Барботажные и тарельчатые газопромыватели

Барботажные пылеуловители. В барботажных аппаратах (рис. 39) очищаемые газы в виде пузырьков проходят через слой жидкости, при этом вследствие увеличения поверхности соприкосновения газов с жидкостью улучшается процесс очистки газов от взвешенных частиц.

Очищаемые газы продавливаются в жидкость через отверстия в трубе или газопроводе (последние опущены ниже уровня жидкости) или через край перегородки, также опущенной ниже уровня жидкости. Для дробления газов на мелкие пузырьки край трубы часто делают зубчатым. Скорость свободного всплывания пузырьков в жидкости равна
0,25–0,35 м/с, а скорость газов в сечении обычного барботера не намного превышает скорость всплывания пузырьков. Эффективность подобных аппаратов достаточно велика при улавливании частиц размером
d_ч > 5 мкм.

Тарельчатые газопромыватели. В таких аппаратах газ с жидкостью контактирует на тарелках, расположенных горизонтально. При малых расходах газа (скорости около 1 м/с) газ барботирует в виде пузырей через слой жидкости, при больших расходах образуется слой турбулизированной пены. Пенные газопромыватели более эффективны, чем барботажные.

Пенный пылеуловитель с провальными решетками. Пенный пылеуловитель с провальными решетками представляет собой колонну цилиндрического или прямоугольного сечения, в которой установлены одна или несколько решеток с отверстиями (рис. 40). Провальные тарелки могут быть дырчатыми, щелевыми, трубчатыми и колосниковыми. Дырчатые тарелки имеют отверстия d_o = 4–8 мм. Ширина щелей у остальных конструкций тарелок равна 4–5 мм. Свободное сечение всех тарелок составляет 0,2–0,3 м²/м².

Пыль улавливается пенным слоем, который образуется при взаимодействии газа и жидкости. В аппарате подобного типа подвод газов в зону контакта с жидкостью и отвод последней из этой зоны осуществляется через одни и те же дырчатые или щелевые отверстия.

Режим работы аппаратов зависит от скорости подачи воздуха под решетку. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы аппарата. Дальнейший рост скорости газа до 2–2,5 м/с приводит к возникновению пенного слоя над жидкостью, что сопровождается повышением степени очистки газа и ростом брызгоуноса из аппарата.

Выделяют следующие стадии процесса улавливания пыли в пенных аппаратах: инерционное осаждение частиц пыли в подрешеточном пространстве; первую стадию улавливания частиц пыли в пенном слое («механизм удара»); вторую стадию улавливания частиц пыли в пенном слое (инерционно-турбулентное осаждение частиц на поверхности пены).

Диаметр мокрого пылеуловителя с провальными решетками по конструктивным соображениям не должен превышать 2,5 м. Для уменьшения брызгоуноса верхнюю решетку пенного пылеуловителя удаляют от места отвода газов из аппарата на расстояние не менее 0,9 м. Скорость воздушного потока для уменьшения брызгоуноса не должна превышать 1,5 м/с.

Степень улавливания пыли в подрешеточном пространстве значительна при размере частиц более 10 мкм. Преобладающим в работе пенных аппаратов для пылеулавливания является «механизм удара». Эффективность этого механизма намного больше эффективности других процессов.

Степень очистки в пенных аппаратах зависит от величины межфазной поверхности и при оптимальных режимах работы составляет
0,95–0,96 для мелкодисперсной пыли при удельных расходах воды
0,4–0,5 л/м³. Практика эксплуатации барботажно-пенных аппаратов показывает, что они весьма чувствительны к неравномерности подачи газа под провальные решетки. Неравномерная подача газа приводит к местному сдуву пленки жидкости с решетки. Кроме того, решетки аппаратов склонны к засорению.

Пенный аппарат с переливными решетками. В пенном аппарате с переливными решетками (рис. 41) обычно устанавливают дырчатые решетки с отверстиями диаметром 3–8 мм. Площадь свободного сечения колеблется в пределах 0,15–0,25. Скорость газов в свободном сечении пенных аппаратов с переливными решетками находится в интервале 1–3 м/с. Удельный расход жидкости на орошение аппарата составляет 0,2–0,3 кг/м³. Высота пены на решетке при указанных параметрах газов и жидкости обычно не превышает 80–100 мм. Гидравлическое сопротивление пенного пылеуловителя колеблется в пределах 300–1700 Па. Степень улавливания пыли в пенных аппаратах зависит от размера и плотности пылинок, скорости газа и высоты слоя пены. Взаимосвязь между степенью улавливания, диаметром пылинок и их плотностью при различных значениях скорости газа графически может изображаться в виде номограммы (рис.42). Номограмма применима для гидрофильных пылей при ρ_ч > 1000 кг/м³ и d_ч > 1 и гидрофобных пылей при d_ч > 43,5 мкм.

Недостатки пенных уловителей: зарастание и забивание решетки, трудность регулирования и поддержания постоянной эффективности очистки при изменениипроизводительности системы.

Расчет пенных аппаратов производится с целью определения диаметра и расхода орошающей жидкости. Площадь сечения аппарата и его диаметр определяются по уравнению расхода (36) с подстановкой рекомендуемой для выбранного типа аппарата скорости газа в сечении.

Подобрав диаметр пенного аппарата или площадь сечения, уточняют фактическую скорость в аппарате в расчете на все сечение.

Далее принимают в рекомендованных пределах для выбранного типа аппарата удельный расход орошающей жидкости и вычисляют общий ее расход, как произведение удельного расхода жидкости и расхода очищаемого газа. Принимают высоту слоя пены в соответствии с рекомендациями и с учетом входной концентрации пыли в газе.

После этого по заданной величине плотности частиц, скорости газа в аппарате, высоты слоя пены и дисперсного состава с помощью номограммы (рис.42) определяют степень очистки каждой из фракций. Общую степень очистки рассчитывают по фракционной степени очистки и дисперсному составу пыли. Если полученное значение степени очистки не удовлетворяет условиям задания, нужно уменьшить скорость газа за счет увеличения диаметра аппарата или увеличить высоту слоя пены и повторить расчет.

Общими недостатками полых, насадочных и пенных аппаратов являются: сравнительно большие размеры, невысокая эффективность, нарушение аэродинамики воздушных потоков при неравномерной плотности орошения, забивание насадки и большой каплеунос.