Hình 2-11. Thiết bị trung hòa đ−ờng ống kiểu nằm 1. N−ớc mía vμo 7. Thiết bị thoát khí
2. Khí SO2 vμo 8. ống thoát CO2
3. Vòi phun 9. Cửa sửa chữa
4. Kim 10. N−ớc mía trung hòa ra
5. ống sữa vôi 11. ống xả đáy
6. Phòng phân tán khí
(a) (b)
Hình 2-12. thiết bị trung hòa đường ống kiểu đứng a. Trung hòa đ−ờng ống kiểu phun
1. ống sữa vôi
2. N−íc mÝa sau trung hòa ra
3. KhÝ CO2 vμo 4. Vòi phun 5. N−íc mÝa vμo
1. ¦u ®iÓm
- Thiết bị kết cấu giản đơn, chế tạo dễ dμng, thao tác vμ quản lý thuận lợi chiếm diện tích nhỏ.
- Khí SO2 tự vμo, hệ thống lưu huỳnh lμm việc áp suất âm, không cần thiết bị nén không khí, SO2 không ra ngoμi không khí.
- Hiệu suất hấp thụ tương đối cao ≥ 90 - 95% đạt cường độ SO2 cao có thể tới 15 - 18ml, hỗn hợp với sữa vôi vμ nước mía hỗn hợp đều đặn.
- Lợi dụng áp lực thủy tĩnh của nước mía vμ mật chè không cần động lực, bảo d−ỡng thiết bị thuận lợi.
2. Quá trình làm việc của thiết bị phun có thể phân thμnh 3 giai đoạn:
+ Dung dịch giảm áp tăng tốc độ
+ Dung dịch tốc độ cao hấp thụ khí vμ hỗn hợp + Hỗn hợp khí, dịch giảm tốc tăng áp.
a. Dung dịch giảm áp tăng tốc độ
N−ớc mía qua bơm sau khi tăng áp (th−ờng 0,3 - 0,4MPa) đi vμo vòi phun vì
diện tích vòi phun giảm nhỏ lưu tốc tăng còn áp lực thủy tĩnh giảm, áp lực thủy tĩnh dung dịch biến thμnh động năng. ở vị trí vòi phun ra, áp lực thủy tĩnh dung dịch giảm thấp tương ứng với tĩnh áp thể khí bên ngoμi vòi phun còn lưu tốc tăng đến 20 - 30m/s i lưu tốc vò phun ra quyết định bởi áp lực nước mía trước vòi phun vμ tính theo công thức:
V = ϕ 2gH (2-5)
Trong đó:
ϕ: Hệ số lưu tốc
g: Gia tốc trọng tr−ờng 9,8m/s2
H: Chênh lệch áp lực thủy tĩnh tr−ớc vμ sau vòi phun (m cột n−ớc)
Thường dựa vμo hệ số áp lực thủy tĩnh trước vμ sau vòi phun MPa x 100 để tính ϕ quyết định bởi loại vòi phun, độ bóng gia cong bề mặt vμ độ nhớt của dung dịch.
Nếu gia công tốt ϕ = 0,95 - 0,97 đối với nước, nước mía: 0,9 - 0,94 mật chè: 0,86 - 0,90.
Ví dụ: áp lực thủy tĩnh trước vòi phun 0,3MPz (ati) (tức 30m cột nước), lưu tốc n−ớc mía ra khỏi vòi phun:
V = 0,92 x 302.9,8. = 22,3 m/s b. Sự hút vào của khí
Lưu tốc ở miệng vòi phun ra có tốc độ cao. Thể khí ở bề mặt vμ xung quanh ma sát mãnh liệt, động năng dịch thể chuyển động chuyển cho thể khí vμ ở vòi phun ra (giảm áp) tạo áp suất âm.
c. Vật hỗn hợp giảm tốc tăng áp
ở đoạn cuối của thiết bị do diện tích của ống tăng lên, tốc độ dung dịch giảm xuống, động năng lại chuyển thμnh năng l−ợng tĩnh áp lμm áp lực dung dịch tăng lên vμ còn có một phần năng l−ợng tiêu hao để áp lực thể khí tăng lên (nén). ở chỗ ra của thiết bị, áp lực thủy tĩnh của vật hỗn hợp tăng cao nh− áp suất bên ngoμi có thể khắc phục áp suất ở miệng ra vμ nước mía thoát ra. Đối với thiết bị kiểu đứng có ống đuôi khá dμi, dòng chảy từ vị trí cao đến vị trí thấp phát ra một bộ phận năng l−ợng cao vμ thμnh năng l−ợng áp lực lμm cho áp lực thủy tĩnh dung dịch tăng cao.
3. Những yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến sự hấp thụ vòi phun
L−ợng khí hấp thụ vμ độ chân không sinh ra của thiết bị quyết định bởi các yếu tè sau ®©y:
a. áp lực của n−ớc mía tr−ớc vòi phun
áp lực nước mía cμng cao, tốc độ dung dịch ở vòi phun ra cμng cao, động năng cμng lớn, hút lượng khí cμng nhiều hình thμnh độ chân không cμng cao. Vì áp lực nước mía tương đối cao có năng lượng cao có thể sinh công cμng nhiều tốc độ vòi phun cao sẽ có lợi cho khí vμo tương đối nhiều.
b. áp lực của thiết bị trung hòa đ−ờng ống
- áp lực vμo thiết bị của n−ớc mía: 0,3 - 0,4 MPa - Độ chân không: 200 - 300 mmHg
4. Tính chủ yếu của thiết bị trung hòa đ−ờng ống
a. L−ợng khí hấp thụ cần thiết (hút vào). L−ợng khí hút vμo quyết định bởi cường độ SO2 yêu cầu vμ nồng độ SO2 trong khí đốt.
Ví dụ: Nếu yêu cầu cường độ SO2 1,5g/l tức 1,5kg/m3 nếu bỏ qua hấp thụ không hoμn toμn (SO2) thì mỗi m3 nước mía cần 0,75kg lưu huỳnh đốt cháy. Từ trên mỗi kg lưu huỳnh sản sinh khí đốt 7,3m3 thì trong đường ống xông nước mía, mỗi m3 nước mía cÇn hót vμo thÓ tÝch khÝ lμ: 0,75 x 7,3 = 5,48m3.
Tức thể tích khí gấp 5,5 lần thể tích nước mía. Nếu cần có cường độ SO2 cμng cao hoặc lượng không khí vμo lò cμng nhiều (nồng độ khí cμng thấp) hoặc lμm mát lưu huỳnh không đủ nhiệt độ cμng cao, lượng khí cμng lớn. Do đó, thiết bị xông nước mía cần đốt cường độ SO2 tương đối cao, cần có lực hút tương đối mạnh vμ thao tác lò đốt phải tốt.
b. Kích th−ớc chủ yếu của thiết bị phun
Trước hết cần tính kích thước vòi phun. Dựa vμo công thức tính tốc độ ra của vòi phun sau đó dựa vμo lượng nước mía tính kích thước vòi phun.
Ví dụ: ở trên V = 22,3m/s nếu 2000 t/ng vμ 82 t/giờ, tỉ trọng n−ớc mía 1,06 thì
diện tích mặt cắt của vòi phun lμ: 82/106 x 22,3 x 3600 = 0,000963m2.
Nếu dùng vòi phun đơn thì đường kính của nó lμ 35mm, nếu dùng 4 vòi phun thì
Sau đó tính đường kính của bộ phận cuối vμ diện tích ra của vòi phun để tính.
Từ ví dụ trên, lấy tỉ lệ diện tích đó lμ 11 thì đường kính bộ phận cuối lμ: 35 x 11 = 116mm.
Lại tính đ−ờng kính ống đuôi, lấy diện tích gấp 1,3 lần bộ phận cuối thì đ−ờng kính ống đuôi: 116 x 1,3 = 132mm.