Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Еңбекті және қоршаған ортаны қорғау кафедрасы

 

 

 

ӨМІР  ТІРШІЛІГІНІҢ   ҚАУІПСІЗДІГІ

ШАҢ   ЖӘНЕ  ГАЗ   АУЛАЙТЫН   ҚҰРЫЛҒЫЛАР

 5В071700 – «Жылу энергетикасы» мамандығының бакалавр-студенттерінің шығу жұмысына арналған әдістемелік нұсқаулықтар

 

 

Алматы 2011

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Абикенова А.А., Бекмуратова Н.С. Өмір тіршілігінің қауіпсіздігі. Шаң және газ аулайтын құрылғылар. 5В071700 – «Жылу энергетикасы» мамандығының бакалавр-студенттерінің шығу жұмысына арналған әдістемелік нұсқаулар.  - Алматы: АУЭС, 2011 - 44 б. 

 

Әдістемелік нұсқауларда мысалдармен қамтылған түрлі шаң ұстағыштар жайлы мағлұматтар келтірілген. Әдістемелік нұсқаулар 5В071700 – «Жылу энергетикасы» мамандығының бакалавр-студенттеріне ұсынылады.

Без. 13, кесте. 24, қосымша. 2, әдебиет. - 7 атау. 

 

Пікір беруші: техн. ғыл. д-ры, проф. Жарасбаев М.Т.

 

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамның 2011 ж. жоспары бойынша   басылады.

 

© «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2011 г.

  

Кіріспе 

Қазіргі кезде атмосфераның ластану проблемасы өте өміршең болып тұр. Оның негізгі көздері болып  қоршаған ортаға ғана емес, биосфераның жалпы күйіне де әсер ететін Жылу Электр Станциялары (ЖЭС) табылады. Электр станцияларының сыртқы ортамен әсері атмосфераға лақтырылатын газ түтіндерімен, жылу және ластанған су ағындарымен анықталады. 

Жұмыс істеп тұрған ЖЭС  мен қазандықтардың атмосфераны ластайтын лақтыруларының мөлшерін азайтуға арналған тәсілдердің біріне әртүрлі күл және шаң ұстағыштарды пайдалану болып табылады. ЖЭС  қуатына,  отын күлділігіне, күлдің физикалық, химиялық қасиетіне, электр станцияның орналасқан ауданынынң санитарлық, гигиеналық жағдайына байланысты күл ұстағыш түрі таңдалып алынады.  ЖЭС - ларда  күл ұстағыштардың үш түрі қолданылады: құрғақ инерциялық тазалау аппараттары  (циклондар, батареялық циклондар,  жалюздік  күл ұстағыштар); газдарды ылғалды тазалау аппараттары (Вентури скрубберлері, ылғал бұтақты күл ұстағыштар); электрлі фильтрлер.

 

1  Циклондар

 

Инерциялық шаң және күл ұстағыштардың ең көп қолданылатын түріне ағынның айналу қозғалысындағы орталықтан тепкіш күштердің нәтижесінде қатты бөлшектердің тұнуы болатын циклондар жатады.  Шаңдалған ауа циклонның ішкі жағына жанамалай түседі де, корпустың бойымен бункерге қарай төменге бағытталған спираль тәрізді қозғалысқа түседі.  Орталықтан тепкіш күштердің нәтижесінде  шаң бөлшектері сыртқы цилиндрдің ішкі қабырғаларына жабысады да, шаң жинағышқа қарай құлайды. Циклондар газ ағынының жылдамдығы 5 - тен 20 м/с дейін болатын,  және мөлшері 10 мкм бөлшектерді ұстауға кеңінен қолданылады.  Құрылымы бойынша циклондар цилиндрлік және конустық түрде болады. Төменде 1.1 суретінде циклондардың жұмыс істеу принципі, ал  1.2 суретте циклондардың әртүрі көрсетілген.

1.1 сурет -  циклондардың жұмыс істеу принципі

 

Әртүрлі типтегі циклондардың салыстырмалы сынаулары мынаны көрсетті: қолданысқа Газ ҒЗИ (Газдарды санитарлық және өнеркәсіптік тазалаудың Мемлекеттік ғылыми-зерттеу институты) цилиндрлік және конустық түрдегі циклондарын пайдалануға болады.   Олардың құрылымдық схемалары мен типтік өлшемдері 1.3 суретінде және  1.1 және  1.2. кестелерінде келтірілген.  ГОСТ 9617-67 стандартына сәйкес, циклондар үшін мынандай ішкі диаметр өлшемдері қабылданған: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 және 3000.

Циклондарға арналған есептеулер үшін мынандай деректер қажет:

1)       жұмыс жағдайындағы тазартылатын газ саны Q_P (м³/с);

2)       жұмыс жағдайындағы  газ тығыздығы(кг/м³);

3)       жұмыс жағдайындағы газ тұтқырлығы (Па*с);

4)       шаңның дисперсиялық құрамы  d_m  и lg;

5)       кіру шоғырлануы(концентрация) С_ВХ  (г/м³);

6)       шаң бөлшектерінің тығыздығы(кг/м³);

7)       газды тазалаудың қажетті тиімділігі .

 

 

а – цилиндрлік; б – конустық.

1.3 сурет -  Газ ҒЗИ циклондары

 

Циклондарды есептеуді біртіндеп жуықтау әдісімен мына тәртіп бойынша іске асырады:

1)     Циклон түрін анықтаған соң, D диаметрлі циклон қимасында оңтайлы газ жылдамдығын _оп мына деректер бойынша анықтайды:

2)  Ал D,м  циклон диаметрін мына формула бойынша анықтайды:

(1.1)

Алынған D мәнін циклонның ішкі диаметрінің типтік жақын мәніне дейін ықшамдайды. Егер циклонның есептелген диаметрі оның мөлшерленген ең үлкен мәнінен көп болса, онда екі және одан да көп параллель орнатылған циклондар қолданылады.

3)  Таңдап алынған циклон диаметрі бойынша циклондағы газ қозғалысының нақты жылдамдығын анықтайды:

(1.2)

мұндағы n – циклондар саны.

Циклондағы нақты жылдамдық оңтайлы мәннен  15% артық ауытқымау керек.

4)  Бір реттік циклонның гидравликалық кедергі коэффициенті анықталады:

(1.3)

мұндағы k₁- циклон диаметрінің түзету коэффициенті  (1.3 кестені қара); k₂ – газ шаңдануының түзету коэффициенті (1.4 кестені қара);  - диаметрі 500мм болатын  бір реттік циклонның гидравликалық кедергі коэффициенті (1.5 кестені қара).

5)  Гидравликалық кедергі былайша анықталады:

(1.4)

6)  Циклондағы газды тазалау тиімділігі былайша анықталады:

(1.5)

мұндағы Ф(х) –х параметрінің кестелік функциясы, ол мынаған тең болады:

,

(1.6)

мұндағы d_m – түйіршіктердің медиандық өлшемі (А қосымшасын қара). мұндағы d₅₀ -  50% тиімділікпен тұнатын түйіршіктер диаметрі.

     Жұмыс кезінде d₅₀  шамасының типтік шамалардан ауытқуын есепке алу үшін мына ара қатынасты пайдаланады:

(1.7)

мұндағы  мәнін типтік циклон жұмыстарының жағдайларымен анықтайды:D_T =0,6; =1930 кг/м³; ;.

      - парциалды тазалау коэффициентерінің үлестіру функциясындағы стандартты ауытқулары

      - түйіршіктердің өлшемдері бойынша аталған үлестіру функциясындағы орташа квадратты ауытқулары (А қосымшасын қара).

Аталған и  мәндері, әр циклон типі үшін 1.6 кестесінде келтірілген.

Көрсетілген (1.6) формуласы бойынша  х мәнін анықтаған соң, Ф(х)  параметрін  1.7 кестесі бойынша анықтайды.

Содан соң (1.5) формуласы бойынша циклонмен газды тазалау тиімділігінің есептелетін мәндері анықталады. Егер есептелетін  мәні атмосфераға лақтырылатын шаңның шартты мөлшерінен аз болса, онда гидравликалық кедергі коэффициенті үлкен болатын циклонның басқа типін таңдап алу қажет. Белгілі бір есептеулер үшін  қажетті  мәнін есептеу үшін мына келесі тәуелділікті ұсынуға болады:

(1.8)

мұндағы индекс 1 индексі есептеулерге жатады да, ал  2 индексі циклонның қажетті мәндеріне жатады.

Циклондар тобындағы гидравликалық кедергі коэффициенті былайша анықталады:

(1.9 )

мұндағы k_з – қысымды қосымша жоғалтуды есепке алатын коэффициент, ол циклондарды топқа жинақтаумен байланысты және ол  (1.8) кестесі бойынша анықталады.

Барлық циклондар үшін диаметрлері D_б болатын бункерлердің формасы цилиндрлік болады:

1)  цилиндрлік циклондар үшін: D_б = 1,5 D;

2) конустық циклондар үшін: D_б = (1,1-1,2) D.

Бункердің цилиндрлік бөлігінің биіктігі: Н_б = 0,8D болады, бункер түбі қабырғалар арасында 60° бұрышпен орындалады. Бункердің шығу тесігінің диаметрі 250 немесе 500 мм болады.

 

1.1 кесте - ЦН- 1 1 . ЦН- 1 5, ЦН-24 циклондары үшін ішкі D диаметрінің өлшем үлесінің ара қатынасы  

Атауы	Таңбасы	ЦН-11	ЦН-15	ЦН-24
Ақпа трубаның ішкі диаметрі	d	0,59
Шаң шығару тесігінің  ішкі диаметрі	d1	0,3 - 0,4
Циклондағы келте ену түтігінің ені (ішкі өлшемі)	b	0,2
Енудегі келте ену түтігінің ені (ішкі өлшемі)	b1	0,26
Енуі келте түтігінің ұзындығы	l	0,6
Фланец орнату биіктігі	hфл	0,1

 

     1.1 кестесінің соңы

 

1.2 кесте

  

                        1.3 кесте

 

                       1.4 кесте

  

1.5 кесте

  

                 1.6 кесте

 

                 1.7 кесте

          1.8 кесте

Мысал.

Бастапқы деректер: Q_p=5,5 м³/с; = 1,3 кг/м³; ; d_m = 20 мкм;  = 0,652; С_вх = 20 г/м³; = 86%; _ч = 2200 кг/м.

 

           Шешуі:

1). Циклон түрін таңдап аламыз - ЦН-24

= 4,5 м/с.

2) Циклон диаметрі:

.

Қатардағы ең жақын стандартты мәні D=1,2м.

3) Циклондағы нақты жылдамдықты табамыз:

.

Ол оңтайлы мәннен 8,2% ауытқиды, яғни мөлшерлі мәннен артпайды.

4)      Гидравликалық кедергі коэффициентін анықтаймыз:

                   .

5)       .                                                 

6)

 (1.7) формуласы бойынша анықтаймыз.

=.

Кесте бойынша  Ф(х) параметрін  х=0,634 мәні бойынша табамыз:       Ф(х)=0,7359;

=.                                                        Алынған тиімділік мәні шынында қажетті мәнмен дәл келеді: =86%. Енді 1.1. кестесі бойынша таңдап алынған ЦН-24 циклонның өлшемдерін анықтаймыз:

                                                                                 

d =0,59 D = 0,59*1,2=0,7м;	=240;
d1=0,3D=0,3 *1,2 = 0,36м;	а =1,11*1,2=1,3332 м;
b= 0,2*1,2=0,24 м;	hm =2,11*1,2=2,53м;
b1 =0,26*1,2=0,312 м;	Нц =2,11*1,2=2,53м;
l=0,6*1,2=0,72м;	HК=1,75*1,2=2,1м;
hфл =0,1*1,2=0,12;	hb =0,4*1,2=0,48 м;
DСР=0,8*1,2=0,96;	H =4,26*1,2=5,11м.

Енді ЦН-24 циклонының құрылымдық схемасын сызып (оның типтік схемасы 1.2 суретте көрсетілген) және оның осыған сәйкес өлшемдерін салу қажет. Бункер: D=1,5D= 1,5*1,2 = 1,8м; Н = 0,8 D = 0,8*1,2 = 0,96м.

 

2 Батареялық  циклондар

 

Батареялық циклондар дегеніміз бір корпуста біріккен, және газды жалпы жағдайда келтіру мен бұрулары бар, параллель орнатылған циклондық элементтерден тұратын шаң аулағыш аппарат (2.1 суретті қара). Батареялық циклондардың элементтері есебінде әр түрлі модификациялар пайдаланылады: газды аксиалды келтіру және газды күрек тәрізді құйынды тангенсттік келтіру, тік келтіру тағы басқа түрлері.

Энергетикалық қондырғылар үшін газды улиткалық тангенстік келтіру элементтері бар және ішкі диаметрі 231 мм болып келетін (2.1,а суретті қара) «Энергокөмір» типіндегі жабдықтар қолданылады. Бу өндірімі  20 дан 500 т/с болып келетін қазандықтарға арналған циклондардың қалыпты қатары 2.1 кестесінде келтірілген.

Батареялық циклондардың гидравликалық кедергілерде мөлшермен  500-700 Па құрайды. Батареялық циклондар үшін ең орындысы диаметрі 250 мм болып келетін элементтерді қолданған жөн. Әдетте, газ ағынының элементтегі оңтайлы жылдамдығы мына шекте болады: .

Батареялық циклонның есебін мына тәртіппен орындау қажет:

1) Циклон элементінің оңтайлы жұмысын қамтамасыз ететін газ шығыны  м³/с, мына формула бойынша анықталады

,

(2.1)

мұндағы - ағынның элементтегі оңтайлы жылдамдығы, м/с (2.1 кестені қара),

D –элементтің ішкі диаметрі, м.

2) Батареялық циклонның оңтайлы жұмыс істеуіне қажетті циклон элементтерінің саны мына формула бойынша анықталады

,

(2.2)

мұндағы Q – газдың жалпы шығыны, м³/с.

3) Аталған 2.1 кестесі бойынша батареялық циклонды циклондық элементтер  саны  көрсетілген  санына жақын етіп таңдап алады. Таңдап алынған батареялық циклонның элементтер санын ол  санынан  10%  артық болмайтындай етіп таңдайды.

Одан ары қарай ағынның элементтегі нақты жылдамдығын анықтайды , м/с:

,

(2.3)

4) Батареялық циклондағы қысым жоғалымы (аэродинамикалық кедергі) Па, былайша анықталады:

,

(2.4)

мұндағы  - 2.1 кестесі бойынша қабылданатын гидравликалық кедергі коэффициенті.

          5) Батареялық циклонның қажетті қима ауданы мына өрнек бойынша анықталады:

,

(2.5)

мұндағы Z – қазандықтағы батареялық циклондар саны; Q – нақтылы жүктемеге сәйкес тазартылатын газ саны, м³/с.

6) Аулау параметрі мына жуықталған өрнек бойынша анықталады:

,

(2.6)

мұндағы d, - фракцияның орташа диаметрі, мкм; u_д – газдар жылдамдығы, м/с.

7) Ал  параметрі бойынша, 2.2 кестеден  әр фракцияға арналған  ұшу дәрежесі табылып, содан соң күлұстағыштың жалпы ұшу дәрежесі анықталады :

,

(2.7)

мұндағы k – фракциялар саны.

а

а - «Энергокөмір» типіндегі БЦУ циклонынының элементі; б - батареялық

циклон; 1- шаңдалған газдың ену келте түтігі; 2- циклондық элемент; 3-трубалық тақта; 4-тазартылған газдың шығу келте түтігі; 5-күл бункері.

2.1 сурет -  Циклондық күлұстағыштар

2.1 кесте – Сериялық өндірудегі батареялық циклондардың техникалық сипаттамалары

ОСТ немесе ТУ бойынша Циклон типі,өндіруші-зауыт	Секциядағы элементер саны n, тал.	Газдың элементтегі оңтайлы жылдамдығы , м/с	Газдағы бір секцияның өндірушісі Q, м3 /с	Кедергі коэффициенті	Өнеркәсіптік қолдану аумағы
ЦБ-254Р, Газ тазалау аппаратурасының Семибрат зауыты ОСТ  26-14-2002-77.   ОСТ   26-14-2003-77.	25, 30, 40, 50, 60, 80	4,5	5,6 - 16,2	90	Температурасы 400 0С дейінгі газды тазалау
ЦБ-231У, Газ тазалау аппаратурасының Семибрат зауыты ОСТ   26-14-2002-77	12, 16, 20, 25, 30, 42, 56, 63	4,5	2,2-11,7	110	Ол да
ЦБ-2, Кусинск машина жасау зауыты ОСТ     108-033 орнына ОСТ 24-03-001	20, 25, 30	4,5	4,84- 13,6	70	Температурасы 150° С дейінгі газды тазалау
ПБЦ, Қарағанды машина жасау зауыты №2,   ТУ   12-44- 21-038-75	24, 36, 48, 96	3,5	4,2 - 15.7	150	Температурасы 200С дейінгі газды тазалау. Аппараттар жарылу қауіпсіздігі сақталған деңгейде шығарылған

       2.2 кесте – Күлаулағыш арқылы күл ұшуының (алып кету дәрежесі) күлаулағыш параметріне тәуелділігі

Параметр П	Параметр П
	,0	,1	,2	,3	,4	,5	,6	,7	,8	,9
0,	1,0000	0,9048	0,8187	0,7408	0,6703	0,6065	0,5488	0,4966	0,4493	0,4066
1,	0,3679	3329	3012	2725	2466	2231	2019	1827	1653	1496
2,	15553	1225	1100	1003	0907	0821	0743	0672	0608	0550
3,	0498	0450	0407	0369	0334	0302	0273	0247	0224	0202
4,	0183	0166	01550	0136	0123	0111	0100	00910	00823	00745
5,	00674	00610	00552	00500	00452	00409	00370	00335	00303	00274
6,	00248	00224	00203	00184	00166	00150	00136	00123	00111	00100
7,	00091	00082	00075	00068	00061	00055	00050	00045	00041	00037
8,	00033	00030	00027	00025	00022	00020	00018	00017	00015	00014
9,	00012	00011	00010	00009	00008	00007	00006	00006	00005	00004

  

2.3 кесте – Кейбір отын түрлерінің ұшу күлінің фракциялық құрамы, %

Кен орны, бассейн	Отын маркасы	Диірмен типі	Түйіршіктер өлшемі, мкм
Дон	АШ	ШБМ	8	9	14	11	11	20	17	5	5
Дон	Т	ШБМ	12	20	31	11	7	8	6	2	3
Кузнецк	Т	ШБМ	12	19	31	9	6	10	5	3	5
Кемер	Т	ШБМ	8	13	22	17	10	14	8	3	5
Екібастұз	СС	ШБМ	6	9	46	21	8,3	6,7	-	-	-
Екібастұз	СС	ШБМ	9,5	15,5	20	11	7,55	9,55	-	-	-
Челябі	Б	ШБМ	6,5	11,5	20	16	9	8	16	4	9
Подмосковный	Б	Тез жүргіш	24	21	16,5	10,2	8,5	9	6,5	1,8	2,5
Подмосковный	Б	ШБМ	11	18	22	14	18	12	8,1	2,1	2,0
Подмосковный	Б	ММТ	5	155	23	16,5	10	12,5	4	4	10
Канск-Ачинск	Б	ММТ	4	8	22	19	10	19	8	3	7
Фрезерлік торф		ММТ	12	11	11	10	9	13	9	3	22

Көптеген электр станцияларында ұзақ пайдалануда болған батареялық циклондардың оң тәжірибесі байқатқандай, оларды көптеген жағдайларда тазалау үшін ұсынуға болатынын көрсетті, оның ішінде:

-  Күлі аз болатын отындарды, оның ішінде қоңыр көмірді пайдаланғанда, күлден пайда болатын түтін газдарын тазартуда.

-  Циркуляциялық жүйелердегі түтін сорғыштарды тозудан сақтау мақсатында қазандықтарды циркуляциялық газдардан тазартуда.

-  Кептіру агентін қауіпсіз көмір шаңдарынан, мысалы, көмір дайындау жүйелеріндегі АШ маркалы көмір шаңдарынан тазартуда.

Мысалы.  Бастапқы деректер:

1) Газ шығыны Q = 8,3 м³/с;

 =3,5 м/с;

= 1,3 кг/м3.

Есептеу:

1) .

2) .

3) Көрсетілген 2.1 кесетеден ПБЦ с n = 48 тал. Батареялық циклонды аламыз.

.

4) =1208 Па.

5) .

6) Екібастұз көмірінің (СС) ұшу күлінің әр фракциясы үшін (2.3 кесте) IIi ұстау параметрін  (2.6) формуласы бойынша анықтаймыз.

Түйіршік диаметрі di, мкм	2,5	7,5	15	25	35	50
Фi	6	9	46	21	8,3	6,7
IIi	0,81	1,685	2,676	3,76	4,7	5,97

 

7) Ал  II_i параметрі бойынша 2.2. кестесінен күлдің ұшу дәрежесін анықтаймыз:

0,04493

0,1827

0,0672

0,0224

0,0091

0,00303

Тазалау дәрежесі:

.

 

3 Вентури  Скрубберлері [3,4]

 

Газдағы салмақталған түйіршіктерді коагуляциялау (ірілету) мақсатында турболенттік жуғыштарды пайдаланады, немесе оларды Вентури скрубберлері деп атайды. Вентури скрубберлерінің іс - әрекет принципі газдың динамикалық қысымын газ ағынына енгізілген сұйықтардың тамшыларын бөлшектеуге негізделген. Үлкен жылдамдықпен қимылдайтын газ ағынында қатты турболенттік жағдайында өте қарқынды түйіршіктер қозғалысы сұйықтық тамшыларымен қақтығысады да, соның нәтижесінде сұйықтықтың тамшы түйіршіктері ауланып, олардың тамшылары іріленеді.

Скруббер (3.1 суретті қара) Вентури 1 трубасынан және  и тамшыаулағыштан 2 тұрады. Вентури трубасы бір-бірімен ұштасатын жайлап жіңішкеленетін конфузордан, өңеш деп аталатын цилиндрлік орта бөліктен және жайлап кеңейетін диффузордан тұрады.

Өндірісте өңеш қимасы реттелетін Вентури трубалары кеңінен қолданыс тапқан.  НИИОГаз және Гипрогазтазалау институттары  Вентури скрубберлерінің екі түрлі модификациясын жасаған.  Оның бірі  өңеш қимасы дөңгелек, реттелетін Вентури скруббері. Олардың жалпы ерекшелігіне Вентури трубасындағы диффузорда реттелген ендірме орнатылған және ондағы қап іші сояуышпен (шток) қамтамасыз етілген. Конустық жұмырлауы бар Вентури скрубберлері (3.2 суретті қара) шаң жинауы аз, салыстырмалы түрде көлемі аз болатын газдарды шаңнан тазалауға арналған. Мұндай аппараттың ең үлкен өнімділігі 50 мың.м³/с артпайды.

Вентури трубасының конфузорына суару сұйықтығы корпусты қиып өтетін орталық форсунка арқылы беріледі. Суару сұйықтығын тарту үшін орталықтан итергіш тамшыаулағыш пайдаланылады. Тамшыаулағыш ішінде орнатылған Вентури трубасының диффузорында цилиндрлік құйындатуы бар орталықтан итергіш сепаратор қойылған. Келесі 3.1 кестесінде конустық жұмырлауы бар Вентури скрубберлерінің төрт түрлі типтік өлшемдері келтірілген (НИИГаз және Гипрогазтазалау құрған). Аппараттар Вентури скрубберлерінің гидравликалық кедергі  шамалары 6ч12 кПа болатын шаңдалған технологиялық газдарды тазалауды қамтамасыз етеді. Суарулардың үлестік мәні  m = 0,5ч3,5л/м³ болады.

Үлкен көлемдегі шаңдалған технологиялық газдарды тазалауды қамтамасыз ететін Вентури скрубберлерін де НИИГаз және Гипрогазтазалау құрған (3.3 суретті қара). Оларда труба өңешінің қимасын реттеу эллиптикалық жұмырлауы бар  әдіспен іске асады. Осындай Вентури скрубберлердің типтік өлшемдер қатарының техникалық көрсеткіштері 3.2 кестесінде келтірілген.

 

Вентури скрубберлерінің геометриялық параметрлері

а) Өнімділігі 2 ден 50 мың мз/с болатын Вентури трубаларының геометриялық параметрлерін атап өтейік. Трубаның қимасы дөңгелек. Конфузордың ашылу бұрышы б₁ = 30°. Диффузордың ашылу бұрышы б₂ = 15°. Жұмырлаудың ашылу бұрышы 7°. Өңеш ұзындығы l_г = 0,15d_г. Конфузор ұзындығы: . Диффузор ұзындығы , мұндағы d_г, d₁, d₂ – берілген белгілер, өздеріне сәйкес өңеш диаметрі, конфузордың ену қимасы, және диффузордың шығу қимасы, мм.

б)   Өнімділігі 50 ден 500 мың. мз/с болатын Вентури трубаларының геометриялық параметрлерін атап өтейік.  

Трубаның қимасы дөңгелек. Конфузордың ашылу бұрышы б₁=60°. Диффузордың ашылу бұрышы б₂=90°.    Өңеш ұзындығы  l_г  = (0,07ч0,08) d_г. Конфузор ұзындығы .  Диффузор ұзындығы .

Жұмырлау жүрісі:

1)  Конустық жұмырлауы бар трубалар үшін:

(3.1)

h – жұмырлау жүрісінің шамасы; d_o – жұмырлау басының диаметрі.

2) эллиптикалық жұмырлауы бар трубалар үшін: жұмырлау жүрісі, яғни ол түсетін жүріс шамасы өңештің дөңгелек қимасындағы жұмырлаудың төменгі қалпында, газ жылдамдығы есептелген өнімділік шамасын қамтамасыз ететін жағдайында  есептеледі.

 

3.1 кесте -  Конустық жұмырлауы бар Вентури трубаларының техникалық сипаттамасы

Типтік өлшемі	Өнімділігі, мың. м3/с		Вентури трубасы			Тамшы аулағыш		Салмағы кг
	макс	мин.	Диаметр, мм		Жұм-ырлау жүрісі	Саны	Диаметр, мм
			өңеш-тің	жұмырлаудың
СВ-150/90-800	7	2	150	90	250	1	800	2300
СВ210/120-1200	15	7	210	120	250	1	1200	4500
СВ300/180-1600	30	15	300	180	350	1	1600	7500
СВ400/250-2200	50	30	400	250	350	1	2200	12200

 

Гидравликалық кедергісі  4 тен 12 кПа дейін. Суару үлесі m = 0,8ч1,3 л/м³. Қажет болған жағдайда скруббер қондырғысы суару сұйықтығын азайтып не көбейтіп отырады.

Көрсетілген белгілер: СВ - Скруббер Вентури; Кк - өңештің дөңгелек қимасы; 2 – суарудың форсункалық келтірілуі; F_K (0,108.... 0,660) – жанасу аумағының ауданы, м²; 01, 02 - үлгілері.

Жүрісті есептеу мына формула арқылы орындалады:

,

(3.2)

мұндағы S – жұмырлау  жоғарғы жағдайдан h аралығына төмен түскендегі Вентури трубасы өңешінің дөңгелек қимасының ауданы, м².

  

3.2 кесте   -   Эллиптикалық жұмырлауы бар Вентури трубаларының техникалық сипаттамасы

Типтік өлшемі	Өнімділігі, мың. м3/с		Вентури трубасы			Тамшы аулағыш		Салмағы кг
	макс.	мин.	Диаметр, мм		Жұмырлау жүрісі	Саны	Диаметр, мм
			өңеш-тің	жұмырлаудың
СВ-Кк-2-0,1008-01	80	50	900	820	150	1	1600	9000
СВ-Кк-2-0,108-02	120	80	900	820	270	1	2000	11000
СВ-Кк-2-0,220-01	180	120	1150	1020	270	1	2400	18000
СВ-Кк-2-0,220-02	240	180	1150	1020	3^0	2	2000	20000
СВ-Кк-2-0,475-01	340	240	1620	1420	350	2	2400	31000
СВ-Кк-2-0,660-01	500	340	1860	1620	400	2	2800	40000

  

Вентури скрубберлерінің гидравликалық кедергісі

Вентури трубасы үнемі тамшыаулағышпен бірге болатындықтан, гидравликалық кедергі шамасы барлық скруббер (Вентури трубасы үшін бір, тамшыаулағыш үшін екінші емес) үшін бірақ есептеледі. Бұл жағдайда Вентури  скрубберінің гидравликалық кедергі шамасы былайша есептеледі Р_СВ:

,

(3.3)

мұндағы Р_С - «құрғақ» скруббердің гидравликалық кедергіcі :

,

(3.4)

мұндағы _г - өңештегі газ жылдамдығы, м/с;  - гидравликалық кедергі коэффициенті;  - тазаланған газ тығыздығы, кг/м³.

Конустық жұмырлауы бар

,

(3.5)

мұндағы - Мах саны, - өңеште болатын сирету кезіндегі дыбыс жылдамдығы, =386,5 м/с.

Эллиптикалық жұмырлауы бар скрубберлер үшін:

.

(3.6)

 

 

 

1 - труба-коагулятор (Вентури трубасы);

2 – тік қойылған циклон - тамшыаулағыш.

 

3.1 сурет - Вентури скрубберін орнату

1-труба Вентури;  2-газ шығарудың келте түтігі;  3-сепаратор корпусы,  

4- цилиндрлік құйынды ортадан итергіш; 5-шток; 6- бағыттаушы;

7-суарғыш сұйықтықты ағызатын келте түтік; 8- реттелетін ендірме;

9-сұйықтықты енгізетін форсунка.

3.2 сурет - Өңеш қимасы реттелетін Вентури Скруббері

3.3 сурет -  СВ-Кк-2-0,108 типіндегі Вентури Скруббері

 

Суару сұйықтығын енгізуге байланысты гидравликалық кедергісі   Р_ж,    былайша есептеледі:

,

(3.7)

мұндағы m – үлестік суару, м³/м³; _ж – сұйықтық тығыздығы, кг/м³;  - сұйықтықты беруді есепке алатын скруббердің гидравликалық кедергі коэффициенті:

,

(3.8)

мұндағы А және С - константалар (3.3 кестені қара).

3. 3 кесте

Вентури Скрубберлері	Жылдамдық шектері	Коэффициенттер
		А	С
Конустық жұмырлауы бар		0,081	0,502
Эллиптикалық жұмырлауы бар		0,03961	0,4487
		0,1314	0,18425

 

Суару жүйесі

Конустық жұмырлауы бар Вентури трубаларында суаратын сұйықтықтың біркелкі үлестірілуі сұйықтықты форсунка арқылы бергенде қамтамасыз етіледі. Форсунка шығынының коэффициенті =0,62 тең болады. 3.4 кестесінде Вентури трубасының суармалы түйінінің техникалық сипаттамасы келтірілген.

 

3.4 кесте - Конустық жұмырлауы бар Вентури трубасының суармалы түйінінің техникалық сипаттамасы

Көрсеткіш атаулары	Вентури Скрубберлері
	СВ150/90-800		СВ210/120-1200			СВ300/180-1600			СВ400/250-2200
Сұйықтық шығыны, м3/с	1-15	10-25	3-10	10-25	15-30	5-15	15-20	20-125	10-25	15-20	50-125
Суарғыш диаметрі, мм	16	24	16	24	36	16	36	50	24	36	50

Ескерту: суару сұйықтығының қысымы Р_ж =5ч300 кПа.

          Эллиптикалық жұмырлауы бар Вентури трубасына сұйықтық ұзартылған форсункалар арқылы (эвольвентті)  беріледі. Ал 3.5 кестеде суармалы түйінінің техникалық сипаттамасы келтірілген.

 

3.5 кесте   -   Эллиптикалық жұмырлауы бар Вентури трубасының суармалы түйінінің техникалық сипаттамасы

Көрсеткіш атаулары	СВ- Кк-2 типіндегі  Вентури Скрубберлері
	-0,108-01	-0,108-02	-0,220-01	-0,220-02	-0,475-01	-0,660-01
Сұйықтық шығыны м3/ч	65	100	150	200	300	400
Форсункалар саны	3	3	3	4	6	8
Форсунка диаметрі, мм	32	40	50	50	50	50

 

Ескерту: суару сұйықтығының қысымы ~ 300 кПа.

 

 

Сепараторлар

Конустық жұмырлауы бар Вентури трубасынан кейін ылғалды жинау орталықтан тепкіш типіндегі тамшыаулағыштарда өтеді.   Тамшыаулағыштың ену қимасында цилиндрлік құйындатуы бар орталықтан тепкіш сепаратор орнатылады. Осындай тамшыаулағыштардың техникалық сипаттамасы  3.6 кестесінде келтірілген.

 

3. 6 кесте - Конустық жұмырлауы бар Вентури трубасының тамшыаулағыштардың геометриялық және пайдаланудағы  параметрлері

Типтік өлшемі	Диаметрі. м	Биіктігі, м	Жоспардағы жылдамдығы, м/с
			макс.	мин.
СВ-150/90-800	0,8	2,64	5	1,4
СВ210/120-1200	1,2	3.44	5	2.3
СВ300/180-1600	1,6	4,69	5	2,5
СВ400/250-2200		5,79	5	3,0

 

Эллиптикалық жұмырлауы бар Вентури трубасынан кейін циклондар (бір немесе екі, параллель орнатылған) пайдаланылады. Олардың техникалық сипаттамасы  3.7 кестесінде келтірілген.

 

3. 7 кестесі - Эллиптикалық жұмырлауы бар Вентури трубасының тамшыаулағыштардың геометриялық және пайдаланудағы  параметрлері

Типтік өлшемі	Диаметрі, м	Биікті-гі, м	Жоспардағы жылдамдығы м/с		Тамшыаулағыштар саны
			макс	мин.
СВ-Кк-2-0,108-01	1,6	9,24	11,0	6,9	1
СВ-Кк-2-0,108-02	2,0	10,70	10,6	7,1	1
СВ-Кк-2-0,220-01	2,4	12,71	11,0	7,4	1
СВ-Кк-2-0,220-02	2,0	10,7	10,6	7,1	2
СВ-Кк-2-0,475-01	2,4	12,71	10,4	7,4	2
СВ-Кк-2-0,660-01	2,8	14,71	11,3	7J	7

 

Өнімділігі  2 ден 50 мың. м³/с тамшыаулағыштар биіктігі: H_K=(2,5ч3,3)D_K, D_K – тамшыаулағыш диаметрі. Өнімділігі  50 ден 500 мың. м³/с болатындар: Н_к =(4,5ч5,0)D_K.

Тамшыаулағыш диаметрін есептегенде D_K(M) (тамшыаулағыштың көлденең қимасындағы газ жылдамдығы  м/с) мынаны аламыз:

,

(3.9)

мұндағы Q_г – тазартылған газ бойынша өнімділік, м³/с (жұм.жағд.) скрубберден шығуда.

Циклон-тамшыаулағыштағы ену келте түтігіндегі газ жылдамдығы 6-16 м/с деп қабылданады.

Цилиндрлік құйындатуы бар орталықтан тепкіш тамшыаулағыштың құрылымын есептеу үшін  және ол орталық бағыттағы газ ағынына арналған, (3.4 суретті қара) мына арақатынастар пайдаланылады:

Диаметр жылдамдыққа байланысты м/с, келесі (3.9) формуласы бойынша есептеледі. Құйындату күрекшесінің оңтайлы ену бұрышы   және шығу бұрышы  мыналарға тең:

=50ОС  ,   =0ОС.

(3.10)

 

Сепарация аумағының биіктігі: Нс = DK.

(3.11)

Ара қатынасы   .

Сепаратордың ену диаметрі d1:    .

(3.12)

                                                                        

3.4 сурет -  Цилиндрлік құйындатуы бар орталықтан тепкіш сепаратор

 

Шығу келте түтігінің диаметрі d3 =(0,8ч0.85) Dк.

(3.13)

Келте түтіктің биіктігі h_n

hп>0,7d1.

(3.14)

 

Сұйықтықты жіберетін келте түтік диаметрі d, мұндағы Q_ж – суару сұйықтығының шығыны, м³/с, - сұйықтық жылдамдығы,  = 0,2 м/с.

Сепаратор күрекшесінің саны

Сепарация аумағына шығу келте түтігінің  оңтайлы тереңдету мөлшері (0,2с 0,3) D_K.

3.5 сурет  - Конустық құйындатуы бар орталықтан тепкіш сепаратор

 

Конустық құйындатуы бар орталықтан тепкіш тамшыаулағыштың құрылымын есептеу үшін, және ол шығу бағытындағы газ ағынына арналған, (3.5 суретті қара) мына арақатынастар пайдаланылады:

;

;

(3.15)

.

Вентури скрубберін есептеу мысалы  (метан электрокрекингі кезіндегі күл ұстау мысалы негізінде).

Бастапқы деректер:

1 ) Тазаланатын газ көлемі: Q₀ = 89509 м³/с (н.у.);

2 ) Скрубберге ену алдындағы газдың абсолюттік қысымы: P₁ =200 кПа;

3 ) Скруббер алдындағы газ температурасы t₁ = 85°С;

4 ) Газ тығыздығы  = 0,51 кг/м³ (при н.у.);

5 ) Енудегі күл  концентрациясы C₁ = 0,3 г/м³;

6 ) Шығудағы қажетті күл  концентрациясы С₂ = 0,015 г/м³;

7 ) Су қысымы Р_ж = 300 кПа;

8 ) Скрубберге ену алдындағы газдың жылдамдығы  = 6 м/с;

9 ) Суару сұйықтығы – су.

1 Вентури трубасының жұмыс режимін таңдау. Вентури скрубберінің қажетті тиімділігі :

.

(3.16)

Теңдеуден (энергетикалық әдіс)  [2]

,

(3.17)

мұндағы А және В – ауланатын шаңның тәжірибелік сипаттамасы (3.8 кестені қара), К_Т – шаң аулауға кететін үлестік қуатты есептейміз:

.

Газ ылғалданбаған жағдайдағы скрубберден шыққан газ температурасы:

t2 = (0,133-0,041m)t1+35 [3];

(3.18)

t₂ = 46 ^оС при m =1 л/м³.

Скруббердің гидравликалық кедергісін келесі өрнектен табамыз [3]:

.

(3.19)

Труба өңешіндегі газ жылдамдығын реттелетін сипаттамалар арқылы табуға болады   [3]   (3.6; 3.7 суреттері) (1кг/м²=9.80665Па).   Эллиптикалық жұмырлауы бар  скрубберлер үшін =7620 Па және m=1 л/м³ , = 120 м/с.

Жұмыс жағдайында скрубберге енетін газ көлемі: .

Енудегі газ тығыздығы  

,

.

Скрубберден шыққанда:

;

.

2 Труба өңешіндегі газ жылдамдығын дәлдеу

(3.20)

 ((3.6) формуласы бойынша);  = 0,51 ( (3.8) формуласы бойынша);.

3        Жұмырлау жүрісін есептеу:

Труба өңешінің қима ауданы былайша есептеледі:

.

(3.21)

Қондырғы есебінде СВ-Кк-0,108-01 типіндегі Вентури скрубберін аламыз (3.2 кестені қара). Жұмырлау сояуышын (шток) есептеу мына  (3.2) формуласы бойынша есептеледі:

.

 

Одан h=0,025 м алынады.    Осылайша есептелген параметрлер мәні бойынша жұмырлау өзінің жоғарғы деңгейінен (жұмырлау сояуышының ең үлкен жүрісі 150 мм болады)  25   мм   төмен түсуі керек. (3.2 кестені қара).

 4 Суару сұйықтығының қысымын есептеу:

Суару сұйықтығының шығыны:

.

(3.22)

 

СВ-Кк-2-0,108-01  типіндегі Вентури скрубберіне суару сұйықтығын беру үшін  әрбіреуінің диаметрі  32 мм болатын үш форсунка орнату көзделген (3.5 кестені қара).

1-300. 2-250; 3-240; 4-230; 5-220; 6-210, 7-200, 8-190; 9-180. 10-170, 11-160; 12-150; 13-140; 14-130, 15-120; 16-110; 17-100; 18-60.

3.6 сурет - Конустық жұмырлауы бар Вентури скруббері гидравликалық кедергісінің  m әр түрлі жылдамдықтағы, м/с үлестік суарудан тәуелділігі

 

 

1-180; 2-170; 3-160; 4-150; 5-140; 6-130; 7-120; 8-110; 9-100; 10-80;11-60.

 

3.7 сурет - Эллиптикалық жұмырлауы бар Вентури скруббері гидравликалық кедергісінің  m әр түрлі жылдамдықтағы, м/с үлестік суарудан тәуелділігі

Форсункалар алдындағы суару сұйықтығының қысымы былайша есептеледі:

,

(3.23)

мұндағы F_ф, -   барлық форсункалар қималарының қосындысы;

,

.

5  Конустық құйынды тамшыаулағышты есептеу.

СВ-Кк-2-0,108-01типіндегі Вентури скруббері  диаметрі D_К= 1,6 м болатын бір тамшыаулағышпен қамтылады (3.7 кестені қара).

Тамшыаулағыштағы газ жылдамдығы мына (3.9) формула бойынша есептеледі:

Q_Г = Q₂;

.

Ол газ жылдамдықтарының тамшыаулағыш қимасына сиятынын көрсетеді  (3.7 кестені қара).

d₁ =0,2*1,6 = 0,32 м;

d₂ = 0,85*1,6= 1,36 м;

d₃=0,75D_K = 1,2 м;

.

Сепарация аумағының биіктігі: Н = 2 D_K =3,2 м.

Шығу келте түтігінің биіктігі: h_п = 0,7*0,32 =0,224 м.

Сұйықтықты шығаратын келте түтік диаметрі:

;

.

6        Вентури трубаларының геометриялық параметрлері:

өңешінің диаметрі d_г = 0,9 м; өңешінің ұзындығы l_г = 0,08*0,9= 0,072 м.

Ену қимасының диаметрі (конфузордың):  .

Конфузор ұзындығы .

Диффузордың (шығу қимасының диаметрі): .

Ұзындығы: .

  

3.8 кесте – Кейбір шаң түрлерінің А және В параметрлері

Шаң не тұман түрі	А	В
Оттегі конвертерлерінің шаңы (жағылып біткен	4,45	0,4663
көміртегі оксиді)	2,324	0,6312
Фосфор қышқылының тұманы	2,255	0,6210
Ваграндық шаң	2,00	0,5688
Мартен шаңы ( ауа үрленуі )	2,350	1,0500
Мартен шаңы (ауа үрленуі, оттегімен байытылған)	2,180	0,5317
Қорыту пештеріндегі мырыш оксиді бар шаң	1,35	1,0679
Мыс сульфатының аэрозолі	0,955	0,8910
Домен пештерінің колошник шаңдары	2,755	0,3255
Домендік газ шаңы	2,232	0,2589
Томас конвертерінің шаңы	1,493	0,5540
Ашық цикл орнатылған МГД -поташы
Жабық электроферроқорыту пештеріндегі:	3,190	0,6700
- силико-марганец шаңы	1,512	0,6600
- көміртекті феррохром шаңы	0,550	1,1800
- ферросилиция – 65 шаңы	0,732	1,2600
- ферросилиция - 45 шаңы	0,584	1,1550
- көміртекті феррохром шаңы	2,943	1,1152
Коалин өндірісінің шаңы	0,6859	1,3600
Метан электрокрекенигі кезіндегі күл	3,177	0,4775
Шахта пештеріндегі қорғасын және мырыш шаңдары
Карбид пешінен шығатын шаң:	2,745	0,7000
- реакциондық газдармен	2,647	0,7500
- түтін газдарымен	4,895	0,3200
ЖЭС түтін газдарының күлі
Ферроникель өндірудегі күл:	0,491	0,7440
- жабық кен термикалық пештеріндегі газдардан	2,295	0,5800
- оттегі конвертерлерінен
Газдардағы хлорид, карбонат және сульфитті аулау	0,525	1,5150
Лас суларды жағудан пайда болатын	0,465	1,5857
Фосфор қорытатын РКЗ пештеріндегі шаң	2,157	2,0580
Шашыратып кептіру циклондарынан кейін болатын БВК шаңы	1,169	0,3870
Темір қорытпасы ( химреактив )	0,8193	0,2270
Күкірт ангидриді	0,7884	1,3605
Фосфор ангидриді	0,979	1,4848
Күкірт қышқылы тұманы	9,326	0,2324
Майлы тұман	2,229	2,8160
Айнымалы токтағы электрқорыту пешінің шаңы	0,192	1,2560
Алюминийді плазмалық шаңдату

4 Ылғал бұтақты күлаулағыштар

Ылғал бұтақты күлаулағыштар (4.1 суретті қара) ену келте түтігінде орнатылған, және күлаулағыштың бірінші сатысы болып табылатын, көп қатарлы бұтақты тор арқылы сумен суарылатын орталықтан тепкіш скруббердің құрастырылған түрі болып табылады. 

Ылғал бұтақты күлаулағыш электр станциялардың газ түтіндерден тазалауға және өнеркәсіп қазандықтарын келтірілген күкірттігі 4,2 МДж/кг  шаққанда 1%  тен аспайтын, және түтін газдарының температурасы 170° С аспайтын  қатты отындарды жаққанда күлден тазалауға арналып жасалған.    

Ылғал бұтақты күлаулағыш

 

1 –суарғыш соплолар; 2- корпус; 3- ену келте түтігі; 4- аққыш соплолар; 5-бұтақты торлардың суарғыш форсункалары; 6 - бұтақты тор; 7- гидротиек.

4.1 сурет

 

Күлаулағыш корпусының көлденең қимасындағы  газ жылдамдығы 4,5 м/с болады. газ жылдамдығын оңтайлы шамаға қатысты   10%  көбейтіп, және 20% кемітуге болады. Гипрогазтазалау институты құрған типтік жобалар бойынша жасалған ылғал бұтақты күлаулағыштардың техникалық сипаттамалары 4.1 кестеде келтірілген.

Ылғал бұтақты күлаулағыштарды есептеу орталықтан тепкіш скрубберлерге ұқсас болғандықтан [2] ол ЦС ВТИ скрубберлер есептеулерінен моменттер бойынша ерекшеленетін жағдайларда беріледі.

 

1 Скрубберлер саны мен диаметрі. Күлаулағыш диаметрін таңдау үшін 4.1 кестесін пайдаланған жөн, және таңдауда  корпустың көлденең қимасындағы газ жылдамдығының оңтайлы шамасы 4,5 м/с тең болуы қажет. Гипрогазтазалау институтының жобасы бойынша аппараттардың ең үлкен диаметрі 3300 мм болады. ВТИ қалыптары бойынша ең үлкен диаметр шамасы   5500 мм болуы қажет. Үлкен диаметрлі МП ВТИ аппараттары қуаты үлкен электростанцияларда қолданылады.

2 Газ тазалау коэффициенті. МП ВТИ күлаулағышында күл аулайтын төрт аумағы бар.  Күлдің бірінші аумақтағы газ тазалау коэффициенті , шамасы мөлшермен 6% құрады. Екінші аумақтағы тор алдындағы газ жылдамдығы 12,5 м/с болғанда, фракциялық газ тазалау коэффициентінің мәндері 4.2 кестеде келтірілген.

 

4.1 кесте -  МП ВТИ күлаулағыштарының техникалық сипаттамалары

Ішкі диаметрі, мм	2300	2600	2700	3100	3300
Сыртқы диаметрі, мм	2416	2716	2816	3216	3416
Жалпы биіктігі, мм	7960	8600	9240	10530	11160
Бос қима ауданы, мм	4,15	4,90	5,70	7,50	8,50
Корпусты жуу форсункалар саны, тал.	18	20	20	24	24
Ену келте түтігі қимасының ауданы, м2	1,57	1,74	2,26	2,7	3,3
Газ жолындағы бұтақтар қатарының саны, тал.	4	4	4	4	4
Ену келте түтігі диаметрі, мм	19	19	19	19	19
Газ жылдамдығы 4,5 м/с болғандағы өнімділік, м3/с	18,0	22,0	22,5	33,8	38,2
Тоқтамайтын жалпы су шығыны, л/с	2,90	3,10	3,35	4,00	4,10
Көлемі 1000 м3,  шаққандағы су шығыны л/с	0,040	0,033	0,033	0,028	0,028
Гидравликалық кедергі коэффициенті	9	9	9	9	9

 

 

4.2 кесте

Бұтақтар қатары	5-10 мкм	0-5 мкм	10-15 мкм	15-20 мкм	20-30 мкм	30-40 мкм	40-60 мкм	> 60 мкм
Бірінші	3,2	0,6	7,5	13,2	22.8	34,0	43,0	50
Екінші	12,0	2,0	27,0	45,0	68,5	86,0	94,5	100
Үшінші	3,2	0,6	7,5	13,2	22,8	34,0	43,0	150
Төртінші	12,0	2,0	27,0	45,0	68,6	86,0	94,5	100
Барлығы	27,4	5,1	54,4	77,2	94,1	99,2	99,9	100

 

 

Тор артындағы үшінші зонадағы күлді аулау тиімділігі, = 5- 6% болады. Төртінші зонада – аппараттың цилиндрлік бөлігінің ішкі ауданында - күлді аулау тиімділігі ену келте түтігіндегі газ жылдамдығы 11,5 м/с болғандағы жағдайға сәйкес осындай диаметрлі ЦС ВТИ күлаулағыш жұмысына сәйкес болады [2].

МП ВТИ  күлаулағышының жалпы тиімділігі былайша есептеледі

.

(4.1)

                                                             

5  Электрофильтрлер

Электрлік тазалау – газдағы шаң және тұман үлестік түйіршіктерінен газды тазалаудың  ең тиімді түрлерінің біріне жатады.

Электрофильтрлердің құрылымдық түрлері әр түрлі болып келеді [2].

Электрофильтрлерде газды шаңнан тазалау электр күштері әсерінен болады. Электрлік разрядпен газ молекулаларын иондау нәтижесінде ондағы түйіршіктер зарядталады (тәжделген электрод). Иондар шаң бетінде жинақталады да, содан соң электр өрісінің әсерімен тұнба электродтарға қарай жылжиды.

Құрылғылар екі бөліктен тұрады: қоректендіру агрегаты және электрофильтрдің өзі (5.1 суретті қара). Қоректендіру агрегатында 1 кернеу реттеуіші бар 2 кернеу көтергіш трансформатор  және  3 жоғарғы кернеулі түзеткіш бар. Электрофильтрдің өзі  13 ену  және 8 шығу келте түтіктері бар 7 корпустан және ауланған шаңды жинайтын 11 бункерден  және де шаң шығаратын  12 келте түтіктен тұрады. Корпустың өзінде  9 тұну және  10 тәж электродтары бар.

5.1 сурет  - Электрофильтрдің негізгі схемасы

 

Труба немесе пластина тәрізді тұнба электродтары жерге берілетін және  3 оң полюсті түзеткішке қосылады. Әдетте сым тәрізді болып келетін тәжді электродтар жерден  6 изолятор көмегімен ажыратылған, және оған 5 кабель бойынша жоғарғы кернеулі  (50—80 кВ дейін) теріс полярлы түзетілген ток беріледі.

Электродтарда тұнатын түйіршіктерді алып тастау тәсілдері бойынша электрофильтрлер құрғақ және ылғалды деп бөлінеді.  Тазаланатын газдың белсенді зона бағыты бойынша электрофильтрлер тік және жатық деп бөлінеді [2].  Ең көп тараған құрғақ электрофильтрлер түріне көп табанды жатық электрофильтрлер жатады. Тік электрофильтрлер бір табанды болып келеді де, олар сирек қолданылады.

Тұнба электродтарының екі түрі болады:  труба немесе пластина тәрізді [2], [1]. Пластина тәрізді электродтар тік және жатық электрофильтрлерде пайдаланылып, ал труба тәрізді – тек тік электрофильтрлерде қолданылады.

Ал 5.1,  5.2, 5.3 кестелерінде қолданылатын электрофильтрлердің техникалық сипаттамалары берілген [2]. УГ сериялы электрофильтрлері унификацияланған, жатық, құрғақ болып келеді.  Олар негізінен температурасы 250⁰ С  дейін болатын газ шаңдарын және де басқа өнеркәсіп газдарының шаңдарын тазалауға арналған(5.1 кестені қара).  

УГТ сериялы электрофильтрлері (5.2 кестені қара) – унификацияланған, жатық, жоғарғы температуралы құрғақ болып келеді.  Ол негізінен температурасы 425° С дейін болатын газ шаңдарын тазалауға арналған. Химия өнеркәсібінде, қара және түсті металлургияда, цемент өнеркәсібінде қолданылады.

Мына ОГП сериялы электрофильтрлері (5.2 кестені қара) – тік және құрғақ болады. Олар негізінен температурасы 425° С дейін болатын күкірт қышқылын өндіруде флотациялық колчеданды күйдіру пештерінен шығатын газ шаңдарын аулауға арналған.

Ал УВВ және УВ электрофильтрлері – жарылыс қауіпі бар ортаға арналған, тік және унифкацияланған болып келеді (5.3 кестені қара).

Газды электрлік тазалау процесін есептеу негіздері  [1]

Тәж пайда болатын электр өрісінің критикалық кернеуі:

(5.1)

r – тәждік электрод радиусы ;

мұндағы  - жұмыс жағдайында газ тығыздығына түзету:

,

(5.2)

 

мұндағы Р_окр  - қоршаған орта қысымы;

 Р_г – газ жүрісіндегі қысым немесе сиретулік (Па);

t – газдар температурасы.

Пластина түріндегі электрофильтрлердің тәждік тогы

,

(5.3)

 

мұндағы k_u – иондар қозғалысының жиілігі, әдетте  k_u

 - электродтардың өзара орналасуына тәуелділік коэффициенті

   5.1 кесте - У Г техникалық сипаттамалары

Көрсеткіштер	УГ 1-2-10	УГ 1-2-15	УГ 2-3-26	УГ 2-3-37	УГ 2-3-53	УГ 2-3-74	УГ 3-3-88	УГ 3-3-115	УГ 3-3-117	УГ 3-3-230	УГ 3-3-265
Белсенді қима ауданы, м2	10	15	26	37	53	74	88	115	117	230	265
Өрістер саны, тал	2	2	3	3	3	3	3	3	3	3	3
Бір атты электродтар аралық қадамы, мм.	275	275	275	275	275	275	275	275	275	275	275
Электродтардың белсенді биіктігі, м.	4,2	4,2	7,46	7,46	7,46	7,46	12,16	12,16	12,16	12,16	12,16
Өрістердің белсенді ұзындығы, м.	2,51	2,51	2,51	2,51	2,51	2,51	3,95	3,95	3,95	3,95	3,95
Тұнба электродтардың тұну жалпы ауданы, м2 .	420	630	1690	2360	3370	4700	9200	1210	1840	2420	2760
Электрофильтр өлшемдері, м:
ұзындығы	9,6	9,6	14,1	14,1	14,1	14,1	18,8	18,8	18,8	18,8	18,8
биіктігі	12,3	12,3	15,4	15,4	15,4	15,4	21,8	21,8	21,8	21,8	21,8
ені (шеткі тірек осьтері бойынша)	3,0	4,5	4,5	6,0	9,0	12,0	9,0	12,0	18,0	24,0	27,0

  

    5.2 кесте

Көрсеткіштер	ОГВ 4-8	ОГВ 4-16	УГТ 1-3-30	УГТ 1-3-40	УГТ 1-3-60	УГТ 1-3-80	УГТ 2-3-50	УГТ 2-3-80
Белсенді қима ауданы, м2	8	16	30	40	60	80	50	80
Өрістер саны, тал	4	4	3	3	3	3	3	3
Бір атты электродттар аралық қадамы, мм.	260	260	260	260	260	260	260	260
Электродтардың белсенді биіктігі, м.	4,5	4,5	7,5	7,5	7,5	7,5	10,0	10,0
Өрістердің белсенді ұзындығы, м.	1,5	1,5	2,58	2,58	2,58	2,58	2,58	2,58
Тұнба электродтардың тұну жалпы ауданы, м2 .	380	760	1860	2560	3720	5120	3400	4950
Электрофильтр өлшемдері, м:
ұзындығы	14,4	14,4	14,0	14,0	14,0	14,0	14,0	14,0
биіктігі	10,8	12,6	17,0	18,7	17,0	18,7	19,0	19,0
ені (шеткі тірек осьтері бойынша)	2,0	4,0	4,5	6,0	9,0	12,0	6,0	9,0

  

5.3 кесте - УВВ и У В техникалық сипаттамалары

Көрсеткіштер	УВ 2х10	УВ 2х16	УВ 2х24	УВ 3х24	УВВ-8	УВВ-12	УВВ-16	УВВ-2х12
Белсенді қима ауданы, м2	21	32	48	72	8	12	16	24
Өрістер саны, тал	2	2	2	3	1	1	1	2
Бір атты электродттар аралық қадамы, мм.	1	1	1	1	1	1	1	1
Электродтардың белсенді биіктігі, м.	275	275	275	275	275	275	275	275
Өрістердің белсенді ұзындығы, м.	7,4	7,4	7,4	7,4	6,2	6,2	6,2	6,2
Тұнба электродтардың тұну жалпы ауданы, м2 .	1170	1760	2600	3900	285	430	570	870
Электрофильтр өлшемдері, м:
ұзындығы	4,5	4,5	6,0	6,0	3,15	3,15	3,15	3,15
биіктігі	6,0	6,0	9,0	13,0	3,0	4,5	6,0	9,0
ені (шеткі тірек осьтері бойынша)	19,9	19,9	21,4	21,4	20,0	20,0	20,0	20,0

 

Қолданудағы мына қатынастарға  H/d қатысты келесі өрнектер қабылданған:

H/d...	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5
	8,0	6,8	4,6	3,5	2,7	2,2	1,75	1,5	1,3	1,15

Н – тұнба және тәжді электродтар жазықтықтары арасындағы қашықтықтар;

d - тәжді электродтар арасындағы қашықтықтар;

U - электрофильтр қоректенуінің кернеуі;

 Uo – критикалық кернеу.

Пластина тәрізді электрофильтрдің критикалық кернеуі:

.

(5.4)

Тәждің нақты тогы:

.

(5.5)

Тәж зонасындағы электр өрісінің кернеуі:

(5.6)

мұндағы  f₁ = 9*10⁶

Труба тәрізді электрофильтр үшін:   Тәждің тогы

,

(5.7)

мұндағы R – тұнба электрод радиусы.

Критикалық кернеу:

.

(5.8)

Тәж зонасындағы өріс кернеуі:

,

(5.9)

мұндағы х – тәжді электрод радиусынан қашықтық. Түйіршіктер дрейфінің жылдамдығы (қозғалыс жылдамдығы)

,

(5.10)

мұндағы Е_ос – тұнба өрісінің кернеуі;   Е₃ – зарядтау өрісінің кернеуі;   D –түйіршіктің диэлектрикалық көрсеткіші, әдетте D=2;     - газ тұтқырлығы (II қосымшасын қара).

Мына өрнекті  Ез = Е_ос =Е өзара тең деп алып, келесі өрнекті аламыз:

(5.11)

d₂ – түйіршік диаметрі, мкм.

Тазалау дәрежесі:

1)       пластина тәрізді электрофильтрлер үшін:

,

(5.12)

мұндағы L – тұнба электродтар ұзындығы;  - газ жылдамдығы.

2)       труба тәрізді электрофильтр үшін:

,

(5.13)

мұндағы Z₁ – газдағы  электрофильтрге енудегі үлестік түйіршіктер мазмұны; Z₂ – бұл да сондай, тек шығу үшін;  L – труба ұзындығы.

Егер шаңның фракциялық құрамы белгілі Ф_i: болса:

.

(5.14)

 

Электрофильтрдегі мөлшермен есептеу

Енді УГ-1-2-10 екі өрістік жазық пластинкалық типіндегі электрофильтрдегі тазалау дәрежесін есептеу мысалын қарастырайық: цемент шығаруға пайдаланылатын кептіру барабанындағы шикізат шаңдарының газдары. Бастапқы деректер:

1 ) Электрофильтрге түсетін газ құрамы: СО₂ - 13%; О₂ - 6,5%; Н₂0 - 8,5%,; N₂ - 72%.

2 ) Газдар температурасы  t=150°C.

3) Газ қысымы Рг=2000 Па.

4) Барометрлік қысым Р_окр = 92 кПа.

          5) Шаңның фракциялық құрамы:

Түйіршіктер диаметрі, мкм	1	2,5	5,0	10	15	20	25
Ф, %	5,0	10,0	20,0	15	15	15	20

 

6 ) Электрофильтрдегі газ жылдамдығы = 0,8 м/с.

7 ) Тәж электродының  радиусы r = 0,002 м.

8 ) Тәж электродтарының ара қашықтығы d = 275 мм.

          9) Тұнба және тәж электродтарының жазықтық ара қашықтығы Н = 0,15 м.

        10) Электр өрісінің ұзындығы (қосындысы) L = 5,02 м.

        11) Тұнба электродтардың тұну жалпы ауданы S = 420 м² .

        12) Кернеу U= 60 кВ.

        13) Электрофильтр қима ауданы F = 10 м².

Электр параметрлерінің есептеулері:

.

Е₀ кернеуі мына формула арқылы анықталады (5.1):

.

Тәж тогы мына формула арқылы анықталады (5.3):

.

Тәж зонасындағы кернеу:

;

 

;          ;

;

.

Газ тұтқырлығы мына қатынас арқылы анықталады:

.

(5.15)

 - тұтқырлығы (Б қосымшасын қара);

С – тұрақты  (Б қосымшасын қара);

,

;

;

;

.

Қоспа тұтқырлығы мына қатынастар арқылы анықталады:

,

(5.16)

 

мұндағы М – молекулярлық салмақ (Б қосымшасын қара).

,

,

.

Дрейф жылдамдығы:

.

  

Әр түрлі диаметрлі түйіршіктер үшін:

dr , мкм	1	2,5	5,0	10	15	20	25
м/с	0,11	0,27	0,545	1,1	1,64	2,18	2,73

 

Тәжірибе көрсеткендей, электрофильтрдің электрлік өрісіндегі түйіршік дрейфтерінің шын мәніндегі жылдамдығы, теоретикалық есептеулерден екі есе кем болады. Сондықтан тазалау дәрежесін анықтағанда дрейф жылдамдығын екі есе азайтамыз. Тазалаудың дәрежесі:

.

f – Тұнудың үлестік беті:

.

Онда

Тазалаудың жалпы дәрежесі:

.

 

Әдебиеттер тізімі

1.  Ужов    В.Н.,    Вальдберг     А.Ю..     и    др.     Очистка     промышленных    газов электрофильтрами. -М., 1967.

2.  Справочник   по   пыле-золоулавливанию/Под   ред.    Русанова.    - М.: Энергия, 1975.

3.  Дубинская  Ф.Е.  Скрубберы  Вентури  с регулируемым   сечением   горловины: Конструкция, применение, расчет. - М. 1989.

4  . Кропп  Л.И,  Акбрут А.И..   Золоуловители   с  трубами   Вентури   на тепловых  электростанциях. – М.: Энергия, 1977.

5  . Белов С.В., и др. Охрана окружающей среды. - М.: Высшая школа, 1991.

6.  Жабо В.В. Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС. –М.: Энергоатомиздат, 1992.

7.  Рихтер Л.А., Волков Э.П. и др. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов ТЭС. –М.: Энергоиздат, 1981.

А қосымшасы

Технологиялық процестер кезінде пайда болатын шаңның дисперсиялық құрамы

 

Жабдықтар атауы	Шаң түрі	Газдың шаңдануы, г/м3	dm	lg4
Айналмалы клинкерлік-күйдіру пеші(өндірудің ылғал тәсілі):
Липецк зауыты Волга зауыты Ульяновск зауыты Себряковск зауыты	Клинкер	25-30	23	0,501
		9-9,6	9,5	0,602
		28,5	14	0,535
		18,5	8	0,494
Шахты диірмені	Гипстік	1049	56	0,970
Крекинг-қондырғы            АМ-1/М  (регенератор циклондарынан кейін)	Алюмосиликаттық катализатор	15	17	0,301
Крекинг- қондырғы  ГК-3    (регенератор циклондарынан кейін)	Ол да сондай	10-20	16	0,250
Көмір кептіру барабаны	Тас көмір	-	15	0,334
Шар диірмені	цемент	-	20	0,468
Айналмалы цемент пеші	Клинкер	40	11	0,345
(өндірудің құрғақ тәсілі)	Шлак пен трепел қоспасы	20	20	0,652
Алюминий Электролизері (бүйірлік ток өткізу)	Алюминий қышқылдары	1	20	0,652
Айналмалы күйдіру пеші	Магнезит	100-120	43	0,615
Ол да сондай	Доломит	35-45	28	0,506
Шашыратып кептіргіш	Қос суперфосфат	3-5	80	0,210
Барабандық	Ол да сондай	12-16	35	0,360

 

Б қосымшасы

Газдардың негізгі физикалық қасиеттері

Газ	Тығыздығы (оС және 0,101 МПа), кг/м3	Молекулярлық салмағы М, кг/кмоль	Газ тұрақтысы R, Дж/(кг*К)	Үлестік жылу сыйымдылығы  кДж/(кг*К) 0,101 МПа	Тұтқырлығы 0°С және 0,101 MПa
						тұрақты С
Азот	1,2507	28,02	297	1,04	17	114
Аммиак	1,771	17,03	488	2,24	9,18	626
Аргон	1,782	39,94	209	0,53	20,9	142
Ацетилен	1,171	26,04	320	1,68	9,35	198
Бензол	-	78,11	106	1,25	7,2	-
Бутан	2,673	58,12	143	1,91	8,1	177
Ауа	1,293	(28,95)	288	1,01	17,3	124
Сутегі	0,08985	2,016	4130	1,42	8,42	73
Су буы	0,804	18,02	430	2,01	10,0	961
Гелий	0,1785	4,0	2080	5,27	18.8	78
Азот қосқышқылы	-	46,01	180	0,802	-	-
Күкірт қосқышқылы	2,927	64,07	130	0,631	11,7	396
Көміртегі қосқышқылы	1,926	44,01	189	0,836	13,7	254
Оттегі	1,42895	12	260	0,9 11	20,3	131
Meтaн	0,717	16,04	519	2,22	10.3	162
Көмір қышқылы	1,250	28,01	297	1,05	16,6	100
н-Пентан	-	72,15	115	1,715	8.74	-
Пропан	2,020	44,1	189	1,86	7,95(18°С)	278
Пропилен	1,914	42,8	198	1,63	8,35(20°С)	322
Күкірт сутегі	1,539	34,08	244	1,06	11,66	-
Хлор	3,217	70,91	177	0,482	12,9(16 0С)	351
Хлорлы метил	2,308	50,44	165	024	9,89	454
Этан	1,357	30,07	283	1,73	8,5	287
Этилен	1,261	28,05	296	1,53	9,85	241

Мазмұны

 

1	Циклондар	4
2	Батареялық циклондар	12
3	Вентури скрубберлері	18
4	Ылғал бұтақты күлұстағыштар	32
5	Электрофильтрлер	34
6	Әдебиеттер тізімі	42
	А Қосымшасы	43
	Б Қосымшасы	44

  

2011 ж., жосп., поз. 121