РАСЧЁТ АППАРАТА МОКРОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ

Для окончательной очистки воздуха от пыли используется мокрый пылеуловитель. В аппарат мокрой очистки поступает воздух, выходящий из циклона.

Среди аппаратов мокрой очистки газов широкое распространение получили пенные газоочистители ЛТИ. Они бывают одно- и двух полочные. Выбор числа полок зависит от степени запыленности газа.

Запыленность воздуха на входе в аппарат принимаем
= 0,01 кг/м3. Требуемая степень очистки h = 0,99. Очистка производится водой.

Выбираем газоочиститель системы ЛТИ одно-полочный, т.к. содержание пыли в газе не более 0,02 кг/м3.

Скорость газа в аппарате – один из важнейших факторов, определяющих эффективность работы аппарата. Допустимый диапазон фиктивных скоростей (на всё сечение аппарата) 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 решётки, вследствие чего высота слоя пены снижается, а жидкость может не полностью покрывать поверхность решётки. Для обычных условий рекомендуется скорость Wв = 2 м/c.

Расчет аппарата ведем по расходу воздуха для летних условий.

Рассчитываем площадь сечения аппарата Sa, исходя из рекомендуемой скорости газа:

(40)

По табл. 5.1 [3] выбираем газоочиститель таким образом, чтобы его фактическое сечение, определяемое как произведение длины на ширину решетки, было как можно ближе к значению Sa = 1,015 м2, полученного исходя из рекомендуемой скорости газа 2 м/с. Выбираем одно-полочный аппарат ЛТИ-ПГС-30, имеющий решётку длиной 1,62 м, шириной 2,72 м. Тогда сечение аппарата Sa:

Тогда фактическая скорость воздуха:

Таблица 5.1. – Одно-полочные пенные газоочистители ЛТИ – ПГС

Обозначение аппарата Размеры аппарата
Длина решётки, м Ширина решётки, м Высота аппарата, м
0,55 0,77 2,195
5,5 0,74 1,04 2,640
1,00 1,40 2,920
1,26 1,76 3,420
1,41 2,38 4,490
1,62 2,72 4,950
1,87 3,12 5,750
2,10 3,48 6,030

 

Расход уловленной пыли определяем по формуле:

(41)

 

Определяем расход воды, поступающей в аппарат Lв :

, (42)

где Кр – коэффициент распределения пыли между утечкой и сливной водой. Он находится в диапазоне 0,6-0,8. В расчётах, обычно, принимают Кр = 0,7.

– концентрация пыли в утечке. Она изменяется от = 0,2 (для не склонных к слипанию минеральных пылей) до = 0,05 (для цементирующих пылей). Принимаем концентрацию пыли в утечке = 0,15 кг пыли/кг воды. Тогда:

Далее определяем тип решетки в аппарате. Необходимо выбрать тип решетки в аппарате (круглые отверстия или щели), диаметр отверстия d0 или ширину щели вщ и шага между ними t. Форму отверстий выбирают из конструктивных соображений, а их размер – исходя из вероятности забивки пылью. Обычно принимают вщ = 2-4 мм а d0 = 2 – 6 мм. Затем выбирают такую скорость газа в отверстиях W0, которая обеспечила необходимую величину утечки. При диаметре отверстий d0 = 2 – 3 мм скорость газа должна составлять 6 – 8 м/с, а при d0 = 4 – 6 мм W0 = 10 – 13м/с.

Выберем решётку с круглыми отверстиями диаметром d0 = 4 мм, тогда скорость газа в отверстиях примем W0 = 10 м/с.

Рассчитываем долю свободного сечения решётки S0, отвечающую выбранной скорости:

 

, (43)

где j - отношение перфорированной площади к площади сечения аппарата (j = 0,9-0,95).

При j = 0,95 доля свободного сечения решётки равна:

Исходя из величины S0 определяют шаг t между отверстиями в зависимости от способа разбивки отверстий на решетке. Если принять, что отверстия располагаются по равностороннему треугольнику, то шаг между отверстиями составит:

(44)

Толщину решетки определяют по конструктивным соображениям. Примем толщину решётки d = 5 мм (эта толщина отвечает минимальному гидравлическому сопротивлению).

Определим высоту слоя пены и сливного порога. Высоту порога на сливе решетки устанавливают исходя из создания слоя пены такой высоты, которая обеспечивала бы необходимую степень очистки газа. Сначала определим коэффициент скорости пылеулавливания Кn :

(45)

Тогда высота слоя пены на решётке Н равна:

(46)

где величины Кn и Wв имеют размерность м/с.

Высоту исходного слоя воды на решётке h0 определяем по формуле:

(47)

Интенсивность потока на сливе с решётки i найдём с учётом того, что ширина сливного отверстия равна ширине решётки вс:

(48)

Высота сливного порога hn будет равна:

(49)

Гидравлическое сопротивление аппарата мокрой очистки DРа определяем по формуле:

(50)

где - DРs - давление, необходимое для преодоления сил поверхностного натяжения, Па;

DРст – статическое давление столба воды высотой h0 в аппарате, Па;

DРn – потери давления на преодоление сопротивлений в отверстии решётки, Па.

(51)

(52)

(53)

В формулах (51 – 53):

s – поверхностное натяжение улавливающей жидкости, т.е. воды при температуре улавливания (t = 20°C), находим в [2]; s = 0,07 н/м;

d0 – диаметр отверстий в решётке аппарата, м; d0 = 4 мм;

h0 – высота исходного слоя воды на решётке, м;

rж – плотность воды, кг/м3; rж = 1000 кг/м3;

z - коэффициент сопротивления (z = 1,1 – 2 [3]);

rвл.2 – плотность воздуха, покидающего барабан, кг/м3;

rвл.2 = 1,033 кг/м3;

W0 – скорость воздуха в отверстиях решётки, м/с; W0 = 10 м/с.

Тогда:

6. РАСЧЁТ ОТСТОЙНИКА.

В отстойник поступает вода вместе с уловленной пылью из аппарата мокрой очистки. Определим количество суспензии, поступающей в отстойник. Расход воды, поступающей в аппарат мокрой очистки, Lв = 8,49 кг/с, а расход уловленной пыли Gn = 0,91 кг/с.

Тогда расход суспензии, поступающей в отстойник

(54)

Содержание пыли в исходной смеси определяем по формуле:

(55)

Принимаем содержание пыли в осадке мас. доли, в осветлённой жидкости xосв = 0.

Минимальный размер улавливаемых частиц dт = 0,1 мм. Плотность частиц rч = 1750 кг/м3. Осаждение происходит при температуре 20°С.

Определяем значение критерия Архимеда Ar по формуле:

(56)

где rж – плотность воды, кг/м3;

mж - динамическая вязкость воды, Па×с, при температуре осаждения (20 0С) [2, табл. VI], mж = 1×10-3 Па×с.

Рассчитываем значение Re при осаждении частиц по формулам, зависящим от режима осаждения, что определяется с помощью критерия Ar:

при Ar < 36 (57)

при 36 < Ar < 83000 (58)

при Ar > 83000 (59)

Тогда скорость свободного осаждения шарообразных частиц W0ч рассчитываем по формуле:

(60)

Находим плотность суспензии rсм:

(61)

Определяем величину объёмной доли жидкости в суспензии e:

(62)

Скорость стеснённого осаждения частиц суспензии Wст можно рассчитать по формулам:

при e > 0,7 (63)

при e £ 0,7 (64)

Поверхность осаждения F находим по формуле:

(65)

где К3 – коэффициент запаса поверхности (К3 = 1,3-1,35).

По величине поверхности осаждения F выбираем отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой диаметром 1,8 м и высотой 1,8 м, имеющий поверхность 2,54 м2 (табл. 7.1 [3]).

Таблица 6.1. – Отстойники непрерывного действия с гребковой мешалкой

Диаметр, м 1,8 3,6 6,0 9,0 12,0 15,0 18,0 24,0 30,0
Высота, м 1,8 1,8 3,0 3,6 3,5 3,6 3,2 3,6 3,6
Поверхность, м 2,54 10,2 28,2 63,9 176,6 706,5