4.10.2 Мокрые методы очистки газов

Мокрые методы применяются для очистки газов от пыли и тумана и основаны на контакте запыленного газа с жидкостью. В качестве промывной жидкости используют воду, реже – водные растворы соды, серной кислоты.

Мокрая очистка обеспечивает удаление частиц размером не менее 3…5 мкм (кроме скрубберов Вентури). Частицы меньшего размера улавливаются плохо, так как

- мелкие частицы движутся совместно с газовым потоком и огибают мокрую поверхность, не соприкасаясь с ней;

- вблизи мокрой поверхности имеется пограничный газовый слой, который мелкая частица может не преодолеть.

В скрубберах Вентури, где газ движется с большой скоростью, силы инерции, возникающие при разрушении вихрей, позволяют частицам преодолевать пограничный ламинарный слой. Поэтому эти аппараты улавливают частицы диаметром 1…2 мкм и капли тумана диаметром 0,2 мкм.

Мокрая очистка эффективна, когда допустимы увлажнение и охлаждение очищаемого газа, а отделяемые частицы имеют незначительную ценность.

При этом методе разделения образуются сточные воды, содержащие улавливаемые из газа дисперсные частицы. Их отделяют в отстойниках либо циклонах; осветленную жидкость используют повторно.

Конструкции аппаратов для мокрой очистки газов разнообразны.

1 Полые скрубберы

Расход жидкости для очистки газа от 3 до 10 м на 1000 м газа.

тем больше, чем больше расход орошающей жидкости, запыленного газа и размер частиц, но не превышает 60…75%.

Гидросопротивление – 100…250 Па.

2 Насадочные скрубберы

Поверхностью контакта фаз является насадка. При недостаточном орошении насадки на ее элементы налипает пыль, что ведет к росту гидросопротивления и снижению производительности. Очистка насадки трудоемка. Поэтому используют только регулярную насадку с крупными элементами или хордовую. Расход жидкости 1,5…6 м на 1000 м газа, гидросопротивление 200…300 Па. =70% (Ø2..3 мкм) и 80…90% для более крупных частиц.

3 Центробежные скрубберы

Процесс интенсифицируется полем центробежных сил.

Г аз со скоростью 20 м/с поступает в корпус 1 через тангенциальный патрубок прямоугольного сечения и приобретает вращательное движение. Внутренняя поверхность корпуса постоянно орошается водой из сопел, к которым подводится жидкость по кольцевой питающей трубе 2. Струя, выходящая из сопла, направляется в сторону вращения очищаемого газа тангенциально к поверхности корпуса и смачивает ее. Далее жидкость тонкой пленкой стекает по поверхности корпуса.

1-корпус; 2-кольцевая оросительная труба; 3-коническое днище

Рисунок 4.63 – Центробежный скруббер

Взвешенные в восходящем по винтовой линии потоке газа частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются к стенкам скруббера, смачиваются жидкостью и улавливаются ею. У патрубка входа пленка разрушается, образуя туман; на поверхности образующихся капель также оседает некоторая часть пыли.

Расход жидкости 0,1…0,2 м на 1000 м газа. Гидросопротивление зависит от скорости газа во входном патрубке и диаметра скруббера. При =20 м/с =500…800 Па. =90% (для частиц Ø2…5 мкм), =95% (для частиц Ø15…20 мкм).

4 Пенные (барботажные) пылеуловители

1–корпус; 2-перфорированная тарелка; 3-переточный порог; 4-пена.

Рисунок 4.64 – Барботажный (пенный) пылеуловитель

Расход жидкости 0,2…0,3 м на 1000 м газа. Гидравлическое сопротивление однотарельчатого аппарата 500…1000 Па.

5 Скрубберы Вентури

Г аз через конфузор вводится в трубу Вентури. Через отверстие в конфузоре туда подается вода. В горловине трубы скорость газа достигает 100 м/с. Сталкиваясь с газом, вода распыляется на мелкие капли. Высокая турбулентность газа способствует коагуляции пылинок и капель. В диффузоре =20…25 м/с.

Расход воды 0,7…3 м на 1000 м газа. Гидросопротивление 3000…7000 Па. =95…99% (для частиц Ø1…2 мкм, для тумана Ø0,2…1 мкм).

1а-конфузор; 1б-диффузор; 2-распределительное устройство для подачи жидкости; 3-циклонный сепаратор; 4-отстойник для суспензии; 5-промежуточная емкость; 6-насос

Рисунок 4.65 – Схема очистки газа с применением скруббера Вентури

Для эффективной работы скруббера Вентури запыленный газ необходимо предварительно охладить и насытить водяными парами. Инача в трубе Вентури происходит испарение мелких капель жидкости, которые наиболее активно участвуют во взаимодействии с твердыми частицами.

4.10.3 Сравнительные характеристики и выбор газоочистительной аппаратуры

При выборе аппаратов для очистки газа следует принимать во внимание технико-экономические показатели их работы, при определении которых необходимо учитывать степень очистки газа, гидравлическое сопротивление аппарата, расход электроэнергии, пара и воды на очистку (обычно все расходы относят к 100 м очищаемого газа). При этом должны быть приняты во внимание факторы, от которых зависит эффективность очистки: влажность газа и содержание в нем пыли, температура газа и его химическая агрессивность, свойства пыли (сухая, липкая, волокнистая, гигроскопическая и т.д.), размеры частиц пыли и ее фракционный состав и пр.

Ниже приведены некоторые усредненные характеристики распространенных газоочистительных аппаратов:

Таблица 4.9 – Характеристики газоочистительных аппаратов

Аппараты	Максимальное содержание пыли в газе, кг/м	Размеры отделяемых частиц, мкм	Степень очистки, %	Гидравлическое сопротивление
Пылеосадительные камеры	-	Более 100	30…40	-
Жалюзийные пылеуловители	0,02	>25	60	500
Циклоны	0,4	>10	70…95	400…700
Батарейные циклоны	0,1	>10	85…90	500…800
Рукавные фильтры	0,02	>1	98…99	500…2500
Центробежные скубберы	0,05	>2	85…95	400…800
Пенные пылеуловители	0,3	>0,5	95…99	300…900
Электрофильтры	0,01…0,05	>0,005	99 и менее	100…200

Как видно их этих данных, инерционные пылеуловители и циклоны пригодны лишь для отделения сравнительно крупных частиц и могут быть использованы для предварительной, грубой очистки от сухой, нелипкой и неволокнистой пыли. Вместе с тем эти аппараты не требуют высоких капитальных и эксплуатационных затрат. Их не рекомендуется применять для отделения мелкой пыли с размерами частиц менее 10 мкм. Инерционные пылеуловители и циклоны часто используют в качестве первой ступени очистки перед более эффективными газоочистительными аппаратами, например, перед электрофильтрами.

Циклоны и батарейные циклоны целесообразно применять для очистки газов с относительно высоким содержанием пыли, причем батарейные циклоны рекомендуется использовать при больших расходах очищаемого газа.

Рукавные фильтры применяют для тонкой очистки газов от сухой или трудноувлажняемой пыли, размеры которой превышают 1 мкм, например для улавливания цемента, сажи, окислов цинка и т.д. Они эффективно работают при очистке газов от волокнистой пыли, например асбестовой, но не пригодны для удаления липкой и влажной пыли.

Для весьма полной очистки газов от мелкодисперсной пыли используют мокрые пылеуловители и электрофильтры. Мокрые пылеуловители применяют тогда, когда желательно или допустимо охлаждение и увлажнение очищаемого газа, а отделяемая пыль химически не взаимодействует с орошающей жидкостью и может быть впоследствии выделена из жидкости, если пыль является ценным продуктом. Эти пылеочистители достаточно просты в изготовлении, а стоимость аппаратуры и затраты на ее обслуживание меньше, чем для электрофильтров.

При электрической очистке газов можно получить весьма высокую степень улавливания взвешенных частиц. При этом расход энергии невелик вследствие малого потребления тока и низкого гидравлического сопротивления электрофильтров. Расход энергии на очистку 1000 м /ч газа составляет в них обычно 0,2…0,3 квт*ч. Для очистки сухих газов используют преимущественно пластинчатые электрофильтры, а для отделения трудноулавливаемой пыли и туманов – трубчатые. Электрофильтры являются относительно дорогостоящими и сложными в эксплуатации аппаратами. Они мало пригодны для очистки газов от твердых частиц, имеющих очень малое удельное электрическое сопротивление, и в некоторых других случаях.