Технологическая установка. 
Определение основных размеров пенного газопромывателя для очистки от пыли

Твердые частицы из бункера 1 с помощью дозатора 2 поступают в трубопровод 3 и образуют с движущимся в этом трубопроводе воздухом запыленный воздушный поток. Уловленные в циклоне твердые частицы собираются в сборнике 8.

Циклон ЦН-15 является основным аппаратом в представленной схеме; внутренний диаметр его цилиндрической части 170 мм (входной патрубок имеет размеры (115×35 мм); изготовлен из стали (для визуального наблюдения за процессом циклон может быть выполнен из стекла или из органического стекла при обеспечении условий отвода статистического электричества). Циклон соединен с вытяжным вентилятором 11 (с электродвигателем 12) системой трубопроводов — входным всасывающим 3 к выходным нагнетательным 4 (относительно циклона). Расход воздуха регулируется задвижкой 10.

В качестве измерителных приборов использованы: для определения расхода воздуха — дифференциальный манометр 7, подключенный к диафрагме 9, для определения гидравлического сопротивления циклона — дифференциальный манометр 6, подсоединенный на входе в циклон и выходе из него. В целях предотвращения запыленностипомещения, где размещена установка, на трубопроводе после вентилятора установлен рукавный фильтр 13.

В качестве фильтровального материала могут быть использованы, например, ткани из волокон растительного (лен. хлопок) и животного (шерсть, шелк) происхождения, а также из синтетических волокон (полипропилен, капрон, нейлон, нитрон, лавсан, тефлон, стекловолокно и др.). Из фильтровальных тканей, изготавливаемых на основе волокон естественного происхождения, можно рекомендовать фильтровальное сукно № 2, арт 20, выпускаемое отечественной промышленностью в соответствии с ГОСТ 6986–69; из искусственных тканей — нитрон, изготавливаемый из полиакрилонитрильных волокон.

При улавливании пылей, способных накапливать статическое электричество, разработан специальный антистатический фильтровальный материал на основе лавсана с добавлением металлических волокон. Циклоны типа ЦН-15 промышленного назначения изготавливают диаметром от 300 до 1400 мм (300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400 мм).

Исследование работы циклона проводят в два этапа. Сначала определяют гидравлическое сопротивление циклона в зависимости от скорости газового потока, затем — степень очистки в зависимости от скорости газового потока при постоянной концентрации в нем твердых частиц.

В первой части работы исследование проводят на незапыленном воздухе. Включают вентилятор 11и устанавливают с помощью задвижки 10 необходимый расход воздуха в пределах, заданных преподавателем (6−8 значений расходов). Показания дифманометров 6 и 7 снимают при установленном расходе воздуха одновременно по команде «отсчет» и заносят в отчетную таблицу.

Во второй части работы исследование проводят на запыленном воздухе при тех же значениях расходов воздуха, что и в первом этапе исследований. С целью сохранения постоянной концентрации твердых частиц в газовом потоке в каждом опыте расход твердой фазы регулируют дозатором путем изменения частоты вращения тарелки дозатора 2. Твердой фазой служит сыпучий материал со средним размером частиц 40 / 100мкм, например можно рекомендовать силикатный катализатор, кварцевый песок, а также другие материалы, отличающиеся по плотности от первых двух. Заданную фракцию твердого материала студенты готовят сами, используя ситовой анализ с применением набора различных стандартных сит.

Перед началом работы проверяют наличие твердого сыпучего материала в бункере 1, настраивают на необходимый расход твердой фазы дозатор 2, предварительно продувают систему, включив на некоторое время вентилятор, затем освобождают от твердого материала сборник 8. После этого можно считать установку подготовленной к проведению исследований.

Включают вентилятор и с помощью регулирующей задвижки 10 устанавливают нужный расход воздуха. Затем включают в работу одновременно дозатор твердой фазы и секундомер. По мере накопления определенного объема материала в сборнике 8 останавливают дозатор с одновременной отсечкой секундомера. Вентилятор продолжает работать в заданном режиме еще некоторое время (3 — 5 мин), а затем его останавливают. Твердый материал, уловленный из газового потока за время опыта в сборнике 8, взвешивают на технических весах. После этого приступают к подготовке установки для проведения очередного опыта (исследования проводят при 6−8 значениях расхода воздуха). Полученные в каждом опыте данные заносят в отчетную таблицу.

Характеристика пенного пылеуловителя Пылеуловители — устройства, предназ-ые для очистки от пыли вентиляционного воздуха, выбрасываемого в атмосферу.

Пенные пылеуловители представляют собой аппараты, корпус которых разделен решеткой с равномерно расположенными мелкими отверстиями (рис. 1.1). Запыленный поток поступает под решетку, очищенный удаляется из верхней части корпуса. Вода поступает на решетку сверху. В зависимости от конструкции пылеуловителя, вода, с поверхности решетки отводится через отверстия в ней и частично через слив, либо только через отверстия. Диаметр отверстий в решетке 3…8 мм. Живое сечение 0,15…0,25 м2/м2.

Пенные аппараты относятся к низконапорным пылеуловителям, это одно из больших преимуществ данных аппаратов перед другими конструкциями. По способу отвода жидкости с решетки их подразделяют на два основных типа: с переливными решетками и с провальными решетками. Аппараты с переливными решетками не нашли широкого распространения, так как наблюдается зарастание решетки в ходе процесса пылеулавливания. Большее распространение получили аппараты второго типа.

Рис. 3, 1. Схемы пенных пылеуловителей: а — пенный пылеуловитель с провальной тарелкой: 1 — корпус; 2 — оросительное устройство; 3 — тарелка; б — пенный пылеуловитель с переливной тарелкой: 1 — корпус; 2 — тарелка; 3 — приемная коробка; 4 — порог; 5 — сливная коробка.

Для очистки газов чаще всего используются провальные щелевые и дырчатые тарелки. Диаметр отверстий дырчатых тарелок принимают в пределах 3…8мм, а относительное свободное сечение (отношение площади отверстий к площади тарелки) f св = 0,15…0,25.

Отверстия разбиты по равностороннему треугольнику. Шаг между отверстиями д определяют из соотношения:

d0 м, (3,1).

где d0 — диаметр отверстия, м.

Щелевые тарелки могут выполняться решетчатыми, трубчатыми или колосниковыми. Трубчатые и колосниковые конструкции изготавливают сварными из трубок, прутков или пластин.

Ширину щели в тарелке b принимают 4…5мм, свободное сечение f св — (0,2…0,25). Оптимальная толщина дырчатых и щелевых тарелок 4…6мм. Удельное орошение для очистки газов от пыли принимают в пределах 0,4…0,6 литров на 1 м³ газов.

Для создания устойчивого пенного слоя на решетке необходимо поддерживать скорость газа в свободном сечении аппарата в пределах 0,8…2,2м/с, при этом минимальная скорость газов, необходимая для создания устойчивого пенного режима на тарелке, составляет порядка 1 м/с. В новейших пенных аппаратах с провальными решетками применяют так называемые стабилизаторы пенного слоя, что позволяет повысить скорость газа до 4 м/с.

На рис. 1.2 приведен общий вид пенного аппарата со стабилизатором слоя (ПАСС). В качестве стабилизатора рекомендуется использовать сотовую решетку высотой hст = 60 мм с ячейками размером от 35?35 до 45?45мм.

Рис. 3, 2. Пенный аппарат ПАСС со стабилизатором слоя пены: 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…6,5 мм 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:

ДPобщ=ДPp+ДPп+ДPу+ДPa.

где ДPp, ДPп, ДPу, ДPa — потери напора соответственно сухой решетки, слоя пены, за счет сил поверхностного натяжения, корпуса аппарата.

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

ДP_р ?1,82(х_г⁰)²р_г/2 (3,3).

где х_г⁰ — скорость газа в отверстиях решетки, м/с.

Таблица

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

ДPп=0,447Н_п с_ж g/(х_г⁰)^0,5

где H_п — высота слоя пены, м; с_ж — плотность жидкости, кг/м³; х_г⁰ — скорость газа в отверстиях решетки, м/с. В уравнении (1.3) высота слоя пены (мм) может быть найдена по зависимости:

Н_п=4,8 х_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:

ДPу =4у/ d0 (3,6).

где у — коэффициент поверхностного натяжения, н/м.

Гидравлическое сопротивление корпуса аппарата рассчитывают по зависимости:

ДP_а = о_а х_г²с_г/2,.

где о_а = 25…28 — коэффициент гидравлического сопротивления корпуса аппарата.

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

симости:

з_ф=1001−87,1(1,37-d_т^0,1)/(Н_п^0,9 х_г^0,25).

где т d — средний эквивалентный размер частиц фракции, мкм; п H — высота слоя пены, мм; г х — скорость газа в сечении аппарата, м/с.

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

е= д₁ е_ф1+ д₂ е_ф2+…+ д_n е_фn