Принципы проектирования пылеуловителей мокрого типа. Физические основы и теория мокрой очистки газов. Основные типы аппаратов, сравнительный анализ.

Мокрые пылеуловители – пылеуловители, в которых отделение частиц газа происходит под действием механических сил при соприкосновении взвешенных частиц с жидкостью.

Механизмы процессов – это основные варианты контактов «газ - жидкость», при которых происходит удаление ч/ц из газа. Выделяют след мех-мы: 1) улавливание ч/ц каплями жидкости, двивижущихся ч/з газ, 2) улавливание ч/ц пленками жидкости, 3) улавливание ч/ц в пузырьках газа в поднимающейся жидкости, 4) улав-ние ч/ц при ударе газовой струи о поверхность жидкости.

Целесообразность использования мокрых аппаратов обычно определяется не только задачами очистки газов от пыли, но и необходимостью одновременного охлаждения и осушки (или увлажнения) газов, улавливания туманов и брызг, абсорбции газовых примесей и др.

Основными преимуществами мокрых пылеуловителей являются:

сравнительно небольшая стоимость (без учета шламового хозяйства); более высокая эффективность улавливания частиц по сравнению с сухими механическими пылеуловителями;возможность применения для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм;

возможность использования в качестве абсорберов, для охлаждения и увлажнения (кондиционирования) газов в качестве теплообменников смешения.

К недостаткам пылеуловителей относятся:

возможность забивания газоходов и оборудования пылью (при охлаждении газов); потери жидкости вследствие брызгоуноса;

необходимость антикоррозионной защиты оборудования при фильтрации агрессивных газов и смесей.

В мокрых пылеуловителях в качестве орошающей жидкости чаще всего применяется вода; при совместном решении вопросов пылеулавливания и химической очистки газов выбор орошающей жидкости (абсорбента) обусловливается процессом абсорбции.

Мокрые пылеуловители подразделяются на группы в зависимости от поверхности контакта или по способу действия:

полые газопромыватели (оросительные устройства; промывные камеры; полые форсуночные скрубберы); насадочные скрубберы;

тарельчатые газопромыватели (барботажные и пенные аппараты); газопромыватели с подвижной насадкой;

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

механические газопромыватели (механические скрубберы, динамические скрубберы);

скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури, эжекторные скрубберы).

Помимо перечисленных групп, к мокрым пылеуловителям в какой-то степени могут быть отнесены мокрые электрофильтры, орошаемые волокнистые фильтры и аппараты конденсационного действия.

Полые газопромыватели

В полых газопромывателях газопылевой поток пропускают через завесу распыляемой жидкости. При этом частицы пыли захватываются каплями промывной жидкости и осаждаются в промывателе, а очищенные газы удаляются из аппарата. Наиболее распространенным аппаратом ого класса является полый форсуночный скруббер. Он широко используется как для очистки газов от достаточно крупных частиц пыли, так и для охлаждения газов, выполняя в различных системах пылеулавливания роль аппарата, обеспечивающего подготовку (кондиционирование) газов.

Аппарат представляет собой колонну круглого или прямоугольного сечения, в которой осуществляется контакт между очищаемыми газами и каплями жидкости, распыливаемой форсунками.

Степень очистки в полом форсуночном скруббере достигает 99% при улавливании частиц размером >10 мкм и резко снижается при размере <5 мкм.

Насадочные газопромыватели

Насадочные газопромыватели представляют собой колонны, заполнен­ные телами различной формы. Эти аппараты рекомендуется применять только при улавливании хорошо смачиваемой пыли, особен­но в тех случаях, когда процессы улавливания пыли сопровождаются охлаждением газов или абсорбцией. При улавливании плохо смачивае­мой пыли (но не склонной к образованию твердых отложений) могут использоваться аппараты с регулярной и разреженной насадкой.

Противоточный насадочный скруббер:

1 — опорная решетка; 2 — насад­ка; 3 — оросительное устройство

Широкое применение получили противоточные насадочные скруб­беры, хотя используются конструкции и с поперечным орошением газов жидкостью

Осаждение в насадках происходит в основном под действием центробежных сил при криволинейном течении газа в простран­стве пор и при обтекании углов элементов насадки. Происходит также инерционное осаждение при соударениях газовых струй с поверхностями. Если частицы достаточно малы, то хорошие характеристики массопереноса в насадке в отношении улавлива­ния частиц могут обеспечиваться диффузионным осаждением.

Насадочный скруббер с поперечным орошением;

1-форсунки; 2—опорные решетки; 3—оросительное устройство; 4 —орошаемый слой насадки(брызгоуловитель); 5 — шламосборник; 6 — насадка

 

Простейший скруббер Вентури включает в себя трубу Вентури и прямоточный ци­клон.

 

Скруббер Вентури:

1 - конфузор; 2 - горловина; 3 - диффузор; 4 - подача воды; 5 - капле-уловитель.

Труба Вентури состоит из конфузора, служащего для увели­чения скорости газа, в котором размещают оросительное устрой­ство, горловины, где происходит осаждение частиц пыли на каплях воды и диффузора, в котором протекают процессы коагуляции, а также за счет снижения скорости восстанавливается часть давле­ния, затраченного на создание высокой скорости газа в горловине. В каплеуловителе благодаря тангенциальному вводу газа созда­ется вращение газового потока, вследствие чего смоченные и ук­рупненные частицы пыли отбрасываются на стенки и непрерывно удаляются из каплеуловителя в виде шлама.

Скрубберы Вентури могут работать с эффективно­стью 96-98% на пылях со средним размером частиц 1-2 мкм и улавливать высокодисперсные частицы пыли (вплоть до субмик­ронных размеров) в широком диапазоне начальной концентрации пыли в газе.

При подаче орошающей жидкости в трубу Вентури ее на­чальная скорость незначительна. За счет сил динамического дав­ления газового потока капли одновременно с дроблением получа­ют значительные ускорения и в конце горловины приобретают скорость, близкую к скорости газового потока. В диффузоре скоро­сти газового потока и капель падают, причем вследствие сил инерции скорость капель превышает скорость газового потока. Поэтому захват частиц пыли каплями наиболее интенсивно идет в конце конфузора и в горловине, где скорость газа относительно капли особенно значительна и кинематическая коагуляция проте­кает наиболее эффективно.

В последнее время начали применять пленочное орошение, при котором подаваемая вода непрерывно стекает по стенкам конфузора, образуя возобновляющуюся пленку. Дробление пленки на капли происходит за счет энергии вы­сокоскоростного потока газа.