Реферат: Скруббер Дойля
Таблица 1
Техническая характеристика скруббера Дойля
Вид пыли |
Запыленность, г/м3
|
Эффективность
очистки, % |
Расход воды, м3/ч
на 100 м3 газа
|
|
на входе |
на выходе |
|
|
Зола |
23,1 |
0,342 |
98,4 |
4,0 |
Свинцовый
агломерат (от дробилок) |
1,91 |
0,0071 |
99,6 |
0,8 |
Свинцовый агломерат
(от сушильных печей) |
4,75 |
0,101 |
97,9 |
1,36 |
Фосфорит |
17,5 |
0,468 |
97,4 |
1,92 |
Уголь |
4,4 |
0,06335 |
98,6 |
1,36 |
Процесс
каплеобразования с скруббере ударного действия можно представить следующим
образом: под динамическим воздействием газового потока на поверхности жидкости
образуется впадина. Форму впадины можно представить в виде усеченного конуса.
Каплеобразование
в скруббере ударного действия происходит под действием аэродинамических сил
обратной струи газа, движущейся вдоль поверхности впадины. На границе раздела
жидкость – обратная струя в результате пульсаций и искривления поверхности из
нее вытягиваются жидкие нити. Под действием поверхностного натяжения нити
распадаются на отдельные капли, сохраняющие направление движения обратной
струи. Размер и количество капель зависят от скорости обратной струи газа и
величины поверхности контакта обратной струи газа с жидкостью.
Каплеобразование
происходит с боковой поверхности впадины, где наблюдается интенсивное
перемешивание. На нижней поверхности впадины перемешивание практически не
происходит вследствие торможения газового потока.
В конечном
счете, каплеобразование в скруббере ударного действия определяется скоростью
газа на выходе из сопла, его диаметром и зазором между кромкой сопла и
поверхностью жидкости. [3]
4. Влияние отдельных факторов на эффективность улавливания пыли в
скруббере ударного действия
Работа мокрых
пылеуловителей характеризуется такими показателями, как эффективность очистки,
скорость газа и производительность аппарата (по газу), гидравлическое
сопротивление, расход энергии, расход воды, затраты на газоочистную установку,
стоимость очистки газов. [1]
Как известно,
принцип работы скруббера ударного действия заключается в следующем: запыленный
газовый поток с высокой скорость выходит из сопла, ударяется о свободную
поверхность жидкости, изменяет направление движения на 1800,
проходит в пространство над жижкостью и выбрасывается в атмосферу.
Осаждение
пыли в скруббере ударного действия происходит в результате совместного действия
ряда механизмов улавливания, значение которых определяется крупностью частиц.
Один из основных механизмов – инерционное осаждение. При изменении направления
газового потока частицы пыли под действием сил инерции смещаются с линий тока.
Стремясь сохранить первоначальное направление движения, они выпадают из потока,
ударяясь о зеркало жидкости и ею удерживаются.
На
эффективность инерционного осаждения влияют : скорость газа на выходе из сопла,
размер и плотность частиц пыли, плотность газа, диаметр выходного отверстия
сопла.
По
результатам многих исследователей инерционное осаждение характеризуется
критерием подобия – числом Стокса.
, (1)
где - характерная скорость
газового потока на выходе из сопла, м/с;
- диаметр частицы, м;
- плотность частицы, кг/м3;
- динамический коэффициент
вязкости газа, кг/(мс)
DC – диаметр отверстия
сопла, м.
Минимальный
диаметр частиц, которые не улавливаются при инерционном осаждении, составляет
менее 1 мкм.
В месте удара
газового потока о свободную поверхность жидкости создается турбулентный слой.
Степень турбулизации слоя зависит от скорости газа на выходе из сопла. Жидкость
и газ находятся в состоянии интенсивного перемешивания. Над бурлящей
поверхностью жидкости находится область капель с частицами пыли, не уловленными
при инерционном ударе. Основной характеристикой данного механизма является
число Рейнольдса.
, (2)
где - плотность
газа, кг/м3.
Коэффициент
улавливания может быть выражен в функции безразмерных параметров (критериев):
. (3)
Эффективность
улавливания увеличивается с ростом числа St. С увеличением Re, характеризующего
степень турбулизации газового потока, эффективность улавливания возрастает.
Увеличение
скорости газа на выходе из сопла повышает эффективность осаждения
(соответственно уменьшает остаточную запыленность), поскольку при это
повышается и инерционный параметр St, и параметр режима движения Re.
С ростом
скорости газа на выходе из сопла увеличивается гадравлическое сопротивление
аппарата и энергозатраты на очистку газа.
Мельчайште
частицы пыли (менее 0,2 мкм) могут улавливаться в результате молекулярной
диффузии (броуновского движения). Такие частицы могут улавливаться жидкостью на
всем пути потока. Эффект улавливания благодаря этому механизму уменьшается с
повышением скорости потока и увеличением размера частиц пыли.
На
эффективность улавливания скруббера ударного действия влияют также форма сопла,
в котором идет ускорение газового потока и частиц пыли, и зазор между кромкой
сопла и зеркалом жидкости. [2]
Для
увеличения эффективности улавливания пыли в существующих аппаратах
целесообразно усилить смачиваемую способность орошающей воды. Смачивающая
способность воды может быть увеличена засчет прибавления к ней
поверхностно-активных веществ (ПАВ), оптимальная концентрация которых обычно
составляет 0,1 – 0,2%. Несмотря на вполне положительные результаты, полученные
при испытании смачивателей, указывающие на то, что их добавки к воде при
соблюдении оптимальных условий снижают остаточную запыленность, все же в
большинстве случаев не удается достичь ожидаемой степени пылеулавливания.
Эффективность
пылеулавливающего действия растворов ПАВ в слабой степени зависит от
минералогического состава пыли (независимо от их смачиваемости в статистических
условиях), так же как и от дисперсности, включая и высокодисперсную фракцию в 5
мкм и ниже, которая, однако, улавливается значительно хуже других.
Для
правильного решения вопроса по увеличению к.п.д. (степени очистки газов) мокрых
пылеуловителей необходимо выявить причины недостаточной эффективности контакта
частиц пыли с жидкостью при прохождении пылегазового потока в аппарате.
Исследованиями
по улавливанию гидрофобной и гидрофильной пыли с помощью жидкости (воды и
растворов ПАВ) установлено, что заметное влияние плохой смачиваемости пыли на
эффективность ее влияния сказывается лишь на частицы размером <5 мкм, а для
частиц пыли крупностью >5 мкм смачиваемость значения не имеет.
Эффективность
работы мокрых пылеуловителей зависит также от влажности очищаемых газов. Находящаяся
в газах влага адсорбируется на поверхности частиц, образуя слой жидкости, и
проникает внутрь пылевой частицы. При этов взвешенная в газе частица
укрупняется и утяжеляется, что облегчает ее последующее осаждение в аппарате.
При наличии в
газах взвешенных частиц происходит конденсация водяных паров в объеме.
Необходимым условием конденсации в объеме является пересыщение пара, т.е.
конденсация начинается при определенном критическом пересыщении.
В
перенасыщенном водяными парами воздухе пылевые частицы при объемной конденсации
значительно утяжеляются, происходит конденсационный рост частиц, так как они
являются ядрами конденсации.
Перенасыщение
воздуха водяными парами осуществляется в основном засчет охлаждения насыщенного
водяными парами воздуха или засчет ввода пара в уже насыщенный водяными парами
воздух.
Основными
направлениями по увеличению степени очистки газов и воздуха надо считать:
- повышение
тонкости распыления жидкости и увеличение количества капель в контактных
устройствах аппаратов мокрого пылеулавливания;
- увеличение
разности скоростей капель и частиц пыли в зоне их контакта;
-
конденсационное укрупнение мелких частиц пыли. [1]
5. Эксплуатация скрубберов
Трудности в
эксплуатации мокрых пылеуловителей возникают в связи с выносом брызг воды или
другой промывной жидкости из аппаратов, а также в связи с образованием
отложений на внутренней поверхности аппаратов в процессе взаимодействия пыли с
жидкостью. Такие же осложнения наблюдаются и в газоходах за аппаратами газоочистки,
и на роторах вентиляторов и дымососов, что приводит к зарастанию газоходов и к
разбалансировке тягодутьевых машин. Для борьбы с выносом брызг следует
соблюдать оптимальный режим работы аппаратов и предусматривать специальные
брызго- и каплеуловители. Для борьбы с отложениями аппараты промывают и
механическим путем снимают с их поверхности налипшие материалы. В последнее
время для защиты от отложений применяют синтетические покрытия аппаратов и
машин. В частности, в американской практике лопатки вентиляторов и дымососов
покрывают тефлоном, т.к. он прочен и дает возможность наносить его на лопасти
любой формы.
Ввиду того,
что в промывной жидкости, вводимой в мокрые аппараты газоочистки, могут
растворяться содержащиеся в газе отдельные компоненты (SO2 и др.), способные
образовывать кислоты, при применении мокрых способов очистки газа необходимо
принимать меры против коррозии аппаратов и газоходов, а также осуществлять
нейтрализацию шламовых вод. [4]
6. Область применения мокрых пылеуловителей
Наиболее
широкое применение мокрые пылеуловители получили на электростанциях. Это
обстоятельство было вызвано повышением санитарно-гигиенических требований к
защите атмосферного воздуха от загрязнений его окислами серы и летучей золой, в
связи с развитием электростанций, использующих в качестве пылевидного топлива
многосернистые и многозольные угли.
На
углеобогатительных фабриках с мокрым процессом обогащения удаление шлама из
мокрых пылеуловителей не представляет больших трудностей – эти шламы будут
направляться в общую шламовую систему.
На фабриках с
пневматическим обогащением мокрое пылеулавливание потребует организации
шламового хозяйства. Дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты на
организацию этого хозяйства окупятся увеличением выпуска энергетического
топлива за счет включения в общий баланс продукции фабрики шламов из
пылеуловителей.
Мокрые
пылеуловители могут быть применены также на крупных сортировках, в котельных и
других предприятиях угольной промышленности, где в атмосферу выбрасывается
запыленный воздух или топочные газы, содержащие летучую золу.
Резюмирую
вышеизложенное, можно сказать, что мокрые пылеуловители могут быть применены:
- на
углеобогатительных фабриках с пневматическим методом обогащения, где из-за несовершенства
пылеулавливания в циклонах теряется большое количество угольной пыли;
- на
углеобогатительных фабриках, где сушка мелкого концентрата и флотоконцентрата
осуществляется в трубах-сушилках.
- на
брикетных фабриках с сушильным , прессовым и подготовительными цехами (для
создания взрывобезопасных условий работы фабрики);
- в системах
промвентиляции и дробильно-сортировочных цехах обогатительных фабрик (для
создания санитарно-гигиенических условий труда). [5]
За рубежом
скрубберы Дойля, близкие по конструкции к скрубберам ударного действия, широко
применяют для очистки технологических и вентиляционных газов.[2]
7. Достоинства и недостатки мокрой газоочистки
7.1
Достоинства мокрых пылеуловителей
1) более
высокая эффективность улавливания взвешенных частиц;
2)
возможность использования для очистки газов от частиц размером крупнее
0,1 мкм;
3)
допустимость очистки газов при высокой температуре и повышенной влажности, а
также при опасности возгораний и взрывов очищенных газов и уловленной пыли;
4)
возможность наряду с пылью одновременно улавливать парообразные и газообразные
компоненты.
1) выделение уловленной
пыли в виде шлама, что связано с необходимостью обработки сточных вод, т.е. с
удорожанием процесса;
2) возможность уноса
капель жидкости и осаждения их с пылью в газоходах и дымососах;
3)
в случае очистки агрессивных газов необходимость защищать аппаратуру и
коммуникации антикоррозионными материалами.
1)
простая конструкция аппаратов;
2)
сравнительно небольшой расход электроэнергии;
3)
малое потребление жидкости;
4)
высокая эффективность улавливния. [2]
Список литературы
1. Бобриков В.В. «Мокрые
пылеуловители для санитарной очистки газов и охраны окружающей среды». 1977 г.
2. Гордон Г.М.
«Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии. (труды ГРИНЦВЕТМЕТ
№36)». 1975 г.
3. Гордон Г.М.
«Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии. (труды ГРИНЦВЕТМЕТ
№44)». 1979 г.
4. Гордон Г.М., Пейсахов
И.Л. «Пылеулавливание и очистка газов. Учебное пособие». 1968 г.
5. Руденко К.Г. «Мокрые
золоуловители и пылеуловители». 1953 г.
6. Руденко К.Г., Калмыков
А.В. «Обеспыливание и пылеулавливание при обработке полезных ископаемых». 1987
г.
7. Юдашкин М.А.
«Пылеулавливание и очистка газов в черной металлургии». 1984 г.
|