Дослідження системи очищення димових газів

 

 

Розрахунок скрубера починається з розрахунку гідравлічного опору. Гідравлічний опір скруберів Вентурі складається з гідравлічних опорів труби-розпилювача і краплевловлювача, причому основна частина втрат енергії припадає на трубу Вентурі.

Гідравлічний опір труби-розпилювача (в Па) при подачі в неї зрошувальної рідини зручно розглядати як суму доданків:

∆p = ∆pГ+ ∆pж

де – ∆pГ – гідравлічний опір труби-розпилювача, обумовлений рухом газів (без подачі зрошення), Па; ∆pж – гідравлічний опір труби-розпилювача, обумовлений введенням зрошувальної рідини, Па.

Гідравлічний опір сухої труби-розпилювача (в Па) визначається за формулою:

∆pГ = ξсух ∙ρГ/2

де – ξсух- коефіцієнт гідравлічного опору сухий труби-розпилювача;

 - швидкість газів в горловині при умовах по температурі і тиску на виході з труби-розпилювача, щільність газів при тих же умовах, мг/м3

Коефіцієнт гідравлічного опору сухої труби-розпилювача з круглою і прямокутною горловиною довжиною0, 15∙dе (dе – еквівалентний діаметр горловини, м) приймається в межах від 0, 12 до 0, 15. Для труб-розпилювачів прямокутного і круглого перерізу з довжиною горловини10∙dе ≥ lг ≥ 0, 15∙dе цей коефіцієнт може бути розрахований з виразу:

 Де  – число Маха;   – швидкість звуку, м/с. Вираз справедливий при швидкості газів в горловині до 150 м/с, причому обидві швидкості  і приймаються за умов по температурі і тиску на виході з труби-розпилювача.

Гідравлічний опір труб-розпилювачів (в Па), обумовлене введенням зрошувальної рідини, розраховується за формулою:

∆pж = ξр ∙ρр∙m/2

деξр – коефіцієнт гідравлічного опору, що враховує введення в трубу-розпилювач зрошувальної рідини; m – питома витрата зрошувальної рідини;

ρр – щільність рідини, що зрошує, м3/кг; Коефіцієнт ξр визначається з виразу:

ξр = А∙ξсух∙m1+B

Найбільший вплив на ефективність уловлювання дають швидкість газів в горловині труби Вентурі та питоме зрошення. Оптимальне співвідношення між швидкістю газів в горловині труби – розпилювача і питомим зрошенням специфічне для кожного пилу і значною мірою залежить від її дисперсного складу. Зазвичай питоме зрошення коливається в межах від 0, 5 до 1, 5 л/м3 газів.

Діаметр краплі розраховується за формулою Таназави – Нукіями, що характеризує середній діаметр крапель, що утворюються при розпорошені рідини пневматичною форсункою:

Так як відношення Qp/Qгзазвичай мале, величина  практично визначається першою частиною рівняння, тобто майже не залежить від в'язкості рідини. Похибка стає значною при швидкості газів нижче 30 м/с.

Більш точні методи визначення ефективності скруберів Вентурі базуються на енергетичному методі розрахунку: загальна витрата енергії на обробку певного обсягу газів в одиницю часу (сумарна енергія контакту або, дотику двох фаз: газ – рідина) при енергетичному методі розрахунку включає в загальному випадку три складові: енергію газового потоку, що характеризує ступінь турбулізації газорідинного потоку в апараті; енергію рідинного потоку, що характеризує ступінь диспергування рідини, і механічну енергію обертових елементів конструкції, яка виявляється у динамічних газопромивачах.

Загальна витрата енергії в мокрих пиловловлювачах більше сумарної енергії зіткнення, тому що включає втрати на тертя в газоходах, вентиляторах, насосах і т. д. У витрати енергії зіткнення не повинні входити витрати енергії, що йдуть на створення руху газового потоку. Витрата енергії на здійснення мокрого очищення газів від пилу (енергія зіткнення), що виражаються звичайно Дж/м3 газів, визначається за формулою:

де - гідравлічний опір апарату, Па;   – напір розпиленої рідини, Па;   – потужність обертового механізму, що витрачається на контактування газів з рідиною, Вт;   і  – витрати рідини і газу відповідно, м3/с (при застосуванні скрубера Вентурі  включає в себе гідравлічний опір труби Вентурі і краплевловлювача.)

Вплив на  кожного доданка в правій частині виразу залежить від типу апарату. Так, у звичайному скрубері Вентурі вирішальна роль належить гідравлічному опору апарата, в той час як в ежекторних апаратах – тиску розпилу рідини. Крім того, в ежекторних скруберах подається рідина яка не лише утворює поверхню осадження, але і є додатковим джерелом енергії, що витрачається на рух газового потоку. Залежність між ступенем очищення газів і витратами енергії виражається формулою:

Де  – константи, які визначаютьсядисперсним складом пилу.

В інтервалі високих значень коефіцієнта очищення зміни маловідчутні, тому в розглянутому випадку часто використовується поняття числа одиниць перенесення, аналогічне застосовуваному в технологічних процесах, пов'язане з тепло-і масообміном.

Число одиниць переносу знаходять за формулою:

з двох попередніх виразів слідує:

Значення залежать від виду вловлюваного пилу та визначаються експериментально або з таблиць.

 

 

Обладнання теплоелектростанції є досить старим за віком, і за весь час роботи практично не модернізувалось. Неефективним є використання енергії, яку отримують на котлах, що пов’язано з конструкцією енергетичного обладнання та його призначенням. Система пилогазоочистки димових газів від котлів не дозволяє уловлювати дрібнодисперсну фракцію леткої золи, що утворюється при спалюванні вугілля. При розробці планів реконструкції ТЕС необхідно враховувати можливість впровадження технологічних схем очищення пилогазової суміші багатоступеневої очистки із застосуванням комбінованих методів.

Серед систем очищення димових газів неможливо назвати універсальну систему, як повністю б забезпечувала потреби станції, найкраще використовувати комплексні рішення з декількох видів очисних приладів. Наприклад недоцільно застосовувати лише сухий золовловлювач на котельнях з будь – яким видом палива, оскільки він практично не буде впливати на газові забруднювачі, а мокрий золовловлювач в свою чергу повинен мати корозійно – стійкі матеріали, які б могли стабільно працювати при умовах підвищеного утворення кислоти, від реакції води та SOx або NOx, які практично завжди присутні у димових газах.