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 W_в = 2 м/c.

Расчет аппарата ведем по расходу воздуха для летних условий.

Рассчитываем площадь сечения аппарата S_a, 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 S_a = 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 S_a:

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 L_в :

, (42)

где К_р – коэффициент распределения пыли между утечкой и сливной водой. Он находится в диапазоне 0,6-0,8. В расчётах, обычно, принимают К_р = 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 в_щ и шага между ними t. Форму отверстий выбирают из конструктивных соображений, а их размер – исходя из вероятности забивки пылью. Обычно принимают в_щ = 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 К_n :

(45)

Тогда высота слоя пены на решётке Н равна:

(46)

где величины К_n и W_в 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 в_с:

(48)

Высота сливного порога h_n будет равна:

(49)

Гидравлическое сопротивление аппарата мокрой очистки DР_а определяем по формуле:

(50)

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

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

DР_n – 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;

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

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

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

r_вл.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, L_в = 8,49 кг/с, а расход уловленной пыли G_n = 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 x_осв = 0.

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

Определяем значение критерия Архимеда Ar по формуле:

(56)

где r_ж – плотность воды, кг/м³;

m_ж - динамическая вязкость воды, Па×с, при температуре осаждения (20 ⁰С) [2, табл. VI], m_ж = 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 W_0ч рассчитываем по формуле:

(60)

Находим плотность суспензии r_см:

(61)

Определяем величину объёмной доли жидкости в суспензии e:

(62)

Скорость стеснённого осаждения частиц суспензии W_ст 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