17.4. Особенности применения мокрых пылеуловителей

• аппараты ударно-инерцион­

ного типа;

• барботажно-пенные аппара­

ты и др.

Среди аппаратов мокрой очист­

ки с осаждением частиц пыли на

поверхность капель наибольшее распространение получили скруб­

беры Вентури (рис. 17.16). Основ­

ная часть скруббера - сопло Вен­

Шлам

тури 2, в которое подводится запыРис 17 16 Скруббер Вентури ленный поток газа, а через центробежные форсунки 1 - жидкость на орошение. В конфузорной части сопла происходит разгон газа от

входной скорости w = 15...20 м/с до скорости 30 . 200 м/с и более

в узком сечении сопла. Процесс осаждения частиц пыли на капли жидкости обусловлен массой жидкости, развитой поверхность!Q ка­ пель и высокой относительной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла Эффективность очистки в значительной

степени зависит от равномерности распределения жидкости по сече­

нию конфузорной части сопла. В диффузорной части сопла скорость

потока падает до 15... 20 м/с. Каплеуловитель 3 обычно выполняют

в виде прямоточного циклона.

Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очистки аэрозолей со средним размером частиц 1... 2 мкм при на­

чальной концентрации примесей до 100 г/мз. Удельный расход воды

на орошение при этом составляет О, 1...6,0 л/мз.

Для труб Вентури круглого сечения характерны следующие раз­

тывают для конкретных условий очистки воздуха от пыли. Круглые скрубберы Вентури применяют в тех случаях, когда рас­

ход газа не превышает 80 000 мз/ ч. При больших расходах газа и

больших размерах трубы возможности равномерного распределения

орошающей жидкости по сечению трубы ухудшаются, поэтому при­ меняют несколько параллельна работающих круглых труб или пере­ ходят на трубы прямоугольного сечения.

Трубы Вентури типа ГВПВ (газопромыватель Вентури прямоточ­

НЬIЙ, высоконапорный) предназначены для очистки запыленных тех­

нологических га'!ОВ, поступающих с постоянным объемным расхо­

дом. Конструктивно центробежный каплеуловитель представляет

потока до скорости 50... 75 м/с в трубе Вентури происходит мелкое

дробление воды до состояния влажного тумана. В диффузоре газо­

вый поток замедляется, а золавые частицы, сохранив по инерции

движение, как бы фильтруются через образующийся туман и актив­

но увлажняются. Образовавшаяся пульпа (смесь влаги и золы) в

каплеуловителе при изменении направления движения отделяется

от газового потока на стенки, с которых она смывается, так же как

и со стенок корпуса 3, в золасмывное устройство 1.

К недостаткам таких систем следует отнести следующее: вход­

ные патрубки, прутковые решетки, каплеуловители при повышен­

ном содержании в золе СаО (более 15%) склонны к зарастанию и

забиванию золой, в результате чего происходит рост сопротивления золоуловителей и снижается степень очистки.

Золоуловители типа ~В широко применяются на различных теп­

ловых электростанциях, так как они достаточно просты по конструк·

ции, компактны и применимы для широкой гаммы углей.

Одним из удачных конструктивных решений совместной компо­ новки скруббера Вентури и каплеуловителя может служить кон­

струкция (рис. 17.18) коагуляционно-центробежного мокрого пыле­ уловителя (КЦ~П). Сопло Вентури 1 установлено в корпусе цикло­

на 2, а для закручивания воздуха используется специальное закру·

чивающее устройство 3. Промышленные КЦ~П работают при ско­

ростях в узком сечении трубы Вентури 40... 70 м/с, удельных рас­ ходах воды на орошение О, 1...0,5 л/ м3 и имеют габариты на 30%

меньше, чем обычные скрубберы Вентури. Скрубберы Вентури ши­

роко применяются в системах очистки газов от туманов. Эффектив­

фильтрами.

При расчете скрубберов Вентури гидравлическое сопротивление трубы Вентури определяют из равенства

D.p = D.pc + D.рж,

где 11рсгидравлическое сопротивление сухой трубы, т.е. без по­

дачи жидкости на орошение·

D.p с = (cw~p/2,

где ~с - коэффициент гидравлического сопротивления сухой

трубы; ror- скорость газа в горловине; Pr - плотность газа в гор­ ловине; 11ржгидравлическое сопротивление, обусловленное вве­

дением жидкости, Ь..рж = ~жw;ржqж/2; ~ж- коэффициент гидравли­

ческого сопротивления трубы при вводе жидкости; Рж - плотность жидкости; qжудельный расход жидкости на орошение, для трубы

Вентури круглого сечения при /1 = 0,15d2, wr = 60 ... 166 м/с и qж = 0,4 .. 1,7 л/м3;

~ж/~с = О,бЗ((тж/тr)(рж/Рr))-0,3,

где тж и тг - массовые расходы жидкости и газа, г.

Суммарное гидравлическое сопротивление трубы Вентури со­

ставляет 10... 20 кПа.

Эффективность очистки скруббера Вентури рассчитывают энер­ гетическим методом по формуле

11 = 1 - е-ВЕ",

где Е - суммарная энергия соприкосновения; В и n - константы,

зависяшие от физико-химического и дисперсного состава пыли, ко­

торые определяют экспериментально (табл. 17 .12).

Очищенный rаэ

t

3

Для определения суммарной энергии соприкосновения целесо­

образно использовать выражение

Е =11р + РжQж/QГ'

где Рж - давление распыляемой жидкости на входе в пылеулови­ тель, Qж и Qr- объемы расхода жидкости и газа соответственно.

В ряде случаев для мокрой очистки применяются форсуночные

скрубберы (рис. 17.19, а). Запыленный газовый поток поступает в

скруббер по патрубку 3 и направляется на зеркало воды, где осаж­ даются наиболее крупные частицы пыли. Газовый поток и мелкодис­ персная пыль, распределяясь по всему сечению корпуса 1, поднима­ ются вверх навстречу потоку капель, поступающих в скруббер через форсуночные пояса. Удельный расход воды в форсуночных скруббе­

рах составляет 3,0.. 6,0 л/м3, гидравлическое сопротивление аппа­

рата до 250 Па при скоростях движения потока газа в корпусе скруб­

бера 0,7 ... 1,5 м/ с. К недостаткам таких скрубберов следует от­

нести невысокую общую эффективность очистки.

В аппаратах центробежного типа (рис. 17.19, б) частицы

пыли отбрасываются на пленку жидкости 2 центробежными силами,

возникающими при вращении газового потока в аппарате за счет

тангенциального расположения входного патрубка 5. Пленка жид­

кости толщиной не менее 0,3 мм создается подачей воды через сопла 1 и непрерывно стекает вниз, увлекая. в 9ункер 4 частицы пыли Эффективность очистки газа от пыли в аппаратах такого типа зави­ сит главным образом от диаметра корпуса аппарата 3, скорости газа

во входном патрубке и дисперсности пыли. Например, с ростом диа­

метра скруббера эффективнqсть очистки снижается. Увеличение

В таких аппаратах газ на очистку поступает под решетку 3, про­

ходит через отверстия в решетке и, барботируя через слой жидкости

и пены 2, очищается от части пыли за счет осаждения частиц на

внутренней поверхности газовых пузырей. Режим работы аппаратов

зависит от скорости подачи воздуха под решетку При скорости до

1 м/ с наблюдается барботажный режим работы аппарата. Дальней­

ший рост скорости газа в корпусе 1 аппарата до 2... 2,5 м/ с сопро­

вождается возникновением пенного слоя над жидкостью, что при­

водит к повышению эффективности очистки газа и брызгауноса из

аппарата. Современные барботажно-пенные аппараты обеспечивают

эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли 0,95 .. 0,96

при удельных расходах воды 0,4 ...0,5 л/ м3 .

Следует отметить, что барботажно-пенные аппараты чувст­

вительны к неравно.мерностя.м подачи газа под провальные ре­

шетки, так как неравномерная подача газа приводит к местному

сдуву пленки жидкости с решетки. Кроме того, решетки аппаратов

склонны к засорению.

17.5. Способы очистки выбросов от газо- и nарообразных загрязнений

При выборе способа очистки и обезвреживания вентиляционных

и технологических выбросов от газо- и параобразных компонентов необходимо учитывать:

•разнообразие по составу выбрасываемых в атмосферу газов;

•температуру этих газов;

фарфор, пластмассы, металлы, которые выбираются исходя из сооб­

ражений антикоррозийной устойчивости.

Применение абсорбированных методов очистки, как правило,

связано с использованием схем, имеющих узлы абсорбции и десорб­

ции. Десорбцию растворенного газа (или регенерацию растворите­

ля) проводят либо снижением общего или парциального давления,

либо повышением температуры, либо использованием обоих при­

емов одновременно. Расчет абсорбера состоит в определении

объемного расхода поглотительной жидкости Q3 ; необходимой по­ верхности F соприкосновения газа с жидкостью; параметров вспо­

могательной аппаратуры (мощность насосов, размер баков и т.п.).

Объемный расход поглотительной жидкости рассчитывают

из уравнения .материального баланса процесса абсорбции, со­

гласно которому масса поглощаемого компонента т, которая удале­

на из очищаемого газа, должна быть равна массе компонента, пере­

шедшего в жидкость:

т = Qr (у! - Yz) = Qa (xz - х!),

где Qr- объем очищаемого газа, м3 /с; х 1 и х2 - начальная и ко­

нечная концентрации газового компонента в поглотительной жид­

кости, г/ мЗ; у1 и у2 - начальная и конечная концентрации погло­

щаемого газообразного компонента в очищаемом газе, г/ м3 .

Необходимую поверхность соприкосновения газа с жидкостью находят по формуле

F = 103 т/(k3t!Pcp),

где ka - коэффициент абсорбции (коэффициент массопередачи),

кг/(м2 · ч ·Па); !!Рсрсредняя движущая сила абсорбции, Па.

Коэффициент абсорбции, характеризующий скорость растворе­

ния газового компонента в жидкости, определяется общим сопро­

тивлением диффузии этого компонента через газовую и жидкостную пленки. Для хорошо растворимых газов значение коэффициента аб­ сорбции можно определить по формуле, предложенной И.Л. Пейса­

ховым:

k = 53,7 -l06 Mwo,?5(0.0011 Т-0,18)0,25

'экв

температура, К; dэкв - эквивалентный диаметр насадки, равный

учетверенному значению живого сечения насадки, деленного на ее

удельную поверхность, м.

Движущая сила абсорбции равна разности парциального давле­ ния поглощаемого компонента в газовой фазе и равновесного парци­

ального давления этого компонента над поглотительной жидкостью.

Следует иметь в виду, что при противотоке (газ и жидкость дви­ жутся навстречу друг другу) значение дрср больше, чеы при прямо­ токе (газ и жидкость движутся в одну сторону). Следовательно, про­

тивоток выгоднее, так как для его осуществления требуется аппа­

ратура меньшего размера. Прямоток неэффективен для плохо рас­ творимых газов. Прямоток целесообразно применять, когда равно­

весное давление поглощаемого компонента над жидкостью очень не­

велико и почти не увеличивается по мере растворения газового ком­

понента. Обычно прямоток применяется в тех случаях, когда рас­

творяемый компонент газа вступает в реакции с жидкостью или ее

компонентами (хемосорбция).

Метод хемосорбции основан на поглощении газов и паров твер­ дыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучИх или малорастворимых химических соединений. Поглетительная способ­

ность хемосорбента почти не зависит от давления. поэтому хемо­

сорбция более выгодна при небольшой концентрации вредностей в

отходящих газах. Большинство реакций, протекающих в процессе

хемосорбции, являются экзотермическими и обратимыми, поэтому

при повышении температуры раствора образующееся химическое

соединение разлагается с выделением исходных элементов. На этом принципе основан механизм десорбции хемосорбента.

Основным видом аппаратуры для реализации процессов хе­

мосорбции служат насадочные башни, пенньrе и барботажные скрубберы, распылительные аппараты типа труб Вентури и аппара­ ты с различными механическими распылителями. В промышленнос­ ти распространены аппараты с подвижной насадкой, к достоинствам

которых относятся высокая эффективность разделения при умерен­ ном гидравлическом сопротивлении, а также большая пропускная способность по газу.

Хемосорбция является одним из наиболее распространенных

способов очистки отходящих газов от оксидов газов. Методы аб­

сорбции и хемосорбции, применяемые для очистки промышленных

выбросов, называют мокрыми. Их преимущество заключается в

экономичности очистки большого количества газов и осуществле­

нии непрерывных технологических процессов. Основной недоста­

ток мокрых методов состоит в том, что перед очисткой и после ее

< 7200 ~=11,6/Re025, где Re= ffiгdэPгlf.l- критерий Рейнольдса

Обычно, исходя из условий обеспечения необходимого времени

контакта газа с сорбентом и минимальных гидравлических сопро­

тивлений, значение ffiг выбирают в пределах О, 15.. 0,5 м/с. Геометрические размеры адсорбера (диаметр Da и длина L8 слоя

адсорбента) рассчитываются по формулам:

Время защитного действия адсорбера определяют исходя из характера кривой изотермы адсорбции. Для области изотермы ад­

сорбции, в которой соблюдаетсЯ закон Генри (а = Гс, где Г- без­

размерный коэффициент Генри, равный отношению количества

адсорбированного вещества а0 к начальной концентрации вещества

в газовом потоке с0), продолжительность адсорбции

Коэффициент Ь определяют (табл. 17.13) в зависимости от от­

ношения содержания поглощаемого вещества в газовом потоке на

выходе и входе адсорбера

Коэффициент массопередачи !3, с-1 , определяют в зависимости

от режима течения газа по формулам:

13 = 0,833 Re0.47 РrО,з5 D / d} при Re < 30;

13 = 0.53 Re0.64 Рrо,зз D/ d} при Re от 30 до 50,

где Pr = v / D - диффузный критерий Прандтля; v - коэффициент кинематической вязкости газа при рабочих условиях, м/с;