1.4.4 Расчет пенного газопромывателя

Верхним пределом допустимой скорости газа является такая скорость, при которой резко увеличивается унос воды в виде брызг. По экспериментальным данным сильный брызгоунос начинается при скоростях газа в полном сечении аппарата (под решеткой) от 2,7 до 3,5 м/с.

Нижним пределом скорости газа для пенного аппарата является скорость, при которой сильно уменьшается пенообразование.

Для пенных аппаратов лимитирующим нижним пределом скорости газа является также такая скорость, при которой возможно сильное протекание жидкости через отверстия решетки, в результате чего высота слоя пены снижается, а жидкость не полностью покрывает поверхность решетки. Для обычных условий нижним пределом расчетной скорости можно считать 1 м/с.

Выбирается средняя скорость газа

м/с.

Определяется площадь поперечного сечения аппарата:

,

где - расход газа, поступающий в аппарат при рабочих условиях.

Расход поступающей воды рассчитывают, исходя из материального баланса пылеуловителя:

,

где - расход воды, стекающей через отверстия в решетке (утечка), кг/с; - расход воды, стекающей через сливной порог, кг/с.

Количество воды, протекающей через отверстия решетки, определяется массой уловленной пыли и заданным составом суспензии.

При заданной степени очистки концентрация пыли в газе после газопромывателя определяется по формуле:

, кг/м³,

где - объемная массовая концентрация на входе, кг/м³.

, кг/м³,

где - плотность газовой смеси подаваемой в газопромыватель, кг/м³.

Количество улавливаемой пыли:

, кг/ч,

где - массовый расход газа в аппарате, кг/ч.

Расход воды, стекающей через отверстия в решетке (утечка), т.е. объем воды, необходимой для образования суспензии, определяется по уравнению:

, кг/ч,

где K – коэффициент распределения пыли между утечкой и сливной водой, выраженный отношением количества пыли, попадающей в утечку, к общему количеству уловленной пыли. ;

с = Т:Ж – концентрация пыли в суспензии (утечка). Находится, как правило, в пределах отношения Т:Ж = 1:5 1:10. Получение суспензии с Т:Ж > 1:5может вызвать забивание отверстий решетки. Получение суспензии с Т:Ж > 1:10 нерационально ввиду ее слишком больших объемов.

Вследствие трудности определения параметров решетки по заданной утечке принимаем коэффициент запаса:

.

Т.о., .

Поскольку в утечку попадает больше пыли, чем в воду на сливе, то для уменьшения общего расхода воды целесообразно уменьшать L_сл. Однако слишком сильная утечка создает неравномерность высоты слоя воды. Поэтому рекомендуется принимать:

.

Далее определяют основные характеристики решетки, исходя из необходимой утечки.

Для обеспечения нормальной работы газопромывателя скорость газа в крупных отверстиях d₀ = 4-6 мм выбирают в пределах 8-13 м/с. Для решеток с d₀ = 2-4 мм скорость газа составляет 6-8 м/с.

Далее рассчитывают долю свободного сечения решетки, отвечающей выбранной скорости:

,

где - скорость газа в отверстиях решетки, м/с; - коэффициент углового отклонения перфорированной площади решетки к площади сечения аппарата.

Полагают, что отверстия располагаются по равностороннему треугольнику, то шаг между отверстиями:

.

Определяется высота слоя пены на решетке, чтобы обеспечить заданную степень очистки .

Коэффициент скорости пылеулавливания:

, м/с.

Высота слоя пены на решетке определяется:

, м.

Высота исходного слоя воды на решетке:

, м.

Интенсивность потока на сливе с решетки:

,

где b – ширина сливного отверстия (равна ширине решетки) [4, 6].

Высота сливного порога равна:

.

Для обеспечения работы аппарата при колебаниях режима действительная высота порога принимается: