Очистка газопылевых выбросов мокрым методом

Таким образом, условное деление  пылеловителей на группы произведено  по основному и определяющему (но не единственному) признаку пылеулавливания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 3. МОКРЫЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ

 

В мокрых пылеуловителях удаление пыли из газовых потоков осуществляется при соприкосновении газов с жидкостью, которая захватывает частицы пыли н уносит их в виде шлама из аппаратов.

Взвешенные в газах  частицы смачиваются жидкостью  и утяжеляются или же целиком улавливаются жидкостью.

Процессу улавливания  пыли в мокрых пылеуловителях способствует конденсация паров жидкости, содержащихся в газах, при их охлаждении.

К мокрым пылеуловителям относятся и такие аппараты, разделительный эффект которых основан на действии механических сил (например, сила инерции, центробежная сила), а жидкость, смачивающая отражательные поверхности, служит для удаления выделившихся частиц.

По способу действия мокрые пылеуловители можно разделить на следующие группы:

1. Статические газопромыватели (оросительные устройства, промывные камеры, полые, форсуночные, каскадные и насадочные скрубберы);
2. Динамические газопромыватели (механические скрубберы, дезинтеграторы);
3. Барботажные и пенные аппараты;
4. Мокрые пылеуловители  ударно-инерционного типа;
5. Мокрые центробежные пылеуловители;
6. Мокрые скоростные пылеуловители.

Мокрые пылеуловители  обычно применяют только в тех  случаях, когда пыль представляет отброс (например, зола, доменная пыль) или она легко может быть использована в мокром виде (например, пыль на предприятиях цветной металлургии и горной химии, перерабатываемая гидрометаллургическим способом), а также тогда, когда требуется охлаждение газов независимо от очистки.

Использование мокрых пылеуловителей в большинстве случаев связано с образованием кислых жидкостей, так как вола при соприкосновении с очищаемыми газами не только улавливает пыль, но и растворяет содержащиеся в газах сернистые, азотистые, органические и другие вещества (5О₂, С0₂, N0₂). Быстрого выхода из строя металлических частей пылеуловителей, шламосборников, трубопроводов, насосов и т. д. вследствие коррозии можно избежать, если изготовлять детали из кислотостойких материалов (резины, пластмасс, спецсталей и т. п.) или производить нейтрализацию и обезвреживание шламовых вод. Однако при этом значительно усложняется и удорожается сооружение и эксплуатация пылеулавливающих устройств.

Кроме того, следует учитывать, что некоторые пыли (например, зола, содержащая более 20% извести, карбидная пыль и др.) образуют в мокрых пылеуловителях твердые отложения (настыли, накипи), которые выводят аппарат из строя вследствие зарастания поверхностей осаждения, газопроводов, шламопроводов и других частей установки.

Иногда для очистки  газов, содержащих, кроме пыли, агрессивные или вредные газы (SО₂, Н₂S, Cl₂, F₂, акролеин и др.), в мокрых пылеуловителях в качестве жидкости применяют водные раствори соды, извести, едкого натра, аммиака и других веществ; агрессивные компоненты нейтрализуются или абсорбируются этими растворами одновременно с улавливанием пыли, содержащейся в газах.

Мокрые пылеуловители  вследствие простоты конструкции и высокой эффективности находит широкое применение в промышленности.

 

3.1   Статические  газопромыватели

В статических газопромывателях запыленный газ пропускается через завесу распыляемой или разбрызгиваемой воды. При этом частицы пыли, сталкиваясь с каплями жидкости, смачиваются, вес их значительно увеличивается, и увлекаемые крупными каплями и струями, они выпадают вместе с жидкостью из потока под действием силы тяжести.

 

На рис. 22—26 приведены характерные типы используемых, в промышленности статических  газопромывателей.

Оросительные  устройства. Наиболее простым и давно применяющимся статическим газопромывателем является оросительное устройство, которое представляет собой ряд форсунок или брызгал, встроенных в газопровод или дымовую трубу для создания водяных завес на пути запыленного газового потока (рис 22}.

Скорость очищаемых газов  в оросительном устройстве во избежание  значительного           уноса брызг следует принимать до 3 м/сек. Расход воды зависит от температуры очищаемых газов и степени их охлаждения и колеблется от 0,1 до 0,3 л/м³*ч. Оросительное устройство отличается небольшой эффективностью; частицы пыли размером 10-20 мк улавливаются на 50-60%.

Промывные камеры. Промывная камера рис. 23) представляет собой усовершенствованное оросительное устройство. Она обычно изготовляется в виде отдельного самостоятельного сооружения из металла, железобетона или кирпича. Внутри камеры в несколько рядов, чаще всего а шахматном порядке размешаются распылители-форсунки для создания водяных завес на пути очищаемого газового потока. За перегородками промывной камеры устанавливается брызго-уловитель для улавливания уносимых газовым потоком брызг. Брызгоуловитель выполняется в виде колец Рашига, насыпанных в кассету, лабиринтов, набранных из деревянных реек (элиминаторов), или размещенных в шахматном порядке многослойных решеток из полосовой или угловой стали. Для экономии воды можно применять рециркуляцию (повторное использование отработавшей воды после отстаивания и фильтрации).

Иногда для повышения  эффективности пылеулавливания  на пути движении газов в промывной  камере устанавливаются отбойные пластины, перфорированные листы или сетки. Размеры промывных камер выбирают, исходя из скорости движения воздуха в них, которую принимают  равной   1,5-2,5 м/сек.  Время пребывания газа в камере должно быть 2-3 сек.

Расход воды на промывку газа составляет 0,2-1,0 л/м³. В качестве форсунок следует применять распылители тонкого распыла.

 

Рлс. 23   Промывная камера. ;

 

Обычно около промывной камери устанавливают местные водяные фильтры и насосы. Удаление шлама осуществляется через гидрозатвор. Промывные камеры чаще всего применяются для очистки от пыли и увлажнения воздуха в вентиляционных установках и установках кондиционирования воздуха.

При правильной промывке камеры достигается хорошее обеспыливание газов и вентиляционного воздуха.

Каскадные скрубберы. Каскадный скруббер (рис. 24) представляет собой башню, внутри которой размещены тарелки или полки (в виде больших конусов, прикрепленных к стенке корпуса, и чередующихся с ними малых конусов, закрепленных на центральной опорной трубе). Вода поступает сверху по трубе и стекает вниз по конусам-тарелкам, с большого на малый, и с малого опять на нижележащий большой, образуя завесы, через которые проходят очищаемые газы.

После промывки газы проходят через два конуса, играющих роль брызгоуловителей и удаляются через штуцер. Шлам выводится через гидрозатвор.

Скорость газов в свободном сечении каскадного скруббера принимается равной 0,7-0,9 м!сек. Фактическое время пребывания газов в скруббере 10-12 сек. Расход промывочной жидкости на очистку газов 0,8-0,9 л/м³. Гидравлическое сопротивление 60—80 мм вод. ст.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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. При современном уровне развития техники пылеулавливания наметилась теденция применения сухих  пылеуловителей, однако в ряде случаев мокрые пылеуловители конкурируют с такими  высокоэффективными  аппаратами, как рукавные фильтры и электрофильтры.

Основными преимуществами мокрых пылеуловителей являются:

• сравнительно небольшая стоимость (без учета шламового хозяйства) и более высокая эффективность улавливания частиц по сравнению с сухими механическими пылеуловителям»;
• возможность применения для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм, а также использования в качестве абсорберов, для охлаждения н увлажнения (кондиционирования) газов в качестве теплообменников смешения.

К недостаткам пылеуловителей относятся:

• возможность забивания газоходов и оборудования пылью (при охлаждении газов) и 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.

Иногда мокрые пылеуловители подразделяют по затратам на низконапорные, средненапорные и высоконапорные. К низконапорным аппаратам относится пылеуловители, гидравлическое сопротивение которых не превышает 1500 Па. В эту группу входят форсуночные скрубберы, барботеры, мокрые центробежные аппараты и др. К средненапорным мокрым пылеуловителям с гидравлическим сопротивлением от 1500 до 3000 Па относятся некоторые динамические скрубберы, газопромыватели ударно-инерционного действия, эжекторные скрубберы. Группа высоконапорных газопромывателей с гидравлическим сопротивлением больше 3000 Па включает в основном скрубберы Вентури и дезинтеграторы.

 

 

 

Распыливающие устройтсва мокрых пылеуловителей

Надежная  и эффективная работа мокрых пылеуловителей (полых форсуночных скрубберов, скрубберов Вентури, эжекционных аппаратов и др.), принцип действия которых основан на взаимодействии улавливаемых частиц с каплями орошаюшей жидкости, в немалой степени зависит от правильного выбора распыливающих устройств  (форсунок). В табл. 2.1 приведены сравнительные характеристики разных способов распыливания жидкости в мокрых аппаратах.

В газоочистных аппаратах для подачи жидкости в основном используются форсунки, которые подразделяются на три основные группы; механического, пневматического и электрического действия. Механические форсунки, наиболее распространенные в газоочистных аппаратах, бывают прямого действия, центробежные и ультразвуковые (Приложение 1 ). На рис. 2.1 показаны типы механических форсунок: струйные а-д, струйно-ударные е-к, с внешним соударением струй л-о, центробежные п-у, центробежно-струйные ф-щ.

В насадочных скрубберах и тарельчатых аппаратах раздача орошающей жидкости осуществляется с помощью оросителей. В отличие от форсунок назначение оросителей заключается не в создании тонкого распыла жидкости, а лишь в равномерном распределении ее по сечению аппарата. На рис. 2.2 приведены основные типы оросителей.

 

Основные характеристики механических форсунок

 

Характеристики форсунок зависят от ряда факторов: физических свойств газа и жидкости, класса и геометрии форсунки, скорости истечения др., причем одни из них в большей степени связаны с геометрией распылителя, а другие — со свойствами распыливаемой жидкости. Дисперсноть распыла в значительной степени зависит от физических свойств жидкости. С возрастанием вязкости (рис. 2.3, а) и поверхностного натяжения размер капель увеличивается. Влияние физических свойств окружающего газа незначительно.

С увеличением давления жидкости перед форсункой средний размер капель уменьшается (рис. , б), но с ростом давления скорость изменения размера капель снижается. Из геометрических факторов наибольшее влияние на степень распыла оказывает диаметр соплового отверстия: при его увеличении размер частиц линейно возрастает (рис , и); наиболее тонкий и однородный распыл характерен для центробежных форсунок, а самый грубый—для струйных и струйно-ударных. Центробежно-струйные форсунки обеспечивают распыл среднего дисперсного состава.

Расходные характеристики форсунок определяются в основном конструктивными факторами и мало зависят от физических свойств распыливаемой жидкости и окружающей среды. Максимальных значений коэффициент расхода достигает у струйных форсунок (0,75-0,98), а минимальных – у центробежных (0,2-0,5). У остальных форсунок значение коэффициентов расхода имеют промежуточные значения.

Коэффициент скорости в меньшей степени связан с классом форсунок и в зависимости от ее конструктивных особенностей имеет значения 0,3-0,9.

Характеристики распределения  жидкости зависят только от конструктивных факторов и расстояния до форсунки, поэтому равномерность заполнения факела определяется классом форсунки (рис, ).

 

 

 

 

Таблица 2.1

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПОСОБОВ РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТИ В МОКРЫХ АППАРАТАХ