Реферат: Скруббер Дойля

Таблица 1

Техническая характеристика скруббера Дойля

Процесс каплеобразования с скруббере ударного действия можно представить следующим образом: под динамическим воздействием газового потока на поверхности жидкости образуется впадина. Форму впадины можно представить в виде усеченного конуса.

Каплеобразование в скруббере ударного действия происходит под действием аэродинамических сил обратной струи газа, движущейся вдоль поверхности впадины. На границе раздела жидкость – обратная струя в результате пульсаций и искривления поверхности из нее вытягиваются жидкие нити. Под действием поверхностного натяжения нити распадаются на отдельные капли, сохраняющие направление движения обратной струи. Размер и количество капель зависят от скорости обратной струи газа и величины поверхности контакта обратной струи газа с жидкостью.

Каплеобразование происходит с боковой поверхности впадины, где наблюдается интенсивное перемешивание. На нижней поверхности впадины перемешивание практически не происходит вследствие торможения газового потока.

В конечном счете, каплеобразование в скруббере ударного действия определяется скоростью газа на выходе из сопла, его диаметром и зазором между кромкой сопла и поверхностью жидкости. [3]

Работа мокрых пылеуловителей характеризуется такими показателями, как эффективность очистки, скорость газа и производительность аппарата (по газу), гидравлическое сопротивление, расход энергии, расход воды, затраты на газоочистную установку, стоимость очистки газов. [1]

Как известно, принцип работы скруббера ударного действия заключается в следующем: запыленный газовый поток с высокой скорость выходит из сопла, ударяется о свободную поверхность жидкости, изменяет направление движения на 1800, проходит в пространство над жижкостью и выбрасывается в атмосферу.

Осаждение пыли в скруббере ударного действия происходит в результате совместного действия ряда механизмов улавливания, значение которых определяется крупностью частиц. Один из основных механизмов – инерционное осаждение. При изменении направления газового потока частицы пыли под действием сил инерции смещаются с линий тока. Стремясь сохранить первоначальное направление движения, они выпадают из потока, ударяясь о зеркало жидкости и ею удерживаются.

На эффективность инерционного осаждения влияют : скорость газа на выходе из сопла, размер и плотность частиц пыли, плотность газа, диаметр выходного отверстия сопла.

По результатам многих исследователей инерционное осаждение характеризуется критерием подобия – числом Стокса.

, (1)

где  - характерная скорость газового потока на выходе из сопла, м/с;

 - диаметр частицы, м;

- плотность частицы, кг/м3;

 - динамический коэффициент вязкости газа, кг/(мс)

DC – диаметр отверстия сопла, м.

Минимальный диаметр частиц, которые не улавливаются при инерционном осаждении, составляет менее 1 мкм.

В месте удара газового потока о свободную поверхность жидкости создается турбулентный слой. Степень турбулизации слоя зависит от скорости газа на выходе из сопла. Жидкость и газ находятся в состоянии интенсивного перемешивания. Над бурлящей поверхностью жидкости находится область капель с частицами пыли, не уловленными при инерционном ударе. Основной характеристикой данного механизма является число Рейнольдса.

, (2)

где - плотность газа, кг/м3.

Коэффициент улавливания может быть выражен в функции безразмерных параметров (критериев):

. (3)

Эффективность улавливания увеличивается с ростом числа St. С увеличением Re, характеризующего степень турбулизации газового потока, эффективность улавливания возрастает.

Увеличение скорости газа на выходе из сопла повышает эффективность осаждения (соответственно уменьшает остаточную запыленность), поскольку при это повышается и инерционный параметр St, и параметр режима движения Re.

С ростом скорости газа на выходе из сопла увеличивается гадравлическое сопротивление аппарата и энергозатраты на очистку газа.

Мельчайште частицы пыли (менее 0,2 мкм) могут улавливаться в результате молекулярной диффузии (броуновского движения). Такие частицы могут улавливаться жидкостью на всем пути потока. Эффект улавливания благодаря этому механизму уменьшается с повышением скорости потока и увеличением размера частиц пыли.

На эффективность улавливания скруббера ударного действия влияют также форма сопла, в котором идет ускорение газового потока и частиц пыли, и зазор между кромкой сопла и зеркалом жидкости. [2]

Для увеличения эффективности улавливания пыли в существующих аппаратах целесообразно усилить смачиваемую способность орошающей воды. Смачивающая способность воды может быть увеличена засчет прибавления к ней поверхностно-активных веществ (ПАВ), оптимальная концентрация которых обычно составляет 0,1 – 0,2%. Несмотря на вполне положительные результаты, полученные при испытании смачивателей, указывающие на то, что их добавки к воде при соблюдении оптимальных условий снижают остаточную запыленность, все же в большинстве случаев не удается достичь ожидаемой степени пылеулавливания.

Эффективность пылеулавливающего действия растворов ПАВ в слабой степени зависит от минералогического состава пыли (независимо от их смачиваемости в статистических условиях), так же как и от дисперсности, включая и высокодисперсную фракцию в 5 мкм и ниже, которая, однако, улавливается значительно хуже других.

Для правильного решения вопроса по увеличению к.п.д. (степени очистки газов) мокрых пылеуловителей необходимо выявить причины недостаточной эффективности контакта частиц пыли с жидкостью при прохождении пылегазового потока в аппарате.

Исследованиями по улавливанию гидрофобной и гидрофильной пыли с помощью жидкости (воды и растворов ПАВ) установлено, что заметное влияние плохой смачиваемости пыли на эффективность ее влияния сказывается лишь на частицы размером <5 мкм, а для частиц пыли крупностью >5 мкм смачиваемость значения не имеет.

Эффективность работы мокрых пылеуловителей зависит также от влажности очищаемых газов. Находящаяся в газах влага адсорбируется на поверхности частиц, образуя слой жидкости, и проникает внутрь пылевой частицы. При этов взвешенная в газе частица укрупняется и утяжеляется, что облегчает ее последующее осаждение в аппарате.

При наличии в газах взвешенных частиц происходит конденсация водяных паров в объеме. Необходимым условием конденсации в объеме является пересыщение пара, т.е. конденсация начинается при определенном критическом пересыщении.

В перенасыщенном водяными парами воздухе пылевые частицы при объемной конденсации значительно утяжеляются, происходит конденсационный рост частиц, так как они являются ядрами конденсации.

Перенасыщение воздуха водяными парами осуществляется в основном засчет охлаждения насыщенного водяными парами воздуха или засчет ввода пара в уже насыщенный водяными парами воздух.

Основными направлениями по увеличению степени очистки газов и воздуха надо считать:

- повышение тонкости распыления жидкости и увеличение количества капель в контактных устройствах аппаратов мокрого пылеулавливания;

- увеличение разности скоростей капель и частиц пыли в зоне их контакта;

- конденсационное укрупнение мелких частиц пыли. [1]

Трудности в эксплуатации мокрых пылеуловителей возникают в связи с выносом брызг воды или другой промывной жидкости из аппаратов, а также в связи с образованием отложений на внутренней поверхности аппаратов в процессе взаимодействия пыли с жидкостью. Такие же осложнения наблюдаются и в газоходах за аппаратами газоочистки, и на роторах вентиляторов и дымососов, что приводит к зарастанию газоходов и к разбалансировке тягодутьевых машин. Для борьбы с выносом брызг следует соблюдать оптимальный режим работы аппаратов и предусматривать специальные брызго- и каплеуловители. Для борьбы с отложениями аппараты промывают и механическим путем снимают с их поверхности налипшие материалы. В последнее время для защиты от отложений применяют синтетические покрытия аппаратов и машин. В частности, в американской практике лопатки вентиляторов и дымососов покрывают тефлоном, т.к. он прочен и дает возможность наносить его на лопасти любой формы.

Ввиду того, что в промывной жидкости, вводимой в мокрые аппараты газоочистки, могут растворяться содержащиеся в газе отдельные компоненты (SO2 и др.), способные образовывать кислоты, при применении мокрых способов очистки газа необходимо принимать меры против коррозии аппаратов и газоходов, а также осуществлять нейтрализацию шламовых вод. [4]

Наиболее широкое применение мокрые пылеуловители получили на электростанциях. Это обстоятельство было вызвано повышением санитарно-гигиенических требований к защите атмосферного воздуха от загрязнений его окислами серы и летучей золой, в связи с развитием электростанций, использующих в качестве пылевидного топлива многосернистые и многозольные угли.

На углеобогатительных фабриках с мокрым процессом обогащения удаление шлама из мокрых пылеуловителей не представляет больших трудностей – эти шламы будут направляться в общую шламовую систему.

На фабриках с пневматическим обогащением мокрое пылеулавливание потребует организации шламового хозяйства. Дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты на организацию этого хозяйства окупятся увеличением выпуска энергетического топлива за счет включения в общий баланс продукции фабрики шламов из пылеуловителей.

Мокрые пылеуловители могут быть применены также на крупных сортировках, в котельных и других предприятиях угольной промышленности, где в атмосферу выбрасывается запыленный воздух или топочные газы, содержащие летучую золу.

Резюмирую вышеизложенное, можно сказать, что мокрые пылеуловители могут быть применены:

- на углеобогатительных фабриках с пневматическим методом обогащения, где из-за несовершенства пылеулавливания в циклонах теряется большое количество угольной пыли;

- на углеобогатительных фабриках, где сушка мелкого концентрата и флотоконцентрата осуществляется в трубах-сушилках.

- на брикетных фабриках с сушильным , прессовым и подготовительными цехами (для создания взрывобезопасных условий работы фабрики);

- в системах промвентиляции и дробильно-сортировочных цехах обогатительных фабрик (для создания санитарно-гигиенических условий труда). [5]

За рубежом скрубберы Дойля, близкие по конструкции к скрубберам ударного действия, широко применяют для очистки технологических и вентиляционных газов.[2]

7.1 Достоинства мокрых пылеуловителей

1) более высокая эффективность улавливания взвешенных частиц;

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

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

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

7.2 Недостатки мокрых пылеуловителей

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.

7.3 Преимущества использования скруббера Дойля

1) простая конструкция аппаратов;

2) сравнительно небольшой расход электроэнергии;

3) малое потребление жидкости;

4) высокая эффективность улавливния. [2]

1.  Бобриков В.В. «Мокрые пылеуловители для санитарной очистки газов и охраны окружающей среды». 1977 г.

2.  Гордон Г.М. «Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии. (труды ГРИНЦВЕТМЕТ №36)». 1975 г.

3.  Гордон Г.М. «Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии. (труды ГРИНЦВЕТМЕТ №44)». 1979 г.

4.  Гордон Г.М., Пейсахов И.Л. «Пылеулавливание и очистка газов. Учебное пособие». 1968 г.

5.  Руденко К.Г. «Мокрые золоуловители и пылеуловители». 1953 г.

6.  Руденко К.Г., Калмыков А.В. «Обеспыливание и пылеулавливание при обработке полезных ископаемых». 1987 г.

7.  Юдашкин М.А. «Пылеулавливание и очистка газов в черной металлургии». 1984 г.