На рис. 42 показаны принципиальные схемы подвода потоков газа и воды в трубу-распылитель. Как видно, поток газов проходит вдоль трубы, а поток воды подводится через центральное сопло (а), через отверстия в горловине трубы (б) или стекает по всей внутренней плоскости конфузора — суживающей части (в). В зависимости от схемы отвода газов, в которой работают трубы — изменением положения диска. При этом сечение трубы может быть круглым или прямоугольным. Малые трубы-распылители с круглым сечением горловины (рис. 43). Трубы-распылители с центральным соплом 2,распыливающим воду, состоят из группы малых труб.
Рис. 42. Принципиальные, схемы труб-распылителей:
а — подвод воды в горловину; б — подвод воды через сопло; в — подвод воды по периметру конфузора; г — труба с изменением сечения горловины поворотными заслонками; о — труба с изменением сечения горловины передвижным конусом; е — труба с изменением сечения передвижным диском
Вода подводится к соплу по оси 3 и тангенциально 4. Все сочленения и арматура выполняются из нержавеющей, коррозионностойкой стали или медными. Трубы-распылители чугунные или из нержавеющего металла.
Весьма часто конфузоры труб выполняют съемными и заменяемыми. Чтобы исключить забивание сопел, вода, поступающая к ним, не должна содержать взвешенных твердых веществ более 50 мг/кг. Сопла тщательно устанавливаются по оси трубы, создавая по периметру равномерный веер разбрызгиваемой воды.
Опыт эксплуатации показывает, что малые трубы-распылители предъявляют повышенные требования к величине водородного показателя (рН) воды оборотного цикла газоочистки. При рН = 8
9 трубы обычно чистые; при рН около 10 появляются отложения в горловине, которые очень быстро нарастают при рН>12. Практически при рН
11 за 16 плавок толщина отложений в горловине труб Вентури достигла 10 мм. Отложения представляют собой чередующиеся слои: белые (известь) и коричневые (конверторная пыль). Радикальной мерой, исключающей такие отложения, являются стабилизация состава воды и поддержание водородного показателя в пределах 8 - 9.
Часто применяются малые трубы с диаметром горловины 90 мм. Степень улавливания пыли в таких трубах-распылителях в зависимости от их сопротивления, по данным Симона, приведена ниже:
|
Гидравлическое сопротивление, Па |
1000 |
5000 |
7000 |
9000 |
|
Степень улавливания, % |
99,48 |
99,44 |
99,74 |
99,83 |
Через каждую трубу диаметром 90 мм проходит примерно 2000 м3/ч продуктов сгорания; расход воды 1,0 л/м3 газов. Скорость газов в горловине около 90 м/с. На рис. 1 показана конструкция газоочистке “Гипрогазоочистка” состоящая из скруббера 7, труб-распылителей 2 (64 шт. диаметром 90 мм) и циклонного влагоотделителя 3. О высоком качестве очистки говорит отсутствие влаги в газах перед дымососом. В таблице приведены результаты замеров запыленности газов после такой газоочистки. Расход воды на скруббер 1800 м3/ч на сопла труб-распылителей 120 м3/ч. Количество продуктов сгорания за газоочисткой 100000 м3/ч. Интенсивность орошения в скруббере около 18 кг воды 1 м3 газов; удельный расход воды в трубах-распылителях 1,2 л/м3, сопротивление труб 10 000 Па. Содержание пыли после газоочистки показано в табл. 12.
В малых трубах-распылителях с подводом воды через сопло, расположенное по оси, поток газов пересекает водяной веер дважды: перед входом в трубу, а затем, когда поток воды отразился от стенок конфузора, при входе в наиболее узкую часть — горловину. В последнем случае скорость газов максимальна. Этим достигается хорошая смачиваемость всех частиц пыли - вода как бы их обволакивает, пыль коагулируется и выводится из потока при резких поворотах после труб или в сепараторах-влагоотделителях, завихрителях и других устройствах.
Приведенные данные подтверждают высокую степень улавливания в таких трубах.
Рис 1. Общий вид газоочистки с малыми трубами:
1 — скруббер; 2 — трубы-распылители; 3 — влагоотделитель
Недостатком этих конструкций является большое количество труб и сопел, подлежащих надзору. В новых установках малые трубы Вентури не применяются.
Большие трубы-распылители. Более простыми являются газоочистки, состоящие из труб-распылителей большого диаметра, так как их количество невелико (одна-две) и в них часто отсутствуют сопла, а вода подается через отверстия по периметру горловины.
В трубах, у которых вода подводится по периметру или подается поперек горловины, переливается через стенки конфузора или направляется по диску, газ встречается с потоком воды один раз, поэтому он должен обладать более высокой энергией и скоростью, чтобы раздробить поток воды и увлажнить все частицы. Для обеспечения высокой эффективности гидравлический перепад на больших трубах обычно принимается равным 12 000 Па по сравнению с 9000 Па на малых трубах. Скорости газов в горловине больших труб 120 - 180 м/с, а в горловине малых труб 80 - 100 м/с; удельные расходы электроэнергии соответственно 5 - 12 и 10 кВт-ч на 1000 м3 продуктов сгорания.
Сопоставлена эффективность очистки газов в малых трубах Вентури и в средних по величине (соответственно с диаметрами горловин 90 и 300 мм). Показано, что малые трубы более, эффективны и в них легко достижима очистка до 60 мг/м3.
Газоочистки, состоящие из малых труб-распылителей, применяют в настоящее время редко из-за их большого числа и повышенных эксплуатационных расходов; кроме того, при засорении одного - двух сопел очистка газов резко ухудшается. Большие трубы-распылители (в том числе и прямоугольные) без сопел все большое распространение.
Рис. 2. Газоочистка, состоящая из двух последовательных труб-распылителей большого (/) и малого (2) диаметров и влагоотделителя (3)
Рис. 3. Газоочистка фирмы «Баумко» из двух последовательных труб-распылителей (/) и (2) и угловых сепараторов (3) после каждой трубы
Газоочистки, состоящие из труб как малых, так и больших сечений, обеспечивают равномерное распределение газа по трубам и при чистых соплах в трубах они весьма надежны в эксплуатации. Равномерное распределение газа по трубам определяется тем, что сопротивление тракта до труб несоизмеримо мало по сравнению с сопротивлением труб. Трубы-распылители с горловиной больших сечений применяются во всех схемах отвода конверторных газов.
В зависимости от способа отвода конверторных газов применяются трубы с регулируемым или нерегулируемым сечением горловины. Регулирование горловины осуществляют подвижным конусом, передвижными иле, поворотными створами, передвижением одной из стен трубы-распылителя.
Сочетание труб-распылителей большого диаметра» выполняющих функцию скруббера, и аппарата тонкой очистки применяется в газоочистках еще с раннего периода развития кислородно-конверторного способа. Фирма «Баумко» дополнила эту схему сепараторами влаги и пыли, устанавливаемыми после каждой ступени трубы Вентури.
Прямоугольные регулируемые трубы широко применяются. Практически все конверторы емкостью 300 т и более в отечественных кислородно-конверторных цехах оборудуются такими трубами, выполняемыми с регулируемыми створками; положение створок соответствует давлению над конвертором и, следовательно, количеству газов, выходящих из него. Прямоугольные трубы применяются в регулируемых системах отвода газов без дожигания.
Схема газоочистки- конверторов емкостью 300 т с прямоугольными трубами-распылителями показана на рис. 47. Газы, выходящие из конвертора 7, пройдя котел - охладитель 2 при температуре 1000 - 800 °С, поступаю; в орошаемый газоход газоочистки 3. Вода к орошаемому газоходу поступает из оборотного цикла по трубам 11. Впрыскиваемая вода охлаждает газы до 250 - 300 °С. К бункеру орошаемого газохода 4 примыкают две трубы Вентури 5, затем в бункере первой ступени 6 газ делает поворот и, пройдя по газоходу 7, поступает во вторую регулируемую трубу Вентури 8, затем после бункера 9 направляется во влагоотделитель 10 и к эксгаустеру 14. Отвод шлама из элементов газоочистки осуществляется через гидрозатвор 12 
Рис. 4. Схема газоочистки за конверторами емкостью 300 т с трубами Вентури
по отво дящим линиям 13. Газоочистка рассчитана на пропускную способность газов из конвертора при подаче на продувку 1500 м3/мин кислорода. Регулируемые трубы обладают рядом преимуществ по сравнению с нерегулируемыми трубами, так как обеспечивают: а) эффективную очистку отходящих газов независимо от колебаний их расхода и запыленности; б) поддержание необходимого давления-разрежения над конвертором; в) использование при пленочном орошении воды с повышенной концентрацией взвешенных веществ.
В горловине вертикальной прямоугольной регулируемой трубы Вентури размещены две плоские поворотные лопасти с горизонтальными осями вращения. Изменяя зазор между лопастями, меняют количество газа, пропускаемого через трубу.
Трубы-распылители (трубы Вентури) применяют, как уже указывалось, не только как основной аппарат газоочистки, но и как аппарат для предварительного охлаждения газов. Подаваемая вода обеспечивает полное насыщение газов парами. В этих условиях трубы-распылители выполняют функции скруббера.
Остаточная запыленность очищенного газа, выходящего из газоочисток с большим сопротивлением потоку, зависит от суммарного сопротивления аппаратов газоочистки.
В установках, работающих по проектам Гипрогазоочистки, такая же остаточная запыленности достигается при более низком сопротивлении (10 - 11 кПа).