Общие сведения об аппаратах мокрого пылеулавливания. Конструкции и параметры полых скрубберов

Принципиальной особенностью  мокрой пылеочистки является применение жидкости для связывания и удаления  аэрозольных частиц твердых материалов. Существует множество разновидностей  аппаратов для этих целей, основным отличием которых является способ пылеулавливания.

В  зависимости  от  способа  пылеулавливания  можно  выделить  четыре основных  группы аппаратов:

пленочные, в которых частицы смачиваются тонкой пленкой жидкости, стекающей по стенкам аппарата (центробежные скрубберы, циклоны ЛИОТ с водяной пленкой, циклонные промыватели);

орошаемые со сплошной завесой жидкости  по всему сечению аппарата (насадочные скрубберы);

 мокрые фильтры экранного типа (барботажные и пенные аппараты);

аппараты комбинированного действия (скрубберы слоевые, скоростные промыватели).

Основными  достоинствами аппаратов мокрой пылеочистки являются: сравнительно высокая эффективность и возможность улавливания тонких фракций пыли; простота конструкции и, соответственно, обслуживания; возможность  очистки взрывоопасных газов, а также влажных  газовых смесей; независимость от исходной температуры газов и возможность охлаждения таких газов при пылеочистки; возможность одновременной очистки газов от пыли и ряда химических газовых соединений.

Основные недостатки: относительно большие величины гидравлического сопротивления аппаратов, что является причиной высоких энергозатрат  на организацию движения газов;

 необходимость  профилактики  отложений  уловленных  твердых  материалов или продуктов конденсации при снижении температуры газов (ниже точки росы);

потребность  в  организации  процесса  складирования  и  переработки шлама;

повышение коррозионного износа оборудования; высокие расходы воды и энергозатраты на ее диспергирование.

Рассмотрим теоретические аспекты мокрой  пылеочистки.

Процесс мокрого пылеулавливания протекает в две  стадии: на первой происходит движение и связывание пыли и жидкости, на второй – пылеводяные  частицы  выделяются  из  потока.  Основная  роль  при  этом принадлежит коагуляции частиц пыли.  В зависимости от крупности частиц пыли и технологических условий (скорости движения и его направления, пульсационных  характеристик, различия в скоростях движения слое потока и др.) возможны четыре вида коагуляции: броуновская (тепловая),  протекающая при улавливании самых тонких (<0,1 мкм) фракций пыли; броуновскую коагуляцию часто называют диффузионной; градиентная,  протекающая  в  потоках  газа  при  наличии  поперечного градиента скорости; при этом имеет место массоперенос в скруббере, заключающийся в конденсации водяного пара на холодной поверхности воды (т.к. газ чаще всего имеет температуру выше температуры воды) и появлению  при этом силы, под действием которой частицы осаждаются на поверхности; турбулентная,  вызванная  турбулентными  пульсациями  ввиду  разных скоростей различных слоев потока и перемешивания слоев; кинематическая (гравитационная),  обусловленная  различными  скоростями движения частиц, например при падении капель воды в объеме, заполненном газом (обычно при распылении воды в верхней части аппарата).

Полый скруббер представляет собой пустотелую цилиндрическую или прямоугольную башню, выполненную из металла (рис. 60). В некоторых случаях для изготовления полых скрубберов применяют кирпич, железобетон и другие материалы. В случае необходимости внутреннюю поверхность скрубберов футеруют или покрывают антикоррозионными плитками или составами. В верхней части скруббера устанавливают форсунки таким образом, чтобы все поперечное сечение скруббера было перекрыто факелами разбрызгиваемой жидкости (чаще всего воды). Газовый поток в скруббер вводят через наклонный патрубок, расположенный в нижней части аппарата. Наклонный патрубок способствует более равномерному распределению газа по сечению скруббера. В некоторых случаях (при охлаждении малозапыленных газов) для этой же цели на некотором расстоянии от входного патрубка устанавливают газораспределительную решетку. Таким образом, газ движется в скруббере снизу вверх, а разбрызгиваемая форсунками вода — сверху вниз навстречу движущемуся газу. Такие скрубберы называют противоточными. В некоторых случаях газ и разбрызгиваемая жидкость движутся в одном направлении.

В этом случае газ подается в аппарат сверху, и такие скрубберы называют прямоточными. В противоточном скруббере обеспечивается лучший тепло- и массообмен между газом и жидкостью, чем в прямоточном. При большом расходе орошающей жидкости форсунки устанавливают в два и более ярусов. При однорядном расположении форсунок факел распыления обычно направлен вертикально сверху вниз или под не- которым углом. При расположении форсунок в несколько ярусов у верхнего яруса факел направлен вниз против движения газа, а в остальных ярусах факелы направлены, вверх по ходу движения газа. Газ выводится из скруббера в верхней его части. Шламовая вода попадает в бункер, откуда через гидрозатвор выводится в шламовую канализацию. Для поддержания заданного уровня шлама в бункере устанавливают поплавковую камеру. В зависимости от давления газа скрубберы могут быть нормального и повышенного давления. Они различаются в основном жесткостью конструкции, конструкцией гидрозатвора и водоотводчика.

Степень очистки газа от пыли в полом скруббере невелика и составляет не более 50% даже при пыли крупных фракций. Мелкие фракции (менее 10 мкм) практически не улавливаются в полом скруббере. Поэтому полые скрубберы применяют в основном для охлаждения и увлажнения газа. Их устанавливают перед аппаратами, предназначенными для тонкой очистки газа.

В зависимости от количества воды, подаваемой на орошение, полые скрубберы подразделяют на охладительные и испарительные.

В охладительные скрубберы подают большое количество воды, которая в процессе охлаждения газа не успевает испариться, а только нагревается. Такие скрубберы применяют для охлаждения газа до температуры, близкой к состоянию насыщения влагой (температуры мокрого термометра) в установках мокрой очистки газа.

В испарительные скрубберы подают небольшое количество воды, которая большей частью или полностью испаряется в охлаждаемый газ. Эти скрубберы применяют для охлаждения газа до заданной температуры, превышающей точку росы, в установках сухой очистки газа.

1 — патрубок для выхода газа; 2 — конфузор; 3 — установка форсунки; 4 — коллектор орошения; 5 — корпус скруббера; 6 — продувочный патрубок; 7 —клапан для продувки коллектора орошения; 8—газораспределительная решетка; 9 — патрубок для входа газа; 10 — бункер; 11 —патрубок для удаления шлама; 12 — гидравлический затвор; 13 — поплавковая камера