Мокрая очистка газов

Для тонкой очистки газов от пыли применяют мокрую очистку — промывку газов водой или другой жидкостью. Тесное взаимодействие между жидкостью и запыленным газом осуществляется в мокрых пылеуло­вителях либо на поверхности жидкой пленки, стекающей по вертикальной или наклонной плоскости (пленочные или насадочные скрубберы), либо на поверхности капель (полые скрубберы, скрубберы Вентури) или пузырь­ков газа (барботажные пылеуловители).

Мокрая очистка газов наиболее эффективна тогда, когда допустимы увлажнение и охлаждение очищаемого газа, а отделяемые твердые или жидкие частицы имеют незначительную ценность. Охлаждение газа ниже температуры конденсации находящихся в нем паров жидкости способствует увеличению веса пылинок, играющих при этом роль центров конденсации, и облегчает выделение их из газа. Если улавливаемые частицы находятся в высокодиспергированном состоянии и плохо или совсем не смачиваются водой, то очистка газа в мокрых пылеуловителях малоэффективна. В таких случаях для улучшения смачиваемости частиц и увеличения степени очи­стки к используемой жидкости добавляют поверхностно-активные вещества.

Для повышения экономичности мокрой очистки и извлечения уловлен­ных вредных или ценных веществ воду либо другую промывную жидкость вместе со шламом направляют из пылеуловителей в отстойники для освет­ления и последующего ее использования (см. рис. 11). Если одновре­менно с очисткой требуется охлаждение газа, то промывную жидкость пред­варительно охлаждают в градирнях или холодильниках.

Наиболее существенным недостатком мокрой очистки газов является образование большого количества сточных вод (шламов), которые вызы­вают коррозию аппаратуры и должны подвергаться дальнейшему разделе­нию или очистке.

Полые и насадочные скрубберы. Простейшими аппаратами для мокрой очистки и одновременного охлаждения газов являются полые скрубберы прямоугольного или круглого сечения. Запыленный газ движется через скруббер снизу вверх со скоростью не более 0,8—1,5 м/сек (для уменьшения брызгоуноса) и орошается водой, разбрызгиваемой через форсунки или брызгала, установленные по всей высоте аппарата. При этом все поперечное сечение скруббера полностью перекрывается распыляемой жидкостью.

В качестве насадки для скрубберов обычно используют хордовую или кольцевую насадку, а также кусковой кокс, кварц.

Степень очистки газа от пыли в полых скрубберах достигает 60-75%, а в насадочных 75—85%; при этом гидравлическое сопротивление состав­ляет соответственно 150—200 н/м² (15—20 мм вод. ст.) и 200—300 н/м² (20—30 мм вод. ст.).

Центробежные скрубберы. Процесс мокрой очистки может быть интен­сифицирован при проведении его в поле центробежных сил. Такую очистку проводят в циклонах, стенки которых смачиваются непре­рывно стекающей пленкой жидкости, или в центробежных скрубберах.

Рис. 10. Центробежный скруббер конструкции ВТИ: 1 – корпус; 2 – входной патрубок; 3 – сопло; 4 – коническое днище; 5 – выходной патрубок.

В центробежном скруббере (рис. 10) конструкции Всесоюзного теплотехнического института (ВТИ) им. Ф. Э. Дзержинского запыленный газ поступает в цилиндрический корпус 1 через входной патрубок 2, расположенный тангенциально, и приобретает вращательное движение. Стенки корпуса орошаются через сопло 3 водой, которая тонкой пленкой стекает по его внутренней поверхности. Взвешенные в поднимающемся по винтовой линии потоке газа частицы пыли под действием центробежной силы отбра­сываются к стенкам скруббера, смачиваются водяной пленкой и уносятся с водой через коническое днище 4. Очищенный и одновременно охлажден­ный газ удаляется через выходной патрубок 5.

Рис. 11. Схема скруббера Вентури: 1 – конфузор; 2 – горловина; 3 – отверстия для ввода жидкости; 4 – диффузор; 5 – циклонный сепаратор; 6 – отстойник; 7 - насос.

В центробежных скрубберах достигается более высокая степень очистки, чем в полых или насадочных скрубберах. Она превышает 95% для частиц пыли размером 5—30 мкм и составляет 85—90% для частиц разме­ром 2—5 мкм. Эти пылеуловители отличаются простотой устройства и низ­ким гидравлическим сопротивлением.

Скрубберы Вентури. Для тонкой очистки газов от высокодисперсной пыли применяют струйные турбулентные газопромыватели — скрубберы Вентури (рис. 11). Запыленный газ через конфузор 1 трубы Вентури попадает в горловину 2, где его скорость достигает 60—150 м/сек. Через отверстия 5 под избыточным давлением 30—100 кн/м² (0,3—1 ат) в горловину вводится жидкость, которая, сталкиваясь с газовым потоком, распыляется на мелкие капли (диаметром ~10 мкм). При соударениях с частицами пыли капли, поглощая их, укрупняются. Эти капли вместе с газом проходят через диффузор 4, где скорость потока снижается до 20—25 м/сек, и попадают в цик­лонный сепаратор 5. В циклоне скорость газожид­костной смеси уменьшается до 4—5 м/сек, капли под действием центробежной силы отделяются от газа и вместе со шламом удаляются в отстойник 6. В последнем вода отделяется от шлама и вновь подается насосом 7 в скруббер.

В скруббере Вентури эффективно улавливаются весьма тонкие частицы, например, продукты возгон­ки (средний диаметр частиц 1—2 мкм) или туман, образующийся в производстве серной кислоты (раз­меры частиц 0,2—1,1 мкм). При этом возможно удалить из газа до 99% загрязнений. Скруббер Вен­тури прост по устройству (не имеет движущихся ча­стей), но его гидравлическое сопротивление относи­тельно велико— 1500—7500 н/м² (150—750 мм вод. ст.) и более.

Барботажные (пенные) пылеуловители. Для очистки сильно запылен­ных газов, например технологических, выхлопных и дымовых, вентиля­ционного воздуха содового производства и др., используют барботажные пылеуловители. В этих аппаратах жидкость, взаимодействующая с газом, приводится в состояние подвижной пены, что обеспечивает большую поверхность контакта между жидкостью и газом и соответственно высокую степень очистки газа от пыли.

Барботажный пылеуловитель (рис. 12) представляет собой камеру 1 круглого или прямоугольного сечения, внутри которой находится перфорированная тарелка 2. Вода или другая промывная жидкость через штуцер 3 поступает на тарелку, а загрязненный газ подается в аппарат через патру­бок 4. Проходя через отверстия тарелки 2, газ барботирует сквозь жидкость и превращает всю ее в слой подвижной пены. В слое пены пыль погло­щается жидкостью, основная часть которой (~80%) удаляется вместе с пе­ной через регулируемый порог 5. Оставшаяся часть жидкости (~20%) сливается через отверстия в тарелке и улавливает в подтарелочном пространстве более крупные частицы. Образующаяся при этом суспензия уда­ляется через сливной штуцер 6.

Рис. 12. Барботажный (пенный ) пылеуловитель : 1 – камера; 2 – тарелка; 3 – штуцер для подачи воды; 4 – патрубок; 5 – порог; 6 – сливной штуцер.

В таких аппаратах применяют также несколько перфорированных тарелок, причем число их зависит от требуемой степени очистки газа. Степень улавливания пыли в барботажных аппартах часто превышает 95—99% при относительно низких капитальных затратах и эксплуата­ционных расходах.