Oxorona_atmosfernogo_povitria / Vetoshkun_Puloo4ustka

Расчеты параметров полых газопромывателей с определением степени очистки по вероятностному методу выполняют в следующем порядке.

1)Принимают скорость газов v в скруббере около 1 м/с, перепад давле-

нияпорядка(200...250) Паивыбираютвеличинуудельногоорошенияm впреде-

лах(0,5...8) .10-3 м3 на1 м3 газа.

2)Определяют среднюю площадь скруббера в сечении, перпендикулярном

где Vг - расход очищаемых газов, м3/с, подсчитанный по температуре и давлениюнавыходеизаппарата.

Температуру газов на выходе из скруббера, имевших начальную температуру (150...200)°С и выше, при отсутствии специальных требований можно принимать на 100° ниже начальной, а температуру не нагретых газов - равной начальной.

Находятдиаметраппаратаспротивоточныморошениемилиэквивалентный диаметр для аппарата с поперечным орошением. Высоту аппарата h с круглым поперечнымсечениемпринимаютпорядка2,5 диаметров, аспрямоугольнымсе-

За определяющий размер при расчете полых скрубберов принимают диаметркаплиорошающейжидкостивпределах(0,6...1) 10-3 м.

5) Определяюткоэффициентзахватачастицопределенныхфракций ηi:

112

При ψi = 150 величина превышает 0,995; при значениях ψi более 170 величинуηdri можноприниматьравной1.;

6) Определяют значения парциальных (фракционных) коэффициентов очистки для скрубберов с противоточным орошением по формуле:

адляскрубберовспоперечныморошениемпоформуле:

εфi =1− exp − 3..L.η. i.h . (6.11)

2 V dк

Вформулах (6.5) и (6.6) wк - скорость осаждения капли, м/с; dк - диаметр капли, м.

Вполых газопромывателях устанавливаются форсунки грубого распыла, создающие капли диаметром (0,6...1) .10-3 м. Скорость осаждения таких капель можнонайтиподиаграммерис. 6.2.

Рис. 6.2. Скоростьосаждениякапельвполыхгазопромывателях.

7) По найденным парциальным (фракционным) коэффициентам очистки и заданномуфракционномусоставудисперсныхзагрязнителейопределяютполный коэффициент очистки εобщ, используя формулу (6.12), и обосновывают возможностьпримененияпологоскруббераилиотказотнего.

где gi – массовая доля i-й фракции пыли.

113

Пример 6.1. Определить эффективность очистки пылегазового потока (воздуха) в полом скруббере и конечную концентрацию пыли в очищаемом воздухепоследующимисходнымданным.

Расход очищаемого газа Vг = 60000 м3/час; температура газа t = 75

0С;

начальная концентрация пыли Сн = 20 г/м3; плотность частиц пыли ρч = 2800 кг/м3; загрязнитель: пыль смеси известняка и шлака; содержание SiO2 – 28%; требуемая степень очистки: до ПДК (2 мг/м3).

Дисперсный состав пыли:

Решение.

1. Определяем необходимую эффективность очистки по формуле:

где Ск – концентрация пыли после очистки (Ск = 2.10-3 г/м3); Сн - начальная концентрация пыли.

2. Пересчитаем дисперсный состав из интегрального вида в дифференциальный по фракциям:

3. Рассчитаем медианный диаметр частиц dm по формуле:

4. Далее рассчитаем стандартное отклонение по формуле:

114

σ = 6(4,65 −0,8)2 +11,5(4,65 −2,05)2 + 24,5(4,65 −3,25)2 +38(4,65 −5,15)2 +19,5(4,65 −8,15)2 99,5

=4,8.

5.Определяем основные размеры полого скруббера.

Принимаем: скорость газов в скруббере w = 1 м/с, перепад давления P = 200…250 Па, величина удельного орошения m = 1·10-3, м3/м3 газа, диаметр капель dк = 1.10-3 м, скорость осаждения капли wк = 1,1 м/с (рис. 6.2).

Средняя площадь скруббера в сечении, перпендикулярном направлению потока газов:

F = Vг/v = 60000/3600.1 = 16,667 м2.

Радиус аппарата определяем по формуле:

Диаметр аппарата: D = 2 R = 4,608 м. Высота аппарата: h = 2,5·D = 11,52 м.

6.Так как полученные размеры аппарата слишком велики, принимаем

кустановке 4 полых скруббера, тогда:

-площадь одного аппарата будет равна: F1 = F/4 = 16,667/4 = 4,167 м2;

-радиус аппарата:

-диаметр аппарата: D1 = 2 R1 = 2,32 м;

-высота аппарата: h1 = 2,5·D1 = 2,5·2,32 = 5,8 м.

7.Определяем расход жидкости на орошение:

L= m ·Vг = 1·10-3·16,667 = 0,0167 м3/с.

8.Определяем инерционные параметры ψi для фракций частиц заданного состава:

Ψi = di2 ·ρч· v · Ci’/(18 · μ · l);

Ψ1 = (0,8·10-6)2·2800·1·1,25/(18·19,3·10-6·1·10-3) = 0,008. Ψ2 = (2,05·10-6)2· 2800·1·1,1/ (18·19,3·10-6·1·10-3) = 0,046. Ψ3 = (3,25·10-6)2·2800·1·1,01/ (18·19,3·10-6·1·10-3) = 0,176.

Ψ4 = (5,15·10-6)2·2800·1·1/(18·19,3·10-6·1·10-3) = 0,267. Ψ5 = (8,15·10-6)2·2800·1·1/ (18·19,3·10-6·1·10-3) = 0,669.

115

9. Определяем коэффициенты захвата частиц определенных фракций для противоточного орошения в скруббере:

η i = (ψ i +ψ0i2,35 ) 2

η1 = 0,0082/(0,008 + 0,35)2 = 0,000499. η2 = 0,0462/(0,046 + 0,35)2 = 0,0135. η3 = 0,1072/(0,107 + 0,35)2 = 0,0548. η4 = 0,2672/(0,267 + 0,35)2 = 0,187. η5 = 0,6692/(0,669 + 0,35)2 = 0,43.

10. Определяем значения парциальных коэффициентов очистки для скрубберов с противоточным орошением:

= 1 – exp (- 0,000449 · 16,63) = 0,01.

εф2 = 1 – exp (- η2 · 20,8) = 1 – exp (- 0,0135 · 16,63) = 0,245. εф3 = 1 – exp (- η3 · 20,8) = 1 – exp (- 0,0548 · 16,63) = 0,68.

εф4 = 1 – exp (- η4 · 20,8) = 1 – exp (- 0,187 · 16,63) = 0,98.

εф5 = 1 – exp (- η5 · 20,8) = 1 – exp (- 0,43 · 16,63) = 0,99.

11. Определяем общий коэффициент очистки полого скруббера с противоточным орошением по формуле:

12. Определяем концентрацию пыли в газовом потоке после очистки в полом скруббере при общей эффективности очистки ηобщ = 76 %.

Ск = Сн(1 - εобщ) = 20.(1 – 0,76) = 4,8 г/м3.

Вывод. Степень очистки воздуха от пыли в полом скруббере явно недостаточна, поскольку требуется очистить воздух до конечной концентрации 2 мг/м3. Следовательно, необходимо использовать более эффективный аппарат для пылеочистки или предусмотреть многоступенчатую схему очистки.

116

6.2. Орошаемые циклоны с водяной пленкой

Эффект действия орошаемого циклона по сравнению с обычным циклоном усиливается тем, что пыль, отбрасываемая под действием центробежных сил к стенкам циклона, в значительной мере поглощается водяной пленкой и превращается в шлам. В результате предотвращается вторичный унос пыли, выделившейся из потока.

В циклонах с водяной пленкой опасность взрыва и возгорания пыли практически устраняется.

Орошаемый циклон типа ЦВП (рис. 6.3) состоит из цилиндрического корпуса с коническим днищем и воздухоотводящим патрубком и воздухоподводящей улитки. Запыленный воздух подводится по касательной к корпусу со скоростью около 20 м/с. Поверхность стенок аппарата орошается водой с помощью сопел, расположенных равномерно в верхней части циклона. Сопла находятся также во входном патрубке и предназначены для смыва отложений пыли. Давление воды перед соплами 2…2,5 кПа. Удельный расход воды - 0,05…0,3 л/м3. Одиночные циклоны с водяной пленкой рассчитаны на очистку 1…20 тыс. м3/ч запыленного газа и во всем диапазоне производительности обеспечивают достаточную степень очистки.

Рис. 6.3. Циклон с водяной пленкой ЦВП:

117

1 - корпус; 2 - выходной патрубок; 3 - улитка; 4 - коллектор; 5 - конусный патрубок (гидрозатвор); 6 - входной патрубок.

Циклон с водяной пленкой типа ЦВП можно использовать для очистки низкотемпературных газов с любым видом нецементирующейся пыли, кроме схватывающейся и реагирующей с водой. Он может быть применен в качестве каплеуловителя в установках с трубами Вентури.

Общая эффективность ЦВП - до 90 %, фракционная эффективность улавливания частиц размером 5…10 мкм до 90…95 %.

Основные характеристики газопромывателей ЦВП приведены в табл. 6.4 и 6.5.

118

где dm - медианный размер частиц нормального распределения, который представляет собой такой размер, при котором масса частиц крупнее dm равна количеству частиц мельче dm ; d16 и d84 - размеры частиц, соответствующие ординатам 16 и 84% кривой D (d).

Рис. 6.5. Зависимость диаметра частиц пыли, улавливаемых на 50% dη=50, от гидравлического сопротивления P и диаметра циклона ЦВП в основном (а) и скоростном (б) исполнении.

Рис. 6.6. Номограммадля определения степениочистки вциклонах ЦВП

Затем из координаты dηд=50 на оси абсцисс номограммы (см. рис. 6.6) проводят прямую под углом, соответствующим найденному по формуле

120