Мокра очистка газів

В якості об’єкта управління розглянемо форсункову трубу Вентури, в якій рідина під невеликим тиском подається через розпилювач, встановлений паралельно газовому потоку, що рухається з високою швидкістю (рис. 9.16). Показником ефективності процесу буде концентрація твердих речовин на виході, а ціллю управління – підтримання її на заданому мінімально можливому рівні.

Проведемо аналіз технологічних особливостей мокрих очищувачів повітря від пилу. Рух газового потоку в трубі Вентури можна представити як рух газу через шар капель рідини зі швидкістю, рівною відносно швидкості фаз. Із цього випливає, що кінцева концентрація пилу буде залежати, по-перше, від кількості і розміру капель, що визначають якість “фільтру”, через який рухається газ, і, по-друге, від кількості газу, що проходить через фільтр, тобто його витрати.

Рис. 9.16 Типова схема автоматизації процесу мокрої очистки газів: 1 – корпус труби Вентури; 2 – форсунки; 3 – регульована горловина

Рідина ділиться на каплі у трубі Вентури двічі: на великі – при виході рідини із форсунки і на більш дрібні під дією енергії газового потоку. Кінцевий розмір капель і їхня кількість залежать від обох процесів.

Середній діаметр капель після форсунки при розпилюванні певної рідини в газовий потік із мало змінними властивостями залежить від геометричних розмірів форсунки і тиску рідини. Для одного із типів форсунок отримано, наприклад, таке рівняння:

d_К=1,6·10^-4(0,307+17,6d_c)P_ж^-0,6 /9.7/

де d_К – середній діаметр капель (величина постійна), м; d_c – діаметр отвору сопла, м; P_ж – тиск перед форсункою, МН.

Таким чином, для стабілізації діаметру d_К достатньо підтримувати тиск P_ж постійним. Цим же буде забезпечуватись і постійне число капель, так як витрата рідини V_ж через форсунку визначається перепадом тиску ∆P_ж на форсунці:

/9.8/

де ξ_р – коефіцієнт витрати (незначно змінюється); ∆Р_ж=Р_ж-Р_гн; Р_гн – тиск газу на початку труби, де встановлений розпилювач (мало змінюється); ρ_ж – густина рідини (мало змінюється).

Дисперсність вторинного розпилу при контактування капель рідини після форсунки з газом залежить в основному від швидкості газового потоку W_г:

/9.9/

де ξ_с – коефіцієнт швидкості (мало змінюється); ∆Р_г – перепад тиску на початку і в кінці труби Вентури (∆Р_ж=Р_гн-Р_гк; Р_гк – тиск в кінці труби); ρ_г – густина газу (мало змінюється).

Із рівняння випливає, що для постійної швидкості W_г достатньо стабілізувати перепад тиску на трубі Вентури. Регулюючий вплив при цьому вноситься шляхом зміни поперечного перерізу горловини труби.

Перепад тиску на трубі являється рушійною силою процесу переміщення газу, тому його стабілізація забезпечує не лише якісну дисперсність розпилу, а і постійність витрати газу – другого режимного параметру процесу мокрої очистки, що визначає показник ефективності.

Отже, для ефективного використання труб Вентури необхідно регулювати тиск рідини перед форсункою і перепад тиску газу.

Мокрі очищувачі повітря від пилу схильні до забивання, тому граничне значення перепаду тиску необхідно сигналізувати. При критичному значенні перепаду ∆Р пристрій захисту включає резервний очищувач повітря від пилу і відключає робочий. Контролюються в даному процесі витрати рідини і газу.