Вологі методи очистки забруднених газів від пилу. Вплив різних факторів на змочуваність пилу водою

Експериментально встановлено, що змочуваність пилу надає істотний вплив на ефективність пиловловлювання в мокрих апаратах. Як уніфікований спосіб визначення змочуваності пилу в даний час прийнятий метод флотації шляхом виміру долі змоченого порошку, що занурився на дно судини. Навішування пилу вагою 1 г засипають в бункер віброживильника. Бункер розташовують над судиною з водою, встановленою на столику, що обертається. Заздалегідь регулюють щілину бункера так щоб при роботі вібратора час розсипу пилу складав 2 хвилини. В період проведення аналізу стежать за тим, щоб свіжа порція пилу не потрапляла на пил, що флотує. Для цього після кожного звороту столика віброживильник пересувають від периферії до центру. Воду з пилом, що флотує, зливають, а її частину, що осіла, за допомогою промивалки переносять у воронку Шота, масу якої заздалегідь визначають на аналітичних вагах. Змочуваність пилу визначають із співвідношення приросту пилу на воронку Шота до вихідного навішування пилу.

ССМ = (5.17)

Змочуваність пилу водою визначається за величиною крайового кута змочування, косинус якого є мірою змочування. Чим менший розмір частинок, тим гірше їх змочування. Крім цього, змочування пилу залежить і від матеріалу його походження. Кращі показники змочування має пил деревини ясена і червоного дерева.

Частинки пилу, як і інші аерозолі, безперервно і самовільно коагулюють. При дотиканні між собою частинки злипаються і постійно збільшують свої розміри. Здатність частинок пилу коагулювати залежить від матеріалу пилу, його розмірів, електричного заряду частинок, температури, вологості та тиску повітря, а також від форми та структури частинок, особливості парів, адсорбованих на їх поверхні. Вологість пилу, утвореної в технологічних процесах, залежить від вологості оброблюваного матеріалу.

Очистка газів у мокрих пиловловлюючих апаратах

Мокрі пиловловлювачі мають як переваги, так і недоліки в порівнянні з апаратами інших типів (рисунок 5.19, 5.20). До переваг належать:

1 Невелика вартість і більш висока ефективність уловлювання вільно витаючих у повітрі частинок.

2 Можливість використання для очистки газів від частинок розміром до 0,1 мкм.

3 Можливість очистки газів при високій температурі та підвищеній вологості, а також при небезпеці загоряння й вибуху очищених газів і вловленого пилу.

4 Можливість разом з пилом одночасно вловлювати пароподібні та газоподібні компоненти.

До недоліків слід віднести:

1 Виділення вловленого пилу у вигляді шламу, що пов'язано з необхідністю обробки стічних вод, тобто з подорожчанням процесу.

2 Можливість виносу крапель рідини й осаду їх з пилом у газоходах і димоходах.

3 У випадку очистки агресивних газів необхідність захисту апаратури і комунікацій протикорозійними матеріалами.

Рисунок 5.19 – Газопромивач з рухливою насадкою:

а – з циліндричним шаром; 1 – опорна решітка; 2 – шарова насадка; 3 – обмежувальна решітка; 4 – зрошувальний пристрій; 5 – бризгоуловлювач;

б і в – з конічним шаром форсуночний та ежекторний: 1 – корпус; 2 – опірна решітка; 3 – шар шарів; 4 – бризгоуловолювач; 5 – обмежувальна решітка; 6 – форсунка; 7 – ємність з постійним рівнем рідини

Рисунок 5.20 – Пінні пилоуловлювачі (газопромивачі)

а – з периливною тарілкою; б – з провальною тарілкою; 1 – корпус; 2 – тарілка; 3 – приймальна коробка; 4 – поріг; 5 – зливна коробка; 6 – зрошувач

У мокрих пиловловлювачах як зрошувальну рідину найчастіше використовують воду. Залежно від поверхні контакту або за способом дії апарати поділяють на вісім видів:

1) порожнисті газопромивачі ;

2) насадні скрубери;

3) з рухомою насадкою;

4) тарілчасті (барботажні та пінні);

5) ударно-інерційної дії;

6) відцентрової дії;

7) механічні газопромивачі;

8) швидкісні газопромивачі (скрубери Вентурі й ежекторні).

Інколи мокрі пиловловлювачі поділяють за витратами енергії на: низького тиску, форсункові скрубери, барботери, мокрі відцентрові апарати, середнього тиску, ударно-інерційної дії, ежекторні скрубери, високого тиску, скрубери Вентурі.

Унаслідок контакту газового потоку з рідиною утворюється міжфазна поверхня контакту, яка складається з газових бульбашок, газових струменів, рідинних струменів, крапель, плівок рідини. У більшості мокрих пиловловлювачів бувають поверхні різних видів, тому пил у них вловлюється неоднаково.

Порожні пиловловлювачі. Найбільш поширені порожні форсункові скрубери (рисунок 5.21).

Рисунок 5.21 – Порожній скрубер: 1 – корпус; 2 - форсунки

Це колона циліндричного або прямокутного перерізу, в якій здійснюється контакт між газом і краплями рідини. За напрямком руху газу та рідини порожні скрубери поділяють на протиточні, прямоточні та з поперечним підведенням рідини.

Форсунки встановлюють в колоні в одному або в декількох перерізах: інколи рядами до 14-16 в кожному перерізі, інколи тільки по осі апарата.

Під час роботи без краплеуловлювачів частіше використовують протиточні скрубери. Швидкість газу в них змінюється від 0,6 до 1,2 м/с. Скрубери з краплеуловлювачами працюють при швидкості газу 5-8 м/с. Гідравлічний опір порожнього скрубера без краплеуловлювача, газорозподілювача зазвичай не перевищує 250 Па.

Скрубери забезпечують високий ступінь очистки тільки при уловлювані частинок пилу розміром d_ч < 10 мкм і малоефективні при уловлювані частинок розміром d_ч < 5 мкм.

Висота скрубера становить H ≈ 2,5D. Діаметр апарата визначається з рівняння витрат. Питому витрату рідини т вибирають у межах 0,5-8 л/м³ газу.

Насадні газопромивальні пиловловлювачі. Це колони з насипним наповнювачем безсистемним або регулюючим. Їх використовують для уловлювання добре змоченого пилу при невеликій концентрації. Крім протиточних колон, застосовують насадні скрубери з поперечним зрошенням (рисунок 5.22). У них для забезпечення кращого змочування насадки зазвичай нахилені на 7-10° в напрямку газового потоку.

Рисунок 5.22 – Насадний скрубер з поперечним зрошенням:

1 – корпус; 2 – форсунки; 3 – зрошувальний пристрій; 4 – опорна решітка; 5 – наповнювач; 6 - шламозбірник

Газопромивачі з рухомою насадкою. Широко розповсюджені в пиловловлюванні (рисунок 5.23). Як наповнювач використовують кульки з полімерних матеріалів, скло або пористу гуму. Наповнювачами можуть бути кільця, конусні кільця тощо. Колона з рухомим наповнювачем може працювати при різних режимах, але оптимальний режим - це режим повного (розвиненого) псевдо зрідження.

Рисунок 5.23 - Газопромивач з рухомою насадкою і з циліндричним шаром:

1 – опорна решітка; 2 – кульковий наповнювач; 3 – обмежуюча решітка; 4 – зрошуючий пристрій; 5 - бризковловлювач

Для забезпечення високого ступеня пиловловлювання рекомендують наступні параметри процесу: швидкість газу - 5-6 м/с; питоме зрошення - 0,5-0,7 л/м³, вільний переріз тарілки = 0,4 м²/м² при мм. Для очищення газів, в яких наявні смолисті речовини, а також пил, який схильний до утворення відкладів, застосовують щілинні тарілки з великою часткою вільного = 0,5-0,6 м²/м² перерізу. Вільний переріз обмежувальної тарілки становить 0,8-0,9 м²/м². При виборі діаметра кульок необхідно зберігати співвідношення >10. Оптимальними вважаються кульки діаметром 20-40 мм і насипною щільністю 200-300 кг/м³.

Мінімальна статистична висота шару наповнювача Н_ст становить 5-8 діаметрів кульок, а максимальна визначається із співвідношення Н_ст/D < 1.

Cкрубери з рухомими кульковими наповнювачами конічної форми. Для забезпечення стабільної роботи в широкому діапазоні швидкостей газу, поліпшення розподілу рідини та зменшення ЇЇ розбризкування запропоновані апарати з рухомими кульковими наповнювачами конічної форми. Розроблено два типи апаратів: форсунковийі ежекторний (рисунок 5.24).

Рисунок 5.24 - Cкрубери з рухомими кульковими наповнювачами конічної форми:

а і б – з конічним шаром форсунковий і ежекторний: 1 – корпус; 2 – опірна решітка; 3 – шар кульок; 4 – бризко уловлювач; 5 – обмежуюча решітка; 6 – форсунки; 7 – ємність з постійним рівнем рідини

В ежекторному скрубері зрошення прошарків здійснюється рідиною, яка всмоктується із посудини з постійним рівнем газів, що підлягають очистці. Щілина між нижньою основою конуса і рівнем рідини залежить від продуктивності апарата: чим більша щілина, тим більша продуктивність. В апаратах застосовують поліетиленові кульки діаметром 34-40 мм з насипною щільністю 110-120 кг/м³. Висота шару кульок становить 650 мм; швидкість газу на вході в шар коливається в межах 6-10 м/с і зменшується на виході до 1-2 м/с. Висота конічної частини в обох варіантах прийнята 1 м. Кут розкриття конічної частини залежить від продуктивності апаратів і може бути від 10 до 60°. Для уловлювання бризок у циліндричній частині апаратів розміщується незрошуваний шар кульок висотою 150 мм.

У форсунковому скрубері витрата рідини становить 4-6 л. Гідравлічний опір форсункових скруберів 900-1400 Па. Продуктивність конічних скруберів від 3000 до 40000 м³/год.