng pha lỏng (sol dầu).

Cấu trúc xoắn ốc của tháp đồng thời làm tăng chiều dài đường đi của dòng khí, kéo dài thời gian tiếp xúc giữa khí và bề mặt thành tháp. Dòng khí di chuyển càng lâu trong trường xoáy, xác suất các hạt dầu bị tách khỏi pha khí càng cao. Ha Lô đã tối ưu thiết kế để dòng khí đạt tối thiểu khoảng 5 vòng xoáy trước khi được hút ra khỏi đỉnh tháp.

Một chi tiết đáng chú ý khác là tấm chắn cong được bố trí gần cửa nạp khí. Khi dòng khí đập vào tấm chắn, hướng chuyển động bị bẻ cong đột ngột, làm tăng thêm thành phần lực ly tâm. Nhờ đó, nhiều giọt dầu có kích thước lớn đã được tách ra ngay tại vùng nạp, giúp các cánh xoắn phía trên tập trung xử lý phần sương dầu mịn còn lại.

Ông Kỷ Minh Du, Chủ tịch HĐQT Công ty Cổ phần Công nghệ Ha Lô, cho biết qua khảo sát thực tế tại các nhà máy cơ khí, lượng sương dầu sau công đoạn Venturi vẫn còn dao động khoảng 10-20%. Từ thực tế này, Ha Lô đã thiết kế tháp xoáy với nhiều điểm bẻ dòng nhằm tạo lực ly tâm lớn, buộc toàn bộ sol dầu còn sót lại rơi xuống đáy tháp. Đây được xem là yếu tố then chốt giúp khí đầu ra đạt chuẩn QCVN 05:2013/BTNMT.

Nhờ cơ chế này, khí đi ra khỏi tháp tách khí-lỏng gần như không còn hơi dầu. Chỉ còn khí sạch, độ ẩm thấp, không mùi được quạt hút đưa ra ống khói, đảm bảo an toàn cho môi trường xung quanh cũng như không gian làm việc trong nhà xưởng.

Ưu điểm vượt trội của tháp tách khí-lỏng xoáy trong hệ thống Ha Lô

Về mặt kỹ thuật, tháp xoáy mà Ha Lô sử dụng đã khắc phục được nhiều hạn chế của tháp rửa khí thông thường. Ở mô hình truyền thống, quá trình tách sương dầu dựa chủ yếu vào trọng lực, tức là chỉ những giọt dầu có kích thước đủ lớn mới có thể rơi xuống. Do đó, các hạt dầu siêu nhỏ, kích thước dưới khoảng 5 micromet, rất khó bị tách khỏi dòng khí.

Tháp tách khí-lỏng xoáy trong hệ thống xử lý khí thải của Công ty Cổ phần Công nghệ Ha Lô, nơi dòng khí sau Venturi được tách sương dầu bằng cơ chế xoáy ly tâm trước khi thải ra môi trường.

Ngược lại, tháp xoáy sử dụng lực ly tâm để tăng tốc quá trình tách sương. Lực ly tâm có thể lớn gấp hàng trăm lần trọng lực, giúp các giọt dầu mịn đến kích thước micromet cũng bị hất ra khỏi dòng khí. Điều này đặc biệt hiệu quả trong ngành sản xuất ốc vít, nơi sương dầu hình thành từ dầu taro hoặc dầu cán ren thường tồn tại dưới dạng aerosol rất mịn.

Nhờ cấu trúc xoắn ốc, tháp xoáy cũng hạn chế tối đa hiện tượng tái cuốn sương - tình trạng giọt dầu đã rơi xuống nhưng lại bị luồng khí mạnh từ dưới lên cuốn ngược trở lại. Trong tháp xoáy, hướng chuyển động của dòng khí luôn theo quỹ đạo xoắn, không hình thành luồng thẳng đứng đủ mạnh để tái cuốn giọt lỏng.

Một ưu điểm quan trọng khác là độ ổn định cao khi lưu lượng khí thay đổi. Các nhà máy gia công cơ khí thường có biến động lớn về lưu lượng giữa các ca sản xuất. Tháp xoáy không yêu cầu lưu lượng khí phải đồng đều tuyệt đối, vì lực ly tâm vẫn được tạo ra hiệu quả ngay cả khi lưu lượng giảm nhẹ. Vận hành ổn định, ít nhạy cảm với dao động là yếu tố then chốt giúp công nghệ của Ha Lô phù hợp với nhiều mô hình nhà xưởng khác nhau.

Ông Kỷ Minh Du nhấn mạnh thêm: “Chúng tôi đặt mục tiêu làm ra một hệ thống không chỉ xử lý tốt mà còn phải đơn giản và bền bỉ. Tháp tách khí-lỏng xoáy có cấu tạo hoàn toàn cơ học - không dùng hóa chất, không dùng điện để tạo plasma hay nhiệt. Chính cấu trúc thuần cơ này giúp thiết bị hoạt động ổn định suốt nhiều năm mà gần như không cần thay thế lớn.”

Tháp xoáy cũng góp phần đáng kể vào việc giảm tải cho bể tuyển nổi phía sau. Sau khi khí đi qua tháp, lượng sol dầu đã được gom lại và rơi xuống đáy, tạo thành dòng lỏng tương đối đồng nhất, phù hợp để xử lý bằng cơ chế tuyển nổi tiếp theo. Nhờ vậy, bể tuyển nổi không phải làm việc quá tải và duy trì được hiệu suất tách dầu cao trong thời gian dài.

Cấu trúc xoáy - nền tảng cho hệ thống xử lý khí thải an toàn và tiết kiệm

Trong toàn bộ hệ thống xử lý khí thải ba cấp của Ha Lô, tháp tách khí-lỏng xoáy tuy được coi là cấp lọc tinh nhưng lại có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng khí đầu ra. Venturi làm nhiệm vụ loại bỏ phần lớn sol dầu bằng cơ chế va chạm cưỡng bức, còn tháp xoáy đảm nhiệm bước tách dầu còn sót lại bằng lực ly tâm, giúp khí sau xử lý gần như hoàn toàn sạch và không mùi.

Cấu trúc xoáy không chỉ giúp loại bỏ sương dầu mà còn góp phần giảm độ ẩm của khí đầu ra, hạn chế hiện tượng ngưng tụ trong ống khói. Việc không sử dụng axit hay hóa chất cũng giúp tháp vận hành bền bỉ, không gây ăn mòn thiết bị xung quanh - một lợi thế lớn so với các công nghệ xử lý khí dựa trên tháp hấp thụ hóa chất.

Một điểm mạnh quan trọng khác của tháp xoáy Ha Lô là chi phí vận hành gần như bằng 0: không tiêu thụ hóa chất, ít bảo trì, không có bộ phận chuyển động bên trong. Điều này đặc biệt phù hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ, nơi yếu tố chi phí vận hành dài hạn được cân nhắc rất kỹ.

Nhờ sử dụng hoàn toàn cơ chế cơ học và thủy động lực học, hệ thống xử lý khí thải của Ha Lô đáp ứng đồng thời ba tiêu chí: hiệu quả - an toàn - tiết kiệm. Cấu trúc xoáy trở thành nền tảng quan trọng giúp ngành cơ khí - đặc biệt là sản xuất ốc vít và taro - sở hữu một giải pháp xử lý hơi dầu bền vững, rủi ro thấp và phù hợp với xu hướng sản xuất sạch hơn.

Hoàng Lân