В начало

Расчет пенного пылеуловителя

 

Удаление пыли в аппаратах мокрой очистки происходит благодаря смачиванию частичек пыли жидкостью. Процесс протекает тем эффективнее, чем больше поверхность контакта фаз между газом и жидкостью, что достигается, например, диспергированием жидкости на капли или газа на множество пузырей, формирующих пену.

 К мокрым пылеуловителям относят барботажно-пенные пылеуловители с провальной и переливной решетками (тарелками). В таких аппаратах газ на очистку поступает под решетку, проходит через отверстия в решетке и, барботируя через слой жидкости и пены, очищается от пыли за счет осаждения частиц на поверхности газовых пузырей.

 Тарелки с переливом имеют отверстия диаметром 3-8 мм и свободное сечение 0,15-0,25 м22. Провальные тарелки могут быть дырчатыми, щелевыми, трубчатыми и колосниковыми. Дырчатые тарелки имеют отверстия dо = 4-8 мм. Ширина щелей у остальных конструкций тарелок равна 4-5 мм. Свободное сечение всех тарелок составляет 0,2-0,3 м22.

Режим работы аппаратов зависит от скорости подачи газа под решетку. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы. Дальнейший рост скорости газа до 2-2,5 м/с сопровождается возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки газа и брызгоуноса из аппарата. Современные барботажно-пенные аппараты обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли 0,95-0,96 при удельных расходах воды 0,4-0,5 л/м3.

 Среди аппаратов мокрой очистки газов широкое распространение получили пенные газоочистители ЛТИ. Они могут быть с провальной и переливной решетками. Аппараты с переливной решеткой и сливным устройством позволяют работать при больших колебаниях нагрузки по газу и жидкости.

Корпус пылеуловителя может быть круглого или прямоугольного сечения. В первом случае обеспечивается более равномерное распределение газа, во втором – жидкости.

При расчете пенных пылеуловителей определяют площадь поперечного сечения аппарата S, расход воды L, который требуется для очистки газа, высоту слоя пены Н и сливного порога hп, обеспечивающих нормальную работу аппарата.

Ниже показана схема пенного пылеуловителя с переливной решеткой для очистки газов с отводом воды через сливное устройство.

 

 

 

1 – корпус;

2 – решетка;

3 – сливной порог

Рис. 1. Схема пенного пылеуловителя

 

Порядок расчета

1. Выбор расчетной скорости газа. Скорость газа в аппарате – один из важнейших факторов, определяющих эффективность работы аппарата. Допустимый диапазон фиктивных скоростей составляет 0,5-3,5 м/с. Однако при скоростях выше 2 м/с начинается сильный брызгоунос и требуется установка специальных брызгоуловителей. При скоростях меньше 1 м/с возможно сильное протекание жидкости через отверстия решетки, вследствие чего высота слоя пены снижается, а жидкость может не полностью покрывать поверхность решетки. Для обычных условий рекомендуемая скорость ω = 2 м/с.

2. Определение площади сечения аппарата. Площадь поперечного сечения аппарата S, м2, равна:

 , (1)

где Qн – расход газа, поступающего в аппарат при рабочих условиях, м3/с.

В случае круглого поперечного сечения, в котором обеспечивается более равномерное распределение газа, при известной площади сечения S можно определить диаметр корпуса аппарата D, м :

 . (2)

3. Определение расхода поступающей воды. Для холодных и сильно запыленных газов расход определяется из материального баланса пылеулавливания, для горячих газов – из теплового баланса. В сомнительных случаях выполняют оба расчета и выбирают наибольшие из полученных значений расхода. Обычно газ можно рассматривать как холодный, если его температура ниже 100 оС.

Расход поступающей воды L, кг/с, рассчитывают, исходя из материального баланса пылеулавливания:

 L = Lу + Lсл , (3)

где Lу – расход воды, стекающей через отверстия в решетке (утечка), кг/с; Lсл – расход воды, стекающей через сливной порог, кг/с.

Величина Lу определяется массовым расходом уловленной пыли Gп, кг/с; концентрацией пыли в утечке ху, кг пыли/кг воды; коэффициентом распределения пыли между утечкой и сливной водой Кр, выраженным отношением расхода пыли, попадающей в утечку, к общему расходу уловленной пыли:

 , (4)

            Расход уловленной пыли Gп, кг/с, может быть определен из выражения

Gп = Qн сн η, (5)

где сн – начальная концентрация пыли в газе, кг3; η – заданная эффективность пылеулавливания, доли единицы.

Коэффициент распределения Кр находится в диапазоне 0,6-0,8; в расчетах обычно принимают Кр = 0,7.

Концентрация пыли в утечке изменяется от ху = 0,2 (для не склонных к слипанию минеральных пылей) до ху = 0,05 (для цементирующихся пылей.

Поскольку в утечку попадает больше пыли, чем в воду, стекающую через сливной порог, то для уменьшения общего расхода воды целесообразно уменьшать величину Lсл. Однако слишком сильная утечка создает неравномерность высоты слоя воды на решетке. Поэтому в расчетах рекомендуется принимать Lсл = Lу. Исходя из этого, выражение (3) приводится к виду:

 , (6)

 4. Определение типа решетки. В задачу этого этапа расчета входит выбор типа перфорации (круглые отверстия или щели), диаметра отверстия dо или ширины щели bщ и шага между ними t. Форму отверстий выбирают из конструктивных соображений, а их размер – исходя из вероятности забивки пылью. Обычно принимают bщ = 2–4 мм, dо = 2–6 мм.

Затем выбирают такую скорость газа в отверстиях ωо, которая обеспечит необходимую величину утечки. При диаметрах отверстий dо = 2–3 мм скорость газа должна составлять 6–8 м/с, а при dо = 4–6 мм ωо = 10–13 м/с.

Далее рассчитывают долю свободного сечения решетки Sо, отвечающей выбранной скорости:

 , (7)

где φ – отношение перфорированной площади решетки к площади

сечения аппарата (φ = 0,9 – 0,95).

Исходя из величины Sо, определяют шаг t, м, между отверстиями в зависимости от способа разбивки отверстий на решетке. При разбивке по равностороннему треугольнику

  . (8)

Толщину решетки δ выбирают по конструктивным соображениям. Минимальному гидравлическому сопротивлению отвечает δ = 5 мм.

5. Определение высоты слоя пены и сливного порога. Высоту порога на сливе с решетки устанавливают исходя из создания слоя пены такой высоты, которая обеспечила бы необходимую степень очистки газа.

Первоначально определяют коэффициент скорости пылеулавливания Кп, м/с:

 , (9)

где η – заданная степень очистки газа от пыли.

Связь между Кп и высотой слоя пены Н, м, при улавливании водой гидрофильной пыли выражается следующим эмпирическим уравнением:

Н = Кп – 1,95ω + 0,09 , (10)

где величины Кп и ω имеют размерность м/с.

Далее определяют высоту исходного слоя воды на решетке ho, м:

ho = 1,43 Н1,67 ω-0,83. (11)

Высоту порога hп , м, рассчитывают по эмпирической формуле

hп = 2,5 ho – 0,0176, (12)

где i – интенсивность потока на сливе с решетки, кг/(м∙с)

 , (13)

где bс – ширина сливного отверстия.

При прямоугольном сечении аппарата bс равна ширине решетки.

 


19 VISA VIRTUAL (RUS BANK)
19 VISA VIRTUAL (RUS BANK)


iTunes Gift Card RU-регион. 1000 рублей
iTunes Gift Card RU-регион. 1000 рублей


iTunes Gift Card (РОССИЯ) - 800 руб
iTunes Gift Card (РОССИЯ) - 800 руб