2.3.11. Випарні апарати з погрузними горілками
Апарати
з погрузними горілками (АПГ) представлені
для нагріву і випарювання розчинів при
безпосередньому стиканні продуктів
згоряння чи гарячих газів з рідиною. В
таких апаратах можна випарювати агресивні
розчини кислот, мінеральних солей, а
також шлами, взвісі, і інші забруднення
рідини
.
Інтенсивність випарювання в АПГ досягається шляхом диспергування потоку гарячого газу на мілкі пузирчики, які, випливають, віддають свою теплоту рідині і одночасно насичуються утворюючими ся парами води.
Випарювання
розчинів в АПГ протікає при рівноважній
температурі (температурі "мокрого"
термометра), яка при атмосферному тиску
на 15-16
нижче температури кипіння розчину
(табл. 2.57). Рівноважна температура
випарювання підвищується по мірі
збільшення концентрації солей і кислот
у випарюємому розчині у відповідності
із значенням температурної депресії.
Табл. 2.57.
Залежність рівноважної температури випарювання води і вологовмісту парогазової суміші від початкової температури продуктів згоряння в апаратах погрузного горіння при атмосферному тиску
При безпосередньому контакті димових газів з розчинами процеси тепло- і масообміну протікають з малими тепловтратами. Коефіцієнт використання теплоти згоряння палива в погрузній горілці при випарюванні рідин досягає 95-96 %.
Принципова схема випарної установки погрузного горіння представлена на рис. 2.53. Початковий розчин із збірника 1 центробіжним нагнітачем 2 подається в напірний бак 3, звідки самопливом потрапляє у випарний апарат погрузного горіння 4. При барботажі продуктів згоряння, які отримуються в горілці 5, в розчині утворюється парогазова суміш, яка після спливання із апарату 4 поступає через бризковідділювач 11 у скрубер 12. Там пари конденсуються на зрошувальній холодній воді і разом з нею видаляються в систему зворотного водопостачання. Охолоджені гази вентилятором 13 викидаються в атмосферу, якщо вони не містять токсичних речовин і відповідають санітарним нормам.
Концентрований розчин, який утворюється в апараті 4, відводиться у кристалізатор 6, де охолоджується і потім потрапляє в центрифугу 7 для відділення солей. Із центрифуги сіль транспортером 8 подається на склад. Маточник, який утворюється в центрифузі, перекачується нагнітачем 9 у збірник 10 для подальшої переробки і використання у виробництві.
Рис. 2.53. Випарна установка погрузного горіння:
1 – збірник розчину; 2, 9 – нагнітачі; 3 – напірний бак; 4 – апарат погрузного горіння; 5 – горілка; 6 – кристалізатор; 7 – центрифуга; 8 – транспортер; 10 – збірник концентрованого розчину; 11 – бризковідділювач; 12 – скрубер; 13 – вентилятор.
Для випарювання розчинів застосовують горілки, які працюють на газообразному чи рідкому паливі. Випарні апарати великої продуктивності можуть мати від одної до трьох погрузних горілок. Параметри і основні розміри АПГ приведені в табл. 2.58. Як правило, АПГ працюють при атмосферному тиску. Корпуса випарних апаратів і погрузні горілки виготовляють із звичайних вуглеводистої сталі, але для випарювання агресивних розчинів вони можуть бути виготовлені із легірованих сталей чи кольорових металів. Для випарювання розчинів мінеральних кислот і солей апарати виготовляють із вуглеводистої сталі, але для захисту від корозії всередині футерують матеріалами кислотоупорними (керамічною, діабазовою чи вуглеграфітовою плиткою) чи полімерними (резиною, поліхлорвінілом і інш.).
Для випарювання агресивних розчинів застосовують АПГ з горілкою тунельного типу. Пристрій таких апаратів показано на рис. 2.54, а. Корпус апарата виготовлений у вигляді циліндричної зварної посудини з плоскою кришкою і конусним днищем. Погрузна горілка розташована в центральній частині посудини і закріплена на кришці апарата. Апарати з погрузними горілками працюють безперестанно, тому подачу початкового розчину ведуть так, щоб рівень рідини в апараті оставався постійним. Необхідний рівень рідини в апараті підтримується зливною трубою і регулятором рівня.
Таблиця 2.58.
Параметри
і основні розміри апаратів з погрузними
горілками
.
Рис. 2.54. Випарні апарати з погрузними горілками:
а – з погрузною горілкою тунельного типу; б – з погрузною горілкою, яка має барботажну решітку; в – з погрузною горілкою, яка розташована в циркуляційній трубі; 1 – корпус; 2 – кришка; 3 – горілка; 4 – ввід газу; 5 – ввід повітря; 6 – ввід розчину; 7 – зливна труба; 8 – вивід парогазової суміші; 9 – оглядове скло; 10 – опори; 11 – штуцер для виводу осадку; 12 – барботажна решітка; 13 – циркуляційна труба; 14 – сепаратор; 15 – жалюзі; 16 – взривна мембрана.
Рис. 2.55. Погрузні горілки:
а – циклонного типу для спалення газу; б – для спалення рідкого палива; в – тунельного типу для спалення газу.
Апарати з погрузною горілкою, яка має барботажну горілку (рис. 2.54, б), призначені для роботи на природному газі. Повітря для згоряння палива проходить через лабіринт ний канал і вигляді кільцевого зазору, де підігрівається, що поліпшує процес горіння і понижає теплові втрати через стінку горілки. На кінці горілки встановлена барботажна решітка розміром в половину діаметра апарату. Димові гази із горілки попадають під решітку і проходять через отвори, утворюють у рідині широку зону барботажу. Решітчастий барботажний пристрій забезпечує рівномірне по об’єму рідини утворення випарення розчину і знижає виніс капель рідини з потоком парогазової суміші.
Апарат з погрузною горілкою, розташований в циркуляційній трубі (рис. 2.54, в), призначений для упарювання промислових стічних вод. Погрузна горілка виконує роль газліфтного пристрою. При виході продуктів згоряння із сопла горілки відбувається дроблення газового потоку на пузирчики, які, спливають, тягнуть рідину по кільцевому простору і викидають через вікна циркуляційної труби.