Совершенствование ресурсосберегающих технологий мокрого золоулавливания для ТЭС - Обеспечение оптимального давления орошающей жидкости в зоне ее контакта

2. Обеспечение оптимального давления орошающей жидкости в зоне ее контакта с запыленным газом. В орошаемых газоочистных аппаратах, к которым относятся скрубберы Вентури и др., распыливание жидкости осуществляется в спутный поток очищаемого газа. При этом основным механизмом пылеулавливания является инерционный захват пылевых частиц каплями жидкости, эффективность которого определяется критерием Стокса [7]
(1)
где р, d - плотность и диаметр частиц пыли; W - относительная скорость частиц и капель; μΓ - вязкость газа; dK - диаметр капель.
Известно, что с ростом критерия Стокса, эффективность захвата частиц каплями увеличивается [8, 9].
При прямоточном движении газового и жидкостного потоков значение относительной скорости W=Wг- Wж. В свою очередь, скорость капель при гидравлическом распыливании пропорциональна давлению распыла, а размер образующихся капель обратно пропорционален этому же значению [10,11].
Таким образом, в прямоточных скрубберах с увеличением давления рапыливаемой жидкости значение относительной скорости W будет убывать, а дисперсность генерируемых капель dK возрастать.
Анализ выражения (1) показывает, что должно существовать некоторое оптимальное давление распыла рорt, при котором критерии Стокса, а, следовательно, и эффективность захвата золовых частиц будет максимальной.
Авторами на основе исследования функциональной связи критерия Стокса с давлением распыливаемой жидкости St (р) получено выражение для расчета оптимального давления распыла [12]
(2)
Анализ формулы (2) показывает, что значение оптимального давления распыла при спутном движении газожидкостных потоков пропорционально квадрату отношения скорости запыленного газа к коэффициенту расхода распылителя, плотности распыливаемой жидкости и не зависит от свойств улавливаемых частиц (дисперсности, плотности), вязкости газовой и жидкой фаз, диаметра сопла распылителя.
На рис. 1 показаны графики зависимости критерия Стокса от давления распыливаемой жидкости при различных скоростях газового потока. Распыливаемая жидкость - вода (рж = 1000 кг/м³, рж = 0,001 Па-с), распылитель - центробежноструйная форсунка (ε = 0,70, dc = 8 мм), размер улавливаемых золовых частиц: dч = 5 мкм, рч = 2400 кг/м³.
Из приведенных кривых следует, что значение popt смещается в область больших давлений распыла с увеличением скорости W, пылевого потока. При этом максимумы значений критерия Стокса, а, следовательно, и эффективность захвата пылевых частиц, также возрастают. Данная закономерность сохранится и при изменении дисперсности и плотности пылевых частиц, типе распылителя и его абсолютных размерах, а также вязкости газовой и жидкой фаз.
Указанная зависимость увеличения КПД скруббера с ростом удельных энергозатрат на газоочистку ранее была экспериментально подтверждена во многих исследованиях [7, 8, 11].
Полученный результат (определение рорt может быть использован при оптимизации режимов эксплуатации прямоточных скрубберов. Он позволяет оценить эффективность их рабочих параметров и предложить возможные способы ее увеличения (изменение диаметров сопл форсунок, давления распыла, скорости газопылевого потока в зоне контакта с жидкостью и др).