Газопромыватели

Газопромыватели

Газопромыватели. В полых газопромывателях газопылевой поток пропускают через завесу распыляемой жидкости. При этом частицы пыли захватываются каплями промывной жидкости и осаждаются в промывателе, а очищенные газы удаляются из аппарата. Наиболее распространенным аппаратом этого класса является полый форсуночный скруббер (рис. 5.5). Он широко используется как для очистки газов от достаточно крупных частиц пыли, так и для охлаждения газов, выполняя в различных системах пылеулавливания роль аппарата, обеспечивающего подготовку (кондиционирование) газов.

Аппарат представляет собой колонну круглого или прямоугольного сечения, в которой осуществляется контакт между очищаемыми газами и каплями жидкости, распыливаемой форсунками. По направлению движения газов и жидкости полые скрубберы делятся на противоточные, прямоточные и с поперечным подводом жидкости.

В наиболее распространенном противоточном скруббере капли из форсунок падают навстречу запыленному потоку газов; они должны быть достаточно крупными, чтобы их не унес пылегазовый поток.

В  газопромывателях обычно устанавливают центробежные форсунки грубого распыла, работающие под давлением от 0,3 до 0,4 МПа и создающие капли требуемого размера. Применение таких форсунок позволяет работать на оборотной воде, содержащей взвеси.

При применении высокоскоростных скрубберов с линейной скоростью газов 5-8 м/с рекомендуется установка каплеуловителя. Степень очистки в полом форсуночном скруббере достигает 99 % при улавливании частиц размером >10 мкм и резко снижается при размере < 5 мкм. Расчет полого газопромывателя проводится в следующей последовательности исходные данные: расход очищаемых газов Q_r, плотность газов р_г плотность частиц улавливаемой пыли р_ч, ее дисперсный состав.

1.Исчисляется площадь сечения скруббера, м²:

S = Q_r/w_r (5.3)

Рис. 5.5. Полый форсуночный скруббер.

Рис. 5.6. Противоточный насадочный скруббер.

1 - опорная решетка; 2 - насадка; 3 - оросительное устройство.

Причем скорость wr принимается около 1 м/с (при условиях на выходе газов из аппарата). При большей скорости устанавливается каплеуловитель. Высота противоточного скруббера принимается H = 2,5D.

2. Определяется удельный расход жидкости. Величина m выбирается в пределах от 0,5 до 8 л/м3 газов. При больших концентрациях пыли на входе (10-12 г/м³) т принимается равной 6-8 л/м³. Отсюда общий расход жидкости, подаваемой на орошение аппарата:

Q_ж = mQ_r (5.4)

3.Гидравлическое сопротивление полого скруббера при отсутствии встроенного каплеуловителя и газораспределительной тарелки обычно не превышает 250 Па.

Насадочные газопромыватели. Насадочные газопромыватели представляют собой колонны, заполненные телами различной формы (рис. 5.6). Эти аппараты рекомендуется применять только при улавливании хорошо смачиваемой пыли, особенно в тех случаях, когда процессы улавливания пыли сопровождаются охлаждением газов или абсорбцией. При улавливании плохо смачиваемой пыли (но не склонной к образованию твердых отложений) могут использоваться аппараты с регулярной и разреженной насадкой.

Широкое применение получили противоточные насадочные скрубберы, хотя используются конструкции и с поперечным орошением газов жидкостью (рис. 5.7).

Основными параметрами насадки (рис. 5 8) являются удельная поверхность, свободный объем и эквивалентный диаметр. Удельная поверхность а представляет собой геометрическую поверхность на садочных тел п выражается в м²/м³. Свободный объем V0 характеризует объем пустот насадки н выражается в м³/м³.

Расход орошающей жидкости в противоточных насадочных скрубберах принимают в пределах 1,3 - 2,6 л/м³. В насадочных газопромывателях с поперечным орошением для обеспечения лучшего смачивания поверхности насадки ее слой обычно наклонен на 7-10° по отношению к направлению пылегазового потока. Расход жидкости в аппаратах этого типа обычно выбирают в пределах 0,15-0,5 л/м3, эффективность при улавливании частиц размером d₄ > 2 мкм превышает 90 %.

Тарельчатые газопромыватели. В основе этих аппаратов лежит взаимодействие газов с жидкостью на тарелках различной конструкции. Характер взаимодействия в значительной степени определяется скоростью газового потока. При малых скоростях (1 м/с) газы проникают через слой жидкости в виде пузырей - происходит барботаж.

С ростом скорости газов взаимодействие газового и жидкостного потоков протекает более интенсивно и сопровождается образованием высокотурбулизованной пены, в которой происходит непрерывное разрушение слияние и образование новых пузырьков. Поэтому газопромыватели данного типа часто называют пенными аппаратами.

Разработан ряд конструкций тарельчатых (пенных) газопромывателей: аппарат с провальными тарелками (рис. 5 9, а), аппарат с переливными тарелками (рис. 5.9,б). В аппарате с провальными тарелками применяются два вида тарелок: дырчатые и щелевые (рис. 5,10).

Рис. 5.7. Насадочный скруббер с поперечным орошением.

1 - форсунки; 2 - опорные решетки: 3 - оросительное устройство; 4 - неорошаемый слон насадки(брызгоуловитель):5- шламосборник; 6 - насадка.

Рис. 5.8. Типы насадок.

1 - кольца Рашнга; 2 - кольца с перегородкой; 3 - кольца с крестообразной перегородкой; 4 - кольца Палля; 5 - седла Берля; 6 - седла Ииталоке.

Щелевые тарелки изготавливают сварными из трубок пли пластин.

Оптимальная с точки зрения гидравлического сопротивления тарелка должна иметь толщину 4-6 мм. Обычно диаметр отверстий в тарелках пенного пылеуловителя d₀ = 4/8 мм; ширина щели b =4/5 мм, а свободное сечение Va колеблется в пределах 0,2-0,25 м²/м². В случае применения аппарата для охлаждения газов устанавливают тарелки с большим свободным сечением - до 0,4-0,5 м²/м².

Пенный аппарат со стабилизатором пенного слоя (ПАСС) отличается от пенного аппарата с провальной тарелкой установкой непосредственно на тарелке стабилизатора, представляющего собой сотовую решетку из вертикально расположенных пластин, разделяющих сечение аппарата и пенный слой на небольшие ячейки (рис. 5.11).

Стабилизатор пены предотвращает возникновение волнового режима на тарелке вплоть до скорости газов 4,0 м/с, т е. существенно расширяет скоростной интервал пенного режима. Наличие стабилизатора обуславливает значительное накопление жидкости на тарелке, и, следовательно, увеличение высоты пены по сравнению с уровнем при провальной тарелке без стабилизатора. Применение стабилизатора позволяет существенно сократить расход воды на орошение аппарата.

Рекомендуются следующие размеры стабилизатора: высота пластин 60 мм; размер ячеек - от 35x35 до 40x40 мм.

Оптимальными условиями работы аппарата являются wг = 2,/3,5 м/с и m = 0,05/0,1 л/м³. В аппарате устанавливаются дырчатые провальные тарелки с d₀ = 3/6 мм и V₀ = 0,14/0,22 м²/м² и щелевые (трубчатые) провальные тарелки с b=3/6 мм; V₀ = 0,12/0,18 м²/мг Диаметр труб в трубчатых тарелках d_тр = 20/32 мм.

Рис. 5.9. Пенные пылеуловители.

а - с провальной решеткой; б - с переливной решеткой; 1 - корпус; 2 - оросительное устройство; 3 - тарелка; 4 - приемная коробка; 5 - порог; 6 - сливная коробка.

Рис. 5.10. Конструкция провальных тарелок.

а - щелевая; б - дырчатая.

Рис. 5.11. Стабилизатор.

Рис. 5.12. Пенный аппарат ПАСС.

1 - брызгоуловитель; 2 - центробежный завихритель; 3 - патрубок для отвода жидкости из брызгоуловителя; 4 - верхняя секция; 5 - средняя секция; 6 - стабилизатор; 7 - нижняя секция; 8 - тарелка; 9 - ороситель; 10 - форсунка для периодического орошения завихрителя.

Аппарат типа ПВПР состоит из корпуса круглого сечения, в котором установлены трубчатые или крупнодырчатые пенообразующие решетки (одна или две) со стабилизаторами в виде сотовой решетки из вертикально расположенных пластин. Жидкость на решетки подается через форсунки, выполненные в виде трубы с отбойником. В верхней части аппарата размещен каплеуловитель, представляющий собой завихритель потока газа, набранный из лопаток специального профиля. Разработан также вариант конструкции ПВПР с каплеуловителем, встроенным непосредственно в верхнюю секцию, т. е. характеризующийся уменьшенной высотой всего аппарата, что упрощает компоновку в стесненных условиях. В аппарате предусмотрены форсунки для промывки отдельных конструктивных узлов. Скорость газа в аппарате составляет 2,5-4,5 м/с.

Пенные пылеуловители показали эффективную и надежную работу при очистке газов от пыли, фтора, серы, аммиака и др. в производстве минеральных удобрений, желтого фосфора, в алюминиевой и металло - обрабатывающей промышленности.

Изготовитель аппаратов - Павлодарский завод химического машиностроения. Гидродинамический пылеуловитель ГДП (рис. 5.13) разработан НИПИОТСТРОМом он предназначен для очистки аспирационного воздуха.

Рис. 5.13. Газопромыватель типа ГДП-М.

1 - корпус; 2 - центробежный каплеуловитель; 3 - реле управления водоподпиткой; 4 - патрубок для входа газов; 5  тарелка; 6 - разгрузочное устройство; 7 - электромагнитный клапан; 8 - гидрозатвор; 9 - регулятор уровня жидкости; 10 - электромагнитный вентиль.

Рис. 5.14. Мокрый пылеуловитель ударно-инерционного действия.

1 - входной патрубок; 2 - резервуар с жидкостью; 3 - смывное сопло; 4 - труба для удаления шлама.

Это аппарат непрерывного действия с внутренней циркуляцией жидкости и периодической разгрузкой уловленных продуктов в виде шлама или растворов, что позволяет эксплуатировать аппарат с очень низким удельным орошением.

Запыленный газ сначала поступает в подрешеточное пространство, захватывает часть жидкости, а затем, пройдя отверстия решетки (тарелки, в которых скорость газа составляет 10-12 м/с), контактирует со слоем турбулизированной пены. Для обеспечения равномерного распределения газа в свободном сечении решетки ее отверстия выполнены с увеличением диаметра по мере удаления отверстий от входного патрубка.

Очищенный от пыли газ проходит через каплеотделитель и через выходной патрубок отводится в атмосферу. Уловленная пыль в виде шлама осаждается в бункерной части и через разгрузочное устройство периодически выводится из  аппарата.

Аппарат обеспечивает высокую эффективность при улавливании частиц пыли >5 мкм. Разработан типоразмерный ряд газопромывателей типа ГДП-М, технические характеристики которого приведены в табл. 5.4.

Газопромыватели ударного действия. Наиболее простой по конструкции пылеуловитель ударно-инерционного действия представляет собой вертикальную колонну, в нижней части которой находится слой жидкости (рис. 5.14).

Запыленные газы по газоходу (обычно круглого сечения или выполненного в виде трубы Вентури) с большой скоростью направляются на поверхность жидкости. При резком повороте газового потока на 180° происходит инерционное осаждение частиц пыли на каплях жидкости. Шлам из аппарата может удаляться через гидрозатвор периодически или непрерывно. Для удаления уплотненного осадка со дна применяют смывные сопла.

Таблица 5.3. Технические характеристики газопромывателей типа ПВПР.

Таблица 5.4.Технические характеристики газопромывателей типа ГДП-М.

Скруббер Дойля. В аппарате (рис. 5.15) газовый поток поступает через трубы, в нижней части которых установлены конусы, увеличивающие скорость газов в свободном сечении трубы. Скорость газов непосредственно в щели на выходе из трубы составляет 35-55 м/а, и газовый поток с достаточно высокой скоростью ударяется о поверхность жидкости, создавая завесу из капель. Уровень жидкости в скруббере (в статическом состоянии) на 2-3 мм ниже кромки трубы. Гидравлическое сопротивление газопромывателя в зависимости от скорости истечения и h составляет 500-4000 Па.

Ротоклон типа N является другим типичным представителем газопромывателей ударно-инерционного действия (рис. 5.16) В аппарате установлены один или несколько изогнутых щелевых каналов, нижняя часть которых затоплена жидкостью. Газовый поток, ударяясь о поверхность жидкости, захватывает часть жидкости и заставляет ее двигаться вдоль нижней направляющей канала. Затем жидкость отбрасывается к верхней направляющей и при выходе из щели падает в виде сплошной водяной завесы. Для предотвращения уноса капель газы после канала проходят через систему каплеотбойных устройств. Скорость газов в канале обычно не превышает 15 м/с.

Производительность ротоклона конструкции Гипротяжмаша 10 -  40 тыс. м³/ч. Температура подаваемых на очистку газов - до 280 С. Максимальная потеря давления в ротоклоне, соответствующая максимальной скорости воздуха 25 м/с, 1900 Па, расход воды - до 0,5 м /ч. максимальный объем заливаемой воды 6,5 м³. Слипшийся на дне шлам удаляют скребковым транспортером в короб или непосредственно шламоотвод.

Ротоклон "Урал" (рис. 5.17) применяется при очистке газов,  от мельниц, дробилок, сушил, сталеплавильных печей, обогатительных машин, котлоагрегатов, травильных и цинковальных ванн и др. Расход газа 10-15 тыс. м³/ч при потере давления 1.6  если частицы пыли имеют размер > 5 мкм, 35 тыс. м³/ч – при давлении 3-15 кПа, если производят тонкую очистку мелкодисперсной пыли. Расход воды изменяется в пределах 0,001-30 л/м³. Эффективность очистки газа, например, от угольной пыли с фракционным составом 0-5 мкм (60% массы), 5-10 мкм (10%) достигает 99,7%. причем начальная запыленность составляет 6 -11,3 г/м³. Начальную запыленность рекомендуется принимать до 100 г/м^3. Расход газов, потерю давления, скорость газов между перегородками (в пределах 30 - 200 м/с) и, следовательно, эффективность улавливания аэрозолей регулируют при помощи подвижных перегородок. При эффективном улавливании пыли размером до 1 мкм (газы от электропечей) потеря давления должна быть не менее 5 кПа.

Температура газов допускается 400 °С . Аппарат ПВМ (пылеуловитель вентиляторный мокрый) имеет две модификации:    с удалением шлама посредством слива (СА) и с уборкой его скребковым агрегатом (КА).

Рис. 5.15. Скруббер Дойли.

1 - корпус; 2 - сопло-ускоритель; 3 - сливное устройство; 4 - брызгоотбойник.

Рис. 5.16. Ротоклон.

1 - устройство для подвода газов; 2 - направляющие лопатки; 3 - каплеотбойник; 4 - устройство для вывода газов.

Кроме того, ПВМ изготавливают в двух исполнениях: с удалением шлама с поверхности воды (П) и с повышенной безопасностью (Б).

Аппарат работает по следующей схеме (рис. 5.18). Запыленные газы поступают через отверстие в боковой стенке. При включении вентилятора уровень воды в среднем отсеке пылеуловителя между двумя симметричными перегородками 2 устанавливается ниже, чем за перегородками 3. В результате между поверхностью воды и каждой перегородкой 2 образуется щель, через которую газовый поток устремляйся с большой скоростью в виде плоской струи, частично увлекая за собой воду. Встречая на своем пути перегородку 3, струя отклоняется вверх, причем на поверхность перегородки, омоченную увлеченной водой, осаждаются сепарирующиеся из струи частицы пыли. Вода, увлеченная газовым потоком, перетекает вверх по перегородке 3, отклоняйся водоотбойником и сливается в крайний отсек. Газы проходят через каплеуловитель и выбрасываются наружу вентилятором.

Для предупреждения закупорки сливного отверстия шламом в нижнюю часть корпуса по соплам, расположенным внутри бункера, через коллектор подается водопроводная или осветленная вода. Аппарат оборудован также устройством для автоматической водоподпитки и поддержания уровня воды в ванне.

Расход воды ПВМС 20 г на 1т уловленной пыли, а 5-10 г/т. Потерю давления в ПВМ и эффективность улавливании пыли определяют по графикам (рис. 5.19) в зависимости от удельного расхода воздуха и расстояния от кромки перегородки до уровня воды.

Основные технические характеристики пылеуловителей приведены в табл. 5.5.

Скрубберные газопромыватели центробежного действия по своей конструкции делятся на 2 типа: в первом вращательное движение пылегазовому потоку придается за счет тангенциального подвода потока, а во втором закручивателем служит центральное лопастное устройство (рис. 5 20).

В СССР наибольшее распространение получили центробежные скрубберы с тангенциальным подводом газопылевого потока и пленочным орошением, создаваемым форсунками.

Циклон с водяной пленкой (ЦВП) является типичным представителем этого типа пылеуловителей и предназначен для очистки запыленного вентиляционного воздуха от любых видов не цементирующейся пыли. По внутренней поверхности стенки циклона непрерывно стекает пленка воды, которая тангенциально вводится в аппарат через ряд трубок, расположенных в его верхней части (рис. 5.21).

Диаметр аппарата в зависимости от допустимого аэродинамического сопротивления и требуемого расхода воздуха подбирается по номограммам, приведенным на рис. 5.22, а, б.

Для расчета эффективности аппарата необходимо по графику, представленному на рис. 5.22, в, определить, а затем произвести вычисления по формуле (1.28) при lg o_ȵ = 0,838.

При содержании пыли, превышающем 2 г/м^3, до циклона с водяной пленкой рекомендуется устанавливать первую ступень очистки в виде сухого циклона или другого инерционного пылеуловителя.

Рис. 5.17. Ротоклон "Урал"

1 - конусный затвор для удаления шлама; 2 - нижняя неподвижная перегородка; 3 - верхняя подвижная перегородка; 4 - подвижный регулятор уровня жидкости; 5 - боковое газовое окно лабиринтного каплеуловителя; 6 - выход очищенного газа; 7 - винтовой подъемник; 8 - выход загрязненного газа; 9 - подача воды.

Рис. 5.18. Газопромыватель типа ПВМ.

1 - корпус; 2, 3 - перегородки; 4 - водоотбоник; 5 - каплеуловитель; 6 - вентилятор; 7 - регулятор уровня жидкости.

Рис. 5.19. Графики для определения потери давления (а) и эффективности улавливания пыли (б) пылеуловителя ПВМ.

Чертежи циклона ЦВП разработаны институтом "Проектпромвентиляция".

Рис. 5.20. Центробежные скрубберы с центральным подводом орошения (а) и внутренними завихрителями (б).

1 - лопатки для выравнивания потока; 2 - центральный диск; 3 - система орошения; 4 - устройство для ввода газов; 5 - вращающаяся заслонка на входе; 6 - шток; 7 - выходное отверстие для шлама, 8 -входное отверстие для орошающей жидкости; 9 - раскручиватель для выравнивания потока; 10 - ороситель; 11 - завихритель; 12 - сосуд для сбора жидкости; 13 - насос

Рис. 5.21. Циклон с водяной пленкой ЦВП.

а - базовая конструкция б - вариант с повышенной скоростью воздуха на входе в циклон.

Технические характеристики ряда газопромывателей конструкции СИОТа приведены в табл. 5.6. Рекомендуемые скорости воздуха в круглом сечении входного патрубка аппарата находятся в пределах 14-20 м/с. На рис. 5.24 сплошной линией показана область рекомендуемой работы газопромывателей, пунктирной - область допустимой гидравлическое сопротивление.

Таблица 5.5 Основные характеристики аппарата ПВМ.

Таблица 5.6. Техническая характеристика газопрмывателей конструкции СИОТа.

Рис. 5.22. Номограммы для определения гидравлического сопротивления аппаратов ЦВП (с и б) и график зависимости диаметра частиц, улавливаемых на 50 %, от диаметра корпуса циклона ЦВП (в).

Центробежный скруббер ЦС-ВТИ предназначен для очистки газов от золы за котлами паропроизводительностью менее 100. Однако из-за низкой эффективности эти аппараты практически не пользуются в промышленности.