книги из ГПНТБ / Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник

линдра зависят от критерия Стокса. Эти величины равны:

Эффективность улавливания на задней кормовой стороне цилиндра

полного улавливания частиц на цилиндре (Е = 1) процесс нужно вести при St = 123. При St = 100 эффективность Е së 0,72.

Цилиндрические стержни в виде решеток часто устанавливают для улавливания брызгоуноса. Орошаемые решетки также применяют для предварительного улавливания пыли, как это делается, напри­ мер, в циклонах ВТИ. Однако наиболее распространенным случаем в практике является осаждение на каплях жидкости, которые обычно движутся вместе с потоком запыленного газа.

Осаждение, частиц пыли на пленках пены происходит в объемах ячеек пенного слоя. Пена очень легка и подвижна. При продольных и поперечных колебаниях элементов пенного слоя более тяжелые ча­ стицы пыли в силу инерции будут иметь значительно меньшую, чем ячейки пены, амплитуду колебаний, вследствие чего и происходит осаждение частиц на стенках ячеек пены. Мелкие частицы отделяются благодаря турбулентной диффузии.

Аппараты мокрой очистки газа

Очистку газа мокрым способом проводят в газопромывателях (скрубберах): полом, барботажном, насадочном, Вентури, пенном и т. п. Полые аппараты рассмотрены в главе 9, а барботажные — в гла­ вах 9 и 13, так как эти аппараты применяются еще в процессах охлаж­ дения газа и массопередачи.

Скрубберы Вентури

Такое название эти аппараты получили потому, что их рабочий

~объем имеет форму трубы Вентури. В зависимости от способов распы­ ления жидкости скрубберы Вентури делятся на три группы: это аппа­ раты с распылением жидкости газовым потоком, механическими спрыс­ ками и воздушными или паровыми распылителями. В некоторых слу­ чаях аппараты второй группы называют струйными аппаратами, ап­ параты третьей группы — аэрожетами или парожета-ми. На рис. 6-7 показана схема скруббера Вентури с распылением жидкости газовым потоком. Аппарат состоит из трубы Вентури, которая может быть также и горизонтальной, и каплеотделителя. Труба Вентури имеет конфузор, горловину и диффузор. Угол конусности конфузора обычно около 25—30°, диффузора 6—8°. Жидкость в аппарат вводится чаще

137

Чения скорости газа, которая здесь Достигает 50—120 м/сек. За счет энергии высокоскоростного потока жидкость в горловине распыляется на мельчайшие капли, создающие в ее объеме .своеобразную подвиж­ ную насадку.

Скорость движения капель через горловину меньше скорости газа, особенно в начале горловины, когда они еще не получили большого ускорения. Обтекая с большой относительной скоростью капли, рав­ номерно распределенные в объеме горловины, газ освобождается от пыли, которая за счет инерционных сил осаждается иа поверхности капель. Мелкие частицы с малыми силами инерции к поверхности ка-

„пель подводятся вследствие турбулентной диффузии. Горловина аппарата является основным его рабочим объемом, где по существу и заканчивается процесс пылеулавливания. Пройдя горловину, газ и капли попадают в диффузор. Его назначение — плавно сни­ жать скорость газа и восстанавливать давление. Крупные и мелкие капли, двигающиеся по горло­ вине с разными скоростями, попав в диффузор эф­ фективно сталкиваются между собой. Это объясняется тем, что скорость мелких капель, как и скорость газа, в диффузоре снижается, а крупные капли по инерции продолжают двигаться с большой ско­ ростью, набегая на мелкие капли и сливаясь с ними. Укрупненные капли легко отделяются от газа в кап-

Рис. 6-7. Схема аппарата Вентури с распылением жидкости газовым потоком:

I — конфузор трубы Вентури; 2 — горловина; 3 — диффузор; 4 — каплеотделнтель; 5 — вход газа; 6 — подача жидкости; 7 — выход очищен­ ного газа; 8 — выход жидкости с уловленными загрязнениями

леотделителе циклонного типа. Улавливание пыли в диффузоре про­ исходит, но процесс идет малоэффективно. Поэтому в некоторых кон­ струкциях диффузор не делают, а горловину сразу присоединяют

кциклону. Металлоемкость таких аппаратов уменьшается. Скрубберы Вентури применяются при очистке газовых, выбросов

содорегенерационных агрегатов и известерегенерационных и магнийрегенерационных печей. В качестве орошающей жидкости в первом случае используется сульфатный черный щелок концентрацией 45—55%, во втором — вода. При этом за счет тепла горячих дымовых газов щелок упаривается до 55—65%, а вода нагревается до 65—80°. Упаренный черный щелок после каплеотделителя частично отводят на сжигание в содорегенерационный агрегат, а основная его масса вместе со свежим щелоком подается снова в скруббер. Эффективная циркуляция щелока способствует процессам пылеулавливания и упа­ ривания щелока до нужной концентрации. Эффективность очистки газов содорегенерационных агрегатов в основном зависит от массовой скорости газа в рабочем объеме аппарата w, кг/сек-м2, удельного рас­ хода щелока q, л/кг, газа, длины горловины I, см, а также до некоторой

138

степени от запыленности газа z, г!кг, газа, диаметра горловины d и физических характеристик газа и щелока. Для практических расчетов влиянием запыленности, диаметра горловины, плотностью и вязкостью

при подаче его в объем конфузора перед горловиной критерий эффек­ тивности пылеулавливания может быть определен по упрощенной фор­ муле

Практически она составляет 0,92 — 0,95, или 92—95%. Гидравлические сопротивления трубы Вентури без учета сопротив­

Величина Ар составляет для скрубберов содорегенерационных аг­ регатов 250—700 мм вод. ст., для аппаратов известерегенерационных печей около 50—200 мм вод. ст. и определяется главным образом мас­ совой скоростью газа в горловине аппарата, равной 30—80 кг/сек. м2.

Схема струйного аппарата Вентури с распылением жидкости с по­ мощью механических спрысков показана на рис. 6-8. Детали аппарата здесь те же, что и на рис. 6-7. Разница лишь в том, что горловина в та­ ких аппаратах отсутствует, т. е. конфузор после сужения сразу пере­ ходит в диффузор. Это делается для уменьшения гидравлических сопротивлений. С этой же целью трубу Вентури часто располагают горизонтально и вместо циклонов устанавливают простые каплеотделители с подачей газа не по касательной, а по диаметру каплеотделителя. Скорость газа в сужении таких аппаратов обычно составляет 10—30 місек, давление жидкости на спрысках 6—10 am, ее удельный расход 0,8 — 1,8 л/м3 газа.

Характерной особенностью таких аппаратов является то, что они работают без гидравлических сопротивлений по газовому тракту. Во-, лее того, действуя как струйный насос, _они одновременно могут быть использованы в качестве тяго-дутьевых устройств низкого давления (10—20 мм вод. ст.). Рабочим объемом струйного аппарата Вентури служит объем диффузора. Этим они также отличаются от скрубберов Вентури с распылением жидкости газовым потоком, где рабочим объе­

139

мом является объем горловины. Работа струйных аппаратов Вентури протекает так же, как в аппаратах с распылением жидкости газовым потоком. Разница в том, что здесь капли жидкости, образующиеся при ее дроблении в механических спрысках, набегают на пылинки в газо­ вом потоке, благодаря чему главным образом и происходит их осаж­ дение на каплях.

Струйные аппараты Вентури в основном применяются для очистки газовых выбросов известерегенерационных и известково-обжигатель­ ных печей и магнийрегенерационных агрегатов. Эффективность очистки 95—97%. Иногда их применяют для очистки газов содореге­

производится паром, дают свежий щелок концентрацией около 45— 50%. Подача щелока может быть изменена — вверх может быть на­ правлен свежий щелок, вниз—циркулирующий. Двухступенчатая по­ дача щелока и распыление его паром увеличивают эффективность улавливания солей натрия до 96—97%.

Аэрожеты Вентури устроены аналогично скрубберам с распыле­ нием-жидкости потоком газа. Характерной особенностью их является небольшой расход жидкости и очень тонкое ее распыление. Распылен­ ная жидкость вводится в объем конфузора перед горловиной в коли­ честве 50—100 мл на 1 м 3 газа. Она увлекается газом и по горловине движется со скоростью, практически равной скорости газа. Аэрожеты Вентури применяются для тонкой очистки охлажденного газа. Очистка горячего газа недопустима, так как капли испаряются. Механизмы подвода частиц к каплям — это турбулентная диффузия и инерцион­ ное осаждение за счет продольных и поперечных пульсаций газового потока, движущегося в горловине со скоростью 80—120 м/сек. Эффек­

140

тивность очистки при хорошо смачивающейся пыли в большинстве случаев приближается к 100%. Гидравлические сопротивления 50—150 мм вод. ст. Недостаток таких аппаратов в том, что затруднено отделение мелких капель от газа в циклонах.

Пенные аппараты

Схема аппарата пенного типа с переливными устройствами пока­ зана на рис. 6-9. Аппарат состоит из прямоугольного или цилиндри­ ческого корпуса, который по высоте разделен перегородками (тарел­

Скорость газа, отнесенная к полному сечению аппарата, 1,5—2,5 м/сек. Расход воды 0,2 — 0,9 л/м3 газа. Сопротивление тарелки' в пределах 30—100 мм вод. ст. (в зависимости от диаметра отверстий, расхода воды и скорости газа).

Для очистки газа применяют также пенные аппараты без перелив­ ных устройств. В таких аппаратах жидкость с тарелки на тарелку проходит через те же отверстия, что и газ. Эти аппараты называются аппаратами с провальными тарелками. Эффективность очистки в пен­ ных аппаратах зависит от степени турбулизации пены и ее общей вы­ соты, которая определяется числом тарелок: чем больше тарелок, тем больше высота пены и эффективность очистки. Для крупнодисперс­ ной и хорошо смачивающейся пыли применяют однополочные аппараты. Пенные аппараты используют для очистки печного газа S 0 2 в сульфитцеллюлозном производстве.

141

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ГАЗОВ

Электрическая очистка газов от взвешенных в нем пылевидных частиц производится в электрофильтрах (рис. 6-10). В электрофильтре имеется камера 1, в которой сделаны отверстия для входа 2 и выхода 3 газа. В нижней части камеры имеется бункер 4 для сборр отделенной пыли, которая выпускается при открытии затвора 5. Во время работы

цы с отрицательными зарядами обла­ дают значительно большей подвижностью, чем частицы с положи­ тельными зарядами. При движении заряженные частицы сталкиваются с частицами пыли. Эти столкновения в основном происходят с части­ цами, имеющими отрицательные заряды вследствие большей их под­ вижности; благодаря этому большинство частиц пыли приобретает отрицательные заряды.

Как известно, отрицательные заряды притягиваются к положи­ тельному электроду и отталкиваются от отрицательного, поэтому ча­ стицы пыли, заряженные отрицательно, будут притягиваться к поло­ жительному (сетчатому) электроду и осаждаться на нем. Когда на сет­ ках наберется достаточно пыли, при помощи особых приспособлений производится ее стряхивание. Осевшая пыль осыпается в бункер, из которого она периодически выбрасывается наружу, для этого камеру отключают. После очистки фильтр снова вводят в работу. Движение частиц с электрическими зарядами между электродами создает элек­ трический ток, величина которого колеблется в зависимости от рас­

142

стояния между электродами, размеров фильтра и интенсивности его работы.

Приближенно сила тока фильтра в амперах может быть опреде­ лена по формуле

Потребляемая фильтром мощность Р — иі кет.

Частицы пыли движутся в камере фильтра с определенной ско­ ростью. Для того чтобы они успели осесть, скорость газа в камере устанавливают около 0,5 — 1 м/сек.

На рис. 6-11 показана принципиальная схема питания фильтра током высокого напряжения. Питание производится от повыситель-

попеременно различные пары щеток одновременно с изменением направ­ ления переменного тока и таким образом сохраняют одно и то же на­ правление тока, протекающего через фильтр. Первичная сторона трансформатора включается на низкое напряжение переменного тока, от которого также питается и двигатель 6.

Пример. Определить основные размеры скруббера Вентури для очистки газовых выбросов известерегенерациоиной печи от пыли производительностью

1,2510_ s -1,21,07-12°'44 (1 + ІО)3'05

Гидравлическое сопротивление трубы Вентури по формуле (6-10) равно

Глава 7. ПЕРЕМЕШИВАНИЕ И СМЕШЕНИЕ

Перемешивание и смешение в целлюлозно-бумажном производстве применяются для получения смесей волокнистых материалов с жид­ костью (так называемой бумажной массы), для предотвращения оседа­ ния волокна из этих смесей и для смешения различных материалов при составлении требующейся композиции бумажной массы.

В состав бумажной массы, кроме волокнистых материалов, входят различные наполнители и проклеивающие вещества, а на отлитое бу­ мажное полотно часто наносят покрытия, придающие бумаге особые свойства. Приготовление этих наполнителей, проклеивающих веществ и покрытий производится с помощью перемешивания, в результате которого получаются нужные эмульсии или суспензии.

Во многих случаях перемешивание способствует проведению хи­ мических процессов (например, при отбелке и облагораживании цел­ люлозы). Перемешивание чаще всего производят в жидкой среде; иногда его применяют также для сыпучих или тестообразных веществ.

Перемешивание производят механическим путем в мешалках, а при жидкой среде, кроме механического, применяют пневматическое перемешивание, или так называемое барботирование в аппаратах, именуемых барботерами.

144

МЕХАНИЧЕСКИЕ МЕШАЛКИ ДЛЯ ЖИДКОЙ СРЕДЫ

Механические мешалки для жидкой среды делают лопастные, про­ пеллерные, турбинные и дисковые.

При больших объемах перемешиваемой жидкости применяют ло­ пастные мешалки (метальные бассейны) с горизонтальным располо­

Рис. 7-1. Горизонтальная лопастная мешалка:

1 — ванна; 2 — вал; 3 — подшипники; 4 — беличье колесо; 5 — лопасти; 6 — редуктор

На рис. 7-1 схематически показана горизонтальная лопастная мешалка. Она имеет железобетонную ванну 1, внутри которой про­ ходит вал 2, лежащий в подшипниках 3. На валу укреплена конструк­ ция в виде беличьего колеса 4, на котором расположены лопасти 5 для перемешивания. Вал через редуктор 6 приводится во вращение от электродвигателя.

Рис. 7-2. Горизонтальная пропеллерная мешалка:

1 — ванна; 2 — перегородки ванны; 3 — отверстие в перегородке для пропеллера; 4 — рропеллер; 5 — вал; 6 — подшипники; 7 — редуктор

На рис. 7-2 схематически показана горизонтальная пропеллерная мешалка. Она имеет железобетонную ванну 1, разделенную на две части перегородкой 2. В торце перегородки сделано круглое отверстие 3, в котором расположен пропеллер 4. Пропеллер насажен на вал 5, лежащий в подшипниках 6. Вал и пропеллер приводятся во вращение от электродвигателя через редуктор 7.

При большой длине ванны в мешалке устанавливают два пропел­ лера по одному на каждом торце. Пропеллеры гонят жидкость в ванне вокруг внутренней перегородки и создают перемешивание.

При небольших объемах перемешиваемой жидкости применяют лопастные и пропеллерные мешалки вертикального типа. На рис. 7-3 схематически показана вертикальная лопастная мешалка, имеющая

металлический резервуар 1. Внутри резервуара проходит вал 2, на котором укреплены лопасти 3. Вал через конические шестерни 4 и редуктор 5 приводится во вращение от электродвигателя.

На рис. 7-4 схематически показана вертикальная пропеллерная мешалка. Она состоит из металлического резервуара 1, внутри кото­ рого проходит вал 2. На валу укреплен один или два пропеллера 3.

146