2.4.3. Мокрые пылеуловители

Аппараты мокрой очистки газов имеют широкое распространение, так как характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсной пыли с dr  (0,3…1,0) мкм, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Однако мокрые пылеуловители обладают рядом недостатков – это ограничивает область их применения: образование в процессе очистки шламов, требующих специальных систем для его переработки; вынос влаги в атмосферу и образование отложений в отводящих газоотходах при охлаждении газов до точки росы; необходимость создания оборотных систем подачи воды в пылеуловитель. Аппараты мокрой очистки работают по принципу осаждения частиц пыли либо на поверхность капель жидкости, либо на поверхность пленки жидкости. Осаждение частиц пыли на жидкость происходит под действием сил инерции и броуновского движения.

Силы инерции действуют на частицы пыли и капли жидкости при их сближении. Эти силы зависят от массы капель и частиц, а также от скорости их движения. Частицы малого размера (менее 1 мкм) не обладают достаточной кинетической энергией и при сближении обычно огибают и не улавливаются жидкостью. Броуновское движение характерно для частиц малого размера (менее 1 мкм). Для достижения высокой эффективности очистки газа от частиц примесей за счет броуновского движения, необходимо уменьшить скорость движения газового потока в аппарате.

Кроме этого на процесс осаждения влияют турбулентная диффузия, взаимодействие электрически заряженных частиц, процессы конденсации, испарения и др. Важным фактором, влияющим на эффективность мокрых пылеуловителей, является смачиваемость частиц жидкостью (чем лучше смачиваемость, тем эффективнее процесс очистки).

Мокрые пылеуловители разделяют на скрубберы Вентури, форсуночные и центробежные скрубберы, аппараты ударно-инерционного типа, барботажно - пенные аппараты и др.

Среди этих аппаратов наибольшее практическое применение получили скрубберы Вентури (рисунок 2.23).

Принцип работы скруббера Вентури

Основная часть скруббера – сопло Вентури 2, в конфузорную часть которого подводится запыленный поток газа и через центробежные форсунки 1 жидкость на орошение.

В конфузорной части сопла происходит разгон газа от входной скорости (w=15…20 м/с) до скорости в узком сечении сопла 60…150 м/с.

Процесс осаждения частиц пыли на капле жидкости обусловлен массой жидкости, развитой поверхностью капель и высокой относительной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла. Эффективность очистки в значительной степени зависит от равномерности распределения жидкости по сечению конфузорной части сопла. В диффузорной части сопла поток тормозится до скорости 15…20 м/с и подается в каплеуловитель 3.

Скрубберы Вентури обеспечивают эффективность очистки 0,96…0,98 аэрозолей и более со средним размером частиц 1…2 мкм при начальной концентрации примесей до 100 г/м³. Удельный расход воды на орошение составляет при этом 0,4…0,6 л/м³. Характерные размеры труб Вентури круглого сечения обычно составляют: ₁=15…28 град., ₂=6…8 град.,

ℓ₁=(d₁-d₂)/2tg₁; ℓ₂=0,15d₂; ℓ₃=(d₃-d₂)/2tg₂.

Диаметры d₁,d₂,d₃ рассчитываются для конкретных условий очистки воздуха от пыли. Круглые скрубберы Вентури применяют до расходов газа 10000 м³/ч.

При больших расходах газа и больших размерах трубы возможности равномерного распределения орошающей жидкости по сечению трубы ухудшаются, поэтому применяют либо несколько параллельно работающих круглых труб, либо переходят на трубы прямоугольного сечения.

Одним из удачных конструктивных решений совместной компановки скруббера Вентури и каплеуловителя может служить конструкция (рисунок 2.24) коагуляционно-центробежного мокрого пылеуловителя (КЦМП).

Разновидностью аппаратов для улавливания пыли осаждением частиц на каплях жидкости являются форсуночные скрубберы.

Принцип работы форсуночного скруббера

Запыленный газовый поток поступает в скруббер по патрубку 3 и направляется на зеркало воды, где осаждаются наиболее крупные частицы пыли. Газовый поток и мелкодисперсная пыль, распределяясь по всему сечению корпуса 1, поднимаются вверх навстречу потоку капель, подаваемых в скруббер через форсуночные пояса 2.

Удельный расход воды в форсуночных скрубберах составляет 3,0…6,0 л/м³ , гидравлическое сопротивление аппарата до 250 Па при скоростях движения потока газа в корпусе скруббера 0,7…1,5 м/с.

Общая эффективность очистки, получаемая на форсуночных скрубберах, невысока и составляет, например, 0,6…0,7 при очистке доменного газа.

В форсуночных скрубберах эффективно улавливаются частицы размером больше 10 мкм. Одновременно с очисткой газ, проходящий через форсуночный скруббер, охлаждается и увлажняется до состояния насыщения.

Скрубберы центробежного типа

Принцип работы

В аппаратах центробежного типа (рисунок 2.26) частицы пыли отбрасываются на пленку жидкости 2 центробежными силами, возникающими при вращении газового потока в аппарате за счет тангенциального расположения входного патрубка 5 в корпусе аппарата.

Пленка жидкости толщиной не менее 0,3 мм создается подачей воды через сопла 1 и непрерывно стекает вниз, увлекая в бункер 4 частицы пыли.

Эффективность очистки газа от пыли в аппаратах такого типа зависит главным образом от диаметра корпуса аппарата 3, скорости газа во входном патрубке и дисперсности пыли.

В таблице 2.10 приведены фракционные коэффициенты очистки центробежных скрубберов диаметром 1 м. С увеличением диаметра скруббера эффективность очистки падает.