Скрубберы Вентури

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Кафедра геоэкологии

Реферат

Скрубберы Вентури

Выполнил: студент гр. ИЗБ-12-2

Гончаренко М.А.

Проверил: доцент Исаков А.Е.

Санкт-Петербург

2015 год



Содержание

Введение

1. Основные понятия и принцип работы

2. Область применения

3. Достоинства и недостатки

Заключение

Список литературы



Введение

Для тонкой очистки газов от пыли применяют мокрую очистку - промывку газов водой или другой жидкостью. Тесное взаимодействие между жидкостью и запыленным газом осуществляется в мокрых пылеуловителях либо на поверхности жидкой пленки, стекающей по вертикальной или наклонной плоскости (пленочные или насадочные скрубберы), либо на поверхности капель (полые скрубберы, скрубберы Вентури) или пузырьков газа (барботажные пылеуловители).

Мокрая очистка газов наиболее эффективна тогда, когда допустимы увлажнение и охлаждение очищаемого газа, а отделяемые твердые или жидкие частицы имеют незначительную ценность. Охлаждение газа ниже температуры конденсации находящихся в нем паров жидкости способствует увеличению веса пылинок, играющих при этом роль центров конденсации, и облегчает выделение их из газа. Если улавливаемые частицы находятся в высокодиспергированном состоянии и плохо или совсем не смачиваются водой, то очистка газа в мокрых пылеуловителях малоэффективна. В таких случаях для улучшения смачиваемости частиц и увеличения степени очистки к используемой жидкости добавляют поверхностно - активные вещества.

Для повышения экономичности мокрой очистки и извлечения, уловленных вредных или ценных веществ воду либо другую промывную жидкость вместе со шламом направляют из пылеуловлителей в отстойники для осветления и последующего ее использования. Если одновременно с очисткой требуется охлаждение газа, то промывную жидкость предварительно охлаждают в градирнях или холодильниках.



1. Основные понятия и принцип работы

Очистка газов от примесей с помощью скрубберов относится к мокрым способам очистки. Этот способ основан на промывке газа жидкостью (обычно водой) при максимально развитой поверхности контакта жидкости с частицами аэрозоля и возможно более интенсивном перемешивании очищаемого газа с жидкостью. Данный метод позволяет удалить из газа частицы пыли, дыма, тумана и аэрозолей (обычно нежелательные или вредные) практически любых размеров. Аппараты мокрой очистки газов, или скрубберы, широко распространены, так как отличаются высокой эффективностью очистки от частиц мелкодисперсной пыли с размером более 0.3 - 1.0 мкм, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. В практике используют два способа захвата частиц пыли жидкостью:

1. -каплями жидкости;

2. -пленкой жидкости;[1]

Для реализации процесса очистки газа каплями жидкости запыленный газ промывают диспергированной жидкостью. Частицы пыли захватываются каплями жидкости и выводятся из газового потока. При движении капли в пространстве, заполненном дымовым газом, осаждение пыли на капле происходит в основном вследствие кинематической коагуляции, обусловленной движением капель жидкости и частиц пыли с различными скоростями. количество уловленной пыли пропорционально относительной скорости движения капли, расходу орошающей жидкости и концентрации пыли в газе и обратно пропорционально диаметру капель жидкости.[1]

Скрубберы Вентури предназначены для очистки газов от мелкодисперсной пыли, их охлаждения и увлажнения. При использовании в качестве орошающей жидкости химических реагентов скруббер Вентури может быть использован для улавливания газообразных примесей.[1]

Скрубберы Вентури состоит из(рис.1):

- трубы Вентури (т.В.);

- каплеуловителя.

Рисунок 1. Схема строения скруббера Вентур

Структура скуббера

1. входной патрубок;

2. конфузор; 7

3. орошающее устройство;

4. горловина;

5. диффузор;

6. корпус каплеуловителя;

7. гидрозатвор.

8. выходной патрубок.

Работа скруббера Вентури основана на дроблении воды турбулентным газовым потоком, захвате каплями воды частиц пыли, последующей их коагуляцции и осаждении в каплеуловителе инерционного типа. В конфузоре осуществляется увеличение скорости газа, впрыск и дробление жидкости. В горловине за счет разницы скоростей капли и частицы пыли последние оседают на каплях жидкости. В диффузоре за счет снижения скорости восстанавливается часть давления, затраченного на создание высокой скорости газа в горловине. В каплеуловителе под действием центробежных сил осуществляется сепарация капель жидкости, осаждение их на стенку и отвод жидкости в виде шлама через гидрозатвор.[1]

Входящий поток газа поступает в сужающуюся секцию, и по мере того, как площадь поперечного сечения потока уменьшается, скорость газа увеличивается (согласно Уравнению Бернулли). В то же время, сбоку по патрубкам в сужающуюся секцию (или в горловину) поступает жидкость.[2]

Поскольку газ вынужден двигаться с очень большими скоростями в небольшой горловине, то здесь наблюдается большая турбулентность потока газа. Эта турбулентность разбивает поток жидкости на очень большое количество очень мелких капель. Пыль, содержащаяся в газе, оседает на поверхности этих капель. Покидая горловину, газ, перемешанный с облаком мелких капель жидкости, переходит в расширяющуюся секцию, где скорость газа уменьшается, турбулентность снижается и капли собираются в более крупные. На выходе из скруббера капли жидкости с адсорбированными на них частицами отделяются от потока газа.[2]

Изменение скорости газа, капель и давления по длине трубы Вентури показано на графике:

Писунок 2. Изменение скорости газа, капель и давления по длине трубы Вентури



За счет сил аэродинамического сопротивления капли одновременно с дроблением получают значительное ускорение и в конце горловины приобретают скорость, близкую к скорости газового потока. В диффузоре скорости капель и газа падают, причем, вследствие сил инерции скорость капель больше скорости газа. Процесс очистки более интенсивно идет в конце конфузора и в начале горловины, где разность скоростей щк - щг наиболее значительна.[1]

Параметры, достигаемые в трубе Вентури:

· степень очистки газа - 96-99%:;

· максимальная запыленность очищаемого газа - до 100 г/м3;

· размер частиц улавливаемой пыли - до 0,2 - 0,1 мкм;

· скорость газа в горловине - щг =100 - 170 м/с;

· удельный расход воды - 0,5 - 1,5 л/м3;

· перепад давления на трубе Вентури - до 20-30кПа (200-2000 мм в ст);[1]

Высокая интенсивность процессов дробления и коагуляции капель, теплои массообмена между каплями, газом и частицами пыли, нестационарность и неодномерность процесса не позволяет до настоящего времени создать надежную теорию расчета этого аппарата. Практические расчеты ведутся с использованием методов теории подобия и эмпирических зависимостей.[1]

Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очистки аэрозолей (до 99%) со средним размером частиц 1 - 2 мкм при начальной концентрации примесей до 100 г/м3.

Конструкции труб Вентури могут различаться:

1. по конфигурации поперечного сечения

- круглые ( при малых объемах очищаемых газов);

- щелевые;

- кольцевые;[1]

При больших объемах газов применяют батарейные или групповые компоновки скрубберов Вентури. 2. по площади поперечного сечения:

- нерегулируемые;

- регулируемые; Промышленно применяются две конструкции:

a). поворотные заслонки для регулирования щелевого сечения;

b). перемещение вдоль оси обтекателя для регулирования кольцевого сечения.

3. по величине гидравлического сопротивления :

- высоконапорные ( для очистки газов от субмикронных пылей, ДР до 30000Па);

- низконапорные (для очистки газов от крупнодисперсной пыли, охлаждения и увлажнения газов, ДР = 2000 - 5000 Па).

4. по способу подвода жидкости:

- центральный (форсуночный) подвод жидкости в конфузор;

- периферийное орошение в конфузоре или горловине;

- пленочное орошение;

- бесфорсуночное орошение (подвод жидкости за счет энергии газового потока).[1]

С аэродинамической точки зрения оптимальной является конструкция трубы Вентури со следующими отношениями размеров ее элементов:

- угол сужения конфузора -б = 25 ч 28о;

- угол раскрытия диффузора - в = 6 ч 7о;

- длина горловины - lг = 0,15 ч 3 dг .[1]

Варианты регулирования площади сечения(рис.2):

а) Регулирование кольцевого сечения перемещением обтекателя по оси;

б) Регулирование щелевого сечения поворотом заслонок.[1]



Рисунок 3. Схема скрубберов Вентури с различным регулированием площади сечения

Способы подвода жидкости(рис.3):

а)Центральный форсуночный подвод

б)Периферийное орошение

в)Пленочное орошение

г)Бесфорсуночное орошение[1]

Рисунок 4. Схемы скрубберов Вентури с различным подводом жидкостей



2. Область применения

Скрубберы с трубами Вентури на сегодняшний день во всём производственно-технологическом секторе Мира являются наилучшими санитарными пылеочистными аппаратами комплексной газоочистки. [3]

Специальная конструкция труб Вентури позволяет успешно применять их для очистки дымовых газов от пыли, содержащих соли жесткости Ca, Mg и др., горячих сухих дымов способных вызывать отложения (инкрустации) в полых скрубберах, сероочистки. Прекрасно справляются с обеспыливанием горячих сухих газов без предварительного их охлаждения. Возможна очистка газов с высоким начальным пылесодержанием тонких фракций без опасения отложений в корпусе, засорений проточной части. [3]

Скруббер Вентури - наилучший санитарный аппарат для очистки газов и дымов от взвешенных фракций: пыль, туман, возгоны, аэрозоли, пар смол, пары кислот и подобного. Скруббер Вентури применяется в различных отраслях промышленности: в черной и цветной металлургии, химической и нефтяной промышленности, промышленности строительных материалов, энергетике.[3]

3. Достоинства и недостатки

Основной проблемой эксплуатации данного вида технических устройств является абразивный износ стенок скруббера, возникающий вследствие высоких скоростей газа, которые в горловине могут достигать значений 430 км/ч. Твёрдые частички или капли жидкости, двигаясь с такой скоростью и соударяясь со стенками, вызывают быструю эрозию стенок. Износ может быть уменьшен, если стенки горловины изнутри покрыть карбидом кремния, для удобства сделав внутреннюю втулку из этого вещества сменной. Износ может также происходить в колене в нижней части скруббера. Для уменьшения износа здесь, дно колена, ведущего в разделитель, заполняют слоем той же жидкости, которую подают в скруббер в верхней части. Частички и капельки жидкости попадают в этот слой, и ударные нагрузки на стенки уменьшаются. Также недостаток этого способа газоочистки -- образование больших объёмов шлама. [4]

Однако мокрые пылеуловители имеют ряд преимуществ перед аппаратами других типов:

· отличаются сравнительно небольшой стоимостью и более высокой эффективностью улавливания взвешенных частиц по сравнению с сухими механическими пылеуловителями;

· могут быть применены для очистки газов от частиц размером до 1 мкм

· могут не только успешно конкурировать с такими высокоэффективными пылеуловителями, как рукавные фильтры и электрофильтры, но и использоваться в тех случаях, когда эти аппараты обычно не применяются, например, при высокой температуре и повышенной влажности газов, при опасности возгорания и взрывов очищенных газов, в качестве теплообменников смешения.[4]

Перечисленные преимущества аппаратов мокрого пылеулавливания позволяют широко их применять в системах пылеочистки сушильных установок, особенно во вторых ступенях очистки.[4]

Однако метод мокрого обеспыливания имеет и ряд недостатков:

· большие энергозатраты;

· улавливаемый продукт выделяется в виде шлама, что связано с необходимостью обработки сточных вод и, следовательно, с подорожанием процесса очистки;

· при охлаждении очищаемых газов, а также при механическом уносе из газоочистного аппарата газовым потоком капель жидкости пыль может осаждаться в газопроводах, системах вентиляции, дымососах. Кроме того, брызгоунос приводит к безвозвратным потерям орошающей жидкости;

· в случае очистки агрессивных газов аппаратуру и коммуникации не обходимо защищать антикоррозионными материалами.[4]

Сравнение мокрой очистки с сухой показывает, что мокрая очистка имеет меньшую стоимость (без шламового хозяйства) и, как правило, является более эффективной, чем сухая. Большинство мокрых пылеуловителей может применяться для улавливания самых мелких частиц, даже менее 1 мкм.[4]

Мокрые пылеуловители по эффективности и другим показателям не уступают рукавным фильтрам и электрофильтрам, а по ряду показателей их превосходят (возможность очистки газов с высокой температурой и по вышенной влажностью, безопасность при улавливании пожаро- и взрыво опасных пылей).[4]



Заключение

Аппараты мокрой очистки, а конкретно Скрубберы Вентури, являются очень распространённой техники очистки дымовых газов, ввиду их сравнительно небольшой стоимостью и более высокой эффективностью улавливания взвешенных частиц по сравнению с сухими механическими пылеуловителями. Их часто используют для очистки высокотемпературных газов, а также для очистки от частиц диаметром до 1 мкм. Они широко распространены в различных промышленных отраслях : черной и цветной металлургии, химической и нефтяной промышленности, промышленности строительных материалов, энергетике.

скуббер вентури пылеулавливание технический



Список литературы

1. В.Е.Бекетов, О.С.Джураева, Ю.Л. Коваленко / Конспект лекций «Аппараты мокрой очистки газов» по разделу дисциплины «Прикладная аэроэкология»./ Харьков,2006г

2. Ветошкин А.Г. / Процессы и аппараты пылеочистки./ Пемза 2005г.

Размещено на Allbest.ru

...