3. Сепарація пилу в мокрих знешілюючих пристроях.

В мокрих (гідравлічних) пиловловлювачах потік газу контактує з рідиною або зрошуваною нею поверхнею. В апаратах цього типу як зрошувана рідина найчастіше використовується вода. Осадження завислих часток в газовому потоці проходить на краплях, плівках або поверхнях рідини. Системи водозабезпечення можуть бути використані як прямоточні, так і рециркуляціііні (можливі замкнуті цикли).

За аеродинамічними властивостями мокрі пиловловлювачі поділяють на низьконапірні (до 1500 Па), середньонапірні (від 1500 до 4500 Па) та високонапірні (вище 4500 Па).

Найпоширеніші типи апаратів мокрої очистки газів: порожнисті газопромнвачі, тарілчасті газопромнвачі (барботажні та пінні), газопромивачі з рухливою насадкою, мокрі апарати ударно-інерційної дії, мокрі апарати відцентрової дії та швидкісні турбулентні газопромивачі.

3.1. Порожнисті газопромнвачі. До апаратів цього типу належать зрошувані канали, промивні камери та порожнисті форсуночні скрубери. Принцип роботи апаратів полягає в тому, що очищувальні гази проходять через шар розпиленої рідини. Частки пилу захоплюються краплями рідини та осаджуються разом з ними, а очищений газ видаляється.

В зрошувальних газоходах за допомогою вмонтованих форсунок на шляху запиленого газового потоку створюються водяні заслони. Для зменшення виносу крапель, швидкість газів в зрошувальному газоході не повиннаперевищувати 3 м/с. Питомі витрати води при цьому складають 0,1-0,3 дм³на 1 м³ газів. Після зон зрошування в газоходах встановлюють краплевловлювачі.

Промивні камери становлять розширену частину газоходів, в якій в шаховому порядку розташовують форсунки, що розбризкують рідину. Швидкість руху газів в промивних камерах повинна бути в^: межах 1,5-2,5 м/с, а час перебування газів в камері - не менше 3 с. Втрати напору в промивних камерах складають 300-500 Па.

3.2. Порожнисті форсуночні скрубери, будова яких наведена на рис. 4, виконуються у вигляді колон. У колоні, на шляху руху газів; форсунками створюється зрошувальна зона, що і забезпечує очистку газів.

Рис. 4. Порожнистий скрубер

За напрямком руху газів та рідини порожнисті скрубери поділяють па три групи: протиточні, прямоточні та з перпендикулярним підводом рідини до газового потоку, який рухається. Найбільшого поширення набули апарати першої групи.

Швидкість руху запиленого повітря в порожнистих скруберах повинна бути в межах 1,0-1,2 м/с, а при наявності краплевловлювачів - 5-8 м/с. Ефективність очистки газів в порожнистих форсуночних скруберах залежить від дисперсного складу газового потоку. Такі апарати доцільно використовувати при розмірі часток пилу > 5-10 мкм. Втрати напору не перевищують 250 Па.

Недоліком порожнистих форсуночних скруберів є можливість відкладання шламів в нижній його частині, тому необхідне використання споруд (механічних або гідравлічних) для видалення шламу. Крім того, можливе захаращення отворів форсунок.

ІІрн виборі порожнистих форсуночних скруберів визначними параметрами є площа перерізу S, м², та витрати рідини Q, кг/год, яка подається для зрошування:

S = L_p / w_r,

Q = mxL_p, де:

w_r - швидкість руху тазів в апараті, м/с; m - питомі витрати рідини для очистки газів; - 0,5-8,0 кг/м³ залежно від концентрації пилу, кг/м³

3.3. Насадкові газопромивачі. На відміну від порожнистих, насадкові газопромпвачі складають колони, які заповнені насадкою - галькою, кільцями (з перегородками (Рашиґа або Палля), кульками з полімерних матеріалів, скла, гуми. Насадка постійно зрошується рідиною. Очищувальний газ проходить каналами між елементами насадки, при цьому багаторазово змінюється напрямок руху окремих газових потоків. Гази омивають насадкові елементи, які вкриті плівкою рідини. В результаті на поверхні насадки осаджуються тверді (та рідкі) включення газового потоку, які разом із зрошуваною рідиною потрапляють в бункер.

Насадкові газопромивачі ефективні при очистці газів від тонкодисперсного пилу та включень рідини. Ефективність вловлювання часток, розмір яких більше 2 мкм, досягає 90%.

Недоліком конструкцій насадкових газопромивачів з нерухомою насадкою є можливість захаращення міжнасадочних каналів внаслідок відкладень пилу. Цей недолік усувається в газоиромивачах з рухливою насадкою. При роботі апаратів цього типу утворюється псевдоріджений шар, який складається з матеріалу насадки, рідини та очищувальних газів. В таких апаратах при його роботі насадка перебуває в постійному русі, що забезпечує вивільнення її від відкладень пилу, але можливе зношування елементів насадки (за рахунок тертя). Приклад газопромивача з рухливою насадкою наведено на рис. 5.

Рис. 5. Газопромивач з рухливою насадкою

Насипну густину насадки в таких апаратах приймають в межах 100-300 кг/м³ площі, витрати зрошуваної рідини - 4-6 кг/м³ (1,3-2,6 кг/м³ -в апаратах з нерухомою насадкою), втрати напору в межах 300-1400 Па. Продуктивність апаратів даного типу - 3000-4000 м³/год. В апаратах з рухливою насадкою, для забезпечення ефективної роботи, необхідно підтримувати стабільну продуктивність з очищувального газу.

3.4. Апарати барботажного типу та ударно-інерційної дії. В барботажних апаратах очищувальні гази у вигляді бульбашок проходять через шар рідини, та під дією сил інерції, гравітації та дифузії проходить сепарація твердих (та рідких) включень газового потоку. Для рівномірного розподілу по перерізу апарату, гази подаються по патрубку, що занурений в рідину на 50-150 мм, а на виході встановлюється решітка. Тому апарати цього типу називають тарілчастими.

При швидкості газоповітряного потоку до 1 м/с гази у вигляді бульбашок піднімаються через шар рідини. Якщо швидкість газового потоку збільшується до 2,0-2,5 м/с, над поверхнею рідини утворюється шар піни. Такі апарати називаються пінними скруберами. В них суттєво збільшується зона (площа) контакту очищувального газу з рідиною, при незначному збільшенні опору. Ефективність очистки газів від пилу підвищується до 95-96% (в окремих випадках до 99%) припитомих витратах рідини 0,2-0,5 кг/м³, втрата опору = 300-500 Па (в окремих випадках до 2000 Па). Продуктивність апаратів (2-60)х10³ м³/год.

У газопромивачах ударно-інерційної дії гази очищаються від пилу (та включень рідини) в результаті удару забрудненого газового потоку в поверхню рідини. Схема апарату подана на рис. 6.

Рис. 6. Пиловловлювач ударно-інерційної дії

Чим вища швидкість аерозольного потоку, що підходить до поверхні рідини, тим ефективніше будуть використані сили інерції включень газового потоку. Однак, із збільшенням швидкості газів в апараті над поверхнею рідини, можливий винос крапельної рідини. В апаратах цього типу швидкість газів на виході із газопідвідного патрубку приймається в межах 30-50 м/с. При наближенні нижнього кінця газопідвідного патрубку до поверхні рідини зростає ефективність очистки газів при одночасному зростанні гідравлічного опору. Продуктивність цих апаратів - 3000-90000 м³/год, гідравлічний опір - 400-4300 Па, ефективність вловлювання пилової фракції з розмірами часток > 3 мкм досягає 98-99%.

3.5. Газопромивачі відцентрової дії. В газопромивачах відцентрової дії використовують той самий принцип, що і в циклонах. При цьому очищувальний газ подається в нижню частину апарату через боковий тангенціальний вхід. У верхню частину апарату до внутрішньої поверхні апарату тангенціально подається вода, в результаті чого на стінках утворюється плівка рідини, що стікає вниз. Тверді включення газового потоку, які відкидаються під дією відцентрових сил до стінок апарату, захоплюються плівкою рідини і стікають в шламозбірник.

В апаратах цього типу можливе винесення вторинної рідини, тому доцільно на виході апарату встановлювати краплевловлювачі. Рекомендована швидкість газового потоку на вході в апарат - 14-20 м/с.

Ефективність роботи апаратів цього типу забезпечується в тому випадку, коли очищувальні гази здійснюють не менше п'яти обертів в циліндричній частині корпусу апарату. Їх використовують для очищення димових газів з великим вмістом діоксиду сульфуру. Ступінь очистки газів в апаратах цього типу досягає 99,5% при розмірі часток > 30 мкм та 85% при розмірі часток < 5 мкм.

3.6. Швидкісні турбулентні пиловловлювачі. Характерна ознака цих апаратів - наявність труби-розпилювача, в якій внаслідок взаємодії вприснутої під тиском рідини з повітряним потоком, який рухається з швидкістю 40-50 м/с, проходить інтенсивне розпилення рідини та перемішування утворюваного газорідинного потоку. Це в значній мірі підвищує імовірність захоплення краплями рідини частинок пилу, тому швидкісні турбулентні газопромивачі є найефективнішими апаратами мокрої очистки газів.

Як розпилювач в апаратах цього типу використовується труба Вентурі, в зв'язку з чим швидкісні турбулентні газопромивачі одержали назву скруберів Вентурі.

Ефективність роботи скруберів Вентурі залежить від швидкості газів в горловині труби та питомого зрошення, тобто кількості рідини, яка подається на одиницю об'єму очищувальних газів.

Оптимальне співвідношення швидкості потоку газу та питомого зрошування визначається властивостями пилу, насамперед - змочуваністю (гідрофільністю). Якщо тверді включення погано змочуються (гідрофобні), то необхідне додавання поверхнево-активних речовин (ПАР). Слід зазначити, що додавання до води ПАР значно ускладнює та робить дорожчою технологію очистки газів.

Продуктивність скруберів Вентурі може досягати 250х10³ м³/год. Ефективність очистки газів з середнім розміром часток пилу 1-2 мкм складає 96-98% і збільшується із зростанням розмірів часток. Необхідне питоме зрошування в межах 0,4-1,5 дм³/м³ при тиску рідини 100-1000 кПа.