Мокрые пылеуловители
Достаточно широкое применение для очистки газов и воздуха от мелкодисперсной пыли с диаметром частиц d более (0,3…1,0) мкм, а также для очистки от пыли взрывоопасных и имеющих высокую температуру газов нашли мокрые пылеуловители.
Принцип действия мокрых пылеуловителей заключается в осаждении частиц пыли на поверхность капель или пленки жидкости за счет сил инерции и броуновского движения. Силы инерции зависят от массы капель и частиц пыли, а также от скорости их движения. Частицы пыли малого размера (менее 1 мкм) не обладают достаточной кинетической энергией и при сближении с каплями обычно огибают их и не улавливаются жидкостью. Броуновское движение обычно характерно для частиц малого размера.
Сучетом конструктивных особенностей мокрые пылеуловители разделяют на:
•скрубберы Вентури;
•форсуночные и центробежные скрубберы;
•аппараты ударно-инерционного типа;
•барботажно-пенные аппараты и др.
Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением частиц пыли на поверхность капель наибольшее распространение получили скрубберы Вентури (рис.2.6)
Рис. 2.6. Скруббер Вентури
Основная часть скруббера – сопло Вентури 2, в которое подводится запыленный поток газа, а через центробежные форсунки 1 – жидкость на орошение. В конфузорной части сопла происходит разгон газа от входной скорости V=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 поверхностью капель и высокой относительной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла. Эффективность очистки в значительной степени зависит от равномерности распределения жидкости по сечению конфузорной части сопла. В диффузорной части сопла 3 скорость потока падает до 15–20 м/с.
Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очистки аэрозолей со средним размером частиц 1…2 мкм при начальной концентрации примесей до 100 г/м3.
При анализе конструкции и принципов действия мокрых пылеуловителей можно выделить следующие их достоинства:
•простота конструкции и сравнительно невысокая стоимость;
•более высокая эффективность по сравнению с сухими механическими пылеуловителями инерционного типа;
•меньшие габариты по сравнению с тканевыми фильтрами и электрофильтрами;
•возможность использования при высокой температуре и повышенной влажности газов;
•работы на взрывоопасных газах;
•улавливание вместе с взвешенными твердыми частицами паров и газообразных компонентов.
Однако мокрым пылеуловителям свойствен и ряд недостатков:
•значительные затраты энергии при высоких степенях очистки;
•получение уловленного продукта в виде шлама, что часто затрудняет и удорожает его последующее использование;
•необходимость организации оборотного цикла водоснабжения (отстойники, перекачивающие насосы и т. п.;
•образование отложений в оборудовании и газопроводах;
•коррозионный износ оборудования и газопроводов при очистке газов, содержащих агрессивные компоненты.
Фильтры
Процесс очистки газов от твердых или жидких частиц с помощью пористых сред называется фильтрацией. Фильтры делятся на волокнистые, тканевые, зернистые.
Волокнистыми фильтрами называют пористые перегородки, составленные из беспорядочно расположенных, однако более или менее равномерно распределенных по объему волокон, каждое из которых принимает участие в осаждении аэрозольных частиц. Это фильтры объемного действия, так как рассчитаны на улавливание и накапливание частиц преимущественно по всей своей глубине.
Рис. 2.7. Фильтр
Наиболее распространенным типом тканевого фильтра является рукавный фильтр. Главным элементом такого фильтра является рукав, изготовленный из фильтровальной ткани. Корпус фильтра разделен на несколько герметизированных камер, в каждой из которых размещено по нескольку рукавов. Газ, подлежащий очистке, подводится в нижнюю часть каждой камеры и поступает внутрь рукавов. Фильтруясь через ткань, газ проходит в камеру, откуда через открытый пропускной клапан поступает в газопровод чистого газа. Частицы пыли, содержащиеся в неочищенном газе, оседают на внутренней поверхности рукава, в результате чего сопротивление рукава проходу газа постепенно увеличивается.
Различают следующие типы зернистых фильтров:
• зернистые насадочные (насыпные) фильтры, в которых улавливающие элементы (гранулы, куски и т. д.) не связаны жестко друг с другом. В качестве насадки в насыпных фильтрах используют песок, гальку, шлак, дробленые горные породы, древесные опилки, кокс, крошку резины, пластмасс и графита и другие материалы;
• жесткие пористые фильтры, в которых зерна прочно связаны друг с другом в результате спекания, прессования или склеивания и образуют прочную неподвижную систему. К этим фильтрам относятся пористая керамика, пористые металлы, пористые пластмассы .
Фильтрация вне конкуренции, когда речь идет об обеспечении исключительно высокой эффективности улавливания очень мелких частиц ценой умеренных затрат.
Тканевые фильтры используют там, где необходимо достичь высокой эффективности и где условия позволяют использовать фильтр без его повреждения. Применение фильтров ограничено температурами, превышающими 500–600ºК, при которых разрушается ткань, а также составом газа.
Для первичной фильтрации при температурах, превышающих 500–600ºК, используют гравийные фильтры. Эти фильтры громоздки и тяжелы.
Волокнистые фильтры обычно не очищают. Их используют, когда концентрация частиц низка (менее 2 г/м3) и фильтр может прослужить достаточно долго, не требуя замены.
Преимущества фильтрации – сравнительная низкая стоимость оборудования (за исключением металлокерамических фильтров) и высокая эффективность тонкой очистки. Недостатки фильтрации – высокое гидравлическое сопротивление и быстрое забивание фильтрующего материала пылью.