Промышленные электрофильтры

1 – корпус; 2 – провальная  тарелка; 3 – стабилизатор  пены; 4 – ороситель; 5 – брызгоуловитель.

     На  рис. 3.3 приведены зависимости высоты слоя пены от скорости движения газа в свободном сечении аппарата. Из графиков видно, что стабилизатор позволяет увеличить высоту слоя почти в 2,5 раза во всем диапазоне скоростей.

     Решетки промышленных аппаратов ПАСС могут  быть дырчатыми с отверстиями величиной d0 =5...8мм и живым сечением от 14 до 22%, а также трубчатыми с трубами диаметром 20…32мм и промежутками между ними d т = 3,0...6,5мм при живом сечении                S 0=13,0...18,2 %. Аппараты с трубчатыми решетками обозначаются ПАСС-Т, а с дырчатыми - ПАСС-Д. Разработан нормализованный ряд аппаратов ПАСС с корпусами круглого сечения на расход газа             V = 2,5…64 тыс. м³/ч.

Рис. 3,3. Зависимость высоты слоя пены от скорости газа в

аппарате  без стабилизатора (1) и со стабилизатором (2). 

     Расчет  гидравлического сопротивления  пенных аппаратов со стабилизатором слоя может быть проведен по зависимости: 

     ΔPобщ=ΔPp+ΔPп+ΔPσ+ΔPa      (3,2) 

где ΔPp, ΔPп, ΔPσ, ΔPa - потери напора соответственно сухой решетки, слоя пены, за счет сил поверхностного натяжения, корпуса аппарата.

Величина p ΔP (в Па) может быть найдена по формуле: 

     ΔP_р ≈1,82(υ_г⁰)²р_г/2                                             (3,3) 

где υ_г⁰ - скорость газа в отверстиях решетки, м/с.

                                                                                                   Таблица1 

     Потеря  напора (в Па) за счет слоя пены на решетке: 

     ΔPп=0,447Н_п ρ_ж g/( υ_г⁰)^0,5                 (3,4) 

где H_п - высота слоя пены, м; ρ_ж - плотность жидкости, кг/м³;               υ_г⁰ – скорость газа в отверстиях решетки, м/с.

В уравнении (1.3) высота слоя пены (мм) может быть найдена по за-

висимости: 

Н_п=4,8 υ_г^0,79 m^0,2/(d₀^0,14S₀^1,9),                      (3,5) 

где т - плотность орошения, л/м³ газа; d₀ - диаметр отверстий решетки, мм; S₀ - относительная площадь свободного сечения решетки, м²/м².

     Потерю  напора (в Па) под действием сил  поверхностного натяжения рассчитывают по формуле: 

     ΔP_σ =4σ/ d₀                                             (3,6) 

где σ - коэффициент поверхностного натяжения, н/м.

     Гидравлическое  сопротивление корпуса аппарата рассчитывают по зависимости: 

     ΔP_а = ξ_а υ_г²ρ_г/2,                (3,7) 

где ξ_а = 25...28 - коэффициент гидравлического сопротивления корпуса аппарата.

Степень фракционной  очистки (в %) может быть рассчитана по зави-

симости: 

η_ф=1001-87,1(1,37-d_т^0,1)/(Н_п^0,9 υ_г^0,25) 

где т d - средний эквивалентный размер частиц фракции, мкм; п H - высота

слоя пены, мм; г

υ - скорость газа в сечении аппарата, м/с.

Общую степень очистки  следует определять по уравнению  (1,8). 

ε= δ₁ ε_ф1+ δ₂ ε_ф2+…+ δ_n ε_фn     (3,8) 

4. Расчет пенного пылеуловителя

     Рассчитать  пенный аппарат для очистки технологических

газов, удаляемых после  сушилки с кипящим слоем и  содержащих фосфоритовую пыль. Общий  расход газа 20 000 м3/ч, температура газа 75°С, температура орошающей воды 25°С, начальная концентрация пыли 2 г/м3, дисперсный состав пыли dч: 

 

     Принимаем за базовую конструкцию аппарат  типа ПАСС, а скорость газа в сечении аппарата из условий устойчивости слоя пены υ_г⁰=3м/с.

     Площадь сечения корпуса аппарата 

S =V/(3600 υ_г⁰)=20000/(3600*3)=1,85 м². 

     Диаметр корпуса аппарата 

D₀=(4S/π)^0,5= (4*1,85*3,14)^0,5=1,54м. 

Примем действительный диаметр корпуса равным 1500 мм, тогда  дей-

ствительная скорость газа в сечении аппарата 

υ_г= υ_г⁰ D₀²/ D²=3*1,54²/1,5²=3,15м/с.

Расход жидкости принимаем  с учетом оптимальной работы аппарата

при плотности орошения L₀=1м³/(м²ч): 

         L_ж= L₀ S _д=1*1,77=1,77м³/ч 

где S _д=0,785 D _д=1,77м² .

     Живое сечение дырчатой решетки S p вычисляем при высоте слоя пены 100 мм, диаметре отверстий 5 мм и плотности жидкости 1000 кг/м³. 

     S_p=1,37 υ _г^0,458 L₀^0,152/(H_п^0,61d₀^0.085ρ_ж^0,61)=

=1,37*3,15^0,48*1^0,152/(0,1^0,61*0,005^0,085*1000^0,61)=0,21. 

Проверяем действительную высоту слоя пены по уравнению (1,5) 

Н_п=4,8*3,15^0,79*0,05^0,2/(5*10^-3)^0,14*0,21^1,9)=101мм, 

где m=L₀/V_г  1000/20000=0,05л/м³.

Шаг между отверстиями  в случае ромбической разбивки 

     l=d_0m(0.91/S₀)^0.5= 0,005(0.91/S₀)^0.5=10мм 

     Полное  гидравлическое сопротивление аппарата: 

         ΔP=ΔPp+ΔPп+ΔPσ+ΔPa , 

Где ΔPp, ΔPп, ΔPσ, ΔPa определяются по формулам (1,3), (1,4), (1,6) и (1,7). 

     ΔP_р ≈1,82*3,15²*1,02/(0,21*2)=49,3 Па; 

     ΔP_п= 0,447*0,101*1000*9,81*(3,15 0,21)=114 Па; 

     ΔP_σ= 4*6,3*10^-2/(5*10^-3)=50,4 Па; 

     ΔP_a=27*3,15²*1,02/2=137 Па; 

     ΔP = 43,9+114+50,4+137 =345 Па. 

Фосфоритовая  пыль гидрофобна, поэтому  степень фракционной  очистки определяем по формуле для  плохо смачиваемых  пылей: 

η_ф=100(1-87,1*(1,37-d_т^0,1)/(Н_п^0,9 υ_г^0,25)).

В результате вычислений получаем следующие фракционные  степени

очистки при Н_п=101мм и d_ср=d_т1+d_т2)/2

     Общая степень очистки: 

η=(79,34*24+89,32*26+93,96*17+97,46*6+100*13+100*14)/100=90,6%. 

     Остаточная  концентрация пыли в газе на выходе из аппарата 

     c_вых=с_z(100- η)/100=2(100-90,6)/100=0,188г/м³. 
 
 
 
 

     Выводы.

      Судя по полученному результату, степень очистки технологических газов в пенном аппарате не слишком высока и практически одинакова со степенью их очистки в высокоэффективном циклоне. Ввиду общего недостатка всех мокрых способов очистки - образования загрязненных стоков, применение циклона более целесообразно.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                        Литература

1. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты ок-

    ружающей среды. – М.: Химия, 1989.

2. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы

    экологической безопасности

   (Основы энвайронменталистики).-Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой,2000

3. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. В 3-х т. Т.1. –

    Калуга: Изд-во Н.Бочкаревой, 2003.

5. Тимонин А.С. Основы расчета и конструирования химико-

    технологического  и природоохранного оборудования:

    Справочник: В 3 т. Т.2. Калуга: Изд-во Н.Бочкаревой, 2002.