Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
394
Рис. IX-1. Оптимальный размер капель для улавливания с помощью инерционного столкновения (в простой оросительной башне [801]):
1 — диаметр частиц пыли 10 мкм; 2 — то же, 7 мкм; 3 — то же, 5 мкм; 4— то же, 3 мкм;
5 — то же, 2 мкм.
пель, падающих под действием гравитационных сил в неподвижном воздухе, не зависит от размера капли и происходит тогда, когда диаметр капли составляет 0,8 мм (рис. IX-1): капли диаметром 0,8 мм имеют скорость падения свыше 3 м/с, в то время как капли размером 0,4 мм падают с относительной скоростью 1,58 м/с, поэтому для простого скруббера с разбрызгиванием наиболее подходящим является сопло, выдающее капли чуть меньше 1 мм.
Как было выяснено, для этой цели наиболее подходят сопла с отражением струи (см. стр. 403 сл.), ,поскольку они имеют прочную конструкцию и не имеют тенденции засоряться или изнашиваться при рециркуляции скрубберной жидкости, содержащей твердые материалы [344]. На практике в скрубберах, используемых для очистки колосниковых газов [911], около 30—35% жидкости поступает на рециркуляцию, что приводит к снижению нагрузки на водоочистительную установку. Кроме того, существует мнение,—хотя и не подтвержденное в настоящее время, — что содержание твердых веществ в скрубберной жидкости снижает поверхностное натяжение, улучшает смачивание и, таким образом, облегчает улавливание частиц.
Типовой башенный скруббер больших размеров с разбрызгивающим устройством изображен на рис. IX-2. Диаметр конструкции 5 м, полезная высота 16 м; в первоначальном варианте по окружности башни были расположены пять оросительных колец, имеющие 14—16 сопел в каждом кольце (см. рис. IX-2). Пропускная способность башни 50000 м3/ч при скорости потока газов около 0,75 м/с.
395
Второй ,вариант компоновки (рис. IX-2, б) — такая же башня с девятью распылительными !коническими соплами, расположенными в центре; этот вариант обеспечивал снижение концентрации твердых веществ в дымовых газах от 2,2 до 0,22 г/м3, т. е. к. п. д. составил 90% (по сравнению с 73% при расположении оросительных устройств по окружности). Срок службы центральных оросительных устройств 18 мес.; как выяснено, они дают наибольший эффект при использовании в скрубберных башнях диаметром до 7,5 м с пропускной способностью 200 000 м3/ч (скорость потока газов ИЗО м/с).
Расход воды на скрубберные башни может быть определен по данным на рис. IX-3, где показан удельный расход воды (в 1 м~3) для различных уровней концентрации на выходе на основе пара-
Рис. IX-2. Башеицый скруббер с оросительным устройством, расположении** по окружности (а) и по оси (б) [344].
396
Рис. IX-З. Удельное потребление воды простым башенным скруббером с разбрызгиванием [344]:
I — Cbjc=2 г/мэ; 2 — 4 г/м»: 3 —
6 г/м3: 4 — 8 г/м5; 5—10 г/м3; 6 —
12 г/м3.
метров концентрации на входе при улавливании пыли, содержащейся в колошниковых газах.
Испарение капель
Когда противоточный мокрый скруббер ,рабогга-ет как гаэоохладитель, а также ,как уловитель ровании возникает ряд проблем, обусловленный испарением и уменьшением размера капель. Для расчета колонны ее разбивают на ряд секций, каждая из которых имеет одно кольцо оросительных сопел. Затем, зная температуру газов и время пребывания капель в данной секции, определяют интенсивность испарения в данной зоне. В первую очередь рассматривают участок в верхней части колонны, куда вводят новые капли для орошения; здесь определяют параметры входящих газов. Определив интенсивность испарения в этой зоне, можно найти условия процесса в верхней части предпоследней секции, однако в этой секции имеются как вновь вводимые капли орошающей жидкости, так и стекающие частично испарившиеся капли. Полный расчет пока не проведен.
Алонсо и Страус (расчеты не опубликованы) сделали попытку аналитически определить воздействие различных факторов на работу одноступенчатого скруббера. Для этого они рассматривали взаимодействие между материалом частиц, капельками жидкости и поверхностной пленкой стенки в простом цилиндрическом скруббере с вертикальной осью.
При разработке математической модели было принято, что направление потока является ассиметричным, колебания осевой скорости в радиальном направлении незначительны и могут быть представлены усредненным значением; осевая дисперсия и диффузия, являющиеся следствием градиента концентрации, учитываются в виде соответствующих дифференциальных членов; радиальная диффузия и перенос капель жидкости выражаются в виде транспортных уравнений и эмпирических корреляций, в то время как коэффициенты пленочного переноса используются для описания процесса переноса.
Уравнения материального баланса были выражены в безразмерной форме, что соответствует массопередаче от капель жидко-
Wi,s, л/м3
твердых частиц, при его конструи-
397
сти к газам, и решены аналитически. Кроме того, были приняты следующие упрощения:
а) не принималось во внимание испарения капель жидкости и захват капель стенками цилиндра;
б) не учитывалось испарение капель, однако взаимодействие капель со стенками, которое условно считали соответствующим соотношению, предложенному Александером и Колдреном [8], при анализе принимали во внимание;
