Особенности применения мокрых пылеуловителей
Достаточно широкое применение для очистки газов и воздуха от мелкодисперсных пылей с диаметром частиц dч ≥ 0,3...1,0 мкм, а также для очистки от пыли взрывоопасных и имеющих высокую температуру газов нашли мокрые пылеуловители.
Мокрые пылеуловители (скрубберы) работают по принципу увлажнения частиц, укрупняющихся в процессе движения и легко отделяющихся от воздуха. Другой принцип работы мокрых пылеуловителей состоит в коагуляции частиц пыли с каплями жидкости, их осаждения и удаления вместе с жидкостью. Во всех случаях очистки газа в мокрых пылеуловителях важным фактором является смачиваемость частиц жидкостью: чем больше смачиваемость, тем эффективнее процесс очистки.
С учетом конструктивных особенностей мокрые пылеуловители подразделяются на следующие виды:
скрубберы Вентури;
форсуночные и центробежные скрубберы;
аппараты ударно-инерционного типа;
барботажно-пенные аппараты и др.
Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением частиц пыли на поверхность капель наибольшее распространение получили скрубберы Вентури (рис. 14).
Рис. 14. Скруббер Вентури:
1 – форсунки; 2 – сопло Вентури; 3 – каплеуловитель
Oсновная часть скруббера – сопло Вентури 2, в которое подводится запыленный поток газа, а через ценробежные форсунки 1 – жидкость на орошение. В конфузорной части сопла происходит разгон газа от входной скорости ω = 15...20 м/с до скорости 30...200 м/с и более в узком сечении сопла. Процесс осаждения частиц пыли на капли жидкости обусловлен массой жидкости, развитой поверхностью капель и высокой относительной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла В диффузорной части сопла скорость потока падает до 15...20 м/с. Каплеуловитель 3 обычно выполняют в виде прямоточного циклона.
Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очистки аэрозолей со средним размером частиц 1...2 мкм при начальной концентрации примесей до 100 г/м3. Удельный расход воды на орошение при этом составляет 0,1...6,0 л/м3.
Для труб Вентури круглого сечения характерны следующие размеры: α1 = 15...28°, α2 = 6...8°; l1, = (d1 – d2)/[2tg (α1/2)]; l2 = 0,15 d2; l3 = (d3 – d2)/ [2tg(α2/2)]. Диаметры d1, d,2, d3 раcсчитывают для конкретных условий очистки воздуха от пыли.
На рис. 15 приведена конструкция коагуляционно-центробежного мокрого пылеуловителя (КЦМП), представляющая собой компоновку скруббера Вентури и каплеуловителя.
Рис. 15. Коагуляционно-центробежный мокрый пылеуловитель (КЦМП):
1 – сопло Вентури; 2 – циклон; 3 – устройство для закручивания воздуха
Сопло Вентури 1 установлено в корпусе циклона 2, а для закручивания воздуха используется специальное закручивающее устройство 3. Промышленные КЦМП работают при скоростях в узком сечении трубы Вентури 40...70 м/с, удельных расходах воды на орошение 0,1...0,5 л/м3 и имеют габариты на 30% меньше, чем обычные скрубберы Вентури.
В ряде случаев для мокрой очистки применяются форсуночные скрубберы (рис.16, а). 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, поступающих в скруббер через форсуночные пояса. Удельный расход воды в форсуночных скруббеpax 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. К недостаткам таких скрубберов следует отнести невысокую общую эффективность очистки.
Рис. 16. Форсуночный (а) и центробежный (б) скрубберы
В аппаратах центробежного типа (рис. 16, б) частицы пыли отбра-сываются на пленку жидкости 2 центробежными силами, возникающими при вращении газового потока в аппарате за счет тангенциального расположения входного патрубка 5. 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. Например, с ростом диаметра скруббера эффективность очистки снижается. Увеличение эффективности очистки с помощью центробежных аппаратов может быть достигнуто увеличением высоты корпуса скруббера до Р = 3...4D. При высоте аппарата более 4D эффективность практически не меняется.
К мокрым пылеуловителям относятся барботажно-пенные пылеуловители, которые бывают двух типов:
с провальной решеткой (рис. 17, а);
с переливной решеткой (рис. 17, б).
а
б
Рис. 17. барботажно-пенный пылеуловитель с провальной (а) и переливной (б) решетками
В таких аппаратах газ на очистку поступает под решетку 3, проходит через отверстия в решетке и, барботируя через слой жидкости и пены 2, очищается от части пыли за счет осаждения частиц на внутренней поверхности газовых пузырей. Режим работы аппаратов зависит от скорости подачи воздуха под решетку. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы аппарата. Дальнейший рост скорости газа в корпусе 1 аппарата до 2...2,5 м/с сопровождается возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки газа и брызгоуноса из аппарата. Современные барботажно-пенные аппараты обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли 0,95...0,96 при удельных расходах воды 0,4...0,5 л/м3.