5.4 Пінні пиловловлювачі

 

Основним конструктивним елементом пінного пиловловлювача  (рис. 5.4, а; 5.4, б) є решітка (тарілка), яка разом з піною на ній служить полицею апа­рата. Решітки бувають дірчасті, цілинні, трубчасті та ко­лосникові.    

    

 

    а)                                                                     б)

Рисунок 5.4 – Барботажнопінний пиловловлювач з провальною (а)  і переливною (б) решітками: 1 – корпус; 2 – шар рі­дини і піни; 3 – решітка

Існують одно- і багатополичні апарати як з провальними так і з переливними решітками. В таких апаратах газ на очищення посту­пає під решітку, проходить крізь отвори в ній і, барботуючи через шар рідини і піни, очищається від частинок пилу за рахунок осаджен­ня частинок на внутрішній поверхні газових бульбашок. Режим роботи апаратів залежить від швидкості подачі газу під решітку. При швидкості до 1 м/с спостеріга­ється барботажний режим роботи апарата. Подальше збільшення швидко­сті газу в корпусі апарата до 2...2,5 м/с супроводжується виникненням пін­ного шару над рідиною, що приводить до підвищення ефективності очи­щення газу. Вільний переріз решітки складає 0,1...0,4 м2/м2 площі перерізу апарата.

 

Розроблено і освоєно промисловістю 12 типорозмірів пиловловлю­вача ПАСС марки ПВП (табл. 5.4) діаметром 600...2500 мм, продуктив­ністю для газу 3...90 тис. м3/год., а також 8 типорозмірів марки АК (з від-центровим стабілізатором-закручувачем).
Залежно від властивостей вловлюваного пилу вони мають швидкість газів V = 2,5...4,5 м/с, гідравлічний опір 100...1900Па, питомі витрати ріди-ни 0,6...0,8 кг/м3.

 

Для очищення аспіраційного повітря і газів від пилу, який не схоп-люється у воді, застосовується гідравлічний пиловловлювач ГДП (рис. 5.5), основні технічні характеристики якого наведені в табл. 5.4. Газопромивач є апаратом безперервної дії з внутрішньою циркуляцією рідини і періодич-ним вивантаженням вловлених продуктів у вигляді шламу чи розчинів.

 

Таблиця 5.4 – Технічні характеристики газопромивачів

 

Запилений газ спочатку поступає в простір під решіткою, захоп­лює частину рідини, а потім, пройшовши отвори решітки зі швидкістю     10...12 м/с, контактує з шаром турбулизованої піни. Для забезпечен­ня рівномірного розподілення газу у вільному перерізі решітки її отвори виконані  зі збільшенням діаметра з віддаленням отворів від вхідного пат-рубка.

 

Очищений від пилу газ проходить через краплиновідділювач і че­рез вихідний патрубок відводиться в атмосферу. Вловлений пил у вигля­ді шламу осаджується в бункерній частині й через вивантажувальний прист-рій періодично видаляється з апарата.

 

При виборі та розрахунку пінного апарата враховуються витрати активного газу, властивості вловлюваного пилу і умови, необхідні для створення стійкої роботи пінного шару в пиловловлювачі.

 

Площа перерізу апарата S, м2 , знаходиться за формулою:
                           S = Q/3600 • V.                                                         (5.10)
Діаметр корпуса апарата D розраховуємо за формулою:
                            ,                                                      (5.11)
Лінійну швидкість газу приймаємо, виходячи з умов оптимального режиму роботи пиловловлювача (в даному випадку V = 3 м/с). При більшій швидкості контакту систему оснащують системою подвій­ної стабілізації піни.

 

Витрати рідини на зрошення Qр, м3/год, будуть складати
                              Qp = qp · S,                                                             (5.12)
де qp – густина зрошення (для середньо розчинних газів qр = 10...25 м3/(м2 •год) ; для погано розчинних газів qр ≤ 100 м3/(м2•год) .
                                                      
Знаходимо число решіток N, шт., в апараті
                                    N = Q /S • Hn,                                                   (5.13)
де   Нп –  рекомендована висота пінного шару на кожній решітці апарата  (приймається 400…500 мм).

 

Відстань (крок) між отворами l, м, решітки
- при ромбічній розбивці (симетричне розміщення отворів на ре-шітці)
                            ,                                                (5.14)
-  при рядковій і квадратній
                         ,                                                      (5.15)
де    d0  – діаметр отворів в решітці, приймається рівним 4…8 мм;
        S0 – вільний переріз решітки, м2/м2.
          S0 визначаємо з емпіричної залежності
                  S0 = 12·V0,35·qp0,16 ·de0,37 ·Hп-0,465· ρр-0,58 ,                                  (5.15а)
тут  dе – еквівалентний діаметр отворів в решітці.
При виготовленні решіток з окремих пластин відстань між квад-ратними отворами
                             ,                                              (5.16)
Ширина пластин чи відстані b, м, між краями отворів                                                                                                                  
                          b = l – do                                                       (5.17)
Загальний гідравлічний опір  ∆Р, Па, пінного апарата визнача­ється за формулою
                  ∆Р = ∆Ррс+∆Рш+∆Рап+∆РG,                                              (5.18)
де   ∆Ррс  ∆Рш  ∆Рап   ∆РG  – гідравлічні опори відповідно сухої решітки, шару піни, корпуса апарата і опір силам поверхневого натягнення рідини.

 

Рисунок 5.5 – Газопромивач типу ГДП-М:
1 – корпус; 2 – відцентровий краплиновловлювач; 3 – патрубок для підли-вання води; 4 – патрубок вхідний для газу; 5 – тарілка; 6 – гідрозатвор; 7 – регулятор рівня води; 8 – шар турбульованої піни

 

Гідравлічний опір сухої решітки ∆Ррс, Па, знаходиться за формулою (при S0  ≥ 0,18 м2/м2)
       ,                                              (5.19)
де   ξр – коефіцієнт місцевого опору решітки, приймається рівним 1,45 для дрібнодірчастої і великодірчастої решіток.

Для трубчастої решітки цей коефіцієнт залежить від ширини щіли­ни   bщ і зовнішнього діаметра труб dтр

              ξр  = 0,225 · dтр0,25 · bщ-0,35                                                   (5.20)
Гідравлічний опір шару піни знаходиться за такими формулами:
-  для дрібнодірчастої решітки      
                     ∆Рш = 4,38 · Нп· ρр ·V-0,5,                                              (5.21)
-  для трубчастої решітки
                   ∆Рш = 4,1· Нп · ρр ·V-0,5,                                                   (5.22)
-  для великодірчастої решітки
                    ∆Рш = 3,97· Нп · ρр ·V-0,5,                                                 (5.23)

 

Гідравлічний опір на подолання сил поверхневого натягання рідини ∆РG, Па, визначається за формулами:
-  для дірчастої решітки
                       ∆РG = 4G/d0,                                                                (5.24)
-  для трубчастої решітки
                      ∆РG = 2G/bщ,                                                                (5.25)
де   G – поверхневе натягнення (для води при температурі +25 °С
G = 6,3 · 10-2 H/м ). 

 

Гідравлічний опір на подолання сил поверхневого натягнення для великодірчастої решітки незначний і ним можна знехтувати. Гідравлічний опір корпуса апарата ∆Ра, Па, рівний
                           ∆Ра = ξа ·V2 · ρ/2 ,                                            (5.26)
де   ξа – коефіцієнт місцевого опору апарата, віднесений до швидкості газу в повному перерізі, рівний 15 для апарата без краплиновловлювача і 28 для апарата з влаштованим жалюзійним краплиновловлю-вачем.

 

Таким чином, загальний гідравлічний опір протиточних апаратів з великодірчастими решітками при S0 ≥ 0,18 м2/м2  розраховується за фор-мулою :
                  ,                  (5.27)
Фракційна ефективність пиловловлювання ηфр, %, пилу
     ,                                         (5.28)
де   А – поверхня контакту фаз, віднесена до 1 м2 решітки:                                                       
                A = 19,6 ·103 ·V1,35 ·qp0,5 ·S0-2,47 ·de0,8 ·ρp-1,25 ,                                  (5.29)
Загальна ефективність пиловловлювання в апараті
                      ,                                                                   (5.30)

 

Вінниця ВНТУ 2010