6. Выбор и описание установки для очистки газа.

Состав мокрой газоочистки устанавливаемой после котла - охладителя зависит от многих факторов и, в первую очередь, от способа отвода газа, его объемов, состава и температуры. Однако, задачи решаемые работой различных установок однотипны, поэтому устройство газоочисток и применяемые аппараты подобны.

В большинстве случаев после котла–охладителя требуется дополнительное охлаждение, так как температура газа (300-700 ^ОС) велика для эффективной работы мокрой газоочистки. Для этой цели после котла устанавливают последовательно один-два мокрых аппарата. Наиболее часто используют полый форсуночный скруббер, орошаемый газоход, низконапорный скруббер Вентури (1-2кПа) и т.п. Эти аппараты охлаждают газ до температур порядка 100^ОС и одновременно очищают его от пыли с эффективностью пылеулавливания равном _фс= 0,5-0,7. Такие требования обычно и предъявляют аппаратам в проектируемых установках.

Аппаратом тонкой (и окончательной) очистки, как правило, является высоконапорный скруббер Вентури с регулируемым сечением горловины. Так как расходы газов велики, лучшими считают трубы Вентури прямоугольного сечения. Скруббер Вентури, как и другие аппараты и устройства установки, рассчитывают на максимальный расход газа (дыма), а оптимальный режим работы скруббера при меньших расходах газа устанавливают изменением сечения горловины. Скруббер Вентури обычно рассчитывают так, чтобы он обеспечивал очистку газа от пыли до величин порядка Z_кон = 0,1г/м³.

Движение газа в установке обеспечивает дымосос, устанавливаемый после последней ступени газоочистки – высоконапорного скруббера Вентури. Дальнейшая судьба газа после дымососа зависит от способа отвода его от конвертера. При полном дожигании СО газ выбрасывают через дымовые трубы высотой 50-80 м. В системах без дожигания СО газ собирают в газгольдеры (для последующего использования его как топлива) или сжигают в свечах.

При выполнении проекта, в данном разделе, необходимо конкретизировать (выбрать) типы количество и последовательность установки аппаратов. Определить характеристики и назначить функции отдельных узлов установки. Установить, как должны меняться такие параметры газопылевого потока, как температура, запыленность газа и т.п., на которые следует ориентироваться при подробном расчете аппаратов и установки в целом. Следует также, описать в данном разделе подробно работу установки.

Для дальнейшего рассмотрения порядка проектирования установки охлаждения и очистки конвертерных газов выберем следующую схему (последовательность расположения аппаратов и устройств) – котел-охладитель, полый форсуночный скруббер (или орошаемый газоход), высоконапорный скруббер Вентури, дымосос, дымовая труба (или подача газа в газгольдер).

7. Расчет полого форсуночного скруббера и орошаемого газохода .

Ввиду того, что устройство, принцип действия и задачи рассматриваемых аппаратов близки, подобен и порядок их расчета. Поэтому будем рассматривать методику расчета обоих аппаратов одновременно, делая соответствующие комментарии.

Находим интенсивность отдачи тепла в скруббере Q , кВт:

Q = V_oc [ c_p ( T₁ – T₂ ) +y₁ ( i₁ – i₂ )]

где V_oc – расход сухого очищаемого газа при нормальных условиях, м³/с. Состав конвертерного газа, как правило, таков, что его следует считать практически сухим, т.е. можно принять V_oc= V_g и у₁ = 0 .

T₁ - температура газа перед скруббером, ^ОС , она равна температуре газа на выходе из котла-охладителя.

T₂ - температура газа на выходе из скруббера (орошаемого газохода), ^ОС, ее задают из требований к охлаждению газа перед следующими аппаратами. Если аппарат последняя ступень охлаждения то следует принять Т₂  100 ^ОС

c_p – объемная теплоемкость газа, кДж/м^3. гр., т.к. по свойствам газ близок к воздуху теплоемксть можно принять равной 1,3_кДж/м^3.гр.

y₁ - влажность газа на входе в аппарат, кг/м³.

i₁ - энтальпия пара при температуре Т₁ , кДж/кг

i₂ - энтальпия пара при температуре Т₂ , кДж/кг

Энтальпию пара определяют по таблицам водяного пара или по эмпирической формуле:

i = 2480 + 1,96 T

Определяем среднелогарифмическую разность температур T между газом и охлаждающей водой в полом форсуночном скруббере:

Или среднелогарифмическую разность температур в орошаемом газоходе :

где T_H – начальная температура воды, обычно принимают равной 20^ОС.

T_K – конечная температура воды, принимают на 5-10^ОС ниже температуры мокрого термометра Т_М газа на входе в аппарат, т.е. Т_К = Т_М - (510). Температуру мокрого термометра находят по таблицам влажного воздуха для температуры газа Т₁ и влажности у₁ .

Таблица1

Температура мокрого термометра дымовых газов

Начальная влажность газов, г/м^3	Температура мокрого термометра при начальной температуре горячих газов,^оС
	100	200	300	400	500	750	1000
25 50 100 200 300	38,5 44,0 52,5 61,0 68,0	49,5 53,5 59,0 66,5 71,5	57,0 59,5 63,5 70,0 74,0	62,0 64,0 68,0 72,5 78,5	65,5 67,5 70,5 75,5 -	72,5 74,0 76,5 79,5 -	77,5 78,5 80,5 - -

Принимаем величину объемного коэффициента теплопередачи К_О из опытных данных в пределах 60-300 Вт/(м^3.град). Либо его можно рассчитать по полуэмпирической формуле:

К_О = ( 116,5 + 525 М_Ж / М_Г )( 1 + 0,001 Т_СР )

где М_Ж , М_Г - массовые расходы воды и газа, соответственно, кг/с.

Т_СР - средняя температура газа в скруббере, ее находят по простому выражению Т_СР = ( Т₁ + Т₂ ) / 2.

Следующий расчет – определение рабочего объема скруббера (орошаемого газохода) – V_CKP , м³ :

V_CKP = Q / (K_O T)

Определяем расход воды М_В , кг/с :

i_H ,i_K - энтальпия воды при начальной и конечной температуре воды, кДж/кг.

i_П - энтальпия насыщенного пара при температуре Т₂ .

 - коэффициент испарения (доля испарившейся воды). По опытным данным в условиях газоочистки конвертерного производства принимают  = 0,1 – 0,3 .

Определяем параметры газа после аппарата:

1. Влажность, кг/м³ .

y₂ = y₁ +  M_B / V_OC

2. Расход влажного газа при нормальных условиях, м³/с:

V_OB = V_OC ( 1 + y₂ / 0,804)

3. Плотность влажного газа при нормальных условиях, кг/м³:

_О =(_ос + у₂) 0,804 / ( 0,804 + у₂)

4. Расход влажного газа при рабочих условиях на выходе из аппарата, , м³/с:

здесь Р_СКР - гидравлическое сопротивление форсуночного скруббера, как правило оно составляет величину 200-300 Па. Поэтому в дальнейших расчетах можно принять указанное значение.

1. Плотность влажного газа при рабочих условиях, кг/м³.

И окончательно, определяем размеры скруббера (или орошаемого газохода). Для этого, примем скорость газа в конце аппарата -_г : в скруббере 1 – 1,5 м/с, и в орошаемом газоходе 5 –15 м/с. Тогда диаметр аппарата – D , м :

Высоту скруббера -Н и длину орошаемого газохода -L находим следующим образом:

H = V_CKP / ( 0,785 D²)

или

L = V_CKP / ( 0,785 D²)

Следует подобрать размеры аппарата так, чтобы отношение высоты скруббера к диаметру было в пределах 2 –5, а отношение длины газохода к диаметру 5-15.

Примем эффективность пылеулавливания форсуночного скруббера (или орошаемого газохода) в пределах _ФС = 0,5-0,7, тогда запыленность газа после скруббера ₂ определим по формуле:

₂ = ₁ ( 1 - _ФС )