Мокрая очистка газов

Для тонкой очистки газов от пыли применяют мокрую очистку — промывку газов водой или другой жидкостью. Тесное взаимодействие между жидкостью и запыленным газом осуществляется в мокрых пылеуло­вителях либо на поверхности жидкой пленки, стекающей по вертикальной или наклонной плоскости (пленочные или насадочные скрубберы), либо на поверхности капель (полые скрубберы, скрубберы Вентури) или пузырьков газа (барботажные пылеуловители).

Мокрая очистка газов наиболее эффективна тогда, когда допустимы увлажнение и охлаждение очищаемого газа, а отделяемые твердые или жидкие частицы имеют незначительную ценность. Охлаждение газа ниже температуры конденсации находящихся в нем паров жидкости способствует увеличению веса пылинок, играющих при этом роль центров конденсации, и облегчает выделение их из газа. Если улавливаемые частицы находятся в высокодиспергированном состоянии и плохо или совсем не смачиваются водой, то очистка газа в мокрых пылеуловителях малоэффективна. В таких случаях для улучшения смачиваемости частиц и увеличения степени очи­стки к используемой жидкости добавляют поверхностно-активные вещества.

Для повышения экономичности мокрой очистки и извлечения уловлен­ных вредных или ценных веществ воду либо другую промывную жидкость вместе со шламом направляют из пылеуловителей в отстойники для освет­ления и последующего ее использования. Если одновре­менно с очисткой требуется охлаждение газа, то промывную жидкость пред­варительно охлаждают в градирнях или холодильниках.

Наиболее существенным недостатком мокрой очистки газов является образование большого количества сточных вод (шламов), которые вызы­вают коррозию аппаратуры и должны подвергаться дальнейшему разделе­нию или очистке.

Полые и насадочные скрубберы. Простейшими аппаратами для мокрой очистки и одновременного охлаждения газов являются полые скрубберы прямоугольного или круглого сечения. Запыленный газ движется через скруббер снизу вверх со скоростью не более 0.8-1.5 м/сек (для уменьшения брызгоуноса) и орошается водой, разбрызгиваемой через форсунки или брызгала, установленные по всей высоте аппарата. При этом все попереч­ное сечение скруббера полностью перекрывается распыляемой жидкостью.

В качестве насадки для скрубберов обычно используют хордовую или кольцевую насадку, а также кусковой кокс, кварц.

Степень очистки газа от пыли в полых скрубберах достигает 60-75%, а в насадочных 75-85%; при этом гидравлическое сопротивление состав­ляет соответственно 150-200 н/м² (15-20 мм вод. ст.) и 200-300 н/м² (20-30 мм вод. ст.).

Центробежные скрубберы. Процесс мокрой очистки может быть интен­сифицирован при проведении его в поле центробежных сил. Такую очистку проводят в циклонах, стенки которых смачиваются непре­рывно стекающей пленкой жидкости, или в центробежных скрубберах.

В центробежном скруббере (рис. V-30) запыленный газ поступает в цилиндрический корпус 1 через входной патрубок 2, располо­женный тангенциально, и приобретает вращательное движение. Стенки корпуса орошаются через сопло 3 водой, которая тонкой пленкой стекает по его внутренней поверхности. Взвешенные в поднимающемся по винтовой линии потоке газа частицы пыли под действием центробежной силы отбра­сываются к стенкам скруббера, смачиваются водяной пленкой и уносятся с водой через коническое днище 4. Очищенный и одновременно охлажден­ный газ удаляется через выходной патрубок 5.

В центробежных скрубберах достигается более высокая степень очистки, чем в полых или насадочных скрубберах. Она превышает 95% для частиц пыли размером 5-30 мкм и составляет 85-90% для частиц разме­ром 2-5 мкм. Эти пылеуловители отличаются простотой устройства и низ­ким гидравлическим сопротивлением.

Скрубберы Вентури. Для тонкой очистки газов от высокодисперсной пыли применяют струйные турбулентные газопромыватели — скрубберы Вентури (рис. V-31). Запыленный газ через конфузор 1 трубы Вентури попадает в горловину 2, где его скорость достигает 60-150 м/сек. Через отверстия 3 под избыточным давлением 30-100 кн/м² (0.3-1 am) в горловину вводится жидкость, которая, сталкиваясь с газовым потоком, распыляется на мелкие капли (диаметром ~10 мкм). При соударениях с частицами пыли капли, поглощая их, укрупняются. Эти капли вместе с газом проходят через диффузор 4, где скорость потока снижается до 20-25 м/сек, и попадают в цик­лонный сепаратор 5. В циклоне скорость газожид­костной смеси уменьшается до 4-5 м/сек, капли под действием центробежной силы отделяются от газа и вместе со шламом удаляются в отстойник 6. В по­следнем вода отделяется от шлама и вновь подается насосом 7 в скруббер.

В скруббере Вентури эффективно улавливаются весьма тонкие частицы, например, продукты возгон­ки (средний диаметр частиц 1-2 мкм) или туман, образующийся в производстве серной кислоты (раз­меры частиц 0.2-1.1 мкм). При этом возможно удалить из газа до 99% загрязнений. Скруббер Вен­тури прост по устройству (не имеет движущихся ча­стей), но его гидравлическое сопротивление относи­тельно велико — 1500-7500 н/м² (150-750 мм вод. ст.) и более.

Барботажные (пенные) пылеуловители. Для очистки сильно запылен­ных газов, например технологических, выхлопных и дымовых, вентиля­ционного воздуха содового производства и др., используют барботажные пылеуловители. В этих аппаратах жидкость, взаимодействующая с газом, приводится в состояние подвижной пены, что обеспечивает большую поверхность контакта между жидкостью и газом и соответственно высокую степень очистки газа от пыли.

Барботажный пылеуловитель (рис. V-32) представляет собой камеру 1 круглого или прямоугольного сечения, внутри которой находится перфори­рованная тарелка 2. Вода или другая промывная жидкость через штуцер 3 поступает на тарелку, а загрязненный газ подается в аппарат через патру­бок 4. Проходя через отверстия тарелки 2, газ барботирует сквозь жидкость и превращает всю ее в слой подвижной пены. В слое пены пыль погло­щается жидкостью, основная часть которой (~80%) удаляется вместе с пе­ной через регулируемый порог 5. Оставшаяся часть жидкости (~20%) сливается через отверстия в тарелке и улавливает в подтарелочном про­странстве более крупные частицы. Образующаяся при этом суспензия уда­ляется через сливной штуцер 6.

В таких аппаратах применяют также несколько перфорированных тарелок, причем число их зависит от требуемой степени очистки газа.

Степень улавливания пыли в барботажных аппаратах часто превышает 95-99% при относительно низких капитальных затратах и эксплуата­ционных расходах,