CC BY
11
с" 2004 г.
7
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК: 628.53
ВАРИАНТ МЕТОДА ОЧИСТКИ «ДЫМОВ» ПРОИЗВОДСТВА ОКИСИ КАЛЬЦИЯ
Г И. Большинская, Д.Ф. Парамонов, Ф.П. Парамонов
~эалодарский государственный университет JM. С. Торайгырова
СаСО. дан СаО Kyùdipy эдШмен шыгару ушш тутшнен СаО СаСО гд* хру тэсшмен шацды бвлт алу ушш псевдокайнау тэрпИбшде жумыс ж - зимын 6ip-ma6aiçnbi цурылгы цолданылган.
Лля удаления пыли из дымов производства СаО из СаСО, обжиговым 1- п том использовано одно-тарельчатое устройство, работающее в Ж не псевдокипения.
For élimination of dust from industrial smoke CaO from CaC03 by re-.'- rg method the single plate apparatus that works in condition of pseudo
:-*:>. _ js used.
■ тгензводстве негашеной извести - окиси кальция в шахтных пе-кускообразные известняк, каменный уголь загружаются в .в:,:,тжнгаются и по мере сгорания угля идет реакция
СаСО з СаО+ С02 Т ,
вж»:з^?чая продуванием воздуха снизу вверх, идет интенсивный : 1 ¿геосферу частиц известняка, угля, негашеной извести. ■в.д.г-ше этих частиц в дыме всегда значительно превышает пре-» лс г ггимые концентрации, и поэтому возникает задача очистки ■■все от вышеуказанных частиц.
■н*т этой задачи могут быть самые разнообразные методы, гее: ля её, могут по стоимости и эффективности варьироваться
:т>-г ::<1£х пределах [1].
г:- -рным данным, с учетом специфики конкретного произ-еахг быта выбрана методика очистки дымов мокрым методом тарелках в псевдокипящем слое.
Так как в состав дымов входят частицы СаС03, СаО, имеющие хоть и низкую но отличную от нуля растворимость, то необходимо рассмотреть соотношение вода - частицы с тем, чтобы было исключено «зарастание» щелей в тарелке, был реализован её постоянный обмыв.
Поэтому из данной технологии должно быть устранено переливание, при котором отверстия в тарелке заранее считаются неомываемыми.
При расчете тарелки расход воздуха бьи равным 7200 м3/час, концентрация частиц - 0,5 г/м3. При этих условиях при содержании СаО в твердом 10% необходимо минимальное количество воды 290 литров в час.
Так как отходящие газы имеют высокую температуру (~208°С), то идет достаточно интенсивное испарение воды, что приводит к перенасыщенному состоянию систему Н20-Са0.
Далее, при «псевдокипении» на тарелке образуются мелкодисперсные частицы воды, которые уносятся восходящим потоком. Решая задачу о тепловом и массовом балансе, получаем, что оптимальным оказывается расход, равный 1800 кг/час.
Для расчета аппарата необходимо найти оптимальное состояние между скоростью восходящего потока - W и так называемым «живым» сечением дырчатой тарелки - Fc, на которой будет происходить образование воздушных пузырьков. Поверхности этих пузырьков будут адсорбировать твердые частицы отходящих газов. От величины «живого» сечения, способа его реализации (размеры отверстий) зависит эффективность улавливания твердых частиц и себестоимость очистки: чем меньше линейные размеры отверстий, тем больше образуется воздушных пузырьков, но тем больше их сопротивление и соответственно тем меньше должно быть нагнетающее устройство. Следовательно, необходимо связать скорость восходящего потока - W, «живое» сечение Fc, линейные размеры отверстий, чья суммарная поверхность даст Fc.
Таким образом, исходные данные для проектирования и расчета следующие: нагрузка по дыму L - 7200 м3/час, удельный вес дыма уэ -0,7 кг/м3, нагрузка по воде G^ — 1,8 м3/час, удельный вес воды уж -1000 кг/м3, вязкость воды = 0,01 Пз, коэффициент поверхностного натяжения воды о = 72,75 дин/см, вязкость воздуха ое03д = 246 мкпз (t=200°C), тарелка щелевая, стальная, жидкость чистая, толщина тарелки 0,004 м, ширина щели - 0,004 м, длина щели 0,150 м, «живое сечение» «15-30%.
Определение оптимальной скорости потока в полном сечении шахтной печи велось из расчета 3-х вариантов «живого» сечения - 15%, 20%,
\е",2004 г.
Соответственно, можно варьировать диаметры тарелки или число клей в ней.
Расчет велся с использованием функции У, которая с одной стороны ^ез известные величины Ь, (7, уд, Уж может быть определена численно 1. едующим образом:
У = 6,5-е"4* (1)
Х = | =1,294x0,403 = 0,522 (2)
У = 6,5 -е"2'088 = 0,804 (3)
С лругой стороны, 7 связана полуэмпирическим соотношением с оп-* 4^_1ьной скоростью потока - IV и «живым» сечением Р.
1 , V
Ym " ./Лл
g-ds'K2 Гж I ¿и.
= 0,804
(4)
1тсюда после подстановки известных значений получаем
W2 = 49,84 F; (5)
Если «живое» сечение Эс будет 0,15; 0,20; 0,25, то оптимальными ско-жми W будут соответственно 1,06, 1,424, 1,77 м/сек. -иело щелей будет во всех случаях порядка 471 штук, но диаметры тягелхи должны быть 1,55 м, 1,34 м, 1,20 м. При работе данного устрой-:<ак мы уже отмечали, идет активное пенообразование и поэтому, система многотарельчатая, то необходимо установить минимальнее расстояние между тарелками по вертикали.
Оказалось, что дом рассмотренных случаев эти расстояния должны а.-: 0306 м, 0,067 м, 0,067 м.
'С ::довательно, для всех случаев высота раздела тарелок не превы-maez ) см, что позволяет необходимые детали установки располагать wl: .-елками на уровне hH + 10 см.
_ется решить вопрос о потере напора АР при прохождении воз-jpb::o потока через печь, т.е. решить вопрос о мощности воздухонаг-■иитгльной установки.
АР = АРЮ+АРС +АР6+АРп_ж+АРвш _ = - аР^. в зависимости от выбранной конструкции составляет 50 "В с* Н-О: АР, - сопротивление сухой тарелки, АР6 - сопротивление, 1басд<: зленное силам поверхностного натяжения, ДРЛ.Ж - сопротивление ■toa гены.
Расчет велся по рекомендуемым [2,3] расчетным формулам.
АР -
«(1 -кУ
4000/^ • (1 б '
Яе0'2 <
',кг/м\ (6)
где а - 2,0, б • 0,004, с1э = 0,0008, g = 9,8 м/сек2, Яе = 1594 - число Рейнольдса.
4 б
(7)
др = "„
л-ас тт/-0,4 /-0,1
0.33 <рж-И1
ЦГ^А . у0
/г - высота пены.
П 1
В результате получили для различных случаев «живого сечения» АРс »29.2 кг/м2, АР6 »3,63 кг/м2, АР„_Ж -15,5 кг/м2.
Следовательно, потеря напора суммарная - АР меняется незначительно в пределах 45-48,5 кг/м2, что является основанием для выбора марки воздухонагнетательной установки.
Контроль за составом дыма велся двумя способами. Необходимость контроля важна по двум причинам:
1. Предрасположенность установки к «зарастанию», т.е. к отложению на рабочих поверхностях пылеулавливателя Са(ОН)2 и СаСО,.
2. Испольование отработанной воды, обогащенной Са(ОН)2, СаСОэ для дальнейших технологичеких переделов, в частности, при содержании СаО в дыму свыше 12%, смесь вода + Са(ОН)2(тв) + СаС03(тв) является хорошим связующим для создания соответствующих строительных материалов.
Контроль за составом твердой фазы в отходящих газах велся гравиметрически и кислотным титрованием.
Совпадение результатов было вполне приемлемым (отличие не достигало 1,5-2,5%), и это позволяло достаточно объективно представлять картину обжигового процесса.
По результатам расчетов была спроектирована пылеулавливающая установка, разработаны рабочие чертежи как установки в целом, так и её отдельные узлы и детали, изготовлена тарелка. Лабораторные испытания показали её высокую эффективность.
1,2004 г
П
ЛИТЕРАТУРА
1 Балтрепас Л.Б. Обеспыливание воздуха на предприятиях стройматериалов.-Стройиздат, 1990.- 180 с.
2. Руководство к практическим занятиям в лаборатории процессов и аппаратов шческойтехнологии. / Под ред.чл.-корр. АНСССР П.Г. Ромаикова. Химия. Ле-щтдское отд., 1990,- 972 с.
3. Флореа О., Смигелъский О. Расчеты по процессам и аппаратам химической нологии.- М.. Химия, 1971.-448 с.
