4. Статистический метод расчета эффективности очистки прямоточных циклонов с учетом средне расходной скорости потока Данный метод учитывает влияние средней скорости запыленного потока W. Расчет производится аналогично алгоритму расчета по универсальному методу, с той разницей, что данный метод предназначен для расчета только прямоточных циклонов. Для прямоточных циклонов получены следующие регрессионные формулы для расчета коэффициентов уноса: Расчетная формула для определения неизвестной эффективности сепарации η p геометрически подобного циклона при заданных параметрах D, δ m, z, W имеет вид: где индекс а относится к модель- ному пылеуловителю, выбираемому из табл Ошибка метода 1,6 %, ошибка метода НИИОГАЗ -6,5% 1

Графоаналитический метод Этот метод основан на использовании номограмм, которая для ЦН- 15 представлена на рис. 2

Пересчет на действительные параметры выполняется по формуле: Где К выбирается из табл.1. Таблица 1 – Расчетные параметры циклонов НИИОГАЗ Далее по номограмме определяют эффективность очистки, соответствующую ϭ и значению 3 Тип циклона ЦН-11ЦН-15ЦН- 15У ЦН-24СДК- ЦН-33 СК- ЦН-34 СЦН- 40 К41,4 46,937,9734,9729,7 d 50 2,473,063,484,711,4281,2971,12 lg ϭ 0,3979 0,41810,415550,4698 V p, м/с 3,5 4,52,5 1,8 ζ

Расчет эффективности циклона по методам М.И. Шиляева Первый метод характеризуется многостадийностью и трудоемкостью расчетов. Вначале вычисляются фракционные коэффициенты проскока по следующему алгоритму: Для каждой фракции пыли δ повторяются пункты 1…5: 1. Время динамической релаксации частицы где ρ δ – плотность частиц, δ – диаметр частиц; μ – динамическая вязкость газа. 2. Критерии Стокса и Рейнольдса где D - диаметр циклона, W - средне расходная скорость газа. 3. Параметр N вычисляется с учетом диффузии частиц пыли N =0,5(B+1)/(2-B). 4. Фракционный коэффициент проскока K δ (δ) для ПЦ В переходной области от режима Стокса до режима Ньютона стандартную кривую сопротивления сферы Г.Л.Бабуха и А.А. Шрайбер аппроксимировали кусочными зависимостями вида, 4

где коэффициенты А и В в определяются по критерию Рейнольдса по таблице. Значения коэффициентов А и В в законе сопротивления частиц 5. Фракционная эффективность пылеуловителя 6. Полная эффективность пылеулавливания где g(δ) – дифференциальная функция массового распределения частиц пыли по размерам в долях, δ=δ 2 -δ 1. 5 Re δ AВ

По второму методу М.И. Шиляева фракционная эффективность циклона определяется по регрессионной зависимости, типичной для инерционных пылеуловителей: 6

4. Аппараты мокрой очистки газов 7

8

9

10

11

Модель «механизма удара» М.И. Шиляева, который является доминирующим в процессе осаждения частиц в ПА и реализуется в узкой прирешеточной области пенного слоя. f – частота отрыва газовых пузырей от отверстия решетки, С=0,0035, V 0 =19,2 м/с – скорость газа в отверстиях. 12

13

14

15

Классификация скрубберов Процесс мокрого пылеулавливания основан на контакте запыленного газового потока с жидкостью, которая захватывает взвешенные частицы и уносит их из аппарата в виде шлама. Метод мокрой очистки от пыли считается достаточно простым и в то же время эффективным способом обеспыливания. Однако скрубберы с низким гидравлическим сопротивлением (например, скрубберы с разбрызгивающим устройством) улавливают крупные частицы, в то время как установки с большим перепадом давления (скрубберы Вентури) эффективны в улавливании мелких частиц. К аппаратам мокрой очистки газов относятся механические, динамические, эжекторные скрубберы и скоростные газопромыватели. В промышленности используются газопромыватели капельного, пленочного и барботажного типов. Конструктивно аппараты могут быть полыми, тарельчатыми, ударно-инерционного действия (ротоклоны), а также скоростного типа (скрубберы Вентури). Процессы пыле- и золоулавливания в этих аппаратах сопровождаются процессами абсорбции и охлаждения газов. 16

В скрубберах Вентури улавливание пыли распыленной жидкостью заключается в том, что орошаемая жидкость вводится в запыленный поток в распыленном или дисперсном виде. Орошающая жидкость распыляется из форсунок под давлением (используется в полых скрубберах) или за счет энергии потока газа (рис. 4.7). 17

18

19

20

21

22

В них наблюдаются два основных процесса взаимодействия между частицами и жидкостью. Первым из них является кондиционирование частиц, при котором увеличивается эффективный размер частиц и облегчается их улавливание. Второй процесс заключается в осаждении частиц на поверхность промывной жидкости. Кондиционирование частиц может осуществляться либо путем агломерации частиц, либо путем конденсации паров на поверхности частиц, либо сочетанием этих двух методов. Скорость в горловине скруббера Вентури 30…200 м/с. В зависимости от формы контактирования фаз способы мокрой очистки можно разделить на улавливание: в объеме (тарельчатые скрубберы (рис. 4.8), эффективность которых достигает 90…95 %); пленками жидкости (скрубберы с насадкой, газопромыватели (рис. 4.9), ротоклоны); распылением жидкости в объеме газа (форсуночный, см. рис. 4.10). Необходимо стремиться к созданию мокрых газопромывателей с минимальным гидравлическим сопротивлением, работоспособных при низ- ких расходах воды. Эффективность очистки скрубберов существенно зависит от размеров и физико-химических свойств пыли, гидравлического сопротивления. 23

24 Рис Тарельчатый скруббер: 1 – тарелка; 2 – каплеуловитель Рис Схема ПВМ: 1 – корпус; 2, 4 – перегородки; 3 – водоотбойник; 5 – каплеуловитель; 6 – вентиляционный агрегат; 7 – устройство для регулирования уровня воды

25 Рис Полый форсуночный скруббер: 1 – форсунка; 2 – пылеуловитель

Энергетический метод расчета скрубберов Энергетический метод основан на том факте, что эффективность мокрых механических пылеуловителей определяется в основном затратами энергии на осуществление процесса очистки. Установлено, что при улавливании определенного вида пыли эффективность аппарата зависит только от потери давления и почти не зависит от размера и конструкции пылеуловителя, что подтверждается многими исследованиями. При расчете с помощью энергетического метода вычисляется два параметра – затраты энергии на осуществление мокрой очистки газов от пыли и эффективность очистки. Входными параметрами являются гидравлическое сопротивление аппарата, расход жидкости и газа, напор жидкости и некоторые свойства пыли. Затраты энергии на осуществление мокрой очистки газов от пыли – величина энергии соприкосновения в к Дж/(1000 м 3 ) газов определяется из уравнения: Где р ап – гидравлическое сопротивление аппарата, характеризующее степень турбулизации газожидкостного потока в скруббере; р ж – давление распыляемой жидкости, Па; Q ж, Q Г – объемные расходы соответственно жидкости и газа, которые определяют качество диспергирования жидкости. 26

Первое слагаемое характеризует степень турбулизации газожидкостного потока в аппарате, второе – качество диспергирования жидкости. В скруббере Вентури решающая роль принадлежит гидравлическому сопротивлению, а в форсуночных скрубберах - величине лавления распыла жидкости. Установленная А.Ю. Вальдбергом и В.Н. Ужовым зависимость между степенью очистки газов и затратами энергии для мокрых пылеуловителей аппроксимируется уравнением: где инерционный параметр и – константы, зависящие только от свойств пыли и газа, определяемые экспериментальным путем (см. таблицу). Так как величина неточно характеризует качество очистки в интервале высоких степеней очистки, превышающих 98 %, то часто используется параметр N ч – число единиц переноса, вычисляемый по формуле: 27

Тип скруббера Величина для расчета Кчlg ση Полыйm Рж 0,29 Насадочный Рап 0,21 Тарельчатый Рап 0,15 Ударно-инерционного действия Рап 0,29 Вентури Рап + Рж 0,29 28 Рекомендации по выбору типа скруббера Соотношение числа единиц переноса с величиной эффективности пылеулавливания определяется по таблице NчNч 0,51,02,04,06,010,0 Эффективность, %39,3563,2186,4798,1799,75299,9955

29

30