30. Принципы, положенные в основу "мокрых" методов очистки пылевоздушных выбросов. Применяемые аппараты

Процесс мокрого пылеулавливания основан на контакте запыленного газового потока с жидкостью, которая захватывает взвешенные частицы и уносит их из аппарата в виде шлама. Метод мокрой очистки газов от пыли считается достаточно простым и в то же время весьма эффективным способом обеспыливания.

Мокрые пылеуловители имеют ряд преимуществ перед аппаратами других типов:

а) отличаются сравнительно небольшой стоимостью и более высокой эффективностью улавливания взвешенных частиц, по сравнению с сухими механическими пылеуловителями;

б) могут быть применены для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм (например, скрубберы Вентури);

в) могут не только успешно конкурировать с такими высокоэффективными пылеуловителями, как рукавные фильтры и электрофильтры, но и использоваться в тех случаях, когда эти аппараты обычно не применяются, например, при высокой температуре и повышенной влажности газов, при опасности возгорания и взрывов очищенных газов, в качестве теплообменников смешения.

Однако метод мокрого обеспыливания имеет и ряд недостатков:

а) улавливаемый продукт выделяется в виде шлама, что связано с необходимостью обработки сточных вод и, следовательно, с удорожанием процесса очистки;

б) при охлаждении очищаемых газов до температуры, близкой к точке росы, а также при механическом уносе из газоочистного аппарата газовым потоком капель жидкости пыль может осаждаться в газопроводах, системах вентиляции, дымососах. Кроме того, брызгоунос приводит к безвозвратным потерям орошающей жидкости;

в) в случае очистки агрессивных газов аппаратуру и коммуникации необходимо защищать антикоррозионными материалами.

В качестве орошающей жидкости в мокрых пылеуловителях чаще всего применяют воду.

В зависимости от способа организации поверхности контакта, фаз и принципа действия их можно подразделить на следующие группы:

1) полые газопромыватели (оросительные устройства, промывные камеры, полые и форсуночные скрубберы);

2) насадочные скрубберы;

3) тарельчатые газопромыватели (барботажные и пенные аппараты);

4) газопромыватели с подвижной насадкой;

5) мокрые аппараты ударно-инерционного действия (ротоклоны);

6) мокрые аппараты центробежного действия;

7) механические газопромыватели (механические и динамические скрубберы);

8) скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури и эжекторные скрубберы).

1. Промывные камеры имеют металлический или ж/б корпус, внутри которого в несколько рядов располагаются форсунки. Для повышения эффективности перпендикулярно движению газа в корпусе устанавливают сетки или перфорированные листы. На выходе из аппарата устанавливают брызгоуловитель.

Полые скрубберы представляют собой колонну круглого или прямоугольного сечения, в котором осуществляется контакт между очищаемыми газами и каплями жидкости, распыливаемой форсунками. По направлению движения газов и жидкости полые скрубберы делятся на противоточные, прямоточные и с поперечным подводом жидкости. Обычно применяются аппараты с противонаправленным движением газов и жидкости и реже — с поперечным подводом жидкости, в которых она вводится под прямым углом к направлению газового потока. В противоточном скруббере капли из форсунок падают навстречу запыленному потоку газов и должны быть достаточно крупными, чтобы не быть унесенными газовым потоком, скорость которого обычно составляет от 0,6 до 1,2 м/с.

2. Насадочные газопромыватели представляют собой колонны, заполненные телами различной формы 2, засыпаемыми в колонну на опорную решетку 1 в беспорядке или укладываемыми правильными рядами (регулярная насадка). Главный недостаток – быстрое забивание насадок при обработке запыленных газов.

3. В основе тарельчатых (пенных) аппаратов лежит взаимодействие газов с жидкостью на тарелках различной конструкции 3. Характер взаимодействия в значительной степени определяется скоростью газового потока. При малых скоростях (1 м/с) газы проникают через слой жидкости в виде пузырей — происходит барботаж. С ростом скорости газов взаимодействие газового и жидкостного потоков протекает более интенсивно и сопровождается образованием высокотурбулизованной пены, в которой происходит непрерывное разрушение, слияние и образование новых пузырьков. Поэтому газопромыватели данного типа часто называют пенными аппаратами.

На картинке представлен аппарат с переливной тарелкой.

4. Газопромыватели с подвижной шаровой насадкой. В корпусе аппарата между нижней опорно-распределительной тарелкой и верхней ограничительной тарелкой помещается слой шаров из полимерных материалов, стекла или пористой резины. В качестве насадок возможно использование тел и другой формы, например, колец. Для обеспечения свободного перемещения насадки в газожидкостной смеси плотность шаров не должна превышать плотности жидкости. Особенно эффективны данные аппараты для очистки газов с большим содержанием пыли, а также при совмещении процессов пылеулавливания и абсорбции, например, при очистке отходящих газов в производстве минеральных удобрений и фосфора. Аппараты с подвижной насадкой имеют большое разнообразие конструкций, отличающихся гидродинамическим режимом движения насадочных тел. На рисунке – аппарат со взвешенной насадкой.

5. К аппаратам ударно-инерционного действия относится большая группа пылеуловителей, в которых контакт газов с жидкостью осуществляется за счет удара газового потока о поверхность жидкости с последующим пропусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной конфигурации или непосредственным отводом газожидкостной взвеси в сепаратор жидкой фазы. В результате такого взаимодействия образуются капли диаметром 300 – 400 мкм. Особенностью аппаратов ударного действия является полное отсутствие средств перемещения жидкости, и поэтому вся энергия, необходимая для создания поверхности контакта, подводится через газовый поток. В связи с этим газопромыватели ударно-инерционного типа иногда называются аппаратами с внутренней циркуляцией жидкости.

6. Центробежные газопромыватели можно разделить по конструкционному признаку на два вида: аппараты, в которых закрутка газового потока осуществляется с помощью центрального лопастного закручивающего устройства и аппараты с боковым тангенциальным или улиточным подводом газов. Орошение аппаратов второго типа может осуществляться форсунками, устанавливаемыми в центральной части аппарата или вдоль его стенок, с кинжальным направлением факелов распыла и в виде пленки, стекающей по внутренней стенке аппарата. Циклон с водяной пленкой (ЦВП) рассчитан на очистку запыленного вентиляционного воздуха от любых видов нецементирующейся пыли. По внутренней поверхности стенки циклона непрерывно стекает пленка воды, которая тангенциально вводится в аппарат через ряд трубок, расположенных в его верхней части.

7. Динамические скрубберы имеют вращающее устройство (ротор, диск…) , которое обеспечивает разбрызгивание и перемещение жидкости или вращение газового потока. Имеют очень сложное строение и не получили широкого распространения.

8. Скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури) объединяют большую группу аппаратов, общим для которых является наличие трубы-распылителя, в которой осуществляется интенсивное дробление газовым потоком, движущимся с высокой скоростью (порядка 40 – 150 м/с), орошающей его жидкости и установленного за ней каплеуловителя. Первоначально в качестве трубы-распылителя использовалась труба Вентури в ее чистом виде, откуда и появилось название газопромывателей подобного типа. Скрубберы Вентури наиболее эффективные из всех аппаратов мокрой очистки. На изображении: а – центральный подвод орошения, б – периферийное орошение.