ВНИИБ - Технология целлюлозно-бумажного производства. Справочные материалы. В 3-х томах. Том 1. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

292

4.5.

ОЧИСТКА

ОХЛАЖДЕНИЕ

ПЕЧНЫХ

ГАЗОВ

Для

получения чистой сырой сульфитной кислоты печной

газ

должен быть полностью

освобожден

от

пыли,

серного

идрида,

селена

мышьяка

охлажден

до

30-35

°С.

Охлаждают

газ с

целью лучшего поглощения

из

него

установках

для

получения сырой

кислоты,

также

для

обеспечения очистки

газа

от

SO-,,

Se и

O^.

5.1.

ХАРАКТЕРИСТИКА

ПЕЧНЫХ

ГАЗОВ

Газовая

смесь, получаемая

результате сжигания серы, выходит

из

печей

температурой

от

1000

до

1200

°С

содержит

ряд

нежелательных примесей

загрязнений: серный ангидрид, сублимированную сер),

оксиды мышьяка.

Эти

примеси способствуют саморазложению сульфитной кислоты

оказывают вредное

влияние

на

процесс варки целлюлозы, поэтому

они

должны быть удалены

из

газов

перед

поглощением

кислотных

башнях

или

других

абсорбционных

аппаратах.

Серный

ангидрид образуется

печи

процессе горения

и на

дальнейшем пути

газа

за

счет

перехода

SO-,

при

участии избыточного кислорода. Серный ангидрид, температура

кипения

которого около

45 °С и

температура

кристаллизации

16,8

°С,

находится

газе

газообразном

или

капельно-жидком

состоянии.

Во

влажной

среде

он,

по-видимому,

не

полностью

переходит

присутствующую

газах

виде тончай-

шего

тумана

размерами частиц

0,1

...0,5

мкм и в

виде мелких капель,

адсорбированных

на

частицах

пыли.

Образование

SO-,

увеличивает потери серы, усиливает коррозию аппаратуры.

Общее

объемное

содержание

SO-,

газовой

смеси

большой

степени

зависит

от

условий

работы

обычно

колеблется

газах серных

печей

от

0,1

до

0.2%,

при

нарушениях режима содержание

SO-,

может быть

значительно

выше.

Сера

попадает

газы

результате

сублимации,

присутствуя

в них

вначале

виде

паров,

которые,

охлаждаясь,

дальнейшем превращаются

в так

называемый серный

цвет,

состоящий

из

мельчайших частиц

тонкодисперсной

серы. Серный цвет осаждается

на

стенках аппаратуры

газоходов

весьма

быстро

их

забивает.

Мышьяк

присутствует

газах

преимущественно

виде мышьяковистого ангидрида

(температ)ра

возгон-

ки

218

°С).

Присутствие

его в

газах нежелательно вследствие отравляющего действия

на

человека

усиления

контактного

действия огарковой

пыли.

Для

очистки

охлаждения газа после печей применяют

или

работающие

последовательно

полый

наса-

дочный

скруббера,

или

полый

скруббер

барботажный

газопромыватель.

452.

СКРУББЕРЫ

первой ступени мокрой очистки

охлаждения газов обычно ставят полые скрубберы.

Температура

га-

зов,

поступающих

в эти

аппараты,

может

доходить

до

1200

°С,

температура газов

на

выходе

250..

300

°С.

Полая

Спрысковая

промывалка.

или

полый

скруббер,

(рис. 4.4) представляет собой стальной цилиндр,

фу-

терованный

шамотным

кирпичом

на

кислотостойкой

замазке

по

асбестовой

прокладке.

Газ

поступает

скруббер через

футерованный

штуцер, расположенный

нижней части корпуса

и.

поднимаясь вверх, промы-

вается

охлаждается

водой,

разбрызгиваемой форсунками.

Для

хорошего распыления

воды

ее

следует

пода-

вать подогретой,

так как при

эюм

уменьшаются

поверхностное натяжение

размер капель. Давление

фор-

с>нках

должно быть

не

менее

0,6...0.7

МПа.

Расход

воды

составляв!

5...10

м7ч

на 1 м"

площади

сечения

скруббера.

Промывалки

этого типа

МОГУТ

работать

и по

принципу прямотока.

Скорость газа

скруббере

не

должна превышать

1...

1.5 м/с во

избежание

уноса

водяных капель

газами.

Гидравлическое сопротивление полых

промывалок

обычно

не

превышает

150...200

Па. В

скр>ббере

улавли-

вается

заметное количество

SO^,

Промывную

воду

для

сокращения потерь серы большей частью

используют

повторно.

При

такой системе работы содержание

промывной

воде

полых промывалок составляет

0.03...0,04%.

SO,

-до

0,2%, селена

25.,.30

мг/л.

Полые

скрубберы

применяют,

главным

образом,

для

охлаждения,

увлажнения

предварительной

очист-

ки

горячих печных газов.

Промывка

газа

полом скруббере производится путем смешения тонко распыленной воды

газом

или

пропускания газа через тонкий слой стекающей жидкости. Загрязненная вода

стекает

и;

промывалки

в от-

стойник,

а из

последнего керамическим

или

кислотостойким стальным центробежным насосом снова подает-

ся в

спрыски.

Производство

целлюлозы

сульфитными

способами

293

Полые

скрубберы,

которых происходит только сниже-

ние

температуры газа

за

счет

испарения воды, называют

ис-

парительными.

идеальном случае

вся

подаваемая

в них

вода испаряется. Практически, некоторый избыток воды все-

гда

вытекает

из

скруббера.

Полые скрубберы,

которых осуществляется также

очи-

стка газа

от

пыли, орошаются

большим

количеством воды.

Объем

полого

испарительного

скруббера

определяется

по

формуле

Вода

V=-

(4.10)

где

—

общее количество тепла, затрачиваемое

на

испарение

воды,

кДж/ч;

К,ю~

объемный коэффициент теплопередачи,

кДж/(

м • ч •

град);

средняя разность температур

на

входе

выходе газа,

°С.

Надежные данные

для

расчета коэффициента теплопере-

дачи

испарительном скруббере

не

могут быть рекомендо-

ваны.

Поэтому пользуются

данными,

полученными

при ра-

боте

скрубберов

аналогичных условиях.

При

охлаждении газа

за

счет полного

испарения

воды

от

температуры

1100...

1200

до

300...350

°С

объемный коэф-

фициент

теплопередачи принимается

равным

630...

1260

кДж/(м

- ч •

град).

Средняя

разность температур

рассчитывается

как

средняя

логарифмическая

А/.

(4-П)

2,3/g^

Рис.

4.4. Скрубберы:

скруббер

ступени:

б -

скрубберы

ступени:

корпус;

2 -

футеровка

из

шамотного

кирпича;

колосниковая решетка;

4 -

форсунки;

насадка

из

керамических

колец;

6 -

перфори-

рованная

поворотная насадка;

7 -

сборник про-

мывных вод;

8 -

тощадки

для

обслуживания

где

начальная

температура

газа;

конечная

температура газа;

температура

испарения

воды,

принимаемая равной температуре мокрого термометра.

Техническая характеристика

полого

скруббера

ступени:

Производительность,

серы

сутки

Начальная

температура газа,

°С

1300

Конечная

температура газа,

°С

300

Диаметр

корпуса,

мм

2500

Высота корпуса,

мм 10 200

Толщина футеровки

кирпич

по

асбестовой

прокладке),

мм 258

Диаметр входного патрубка

для

газа

(в

свету),

мм

1300

Диаметр выходного патрубка

для

газа

(в

свету),

мм

1000

Расстояние

от оси

входного патрубка

до дна

скруббера,

мм

1300

Расстояние

от оси

выходного патрубка

до дна

скруббера,

мм

8600

Спрыски

ряда

по

Зшт.

Рабочий

объем скруббера,

м'

Во

избежание

конденсации серной кислоты

на

внутренней поверхности

стального

кожуха

скруббер

покрыт

тепловой

изоляцией,

обеспечивающей температуру

не

ниже

200

°С.

табл. 4.24 приведены расчетные количества воды, потребные

для

охлаждения

испарительном скруб-

бере

1000

нм

горячего газа

до 90

°С

при

условии

испарения

50%

воды,

при

начальной

температуре

вод

°С,

конечной

температуре вытекающей неиспарившейся воды

°С

начальном влагосодержании

воздуха

100

г/нм

294

Очистка

охлаждение печных газов

Расчетный

расход

воды

при

охлаждении газов, получаемых

серной печи,

от

1200

до 350 °С

составляет

100 л/ч на

сжигаемой серы

сутки.

Таблица 4.24

Расход

воды

полых

скрубберах

Начальная

температура

газа,

°С

200

300

400

500

Расход

воды

на

1000

нм'

газа,

122

232

345

468

Начальная

температура

газа,

°С

600

700

800

900

1000

Расход

воды

на 1

ООО

нм

газа,

570

685

800

918

1037

Производительность форсунки может быть определена

по

формуле

Ыр

кг/ч,

(4.12)

где

диаметр отверстия

в мм;

давление воды

ати;

и т -

коэффициенты.

Значение

коэффициентов

т и k

зависит

от

свойств жидкости.

Для

воды

(т =

0,5;

k =

12)

формула приоб-

ретав

вид:

(4.13)

Чем

выше напор воды

и чем

меньше диаметр отверстия форсунки,

тем

лучше распыляется

вода.

форсунки

следует

подавать

подогретую

воду,

так как при

этом уменьшается поверхностное натяжение

воды

диаметр капель. Подачу воды

форсунки

нельзя

регулировать

вентилями

на

водопроводной

линии,

так как при

этом уменьшается давление

форсунок

ухудшается распыление воды. Количество подаваемой

воды,

следовательно,

температуру газов

следует

регулировать

выключением

отдельных форсунок.

Перед форсунками

следует

устанавливать фильтры

для

воды

во

избежание забивания отверстий. Каждую

форсунку необходимо проверять

не

реже одного раза

сутки.

увеличением напора воды

и с

уменьшением диаметра сопла форсунки размеры капель уменьшаются,

т.е. увеличивается распыление воды

(табл.

4.25).

Поэтому

вод>

форсунки рекомендуется подавать

под

большим

напором.

Таблица

4.25

Зависимость

размера капель

от

напора воды

диаметра

сопла

форсунки

Диаметр

Давление

воды,

МПа

Диаметр сопла,

1,6

число

капель

800

280

180

%по

массе

57,7

20,0

13,0

9,3

2,2

число

капель

100

%по

массе

28.2

22,9

15,6

33,3

1,6

число

капель

1700

580

260

%по

массе

63,2

21,6

9,7

5.5

2,2

число

капель

300

150

100

%по

массе

47,6

23,8

15,9

12,7

3,25

число

капель

100

%по

массе

38,6

19,3

17,4

24,7

Объем,

Влагосодержание

теплосодержание насыщенного

водяными

парами

газа

при

различных темпе-

ратурах,

отнесенные

к 1 м

газа

при

нормальных условиях

(О °С, 760 мм рт.

ст.), приведены

табл.

4.26.

Теплоемкость

1 нм

сухого

газа

этой таблице

принята

равной 1,34

кДж/(кг

•

град),

что

соответствует

га-

зу

содержанием

12%

SCb.

Производство

целлюлозы

сульфитными

способами

295

Скрубберы

насадкой.

Насадочные

скрубберы (рис.

4.46)

служат

для

охлаждения

газа

от 350 до 35

°С

после полого скруббера; насадка

применяется

обычно

из

керамических колец.

Характеристика насадок

из

керамических колец приведена

табл.

4.27, характеристика

хордовых

насадок

табл. 4.28.

Гидравлические сопротивления насадок

зависимости

от

скорости

газа

плотности орошения представ-

лены

на

рис. 4.5; 4.6; 4.7; 4.8.

Скрубберы

насадкой справляются

довольно значительной перегрузкой

по

газу против проектной

- ес-

ли

увеличить количество подаваемого

газа,

то,

увеличив количество охлаждающей воды, можно достигнуть

той же

температуры

охлажденного

газа,

что и без

перегрузки.

Предел

перегрузки

ограничивается

возрас-

тающим сопротивлением скруббера

началом затопления насадки. Указанное свойство скрубберов

насад-

кой

объясняется тем,

что

коэффициенты теплопередачи

растут

увеличением скорости

газа

скруббере,

поэтому

при

увеличении

объема

проходящего газа поверхность насадки продолжает

оставаться

достаточной.

Таблица

4.26

Объем,

влаго-

теплосодержание

влажного газа

при

нормальном

давлении

Температура,

°С

Давление насыщенного

водяного пара

кПа

0,6080

1,226

2,334

2,481

2,638

2,805

2,981

3,158

3,354

3,560

3,766

3,991

4,227

4,472

4,737

5,011

5,305

5,609

5,923

6,257

6,600

6,972

7,355

мм

вод.ст

125

238

253

269

286

304

322

342

363

384

407

431

456

483

511

541

572

604

638

673

711

750

Влагосодержание

газа

при

насыще-

нии,

г/нм

сухого

газа

4,99

9,86

19,10

20,30

21,63

22,97

24,42

26.00

27,65

29,80

31,36

33,15

35,20

37,40

39,73

42,10

44,75

47,45

50,23

53,27

56,43

59,74

63,27

Те

пл

осодержан

ие

влажного газа,

кДж/нм

сухого

газа

12,27

39,65

75,11

79,51

84,28

89,10

94,17

99,52

105,09

110,70

117.11

123,31

129,96

137,00

144,37

151,82

160,07

168,40

177,11

186,20

195,78

205,75

216,26

Рабочий

объем

влажного

газа,

т/

/нм

сухого

газа

1,006

1,049

1,098

1,103

1.109

1,115

1,120

1,126

1,133

1,139

1,145

1,151

1,158

1,165

1,172

1,179

1,187

1,195

1,203

1,211

1,219

1,227

1,236

296

Очистка

охлаждение

печных

газов

Продолжение

ma6i

426

Температура,

°С

Давление

насыщенного

водяного

пара

кПа

7,757

8,179

8,610

9,071

9,552

10,06

10,58

11.13

11,71

12,31

12,92

13,58

14,27

14,97

15,71

16,48

17,28

18,12

18,99

19.89

20,83

21,81

22,83

23,88

24,98

26,12

27,31

28,54

29,81

31,14

32,51

33.93

35,41

мм

вод ст

791

834

878

925

974

1026

1079

1135

1194

1255

1318

1385

1455

1527

1602

1681

1762

1848

1936

2028

2124

•тл

i»*-i."

2328

2435

2547

2664

2785

2910

3040

3175

3315

3460

3611

Влагосодержание

газа

при

насыще-

нии,

г/нм

сухого

газа

67.02

70,95

75,13

79,60

84,10

89,12

94,27

99,80

105.70

111,80

118,40

125,20

132.50

140,10

148,40

157,10

166,40

176,20

186,50

197.50

209,30

221,80

235.20

249,50

264,90

281,80

298,60

317,60

337,60

359.00

382,70

408,20

435.00

Теплосодержание

влажного

газа,

кДж/нм

сухого

газа

226,94

238,87

251,22

264.16

277,26

291,67

306,49

322,40

339,15

356,48

375.24

394,33

434,85

436,03

459.27

483,39

509,31

536,19

564,74

594,97

627,30

662,13

698,64

737,67

780.04

825,76

872,57

923,48

978,00

1036,3

1100,4

1169,2

1242,1

Рабочий

объем

влажного

газа,

/н

сухого

газа

1,246

1,256

1,265

1,275

1.286

1,297

1,309

1,322

-lit

i,jjj

1,348

1,361

1,375

1,390

1,406

1,423

1,440

1.458

1.477

1,497

1,518

1,540

1,563

1,588

1,615

1,644

1,674

1,705

1,740

1,776

1,814

1,856

1,901

1.948

Производство

целлюлозы

сульфитными

способами

297

Окончание

maoi

4 26

Температура,

°С

100

Давление

насыщенного

водяного

пара

кПа

36,95

38,53

40,18

41,86

43,63

45,45

47,35

49,30

51,32

53,40

55,56

57,80

60,10

62,48

64,95

67,48

70.11

72,81

75,61

78,49

81,46

84,53

87,69

90,95

94,31

97,77

101,33

мм

вод.ст

3768

3929

4097

4269

4449

4635

4828

5027

5233

5445

5666

5894

6129

6371

6623

6881

7149

7425

7710

8004

8307

8620

8942

9274

9617

9970

10333

Влагосодержание

газа

при

насыще-

нии,

г/нм

сухого

газа

465,10

498,00

532,70

571,30

614,00

661,00

712,50

769,90

832,80

903.60

987,20

1079,00

1186,00

1308,00

1453,00

1623,00

1828,00

2079,00

2396,00

2801,00

3345,00

4106,00

5253.00

7173,00

10970,00

450,00

Теплосодержание

влажного

газа,

кДж/нм

с>

кого

газа

1323.4

1412,3

1506,1

1610,1

1725,7

1851,8

1990,1

2145,2

2314,3

2509,5

2770,2

2977,4

3263,4

2754,4

3984,2

4435,9

4944.0

5657,5

6508,3

7590.2

8880,6

1 1

088,9

164,6

19306,3

482,3

60257,6

Рабочий

объем

влажного

газа,

/н

сухого

газа

2,001

2,058

2,118

2,186

2,259

2,340

2,429

2,527

2,634

2,758

2.898

3,053

3,243

3,441

3,684

3,970

4,317

4,739

5,270

5,948

5.860

8,132

10.050

13,270

19,610

38,830

298

Очистка

охлаждение

печных

газов

Таблица

4.27

Характеристика

насадок

из

керамических колец

Размер колец,

мм

х25

50 х

х 5

оО

]

00 х

120

х 12

150 х 150 х 15

Удельная

поверхность,

м~/м^

221

165

113,0

87,7

57,5

5М

44,4

29,2

23,8

18,0

Масса

кг

704

525

656

510

652

500

638

502

624

501

623

470

Число

колец

в 1

м'

насадки

ООО

ооои

2U/Z

1000

538

zol

Примечание.

Удельная поверхность

масса насадки вычислены

по

нормам Щекинского

завода;

верхние

цифры

при

правильной укладке,

нижние

при

укладке навалом.

Таблица

4.28

Характеристика

хордовых

насадок

Толщина

доски,

мм

Зазор между

досками,

мм

Удельная

поверхность,

м /м

100

Свободное

пространство,

Длина

ребер досок

на 1

м~

горизонтального

сечения

скруббера,

100

Масса

насадки,

кг

275

220

183

157

138

ПО

275

216

188

166

135

133

Примечания.1.

Подсчеты произведены

для

укладки рядов насадки один

на

другой

без

просвета (все доски

одной

ширины).

Плотность древесины принята

550

кг/м

Производство

целлюлозы

сульфитными

способами

299

о».

Сэ

*-.

»-,

ч*

•^

•V

•х

9*.

--.

ас

---,

•

"•*,

•—

Гч.

•ф

•о

Ч:

•ч

•v

**.

ч_

^^*

•^

ч,

•^

—

ч*-

ч.

•

•s

ч»

•«t

ч»

•

•*

*Ч(

*Ч^

п>

4}J

»s

•.

ч.

к>

пхрозон

мшоэпд

он

оц

odouoH

vc/эшоц

0,1

0,2 0,3 0,4 0,5 0,7 1,0 2,0

Скорость

воздуха

м/с,

считая

насечение

пустого скруббера

Рис.

4.6. Сопротивление насадки

из

керамических

ко-

лец

Рашига

paiM

ером

50 х 50 х 5 мм

(навалом),

как

функция

скорости воздуха

плотности орошения:

-при

сухой насадке;

2. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ,

11,

—

при

плотности орошения соответственно

10,

15,

30,

40,

50, 75,

100, 150, 200, 230,

250

пхдооон

пшоопд

оноцд

odouon

ас/зшоц

с,

woo

700

500

400

300

200

0,1 0,2 0,3

0,40,5

0,7 1,0 0,1 0,2 0,3

0,40,5

0,7 1,0

Скорость

воздуха

м/с,

считая

на

сечение пустого скруббера

Рис.

4.7

Сопротивление

хордовой насадки

из

досок

100 х 10

мм

(зазор

мм) в

зависимости

от

скорости

воздуха'

приукладке

досок накрест.

—

сухая насадка;

2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 — при

плотности орошения

со-

ответственно

25, 50, 75,

100, 150,

170,

200, 230,

250

/м

ч;

— при

параллельной

укладке-

сухая насадка,

2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,

-при

плотности орошения

соответственно

5, 9, 15, 25, 50,

100,

150,

200, 230,

250

/М

700

0,1

0,2 0,3

0,40,5

0,7

1,0;

0,1

0,2 0,3

0,40,5

0,7 1,0

Скорость

воздуха

м/с,

считая

на

сечение пустого скруббера

Рис.

4.8

Сопротивление хордовой насадки

из

досок

100

х 10 ил/

(зазор

мм)

зависимости

от

скорости воздуха.

приукладке досок

накрест:

I —

сухая

насадка;

2, 3, 4, 5,

6,7,8

— при

плот-

ности

орошения соответственно

25, 50,

100,

150,

200, 230,

250м

/м

ч:

— при

параллельной укладке досок:

I —

сухая

насадка,

2, 3, 4, 5, 6 — при

плотности орошения соответственно

50,

100,

150,

200,

250

м'/и

-ч.

Производство

целлюлозы

сульфитными

способами

301

На

рис. 4.9,

4.10,

4.11

приведена зависимость коэффициента теплопередачи

от

скорости газа

плотности

орошения.

кольцо

Рашига

25x25мл*

Кольца

Рашига

35*35

мм

Решетки

N° 3

0,125

0,25

0,375

0,5

0,625

Скорости

воздуха

смеси

в м/с при

нормальных

условиях

Рис. 4.9.

Зависимость

коэффициента теплопередачи

от

скорости воздуха

при

охлаждении паровоздушной

смеси

водой

(водяной

пар

составляет

50%

объема

смеси):

- при

плотности орошения

25м

/м'

• ч; 2-

15м

/м'

• ч;

300

240

•

Кольца

Рашига

У-25мм

Кольца

Рашига

35*

35мм

Скорость

воздуха

смеси

8м/с

при

нормальных

Рис.

4.10.

Зависимость

коэффициента

теплопередачи

от

скорости воздуха

при

охлаждении

паровоздушной

смеси

водой

(водяной

пар

составляет

33%

объема

смеси):

- при

плотности

орошения

/м'

• ч; 2 -

.\f

• ч;

ч: 4 - 5 м

/м'

• ч

Указанные

графики получены

при

охлаждении

водой

cyxoi

воздуха

паровоздушных смесей

содержанием

50, 33 и 25

объемных процентов

во-

дяного

пара

(точки

росы

82, 73 и 67

°С

соответст-

венно).

Начальная

температура

сухого

воздуха

при

испытаниях

75...80

°С„

паровоздушных

смесей

80...90°С.

На

оси

абсцисс отложена

не

скорость газа

при

рабочих условиях,

скорость, рассчитанная

на

полное

сечение

пустого

скруббера

для

сухого газа,

приведенного

нормальным условиям.

скрубберах,

предназначенных

для

очистки

сернистого

газа, рекомендуется укладывать

на-

садку

в два

яруса,

чтобы

случае забивания ниж-

них

рядов насадки сублимированной серой иметь

возможность быстро заменить насадку первого

яруса,

не

разгружая скруббера целиком.

Сборник

оборотных

промывных

вод

следует

включать

объем

скруббера,

поскольку отдельно

стоящий

сборник обычно является

источником

сильного газовыделения.

180

а-120

•в-

•9-

•

Кольца

Рашига25*25мм

Кольца

Рашига

35*

35мм

0,125

0,5

0,625

Скорость

воздуха

смеси

8м/с

при

нормальных

условиях

Рис.

4. II.

Зависимость

коэффициента

теплопередачи

от

скорости воздуха

при

охлаждении

паровоздушной

смеси

во-

дой

(водяной

пар

составляет

25%

смеси):

- при

плотности орошения

м /м • ч; 2 -

/м

• ч;

3-5и%

- ч