Повышение эффективности процессов очистки и охлаждения доменного газа в полых форсуночных прямоточных скрубберах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.04, кандидат наук Юшков Николай Владимирович

  • Юшков Николай Владимирович
  • кандидат науккандидат наук
  • 2022, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
  • Специальность ВАК РФ05.14.04
  • Количество страниц 115
Юшков Николай Владимирович. Повышение эффективности процессов очистки и охлаждения доменного газа в полых форсуночных прямоточных скрубберах: дис. кандидат наук: 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика. ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет». 2022. 115 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Юшков Николай Владимирович

Введение

Глава 1. Анализ аппаратов и способов очистки доменного газа

1.1 Характеристика доменного газа и колошниковой пыли

1.2 Аппараты и методы обеспыливания колошникового газа

1.3 Инерционный механизм осаждения пылевых частиц на поверхности капель диспергированной жидкости

1.4 Процесс тепломассообмена в полом форсуночном скруббере

1.5 Выводы

Глава 2. Определение динамики движения капель жидкости и времени их взаимодействия с потоком газа по высоте полого форсуночного прямоточного скруббера

2.1 Уточнение метода расчета и определение основных параметров потока капель на выходе из центробежных форсуночных устройств в полых форсуночных прямоточных скрубберах

2.2 Исследование динамики и времени взаимодействия капель распыленной жидкости в потоке запыленного газа в полом форсуночном скруббере

Глава 3. Исследование процессов тепломассообмена при очистке газа в полом

форсуночном прямоточном скруббере

Глава 4. Уточнение метода определения суммарного коэффициента улавливания частиц колошниковой пыли доменного газа в полом форсуночном прямоточном

скруббере

Глава 5. Апробация уточненной метода исследования процессов очистки и охлаждения доменного газа и анализ эффективности работы полого форсуночного

прямоточного скруббера при различных схемах подачи технической воды

Заключение

Список сокращений и условных обозначени

Список литературы

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Промышленная теплоэнергетика», 05.14.04 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности процессов очистки и охлаждения доменного газа в полых форсуночных прямоточных скрубберах»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Доменный или колошниковый газ является побочным продуктом процесса выплавки чугуна в доменном производстве. С учетом присутствия в его составе горючих компонентов доменный газ широко используется в качестве газообразного топлива. В последнее время нашло применение использования потенциальной энергии избыточного давления колошникового газа для выработки электрической энергии на газовых утилизационных бескомпрессорных турбинах (ГУБТ).

Перед использованием в качестве топлива на газопотребляющих агрегатах или для выработки электрической энергии на ГУБТах доменный газ должен пройти предварительную очистку.

В настоящее время на большинстве аппаратах очистки отходящего газа доменных печей используется мокрый способ обеспыливания. Наиболее распространенным аппаратом мокрой очистки доменного газа является полый форсуночный прямоточный скруббер. Принцип работы данного аппарата газоочистки основан на инерционном механизме захвата частиц колошниковой пыли каплями распыленной форсуночными устройствами технической воды.

Фактические расходы технической воды на процесс очистки доменного газа в полом форсуночном прямоточном скруббере в зависимости от типа и конструкции составляют 1,5 - 6,0 м3 на 1000 м3 очищаемого доменного газа.

Существующие методы определения эффективности процессов очистки и охлаждения промышленных газов в мокрых пылеуловителях используют укрупненный подход, основанный на модели осевого движения капель, и не учитывающий их реальные траектории и реальное время взаимодействия с газом, а также наличие в объеме аппарата зон фазовых переходов на поверхности капель распыленной жидкости. С учетом вышеперечисленного, существующие методы могут давать существенную погрешность при определении эф-

фективности очистки и требуемого удельного расхода воды в современных полых форсуночных прямоточных скрубберах, использующих для распыла жидкости последовательную схему установки распыливающих устройств.

Поэтому актуальным является исследование работы полых форсуночных прямоточных скрубберов с точки зрения эффективности очистки газа и уточнение методов расчета процессов тепломассообмена и инерционного пылеулавливания в данных аппаратах газоочистки.

Цель работы: исследование процессов очистки и охлаждения доменного газа в полых форсуночных прямоточных скрубберах, уточнение метода определения качества очистки, направленное на повышение эффективности данных аппаратов газоочистки.

Задачи исследования:

1) анализ и уточнение метода определения основных параметров потока капель на выходе из односопловых и двухсопловых центробежных эволь-вентных форсуночных устройств, использующихся для распыла жидкости в полых форсуночных скрубберах;

2) определение скоростей и траекторий движения капель распы-лен-ной жидкости и времени их взаимодействия с потоком запыленного га-за по высоте полого форсуночного прямоточного скруббера;

3) определение параметров тепломассообмена, зон фазовых пере-хо-дов и распределения температур капель и газа по высоте полого форсу-ночного прямоточного скруббера с учетом реальных траекторий и време-ни взаимодействия с газом капель различных диаметров;

4) уточнение метода определения суммарного коэффициента улавливания частиц пыли за счет инерционного механизма осаждения в полом форсуночном прямоточном скруббере с учетом динамики движения капель распыленной жидкости и процессов конденсации водяных паров;

5) анализ эффективности работы пре-скруббера системы мокрой газоочистки доменного газа проекта компании Paul Wurth при различных схемах

подачи технической воды на примере газоочистного оборудования доменных печей №6, №7 ПАО «НЛМК».

Объект и предмет исследования.

Объект исследования - процессы инерционного захвата частиц колошниковой пыли и процессы тепломассообмена при взаимодействии капель распыленной жидкости с газом в полом форсуночном прямоточном скруббере.

Предмет исследования - полый форсуночный прямоточный скруббер.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1) уточнен метод определения параметров тепломассообмена и улавливания частиц пыли, отличающийся учетом скоростей и траекторий движения капель распыленной жидкости различных размеров и времени их взаимодействия с потоком доменного газа;

2) предложен коэффициент полезно использованной высоты полого форсуночного прямоточного скруббера, позволяющий учесть при расчетах процессов инерционного осаждения и тепломассообмена наличие разных групп капель в рассматриваемом расчетном участке;

3) уточнен метод определения суммарного фракционного коэффициента улавливания частиц пыли в полом форсуночном прямоточном скруббере за счет инерционного механизма осаждения, отличающийся учетом изменения осевой и радиальной скоростей и возможности попадания на стенку скруббера для разных групп капель.

Практическая и теоретическая значимость. Уточнен метод определения эффективности очистки и охлаждения газа в полом форсуночном прямоточном скруббере с учетом как осевой, так и радиальной составляющих абсолютной скорости капли, времени взаимодействия и коэффициента полезно использованной высоты. Практическая значимость работы заключается в возможности использования данного метода для определения оптимальной схемы подачи технической воды на полый форсуночный прямоточный скруббер и повышение эффективности его работы.

Методология и методы исследования.

Методология построена на апробированных зависимостях теории тепломассообмена, распыла жидкости центробежными форсуночными устройствами и инерционного осаждения частиц пыли на поверхности капель жидкости. В работе используются теоретические методы исследования, основанные на применении известных уравнения гидрогазодинамики, термодинамики и тепломассообмена.

Область исследований в соответсвии с паспортом специальности 05.14.04. - «Промышленная теплоэнергетика».

Научная новизна диссертационной работы соответствует пункту 3 «Теоретические и экспериментальные исследования процессов тепло- и массопе-реноса в тепловых системах и установках, использующих тепло. Совершенствование методов расчета тепловых сетей и установок с целью улучшения их технико-экономических характеристик, экономии энергетических ресурсов» паспорта специальности «Промышленная теплоэнергетика».

Основные положения, выносимые на защиту:

1) уточненный метод определения основных параметров потока капель на выходе из односопловых и двухсопловых центробежных эвольвент-ных форсуночных устройств, использующихся для распыла жидкости в полых форсуночных скрубберах;

2) результаты исследования динамики движения и времени взаимодействия капель распыленной жидкости с потоком газа с учетом реальных траекторий в полом форсуночном прямоточном скруббере;

3) результаты определения параметров тепломассообмена и инерционного осаждения частиц пыли при взаимодействии запыленного газа с распыленной жидкостью в полом форсуночном прямоточном скруббере;

4) уточненный метод определения суммарного коэффициента улавливания частиц пыли в полом форсуночном прямоточном скруббере с учетом зон инерционного осаждения и распределения объема данного аппарата газоочистки на зоны испарения и конденсации водяных паров.

Личный вклад автора заключается в проведении обзора посвященных тематике работы литературных источников отечественных и зарубежных авторов, в постановке задач исследования, выполнении теоретических исследований динамики движения капель жидкости в потоке запыленного газа в полом форсуночном прямоточном скруббере, в разработке уточненного метода расчета процессов инерционного пылеулавливания и тепломассообмена при взаимодействии потока запыленного газа с каплями распыленной жидкости в полом форсуночном прямоточном скруббере, в анализе режимов работы скрубберов конструкции Paul Wurth при различных схемах подачи технической воды.

Апробация работы. Основные результаты исследований, представленных в диссертационной работе, обсуждались на: IV - ой Всероссийской молодежной научной конференции: «Энергетика. Проблемы и перспективы развития», 2019г. и на Международной научно-технической конференции «Современные проблемы теплоэнергетики», 2019г.

Публикации результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работы, в том числе 4 научных статьи в рецензируемых журналах, включенных в Перечень ВАК.

Достоверность и обоснованность научных результатов подтверждается использованием фундаментальных законов переноса тепловой энергии и массы, использованием известных уравнений термодинамики, классических численных методов решения дифференциальных уравнений, а также сравнением результатов исследования с производственными данными.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения и пяти глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, включая иллюстративный материал, и содержит 25 рисунков, 7 таблиц. Список литературы включает 71 источник.

Глава 1. АНАЛИЗ АППАРАТОВ И СПОСОБОВ ОЧИСТКИ

ДОМЕННОГО ГАЗА

1.1 Характеристика доменного газа и колошниковой пыли

В первой главе рассмотрены свойства доменного газа и колошниковой пыли, описаны существующие схемы и аппараты систем газоочистки доменных печей. Представлены подходы к исследованию процессов мокрой газоочистки за счет использования механизма инерционного осаждения пылевых частиц на поверхности капель распыленной жидкости. Выполнен анализ теоретических моделей исследования процессов тепломассообмена при очистке вторичных газов в мокрых пылеуловителях. Рассмотрены различные методики расчета и исследования работы центробежных эвольвентных распылителей, использующихся для диспергирования жидкости в аппаратах мокрой газоочистки.

Доменный или колошниковый газ является вторичным продуктом процесса производства чугуна в доменном производстве. Доменный газ представляет собой смесь следующих газов: азот, окись углерода (угарный газ), углекислый газ, метан, водород, водяные пары. [1]

Физико-химический состав доменного газа определяется технологическим процессом выплавки чугуна и зависит от следующих факторов:

1) подготовка и исходный состав шихтовых материалов

2) величина избыточного давления под колошником доменной печи;

3) температура горячего дутьевого воздуха после воздухонагревателей;

4) количество окислителя (кислорода), содержащегося в дутьевом воздухе;

5) использование (количество) заменителей кокса (вдувание в доменную печь природного газа или пылеугольного топлива). [2, 3]

Колошниковый газ, являющийся вторичным продуктом доменного производства, загрязнен пылевыми частицами: при проходе через слой шихты и

кокса поток газа захватывает мелкие частиц пыли. В зависимости от типа загрузочного устройства и величины избыточного давления под колошником доменной печи начальная запыленность доменного газа составляет от 5 до 60 г/м3. [4]

В таблицах 1.1. и 1.2. приведены ориентировочный состав доменного газа и фракционный состав колошниковой пыли. Таблица 1.1 - Ориентировочный состав доменного газа

№ Компонент Содержание (объемных доли) , %

1. Оксид углерода (СО) 26,6

2. Азот (N2) 56,7

3. Метан (СН4) 0,9

4. Углекислый газ (СО2) 9,7

5. Водород (Н2) 3,2

6. Водяные пары (Н2О) 2,9

Таблица 1.2 - Фракционный состав колошниковой пыли

Размер частиц, мкм Содержание, %

>500 1,50

500-200 33,00

200-100 12,30

100-80 9,00

80-60 10,00

60-40 7,00

40-20 18,00

20-10 7,50

10-5 1,30

5-1 0,35

<5 0,50

С учетом количества отводимого колошникового газа (300 - 800 тыс. м3/ч - в зависимости от объема и режима выплавки чугуна) и

содержания в его составе горючих компонентов (окись углерода (СО), метан (СН4), водород (Н2)) целесобразно его использование в качестве газообразного топлива. В энергетическом хозяйстве предприятий черной металлургии колошниковый газ используется как топливо воздухонагревателей доменных печей, на различных видах методических нагревательных печей (в смеси с природным газом) прокатных производств и на котлах энергоблоков теплоэлектроцентралей. Также, для выработки электрической энергии на газовых утилизационных бескомпрессорных турбинах широко используется потенциальная энергия избыточного давления доменного газа для выработки электричества). Для нормальной работы данных агрегатов перед использованием отходящий колошниковый газ должен пройти предварительную очистку. [5, 6]

1.2 Аппараты и методы обеспыливания колошникового газа

Для улавливания колошниковой пыли из доменного газа применяют сухие и мокрые методы очистки. Выбор метода и технологии процесса очистки колошникового газа, конструкций газоочистного оборудования для обеспечения максимального качества и эффективности очистки определяется параметрами работы доменной печи и свойствами колошниковой пыли. [7]

Среди свойств колошниковой пыли, которые определяют метод и аппарат очистки доменного газа, выделяют следующие:

1) способность колошниковой пыли под действием силы инерции и силы тяжести отделяться от газового потока;

2) способность пылевых части колошникового газа при контакте с каплями потока диспергированной жидкости смачиваться и коагулировать (слипаться);

3) способность колошниковой пыли при турбулентном движении газового потока терять абсорбированную газовую оболочку;

4) способность колошниковой пыли получать электрический заряд под действием сильного электрического поля;

5) способность колошниковой пыли отфильтровываться при прохождении потока запыленного газа через различные фильтрующие материалы. [8] В настоящий момент в соответствии с методами очистки доменного газа существует классификация газоочистного оборудования, представленная на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Методы и аппараты очистки доменного газа

Аппараты газоочистки, основной принцип работы которых основан на смачивании пылевых частиц, характеризуются простотой и компактностью конструкции и большой энергоемкостью. Большие затраты энергии на процесс газоочистки в мокрых пылеуловителях обусловлены использованием в технологических схемах оборудования водооборотного цикла: (градирни, осветлители, насосные агрегаты). [9] Сухие аппараты газоочистки характеризуются меньшими эксплуатационными затратами за счет отсутствия вспомогательного оборудования и большей металлоемкостью конструкции из-за использующегося принципа очистки газа. [10]

В качестве газоочистного оборудования сухие аппараты нашли свое применение в качестве первой ступени очистки доменного газа - аппараты грубой очистки. В свою очередь мокрые пылеуловители используются для тонкой и полутонкой очистки колошникового газа. [11]

В схемах газоочисток доменного газа полый форсуночный скруббер является наиболее используемым аппарат полутонкой очистки. Скруббер конструктивно - это круглая колонна цилиндрической формы, в которой при взаимодействии капель жидкости и потока доменного газа происходит захват пылевых частиц. Данные аппараты мокрой газоочистки обеспечивают эффективный и качественный процесс газоочистки при размере пылевых частиц 5ч >10 - 20 мкм. [12] После контакта с потоком запыленного колошникового газа техническая вода с большим содержанием взвешенных частиц поступает на очистку и охлаждение в цикл оборотного водоснабжения мокрой газоочистки.

Принципиальная технологическая схема полого форсуночного скруббера представлена на рисунке 1.2.

Подвод запыленного доменного газа

Подвод технической воды

-

/ \ / ч

Подвод технической в

Отвод очищенного доменного газа

/ \

Отвод очищенного доменного газа

"74 / \ / \

Подвод запыленного доменного газа

1) 2) Рисунок 1.2 - Принципиальная технологическая схема полого форсуночного скруббера 1) полый форсуночный скруббер с прямоточной схемой взаимодействия потока газа и капель жидкости; 2) полый форсуночный скруббер с прямоточной схемой взаимодействия потока газа и капель жидкости;

С учетом направления движения капель распыленной жидкости и очищаемого потока колошникового газа выделяют противоточные и прямоточные конструкции полых форсуночных скрубберов. [13]

Кроме того, при относительно высокой разнице температур между колошниковым газом (температура газа на входе в скруббер 150 - 250оС) и каплями (их температура 25 - 50оС), большой теплоемкости использующейся для очистки воды, процессов испарения и конденсации в полом форсуночном скруббере происходит интенсивное охлаждение колошникового газа. [14]

Процесс газоочистки колошникового газа в полых форсуночных скрубберах неразрывно связан с процессами тепломассообмена. Повышение эффективности данных аппаратов мокрой газоочистки связано с использованием процесса конденсации водяных паров, содержащихся в насыщенном потоке газа: конденсация водяных паров на пылевых частицах колошникового газа обеспечивает их увлажнение, укрупнение за счет коагуляции и повышению вероятности столкновения с потоком капель распыленной форсуночными устройствами жидкости. [15]

Для распыла жидкости в полых скрубберах используются центробежные эвольвентные форсуночные устройства. Техническая вода, подаваемая на эвольвентную форсунку под определенным избыточным давлением, поступает тангенциально в камеру закручивания, где, вращаясь, перемещается в направлении к выходному отверстию (соплу). При истечении из выходного отверстия факел диспергируемой жидкости имеет конусовидную форму. В зависимости от конструкции и типа мокрого пылеуловителя для диспергирования технической воды используются форсуночные устройства с одним и двумя выходными отверстиями. [16]

Центробежные эвольвентные распылители характеризуются возможностью работы на технической воде с большим содержанием взвешенных частиц, высокой пропускной способностью, несминаемым жестким факелом и грубым диспергированием жидкости. Капли при диспергировании технической воды должны иметь относительно большой диаметр для предотвращения возможности их уноса потоком запыленного доменного газа, скорость которого в полых форсуночных скрубберах в зависимости от его конструкции может достигать 3 - 4 м/с. [17]

Форсуночные устройства в скрубберах устанавливаются ярусами в одном или нескольких сечениях перпендикулярно оси аппарата (до 14 шт. в каждом ярусе). Также в последнее время широко используется схема установки распыливающих устройств в линию по оси мокрого пылеуловителя. [18]

Принципиальная схема центробежной эвольвентной форсунки представлена на рисунке 1.3

Рисунок 1.3 - Принципиальная схема центробежного эвольвентного форсуночного устройства

КК - радиус камеры закручивания форсунки; К - радиус плеча закручивания форсунки; Гвх - радиус входного канала форсунки; X - угол между направлением оси входного канала и осью

сопла форсунки; Кс - радиус сопла форсунки.

Основными параметрами работы, определяющими работу центробежного эвольвентного распылителя, являются значения расхода и избыточного давления диспергированной жидкости, а также величина противодавления газа в аппарате, в котором осуществляется распыл. [19]

Наиболее важными характеристиками работы форсуночных устройств с точки зрения процессов инерционного осаждения пылевых частиц на поверхности диспергированной жидкости и процессов тепломассообмена являются: - средний диаметр капель диспергированной жидкости;

- значения радиальной и осевой составляющих абсолютной скорости диспергированной жидкости на выходе из распыливающего устройства.

Основное выражение, характеризующее работу центробежного эволь-вентного распылителя - это выражение, связывающее величину объемного расхода со значением перепада давления (разность величины избыточного давления диспергируемой жидкости и величины избыточного давления потока очищаемого газа в мокром пылеуловителе):

2 • ^ " p г± , (1.1)

Q = Мв-к-RC л

V Рж

где Q - производительность эвольвентного центробежного форсуночного устройства, м3 / с; - коэффициент расхода центробежного эвольвентного распыливающего устройства; r - радиус выходного отверстия форсуночного устройства, м; рж - величина избыточного давления диспергируемой жидкости на входе в центробежное эвольвентное форсуночное устройства, Па; рг - величина избыточного давления потока очищаемого газа, Па; рж - величина плотности диспергируемой жидкости, кг / м3. [20]

Одной из наиболее эффективных систем газоочистного оборудования является системы мокрой газоочистки колошникового газа конструкции компании Paul Wurth. Данная система газоочистки обеспечивает низкие затраты энергии и высокую эффективностью процесса мокрого пылеулавливания.

Технологическая схема мокрой газоочистки колошникового газа Paul Wurth представлена на рисунке 1.4.

Техническая вода после газоочисткщ

Химочищенная вода с насосной

станции

Грязный доменный газ после сухого

пылеуловителя

Чистый доменный газ на ГУБТ

Условные обозначения: 1 - пре - скруббер; 2 - скруббер с ЭРКЗ; 3 - элементыь регулируемых кольцевых зазоров; 4 - каплеотделитель; 5 - рециркуляционный насос;6 - конический зумф скруббера с ЭРКЗ; 7 - конический зумф пре - скруббера; 8 - конический зумф каплеотделителя; 9 - завихритель; 10 - газопровод, соединяющий скруббер и каплеотделителем; 11 - газопроводы подвода доменного газа к ЭРКЗ; 12 - тракт химически очищенной технической воды; 13 - тракт рециркуляционной технической водыи

Рисунок 1.4 - Технологическая схема мокрой газоочистки колошникового газа Paul Wurth

Аппаратом полутонкой очистки в данной схеме является пре-скруббер (полый форсуночный прямоточный скруббер). При постоянном движении потока запыленного газа и капель технической воды происходит интенсивное перемешивание, что, во-первых, обеспечивает улавливанию захват пылевых частиц, и, во-вторых, к эффективному охлаждению доменного газа.

Для пре-скруббера системы газоочистки конструкции компании Paul Wurth предусмотрена двухконтурная схема подачи технической воды.

Распыл жидкости обеспечивается девятью форсуночными устройствами, установленными по оси, вертикально в линию. Распыливающие устройства, установленные на данном аппарате мокрой газоочистки, характеризуются большими диаметрами выходных отверстий (68 - 84 мм). Техническая вода (12) с цикла оборотного водоснабжения газоочистки подается на четыре (пять) нижних форсунки пре-скруббера и три распыливающих устройства, орошающие элементы регулируемых кольцевых зазоров (ЭРКЗ) (3). После взаимодействия с потоком газа в ЭРКЗ вода собирается в конический зумф скруббера с ЭРКЗ (6) и по уравнительному трубопроводу поступает в конический зумф каплеотделителя (8). Далее с помощью насосного агрегата (5) рециркуляционная техническая вода (13) подается на пять (четыре) верхних форсуночных устройства пре-скруббера.

Для распыла технической воды на 4 - 8 ярусах орошения пре-скруббера используются двухсопловые центробежные эвольвентные форсуночные устройства, осуществляющие распыл вниз и вверх относительно направления движения потока запыленного колошникового газа.

1.3 Инерционный механизм осаждения пылевых частиц на поверхности капель диспергированной жидкости

Очистка потока запыленного колошникового газа в аппаратах мокрой газоочистки осуществляется за счет механизма инерционного столкновения пылевых частиц с поверхностью капель диспергированной жидкости. Далее капли, которые значительно крупнее частиц колошниковой пыли, легко осаждаются в каплеуловителе за счет инерционных и гравитационных сил. [20]

Вдали от потока капель распыленной жидкости пылевые частицы движутся со скоростью, равной скорости движения потока очищаемого газа. Вблизи от препятствия, роль которого в данном случае выполняют капли, за счет сил инерции траектории движения частиц пыли колошникового газа отклоняются и могут пересечь поверхность диспергированной жидкости.

Среди основных факторов, определяющих интенсивность механизма инерционного осаждения пылевых части на поверхности капель диспергированной жидкости, выделяют следующие:

1) фракционный размер пылевых частиц колошникового газа;

2) диаметр капель диспергированной жидкости;

3) скорость движения пылевых частиц (скорость потока очищаемого доменного газа);

4) абсолютная скорость движения потока капель диспергированной технической жидкости в потоке очищаемого газа;

5) физико-химические параметры доменного газа. [21] Эффективность инерционного механизма осаждения пылевых части на

поверхности капель распыленной жидкости характеризуется числом (критерием) Стокса:

= тЧ, (1.2)

аК

где Stk - значение числа (критерия) Стокса; тч - время динамической релаксации пылевых частиц, с; — - величина скорости движения капель жидкости относительно пылевых частиц, м / с; ^ - диаметр капель диспергированной жидкости, м.

Критерий Стокса определяет соотношение между кинетической энергией движения пылевой частицы и энергией взаимодействия (столкновения) частицы с поверхностью капли распыленной жидкости. [22]

Время динамической релаксации пылевых частиц, содержащихся в потоке газа определяется с учетом следующей зависимости:

Рч ^

18-

где рч - величина плотности частицы пыли, содержащейся в потоке

Похожие диссертационные работы по специальности «Промышленная теплоэнергетика», 05.14.04 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Юшков Николай Владимирович, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Старк С.Б. Пылеулавливание и очистка газов в металлургии / С.Б. Старк. - М.: Металлургия, 1977. - 328 с.

2. Старицкий В.И. Газовое хозяйство заводов черной металлургии /

B.И. Старицкий. - М.: Металлургия, 1973. - 496 с.

3. Юдашкин М.Я. Пылеулавливание и очистка газов в черной металлургии / М.Я. Юдашкин. - М.: Металлургия, 1984. - 320 с.

4. Сталинский Д.В. Решение проблем очистки доменного газа и энергосбережения / Д.В. Сталинский, Г.М. Каненко, В.В. Алхазов; под ред. Д.В. Сталинского // Сталь. - 2008. - №6. С. 85-90.

5. Алиев Г. М.-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов / Г. М.-А. Алиев. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

6. Страус В. Промышленная очистка газов / В. Страус. - М.: Химия, 1981. - 610 с.

7. Юдашкин М.Я. Механическое оборудование установок очистки газа / М.Я. Юдашкин, М.П. Карлов. - М. Металлургия, 1979. - 247 с.

8. Банит М.И. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов / М.И Банит, А.Д. Малыгин. - М.: Стройиздат, 1979. - 352 с.

9. Юрлов А.М. Высокоэффективные мокрые пылеуловители: учебное пособие / А.М. Юрлов, Ю.Г. Ярошенко. - Свердловск: УПИ, 1990. - 68 с.

10. Сперкач И.Е. Новые технологические и технические решения по газоочистной системе доменной печи / И.Е. Сперкач // Сталь. - 2007. - №3. -

C. 97-103.

11. Швыдкий В.С. Очистка газов / В.С. Швыдкий, М.Г. Логачев. М.: Теплоэнергетик, 2002. - 640 с.

12. Юшков Н.В. Совершенствование систем газоочисток доменного газа / Н.В. Юшков, В.Я. Губарев; под ред. Н.В. Юшкова // Молодой ученый. -2016 - №10 (114). - С. 166-169.

13. Вальдберг А.Ю. Технология пылеулавливания / А.Ю. Вальдберг, Л.М. Исаянов, Э.Я. Тарат. Л.: Машиностроение, 1985. - 192 с.

14. Володин А.М. Перспективные скрубберы для газоочистки в промышленности и тепловой энергетике / А.М. Володин // Энергетик. - 2018. -№8. - С. 29-32.

15. Литвинов А.Т. О влияние конденсации на эффективность улавливания высокодисперсных частиц при очистке газа мокрым методом/ А.Т. Литвинов // ЖПХ. - 1967. - Т.40. - № 2. - С. 353-361.

16. Бородин В.А. Распыливание жидкостей / В.А. Бородин. - М.: Машиностроение, 1967. - 265 с.

17. Систер В.Г. Исследование работы центробежной форсунки в режиме получения крупных капель / В.Г. Систер, Е.Н. Крюкова, М.К. Рустанбе-ков; под ред. В.Г. Систер // Естественные и математические науки в современном мире. - 2013. - № 7. - С. 18-28.

18. Головачевский Ю.А. Оросители и форсунки скрубберов химической промышленности / Ю.А. Головачевский. - М.: Машиностроение, 1967. -196 с.

19. Дорошенко Ю.Н. Подбор центробежных форсунок для осуществления мокрой очистки газов / Ю.Н. Дорошенко, В.В. Пенявский, О.Ю. Соловьева; под ред. Ю.Н. Дорошенко // Евразийское научное объединение. - 2015. Т.1. №4 (4) - С. 37-38.

20. Бородин В.А. Распыливание жидкостей / В.А. Бородин. - М.: Машиностроение, 1976. - 265 с.

21. Ефремов Г.И. Пылеочистка / Г.И. Ефремов, Б.П. Лукачевский. -М.: Химия, - 72 с.

22. Русанов А.А. Очистка дымовых газов в промышленной энергетике / А.А. Русанов, И.И. Урбах, А.П. Анастасиади. - М.: Энергия, 1969. -465 с.

23. Старк С.Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве / С.Б. Старк. - М.: Металлургия, 1990. - 400 с.

24. Шиляев М.И. О механизме улавливания пыли в пенных аппаратах / М.И. Шиляев, А.Р. Дорохов, П.Г. Нечаев; под ред. М.И. Шиляева // Известия вузов. Строительство. - 1996. - № 11. - С. 86-90.

25. Ужов В.Н. Очистка газов мокрыми фильтрами/ В.Н. Ужов. - М.: Химия, 1972. - 247 м.

26. Коузов П.А. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности/ П.А. Коузов, А.Д. Малыгин, Г.М. Скрябин. - Л.: Химия, 1982. - 256 с.

27. Шиляев М.И. Методы расчета и принципы компоновки пылеулавливающего оборудования: учебное пособие / М.И. Шиляев, А.Р. Дорохов. -Томск: Издательство ТГАСУ, 1999. - 209 с.

28. Шиляев М.И. Расчет процесса пылеулавливания в полом противо-точном скруббере с многоуровневой установкой форсунок / М.И. Шиляев, Ю.Н. Дорошенко; под ред. М.И. Шиляева // Тезисы докладов IV Всероссийской научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики». - 2004. - C. 421-422.

29. Фукс Н.А. Механика аэрозолей / Н.А. Фукс. - М:. Изд-во АН СССР, 1955. - 352 с.

30. Шиляев М.И. Элементарная теория газоочистки в центробежно-барбатажном слое / М.И. Шиляев, А.Р. Дорохов, А.И. Поливанов; под ред. М.И. Шиляева // Известия вузов. Строительство. - 1997. - №5. - С. 7781.

31. Терехов В.И. Математическая модель газокапельной струи с испаряющимися каплями / В.И. Терехов, М.А. Пахомов; под ред. В.И. Терехова // Труды Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену. -2006. - Т. 5. - С. 187-190.

32. Гордон Г.М. Пылеулавливание и очистка газов / Г.М. Гордон, И.Л. Пейсахов. - М.: Металлургия, 1964. - 499 с.

33. Вальдберг А.Ю. Охлаждение газов в мокрых пылеуловителях / А.Ю. Вальдберг, Ф.Е. Дубинская. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1971. - 59 с.

34. Егоров Н.Н. Охлаждение газов в скрубберах / Н.Н. Егоров. - М.: Госхимиздат, 1954. - 223 с.

35. Бажан П.И. Справочник по теплообменным аппаратам / П.И. Ба-жан, Г.Е. Каневец, В.М. Селиверстов. - М.: Машиностроение, 1983. - 552 с.

36. Володин А.М. Перспективные скрубберы для газоочистки в промышленности и тепловой энергетике // Энергетик. - 2018. - №8. - С. 29-32.

37. Вальдберг А.Ю. Использование конденсационного эффекта для повышения пылеулавливающей способности пенного аппарата / А.Ю. Валь-дберг, М.М. Зайцев; под ред. А.Ю. Вальдберга // Химическая промышленность. - 1965. - №11. - С. 845-846.

38. Розен А.М. Улавливание высоко дисперсных аэрозолей в тарельчатых колоннах методом конденсационного укрупнения / А.М. Розен, В.М. Костин; под ред. А.М. Розена // Химическая промышленность. - 1967. - №2. -С. 143-145.

39. Дерягин Б.В. Теория движения малых аэрозольных частиц в поле диффузии / Б.В. Дерягин, С.П. Баканов; под ред. Б.В. Дерягина // Докл. АН СССР. - 1957. - Т.117, №6. - 959-962.

40. Литвинов А.Т. О влиянии конденсации на эффективность улавливания высокодисперсных частиц при очистке газа мокрым методом // ЖПХ. -1967. - Т.40. №2. - С. 353-361.

41. Дерягин Б.В. Об осаждении частиц аэрозолей на поверхностях фазового перехода. Диффузионный метод пылеулавливания. Значение в медицине / Б.В. Дерягин, С.С. Духин; под ред. Б.В. Дерягина // Докл. АН СССР. -1956. - Т.111, №3. - С. 613-616.

42. Бородин В.А. Распыливание жидкостей / В.А. Бородин. - М.: Машиностроение, 1976. - 265 с.

43. Систер В.Г. Исследование работы центробежной форсунки в режиме получения капель / В.Г. Систер, Е.Н. Крюкова, М.К. Рустанбекова; под. ред. В.Г. Систер // Естественные и математические науки в современном мире. - 2013. -№7. - С. 18-28.

44. Строкач Е.А. Численное моделирование процесса распыливания керосина центробежной форсункой / Е.А. Строкач, И.Н. Боровик; под ред. Е.А. Строкач // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение. - 2016. - №3 (108). - С. 37-54.

45. Ходырев А.И. Об инерционном осаждении капель жидкости, впрыскиваемой в трубопровод центробежной форсункой / А.И. Ходырев, В.В. Муленков; под ред. А.И. Ходырева // Территория Нефтегаз. - 2018. - №23. - С. 72-73.

46. Хавкин Ю.И. Центробежные форсунки / Ю.И. Хавкин. - Л.: Машиностроение, 1976. - 168 с.

47. Швыдкий В.С. Теоретические основы очистки газов / В.С. Швыдкий, М.Г. Ладыгичев, Д.В. Швыдкий. - М.: Машиностроение - 1, 2011. - 502 с.

48. Вальдберг А.Ю. Обобщенная оценка дисперсности распыла гидравлических форсунок / А.Ю. Вальдберг, Н.М. Савицкая; под ред. А.И. Валь-дберга // ТОХТ. - 1989. - Т.23. - №5. - С. 689-693.

49. Витман Л.А. Распыливание жидкостей форсунками / Л.А. Витман, Б.Д. Кацнельсон, И.И. Палеев. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. - 264.

50. Юшков Н.В. Уточнение методики расчета односопловых и двух-сопловых форсуночных устройств / Н.В. Юшков, В.Я. Губарев, А.Г. Арзамасцев; под ред. Н.В. Юшкова // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2019. - №1. - С. 94-104.

51. Бурдыкин В.Д. Центробежная форсунка для дизелей / В.Д. Бурды-кин // Автомобильная промышленность. - 2016. №7. С. 7-10.

52. Бурдуков А.П. Осаждение аэрозоля в закрученном газожидкостном слое / А.П. Бурдуков, А.М. Гольдштик, А.Р. Дорохов, П.Г. Нечаев; под ред. А.П. Бурдукова // ТОХТ. - 1986. - Т.20. - №4. - С. 566-568.

53. Вальдберг А.Ю. Охлаждение газов в мокрых пылеуловителях / А.Ю. Вальдберг. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1978. - 59 с.

54. Ахметов Ю.М. Численное моделирование течения газа в вихревых устройствах / Ю.М. Ахметов, Э.И. Зангиров; под ред. Ю.М. Ахметова // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2016. - Т.20. - №2(72). - С. 66-72.

55. Андриевская Н.В. Система управления процесса охлаждения в аппарате воздушного охлаждения газа / Н.В. Андриевская, В.О. Раскошинский; под ред. Н.В. Андриевской // Научно-технический вестник Поволжья. - 2018. - №12. - С. 185-188.

56. Калиткин Н.Н. Численные методы / Н.Н. Калиткин. - М.: Наука, 1978. - 512 с.

57. Юшков Н.В. Тепломассообмен при различных режимах очистки и охлаждения доменного газа в пре-скруббере системы мокрой газоочистки доменной печи /Н.В. Юшков, В.Я. Губарев; под ред. Н.В. Юшкова // Вестник МЭИ. - 2018. - №5. - С. 16-23.

58. Андреев Е.И. Расчет тепло- и массообмена в контактных аппаратах / Е.И. Андреев. - Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 192 с.

59. Телегин А.С. Тепломассоперенос: учебное пособие для вузов / А.С. Телегин, В.С. Швыдкий, Ю.Г. Ярошенко; под ред. А.С. Телегина. - М.: Металлургия, 1995. - 400 с.

60. Браунштейн Б.И. Гидродинамика, массо- и теплообмен в колонных аппаратах / Б.И. Браунштейн, В.В. Щеголев; под ред. Б.И. Браунштейн. -Л.: Химия, 1988. - 336 с.

61. Губарев В.Я. Теплообмен газокапельной среды с высокотемпературной поверхностью / В.Я. Губарев, Ю.В. Шацких; под ред. В.Я. Губарева // Теплофизика высоких температур. - 2005. - Т.43. - №5. - С. 774-779.

62. Браунштейн Б.И. Гидродинамика, массо- и теплообмен в колонных аппаратах / Б.И. Браунштейн, В.В. Щеголев; под ред. Б.И. Браунштейн. -Л.: Химия, 1988. - 336 с.

63. Арзамасцев А.Г. Особенности расчета теплообмена при течении водовоздушного потока в каналах с конденсацией пара на поверхности /

А.Г. Арзамасцев, В.Я. Губарев, Ю.О. Морева; под ред. А.Г. Арзамасцева // Инновационное развитие. - 2016. - №2 (2). - С. 4-5.

64. Бурдуков А.П. Массообмен в газовой фазе центробежно-барба-тажного слоя / А.П. Бурдуков, А.Р. Дорохов, В.И. Казаков; под ред. А.П. Бурдукова // Теплофизика и аэромеханика. - 1996. - Т.3. - №2. - С. 173-179.

65. Салахова Э.И. Исследование тепломассообменных процессов в аппаратах с контактными устройствами / Э.И. Салахова, А.В. Дмитриев, О.С. Дмитриева; под ред. Э.И. Салаховой // Вестник современных технологий. -2018. - № 4.1 (19). - С. 149-150.

66. Шиляев М.И. Физико-химическое моделирование совместного тепломассообмена и пылеулавливания в барботажных аппаратах / М.И. Шиляев, А.В. Толстых, А.Н. Деренок, Е.М. Хромова; под ред. М.И. Шиляева // Ползуновский вестник. - 2004. - №1. - С. 77-82.

67. Дмитриева О.С. Тепломассообменный аппарат с комбинированной схемой взаимодействия потоков газа и жидкости в системах оборотного водоснабжения / О.С. Дмитриева, А.В. Дмитриев, А.Н. Николаев; под ред. О.С. Дмитриевой // Вестник Казанского технологического университета. -2012. - Т. 15. - №11. - С. 146-148.

68. Долгушина О.В. Тепломассообмен между потоком капель и газовым потоком в контактном аппарате с пленочными форсунками / О.В. Долгушина, Н.И. Платонов, Д.М. Долгушин, В.П. Семенов; под ред. О.В. Долгушиной // Челябинский физико-математический журнал. - 2008 - №25 (126). -С. 51-55.

69. Юшков Н.В. Исследование процесса тепломассообмена в пре-скруббере системы мокрой газоочистки доменного газа проекта компании Paul Wurth / Н.В. Юшков, В.Я. Губарев; под ред. Н.В. Юшкова // Вестник ЮжноУральского государственного университета. Серия: Энергетика. - 2018. -Т.18- №1. - С. 5-11.

70. Латыпов Д.Н. Расчет эффективности пылеулавливания в скруббере для низконапорных газов / Д.Н. Латыпов // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - Т.16. - №13. - С. 101-103.

71. Шиляев М.И. К вопросу об осаждении тонкодисперсной пыли на капли в полых форсуночных скрубберах за счет конденсационного эффекта / М.И. Шиляев, Е.М. Хромова, И.Б. Оленев; под ред. М.И. Шиляева // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2006. - №3. - С.75-84.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.