Мокрая очистка газов (Скруббер Вентури)

Фильтрование газовых систем

 

Рукав­ные фильтры устанавливают, как правило, для полной очистки газа от твердых веществ, являющихся ценным продуктом (рис.1). По­этому показателем эффективности процесса будем считать кон­центрацию твердого вещества в газе на выходе из фильтра, а целью управления – поддержание его на заданном (минималь­но возможном для данных условий) значении.

Рис. 1. Типовая схема автоматизации рукавного фильтра. 1 – корпус фильтра; 2 – рукава; 3 – сопла импульсной продувки; 4 – шнек.

В качестве возмущающих воздействий служат: 1) Изменение гранулометрического состава; 2) Изменение начальной концентрации потока; 3) Прорыв фильтровальной ткани. В рукавные фильтры дополнительно могут поступать возмуще­ния по каналу сжатого воздуха, подаваемого в сопла для реге­нерации. Определенные сложности при автоматизации рукавных фильтров создает отсутствие в настоящее время надежных концентратомеров пыли. В связи с этим регулируют перепад дав­ления DР в камерах загрязненного и очищенного газа, который наиболее полно отражает ход процесса:

где DР_т – перепад давления, обусловленный фильтрующей тканью и не удаляемыми частицами пыли; G – масса пыли, осевшей на единице площади фильтра за определенный промежуток времени; m - вязкость газа; W – ско­рость газа; К – проницаемость слоя пыли на ткани; r – плотность пыли; g – ускорение свободного падения.

Из уравнения следует, что регулировать перепад DР можно лишь изменением массы пыли G, так как остальные параметры обусловлены ходом предыдущего технологического процесса. Ре­гулирование осуществляется следующим образом. При достиже­нии максимального перепада позиционный регулятор выдает сигнал на электромагнитные клапаны, установленные на магист­рали сжатого воздуха. Клапаны открываются, импульсы сжа­того воздуха через сопла поступают в рукава и деформируют ткань, сбивая при этом пыль. Регенерация ткани происходит до достижения минимального перепада давления.

Качественная регенерация фильтрующей ткани рукавов бу­дет осуществляться только при определенном значении давления сжатого воздуха, подаваемого на продувку. Для стабилизация этого давления устанавливают регулятор. Контролю и сигнализации подлежат следующие параметры: температура загрязненного газа (фильтровальная ткань рас­считана только на определенные температуры), давление сжа­того воздуха, перепад давления.

При критических значениях давления сжатого воздуха и перепада давления (превышение критического значения перепада приводит к разрыву ткани) срабатывает устройство защиты, отключающее рабочий фильтр и включающее резервный. Контролю подлежит расход газово­го потока. Регулирование по жесткой временной программе. Измере­ние давления газовых пылевых потоков связано с определенны­ми трудностями, так как импульсные трубки забиваются пылью и искажают показания приборов. С другой стороны, при стабильном технологическом режиме появляется возможность от­казаться от регулирования по перепаду DР и перейти на управ­ление по жесткой программе, в которой задается определенная длительность импульсов сжатого воздуха и пауз между ними. Для реализации такой программы устанавливают командный прибор, который управляет объектом по временной программе независимо от состояния фильтра.

 

Мокрая очистка газов (Скруббер Вентури)

 

В качестве объекта управле­ния рассмотрим форсуночную трубу Вентури, в которой жид­кость под небольшим давлением подается через распылитель, установленный параллельно газовому потоку, движущемуся с большой скоростью (рис. 2).

Рис. 2. Типовая схема автоматизации мокрой очистки газов: 1 – корпус трубы Вентури; 2 – форсунки; 3 – регулируемая горловина.

Цель управления данным про­цессом аналогична цели управления процессом фильтрования газовых систем. Проведем анализ технологических особенностей мокрых пы­леочистителей. Движение газового потока в трубе Вентури мож­но представить как движение газа через слой капель жидкости со скоростью, равной относительной скорости фаз. Из этого следует, что конечная концентрация пыли будет зависеть, во-первых, от числа и размера капель, определяющих качество «фильтра», и, во-вторых, от количества газа, движущегося че­рез «фильтр», т. е. от расхода газа.

Жидкость дробится на капли в трубе Вентури дважды: на крупные – при истечении жидкости из форсунки и на более мелкие – под действием энергии газового потока. Конечный размер капель и их число определяются обоими процессами.

Средний диаметр капель после форсунки при распыливании определенной жидкости в газовый поток с мало изменяющимися свойствами зависит от геометрических размеров форсунки и давления жидкости. Для одного из типов форсунок получено, например, следующее уравнение:

где – средний диаметр капель; d_c– диаметр соплового отверстия; Р_ж – давление перед форсункой; k – постоянный коэффициент.

Таким образом, для стабилизации диаметра достаточно поддерживать давление Р_жпостоянным. Этим же будет обеспе­чиваться и постоянное число капель, так как расход жидкости V_ж через форсунку определяется в основном перепадом давле­ния DР_ж на форсунке:

где x_p – коэффициент расхода (изменяется незначительно); DР_ж=Р_ж – Р_г.к; Рг.н – давление газа в начале трубы, где установлен распылитель (мало из­меняется); r_ж – плотность жидкости (мало изменяется).

Дисперсность вторичного распыла – при контакте капель жидкости после форсунки с газом – зависит в основном от скорости газового потока W_г:

где x_с – коэффициент скорости (мало изменяется); DР_г – перепад давления в начале и в конце трубы Вентуре (DP_г=P_г.н—Р_г.к), Р_г.к – давление в кон­це трубы; r_г – плотность газа (мало изменяется).

Из уравнения следует, что для постоянства скорости W_гдо­статочно стабилизировать перепад давления на трубе Вентури. Регулирующее воздействие при этом вносится изменением попе­речного сечения горловины трубы.

Перепад давления на трубе является движущей силой про­цесса перемещения газа, поэтому его стабилизация обеспечива­ет не только качественную дисперсность распыла, но и постоян­ство расхода газа – второго режимного параметра процесса мокрой очистки, определяющего показатель эффективности.

Итак, для эффективного применения труб Вентури необходи­мо регулировать давление жидкости перед форсункой и перепад давления газа. Мокрые пылеочистители склонны к забиванию, поэтому о достижении предельного значения перепада давления следует, кроме того, сигнализировать. При критическом значении пере­пада DР устройство защиты включает резервный пылеочисти­тель и отключает рабочий. Контролю в данном процессе под­лежат расходы жидкости и газа.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: