Очистка газов в мокрых пылеуловителях

метки: Аппарат, Очистка, Мокрый, Насадка, Улавливание, Поверхность, Часть, Подвижной

Тема реферата «Очистка газов в мокрых пылеуловителях» по дисциплине «Технология очистки и утилизации газовых выбросов».

Цель работы — рассмотреть различные виды мокрых пылеуловителей, достоинства и недостатки, принципы действия.

1. Достоинства мокрых пылеуловителей

Мокрые пылеуловители имеют ряд достоинств и недостатков в сравнении с аппаратами других типов.

Достоинства:

1) небольшая стоимость и более высокая эффективность улавливания взвешенных частиц;

2) возможность использования для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм;

3) возможность очистки газа при высокой температуре и повышенной влажности, а также при опасности возгораний и взрывов очищенных газов и уловленной пыли;

4) возможность наряду с пылями одновременно улавливать парообразные и газообразные компоненты.

Недостатки:

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.

В мокрых пылеуловителях в качестве орошающей жидкости (чаще всего используется вода.

В зависимости от поверхности контакта или по способу действия их подразделяют на 8 видов:

1) полые газопромыватели;

2) насадочные скрубберы;

3) тарельчатые (барботажные и пенные);

4) с подвижной насадкой;

5) ударно-инерционного действия (ротоклоны);

6) центробежного действия;

7) механические газопромыватели;

8) скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури и эжекторные).

2. Скрубберы

Иногда мокрые пылеуловители подразделяют по затратам энергии на низконапорные (гидравлическое сопротивление которых не превышает ДР=1,5 кПа): форсуночные скрубберы, барботеры, мокрые центробежные аппараты и др.; средненапорные (ДР=1,5—3000 Па): динамические скрубберы, газопромыватели ударно-инерционного действия, эжекторные скрубберы; высоконапорные (ДР>3,0 кПа): скрубберы Вентури, с подвижной насадкой.

В результате контакта запыленного газового потока с жидкостью образуется межфазная поверхность контакта. Эта поверхность состоит из газовых пузырьков, газовых струй, жидких струй, капель, пленок жидкости. В большинстве мокрых пылеуловителей наблюдаются различные виды поверхностей, поэтому пыль улавливается в них по различным механизмам. Полые газопромыватели. Наиболее распространены полые форсуночные скрубберы. Они представляют собой колонну круглого или прямоугольного сечения, в которой осуществляется контакт между газом и каплями жидкости. По направлению движения газа и жидкости полые скрубберы делят на противоточные, прямоточные и с поперечным подводом жидкости. Форсунки устанавливают в колонне в одном или нескольких сечениях: иногда рядами до 14—16 в каждом сечении, иногда только по оси аппарата.

Современные системы очистки газовых выбросов

... мокрой очистки применяют различные приемы развития поверхности соприкосновения жидкости и газа. Башни с насадкой (насадочные скрубберы) ... весьма распространенный прием тонкой очистки газов. Ее преимущества - сравнительная низкая стоимость оборудования (за исключением металлокерамических фильтров) ... основано на осаждении взвешенных частиц под действием силы тяжести при движении запыленного газа ...

Рис. 1. Скрубберы.

а — полый форсуночный: б — насадочный с поперечным орошением: 1— корпус; 2—форсунка;3 — оросительное устройство; 4 — опорная решетка; 5 — насадка;6 — шламосборник

При работе без каплеуловителей чаще используют противоточные скрубберы. Скорость газа в них изменяется от 0,6 до 1,2 м/с. Скрубберы с каплеуловителями работают при скорости: газа 5—8 м/с. Гидравлическое сопротивление полого скруббера без каплеуловителя и газораспределителя обычно не превышает 250 Па.

Скрубберы обеспечивают высокую степень очистки только при улавливании частиц пыли размером d _ч =10 мкм и малоэффективны при улавливании частиц размером d₂ <5 мкм.

Высота скруббера составляет ? 2,5D. Диаметр аппарата определяется по уравнению расхода, удельный расход жидкости т выбирают в пределах 0,5—8 л/м ³ газа.

Эффективность противоточного скруббера вычисляют но формуле

где Q _ж — расход жидкости, м³ /с;

з ₃ — эффективность захвата каплями частиц определенного диаметра; w_г — скорость газа, м/с; w_к — скорость осаждения капли, м/с;

d _K — диаметр капли, м;

V _г — расход газа, м² /с;

• Н— высота скруббера, м.

Для капель с d _K ?0,6—1,0 мм скорость осаждения w_к определяют по диаграммам. Коэффициент захвата каплями частиц, находят по формулам:

• при m<2 л/м ³ з₃ = ш² /(ш + 0,35)²

при m>2 л/м ³

з ₃ = I—0,15 ш^-1.25

где ш — инерционный параметр, отличающийся от числа Стокса поправкой, определяемой по справочникам.

3. Насадочные газопромыватели

Они представляют собой колонны с насадкой навалом или регулярной. Их используют для улавливания хорошо смачиваемой пыли, но при невысокой ее концентрации. Из-за частой забивки насадки такие газопромыватели используют мало. Кроме противоточных колонн на практике применяют насадочные скрубберы с поперечным орошением. В них для обеспечения лучшего смачивания поверхности насадки слой ее обычно наклонен на 7—10° в направлении газового потока. Расход жидкости 0,15—0,5 л/м ³ , эффективность при улавливании частиц размером d_ч >2 мкм превышает 90%.

4. Газопромыватели с подвижной насадкой

Они имеют большое распространение в пылеулавливании. В качестве насадки используют шары из полимерных материалов, стекла или пористой резины. Насадкой могут быть кольца, седла и т. д. Плотность шаров насадки не должна превышать плотности жидкости.

Создание конструкции шарового резервуара определенной емкости ...

... дипломной работы определена ее задачами и целями, состоит из введения, шести глав с разделами, заключения, списка использованных источников, приложений. 1. Общая часть 1 Назначение сферических резервуаров Данные резервуары ... конструкций. Первая группа - это резервуары и другие изделия, которые используются для сохранения неядовитых, невзрывоопасных газов, жидкостей температурой 100ºС и при ...

Колонна с подвижной насадкой может работать при различных режимах, но оптимальный режим для пылеулавливания — режим полного (развитого) псевдоожижения. Скорость газа w _г ‘, соответствующая началу режима полного псевдоожижения, определяется из формулы

(w _г ‘)² /d_ш = CS_o exp[—12,6(Q_ж /V_г )^-0,25 ],

где d _ш —диаметр шаровой насадки, м;

С — коэффициент (при ширине щели в опорной тарелке в =2 мм С=2,8*10 ⁴ , при в>2 мм С=4,5*10⁴ );

S ₀ — свободное сечение решетки, м² /м² .

Предельно допустимая скорость газа w _г » равна

w _г «=2.9S₀ ^0.4 (Q_ж /V_г )^-1.15

Для обеспечения высокой степени пылеулавливания рекомендуются следующие параметры процесса: скорость газа — 5—6с; удельное орошение 0,5—0,7 л/м ³ ; свободное сечение тарелки S₀ = 0,4 м² /м² при в = 4—6 мм. При очистке газов, содержащих смолистые вещества, а также пыль, склонную к образованию отложений, применяют щелевые тарелки с большей долей свободного сечения (S₀ = 0,5—0,6 м² /м² ).

Свободное сечение ограничительной тарелки составляет 0,8—0,9 м ² /м² . При выборе диаметра шаров необходимо соблюдать соотношение D/d_ш > 10. Оптимальными являются шары диаметром 20—40 мм и насыпной плотностью 200—300 кг/м³ .

Минимальная статистическая высота слоя насадки Н _ст составляет 5—8 диаметров шаров, а максимальная определяется из соотношения Н_ст /D<1.

Высота секции (расстояние между тарелками) складывается из динамической высоты слоя псевдоожиженной шаровой насадки и высоты сепарационной зоны (в м):

H _сек = H_дин + H_сен ,

H _дин — 0,118 w_Ж ^0.3 ,*Н_СТ ^0.6 (w_r /So)^0.93 ,

H _сен = (0,1 -0,2)H_дин

Общее гидравлическое сопротивление колонны рассчитывается по уравнению

Др = Др _вх + Др_вых + Др_т + Др_ш + Др_ж ._н + Др_т ‘,

где ДР _ВХ и ДРвых — потеря напора при входе и выходе газа из аппарата соответственно, Па;

ДР _Т — гидравлическое сопротивление опорной тарелки со слоем удерживаемой жидкости, Па;

ДР _Ш — гидравлическое сопротивление слоя сухой насадки, Па;

ДР _Ж ._Н — гидравлическое сопротивление жидкости, удерживаемой слоем насадки, Па;

Очистка промышленных газов от сероводорода

... снова гидрат окиси железа. Очистка газа от сероводорода активированным углем состоит в том, что газ пропускается через слои активированного угля с добавкой к газу кислорода и некоторого количества аммиака, ...

ДР _т ‘ — гидравлическое сопротивление ограничительной тарелки, Па.

Расчет ДР _Ш и ДР_ж ._н производят по формулам:

ДР _Ш =с_ж Н_ст (1-е₀

ДР _ж ._н =1254w_г ^0.24 w_ж ^0.17 H_ст ^0.92 с_ш ^-0.1

где с _ш — насыпная плотность, кг/м³ ;

е ₀ — порозность неподвижного слоя сухой шаровой насадки, принимается равной 0,4;

w _ж —скорость орошаемой жидкости в расчете на свободное сечение, м/с.

5. Скрубберы с подвижной шаровой насадкой конической формы (КСШ)

пылеуловитель скруббер гидравлическое сопротивление

Для обеспечения стабильности работы в широком диапазоне скоростей газа, улучшения распределения жидкости и уменьшения уноса брызг предложены аппараты с подвижной шаровой насадкой конической формы. Разработано два типа аппаратов: форсуночный и эжекционный.

В эжекционном скруббере орошение шаров осуществляется жидкостью, которая всасывается из сосуда с постоянным уровнем газами, подлежащими очистке. Зазор между нижним основанием конуса и уровнем жидкости зависит от производительности аппарата (чем больше зазор, тем больше производительность).

В аппаратах применяют полиэтиленовые шары диаметром 34—40 мм с насыпной плотностью 110—120 кг/м ³ . Высота слоя шаров H_ст составляет 650 мм; скорость газа на входе в слой колеблется в пределах 6—10 м/с и уменьшается на выходе до 1—2 м/с. Высота конической части в обоих вариантах принята 1 м. Угол раскрытия конической части зависит от производительности аппаратов и может составлять от 10 до 60°. Для улавливания брызг в цилиндрической части аппаратов размещается неорошаемый слой шаров высотой 150 мм.

В форсуночном скруббере расход жидкости на 1 м ³ газов составляет 4—6 л. Гидравлическое сопротивление форсуночных скрубберов — 900—1400 Па, эжекционных — от 800 до 1400 Па. Производительность конических скрубберов от 3000 до 40000 м³ /ч.

Рис. 2. Пенные пылеуловители (газопромыватели).

а — с переливной тарелкой; б — с провальной тарелкой;

1— корпус; 2 — тарелка; 3 — приемная коробка; 4 — порог;

5 — сливная коробка; 6 — ороситель.

6. Тарельчатые газопромыватели

Тарельчатые газопромыватели (барботажные, пенные).

Наиболее распространены пенные аппараты с провальными тарелками или тарелками с переливом (рис. 2).

Тарелки с переливом имеют отверстия диаметром 3—8 мм и свободное сечение 0,15—0,25 м ² /м² . Провальные тарелки могут быть дырчатыми, щелевыми, трубчатыми и колосниковыми. Дырчатые тарелки имеют отверстия d₀ = 4—8 мм. Ширина щелей у остальных конструкций тарелок равна 4—5 мм. Свободное сечение всех тарелок составляет 0,2—0,3 м² /м² . Пыль улавливается пенным слоем, который образуется при взаимодействии газа и жидкости.

Выделяют следующие стадии процесса улавливания пыли в пенных аппаратах: инерционное осаждение частиц пыли в подрешеточном пространстве; первую стадию улавливания частиц пыли в пенном слое («механизм удара»); вторую стадию улавливания частиц пыли в пенном слое (инерционнотурбулентное осаждение частиц на поверхности пены).

Модернизация системы очистки отходящих газов в процессе дегидрирования ...

... так и "правое" вращение газового потока. С целью снижения габаритов и гидравлического сопротивления были разработаны прямоточные циклоны. Несколько соединенных параллельно обычных и прямоточных циклонов могут ... надежность в эксплуатации. 1.3.1.2 Мокрая очистка Действие аппаратов мокрой очистки газов основано на захвате частиц пыли жидкостью, которая уносит их из аппаратов в виде шлама. Процессу ...

Эффективность улавливания пыли в подрешеточном пространстве значительна при улавливании пыли размером частиц более 10 мкм. Преобладающим в работе пенных аппаратов для пылеулавливания является «механизм удара». Эффективность этого механизма намного больше эффективности других механизмов.

Эффективность процесса пылеулавливания зависит от величины межфазной поверхности. Для дырчатых тарелок с переливом удельную объемную поверхность контакта вычисляют по формуле

а = l,62w _K ^0.4 ц_г ^0,3 м_ж ^0,25 с_ж ^0.6 /у^0,6 .

Для провальных тарелок при h ₀ >20мм формула имеет вид

а = 5,58 w _к ^0.5 м_ж ^0,25 с_ж ^0.35 /h₀ ^0.25 у^0.6 ,

где а — удельная объемная поверхность контакта фаз, м ² /м³ ;

w _k —скорость газа в колонне м/с;

ц _г — газосодержание пенного слоя;

м _ж — коэффициент динамической вязкости жидкости, Па *с;

у — коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Н/м ² ;

h ₀ — высота исходного слоя жидкости, м.

Для ho<20 мм коэффициент пропорциональности в формуле равен 0,28 ho.

Высота слоя пены

H _п = 4,35*10^-5 h₀ ^0.6 w_к ^0,5 /у^1,3 х_ж ^0,25

Полное гидравлическое сопротивление аппарата

ДP = ДРвх + ДРт + ДРвых + ДРкап,

где ДР _Т — полное сопротивление тарелки, Па;

• ДРкап — гидравлическое сопротивление каплеуловителя, Па.

Гидравлические потери при входе и выходе газа из аппарата ДРвх+ДРвых принимают равными 50 — 100 Па. Полное сопротивление тарелки

ДР _Т = ДР_С + ДР_П + ДРст,ДР_С = оw² с_г /2, ДР_у = 4у/d₀ , ДР_СТ = h_о с_ж ,

где ДР _С , ДР₀ , ДРст — соответственно сопротивление сухой тарелки, сил поверхностного натяжения и статического слоя жидкости, Па.

Пенный аппарат со стабилизатором пенного слоя. На провальной решетке устанавливается стабилизатор, представляющий собой сотовую решетку из вертикально расположенных пластин, разделяющих сечение аппарата и пенный слой на небольшие ячейки. Благодаря стабилизатору происходит значительное накопление жидкости на тарелке, увеличение высоты пены по сравнению с провальной тарелкой без стабилизатора. Применение стабилизатора позволяет существенно сократить расход воды на орошение аппарата.

Рекомендуются следующие размеры стабилизатора: высота пластин 60 мм, размер ячеек от 35×35 до 40×40 мм. Оптимальные условия работы: w _к = 2,5 — 3,5 м/с; т = 0,05 — 0,1 л/м³ . В аппарате устанавливаются дырчатые провальные тарелки с d₀ = 3 — 6 мм и S₀ = 0,14 — 0,2 м² /м² или щелевые (трубчатые) тарелки с b = 3 — 6 мм и 50=0,12— 0,18 м² /м² . Производительность по газу аппаратов со стабилизаторами изменяется от 3000 до 90 000 м³ /ч.

Расчет и проектирование циклона от зерновой пыли

... пылей - 250; температура очищаемого газа, °С - не более 400; давление (разрежение), кПа (кг/см2) - не более 5 (500); коэффициент гидравлического сопротивления: для одиночных циклонов - 147; для групповых циклонов ... будущее всех промышленных комплексов. Целью данной курсовой работы является расчет и проектирование циклона для очистки от зерновой пыли в технологии производства дрожжей. Для очистки ...

Гидравлическое сопротивление тарелки со стабилизатором

ДР _Т =(о_сух с_г w_к ² /2S₀ ц² ) + ДР+ДРа,

где ДР _П — гидравлическое сопротивление пенного слоя, Па;

• ц — доля сечения тарелки.

Газопромыватели ударно-инерционного действия. В этих аппаратах контакт газов с жидкостью осуществляется за счет удара газового потока о поверхность жидкости с последующим пропусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной конфигурации или непосредственным отводом газожидкостной взвеси в сепаратор жидкой фазы. В результате такого взаимодействия образуются капли диаметром 300—400 мкм.

Наиболее простым по конструкции является аппарат, где газ с большой скоростью входит в колонну. При повороте на 180° происходит инерционное осаждение частиц пыли на каплях жидкости. В основе процесса осаждения лежит «механизм удара». Имеются и другие конструкции аппаратов этого типа (скруббер Дойля, СУД).

Схема скруббера Дойля. В нижней части трубы установлены конусы для увеличения скорости выхода газа. В щели она равна 35—55 м/с. Газ ударяется о поверхность жидкости, создавая завесу из капель. Гидравлическое сопротивление газопромывателя от 500 до 4000 Па, удельный расход жидкости составляет 0,13 л/м ³ .

7. Газопромыватели центробежного действия

Наиболее распространены центробежные скрубберы, которые по конструктивному признаку можно разделить на два вида:

1) аппараты, в которых закрутка газового потока осуществляется при помощи Центрального лопастного закручивающего устройства и

2) аппараты с боковым тангенциальным или улиточным подводом газа. Последние орошают через форсунки, установленные в центральной части аппарата, кроме того, жидкость, стекающая по внутренней поверхности стенки аппарата, образует пленку.

Большинство отечественных центробежных скрубберов имеют тангенциальный подвод газов и пленочное орошение. Схема Циклон с водяной пленкой. Такие аппараты используют для очистки любых видов нецементирующейся пыли. Для создания на внутренней поверхности стенки Пленки воды, ее тангенциально вводят в аппарат через ряд трубок, расположенных в верхней его части.

При содержании пыли, превышающем 2 г/м ³ , до очистки в циклоне с водяной пленкой рекомендуется предварительная очистка газов в аппарате другого типа. Для улавливания смачиваемой пыли (за исключением волокнистой и цементирующейся) при начальной концентрации до 5 г/м³ используют скоростные промыватели .

Для очистки дымовых газов от золы применяют центробежный скруббер ЦС-ВТИ.

8. Скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури)

Основной частью аппаратов является труба-распылитель, в которой обеспечивается интенсивное дробление орошаемой жидкости газовым потоком, движущимся со скоростью 40—150 м/с.

Адсорбция на границе раздела фаз жидкость газ

... уравнений коллоидной химии, справедливого для любой границы раздела фаз. Широкое применение этого уравнения для исследования адсорбции на поверхности жидкости с газом (или паром) обусловлено относительно легким ... них g <0 и Г <0 (отрицательная адсорбция). К ПИНАВ относятся растворы сильных электролитов. Положительная адсорбция играет огромную роль в природных и промышленных процессах. Она ...

Гидравлическое сопротивление трубы-распылителя

ДР = ДР _Г +ДР_Ж .

Гидравлическое сопротивление сухой трубы-распылителя

ДР _Г =о_сух w_г ² с_г /2.

Коэффициент сопротивления (для 10 d _э >l_г >0,15d_э )

о _сух = 0,165 + 0,034 l_r /d_s — [(0,06 + 0,028) l_r /d_э ]M,

где М = w _г /w_зв — число Маха;

w _r — скорость газа в горловине трубы, м/с;

w _зв — скорость звука, м/с;

d _э — эквивалентный диаметр горловины, м.

Гидравлическое сопротивление трубы-распылителя, обусловленное вводом жидкости, рассчитывают по формуле

ДР _ж = о_ж (с_ж /2)m,

где о _ж —коэффициент гидравлического сопротивления, учитывающий ввод в трубу-распылитель орошающей жидкости;

т — удельный расход орошающей жидкости, м ³ /м³ газов.

Коэффициент о _ж определяют из выражения

о _ж =Aо_сух m^1+В

где A и В — коэффициенты.

Эффективность пылеуловителя зависит от скорости газа и удельного орошения (обычно m= 0 _, 5—1,5 л/м³ газа).

Средний диаметр капель при распыле пневматической форсункой

d _К = (5,85*10^-3

где w _or — скорость газов относительно капли (принимается равной скорости и горловине трубы).

При больших объемах газа применяют батарейные или групповые компоновки скрубберов Вентури.

Литература

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/apparatyi-mokroy-ochistki-gazov/

1. Коузов П. А., Мальгин А. Д., Скрябин Г. М. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности. Л.: Химия, 1982. 256 с.

2. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов. — М.: Химия, 1989. — 512 с.

3. Справочник по пыле- и золоулавливанию/Под, ред. Русанова А. А. 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1983. 312 с.