Конструктивные схемы и параметры работы газопромывателей с подвижной шаровой насадкой и газопромывателей ударно-инерционного действия

Очистку  газов от  пылевых  частиц  размерами 20  мкм  и  более  можно осуществлять  пылеуловителями  ударно-инерционного  действия  простейшей конструкции , в котором направляемый сверху (рис. 2.16, а) запыленный  газ с большой (20-30 м/с) скоростью ударяется об поверхность воды,  освобождается от пыли и удаляется из аппарата, а шлам выводится из данной части резервуара через специальный гидрозатвор. В результате такого взаимодействия образуются капли диаметром 300–400 мкм.

Особенностью аппаратов ударного действия является полное отсутствие средств перемещения жидкости, и поэтому вся энергия, необходимая для создания поверхности контакта, подводится с газовым потоком. В связи с этим газопромыватели ударного действия иногда называют аппаратами с внутренней циркуляцией жидкости. Наиболее простым по конструкции является газопромыватель с центральной трубой (рис. а), представляющий собой вертикальный аппарат, в нижней части которого находится слой жидкости. Запыленный газ входит по центральной трубе, с большой скоростью ударяется о поверхность жидкости и, поворачивая на 180°, удаляется из аппарата. Частицы пыли при ударе проникают в жидкость и в виде шлама периодически или непрерывно отводятся из аппарата.

К аппаратам такого же типа относится  скруббер Дойля.

В этом аппарате высокоскоростной (30-50  м/с) поток газа ударяется о поверхность жидкости и очищается от пыли за счет инерционных сил и смачивания более мелких частиц водяным туманом, образующимся при ударе газа о поверхность воды. Брызгоунос предотвращается специальными перегородками 6. Скруббер Дойля эффективен для фракций пыли крупностью более  10 мкм.

 Аппараты ударно-инерционного действия: а - ударно-инерционный пылеуловитель; б - скруббер Дойля; 1 - резервуар с жидкостью; 2 - шламоотвод; 3 - слив; 4 - рассекающий конус; 5 - входной патрубок; 6 - брызгоуловитель; 7 - ввод жидкости 

Газопромыватель этой же группы – ротоклон (рис. 10.3.5.11) – имеет щелевые каналы, частично погруженные в жидкость, через которые проходит запыленный газ, оттесняя жидкость к нижней стенке. В виде водяных струй жидкость удаляется из щели. Скорость потока газа в щели – до 15 м/с. При интенсивном контакте газа с жидкостью частицы пыли проникают в жидкость и выводятся из аппарата. Очищенный газ выходит сверху.

Важное значение для нормальной эксплуатации газопромывателей этого класса имеет поддержание постоянного уровня жидкости в аппарате. Даже незначительное изменение уровня жидкости может привести к резкому снижению эффективности или значительному увеличению гидравлического сопротивления.

Отсутствие мелких отверстий (форсунок) для раздачи жидкости и механических вращающихся частей позволяет работать при значительной запыленности газов. Удаление шлама из отстойника осуществляется периодически или непрерывно (иногда с помощью скребкового транспортера).

Подпитка водой производится только для компенсации ее потерь за счет испарения и отвода со шламом. Поэтому ротоклоны целесообразно устанавливать для очистки холодных или предварительно охлажденных газов.

Аппараты с подвижным слоем насадки появились относительно недавно, но уже получили достаточно широкое распространение в пылеулавливании. В качестве насадки в таких аппаратах чаще всего используются полые и сплошные шары из полимерных материалов, стекла или пористой резины. Насадкой могут служить и другие тела, например кольца, седла и т. п. Для обеспечения свободного перемещения насадки в газожидкостной смеси плотность шаров не должна превышать плотность жидкости Колонна с подвижной насадкой может работать при различных режимах, но оптимальный режим для пылеулавливания – режим полного (развитого) псевдоожижения. При пылеулавливании рекомендуется принимать скорость газов в пределах до 5–6 м/с, а удельное орошение – в пределах 0,5–0,7 л/м3. Доля свободного сечения опорной тарелки s0 принимается равной 0,4 м2/м2 при ширине щелей 4–6 мм. При очистке газов, содержащих смолистые вещества, а также пыль, склонную к образованию отложений, применяют щелевые тарелки с большей долей свободного сечения (0,5–0,6 м2/м2).

При выборе диаметра шаров необходимо соблюдать соотношение

где Dап – диаметр аппарата.

Оптимальными с точки зрения пылеулавливания являются шары диаметром 20–40 мм с плотностью 200–300 кг/м3.

Минимальная статическая высота слоя насадки Hст составляет 5–8 диаметров шаров.

Аппараты с подвижной насадкой работают при скоростях газа 5–6  м/с, т. е. в 2–3 раза превышающих скорость газов в пенных аппаратах. Более высокая скорость газов и турбулизирующее действие псевдоожиженных шаров приводит к значительному увеличению высоты слоя.

Кроме того, шаровая насадка, циркулирующая в рабочем объеме аппарата, вследствие непрерывного изменения расстояния между шарами и их соударений, способствует интенсификации осаждения частиц пыли в слое пены. В итоге аппараты с подвижной насадкой имеют более высокую эффективность по сравнению

с пенными пылеуловителями.

Конические скрубберы с подвижной насадкой обеспечивают стабильность работы в широком диапазоне скоростей газов. Их преимущества по сравнению с цилиндрическими – улучшение распределения жидкости и уменьшение брызгоуноса.

Существуют два конструктивных варианта конических скрубберов с подвижной насадкой: форсуночный (рис. 10.3.5.8, а) и эжекционный (рис. 10.3.5.8, б)

В таких аппаратах рекомендуется применять полиэтиленовые шары диаметром 30–40 мм с насыпной плотностью 110–120 кг/м3. Статическая высота слоя шаров составляет обычно 650 мм. Скорость газов на входе в слой колеблется в пределах от 6 до 10 м/с и уменьшается на выходе из него до 1–2 м/с. Высота конической части в обоих вариантах принята равной 1 м. Внутренний угол раскрытия конической части (10–60°) зависит от производительности аппарата. Для улавливания брызг в цилиндрической части аппаратов размещается неорошаемый слой шаров высотой около 150 мм.

В форсуночный скруббер орошающая жидкость подается в количестве 4–6 л/м3 газов. При эжекционном варианте орошение шаров осуществляется жидкостью, которая всасывается из емкости постоянного уровня газами, подлежащими очистке. Величина зазора между нижним основанием конуса и уровнем жидкости зависит от производительности аппарата.

Гидродинамическое сопротивление форсуночного аппарата составляет 900–1400 Па, а эжекционного – 800–1400 Па.

В настоящее время в промышленности применяются конические скрубберы с подвижной насадкой производительностью по газам от 3000 до 40 000 м3/ч.