Очистка газопылевых выбросов мокрым методом

Способ распыливания	Энергетические затраты на распыл 1т раствора, кВт	Диаметр капли, мм	Равномерность распределения капель по сечению факела	Степень сложности конструкций распыливающего устройства	Склонность к засорению	Примечание
Механическое с помощью форсунок	2-6	0,05-3,5	Центробежно-струйные форсунки дают равномерное  распределение	простая	Низкая	Надежна в эксплуатации, незначительная стоимоть
Механическое вращающимися распылителями	10-20	0,01-1	Дают малый угол распыла	Имеет вращающиеся части	Низкая	Дает возможность распыливать  вязкие жидкости
Пульсационное	4-8	0,02-2,5	Отдельные типы форсунок дают равномерное  распределение	То же	Высокая	-
Ультразвуковое	2-7	0,001-0,02	Равномерное	Сложная	Низкая	Незначительные расходы жидкости; высокая стоимость оборудования
Пневматическое	20-70	0,005-0,2	Равномерное	Сложная, требуется дополнительное оборудование для подачи газовой фазы	Высокая	Дает возможность распыливать  вязкие жидкости
Электрическое	50-100	0,003-0,2	Равномерное	Сложная	Низкая	Незначительные расходы жидкости, высокая стоимость оборудования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.1. Механические форсунки

 

 

 

 

Эскиз оросителя	Схема распределения точек орошения	Эскиз оросителя	Схема распределения зон орошения	Эскиз оросителя	Схема распределения зон орошения

 

Рис. 2.2. Основные типы оросителей:

а – точечное орошение; б – зональное  орошение; в – сплошное орошение; 1 – распределительная плита; 2 –  желоб с боковыми прорезями; 3 –  желоб с длинными патрубками; 4 –  многотрубчатый ороситель; 5—перфорированный стакан; 6 – щелевая брызгалка; 7 – розетка; 8 – многоконусный ороситель; 9 – разбрызгивающая звездочка

Объемный расход жидкости Q_ж, м³/с, распыливаемой форсункой, определяется по формуле

Q_ж= ,                                                                                                                               (2.1)

где d_c – диаметр сопла форсунки, м; ξ – коэффициент расхода жидкости; p_ж – напор, давление жидкости перед форсункой, Па; ρ_ж – плотность жидкости, кг/м³.

Скорость истечения жидкости из сопла форсунки ω_ист, м/с, исчесляется по формуле

ω_ист=4Q_ж/(πφ),                                                                                                                                  (2.2)

где φ – коэфициент заполнения сопла. Для большинства форсунок φ < 1,0.

Рис. 2.3. Зависимость среднего безразмерного диаметра капель от вязкости жидкости (а), давления жидкости (б) и среднего диаметра капель от диаметра соплового отверстия (в);

1 – струйная форсунка; 2 – центробежная  форсунка; 3 – центробежно-струйная  форсунка

Рис. 2.4. Формы факела механических форсунок:

а – центробежной; б – струйной; в – струйно-ударной; г – с соударением струй; д – центробежно-струйной

 

 

 

 

 

 ГАЗОПРОМЫВАТЕЛИ

Полые газопромыватели

В полых газопромывателях газопылевой поток пропускают через завесу распыляемой жидкости. При этом частицы пыли захватываются каплями промывной жидкости и осаждаются в промывателе, а очищенные газы удаляются из аппарата. Наиболее распространенным  аппаратом этого класса является полый форсуночный скруббер (рис.2.5). Он широко используется как для очистки газов от достаточно крупных частиц пыли, так и для охлаждения газов, выполняя в различных системах пылеулавливания роль аппарата, обеспечивающего подготовку (кондиционирование) газов.

Аппарат представляет собой колонну круглого или прямоугольного сечения, в которой осуществлялся контакт между очищаемыми газами и каплями жидкости, распыливаемой форсунками. По направлению движения газов и жидкости полые скрубберы делятся на противоточные, прямоточные и с поперечным подводом жидкости.

В наиболее распространенном противоточном скруббере капли из форсунок падают навстречу запыленному потоку газов; они должны быть достаточно крупными, чтобы их не унес пылегазовый поток.

В полых газопромывателях обычно устанавливают центробежные форсунки грубого распыла, работающие под давлением от 0,3 до 0,4 МПа и создающие капли требуемого размера. Применение таких форсунок позволяет работать на оборотной воде, содержащей взвеси.

При применении высокоскоростных скрубберов с линейной скоростью газов 5-8 м/с рекомендуется установка каплеуловителя.

Степень очистки в полом  форсуночном скруббере достигает 99 % при улавливании частиц размером >10 мкм и резко снижается при размере <5 мкм.

Расчет полого газопромывателя проводится в следующей последовательности. Исходные данные: расход очищаемых газов Q_г, плотность газов ρ_r, плотность частиц улавливаемой пыли ρ_ч, ее дисперсный состав.                                                                                       Рис. 2.5. Полый форсуночный скруббер                                         

1. Исчисляется площадь сечения скруббера, м²:

S= Q_г/ω_г,                                                                                                                        (2.3)

Причем скорость ω_г, принимается около 1 м/с (при условиях на выходе газов из аппарата). При большей скорости устанавливается каплеуловитель. Высота противоточного скруббера принимается H=2,5D.

2. Определяется удельный расход жидкости т. Величина m рается в пределах от 0,5 до 8 л/м³ газов. При больших концентрациях пыли на входе (10—12 г/м³) m принимается равной 6—8 л/м³. Отсюда общий расход жидкости, подаваемой на орошение аппарата:

Q_ж=mQ_г.                                                                                                                                                                                    (2.4)

3. Гидравлическое сопротивление полого скруббера при отсутствии встроенного каплеуловителя и газораспределительной тарелки обычно не превышает 250 Па.

Насадочные газопромыватели

Насадочные газопромыватели  представляют собой колонны, заполненные  телами различной формы  (рис.2.6). Эти аппараты рекомендуется применять только при улавливании хорошо смачиваемой пыли, особенно в тех случаях, когда процессы улавливания пыли сопровождаются охлаждением газов или абсорбцией. При улавливании плохо смачиваемой (но не склонной к образованию твердых отложений) могут использоваться аппараты с регулярной и разреженной насадкой.

Широкое применение получили противоточные насадочные скрубберы, хотя используются конструкции и с поперечным орошением газое жидкостью (рис. 2.7).

Основными параметрами насадки  (рис. 2.8) являются: удельная поверхность, свободный объем и эквивалентный диаметр. Удельная поверхность а представляет собой  геометрическую поверхность насадочных тел и выражается в м²/м³. Свободный  объем V₀ характеризует объем пустот насадки и выражается в м³/м³.

Расход орошающей жидкости в противоточных насадочных скрубберах принимают в пределах 1,3-2,6 л/м³. В насадочных газопромывателях с поперечным орошением для обеспечения лучшего смачивания поверхности насадки ее слой обычно наклонен на 7-10⁰ по отношению к направлению пылегазового потока. Расход жидкости в аппаратах этого типа обычно выбирают в пределах 0,15-0,5 л/м³, эффективность при улавливании частиц размером d≥2мкм превышает 90%.

Тарельчатые газопромыватели

В основе этих аппаратов лежит взаимодействие газов с жидкостью на тарелках различной онструкции. Характер взаимодействия в значительной степени определяется скоростью газового потока. При малых скоростях (~1 м/с) газы проникают через слой жидкости в виде пузырей – происходит барботаж.

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

Разработан ряд конструкций тарельчатых (пенных) газопромывателей: аппарат с провальными  тарелками   (рис. 2.9, а), аппарат с переливными тарелками (рис. 2.9, б). в аппарате с провальными тарелками применяются два вида

тарелок: дырчатые и щелевые (рис. 2.10).

 

Рис. 2.6. Противоточный наса- 

дочный скруббер:

1 – опорная решетка; 2 – насад-

ка; 3 – оросительное устройство

 

 

Рис. 2.7.  Насадочный скруббер с поперечным орошением:

1 – форсунки; 2—опорные  решетки; 3 – оросительное устройство; 4 – неорошаемый слой насадки  (брызгоуловитель); 5 – шламосборник; 6 – насадка

 

 

 

 

Рис. 2.8. Типы насадок:

1 – кольца Рашнга; 2 – кольца с перегородкой;

3 – кольца с крестообразной  перегородкой;

4 – кольца Палля; 5 –  седла Берля; 6 – седла Инталокс

 

 

 

Щелевые тарелки изготавливают  сварными из трубок или 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 V₀ колеблется в пределах 0,2-0,25 м²/м².

Пенный аппарат  со стабилизатором пенного слоя (ПАСС)отличается от пенного аппарата с провальной тарелкой установкой непосредственно на тарелке стабилизатора, представляющего собой сотовую решетку из вертикально расположенных пластин, разделяющих сечение аппарата и пенный слой на небольшие ячейки. (рис. 2.11).

Стабилизатор пены предотвращает  возникновение волнового режима на тарелке вплоть до скорости газов 4,0 м/с, т.е существенно расширяет  скоростной интервал пенного режима. Наличие стабилизатора обусловливает  значительное накопление жидкости на тарелке, и, следовательно, увеличение высоты пены по сравнению с уровнем  при провальной тарелке без стабилизатора. Применение стабилизатора позволяет существенно сократить расход воды на орошение аппарата.

Рекомендуется следующие  размеры стабилизатора: высота пластин 60 мм; размер ячеек – от 35*35 до 40*40 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Содержание взвешанных частиц в некоторых промышленных газах

Источник образования  газов	Средняя концентрация взвешанных частиц, г/м3	Унос, %
Печи обжига колчедана        механические        во взвешанном  состоянии Концентраторы серной кислоты Сажевые печи и сажевые  генераторы Генераторы для бурого угля (пыль) Генераторы для бурого угля (смолы и масла) Сушилки        для  извести и гипса        для  хлористого калия        для  руд и в установках кальцинации        для  бурого угля        для  каменного угля Мельницы Котлы        с колосниковыми  топками        с топками  для пылевидного топлива Электрические печи        карбидные        сталеплавильные        для  выплавки алюминия        фосфорные	2,5-5,0 20-60 6-20 20-30 5-50 20-35   5-50 5-20 30-100 12-25 10-20 20-50   1,5-5 6-40   0,9-2,0 2-10 0,5-1,6 2,1-9,0	3-6* 20-60* 1,5-6,0 100 2,5-25 4-6   4-20 3-8 10-25 6-12 3-5 2-3   4-8** 2-20**   1-2 1,5-7 0,5-1,5 0,5-2,5

  *% от веса сжигаемого  колчедана

**% от веса сжигаемого  угля