3. Мокрая очистка газов

Интенсифицировать процесс очистки газов от пыли под действием гравитационных или центробежных сил можно, предварительно увлажнив его. Для этого газ приводят в тесный контакт с жидкостью (чаще всего с водой), которую разбрызгивают или распределяют в виде тонкой пленки в потоке газа, либо газ пропускают через слой жидкости. Такой способ очистки газа получил название мокрого. Используется он для тонкой очистки в тех случаях, когда по условиям технологического процесса допустимы увлажнение и охлаждение газа, а взвешенные в газе частицы хорошо смачиваются жидкостью.

Самыми простыми аппаратами для мокрой очистки газа являются скрубберы. Газ проходит через полый скруббер снизу вверх и орошается водой, разбрызгиваемой через форсунки. Для более полной очистки применяют насадочные скрубберы, заполненные хордовой или кольцевой насадкой (иногда кусками кокса либо кварца), и орошаемые при помощи специальных распределительных устройств. В полых скрубберах степень очистки газа достигает 60–75 %, в насадочных 75–85 %.

В центробежных скрубберах (рис. 5.16) запыленный газ поступает в цилиндрический корпус 1 через входной патрубок 2, расположенный тангенциально по отношению к нему. В силу этого газ приобретает внутри корпуса вращательное движение. Стенки корпуса орошаются водой, поступающей через сопло 3 и стекающей в виде пленки.

Поток газа поднимается, вращаясь, по винтовой линии снизу вверх; при этом взвешенные в газе частицы движутся под действием центробежнойсилы в радиальном направлении, достигают стенок скруббера, смачиваются водяной пленкой и удаляются с водой через коническое днище 4. Очищенный газ уходит через выходной патрубок 5.

В центробежных скрубберах достигается более высокая степень очистки, чем в полых или насадочных; она зависит от диаметра скруббера и удельного расхода воды. При диаметре скруббера 1 м и удельном расходе воды0,2·10^–3м³ воды/м³газа в зависимости от дисперсного состава пыли степень очистки составляет 85–87 %. С уменьшением диаметра скруббера степень очистки может достигать 98 %.

Рисунок 5.16 – Центробежный скруббер: 1 – корпус; 2 – входной патрубок; 3 – сопло; 4 – коническое днище; 5 – выходной патрубок

Для очистки сильно запыленных газов более эффективны барботажные (пенные) пылеуловители (рис. 5.17).

Барботажный пылеуловительпредставляет собой полую камеру 1 круглого или прямоугольного сечения, внутри которой расположена горизонтально перфорированная перегородка – решетка 2. Жидкость через штуцер и приемную коробку 4 поступает на решетку, а газ, подвергающийся очистке, подается под решетку. Проходя через отверстия решетки, газ вспенивает жидкость на решетке, превращая ее в слой пены, что обеспечивает большую поверхность фазового контакта (газа и жидкости), а следовательно, и высокую степень очистки.

Уровень пены регулируется сливным порогом 5. Более мелкие частицы дисперсной фазы проходят вместе с газом через отверстия в решетке, захватываются пеной, перемещающейся по решетке, и с ней удаляются через сливной патрубок 6 (это примерно 80 % от общего количества улавливаемой дисперсной фазы).

Более крупные частицы улавливаются жидкостью, протекающей через отверстия в решетке, в подрешеточном пространстве. Образующаяся при этом суспензия собирается в нижней конической части аппарата 3 и удаляется из него через спускной штуцер 7. С этим потоком удаляется примерно 20 % улавливаемых частиц.

С целью повышения степени очистки в пенных пылеуловителях устанавливают несколько перфорированных перегородок.

Рисунок 5.17 – Барботажный пылеуловитель: 1 – корпус; 2 – перфорированная перегородка (решетка); 3 – коническое днище; 4 – приемная коробка; 5 – сливной порог; 6 – сливной патрубок; 7 – спускной штуцер

Эффективность работы пенных аппаратов в значительной мере зависит от скорости движения газа по свободному сечению корпуса. При небольших скоростях происходит обычный барботаж: газ, выходя из отверстий решетки, разбивается на отдельные пузырьки, проходящие через слой жидкости и не вызывающие пенообразования. При скорости газа 0,5–0,7 м/с на решетке образуется слой крупноячеистой малоподвижной пены. При больших скоростях газа в свободном сечении аппарата ячеистая пена превращается в подвижную, обладающую высокоразвитой поверхностью и непрерывно обновляемыми пленками. Однако с увеличением скорости движения газа возрастает брызгоунос, поэтому в качестве пределов рациональных значений скорости газа в свободном сечении аппарата рекомендуются скорости порядка 1,3–3,0 м/с.

При выбранной скорости газа в аппаратеи заданной производительностисвободное сечение аппарата

. (5.55)

Площадь свободного сечения решетки с учетом изменения температуры газа под решеткой

, (5.56)

где Т_гиТ_р– температура газа на входе в аппарат и под решеткой, соответственно. (Т_ропределяется из теплового баланса аппарата);w₀– скорость газа в отверстиях решетки, принимаемая на основе опытных данных в пределах 7–13 м/с.

Количество воды, подаваемой в барботажный пылеуловитель, зависит от запыленности газа, его температуры и заданной концентрации суспензии, получающейся в результате поглощения пыли водой. Обычно расход воды составляет(0,2–0,3)·10^-3 м³ воды на 1 м³очищаемого газа, а содержание дисперсной фазы в суспензии – (10–20) % масс.

При относительно низких капитальных и эксплуатационных расходах барботажные пылеуловители позволяют обеспечить степень очистки газов порядка 95–99 %.