理论教育 窑气除尘降温设备方案探讨

窑气除尘降温设备方案探讨

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:从石灰窑出来的窑气中二氧化碳含量为30%~35%,温度为200~300℃,在送入饱充罐之前必须进行除尘和降温。在窑气上升与洗涤用水下降的过程中,窑气与水充分接触,将杂质和热量传递到水中,窑气被降温净化。窑气、气液微粒、含水粉尘微粒切线进入旋风分离器,气液微粒被彻底分离,含水粉尘微粒与水珠沿器壁旋转下行作为底流排出,被降温净化的窑气作为溢流从旋风分离器顶部被抽出。

窑气除尘降温设备方案探讨

石灰窑出来的窑气中二氧化碳含量为30%~35%,温度为200~300℃,在送入饱充罐之前必须进行除尘和降温。从石灰窑排出的窑气首先进入旋风分离器进行粉尘分离,但分离后的窑气不仅温度高,而且还含有一定量的细微颗粒粉尘,所以要进入窑气洗涤器进一步除尘和降温。窑气洗涤器的种类很多,常用的有泡罩式洗涤塔、填料式洗涤塔、泡沫式洗涤塔和文丘里洗涤器。

(一)泡罩式洗涤塔

泡罩式洗涤塔如图4-15所示,主要由塔体、塔板、泡罩组成。塔体是采用铸铁分段铸造而成,一般为6~7段,在每段塔体的侧面可安装观察视镜。在塔体的锥形盖顶部设有气体出口,位于气体出口的塔顶内侧设有折流板或圆形吊罩,使气体带出的水分得到进一步分离。在下段塔体的侧面设有窑气入口管,入口管直达塔中心并向下弯曲,管口开成锯齿形。在塔底中心设有污水排出口,出水管插入污水箱底部,水箱内保持有一定液位使塔底液位高出窑气进气出口,同时保证液位水柱高度略大于塔内真空度相当的水柱高度。塔板位于两段塔体之间,一般为3~4块,板中心带有圆孔,圆孔的边缘向上凸起,形成圆形凸台。在塔板的外围设有略低于凸台的溢流管,当塔板上的液位高出溢流管时水经溢流管流到下一块塔板。泡罩是一个半圆形空心球体,边缘为锯齿形,泡罩的锯齿边缘内径略小于凸台底部外径,罩体盖在凸台之上。

图4-15 泡罩式洗涤塔

1—塔段 2—塔板 3—泡罩 4—溢流管 5—进气管 6—抽气管 7—给水管

窑气进入塔内后,从塔底水面逸出,形成多条上升气流,同时窑气被初步降温并将部分杂质留在塔底水中。洗涤用水从最上层塔板的侧上方进入,逐层经溢流堰出水口向下流动,直达塔底。上升气流从塔板的中心孔上升,经凸台与泡罩锯齿的间隙从塔板上的水面逸出,再次形成多条上升气流,逐层升至塔顶,经塔顶折流板或吊罩脱水后从塔顶抽出。窑气在逐层穿过塔板液面时将杂质留在水中,并实现了热量传递,窑气被降温净化。

在泡罩式洗涤塔内气液两相接触良好,洗涤效果好;但塔内真空度最高可达到2.13×104Pa,每层阻力损失约为 3.92×103Pa,所以阻力损失较大。洗涤塔需用容积约为0.3m3/(d·t)石灰。

(二)填料式洗涤塔

填料式洗涤塔如图4-16所示,塔板为格网状金属板,一般为三层,塔板上布满环形填料,洗涤用水由塔顶锥形盖侧方进入中央分水器,由分水器将水均匀分布到最上层填料环上,水经过填料环之间的空隙从塔板格孔的边缘形成雨丝逐层下落。窑气从塔底水面逸出,上升过程中与从塔板下来的雨丝逆流接触,经塔板格孔中心和填料环间的空隙逐层上升。在窑气上升与洗涤用水下降的过程中,窑气与水充分接触,将杂质和热量传递到水中,窑气被降温净化。

填料式洗涤塔每层阻力损失约为1.96×103Pa,洗涤塔需用容积约为0.2m3/(d·t)石灰。

(三)泡沫式洗涤塔

泡沫式洗涤塔如图4-17所示,塔板为周边带有溢流管的孔板,孔径为4~6mm,一般为2~3层。洗涤用水经塔顶分水器均匀分布到上层塔板上,给水量略大于板孔出水量,多余部分经溢流管流到下一层,使塔板上形成一定的液位。窑气从塔底水面逸出上升过程中与从板孔流下的雨丝逆流接触,经板孔上升穿过筛板水面时形成气液泡沫沸腾层,窑气与水充分接触,窑气被降温净化。

图4-16 填料式洗涤塔

图4-17 泡沫式洗涤塔

泡沫式洗涤塔每层塔板阻力损失约为1.47×103Pa,窑气通过板孔的平均流速为8~15m/s,溢流管(或溢流挡板)高度为70~80mm,上筛板以上和下筛板以下缓冲高度为0.8~1.0m,洗涤塔需用容积约为0.1m3/(d·t)石灰。(www.daowen.com)

(四)文丘里洗涤器

文丘里洗涤器如图4-18和图4-19所示,主要由文丘里管和旋风分离器组成。文丘里管由收缩管、喉管、扩大管和给水喷嘴组成。收缩管的中心夹角为23°~25°,扩大管的中心夹角为7°,喷嘴均匀分布在喉管进口处或收缩管出口处,喷嘴出水方向与收缩管和喉管的接口线中心夹角为25°。

窑气进入收缩管后被挤压提速,与喷嘴均匀喷出的水流斜向逆流接触,形成雾化气液微粒和液固微粒,呈紊流状态通过喉管。窑气在通过喉管的过程中,窑气中的粉尘进一步吸水形成含水微粒。进入扩大管后,气体压力逐渐减小,速度减慢,气液微粒逐渐分离。窑气在通过文丘里管的过程中,粉尘吸水形成微粒的同时,与水进行了热量传递。窑气、气液微粒、含水粉尘微粒切线进入旋风分离器,气液微粒被彻底分离,含水粉尘微粒与水珠沿器壁旋转下行作为底流排出,被降温净化的窑气作为溢流从旋风分离器顶部被抽出。

图4-18 文丘里洗涤器流程图

1、5—收缩管 2、6—喉管 3、7—扩大管 4、8—旋风分离器

图4-19 文丘里管装置图

1—扩大管 2—喉管 3—喷嘴 4—胶管 5—供水环管 6—收缩管

文丘里洗涤器喉管气流速度为55~65m/s,气流在喉管内的停留时间为0.003~0.004s,给水压力为0.1MPa,喷嘴直径为3~4mm。旋风分离器进气速度为12~15m/s,底流水柱高度应大于分离器内真空度相当水柱高度。

洗涤塔总容积可用式(4-9)计算

式中 V——洗涤塔总容积,m3

A——甜菜加工量,t/d

a——加灰量,有效氧化钙对甜菜的质量比

V0——煅烧出1t有效氧化钙所产生的窑气需用洗涤塔容积,m3/(t·d)。泡罩式V0=0.3;填料式V0=0.2;泡沫式V0=0.1

K——生产不均衡系数,取0.8~0.9

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