§ 3. Тарельчатые газоочистные аппараты
Простейший тарельчатый пылеуловитель представляет собой аппарат, перегороженный горизонтальной тарелкой с равномерно распределенными мелкими отверстиями. Запыленный газ подается под тарелку и отсасывается из верхней части аппарата; пылезадерживающая жидкость подается на тарелку сверху. Отработавшую жидкость можно отводить двумя способами: полным провалом ее через тарелку в бункер (рис. 9.8, а) или частичным переливом через порог, установленный в конце решетки с краю (рис. 9.8, б). Обычно применяют тарельчатые аппараты, работающие в провальном режиме.
Рис. 9.8. Тарельчатые аппараты: а —с провальными тарелками; б —с переливом. 1 — корпус; 2 — ороситель: 3 — тарелка; 4 — порог; 5 — сливной отсек.
Аппарат с провальными тарелками. При малых скоростях газа наблюдается барботажный режим, при котором газ движется отдельными пузырями через слой жидкости. При скорости газа в аппарате 1—1,2 м/с барботажный режим сменяется пенным, при котором жидкость, находящаяся на тарелке, пере-, ходит в состояние турбулизированной пены. С момента возникновения пены резко увеличивается межфазная поверхность и снижаются диффузионные и термические сопротивления. Межфазная поверхность вследствие проникновения вихрей каждой из фаз через границу их раздела непрерывно разрушается и снова восстанавливается, т.е. постоянно обновляется, что способствует отводу уловленной пыли, которая непрерывно осаждается на образующейся пленке жидкости в силу действия уже рассмотренных ранее механизмов осаждения. Образующийся шлам удаляется с жидкостью, протекающей через отверстия тарелки в бункер аппарата. При пенном режиме с увеличением скорости газа сопротивление слоя пены, изменяется незначительно. Величину сопротивления тарелки ΔрТ со слоем пены можно определить из выражения
, (9.3)
где fо — относительная величина живого сечения тарелки с круглыми отверстиями; Δрσ - доля гидравлического сопротивления слоя, определяющаяся поверхностным натяжением жидкости (σ, Н/м):
; (9-4)
здесь do — диаметр отверстий в тарелке; А — параметр, зависящий от режима взаимодействия газов и жидкости на тарелке:
А = 38,8m0,7(Lж/Lст)-0,57 (г/ж)-0,35; (9.5)
здесь m— удельное орошение, м3/м3; Lж, Lст — плотности орошения сечений, фактическая и стандартная, кг/(м2-с) [Lст = 1 кг/(м2·с)]; ж, г — плотности жидкости и газа, кг/м3.
Дальнейшее повышение скорости газа w = wкр приводит к возникновению волнового режима, характеризующегося колебаниями слоя жидкости вследствие прорыва газовых струй на различных участках решетки. Характерными признаками этого режима являются значительный рост гидравлического сопротивления и интенсивный унос капель жидкости, что приводит к нарушению нормальной работы аппарата. Концом волнового режима является «захлебывание» пылеуловителя, при котором прекращается провал жидкости через решетки и происходит мгновенный подъем ее слоя.
Критическая скорость wкр, при которой происходит переход от пенного режима к волновому, может быть определена из выражения
. (9.6)
Критическая скорость равна 2—2,3 м/с, удельное орошение 0,4— 0,6 дм3/м3 газов.
Важным свойством пенного режима является его автомодельность. Высота слоя пены и гидравлическое сопротивление аппарата практически не зависят от его размеров.
Аппарат с переливом. Отличительной чертой переливных аппаратов является наличие устройства для слива отработавшей жидкости в сливную коробку. Для фиксирования определенной толщины слоя жидкости аппарат снабжают переливным порогом (рис. 9.8,6). Однако в целях предотвращения образования отложений на тарелке часть жидкости (не менее 50 %) отводится через отверстия в бункер. Величина провала зависит от скорости газа wо в отверстиях тарелки; при wо=10-17 м/с провал совершенно прекращается. Нормальный пенный режим устанавливается при wo = 6-l0 м/с. Применение перелива позволяет в два—три раза сократить расход воды на очистку, составляющий 0,2—0,3 дм3/м3. Однако из-за возможности образования отложений пенные аппараты с переливом теперь не применяют в качестве пылеуловителей.
-
Рис. 9.9. Тарелки пенного аппарата: а — щелевая; б — дырчатая
Главным недостатком пенных аппаратов является брызгоунос. Борьбу с брызгоуносом осуществляют, снижая скорость газа, а также устанавливая в верхней части аппарата инерционные брызгоуловители. Полностью ликвидировать брызгоунос трудно.
Конструктивное оформление пенных аппаратов. Корпус пенного аппарата может быть прямоугольным и цилиндрическим. В первом случае легче обеспечить равномерное распределение жидкости, во втором равномерное распределение газа. Размеры пенного аппарата определяются возможностью равномерного распределения газа, диаметр аппарата не должен превышать 2—2,5 м.
Тарелки пенного пылеуловителя могут быть щелевыми (рис. 9.9, а) и дырчатыми (рис. 9.9, б). Живое сечение тарелки находится в пределах 0,2—0,25 м2/м2. По условиям предотвращения засорения диаметр круглых отверстий принимают 4—8 мм, ширину щелей 4—5 мм; оптимальная толщина тарелки 4—6 мм. При больших размерах аппаратов подвод воды на тарелки секционируют.
Иногда пенные аппараты выполняют многополочными. В них очищаемый газ проходит через несколько последовательно установленных друг над другом тарелок.
В последнее время разработаны пенные аппараты типа ПАСС, главной особенностью которых является установка на тарелке стабилизатора пены, представляющего собой сотовую решетку (рис. 9.10), разделяющую пенный слой на небольшие ячейки. Стабилизатор пены предотвращает возникновение волнового режима вплоть до скорости газов 4,0 м/с, увеличивает высоту слоя пены, сокращает удельное орошение до 0,05—0,10 дм3/м3. Рекомендуемые размеры ячеек 40X40 мм при высоте пластин 60 мм. Пылеуловители типа ПАСС нормализованы. Имеется 12 типоразмеров пылеуловителей
, рассчитанных на расход газа 3000—90000 м3/ч.
Рис. 9.10. Стабилизатор пены.
Основы расчета пенных пылеуловителей. Полное гидравлическое сопротивление пенного аппарата находят как сумму отдельных составляющих:
Δр = Δ рт + Δрб + Δрвх + Δрвых. (9.7)
Гидравлическое сопротивление тарелки со слоем пены Δрт определяют по формуле (9.8) или по номограмме (рис. 9.11), с помощью которой также можно найти высоту слоя пены Hп.
Рис. 9.11. Номограмма для расчета пенных аппаратов с провальными тарелками
Гидравлические сопротивления брызгоуловителя Δрб, а также входа в аппарат и выхода из него рассчитывают по известной формуле гидравлики:
Δр = ·wг2·г/2, (9.8)
где wг — скорость газа на рассчитываемом участке, м/с; — коэффициент сопротивления, отнесенный к этой скорости; г — плотность газа, кг/м3.
Степень очистки газа можно определять по нормальной функции распределения о=ф(х) (см. табл. 4.2), принимая d50=0,85 мкм и lgσ =0,769. Эти значения получены для скорости газа в аппарате 2 м/с и высоты слоя пены 0,09 м. При необходимости для аппаратов с другими параметрами степень очистки может быть уточнена по формуле
= о(wг/2)0,036(Hп/0,09)0,032. (9.9)
Жидкость ——И
Аппараты с псевдоожиженной шаровой насадкой. В целях интенсификации тепло- и массообмена и инерционного осаждения частиц пыли на тарелке аппарата размещают слой полых шаров из пластических масс. При работе аппарата шары приходят во взвешенное состояние (рис.9.12), их вынос ограничен верхней тарелкой. В этих условиях скорость газа можно доводить до 5—6 м/с, а удельное орошение до 0,5—0,7 дм3/м3, так как вынос брызг и переход к волновому режиму частично ограничиваются насадкой.
Рис. 9.12. Аппарат с подвижной шаровой насадкой: 1 — опорная тарелка; 2 — шаровая насадка; 3 — ограничивающая тарелка; 4 — оросительное устройство; 5 — брызгоуловитель
Рекомендуется применять шары диаметром 20—40 мм с насыпной плотностью 200—300 кг/м3. Плотность материала шаров ш не должна превышать плотности жидкости, минимальная статическая высота слоя шаров Нст составляет 5— 6 диаметров шаров, а максимальная не должна превышать диаметра аппарата. Динамическую высоту Hдин слоя шаров, находящихся во взвешенном состоянии, можно определить по формуле
Hдин =0,118·wж0,3·Hст (wг/fо)0,93, (9.10)
где wж — скорость жидкости в аппарате, м/с; wг — скорость газа в аппарате, м/с; f0 — свободное сечение тарелки, равное 0,5—0,6 м2/м2. Полную высоту секции Н1 (расстояние между тарелками) принимают равной (1,1—1,2)·Hдин
Гидравлическое сопротивление аппарата находят как сумму отдельных составляющих:
Δр = Δрвх + Δрвых + Δрт + Δрт’+ Δрб + Δрш. + Δрж. (9.11)
Сопротивление входа в аппарат Δрвх и выхода из него Δрвых, а также сопротивление брызгоуловителя Δрб и верхней тарелки Δрт’ находят по формуле (9.8), сопротивление нижней тарелки по формуле (9.3). Сопротивление сухой насадки определяют из выражения Δрш = 0,6жНст, а сопротивление слоя жидкости, удерживаемой насадкой, из выражения Δрж =1254· .
Степень очистки может быть вычислена по формуле
= п(Ндин/0,09)0,075 (9.12)
где п — степень очистки пенного аппарата.
Для одновременной очистки газа от соединений фтора и пыли рекомендуется разработанный Запорожским филиалом НИИОгаза двухъярусный аппарат типа СДК. с подвижной шаровой насадкой, каплеуловителем, снабженным коническим завихрителем (рис. 9.13). Ниже приведена характеристика аппарата разных модификаций:
| СДК-2,4 | СДК-1.6 | СДК-1,2 |
Производительность при скорости газа 4 м/с, тыс. м3/ч | 64 | 32 | 16 |
То же, при 7,5 м/с | 120 | 60 | 30 |
Диаметр, м | 2,4 | 1,6 | 1,2 |
Высота, м | 12,60 | 16,52 | 8,30 |
Масса, т | 5,70 | 3,85 |
|
Рис. 9.13. Двухъярусный скруббер с подвижной шаровой насадкой; 1 — люк; 2 — корпус; 3 — диск; 4 — лопатка; 5 — выходной патрубок; 6 — конический завихритель; 7 — стенка каплеуловителя; 8 — корпус каплеуловителя; 9 — ограничительная решетка; 10 — коллектор; 11 — шаровая насадка; 12 — ярус орошения; 13 — опорная решетка; 14 — форсунка; 15 — сливная труба; 16 — смотровое стекло
Общими для всех аппаратов являются: гидравлическое сопротивление 1,2—3,5 кПа; энергозатраты— не более 1,99 кВт·ч/1000 м3; концентрация при входе в аппарат для фтористого водорода — не более 5 г/м3 и для пыли — не более 10 г/м3; плотность орошения 25—35 м3/ /(м2·ч); остаточный каплеунос — не более 0,07—0,1 г/м3; разрежение внутри аппарата — не более 15 кПа; температура газа — не более 100—120 °С; предельное содержание взвеси в орошаемой воде — не более 10 г/м3; водородный показатель рН — не менее 7; степень очистки газа при рН 7 от соединений фтора 97—99%, от пыли (dm>2 мкм) 96—99,2 %.
Аппараты мокрой очистки газа просты, компактны и надежны в эксплуатации, а по эффективности некоторые из них (скрубберы Вентури) почти не уступают сухим фильтрам и электрофильтрам. Однако это достигается за счет значительно больших энергозатрат и водопотребления. Мокрые аппараты рекомендуется применять только в тех случаях, когда нет места для установки сухих фильтров или электрофильтров, имеющих большие габариты, а также при взрывоопасных газах или газах, требующих охлаждения. Основным направлением усовершенствования мокрых пылеуловителей является создание высокоэффективных аппаратов с пониженными энергозатратами и удельным расходом воды на орошение.
Контрольные вопросы
Мокрые аппараты центробежного действия, их разновидности, преимущества и недостатки, область применения.
Аппараты ударно-инерционного действия, их разновидности, область применения.
Тарельчатые газоочистные аппараты. Основы их расчета.
Скрубберы с псевдоожиженной насадкой. Основы их расчета.
Yandex.RTB R-A-252273-3
- § 1. Проблема охраны окружающей среды
- § 2. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе
- § 3. Общие вопросы защиты воздушного бассейна металлургических предприятий
- Часть I газоочистные аппараты
- Глава 1
- § 1. Основы классификации газоочистных аппаратов
- § 2. Оценка эффективности работы пылеуловителей
- Глава 2
- § 1. Движение частиц пыли в неподвижной среде
- § 2. Осаждение частиц пыли в камерах и газоходах
- Глава 3
- § 1. Сепарация частиц пыли из криволинейного потока газа
- § 2. Жалюзийные пылеуловители
- § 3. Радиальные пылеуловители (пылевые мешки)
- Глава 4
- § 1. Улавливание пыли в циклонах
- § 2. Типы циклонов и основные правила их эксплуатации
- § 3. Определение гидравлического сопротивления и размеров циклона
- § 4. Расчет эффективности циклонов
- § 5. Батарейные циклоны (мультициклоны)
- § 6. Вихревые пылеуловители
- § 7. Ротационные пылеуловители
- Глава 5
- § 1. Общие сведения о процессе фильтрования
- § 2. Характеристики пористой перегородки
- § 3. Механизмы процесса фильтрования
- § 4. Аналитическое определение эффективности и гидравлического сопротивления пористого фильтра
- Глава 6
- § 1. Волокнистые фильтры
- § 2. Тканевые фильтры
- § 3. Зернистые и металлокерамические фильтры
- § 4. Фильтры-туманоуловители
- § 5. Воздушные фильтры
- Глава 7
- § 1. Мокрая очистка газов и область ее применения
- § 2. Захват частиц пыли жидкостью
- §3. Энергетический метод расчета мокрых пылеуловителей
- §4. Тепло- и массообмен в мокрых пылеуловителях
- Глава 8
- §1. Форсуночные скрубберы
- § 2. Скрубберы Вентури
- Расчет скрубберов Вентури
- 3. Динамические газопромыватели
- Глава 9
- § 1. Мокрые аппараты центробежного действия
- § 2. Мокрые аппараты ударно-инерционного действия
- § 3. Тарельчатые газоочистные аппараты
- Глава 10
- § 1. Устройства для диспергирования жидкости
- § 2. Брызгоунос и сепарация капель из газового потока
- § 3. Водное хозяйство мокрых газоочисток
- Глава 11
- § 1. Ионизация газов и коронный разряд
- § 2. Физические основы электрической очистки газа
- § 3. Вольт амперные характеристики коронного разряда
- § 4. Теоретическая эффективность электрической очистки газа
- Глава 12
- § 1 Элементы конструкций электрофильтров
- § 2. Однозонные унифицированные сухие электрофильтры
- 3. Мокрые трубчатые однозонные электрофильтры типа дм
- § 4. Двухзонные электрофильтры
- Глава 13
- § 1. Способы повышения напряжения и выпрямления тока
- § 2. Методы регулирования напряжения на электродах
- § 3. Агрегаты питания электрофильтров
- § 4. Преобразовательные подстанции
- Глава 14
- § 1. Влияние различных факторов на работу электрофильтра
- § 2. Электрические режимы питания электрофильтров
- § 3. Эксплуатация электрофильтров
- § 4. Выбор и расчет эффективности электрофильтров
- Глава 15
- § 1. Основы процесса физической абсорбции
- § 2. Материальный баланс и основные уравнения процесса абсорбции
- § 3. Коэффициент абсорбции — массопередачи
- § 4. Абсорбционные аппараты и установки
- § 5. Основы расчета абсорберов
- Глава 16
- § 1. Физика процесса. Изотермы адсорбции
- § 2. Виды и характеристики адсорбентов
- § 3. Устройство и основы расчета адсорбентов с неподвижным слоем поглотителя
- § 4. Адсорберы с кипящим слоем поглотителя
- § 5. Ионообменная очистка газов
- Глава 17
- § 1. Охлаждение газов подмешиванием атмосферного воздуха
- § 2. Охлаждение газов в поверхностных теплообменниках
- § 3. Охлаждение газов при непосредственном контакте с водой
- Глава 18
- § 1. Конструкции и элементы газоходов
- § 2. Основы аэродинамического расчета газоотводящего тракта
- § 3. Выбор дымососов и вентиляторов
- § 4. Дымовые трубы
- Глава 19
- § 1. Устройства для выгрузки сухой пыли
- § 2. Устройства для удаления шлама
- § 3. Механическая транспортировка пыли
- § 4. Пневмотранспорт для удаления пыли
- Глава 20
- § 1. Расчет капитальных затрат и эксплуатационных расходов
- § 2. Оценка экономичности работы газоочисток
- § 3. Экономические показатели газоочисток различных типов
- § 4. Пути снижения себестоимости очистки газа
- § 5. Ущерб от загрязнения воздуха
- Глава 21
- § 1. Основы рационального выбора пылеуловителей
- § 2. Типизация газоочистных аппаратов
- § 3. Правила технической эксплуатации газоочистных установок
- § 4. Меры безопасности и охраны труда
- Часть II газоочистные установки различных производств черной металлургии
- Глава 22
- § 1. Характеристика выбросов агломерационного производства
- § 2. Отвод и обеспыливание газов агломерационных машин
- § 3. Улавливание и очистка вентиляционных и неорганизованных выбросов
- § 4. Очистка газов при производстве окатышей
- Глава 23
- § 1. Очистка газов от сернистого ангидрида. Классификация методов
- § 2. Известняково-известковые методы очистки
- § 3. Циклические сульфитные методы очистки от сернистого ангидрида
- § 4. Адсорбционные и каталитические методы очистки от сернистого ангидрида
- § 5. Очистка газов агломерационных машин от оксида углерода
- § 6. Очистка агломерационных газов от оксидов азота
- § 7. Комплексная схема очистки газов агломерационных машин
- Глава 24
- § 1. Свойства и выход коксового газа
- § 2. Очистка коксового газа
- § 3. Вредные выбросы коксохимического производства и их очистка
- Глава 25
- § 1. Характеристика доменного газа и колошниковой пыли
- § 2. Схемы очистки доменного газа
- § 3. Вредные выбросы доменного производства и их очистка
- § 4. Борьба с выбросами при грануляции шлака
- § 5. Выбросы миксерного отделения и их очистка
- Глава 26
- § 1. Характеристика отходящих газов и пыли
- § 2. Обеспыливание отходящих газов мартеновских печей
- § 3. Очистка отходящих газов двухванных печей
- § 4. Оксиды азота и борьба с ними в мартеновском производстве
- § 5. Неорганизованные выбросы и борьба с ними
- Глава 27
- § 1. Характеристика газопылевых выбросов
- § 2. Охлаждение конвертерных газов
- § 3. Газоотводящие тракты кислородных конвертеров
- § 4. Установки с полным дожиганием оксида углерода
- § 5. Установки с частичным дожиганием оксида углерода
- § 6. Установки без дожигания оксида углерода
- Глава 28
- § 1. Характеристика газопылевыделений
- § 2. Отсос и улавливание выделяющихся газов
- § 3. Способы очистки газов
- Глава 29
- §1. Пылегазовые выбросы ферросплавных печей
- § 2. Очистка газов закрытых ферросплавных печей
- § 3. Очистка газов открытых ферросплавных печей
- Характеристика выбросов печей ферросплавного производства.
- Как осуществляют очистку газов закрытых печей?
- Какие схемы применяют для очистки газов открытых печей?
- Глава 30
- § 1. Локализация и удаление выбросов прокатных станов
- § 2. Обеспыливание выбросов машин огневой зачистки (моз)
- § 3. Борьба с вредными выбросами травильных отделений
- Глава 31
- § 1. Обеспыливание отходящих газов в огнеупорных цехах
- § 2. Очистка вредных выбросов литейных цехов
- § 3. Очистка отходящих газов котельных агрегатов
- Часть III газоочистные установки различных производств цветной металлургии
- Глава 32
- § 1. Обеспыливание отходящих газов агломерационных машин
- § 2. Очистка отходящих газов шахтных печей для выплавки чернового свинца
- § 3. Очистка газов купеляционных печей и шлаковозгоночных установок
- § 4. Очистка газов при переработке вторичного свинцового сырья
- § 5. Обеспыливание отходящих газов обжиговых печей кипящего слоя (кс) цинкового производства
- § 6. Очистка газов вращающихся трубчатых печей (вельцпечей) цинкового производства
- § 7. Дополнительная очистка газов, идущих от печей кс на производство серной кислоты
- Глава 33 пылеулавливание в медной промышленности
- § 1. Очистка газов на заводах, выплавляющих медь из первичного сырья
- § 2. Очистка газов на медеплавильных заводах при переработке вторичного сырья
- § 3. Обеспыливание газов на медно-серных заводах
- Глава 34
- § 1. Пылеулавливание при производстве никеля
- § 2. Обеспыливание газов на оловянных заводах
- § 3. Пылеулавливание при производстве сурьмы
- § 4. Очистка газов при производстве ртути
- § 2. Очистка газов при производстве алюминия
- § 3. Обеспыливание газов при производстве силуминов (а1—Si сплавов)
- § 4. Очистка газов при производстве магния
- Глава 36
- 1. Улавливание хлоридов редких металлов
- § 2. Очистка газов при производстве рассеянных металлов
- § 3. Очистка газов при производстве тугоплавких металлов
- Глава 37
- § 1. Очистка технологических газов
- § 2. Очистка газов аспирационных систем
- Глава 38
- § 1. Промышленные способы очистки слабоконцентрированных отходящих газов от сернистого ангидрида
- § 2. Очистка газов от различных газообразных химических элементов и соединений
- Глава 39
- § 1. Особенности свойств пыли и газовых потоков
- § 2. Особенности выбора газоочистных аппаратов и эксплуатации газоочистных установок
- § 3. Особенности экономики газоочистных установок в цветной металлургии
- Глава 40
- § 1. Снижение вредных выбросов и совершенствование газоочистных аппаратов и установок
- § 2. Повышение уровня безотходности производства
- § 3. Оптимизация очередности внедрения мероприятий по защите воздушного бассейна
- § 4. Рациональное распределение топлива с целью уменьшения загрязнения атмосферы