Старк С.Б. - Пылеулавливание и очистка газов в металлургии (1044945), страница 12
Текст из файла (страница 12)
6 2П МОКРАЯ ОЧИСТКА ГАЗОВ И ОБЛАСТЬ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ Мокрые аппараты имеют следующие достоинства: 1) простоту конструкции и сравнительно невысокую стоимость; 2) более высокую эффективность по сравнению с сухими механическими пылеуловителями инерционного типа; 3) меньшие габариты по сравнению с тканевыми фильтрами и электрофильтрами; 63 4) возможность использования при высокой температуре н повышенной влажности газов; 5) возможность работы на взрывоопасных газах; б) возможность улавливания вместе с взвешенными твердыми частицами паров и газообразных компонентов.
Однако мокрым пылеуловителям свойственны следующие недостатки: 1) значительные затраты энергии при высоких коэффициентах. очистки; 2) получение уловленного продукта в виде шлама, что часто затрудняет н удорожает его последующее использование; 3) необходимость организации оборотного цикла водоснабжения (отстойники, перекачивающие насосные, охладители и т. п.), что значительно увеличивает стоимость системы газоочистки; 4) образование отложений в оборудовании и газопроводах при охлаждении газов до температуры точки росы или капельном уносе влаги из пылеуловителя; 5) коррозионный износ оборудования и газопроводов при очистке газов, содержащих агрессивные компоненты; б) вредное влияние капельной влаги, содержащейся в газах, на стенки кирпичных и железобетонных дымовых труб; 7) ухудшение условий рассеивания пыли и вредных газов, выбрасываемых через дымовые трубы в воздушный бассейн.
Несмотря на эти недостатки, мокрые аппараты широко применяют в металлургии, особенно в случаях, когда наряду с очисткой требуется охлаждение и увлажнение газа. Мокрые аппараты устанавливают также в случае отсутствия места для размещения электрофильтров или тканевых фильтров. Рентабельность мокрой очистки газов значительно повышается в случае возможности присоединения ее к существующему водному хозяйству. $22.
КОАГУЛЯЦИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В процессах мокрого пылеулавливания большую роль играет коагуляция частицы пыли. Образование, укрупненных н утяжеленных агрегатов в значительной степени способствует повышению эффективности работы мокрых пылеулавливающих аппаратов.
Основной закон, управляющий процессами коагуляции аэрозольных частиц, выражается формулой (7-1) где 2, и У— счетная концентрация частиц в начальный и последующий моменты времени; константа коагуляции; время, отсчитанное от начала процесса. а4 Коагуляция аэрозольных частиц в запыленном газе происходит в силу различных причин. Различают следующие виды коагу. ляции: а) тепловую (броуновскую) преимущественно для мелких частиц пыли размером (0,1 мкм; б) градиентную, протекающую в потоках газа при наличии поперечного градиента скорости; в) турбулентную, обусловленную турбулентными пульсациями, в потоке газа; г) кинематическую, протекающую в случае движения частиц с различными скоростями.
В пылеулавливающих аппаратах кинематическая коагуляция часто наблюдается прн падении капель воды под действнем силы тяжести в пространстве, заполненном запыленным газом. В этом случае ее называют гравитационной. В общем случае скорость кииематической коагуляции может быть определена из выражения 2 (7-2) где А1턄— число частиц пыли, захваченных каплей в 1 с; нт)', — коэффициент захвата; т(„ — диаметр капли, м; 1п, — скорость движения капли относительно частицы пыли, м/с. Л вЂ” счетная концентрация пыли. Коэффициент захвата зависит от соотношения размеров частиц пыли п1„, капель воды д„а также от характера движения и быстро убывает с уменьшением д„!и'„: Д 1Д .
. . . . . . . . , . . . . . . 1,О О,8 0,4 0,1 чз' при вязком течении ....... 1,25 0,83 0,22 0,014 при потенциальном течении.... 3,50 2,69 1,25 0,30 На кинематической коагуляции основано осаждение частиц пыли распыленной водой. Коагуляция может происходить также под действием электрических, магнитных, акустических и других сил. й 23. ЗАХВАТ ЧАСТИЦ ПЫЛИ ЖИДКОСТЬЮ Для улавливания пыли с применением жидкости применяют два основных способа захвата частиц пыли: 1) каплями жидкости; 2) пленкой жидкости.
Для осуществления первого способа запыленный поток промывают диспергированной жидкостью. Во время промывки частицы пыли захватываются каплями жидкости и выводятся из газового потока. В зависимости от режима температур, давлений и ~ф Л'г = Чзы —" ше2' 4 количество частиц, захваченных на единицу длины пути, 11см: и ли У~ = Чзм — Е (7-4) Следовательно, количество частиц, захваченных 1 см' распыленной воды на том же участке пути, 1(см'. и~к 6 3 Л У Чзы 4 вЗ з Чзы К (7-5) Как видно из формулы (7-5), эффективность улавливания при прочи1 равных условиях возрастает с уменьшением диаметра капли и может достичь высоких значений даже для мелких частиц.
Захват частиц пыли пленкой жидкости. При ударе частицы о твердую стенку возможны либо отскок частицы, либо прилипание к стенке за счет сил адгезии Р,,„. Отскок частицы возникает, 66 и влажности газа в процессе промывки может происходить испарение капель или конденсация паров из газового потока При известных условиях частицы пыли могут служи" ь ядрами такой конденсации.
Использование конденсационного эффекта может значительно улучшить осаждение пыли. Второй способ осаждения пыли осуществляют, направляя поток частиц пыли на поверхность жидкости, смоченную жидкостью стенку или пленку специально полученных газовых пузырей. В соответствии со способом захвата мокрые пылеулавлпвающие аппараты можно разделить на две группы: 1) с промывкой газа жидкостью; 2) с осаждением пыли на пленку жидкости.
Захват частицы пыли жидкостью происходит при помощи тех же механизмов, что и захват пыли элементами фильтрующего слоя (см. ~ 1б). Захват частиц пыли каплями жидкости. При движении капли в пространстве, заполненном запыленным газом, осаждение пыли на капле происходит в основном вследствие кинематической коагуляцип. Как показывают расчеты и подтверждает практика, при чисто гравитационной коагуляции захват частиц пыли плотностью р„= 2000 кг!м' распыленной водой возможен только при размере частиц а„) 1 мкм. Частицы <1 мкм на каплях не осаждаются. Если механизм осаждения частиц на капле можно рассматривать как чисто инерционный, то коэффициент захвата Ч', определяется числом Стокса (Згп) и количество захваченных частиц в единицу времени в соответствии с выражением (7-2), 1/с если кинетическая энергия отражающейся частицы больше энергии адгезии итров > Еад 2 где гл — масса частицы диаметром с( и плотностью р„; рп = яа(вр,/б; цр — скорость отскока в предположении отсутствия сил адгезии (приближенно равна 0,8 от скорости при ударе).
Ориентировочно можно принять чр р а' Р, =0,012р( и Еад --= ~Р,др(й, (7-7) где Й вЂ” зазор между поверхностью стенки и частицей. врет та рр. вания выражения (7-7) можно найти гранич- 'а ное значение скорости удара, при котором еще возможно прилипание частиц: ш = 0,249/г1, (7-8) Рис 30 Задаат частиц где д — размер частицы, мкм. оковкой жидкости При наличии на поверхности пленки жидкости условия прилипания существенно улучшаются (схема захвата дана на рис. 30, а).
В этом случае сила адгезии может быть определена по формуле (7-9) где а — угол, определяющий смоченную часть поверхности ча- стицы; ар — краевой угол смачивания, зависящий от физико-хи- мических свойств и дисперсности пыли (рис. 30, б). Для хорошо смачивающих жидкостей (чр = О) при точечном контакте (я = О) величина силы адгезии равна: Р,„= 2пМ. (7-10) Для минеральных масел при толщине пленки Ь =- О,бс( сила адгезии Р,д —— 1570.
(7-11) Сравнивая выражения (7-7) и (7-11), можно сделать вывод, что сила адгезии при поверхности, покрытой маслом, во много раз больше, чем при сухой. Аналогично предыдущему, с теми же допущениями можно определить предельную скорость удара„обеспечивающую осаждение частиц, смlс: нр = 7350/р(. (7-12) При одинаковой скорости цр смоченной поверхностью будут удерживаться значительно более крупные частицы, чем сухой. 5* ат Вследствие того что смачиваемость материалов )худшается с уменьшением размеров, в технике пылеулавливания часто приходится иметь дело с гидрофобными частицами.
Для улавливания таких частиц необходимо, чтобы их кинетическая энергия превышала работу погружения частицы в жидкость, т. е. работу преодоления сил поверхностного натяжения.-Из этих условий получено, что предельная скорость удара частицы, обеспечивающая ее погружение в жидкость, равна: 1 х/ за (7-13) где зр — угол между направлением движения частицы и нормалью к поверхности жидкости в точке )дара. При зр =- О, т. е. движении частицы по нормали к поверхности жидкости, ш = 2,83 )/ о~р г) . (7-14) При больших углах ф частицы рикошетируют от поверхности и улавливание возможно только при высоких скоростях удара.
Частицы при Яе (5 не погружаются в момент удара в пленку жидкости полностью и могут быть легко сорваны газовым потоком, так как поверхность жидкости после удара быстро выпрямляется, а удерживающие частицы силы адгезии (а в случае горизонтальной поверхности и силы тяжести) незначительны. $24. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА МОКРЫХ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ Многими исследователями установлено, что эффективность работы мокрых пылеуловителей определяется в первую очередь затратами энергии на процесс очистки газа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
