Эффективность захвата частиц пыли распыленной водой

Dч Диаметр пылинок (нижние кривые), мкм

Рис. 5.68. Номограмма для определения диаметра частиц по скорости их витания

Таблица 5.28

(для час т иц с р_ч = 2000 кг/м³)

Рис. 5.69. Типы насадок:

1 — кольца Рашига; 2 — кольца с перегородкой; 3 —кольца с крестообразной перегородкой; 4 — коль­ца Палля; 5 — седла Берля; 6 — седла Инталокс

Рис. 5.70. Противоточный насадочный скруббер;

1 — опорная решетка; 2 — насадка; 3 — оро­сительное устройство

Эти аппараты (рис. 5.70) рекомендуется применять только при улавлива­нии хорошо смачиваемой пыли особенно в тех случаях, когда процессы улав­ливания пыли сопровождаются охлаждением газов и абсорбцией. При улав­ливании плохо смачиваемой пыли (но не склонной к образованию твердых отложений) могут использоваться аппараты с регулярной и разряженной насадкой.

Основными параметрами насадки являются: удельная поверхность, свободный объем и эквивалентный диаметр (табл. 5.29). Удельная поверх­ность а представляет собой геометрическую поверхность насадочных тел и выражается в м²/м³. Свободный объем е характеризует объем пустот на­садки и выражается в м³/м³.

Эффективность улавливания пыли в скруббере возрастает при приме­нении более мелкой насадки, равномерности орошения и увеличении слоя насадки. При улавливании пыли расход орошающей жидкости в противоточных аппаратах обычно составляет 1,3-2,6 л/м³. Эффективность очистки рассчитывается по формулам (5.7), (5.8). Необходимое значе­ние гидравлического сопротивления определяется в такой последователь­ности.

Предварительно определяют сопротивление сухой насадки, Па:

(5.60)

где h_н — высота насадки, м; E ₀ — коэффициент сопротивления сухого аппарата.

Коэффициент ξ ₀ зависит от режима движения газа и является функцией критерия Рейнольдса — Re. Значения ξ ₀ определяются в зависимости от

типа насадок:

— для беспорядочных насадок, в которых пустоты распределены равно­мерно по всем направлениям (шары, седлообразные насадки):

ξ₀ = (133/Rе_г)+2,34 (5.61)

— для беспорядочных кольцевых насадок при Re_r < 40:

ξ₀ = 140/ Rе_г (5.62)

— при (Re_г >40):

ξ₀ = 16/ Rе_г (5.63)

Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки всегда больше сухой и его определяют из отношения

ΔР_ор = М ∙ ΔР_сух (5.64)

Значение М находят из выражения

М = 10^{β’ ∙ L}_ср (5.65)

где L_cp — плотность орошения, м/с; В — коэффициент, значение которого находят в зависимости от вида насадки.

Керамические кольца Рашига В'-Ю³ в укладку:

50мм............................................................................................................................................48

80 мм...........................................................................................................................................40

100 мм.........................................................................................................................................33

Керамические кольца Рашига в навал:

25 мм...........................................................................................................................................51

50 мм...........................................................................................................................................47

100 мм.........................................................................................................................................33

Керамические кольца Палля:

50 мм..........................................................................................................................................35

Блоки...........................................................................................................................................42

Для уменьшения расхода жидкости применяются насадочные скруб­беры с поперечной подачей жидкости и прямоточные скрубберы (на 40-50%). Гидравлическое сопротивление прямоточных скрубберов — 800— 3600 Па на 1 м слоя насадки. Кроме того, благодаря возможности работать при высоких скоростях (8—10 м/с), эффективность прямоточных скруббе­ров выше.

Тарельчатые газ о пр о мывате л и. В основе этих аппаратов лежит взаимо­действие газов с жидкостью на тарелках различной конструкции. Харак­тер взаимодействия в значительной степени определяется скоростью га­зового потока. При малых скоростях (= 1м/с) газы проникают через слой жидкости в виде пузырей — происходит барботаж.

С ростом скорости газов взаимодействие газового и жидкостного по­токов сопровождается образованием высокотурбулизованной пены, в ко­торой происходит непрерывное разрушение, слияние и образование новыx пузырьков. Поэтому газопромыватели данного типа часто называют пен­ными аппаратами.

Разработан ряд конструкций тарельчатых (пенных) газопромывателей: Аппараты с провальными тарелками (рис. 5.71, а) и аппараты с перелив­ными тарелками (рис. 5.71, б). В аппарате с провальными тарелками при­меняются два вида тарелок: дырчатые и щелевые.

Щелевые тарелки изготавливают сварными из трубок и пластин. Оптимальная с точки зрения гидравлического сопротивления тарелка должна иметь толщину 4—6 мм. Обычно диаметр отверстий в тарелках пенного пылеуловителя d₀ = 4÷8 мм, ширина щели b= 4÷5 мм, а свободное сечение v_п колеблется в пределах 0,2-0,25 м²/ м². В случае применения аппарата для охлаждения газов устанавливают тарелки с большим свободным сече­нием — до 0,4÷0,5 м²/м².

По способу организации движения газа и жидкости тарелки классифи­цируются на следующие группы: перекрестного типа, прямоточные, противоточные. Наибольшее распространение нашли тарелки перекрестного типа. К ним относятся колпачковые, ситчатые, клапанные, с S-образными эле­ментами (рис. 5.72) и колпачково-ситчатые.

Рис. 5.71. Тарельчатые скрубберы:

а — скруббер с провальной тарелкой; 1— корпус; 2 — оросительное устройство;

3 — тарелка; б — скруббер с переливной тарелкой: 1 — корпус; 2 — тарелка;

3 — приемная коробка; 4 — порог; 5 — сливная коробка

Тип тарелки Коэффициент К,

Колпачковая:

с круглыми колпачками 1,0

с прямоугольными колпачками 0,8

Ситчатая 1,2

Клапанная 1,15

Струйная 1,2

Струйная с отбойниками 1,4

При атмосферном и повышенном давлении К₂ = 1, при вакууме К₂ =0,75. Коэффициент К₃ = 0,00042 для струйных тарелок и К₃ = 0,00034 для

остальных типов тарелок.

Если q < 10 м²/ч или q > 65 м²/ч, то в формулу (5.66) подставляются зна­чения q, равные соответственно 10 или 65.

Рабочую скорость принимают на 20—25% ниже, чем определенную по

формуле (5.66).

Гидравлическое сопротивление зоны контакта, т. е. тарелки со слоем пены (в случае применения провальных тарелок оптимальной толщины), определяется по формуле

(5.67)

где Δр_σ — гидравлическое сопротивление за счет сил поверхностного на­тяжения; А_т — параметр, зависящий от режима взаимодействия газов и жидкости на тарелке; s₀ — свободное сечение тарелки, м²/м².

Величина Δр_σ для щелевых тарелок рассчитывается по уравнению:

8)

где b— ширина щели, м; а — поверхностное натяжение на границе раздела фаз газ — жидкость, Н/м (с = 72,8- Ю^-3 Н/м), а для дырчатых — по формуле:

(5.69)

Значение параметра А_т зависит от типа тарелки и режима ее работы. Для дырчатых или щелевых тарелок со свободным сечением тарелки 0,15— 0,25 м²/м²:

(5.70)

Диаметр газопромывателя по конструктивным соображениям, связан­ным с распределением газов, не должен превышать 2,5 м. В случае большого количества очищаемых газов необходимо устанавливать несколько параллельных аппаратов.

Для улавливания пыли достаточно одной тарелки. Вторая тарелка практически не способствует повышению эффективности осаждения частиц. Удельное орошение в тарельчатых пылеуловителях поддерживается на уровне 0,3—0,6 л/м³.

Фракционная эффективность тарельчатого пылеуловителя, так же как и большинства других мокрых пылеуловителей, подчиняется логарифмически нормальному закону распределения улавливаемых частиц по раз меру. Величина lg σ_η для тарельчатого газопромывателя имеет значение 0,15. Тогда при условии, если дисперсный состав пыли на входе в аппарат также подчиняется логарифмически нормальному закону распределения, эффективность очистки можно определить по формуле (5.6). Величина

lg d₅₀* является функцией энергии К_ч (кДж), затрачиваемой на очистку 1000 м³ газов и при условных значениях р_ч* = 1000 кг/м³, М_ч* = 18- 10^-6 Па с может быть определена по формуле

d₅₀* = 188К_ч^-0,645 (5.71)

Формула (5.71) действительна в интервале 100 < К_ч < 30 000 и может быть использована для других мокрых пылеуловителей.

Значение К_ч может быть определено по формуле (5.7). Для пересчета на значения d₅₀, соответствующим реальным условиям, используется фор­мула

(5.72)

где μ_г и р_ч — соответствуют реальным условиям работы аппарата.

Эффективность очистки увеличивается за счет роста слоя пены. Для учета этого влияния вводится поправка по формуле

(5.73)

где η₀ — величина эффективности, рассчитываемая без учета слоя пены. Высота слоя пены на тарелке Н_п (м) рассчитывается по формуле

(5.74)

где h_о — высота исходного слоя жидкости на тарелке, м. Определяется выражения

(5.75)

где ζ_с — коэффициент гидравлического сопротивления сухой тарелки (при толщине тарелок 4—6 мм ζ_с = 1,6÷1,7).

Газопромыватели с п о дв и жным сл о ем насадки. В этих аппаратах улавливание пыли в основном происходит в слое подвижной насадки. Принципиальная схема такого аппарата представлена на рис. 5.73. Введение в пенный слой дополнительных подвижных конструктивных

элементов позволяет увеличить межфазную поверхность не столько за счет появления новых поверхностей контакта, сколько за счет лучшей организацииструктуры слоя. Насадочные тела, движущиеся во всех направлениях с высокой скоростью, разбивают вихри газовой фазы на большое количество мелких вихрей и струй, пронизывающих жидкую фазу. Движение насадки приводит к удлинению их пути, в результате возрастает межфазная поверхность и длительность контакта фаз. Кроме того, появляется воз­можность работы при высоких скоростях газового потока с дополнительной турбулизацией и обновлением межфазной поверхности при сниженных диффузионных сопротивлениях. Увеличение турбулентности и дополнительное развитие межфазной поверхности способствуют повышению значений коэффициентов массообмена и пылеулавливания.

Большое свободное сечение опорно-распределительной решетки и турбулентное движение насадки препятствуют забиванию ап­парата, что позволяет успешно применять аппараты с подвижной насадкой для мокро­го обеспыливания и для процессов, сопро­вождающихся образованием взвесей и осад­ков.

Рис. 5.73. Газопромыватель с подвижной насадкой:

1 — опорная тарелка; 2 — шаровая насадка;

3 — отражательная тарел­ка; 4 — ороситель;

5 — брызгоуловитель

Основной фактор интенсификации про­цесса пылегазоулавливания — турбулизация газожидкостного слоя, которая достигается в результате непрерывного и хаотического дви­жения элементов насадки. Поэтому для со­здания высокотурбулизованных газожидкостных систем для аппаратов с подвижное насадкой разработаны различные типы наса­док.

В промышленных аппаратах применяются в основном насадочные тела в виде полых и сплошных шаров. Для увеличения поверхности контакта фаз полые шары изготавливают со сквозными отверстиями, лопастями каплевидной формы, а сплошная шаровая насадка — в виде соединенных упругой приставкой половинок, со сквозными каналами, а также с риска­ми и гофрами на поверхности.

На практике также используют кольцевые насадки с гладкой поверхностью и перфорированными поверхностями. К разновидностям кольце­вых насадок относятся насадочные тела в виде сплошных труб и цилинд­ров с турбулизаторами различной формы. Получили распространение сложные конструкции элементов насадки, выполненные в виде взаимопересекающихся дисков, полос, шипов, колец и двойной спирали. Имеются полые и перфорированные насадочные тела больших разме­ров, внутри которых помещены тела небольшого диаметра. Пред­почтение отдается более практич­ной шаровой насадке из-за ее большой подвижности и лучшей обтекаемости. Основные разно­видности насадки цилиндричес­кой и сферической формы представлены на рис. 5.74.

В качестве материала для изго­товления насадки обычно используются резина, пластмасса и другие материалы, плотность которых меньше воды. Однако в некоторых случаях, например, когда аппарат работает при вы­соких температурах воздушного потока, в качестве насадки используют тон­костенные, стальные шары. Разработаны технические условия изготовления шаровой насадки из пористой резины, обладающей высокой стойкостью к износу.

Разработано большое количество конструкций газоочистных аппаратов с подвижной насадкой, многие из которых являются комбинированными.

Оптимальным режимом работы является режим развитого псевдоожижения. Скорость газа v'_г, соответствующая началу режима развитого псевдоожижения, определяется по эмпирическим выражениям в зависимости от конструкции аппаратов. Одна из формул представлена ниже:

(5.76)

где d _m - диаметр шаровой насадки, м; с — коэффициент (при ширине щели в опорной тарелке b = 2 мм, с = 2,8-10³ при b > 2 мм с = 4,6-10³).

Предельно-допустимая скорость газа, при которой резко возрастает гидравлическое сопротивление и насадка «прилипает» к верхней ограни­чительной решетке, рассчитывается по формуле

(5.77)

Минимальная статическая высота слоя насадки Н_ст (м) составляет 5 -8 диаметров шаров, а максимальная определяется из соотношения Н_ст/ D_ап < 1.

Для расчета гидравлического сопротивления имеются различные под­ходы, однако, все они основаны на эмпирических уравнениях. В большин­стве случаев предлагается определять общее гидравлическое сопротивле­ние в виде суммы сопротивлений сухой решетки Δр_ср, слоя сухой насадки Δ p_с.н и жидкостного слоя Δ р_г.ж.:

Δр = Δр_ср + Δ p_с.н + Δ р_г.ж. (5.78)

Для отдельных видов аппаратов предложено определять гидравличес­кое сопротивление по специально разработанным номограммам или по формулам. Так, для аппарата с инерционно-турбулентной подвижной на­садкой, сочетающего в себе элементы аппаратов с подвижной насадкой и газопромывателя ударно-инерционного действия такая формула имеет вид:

(5.79)

где h ₀ — высота исходного уровня жидкости, м.

Расчет эффективности пылеулавливания аналогичен расчету в пенных пылеуловителях. Величина lg σ_ηдля газопромывателя с подвижной насад­кой имеет значение 0,15. При этом после расчета по формуле (5.6) производят пересчет с учетом высоты слоя подвижной насадки:

где η₀ — величина эффективности, рассчитываемая без учета слоя подвиж­ной насадки.

Динамическая высота слоя подвижной насадки рассчитывается по формуле

(5.80)

Кроме этого, эффективность аппаратов с подвижной насадкой может определяться при помощи кривых фракционных степеней очистки.

При пылеулавливании рекомендуется применять удельное орошение — В пределах 0,5-0,7 л/м³. Доля свободного сечения принимается в пределах

0,4 м²/м².

(5.81)

Вследствие применения повышенных скоростей газа, аппараты с под­вижной насадкой имеют несколько меньшие габариты, а также несколько большую эффективность очистки, чем у пенных аппаратов.

Аппараты с подвижной насадкой находят широкое применение в слу­чае необходимости одновременной очистки от взвешенных веществ и от газообразных загрязнителей.

Газопромыватели ударно-инерционого действия. К аппаратам ударно-инерционного действия относится большая часть мокрых пылеуловите­лей, у которых контакт жидкости с газами осуществляется за счет удара газового потока о поверхность жидкости с последующим пропусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной конфигурации. В ре­зультате такого взаимодействия образуются капли диаметром 300—400 мм. Особенностью аппаратов ударно-инерционного действия является полное отсутствие средств для перемещения жидкости, поэтому вся энергия, не­обходимая для создания поверхности контакта фаз, подводится через га­зовый поток. В связи с этим такие газопромыватели иногда называют «ап­параты с внутренней циркуляцией жидкости».

Важное значение для нормальной эксплуатации газопромывателей этого класса имеет поддержание постоянного уровня жидкости в аппарате. Даже незначительное отклонение уровня жидкости может привести к рез­кому снижению эффективности или значительному увеличению гидрав­лического сопротивления.

Шлам из аппарата может удаляться через гидрозатвор периодически; или непрерывно. При использовании последнего теряется основное дос­тоинство ударно-инерционных аппаратов — снижение удельного расхода воды. Наибольшее распространение получили следующие аппараты.

Скруббер Дойля (рис. 5.75). В аппарате газовый поток поступает через трубы, в нижней части которых установлены конусы, увеличивающие скорость газов в свободном сечении трубы. Скорость газов непосредственно в щели на выходе из трубы составляет 35-55 м/с, и газовый поток с достаточно высокой скоростью ударяется о поверхность жидкости, создавая завесу из капель. Уровень жидкости в скруббере (в статическом состоянии) на 2—3 мм ниже кромки трубы. Гидравлическое сопротивление газопромывателя в за­висимости от скорости истечения и высоты исходного уровня жидкости со­ставляет 500-4000 Па. Удельный расход жидкости — 0,13 л/м³. Этот ап­парат нашел наибольшее применение зарубежом.

Рис. 5.76. Скруббер Дойля

Ротоклон типа РПА (рис. 5.76) является другим типичным представи­телем газопромывателей ударно-инерционного действия.

Аппарат отличается от других аппаратов тем, что щелевой контактный канал смонтирован в стенках плавающей камеры, которая одновременно является и камерой загрязненного газа. Основное отличие от остальных аппаратов данного типа — автоматическое поддержание гидравлического сопротивления на постоянном уровне при изменении расхода газа в ши­роком диапазоне — до ±30% от номинального. Недостатками аппаратов этого класса являются большая металлоемкость и ограничение по произ­водительности. Гидравлическое сопротивление от 2500 Па до 3500 Па. Про­изводительность 2000-12 000 м³/ч.

Рис. 5.76. Ротоклон саморегулирующий:

1 — корпус; 2 — балластировочный груз; 3 — плавающая камера; 4 — тяга; 5 — контактный канал (импеллер); 6 — импеллерный отсек; 7 — окно (прохода) промывной жидкости; 8 — штуцер для слива жид­кости; 9 — газоход для подвода газов в аппарат; 10 — перегородка; 11 — газоходный отсек; 12 — штуцер для заливки промывной жидко­сти и подпитки

Газопромыватель типа ПВМ (рис. 5.77). Изготавливается совместно с вентилятором. Запыленный газ поступает через отверстия в боковой стенке. При включении вентилятора уровень воды в среднем отсеке пылеуловителя между двумя симметричными перегородками устанавливается ниже, чем за перегородкой 3. В результате между поверхностью воды и каждой перегородкой 2 образуется щель, через которую газовый поток устремляется с большой скоростью в виде плоской струи, частично увлекая за собой воду. Встречая на своем пути перегородку 3, струя отклоняется вверх, причем на поверхность перегородки, смоченную водой, осаждаются сепарирующиеся из струи частицы пыли. Увлеченная газовым потоком води перетекает вверх по перегородке 3, отклоняется водоотстойником и сливается в крайний отсек. Газы проходят через каплеуловитель и выбрасывают­ся наружу вентилятором.

При оценочном расчете ударно-инерционных пылеуловителей исполь­зуется энергетический метод (5.6), (5.7), (5.71). При этом К_ч принимается равным Ар, a lg σ_л = 0,29.

Центробежные газопромыватели. Принцип использования центробеж­ной силы для улавливания частиц пыли, широко используемый в циклонах, нашел применение в целом ряде мокрых аппаратов.

Осаждение частиц в центробежном скруббере происходит за счет сум­марного действия двух механизмов: центробежного, перемещающего час­тицы к стенкам аппарата, и инерционного, способствующего осаждению Частиц на каплях орошающей жидкости.

Центробежные скрубберы конструктивно можно разделить на два вида: аппараты с тангенциальным подводом газов (рис. 5.78), и аппараты, в ко­торых вращение газового потока осуществляется с помощью специальных направляющих лопаток (рис. 5.79).

Рис. 5.77. Газопромыватель типа ПВМ:

1 — корпус; 2, 3 — перегородки; 4 — брызгоотстойник; 5 — каплеуловитель; 6— вентилятор; 7—входной патрубок; 8 — регулятор уровня жидкости; 9 —задвижка

Рис. 5.78. Центробежный скруббер с Рис. 5.79. Центробежный скруббер

тангенциальным подводом газов: с внутренним завихрителем:

1 — лопатки для выравнивания потока; 1 — раскручиватель для выравнивания

2— центральный диск; 3—система орошения; потока; 2 — ороситель;

4— устройство для ввода газов; 3 — завихритель; 4 — емкость для

5 — вращающаяся заслонка на входе; 6 —шток; сбора жидкости; 5—насос

7—патрубок для шлама; 8— патрубок для подвода

орошающей жидкости

К аппаратам первого типа относится циклон с водяной пленкой (ЦВП) — один из наиболее распространенных газопромывателей (рис. 5.80). Аппарат выполнен в виде цилиндрической обечайки 7 с плоской крышкой и ниж­ним конусом 1. Патрубки для ввода и вывода газа подсоединены к цилиндру тангенциально, что обеспечивает вращательное движение газа. Орошение стенок аппарата осуществляется с помощью сопел 6.

Рис. 5.80. Центробежный скруббер с внутренним завихрителем:

1 — раскручиватель для выравнивания по­тока;

2 — ороситель;

3 — завихритель;

4 — емкость для сбора жидкости;

5 — насос

Для смыва пылевых наростов применяют сопло 3. С целью предотвращения брызгоуноса сопла установлены по касательной по ходу вращения газа под углом 30° к горизонту. Питание сопел осуществляется через коллектор 4. Циклом ЦВП выпускается и в скоростном исполнении. В последнем случае во входном пят рубке устанавливается вставка, которая уменьшает сечение входного патрубка и соответственно увеличивает скорость газа в патрубке до 30—40 м/с вместо 16—25 м/с Скорость газа в свободном сечении не превышает 6 м/с. Коэффициент гидравлического сопротивления, отнесенный к скорости газового потока, составляет от 30 (дли основного исполнения) до 78 (для скоростного исполнения).

Механические газ о промывател и. Ха­рактерной особенностью механических газопромывателей является наличие вращающегося устройства (ротора, диска и т. д.), которое обеспечивает разбрызгивание и перемешивание жидкости или вращение газового потока. В зависимости от способа подвода механической энергии аппараты этого типа подразделяются на две группы. К первой группе, которая получила название «механические скрубберы», относятся газопромыватели, в ко­торых очищаемые газы приводятся в со­прикосновение с жидкостью при помощи вращающегося тела (весла, диски, барабаны). В настоящее время такие аппараты практически не применяются для очистки газов от пыли.

Ко второй группе относятся центробежные механические газопромы­ватели, в которых дополнительная подводимая механическая энергия слу­жит для вращения газового потока. Такие аппараты получили название динамических газопромывателей. Динамические газопромыватели отличаются от сухих ротационных пылеуловителей только подводом орошающей жидкости, которая способствует росту их эффективности.

Один из представителей газопромывателей этого типа — циклонно-ротационный пылеуловитель ЦРП - представлен на рис. 5.81.

Рис. 5.81. Циклонно-ротационный пылеуловитель

Запыленныйгаз по штуцеру 3 поступает в первую ступень аппарата. Благодаря тангенциальному подводу газ приобретает вращательное движение и пе­ремещается по винтовой линии сверху вниз. Под действием центробежных сил наиболее крупные частицы отбрасываются к смачиваемой стенке аппарата и поступают в бак 1. Затем газовый поток всасывается в цент­ральную трубу 9 и попадает в полость вращающегося ротора. Сюда же с помощью насоса 10 подается осветленная вода из бака 1. Газожидкостная смесь с большой скоростью выбрасывается из каналов ротора, смоченные частицы пыли при этом ударяются о стенку аппарата и смачиваются жидкостью, направляясь в нижнюю циклонную часть, а затем в бак 1. Очи­щенный газ выводится из аппарата через штуцер 11. ЦРП обладает рядом преимуществ: может работать автономно (без вентилятора), эффективно

улавливается пыль размером менее 10 мкм.

В механических газопромывателях не вся энергия вращения является полезной: большая часть ее теряется в приводных устройствах и расходуется на трение движущихся частей. Это необходимо учитывать при расчёте расхода энергии и ориентировочной оценке эффективности пылеочистки энергетическим методом.

Скоростные газопромыватели. В скоростных газопромывателях происходит интенсивное дробление газовым потоком, движущимся с высокой скоростью (до 150 м/с), орошающей жидкости. Частое использование для этой цели труб Вентури привело к тому, что скоростные пылеуловитель называют «скрубберы Вентури».

Скрубберы Вентури являются наиболее эффективными аппаратам!, мокрого пылеулавливания. Общей конструктивной особенностью этих аппаратов является наличие трубы распылителя (рис. 5.82), в которой непосредственно происходит процесс дробления, и установленного за ней каплеуловителя.

Рис. 5.82. Нормализованная труба Вентури:

1 — конфузор; 2 — горловина; 3 — диффузор

В скруббере Вентури при улавливании пыли размером 1 мкм и более решающее значение имеют инерционные силы. Диффузионные сила приобретают решающее значение при осаждении частиц размером менее 0,1 мкм.

Скрубберы Вентури отличаются высокой степенью очистки и большими гидравлическими потерями. По гидродинамическим характеристикам скрубберы Вентури подразделяются на высоконапорные (до 20 000 Па) и низконапорные (3000—5000 Па).

Разработан большой ряд конструкций скрубберов Вентури, отличающихся сечением и длиной горловины, способом подвода орошающей жид кости, компоновкой и т. д. По конфигурации поперечного сечения трубы Вентури подразделяются на щелевые, кольцевые и круглые. При переменных расходах газа необходимо регулирование скруббера, что достигается и основном изменением сечения трубы Вентури.

В зависимости от подвода жидкости можно выделить основные типы аппаратов (рис. 5.83):

— с центральным подводом жидкости в конфузор;

— с периферийным орошением;

— с пленочным орошением;

— с подводом жидкости за счет энергии газового потока. Скрубберы Вентури с центральным орошением. В скрубберах подобного, а подача орошающей жидкости осуществляется форсунками, установленными перед конфузором или непосредственно в нем. Давление перед форсунками обычно составляет от 0,2 до 0,3 МПа. В основном применя­ем центробежные (механические эвольвентные, цельнофакельные и др.)

форсунки.

Рис. 5.83. Конструкции труб Вентури: а - центральное форсуночное орошение; б— периферийное орошение; в — пленочное орошение; г — с подводом жидкости за счет энергии газового потока

Скрубберы с периферийным орошением. Периферийный подвод орошающей жидкости возможен в горловину или в конфузор. При таком подводе жидкости возможна прочистка отверстий в соплах орошающих устройств, исключается абразивный износ орошающих устройств и образование на них отложений. Скрубберы с пленочным орошением. Подвод жидкости осуществляется в щелевых трубах-распылителях. Применяется для предотвращения образования отложений на стенках диффузора и конфузора и для орошения трубы, загрязненной оборотной жидкостью.

Скрубберы Вентури с подводом жидкости за счет энергии газового потока еще называют «бесфорсуночные скрубберы Вентури». Они применяются в качестве абсорберов, но могут использоваться и для пылеулавливания, особенно при орошении оборотной жидкостью с большим количеством взвеси. Газы, подаваемые на очистку, контактируют с поверхностью жидкости, находящейся в приемной чаше или другой емкости, захватывают и увлекают жидкость за собой в виде брызг и капель в трубку-распылитель.

В качестве каплеуловителя в скруббере Вентури могут применяться сепараторы различных конструкций, однако наибольшее распространение получили циклоны, коленные сепараторы, разделительные емкости, сепараторы с закручивающими элементами. Реже в качестве уловителей за трубами Вентури используются пенные аппараты, полые и насадочные скрубберы, электрофильтры.

В отечественной промышленности широкое применение нашли высоконапорные трубы ГВПВ, скрубберы с кольцевым сечением горловины типа СВ-Кк (рис. 5.84), коагуляционный мокрый пылеуловитель типа КМП (рис. 5.85).

Рис. 5.84. Скруббер с кольцевым сечени­ем

горловины типа СВ-Кк:

1 — труба Вентури; 2 — регулирующая

вставка с эллиптическим обтекателем;

3 — циклон-каплеуловитель;

4 — конический центробежный

завихритель

Рис. 5.85. Коагуляционный мокрый пылеуловитель типа КМП:

1 — труба Вентури,

2,3— штуцеры для подводи

воды соответственно в трубу Вентури и каплеуловитель;

4 — циклон-каплеуловитель;

5— гидрозатвор для отвода шлама

Расчет скруббера Вентури. Ведется в следующем порядке.

1. Определяют геометрические параметры скруббера (см. рис. 5.82)

Диаметр горловины трубы по формуле

(5.82)

где Q_r — расход газа, м³/ч; v_b - скорость движения газа в горловине трубы

Вентури, м/с. Длина горловины l_г = 0,15 D. Угол сужения принимается α₁=25÷25°. Длина конфузора

(5.83)

где D₁ — диаметр входного сечения, м; определяется исходя из скорости газа Воздуховоде. Угол раскрытия принимается α₂ = 6÷7°. Длина диффузора:

(5.84)

Диаметр входного отверстия форсунки,

(5.85)

где P — давление жидкости (принимаем 150 Па); Q_ж — скорость жидкости м³/с Скорость жидкости определяется исхода из удельного расхода жидкости т, составляющего обычно от 0,5 до 1,5 л/м³. 2. Определяется гидравлическое сопротивление аппарата. сопротивление скотббера Вентури склад

2. Определяется гидравлическое сопротивление аппарата.

Гидравлическое сопротивление скруббера Вентури складывается из гидравлических сопротивлений трубы Вентури и каплеуловителя, причем основная часть потерь энергии приходится на трубу Вентури. Обычно гидравлическое сопротивление трубы Вентури при подаче в нее орошающей

жидкости описывают уравнением

Δр = Δр_г + Δр_ж, (5.86)

где Δ р — гидравлическое сопротивление трубы Вентури, Па; Δр_г — гидравлическое сопротивление трубы Вентури, обусловленное движением газа (без подачи орошения), Па; Δр_ж — гидравлическое сопротивление трубы Вентури, обусловленное вводом орошающей жидкости, Па.

Определяют сопротивление трубы Вентури обусловленное движением газа (без подачи орошения)

(5.87)

где ζ_г — коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы. При

10 D > /_г > 0,15 D коэффициент гидравлического сопротивления сухой тру­бы определяется из соотношения

(5.88)

где M = V _в'/V_vз - число Маха; v_3B - скорость звука.

Определяют гидравлическое сопротивление трубы Вентури, обусловленное вводом орошающей жидкости:

(5.89)

где т — удельный расход орошающей жидкости, м³/м³; ζ_ж — коэффициент гидравлического сопротивления, учитывающий ввод в трубу Вентури орошающей жидкости, определяется из таблицы 5.30.

Таблица 5.30

Формулы для расчета коэффициента G,

3. Рассчитывают эффективность очистки, используя вероятностно-энергетический метод [формулы (5.6), (5,7), (5.71), (5.72)]. Величина lg σ_ηпри­нимается равной 0,29.

Дата добавления: 2014-12-16