Очистка газообразных выбросов от аэрозолей (стр. 10 из 12)
Скруббер Вентури является наиболее распространенным аппаратом этого класса. Его выполняют в виде трубы, имеющей плавное сужение на входе (конфузор) и плавное расширение на выходе (диффузор). Наиболее узкая часть трубы Вентури называется горловиной. В конфузор на некотором расстоянии от горловины с помощью форсунок подводится жидкость. Запыленный поток с большой скоростью проходит через горловину и входит в диффузор. В процессе истечения газа через горловину происходит тесный контакт между газом и жидкостью. Процесс очистки газа в аппарате можно рассматривать как фильтрование газа через объемный фильтр, состоящий из мельчайших капелек; образующихся при дроблении жидкости.
При очистке горячего влажного газа повышению эффективности процесса способствует охлаждение газа ниже точки росы и выделение сконденсированной влаги. При движении газа через диффузорный участок трубы скорость потока снижается, в результате происходит агрегация мелких капель. Для их улавливания за трубой Вентури обычно устанавливают циклоны или другие аппараты подобного типа. |
По конструкции разные типы турбулентных промывателей отличаются конфигурацией поперечного сечения трубы-распылителя (круглое, прямоугольное), местом подачи орошающей жидкости (в конфузор или горловину) и конструкцией каплеуловителя.
Эффективность улавливания пыли в скрубберах Вентури увеличивается с ростом скорости газов в горловине и плотности орошения. Оптимальное соотношение между скоростью газов в горловине трубы и плотностью орошения определяют для каждого вида пыли, оно зависит от ее дисперсного состава. Так, при улавливании частиц пыли, размеры которых меньше 0,1 мкм, большое значение приобретает продолжительность контакта запыленных газов с поверхностью диспергированной жидкости. В этом случае повышение эффективности может быть достигнута при снижении скорости газов до 50 м/с и увеличении плотности орошения до 3,5 л/м3 газа.
В зависимости от способа подвода орошающей жидкости можно различать основные типы аппаратов с центральным подводом жидкости в конфузор, с периферийным орошением (в конфузоре или в горловине), с пленочным орошением, с бесфорсуночным и форсуночным орошением.
Одним из наиболее совершенных способов очистки промышленных газов от пыли и туманов является электрическая очистка в электрофильтрах.
Широкое применение электрофильтров для улавливания твердых и жидких частиц обусловлено их универсальностью и высокой степенью очистки газов при сравнительно низких энергозатратах. Эффективность установок электрической очистки газов достигает 99%, а в ряде случаев и 99,9%. Такие фильтры способны улавливать частицы различных размеров, в том числе и субмикронные, при концентрации частиц в газе до 50 г/м3 и выше.
Промышленные электрофильтры широко применяют в диапазоне температур до 400—450°С и более, а также в условиях воздействия коррозийных сред.
Электрофильтры могут работать при разрежении и под давлением очищаемых газов. Они отличаются относительно низкими эксплуатационными затратами, однако капитальные затраты на сооружение электрофильтров довольно высоки, так как эти аппараты металлоемки и занимают большую площадь, а также снабжаются специальными агрегатами для электропитания. При этом с уменьшением производительности установок по газу удельные капитальные затраты сильно возрастают.
Преимущественной областью применения электрофильтров с точки зрения экономической целесообразности является очистка больших объемов газа.
К недостаткам электрофильтров наряду с их высокой стоимостью следует отнести высокую чувствительность процесса электрической очистки газов к отклонениям от заданного технологического режима, а также к механическим дефектам внутреннего оборудования.
Иногда свойства газопылевого потока являются серьезным препятствием для осуществления процесса электрогазоочистки (например, при высоком удельном электрическом сопротивлении пыли или когда очищаемый газ представляет собой взрывоопасную смесь).
Улавливание пыли в электрофильтрах основано на известной способности разноименно заряженных тел притягиваться друг к другу. Пылевидным частицам сначала сообщается электрический заряд, после чего они осаждаются на противоположно заряженном электроде.
Когда в межэлектродном пространстве проходит газ со взвешенными пылевидными частицами, ионы газа адсорбируются на поверхности пылинок, вследствие чего пылинки заряжаются и приобретают способность перемещаться под воздействием электрического поля к осадительным электродам. Осевшую на электродах пыль периодически удаляют. Таким образом, электрогазоочистка включает процессы образования ионов, зарядки пылевидных частиц, транспортирования их к осадительным электродам, периодическое разрушение слоя накопившейся на электродах пыли и удаление ее в пылесборные бункеры.
С увеличением напряженности электрического поля и величины заряда, получаемого частицами, скорость движения заряженных частиц к электроду возрастает. Электрофильтр будет тем лучше улавливать пыль, чем больше его длина, выше напряженность поля и меньше скорость газа в аппарате.
Различные конструкции электрофильтров отличаются направлением хода газов (вертикальные, горизонтальные), формой осадительных электродов (пластинчатые, С-образные, трубчатые, шестигранные), формой коронирующих электродов (игольчатые, круглого или штыкового сечения), числом параллельно работающих секций (одно- и многосекционные). Электрофильтры подразделяются на сухие и мокрые.
В сухих электрофильтрах обычно улавливаются твердые частицы, которые удаляются с электродов встряхиванием. Очищаемый в сухом электрофильтре газ должен иметь температуру, превышающую точку росы, во избежание конденсации влаги, появление которой может вызвать коррозию аппарата.
В мокрых электрофильтрах можно улавливать твердые и жидкие частицы, смываемые с поверхности электродов орошающей жидкостью (обычно водой). Температура газа, поступающего в мокрый электрофильтр, должна быть близкой к точке росы или равна ей. Если жидкие частицы самостоятельно стекают с электродов по мере их накопления, то мокрые электрофильтры могут не иметь специальных устройств для промывания.
Существуют два основных типа осадительных электродов - пластинчатые и трубчатые. Пластинчатые электроды используются, как в горизонтальных, так и в вертикальных электрофильтрах, а трубчатые — только в вертикальных. Трубчатые осадительные электроды предпочтительнее пластинчатых вследствие лучших характеристик электрического поля. Однако обеспечить хорошее встряхивание трубчатых электродов сложно, и поэтому их редко применяют в сухих электрофильтрах и довольно широко в мокрых.
Расчеты пылеулавливающего оборудования
1. Расчет скоростного пылеуловителя
При расчете скоростного пылеуловителя определяют размеры, гидравлическое сопротивление, эффективность турбулентного промывателя.
Режим работы трубы – коагулятора (скорость газа в сечении горловины и удельный расход воды) выбирают в зависимости от характеристики пыли и ее дисперсного состава, а также от требуемой эффективности очистки газа.
Расчет эффективности работы скруббера Вентури может быть осуществлен на основании данных фракционной степени очистки газов и при помощи энергетической теории мокрого пылеулавливания. Суть энергетической теории мокрого пылеулавливания, основанной на законе сохранения энергии, заключается в следующем.
Эффективность любого мокрого аппарата газоочистки при улавливании определенного вида пыли зависит только от потери давления и не зависит от размера и конструкции пылеуловителя. В общий расход энергии на очистку газа включается как энергия, затрачиваемая на преодоление сопротивления при проходе запыленного газа через аппарат, так и расходуемая на распыление воды.
Затрату энергии на мокрую очистку газа от пыли без учета энергии, расходуемой на создание движения газа, определяют выражением
где Кт - удельная энергия соприкосновения, затрачиваемая на очистку в мокром пылеуловителе 1000м^3 газов, кДж;
Δpап - гидравлическое сопротивление аппарата, Н/мІ;
рж - давление распыливаемой жидкости, Н/мІ;
Vж, Vг - расход соответственно жидкости и газа, мі/с.
Первое слагаемое в выражении (1) характеризует степень турбулизации газо-жидкостного потока в аппарате, второе – качество диспергирования жидкости. Их влияние на величину зависит от типа аппаратов. Например, в скруббере Вентури оснсвное влияние оказывает гидравлическое сопротивление аппарата. Зависимость между степенью очистки газа и затратами энергии выражают формулой
где B, ? - константы, определяемые видом и дисперсным составом пыли и не зависящие от типа и размеров мокрого пылеуловителя.
Таблица 1
Параметры B и c для некоторых пылей
| Номер кривой на рис. 1 | Вид пыли или тумана | B | c |
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 - - - - | Конверторная пыль (при продувке кислородом сверху) Тальк Туман фосфорной кислоты Ваграночная пыль Мартеновская пыль Колошниковая (доменная) пыль Пыль известковых печей Пыль, содержащая окись цинка, из печей, выплавляющих латунь Щелочной аэрозоль из известковых печей Аэрозоль сульфата меди Дурнопахнущие вещества мыльных фабрик Пыль мартеновских печей, работающих на дутье, обогащенном кислородом Пыль мартеновских печей, работающих на воздушном дутье Пыль из доменных печей Пыль из томасовского конвертора Пыль, образующаяся при выплавке 45%-ного ферросилиция в закрытых электропечах Пыль, образующаяся в содорегенерационных котлоагрегатах сульфатно-целлюлозного производства Пыль от производства черного щелока при обработке предварительно увлажненных газов То же, при обработке сухих газов Частицы поташа из МГД-установок открытого цикла Пыль, образующаяся при выплавке силикомарганца в закрытых ферросплавных печах Пыль каолинового производства Улавливание сажи, образующейся при электрокрекинге метана Возгоны свинца и цинка из шахтных печей Пыль дымовых газов карбидной печи Пыль закрытой печи, выплавляющей углеродистый феррохром Зола дымовых газов ТЭЦ | 9,88·10 -2 0,206 1,34·10 -2 1,355·10 -2 1,915·10 -2 6,61·10 -3 6,5·10 -4 2,34·10 -2 5,53·10 -5 2,14·10-4 1,09·10-5 1,565·10-6 1,74·10-6 0,1925 0,268 2,42·10-5 4·10-4 1,32·10-3 9,3·10-4 0,016 6,9·10-3 2,34·10-4 10-5 6,06·10-3 0,823·10-3 6,49·10-5 0,17 | 0,4663 0,3506 0,6312 0,6210 0,5688 0,891 1,0529 0,5317 1,2295 1,0679 1,4146 1,619 1,594 0,3255 0,2589 1,26 1,05 0,861 0,861 0,554 0,67 1,115 1,36 0,4775 0,914 1,1 0,3 |
Эти константы определяют только экспериментальным путем. Их значения для некоторых пылей и туманов приведены в табл. 1.