Старк С.Б. - Пылеулавливание и очистка газов в металлургии (1044945), страница 14
Текст из файла (страница 14)
5. Температуру мокрого термометра можно приближенно определить и по | — д-диаграмме, считая, что процесс ИСПаРИтЕЛЬНОГО ОХЛажДЕНИЯ ГаЗа ИДЕТ У, Уе(дг Уз=Уз Ур У по линии ( == сопз( до линии насыще- о Рис 37 Граенческне метод ИИИ ((р = 100 (о); ВЪ|ХОДЯЩая ИЗ ТОЧКИ ппределсиия теипературы мпк- пересечен|щ изотерма и соответс вует температуре мокрого термометра "'"' """"'" "'"' тр (рис. 02). В отличие от температуры мокрого термометра температуру точки росы газа находят, считая, что процесс охлаждения идет при постоянной влажности газа, как это происходит в поверхностных теплообменниках.
Изотерма, выходящая из точки пересечения вертикальной линии д = сопз1 с кривой насыщения (97 = 100о4), показывает температуру точки росы газа. Присутствие в газах 50, сильно повышает точку росы. Например, при концентрации водяных паров 500 (объемн.) и содержании 50„равном 1,1 гlм', температура точки росы составляет 161' С, Глава 8 ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩИЕ АППАРАТЫ С ПРОМЫВКОЙ ГАЗА ЖИДКОСТЬЮ В зависимости от способа днспергирования жидкости пылеулавлнвающие аппараты этого типа делят на три группы: а) форсуночные скрубберы, где диспергирование жидкости осуществляется с помощью форсунок, за счет энергии насоса; б) скрубберы Вентури, в которых дробление жидкости осуществляется за счет энергии турбулентного потока; в) динамические газопромыватели, где разбрызгивание жидкости осуществляется за счет механической энергии вращающегося ротора, В 26.
ФОРСУНОЧНЫЕ СКРУББЕРЪ| В форсуночных скрубберах достаточно эффективно улавливаются частицы пыли размером более 10 — 15 мкм. Частицы размером ( 5 мкм практически не улавливаются вовсе. Скрубберы получили широкое распространение в металлургии, преимущественно для охлаждения и увлажнения газа, необходимых для последующей тонкой очистки газа. Устройство и работа. В верхней части скруббера (рис.
33) размещено несколько поясов орошения с большим числом форсунок, создающих равномерный поток мелко диспергнрованных капель, движущихся под действием силы тяжести вниз. Нижняя часть скруббера, оканчивающаяся конусом, заполнена водой, уровень которой поддерживается постоянным. Подводимый запыленный газ направляют на зеркало воды для осаждения наиболее крупных частиц пыли, после чего, распределяясь по всему сечению скруббера, газ движется вверх навстречу потоку капель воды. В процессе промывки капли жидкости захватывают частицы пыли и коагулируют. Образовавшийся шлам собирается в нижней части скруббера, откуда непрерывно удаляется промывочной водой. Параллельно с очисткой газ, проходящий через скруббер, охлаждается чаще всего до 40 — 50' С н увлажияется обычно до состояния насыщения. Скорость газа в скруббере принимают равной 0,7 — 1,5 и!с.
При больших скоростях начинается капельный унос влаги, что способствует образованию отложений на выходном патрубке скруббера и в газопроводах, 74 Рис. 33лобщий вид форсуночного скруббера для охлаждения и ув. лажнения доменного газа: т — клапан с «оитргрузом: 2 смывной патрубок;  — сливноя напал, 4 — гидрозатвор;  — люк,  — регулирующие задвижки; 7— подвод воды к зонам орошения: В— свеча; 9 — М вЂ” воны орошения;!В— промывочные задвижки Удельными расход воды на скруббер обычно находится в пределах 3 — бама газа. Гидравлическое сопротивление полых скрубберов"незначительно и не превышает 250 Па. Процессы тепло- и массообмена е скруббере.
При орошении горячего газа холодной водой в скруббере естественно идут тепло- и массообменные процессы. Так как газ входит в скруббер обычно не насыщенным влагой, то в нижней части скруббера идет испарительное охлаждение (см, з 25). Испаряющаяся вода увеличивает влагосодер- Я'Ь жанне газа до тех пор, пока при с какой-то температуре он не стано- го еу вится насыщенным. Все это время 7 1с.~ охлаждение газа протекает при постоянной энтальпии, так как образу- 11 ющийся пар подмешивается к газу,,- ~ 1 возвращая ему тепло, затраченное в процессе парообр зования. Температура воды все это время также 14 остается постоянной и равной темпе- ф ратуре мокрого термометра, так как тепло, получаемое водой от газа, полностью расходуется на парообразование.
В момент достижения газом состояния насыщения парообразование прекращается. В период испари- ы з " Р уз" газа снижается наиболее интенсивно. В верхней части скруббера протекает процесс конденсационного охлаждения. С момента насыщения газа водяными парами дальнейшее охлаждение его вызывает конденсацию части паров. Выделяющееся при этом тепло, как и тепло, передаваемое воде за счет разности температур газа и воды, затрачивается на нагрев воды, который продолжается до тех пор, пока вода не достигнет температуры мокрого термометра.
Эта стадия процесса сопровождается уменьшением энтальпии и влагосодержания газа. Кривые, характеризующие изменения температуры газа и воды, энтальпии (теплосодержания) и влагосодержания газа по высоте скруббера приведены на рис. 34, а. Эти же процессы весьма наглядно могут быть изображены на диаграмме Т вЂ” д (рис. 34, 6).
Граница между испарительным и конденсационным режимами охлаждения газа в скруббере зависит от плотности орошения сечения, представляющей собой количество орошающей воды, приходящейся на 1 м' сечения скруббера в единицу времени [обычно м'/(м' ч)). Количество тепла Я, кВт, передаваемое в скруббере от газа к воде, может быть подсчитано из выражения /ь) = [Гос (/т /в) = )ос [Ср (Тт Тв) + Ут (44 4аН 10 (8-1) где [Уо, — объемный расход сухих газов, м'/с; /, и /, - — энтальпия газов на вход в скруббер и выходе из него, кДж/м') ср — теп/4оемкость сухих газов, Дж/(мв 'С); Т, и Т, — начальная и конечная температуры газов, "С; 4, И 4в — НаЧаЛЬНаЯ И КОНЕЧНаЯ ЭитаЛЬПИИ ВОДЯНЫХ ПаРОВ, содержащихся в газах, кДж/м", 4, -- (2480 + + 1,96 Тх); /р -= (2480 + 1,96 Та); у, — начальное влагосодержание газа, кг/м'.
Среднюю разность температур между газом и водой находят, принимая конечную температуру воды близкой к температуремок- рого термометра Тм (обычно Тк на 5 — 10' С ниже): бг, [тт — тк) = (тв — ти) йуср т, т, зз)я т — т а и Рпс. 34. Схематическое изображение процессов в форсуиочиом скруббере: à — начальное сосговиие, т — состоииве ивсмвьеивв; 3 — коиечиое состоивие (8-3) 1У,к = /;)/К /) Т. Расход воды М, на скруббер определяют по количеству тепла, переданного от газа к воде м, =- г)г (ги — ги) + () Ч') (гк ги) 76 (8-4) б (8-2) где Тп — начальная температура воды.
Наиболее неопределенной величиной является коэффициент теплопередачи в скруббере, так как поверхность, к которой его следует относить (суммарная по- верхность капель), трудноопреде- лима и в значительной степени условна. Поэтому при расчетах приходится пользоваться значениями коэффициента теплопередачи, отнесенного к единице объема скруббера, полученными на практике для аналогичных условий [Ко =- 60 —:240 Вт/(м' 'С)1. Необходимый объем скруббера, м', определяют, исходя нз условий теплообмена по известному выражению Где гп — коэффициент испарения воды (обычно гп == 0,5); г'„— энтальпия насыщенного пара прн температуре Тг, кДж,'кг; г„, г, — начальная и конечная энтальпии воды, кДж/кг.
Влагосодержание газа на выходе из скруббера находят по количеству испаренной в скруббере воды: //г = Уг -1- , гол» (8-5) 'гг в ааи Опп Объемный расход газа на выходе из скруббера, м'/с: олп 0.60 а ос( ~ 0804) ( ~ 273 )' 000 а (8-6) пгп Задаваясь скоростью газа на вы- 0ПО ходе из скруббера по условиям допустимого капельного уноса воды в пределах иг,„р — — 1 —;1,5 мlс, определяют необходймый диаметр скруббера /7.
По известномудиаметру скруббера 0 0.; зз главлавдапепылввскруб. и расчетному объему (г„,р находят активную высоту скруббера: По данным практики оптимальное соотношение между высотой скруббера Н и его диаметром 0 приблизительно равно 2,5. Улавливание пыли в скрггббере.
Как уже указывалось выше, эффективность скруббера как пылеулавливающего аппарата невысока. Влияние различных факторов на процесс пылеулавливаиня может быть установлено в результате рассмотрения процессов, происходящих в элементарном объеме и последующего интегрирования полученных дифференциальных уравнений. Количество газа, проходящего снизу вверх через элементарный объем скруббера (рис. 35, а), имеющий поперечное сечение Г и высоту г(/г, равно Л(г == Гыг„.
Расход жидкости, проходящей в каждый данный момент через элементарный объем скруббера, равен: Опг г гяг л г и 0!и пг а ь 'ггн (/„= о иг,Р, (8-7) где и' — доля элементарного объема скруббера, занятая жидкостью; иг, — абсолютная скорость движения капель, м/с. Количество капель в элементарном объеме ~Лг Р П/г"м Е Пи1г,~,6 6$'ис гги пз Пз (8-8) 77 Число частиц пыли, захватываемых всеми каплями, находящимися в элементарном объеме, за счет кинематической коагуляции (см. Ц 22-23) ' илк вужла 3 ' ужал ЙМ = т)з — 'гооЕ ", = — ЧР'еп Уравнение материального баланса в элементарном объеме скруббера Ягс„à — (2 — дЯ) ю„Г = — ' Ъш~2 (8-9) После простых преобразований п интегрирования в пределах от Л, до 2э и от 0 до Н получим дя зи,в„лУ т)=-1 — —.' =1 — ехр! —,' " 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
