2. Постановка задачи исследования

Из литературного обзора /1-12/ следует, что проблема охраны воздушного бассейна в настоящее время стоит весьма остро. В пер­вую очередь это касается очистки от двуокиси серы - одного из ос­новных компонентов в числе газообразных вредных выбросов. Наибо­лее приемлемым, с точки зрения экономики и охраны окружающей сре­ды, является способ одновременного подавления твердых золовых выбросов и двуокиси серы, предложенный в работе /1З/.

Интересным, на наш взгляд, является использование в качестве аппарата противоточного, полого скруббера-абсорбера со встречно движущимися потоками золовых частиц и капель. В отличие от ско­ростных аппаратов - скрубберов с трубой Вентури, такие устройст­ва обладают рядом преимуществ, а именно:

1. достаточно большое время контакта капель с газом - поряд­ка 2-3 сек.;

2. малое аэродинамическое сопротивление аппарата - 30-50 мм вод. ст;

1. простота конструктивного исполнения.

Для возможности поиска путей повышения эффективности работы существующего оборудования, а также определения эффективности перспективных методов очистки, необходима разработка соответствую­щих методов расчета таких устройств. До настоящего времени, насколько нам известно, не разработаны универсальные методы расчета газоочистных аппаратов с одновременным учетом процессов пылеулав­ливания и абсорбции SО₂ из дымовых газов.

В соответствии с изложенным, основными задачами настоящего исследования являются:

1. установление и описание гидродинамических и физико-хими­ческих процессов, происходящих в системе мокрого золоулавливания;

2. разработка теории процессов пылеулавливания и абсорбции;

3. развитие на этой основе математической модели расчета процессов тепло- массообмена, пылеулавливания и абсорбции применительно к абсорбционному аппарату в целом;

4) проведение экспериментальных исследований по определению частных характеристик в процессах поглощения сернистого ангидрида водными щелочными растворами;

5) проведение расчетных исследований для выявления оптимальных параметров скруббера-абсорбера;

6) сравнение результатов расчета с данными, полученными на натурной промышленной установке;

7) оценка экономической эффективности от внедрения противоточного полого скруббера-абсорбера в производство.

2. Основы рабочего процесса в противоточном полом скруббере-абсорбере

Течение многокомпонентной, многофазной системы в аппаратах противоточного типа сопровождается процессами взаимодействия меж­ду полидисперсными жидкими каплями и противоположно движущейся га­зовой средой, несущей твердые золовые частицы. Эти взаимодействия сопровождаются обменом теплом, веществом и импульсом. Так, например, в системе протекают процессы тепло- массообмена между жидкой и газовой фазами, осаждение твердых золовых частиц на капли распыленной жидкости, которые осложняются абсорбцией газов (главным образом SО₂) на капли и т.п.

В общем случае, абсорбцией называется процесс поглощения газа жидкостью. Обязательным условием является растворимость газа в абсорбирующей жидкости. Обычно, газ представляет собой смесь, одни компоненты которой растворимы в жидкости и подлежат абсорбции, а другие, практически, не растворимы и ведут себя индиффе­рентно.

Нас будет интересовать, в первую очередь, абсорбция SО₂ из дымовых газов водными растворами. При этом абсорбция может носить чисто физический характер растворимости газа в неактивном жидком сорбенте, либо может быть осложнена химической реакцией (хемосорбция). Во втором случае ускорение абсорбции происходит за счет присутствия в растворе активных поглотителей. Тем не менее, между областями чисто физической абсорбции и абсорбцией, связанной с химической реакцией, резкой границы провести нельзя. Ужe в таком случае, как абсорбция SО₂ водой, часть поглощен­ных молекул в результате реакции с растворителем образует ионы и химизм этого процесса может оказывать влияние на скорость абсорбции.

Только потому, что это влияние не проявляет себя достаточ­но заметным образом, обычно такие случаи относят к физической абсорбции.

Таким образом, для более полного учета абсорбции необходи­мо тщательное исследование физико-химических процессов, протекаю­щих, как в системе мокрого золоулавливания (МЗУ), так и в систе­ме гидрозолоудаления (ГЗУ). В последнем случае исследование про­цессов в системе ГЗУ необходимо для определения химического состава орошающей воды.