ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗООБРАЗНЫХ ВЫБРОСОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Стремительный научно-технический прогресс привел к загрязнению окружающей среды в глобальном масштабе. Созданная человеческим сообществом техносфера в конечном счете сама начинает активно влиять на безопасность его жизнедеятельности, становясь со временем опасным фактором существования современной цивилизации.

Примерами реализации опасности со стороны техносферы являются случаи травматизма и гибели людей на производстве, ежегодно увеличивающееся число жертв дорожно-транспортных происшествий, промышленные аварии различного масштаба, многочисленные авиационные и морские катастрофы, обрушения строительных конструкций и т.д.

Кроме того, негативное влияние со стороны техносферы как совокупности антропогенных объектов испытывает и природная окружающая среда. Особые опасения вызывает возрастающий уровень загрязнения основных ее компонентов – воздуха, воды, почвы.

Одним из направлений при решении задач снижения загрязнения окружающей среды является применение принципиально новых технологий очистки воздуха, воды, почвы, обезвреживания и утилизации отходов, модернизация существующих аппаратов защиты атмосферного воздуха и водных объектов.

В предлагаемом учебном пособии рассматриваются основные технологии и методики расчета аппаратов очистки промышленных газообразных выбросов, сточных вод, а также оборудование для оценки шумового и вибрационного воздействия на окружающую среду и уровня освещенности рабочей поверхности.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗООБРАЗНЫХ ВЫБРОСОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Окружающий человека атмосферный воздух непрерывно подвергается загрязнению. Воздух производственных помещений загрязняется выбросами технологического оборудования или при проведении технологических процессов без локализации отходящих веществ. Удаляемый из помещения вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха промышленных площадок и населенных мест. Кроме того, воздух промышленных площадок и населенных мест загрязняется технологическими выбросами цехов, выбросами ГЭС, транспортных средств и других источников. Номенклатура токсичных примесей в воздухе производственных помещений и в технологических выбросах промышленного объекта определяется совокупностью технологических процессов, видом используемого сырья и материалов, характеристиками применяемых машин и оборудования.

В тех случаях, когда реальные выбросы превышают ПДВ, необходимо в системе выброса использовать аппараты для очистки газов от примесей.

Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на: пылеуловители (сухие, электрические, фильтры, мокрые); туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные); аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорб-ционные, адсорбционные и нейтрализаторы); аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твердых примесей, многоступенчатые пылеуловители). Их работа характеризуется рядом параметров. Основными из них являются эффективность очистки, гидравлическое сопротивление и потребляемая мощность.

ЗАДАНИЕ 1

Расчет жалюзийного золоуловителя

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Свойства пыли

Кроме физических и химических факторов свойства пыли определяют и условия распространения пыли в воздушной среде. Мелкодисперсная пыль осаждается медленнее, чем крупнодисперсная, а особо мелкодисперсная пыль практически не осаждается.

Свойства пыли имеет первостепенное значение при совершенствовании пылеулавливающего оборудования, а так же для осуществления мероприятий по снижению или полному предотвращению выделения пыли и ее распространению. К основным свойствам пыли относятся:

- СЛИПАЕМОСТЬ. При взаимодействии пылевых частиц между собой и с поверхностями ограждений или конструкций они образуют конгломераты. Это явление называется слипаемостью. Слипаемость обуславливается силами молекулярного, капиллярного и электрического происхождения.

- СЫПУЧЕСТЬ. Характеризует подвижность частиц пыли относительно друг друга и поверхности. Другими словами –сыпучесть это способность частиц перемещаться под действием внешних сил. Понятие сыпучесть используется при определении конструктивных параметрах оборудования по улавливанию и транспортировки пыли. От сыпучести пыли зависит угол наклона нижней части бункера пыли.

-ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ. Способность пыли поглощать влагу. Количество влаги в пыли или ее влагосодержание меняется в зависимости от относительной влажности воздуха.

- СМАЧИВАЕМОСТЬ пыли. Определяется ее взаимодействием с водой. Если при попадании пыли на поверхность воды доля затонувших частиц превышает 80 %, то смачиваемость пыли считается хорошей. Смачиваемость пыли определяет возможность использования мокрой уборки и гидроудаления.

- ГОРЮЧЕСТЬ. Под горючестью и взрываемостью пыли понимают ее способность образовывать с воздухом горючую или взрывоопасную смесь. Это главное отрицательное свойство пыли. Многие виды пыли образуют с воздухом взрывоопасную смесь. При этом пыль в состоянии аэрозоля, т.е находящаяся во взвешенном состоянии, взрывоопасна, а осевшая на поверхности- пожароопасна.

- САМОВОЗГОРАНИЕ. Возникновение горения при отсутствии источника зажигания. Самовозгорание может быть тепловым (при нагревании вещества до определенной температуры), микробиологическим (в результате жизнедеятельности организмов и выделении при этом теплоты) и химическим (в результате химических экзотермических реакций). Взрыво- и пожароопасность уменьшаются с увеличением влажности, а также при наличии в пылевоздушной смеси минеральных добавок, не участвующих во взрывообразовании.

-ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ свойства. Электрические силы в значительной степени влияют на процесс коагуляции, ее взрывоопасность и воздействие на живые организмы.

Классификация пылеуловителей

Пылеуловителями называют устройства, действия которых основаны на использовании для осаждения пылевых частиц сил тяжести или инерции, отделяющих пыль от воздушного или газового потоков при изменении скорости и направления движения.

По принципу удаления взвешенных частиц из газового потока золоуловители можно классифицировать следующим образом.

1. Устройства, работа которых основана на использовании силы тяжести, пылевые камеры. Ввиду громоздкости и низкой эффективности в настоящее время этот способ не применяется.

2. Сухие инерционные золоуловители. (Для выделения частиц здесь используются силы инерции, центробежные силы).

3. Тканевые фильтры (используется принцип фильтрации газов через ткань).

4. Мокрые инерционные золоуловители. (Здесь кроме сил инерции и центробежных сил используется принцип пленочного и капельного улавливания жидкостью).

5. Турбулентные золоуловители с применением труб Вентури (используется укрупнение частиц в турбулентном потоке с последующим улавливанием укрупненных капель в мокром циклоне).

6. Пенные газопромыватели, использующие принцип барботажа запыленных газов через слой водяной пены.

7. Ультразвуковые коагуляторы, использующие ультразвук для укрупнения мельчайших частиц.

8. Электрофильтры, в которых происходит ионизация газа, получение частицами летучей золы электрических зарядов и перемещение в мощном электрическом поле этих частиц к осадительным электродам.

К основным требованиям, предъявляемым к системам пылеулавливания, относятся высокая эффективность и эксплутационная надежность. Эффективность практически всех пылеуловителей зависит от дисперсного состава частиц.

Пылеулавливающее оборудование по особенностям процесса отделения твердых частиц от газовой фазы можно разделить на две группы.

- оборудования для улавливания пыли сухим способом, к которому относятся пылеосадительные камеры, циклоны, вихревые циклоны, жалюзные и ротационные пылеуловители, фильтры и электрофильтры.

- оборудования для улавливания пыли мокрым способом: скрубберы Вентури, форсуночные скрубберы, пенные аппараты и др. установок.

Конструкция и принцип действия жалюзийного золоуловителя

В котельных, работающих на низкосортных топливах и угрубленном помоле, наблюдается сильный износ дымососов. Для того, чтобы избежать этого применяются жалюзийные пылеуловители. Они могут использоваться с целью улавливания наиболее крупных фракций с учетом уменьшения износа дымососов. Иногда они применяются как первая ступень очистки в двухступенчатой схеме. Жалюзийные золоуловители малогабаритны, могут быть установлены в существующих дымоходах.

Жалюзийный золоуловитель (рис. 1.1) представляет собой решетку, составленную из ряда лопастей, собранных в виде жалюзи. Решетка устанавливается в прямом газоходе под небольшим углом к направлению движения газов и разделяет его на входную и выходную камеры.

Рис. 1.1. Схема действия жалюзийного пылеуловителя

Запыленный газ при входе в решетку разбивается на ряд отдельных струек по числу лопастей в решетке. Каждая струйка при входе в зазор между лопастями делает резкий поворот. Содержащиеся в ней крупные частицы золы по инерции улетают дальше, ударяются о кромку следующей лопасти и отражаются внутрь входной камеры. Отраженная зола отжимается к противоположной стенке входной камеры и двигается к ее заднему узкому концу. В этом месте решетка не доходит до противоположной стенки. Между решеткой и стенкой остается узкая щель в ширину всей решетки. Основная масса газа проходит через решетку, небольшая часть - через щель в циклон. В циклоне пыль улавливается, очищенный газ направляется в выходную камеру.

На работу жалюзийного золоуловителя оказывают влияние следующие факторы:

а) скорость в отсосной щели. С увеличением скорости в отсосной щели коэффициент очистки возрастает. Однако увеличение отношения скорости в отсосной щели к входной скорости больше 1, 25 уже мало влияет на коэффициент очистки;

б) ширина отсосной щели. Рекомендуемая ширина отсосной щели - 7 % от ширины входного патрубка. Тогда количество отсасываемого воздуха:

G_в = 7´ 1, 25 = 8, 7 %;

в) угол наклона лопастей. При изучении функции п = f(b), где b - угол наклона лопастей, выяснено, что наилучший угол наклона b = 30 °C;

г) зависимость степени очистки от шага лопастей такова: с уменьшением шага степень очистки растет, но растет и сопротивление золоуловителя. Рекомендуется принимать шаг решетки 50 мм. Сопротивление жалюзийного золоуловителя ВТИ для котла с Д = 200 т/ч при шаге решетки 50 мм - 300 Па,
а со всеми подводящими и отводящими газоходами - 600 Па;

д) с увеличением числа уголков в решетке увеличивается интенсивность износа уголков, расположенных у отсосной щели и несколько снижается степень очистки дымовых газов. Чем ближе к отсосной щели, тем больше износ уголков ввиду увеличения концентрации пыли. Интенсивность износа решетки пропорциональна кубу скорости газа;

е) нагрузка котлоагрегата несущественно влияет на степень очистки газов. Так, испытаниями одного из котлов установлено, что при снижении нагрузки котла в 2 раза степень очистки понизилась всего на 2-3 %.

На поворотах газоходов перед жалюзийной решеткой следует устанавливать направляющие лопатки для обеспечения равномерного распределения газов и концентрации золы по сечению газохода перед золоуловителем во избежание неравномерного износа уголков решетки. При изготовлении жалюзийных золоуловителей особое внимание необходимо уделить правильному устройству отсосной щели, ибо ошибки при ее изготовлении значительно влияют на коэффициент очистки газов.

Коэффициент очистки газов жалюзийного золоуловителя рассчитывают по формуле

h = h_р ´ h_ц,

где h_р - КПД решетки;

h_ц - КПД циклона.

Наиболее распространенной является конструкция Всесоюзного теплотехнического института (ВТИ), схема которой представлена на рис. 1.2. В данной конструкции решетку 1 выполняют из угловой стали в виде буквы V и устанавливают на прямом участке газохода прямоугольного сечения под углом 7-8 градусов к направлению движения газов. Щели между решеткой и противоположными стенками газохода образуют каналы, суживающиеся
в направлении движения газов и заканчивающиеся щелями. Через эти щели обогащенные пылью газы (около 10 % от общего объема) поступают в циклоны 2. КПД жалюзийных золоуловителей приведены в таблице 1.1.

Рис. 1.2. Схема жалюзийного пылеуловителя ВТ

Таблица 1.1

КПД жалюзийных золоуловителей

Тип золоуловителя	Размер частицы золы, мкм

Конический (системы ЛИОТ)					97, 5
Плоский (системы ВТИ)		86, 5	91, 3	94, 8	96, 5	97, 5

Примечание: ЛИОТ - Ленинградский институт охраны труда

МЕТОДИКА РАСЧЕТА

Расчет жалюзийного пылеуловителя проводится по следующей схеме:

1. Определяется плотность дымовых газов, кг/м³,

, где

t – температура газовоздушной смеси.

2. Определяется скоростной напор во входной и выходной камерах, мм

h = DH/x = DH / 2, 75, где

Δ Н – размер зазора между жалюзами

3. Сечение входной и выходной камеры определяется по формуле, мм

где

h - скоростной напор во входной и выходной камерах, мм равный:

r - плотность дымовых газов, кг/м³,

F₃= Q_max /V, где

Q_max - расход газа, м³/с;

V - скорость газа, м/с.

5. Учитывая равенство F₃ = А * В, величина А выражается через величину В

А = F₃ / В, где

А - длина лопастей решетки золоуловителя, м;

В - рабочая ширина входной и выходной камер, м.

6. По данным ВТИ (проект нормали жалюзийного золоуловителя) рекомендуется выражать основные его размеры через величину В:

а)определяется величина В (м) черезотношение А/В. Отношение А/В является константой (const), учитывая это получим В =

б) рабочая длина решетки L = 2, 9

в) ширина основной щели 0, 07В;

г) сечение входного патрубка циклона: F_y = 0, 064× F₃ (м²).

7. Коэффициент очистки газов определяется по формуле

h = h_р /h_ц,

где h_р - КПД решетки (жалюзийных пылеуловителей); h_ц - КПД циклона.

Таблица 1.2

Исходные данные к заданию № 1

Вариант	Температура газовоздушной смеси, t (⁰С)	Размер зазора между жалюзами, Δ Н (мм)	Расход газа, Q_мах(м³/с)	Скорость газа, V (м/с)	Отношение длины лопостей к рабочей ширине входной и выходной камер, А/В	Тип золоуловителя	Размер частиц (мкм)
					0, 75	ЛИОТ
					0, 8	ВТИ
					0, 85	ЛИОТ
					0, 9	ВТИ
						ЛИОТ
					1, 1	ВТИ
					1, 2	ЛИОТ
					1, 3	ВТИ
					1, 5	ЛИОТ
					1, 8	ВТИ

Контрольные вопросы

Перечислить свойства пыли.
Виды пылеуловителей.
Конструкция и принцип действия жалюзийного пылеуловителя.
В чем особенность использования жалюзийного пылеуловителя при высоких температурах?
Как рассчитать жалюзийный золоуловитель?

ЗАДАНИЕ 2

Расчет циклона

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Таблица 1.4

Предельные значения концентрации

для малослипающейся пыли

Диаметр циклона, мм
Предельная концентрация, г/м³

Для слипающейся и сильно слипающейся пыли, до накопления достаточного количества данных, указанные значения предельно допустимых концентраций должны быть уменьшены на 25-50 %.

Температура и вязкость газа влияют на КПД циклона очень незначительно. С увеличением вязкостиКПД падает. При снижении температуры КПД также снижается. Так, при снижении температуры с 360 до 150 °СКПД падает с 77, 7 % до 75 %.

Циклоны, изготавливаемые из обычных сталей, могут быть применены для температуры не выше 400 °С, а с литыми чугунными корпусами - до 500 °С. Циклоны из специальных сталей могут использоваться до температуры 750 °С, а в случае наличия при этом жаростойких внутренних покрытий соответствующей толщины - до 1000 °С и больше.

Влажность газов сильно влияет на очистку от пыли, в особенности, если возможна конденсация влаги на поверхности частиц. Для устранения отложения пыли на стенках циклона температура за циклоном должна быть на 15–20 °С выше точки росы.

Скорость поступления газов сильно влияет на КПД циклона. Теоретически с увеличением скорости КПД должен расти. Практически рост возможен только до определенного предела, а затем начинается падение. Наилучшая скорость от 20 до 29 м/с.

Число оборотов газового потока в циклоне теоретически в значительной мере должно влиять на КПД, которое должно расти с увеличением числа оборотов. Практически это не подтверждено, видимо, вследствие возмущений в газовом потоке.

Абсолютные размеры циклона, вне зависимости от его конструктивных особенностей, существенно влияют на степень очистки газа. При геометрически подобном уменьшении размеров циклона КПД растет, при увеличении - падает. Исходя из принципа улавливания наиболее тонкой пыли, рекомендуется применять единичные циклоны и блоки параллельно включенных одинаковых циклонов диаметром до 800 мм, но не более1000 мм. Для малых расходов газа диаметр циклона может быть принят менее 300 мм. При уменьшении размеров уменьшается ширина входного патрубка, а следовательно, и расстояние, которое частицы должны пройти, чтобы достигнуть стенки; с уменьшением диаметра цилиндра увеличивается угловая скорость газов, а следовательно, увеличиваются и силы, действующие на частички. Это свойство используется при проектировании мультициклонов.

Рис. 1.5 Устройство циклона и схема движения в нем газового потока

1 - цилиндрическая часть аппарата; 2 - входной патрубок с осью, перпендикулярной оси цилиндра, присоединенный тангенциально к цилиндрической части аппарата; 3 - крышка, закрывающая верхнюю часть цилиндра; 4 - выхлопная труба; 5 - коническая часть корпуса; 6 - выходная улитка; 7 - пылевыпускное отверстие; 8 - бункер; 9 - пылевой затвор

Экспериментально установлено, что при уменьшении отношения диаметра выхлопной трубы к диаметру цилиндрической части циклона КПД растет, но растет и сопротивление циклона. Большей частью это отношение поддерживается от 0, 55 до 0, 65. Опытами установлено оптимальное отношение диаметра пылеотводящего патрубка к диаметру циклона от 0, 16 до 0, 18. Уменьшение угла раскрытия конуса несколько увеличивает степень очистки газа. Так, при изменении угла с 60 до 30° КПД изменяется от 74 до 78 %.

При увеличении высоты цилиндрической части циклона степень очистки газов незначительно возрастает. Своевременный отвод из циклона уловленного уноса - непременное условие нормальной работы аппарата.

Неплотности в золоспускной системе снижают КПД. Подсос воздуха 10-15% к количеству очищаемого газа сведет к нулю эффект работы аппарата.

Максимальная часовая производительность единичных циклонов рекомендуемых диаметров, при проходе газов с плотностью р = 1, 32 кг/м³ и поддержании гидравлических сопротивлений 500–850 Па приведена в табл. 1.5.

Таблица 1.5

МЕТОДИКА РАСЧЕТА

Рассчитать циклон учитывая, что плотность частиц ρ _чт = 1930 кг/м³, динамическая вязкость газа μ _т = 22, 2 · 10^-6 (Н·с)/м², динамическая вязкость воздушного потока μ = 12, 5 · 10^-6 (Н·с)/м²

Расчет циклона производится по следующей схеме:

1. По таблице 1 определяют оптимальную скорость газа аппарате ۷ _опт и дисперсию распределения значений фракционной эффективности пылеуловителя Ig σ _ή.

2. Рассчитывают необходимую площадь сечения циклона, м.

F = Q / (۷ _опт· 3600)

Где Q - объем очищаемого газа (м/ч);

3600 – перевод ۷ _опт в м/час

3. Определяют диаметр циклона, м

D =

Где F – площадь сечения циклона.

Диаметр циклона округляют до величины из стандартного ряда диаметров по табл. П 3.2 (Приложение 3).

4.Вычисляют действительную скорость газа в циклоне, м/с

۷ = Q / (0.785 D² · 3600)

3600 – перевод Q в м/с;

Q – объем очищаемого газа (м/ч);

D – диаметр циклона, м

Скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15 %.

5. Рассчитывают коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона

ζ _ц= к₁ · к₂ ·ζ ^с_ц500 + к₃,

где к₃ для одиночных источников равно 0.

ζ ^с_ц500 – выбираем согласно табл. П 3.3.

к₁и к₂ – согласно табл. П 3.4 и П 3.5 (Приложение 3)

6. Определяют потери давления в циклоне, Па

∆ Р = (ζ _ц · ρ _г ·۷ ²) / 2

где ρ _г – плотность воздуха 1, 29.

ζ _ц и ۷ – берем из расчета в пункте 4 и 5.

7. Определяют диаметр циклона, используя данные табл. П 3.1 (Приложение 3) и условие задания, м

d₅₀ = d^т₅₀

где d^т₅₀ – параметр пыли;

ρ _чт – плотность частиц;

μ – динамическая вязкость воздушного потока;

μ _m – динамическая вязкость газа;

d_m – диаметр частиц пыли;

ν _m = ν _опт – средняя скорость газа в циклоне;

ν – действительная скорость газа в циклоне;

D – диаметр циклона

ρ _ч – плотность газовоздушного потока;

8. Определяют параметр Х по формуле, м

Х = Ig(d_т/ d₅₀)/

Где Ig σ _ή и Ig σ _ч – представлены в таблице 1.

9. По табл. П 3.6 Приложения 3 определяем полный коэффициент очистки газа, выраженный в процентах.

10. Начертить схему циклона.

Таблица 1.8

Исходные данные для расчета циклона

№ варианта	Тип циклона	Диаметр частицы пыли, d_т мкм	Объем очищаемого газа, Q, м/ч	Запыленность газа, г/м³	Плотность газовоздушного потока, ρ _ч, кг/м³
	ЦН-11				Кости 1, 8 · 10³
	ЦН-15				Глина 2, 4 · 10³
	ЦН-15У				Стекло 2, 8 ·10³
	ЦН-24				Алюминий 2, 7 · 10³
	СК-ЦН-34				Цемент 3 · 10³
	СДК-ЦН-33				Кости 1, 8 · 10³
	ЦН-24				Глина 2, 4 · 10³
	ЦН-15У				Стекло 2, 8 · 10³
	ЦН-24				Алюминий 2, 7 · 10³
	ЦН-11				Цемент 3 · 10³

Контрольные вопросы

Назначение и принцип работы циклонных аппаратов.
Виды и конструкция циклонов.
Батарейные циклоны – назначение и конструкция.
Назовите основные неисправности сухих механических пылеуловителей.
Методика расчета циклона.

ЗАДАНИЕ 3

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Скруббер Вентури

На рис. 1.11 изображен «Скруббер-Вентури», впервые испытанный в 1947 году. Принцип его работы следующий. В горловину сопла Вентури впрыскивается вода под давлением 0, 3–1, 0 атм. Газы движутся с большой скоростью. Капли воды, попадая в быстро движущийся поток газов, разбиваются на мелкие брызги.

Получающийся таким путем вторичный аэрозоль по среднему диаметру частиц приближается к размеру мелких фракций.

Таким путем легко получить частицы средним диаметром 30-40 микрон. В расширяющейся части сопла Вентури происходит коагуляция частиц. Укрупненные частицы затем улавливаются в циклоне. Скорость газов в горловине 70-120 м/с. Создание вторичного водяного тумана в самой горловине обеспечивает высокую эффективность коагуляции частиц размером свыше
0, 5 микрон. Для улавливания частиц менее 0, 5 микрона турбулизация не имеет значения. Их улавливание происходит за счет броуновского движения.

Аппарат этой конструкции, работающий на очистке газов мартеновской печи от паров и окислов железа, имел коэффициент обеспыливания 98-99 %. При очистке доменного газа от частиц размером от 1 до 20 микрон был достигнут коэффициент обеспыливания от 99, 9 до 99, 99 %. При этом расход энергии на преодоление сопротивления аппарата составлял 1, 3 кВт× ч. на 100 м³ очищаемого газа.

Основной недостаток этой конструкции, препятствующий внедрению ее в энергетические установки, - высокое сопротивление, превышающее 3500 Па.

В России внедрение аппаратов «Вентури-Скруббера» началось сравнительно недавно главным образом в металлургической промышленности - для очистки доменного газа, улавливания свинцовой пыли и др. Проведены не только стендовые, но и промышленные испытания этих установок. теоретической работой, а также внедрением этих аппаратов в промышленность в основном занимаются московские институты НИИОГАЗ, «Гипрогазоочистка», «Гинцветмет», УНИИХИМ, НИУИФ и др.

Поскольку доменные печи работают с избыточным давлением, это давление и используется в газоочистительном аппарате. Такие установки имеются, например, на Константиновском металлургическом заводе, Магнитогорском металлургическом комбинате и др.

Результаты испытания турбулентного газопромывателя на Магнитогорском металлургическом комбинате показали, что удельный расход воды составил 1, 23–3, 69 л/м³, скорость в горловине достигла 86, 5–138 м/с, потеря давления 95–200 кПа. Такое высокое сопротивление аппаратов можно объяснить наличием избыточного давления.

В Чимкенте для улавливания свинцовой пыли установлен скоростной пылеуловитель, спроектированный Гинцветметом. Установка обеспечивает улавливание 96-97 % мелкой свинцовой пыли.

Недостатки этих установок те же, что и у аппаратов «Скруббер-Вентури» - высокое сопротивление.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА

Расчет скруббера Вентури производится по следующей схеме:

1. Определяем гидравлическое сопротивление сухой трубы Вентури, (Н/м²)

Δ ρ _с= (ζ _с * W_г² * ρ _г) / 2

Где ζ _с – коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы Вентури;

W_г – скорость газа в горловине;

ρ _г – плотность газа;

2. Рассчитаем гидравлическое сопротивление, обусловленное введением орошаемой жидкости (Н/м²)

Δ ρ _ж = (ζ _ж * W_г² * ρ _г * m) / 2

Где ζ _ж – коэффициент гидравлического сопротивление трубы, обусловленный вводом жидкости

ζ _ж = 0, 63 * ζ _с * ((М_ж/М_г) * (ρ _г/ρ _ж))^{-0, 3}

m – удельный расход жидкости;

ρ _ж – плотность жидкости;

W_г – скорость газа в горловине;

3. Находим гидравлическое сопротивление трубы Вентури

Δ ρ = Δ ρ _с + Δ ρ _ж

Где Δ ρ _с - гидравлическое сопротивление сухой трубы Вентури;

Δ ρ _ж - гидравлическое сопротивление, обусловленное введением орошаемой жидкости.

4. Находим суммарную энергию сопротивления К_т, Па

где V_ж и V_г– объемные расходы жидкости и газа соответственно, м³/с

V_ж= М_ж/ρ _ж

V_г= М_г/ρ _г

Где Δ ρ - гидравлическое сопротивление трубы Вентури;

Δ ρ _ж - гидравлическое сопротивление, обусловленное введением орошаемой жидкости;

М_ж – расход орошаемой жидкости;

М_г – массовый расход газа;

ρ _г – плотность газа;

ρ _ж – плотность жидкости.

5. Определяем эффективность скруббера Вентури

ή = 1 – е ^{-В * К}_тⁿ

где В и n указаны в исходных данных;

К_т - суммарная энергия сопротивления.

6. Необходимо сравнить эффективность скруббера Вентури, полученная в результате расчетов (величина ), с проектной эффективностью, и сделать вывод, обеспечивает он или нет очистку газов от пыли с необходимой эффективностью.

Исходные данные для расчета

Вариант 1 Параметр конвекторной пыли, В Параметр конвекторной пыли, n Плотность газа, ρ _г (кг/м³) Скорость газа в горловине, W_г (м/с) Массовый расход газа, М_г (кг/с) Расход орошаемой жидкости, М_ж (кг/с) Удельный расход жидкости, m (л/м³) r_ж (кПа) Плотность жидкости, ρ _ж(кг/м³) Проектная эффективность скруббера, Э Коэф. Гидравлического сопротивления сухой трубы, ζ _с Вариант 2 Параметр конвекторной пыли, В Параметр конвекторной пыли, n Плотность газа, ρ _г (кг/м³) Скорость газа в горловине, W_г (м/с) Массовый расход газа, М_г (кг/с) Расход орошаемой жидкости, М_ж (кг/с) Удельный расход жидкости, m (л/м³) r_ж (кПа) Плотность жидкости, ρ _ж(кг/м³) Проектная эффективность скруббера, Э Коэф. Гидравлического сопротивления сухой трубы, ζ _с Вариант 3 Параметр конвекторной пыли, В Параметр конвекторной пыли, n Плотность газа, ρ _г (кг/м³) Скорость газа в горловине, W_г (м/с) Массовый расход газа, М_г (кг/с) Расход орошаемой жидкости, М_ж (кг/с) Удельный расход жидкости, m (л/м³) r_ж (кПа) Плотность жидкости, ρ _ж(кг/м³) Проектная эффективность скруббера, Э Коэф. Гидравлического сопротивления сухой трубы, ζ _с Вариант 4 Параметр конвекторной пыли, В Параметр конвекторной пыли, n Плотность газа, ρ _г (кг/м³) Скорость газа в горловине, W_г (м/с) Массовый расход газа, М_г (кг/с) Расход орошаемой жидкости, М_ж (кг/с) Удельный расход жидкости, m (л/м³) r_ж (кПа) Плотность жидкости, ρ _ж(кг/м³) Проектная эффективность скруббера, Э Коэф. Гидравлического сопротивления сухой трубы, ζ _с Вариант 5 Параметр конвекторной пыли, В Параметр конвекторной пыли, n Плотность газа, ρ _г (кг/м³) Скорость газа в горловине, W_г (м/с) Массовый расход газа, М_г (кг/с) Расход орошаемой жидкости, М_ж (кг/с) Удельный расход жидкости, m (л/м³) r_ж (кПа) Плотность жидкости, ρ _ж(кг/м³) Проектная эффективность скруббера, Э Коэф. Гидравлического сопротивления сухой трубы, ζ _с Вариант 6 Параметр конвекторной пыли, В Параметр конвекторной пыли, n Плотность газа, ρ _г (кг/м³) Скорость газа в горловине, W_г (м/с) Массовый расход газа, М_г (кг/с) Расход орошаемой жидкости, М_ж (кг/с) Удельный расход жидкости, m (л/м³) r_ж (кПа) Плотность жидкости, ρ _ж(кг/м³) Проектная эффективность скруббера, Э Коэф. Гидравлического сопротивления сухой трубы, ζ _с Вариант 7 Параметр конвекторной пыли, В Параметр конвекторной пыли, n Плотность газа, ρ _г (кг/м³) Скорость газа в горловине, W_г (м/с) Массовый расход газа, М_г (кг/с) Расход орошаемой жидкости, М_ж (кг/с) Удельный расход жидкости, m (л/м³) r_ж (кПа) Плотность жидкости, ρ _ж(кг/м³) Проектная эффективность скруббера, Э Коэф. Гидравлического сопротивления сухой трубы, ζ _с Вариант 8 Параметр конвекторной пыли, В Параметр конвекторной пыли, n Плотность газа, ρ _г (кг/м³) Скорость газа в горловине, W_г (м/с) Массовый расход газа, М_г (кг/с) Расход орошаемой жидкости, М_ж (кг/с) Удельный расход жидкости, m (л/м³) r_ж (кПа) Плотность жидкости, ρ _ж(кг/м³) Проектная эффективность скруббера, Э Коэф. Гидравлического сопротивления сухой трубы, ζ _с Вариант 9 Параметр конвекторной пыли, В Параметр конвекторной пыли, n Плотность газа, ρ _г (кг/м³) Скорость газа в горловине, W_г (м/с) Массовый расход газа, М_г (кг/с) Расход орошаемой жидкости, М_ж (кг/с) Удельный расход жидкости, m (л/м³) r_ж (кПа) Плотность жидкости, ρ _ж(кг/м³) Проектная эффективность скруббера, Э Коэф. Гидравлического сопротивления сухой трубы, ζ _с Вариант 10 Параметр конвекторной пыли, В Параметр конвекторной пыли, n Плотность газа, ρ _г (кг/м³) Скорость газа в горловине, W_г (м/с) Массовый расход газа, М_г (кг/с) Расход орошаемой жидкости, М_ж (кг/с) Удельный расход жидкости, m (л/м³) r_ж (кПа) Плотность жидкости, ρ _ж(кг/м³) Проектная эффективность скруббера, Э Коэф. Гидравлического сопротивления сухой трубы, ζ _с

9, 78 · 10^-2 0, 4663 0, 9 135 0, 7 0, 865 1, 5 300 1000 0, 9 0, 15 9, 68 · 10^-2 0, 4663 0, 8 130 0, 8 0, 8 2, 1 290 900 0, 91 0, 15 9, 58 · 10^-2 0, 4663 0, 7 125 0, 9 0, 9 2, 2 310 1100 0, 92 0, 15 9, 78 · 10^-2 0, 4663 0, 9 120 0, 7 0, 768 1, 6 320 1000 0, 93 0, 15 9, 88 · 10^-2 0, 4663 0, 8 135 0, 8 0, 877 1, 7 300 900 0, 94 0, 15 9, 68 · 10^-2 0, 4663 0, 7 130 0, 9 0, 865 1, 8 300 1100 0, 95 0, 15 9, 58 · 10^-2 0, 4663 0, 9 125 0, 7 0, 8 1, 5 290 1000 0, 9 0, 15 9, 88 · 10^-2 0, 4663 0, 8 0, 8 0, 9 2, 1 0, 91 0, 15 9, 78 · 10^-2 0, 4663 0, 7 0, 9 0, 768 2, 2 0, 92 0, 15 9, 88 · 10^-2 0, 4663 0, 9 0, 7 0, 877 1, 6 0, 93 0, 15

Контрольные вопросы

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒