3. Определение минимально достаточного орошения внутренней поверхности скрубберов. В ряде конструкций скрубберов улавливание пылевых частиц осуществляется пленкой жидкости, образующейся при орошении внутренней поверхности аппарата. В частности, такой механизм пылеулавливания используется в мокрых центробежных скрубберах (циклоны с водяной пленкой, выносной каплеуловитель скруббера Вентури и др.).
Как правило, орошение стенок пылеулавливающего аппарата необходимо для устойчивой работы всей технологической линии, предшествующей пылеуловителю. Так, например, образующиеся при сжигании твердого топлива на теплоэлектростанциях золовые частицы, обладая вяжущими свойствами, при смачивании могут создавать устойчивые отложения на внутренней поверхности газоходов и пылеуловителей. При этом увеличивается аэродинамическое сопротивление газового тракта котлоагрегата и нарушается его режим работы. Для предотвращения этого нежелательного явления стенки каплеуловителя скруббера Вентури, используемого в качестве золоуловителя на теплоэлектростанциях, омываются жидкостной пленкой, что обеспечивает непрерывное удаление частиц золы и устойчивую работу системы газоочистки котлоагрегата в целом.
Анализ работы скрубберов Вентури Кировской ТЭЦ-4 показал, что около 75% расхода воды используется для орошения стенок каплеуловителя и только 25% распыливается в трубе-коагуляторе, где происходит основное золоулавливание [13]. Очевидно, для снижения водопотребления скрубберов в целом необходимо определить минимальную интенсивность орошения, обеспечивающую эффективное удаление (смыв) уловленных частиц в систему гидрозолоудаления. В основе такого расчета должно лежать рассмотрение баланса сил, действующих на золовую частицу при ее взаимодействии с пленкой жидкости, омывающей поверхность каплеуловителя.
При попадании в жидкость кинетическая энергия частицы расходуется на преодоление силы сопротивления жидкостной пленки и силы расклинивающего давления, которое проявляется на малых расстояниях от стенки. Если частица преодолеет слой жидкости, то ее закреплению на стенке каплеуловителя способствует сила адгезии, а препятствуют - силы тяжести и гидродинамического давления набегающего вертикального потока жидкости.
Использование указанной физической модели позволило определить значение минимально достаточной интенсивности орошения стенок каплеуловителя q (1 м3 жидкости в секунду на 1 м длины окружности каплеуловителя) [14]
где Vоч - скорость золовой частицы на границе жидкостной пленки, орошающей каплеуловитель; rч - радиус золовой частицы.
Рассчитанные по формуле (3) зависимости q(r4) при различной начальной скорости частиц Vоч показаны на рис. 2.
Полученная расчетная зависимость (3) находится в хорошем соответствии с известными экспериментальными данными оптимальной плотности орошения каплеуловителей ТЭС: 0,1 - 0,15 л жидкости на 1 м3 очищаемых газов [7, 8], что свидетельствует о корректности предложенной теоретической модели.
Рис. 2. Графики зависимости минимально необходимого удельного орошения (q) от размера улавливаемых частиц при различной начальной скорости Vоч их движения:
1 - 0,1 м/с; 2 - 0,5 м/с; 3 - 1,0 м/с; 4 - 4,0 м/с; 5 - 10,0 м/с
