Файл: Контрольная работа по Энергоснабжение в системах теплогазоснабжения и вентиляции ( наименование дисциплины).docx

, не позволяют утилизировать полностью главную составляющую теплоты удаляемого воздуха из помещений – скрытую теплоту водяных паров.

Утилизатор может быть сконструирован более универсальным и эффективным, если его работа будет основана на сорбционных процессах в системе воздух – твердый сорбент.

При этом удаляемый воздух из помещений пропускают через слой гранулированного сорбента – тело с развитой микроструктурой, например, древесный уголь и др., который способен жадно впитывать водяные пары с выделением большого количества теплоты – теплота адсорбции (теплота фазового перехода).

Адсорбция сопровождается конденсации влаги в капиллярных сорбента с выделением удельной теплоты испарения и удельной теплоты смачивания в количестве 29830 кДж/кг.

Причем многие сорбенты могут производить осушение воздушного потока до нулевого влагосодержания и выпускать в атмосферу практически абсолютно сухой воздух, т.е. практически утилизировать всю скрытую теплоту и дополнительно явную теплоту в количестве не менее той, что утилизируется в современных утилизаторах. [9]

Данный способ утилизации теплоты удаляемого воздуха с применением сорбционных процессов с использованием адсорбентов (силикагеля) принят для разработке в качестве базового в представленной выпускной квалификационной работе. Ему посвящены разделы 2,3.

---

2. Оборудование для осушки воздуха на твердых сорбентах: устройство, работа

Аппараты для адсорбции называют адсорберами.[4]На практике применяют адсорберы следующих типов:- с неподвижным слоем адсорбента; - с движущимся зернистым адсорбентом;- с кипящим (псевдоожиженным) слоем мелкозернистого адсорбента.

2.1 Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента

Адсорберы могут иметь различное конструктивное исполнение. Часто применяются цилиндрические адсорберы вертикального и горизонтального исполнения.Н а (рис. 6) представлена конструкция вертикального адсорбера с неподвижным слоем адсорбента и с верхним вводом исходной газо­вой смеси [3].
23 22 21 20 19
1 - гравий; 2 - разгрузочный люк; 3,6 - сетка; 4 - загрузочный люк;5 - патрубок для подачи газа; 7 - штуцер для отвода паров придесорбции; 8 - штуцер для предохранительного клапана; 9 - крышка;10 - грузы; 11 - кольцо жесткости; 12 - корпус; 13 - адсорбент;14 - опорное кольцо; 15 - колосниковая решетка; 16 - штуцер для отводаочищенного газа; 17 - балка; 18 - смотровой люк; 19 - штуцер дляотвода конденсата и подачи воды; 20 - барботер; 21 - днище;22 - опоры балок; 23 - штуцер для водяного параРисунок 6 - Вертикальный адсорберАдсорбер выполняют из стального листа толщиной 8-10 мм в виде цилиндрической обечайки высотой до 2,2 м и диаметром 2 м; 2,5 м; 3 м (диаметр зависит от производительности аппарата) с ко­ническими днищем и крышкой. Адсорбент размещают на разборных колосниковых решетках, которые располагаются на балках. Балки устанавливают на опоры, которые приварены к стенке корпуса ап­парата. Высота слоя адсорбента может быть от 0,5 до 1,2 м.Для предотвращения попадания сорбента под решетку на нее по­мешают два слоя сетки из нержавеющей стали или слой кускового гравия толщиной 100 мм. Чтобы не допустить уноса сорбента, его свер­ху покрывают сеткой, которую фиксируют специальными грузами.На (рис. 7) представлен адсорбер горизонтального типа.

---

1 - корпус; 2 - штуцер для воды; 3 - люк для выравнивания слояадсорбента; 4 - штуцер для предохранительного клапана; 5 - отбойник;6 - штуцер для пара; 7 - штуцер для отвода очищенного газа (воздуха);8 - загрузочный люк; 9 - слои адсорбента; 10 - разгрузочный люк;11 - слои гравия; 12 - установочные лапы; 13 - сплошное основаниедля адсорбента и гравия; 14 - опоры; 15 - штуцер для подачи паровоздушной смеси при адсорбции, воздуха при сушке и охлаждении, атакже для отвода паров и конденсата при десорбцииРисунок 7 - Горизонтальный адсорберВ нижней части горизонтального адсорбера вместо колосниковой решетки установлено сплошное основание в виде корыта, перевер­нутого вверх дном. Между краями основания и корпусом аппарата имеются зазоры шириной 50-80 мм для подачи исходной смеси и газа на сушку и охлаждение адсорбента. На основание помещается слой гравия, а затем адсорбент. Аккумулируемое гравием тепло ис­пользуется для последующей сушки адсорбента.Достоинства: простота конструкции; малое гидравлическое сопротивление.Недостатки: неравномерное распределение потоков по сечению адсорбента; образование застойных зон.Горизонтальные адсорберы не получили широкого распростране­ния в промышленности.Иногда адсорбент располагают несколькими слоями. Для увели­чения фронта адсорбции используют аппараты с кольцевым слоем адсорбента. Типовая конструкция представлена на (рис. 8). Адсорбер с кольцевым слоем адсорбента представляет собой по­лый цилиндр, в который помещается адсорбент. Аппараты выполня­ются диаметром до 3,2 м, высотой до 8 м. Загрузочные люки распо­ложены на верхней крышке, а разгрузочный - в низу цилиндричес­кой обечайки. Исходная газовая смесь движется от периферии к центру, что способствует лучшему использованию адсорбента, так как по мере снижения концентрации целевого компонента в смеси уменьшается и площадь сечения слоя.
I-I
1 - установочные лапы; 2 - штуцер для подачи паровоздушной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха; 3 - опора; 4 - корпус;5, 6 - внешний и внутренний перфорированные цилиндры; 7 - крышки;8 - смотровой люк; 9 - загрузочный люк; 10 - бункер-компенсатор;11 - штуцер для предохранительного клапана; 12 - слой активного угля;

---

13 - базы для цилиндров; 14 - разгрузочный люк; 15 - днище;16 - штуцер для отвода очищенного и отработанного воздуха и для подачи водяного пара; 17 - штуцер для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды.Рисунок 8- Адсорбер с кольцевым слоем адсорбентаДостоинства адсорберов с кольцевым слоем адсорбента:- компактны;- высокая производительность благодаря большому поперечномусечению шихты;- относительно невысокое гидравлическое сопротивлениеНедостатком является сложность конструкции.Тип адсорбера выбирают с учетом конкретных условий процесса. Вертикальные адсорберы применяют на установках малой и средней мощности, производительностью до 30 000 м³/ч исходной газовой смеси. Горизонтальные и кольцевые адсорберы работают на установках средней и большой мощности.Для проведения адсорбции непрерывным способом используют установки, состоящие из двух и более адсорберов, которые работают по четырех стадийному режиму. Принципиальная схема типовой установки изображена на (рис. 9).1 - адсорберы; 2 - вентилятор (газодувка); 3 -калорифер; 4 -конденсатор-холодильник; 5 - отстойникРисунок 9- Схема адсорбционной установки с неподвижным слоем адсорбентаПервая стадия- адсорбция. Парогазовая смесь проходит через слой адсорбента. При этом адсорбент насыщается улавливаемым компонентом.Вторая стадия- десорбция. Подачу парогазовой смеси прекра­щают, а подают теплоноситель (обычно перегретый водяной пар) в направлении снизу вверх. Паровая смесь (пар + извлекаемый ком­понент) удаляется из аппарата и поступает на разделение (отстой­ник, флорентину, ректификационную колонну).Третья стадия - сушка адсорбента. Через паровой патрубок вместо пара подают горячий воздух.Четвертая стадия- охлаждение адсорбента. Вместо горячего воздуха через аппарат подают холодный воздух.[4].

2.2 Адсорберы с движущимся слоем адсорбента

Принципиальная схема адсорбера с движущимся слоем адсор­бента приведена на (рис. 10).Адсорбер работает следующим образом.Исходная газовая смесь поступает в аппарат через одну из распре­

---

делительных тарелок 3, а затем - в адсорбционную зону I, где взаи­модействует с движущимся (за счет сил тяжести) слоем адсорбента. В зоне I поглощаемые компоненты извлекаются адсорбентом, а не погло­щенная часть смеси в виде легкой фракции выводится из адсорбера.Из зоны I адсорбент поступает в нижерасположенную ректифи­кационную зону II. Здесь поднимающиеся из нижней части колон­ны пары вытесняют из адсорбента менее сорбируемые компоненты, образуя при этом смеси различных составов (промежуточные фрак­ции), состав которых зависит от места отбора.Из зоны II адсорбент поступает в десорбционную зону III, где про­ходит по трубам, обогреваемым снаружи парами высокотемператур­ных теплоносителей. Одновременно в трубах адсорбент продувают острым паром (перегретым), который, не конденсируясь, вытесняет из него десорбируемые вещества и в смеси с водяным паром (тяжелая фракция) отводится через штуцер под распределительной тарелкой.Нагретый адсорбент выводится из аппарата в сборник 13 (сни­зу) и с помощью газового подъемника подается в бункер 8, из кото­рого ссыпается в холодильник 7 и снова идет в адсорбционную зо­ну I. Затем цикл повторяется.Для компенсации потерь адсорбента в бункер периодически до­бавляют свежий адсорбент.В зоне адсорбции из адсорбента могут отдуваться не все компо­ненты. Поэтому часть адсорбента из бункера направляют в реактиватор 10, где применяют более высокую температуру с острым перегре­тым водяным паром. Продукты десорбции отводят из верхней части реактиватора, а регенерированный адсорбент - снова в процесс.Адсорберы с движущимся слоем адсорбента позволяют устранить недостатки, присущие адсорберам с неподвижным слоем адсорбента: - высокое гидравлическое сопротивление;- громоздкость; - низкое использование адсорбционной емкости адсорбента и по­лезного объема аппарата; - сложность автоматизации.Недостатками аппаратов с движущимся слоем адсорбента являются: - истирание адсорбента; - усложнение конструкции;- необходимость строгого соблюдения гидродинамических
характеристик процесса.[4]

---