§ 3. Охлаждение газов при непосредственном контакте с водой
В газоочистной технике охлаждение горячего ненасыщенного парами газа наиболее часто осуществляют путем впрыска в него испаряющейся воды. Для этого случая уравнение теплового баланса может быть записано в виде
Мг[сг(T′г — T″г)+x(i′n - i″n)] = Мп[φ(iп — i′в)+(1 — φ)(i″в — i′в], (17.8)
где Мг и Мв — массовые расходы газа и воды; кг/с; сг — массовая теплоемкость газа, Дж/кг; T′г и T″г — начальная и конечная температуры газа, °С; in — энтальпия пара, кДж/кг; i′в и i″в — начальная и конечная энтальпии воды, Дж/кг; х — влагосодержание горячего газа, кг/кг; φ — коэффициент испарения, доли ед.
Следует иметь в виду, что путем впрыска воды непосредственно в газоходы в режиме испарения газы можно охладить только до температуры, значительно превышающей температуру мокрого термометра. Для более глубокого охлаждения газов необходимо применение, специальных аппаратов в виде полых или насадочных скрубберов, скрубберов Вентури, аппаратов тарельчатого типа и т. п.
Рис. 17.2. Испарительный скруббер с конфузорным подводом газа типа СПВПК: 1 — корпус; 2 — щелевая форсунка; 3 — конфузорный насадок
Наиболее подходящим аппаратом для охлаждения газа при условии полного испарения жидкости (φ = 1) является скруббер с конфузорным подводом газа типа СПВПК (рис. 17.2). В этом аппарате для дробления жидкости используется энергия самого газового потока, подводимого в скруббер через насадок, представляющий собой бездиффузорную трубу Вентури со скоростью выхода газа 40—70 м/с. Орошение аппарата осуществляется щелевыми форсунками, которые располагаются в крышке скруббера по обе стороны от насадка. Описанные аппараты могут обеспечивать охлаждение газа с 250—400 °С при полном испарении орошающей жидкости (φ = 1) и удельном расходе ее до 0,055 кг/кг газа. Давление орошающей жидкости 25—100 кПа, температура 20—50 °С, гидравлическое сопротивление аппарата до 2,0 кПа, возможное разрежение до 6 кПа. Типоразмерный ряд скрубберов разработан на производительность от 13 до 200 тыс. м3/ч (табл. 17.2).
Таблица 17.2. Технические характеристики скрубберов типа СПВПК
Типоразмер
|
Расход газа, тыс. м3/ч |
Размеры выходного сечения конфузора, мм |
Расход жидкости на орошение, м3/ч |
Число форсунок |
Диаметр скруббера, м |
Высота скруббера, м |
Масса скруббера, т |
СПВПК-15 |
13/18 |
110X614 |
0,4—0,9 |
2 |
1,2 |
8,07 |
1,73 |
СПВПК-25 |
21/29 |
160X704 |
0,63—1,45 |
2 |
1,2 |
8,07 |
1,74 |
СПВПК-40 |
34/48 |
210X904 |
1,0—2,4 |
4 |
1,6 |
11,07 |
3,23 |
СПВПК-50 |
43/60 |
240X1004 |
1,3—3,0 |
4 |
1,6 |
11,13 |
3.26 |
СПВПК-70 |
60/75 |
250X1200 |
1,8-4,25 |
4 |
2,0 |
12,83 |
5,7 |
СПВПК-85 |
70/85 |
300X1300 |
2,1—4,9 |
4 |
2,0 |
12,90 |
5,74 |
СПВПК-100 |
86/120 |
240X1400 |
2,6—6,0 |
4 |
2,4 |
14,27 |
7,74 |
СПВПК-120 |
100/140 |
370X1600 |
3,0—7,0 |
4 |
2,4 |
14,42 |
7,85 |
СПВПК-150 |
125/175 |
430X1600 |
3,75—8,75 |
6 |
2,8 |
16,41 |
10,52 |
СПВПК-175 |
146/200 |
450X1800 |
4,4—10,0 |
6 |
2,8 |
16,56 |
10,54 |
1 В числителе — минимальный, в знаменателе — максимальный |
|||||||
Контрольные вопросы
Как определяют подсос воздуха, необходимый для охлаждения газа?
Как выбирают и рассчитывают котлы-утилизаторы?
Как выбирают и рассчитывают скрубберы полного испарения?