Мокрые пылеуловители: характеристики, принцип работы, область применения
Проблема загрязнения воздуха на производстве актуальна как никогда. Вредные вещества в виде пыли, дыма и газа негативно влияют на здоровье работников и экологию. Эффективным решением являются мокрые пылеуловители - оборудование для очистки воздуха с использованием воды или водных растворов. Давайте разберемся в особенностях и преимуществах мокрых пылеуловителей.
Общие сведения о мокрых пылеуловителях
Мокрые пылеуловители - это устройства для очистки воздуха от взвешенных частиц, дыма, газов и запахов с использованием воды или водных растворов. К мокрым пылеуловителям относят скрубберы, газопромыватели, гидрофильтры, мокрые циклоны, пенные аппараты и другие конструкции.
Принцип работы мокрых пылеуловителей основан на мокром способе улавливания твердых и жидких частиц из газового потока. При прохождении запыленного воздуха через воду или водный раствор происходит осаждение, фильтрация и поглощение (абсорбция) вредных веществ.
По сравнению с сухими пылеуловителями мокрые имеют более высокую эффективность очистки воздуха, позволяют улавливать мелкодисперсные фракции пыли, работать с горячими газами и при высоких концентрациях пыли. Кроме того, они обеспечивают одновременную очистку от пыли, дыма, газов и запахов.
Классификация мокрых пылеуловителей
Существует несколько подходов к классификации мокрых пылеуловителей.
По конструкции
- Полые (простейшие вертикальные камеры)
- Тарельчатые (с перфорированными тарелками)
- Насадочные (заполнены насадочным материалом)
- Ротоклоны (с вращающимся потоком газа)
- Скрубберы Вентури (с соплом Вентури)
- Пенные аппараты (с пеногенератором)
- Форсуночные (с распылительными форсунками)
По типу газоочистки
- Скрубберы (для поглощения газов и паров)
- Адсорберы (для адсорбции примесей)
- Фильтры (для фильтрации аэрозолей)
- Электрофильтры (с электростатическим осаждением частиц)
По области применения
- Для металлургии
- Для предприятий энергетики
- Для химической промышленности
- Для переработки отходов
- Для пищевой промышленности
- Для фармацевтики
Скрубберы Вентури
Скруббер Вентури представляет собой аппарат с соплом Вентури, в котором скоростной напор газового потока используется для дробления струи жидкости на мелкие капли.
Устройство скруббера Вентури
Скруббер Вентури состоит из:
- Корпуса
- Сопла Вентури
- Распылительных форсунок
- Каплеуловителя
Газовый поток проходит через сужающееся сопло Вентури, где резко увеличивается скорость. В зоне минимального сечения сопла установлены форсунки, которые распыляют жидкость. Струя газа дробит капли на мелкие частицы. Далее газ попадает в расширяющуюся часть сопла, где скорость падает. Здесь происходит коагуляция частиц пыли с каплями жидкости. На выходе установлен каплеуловитель для отделения жидкости от газа.
Принцип работы
В скруббере Вентури реализуется высокоскоростной инерционный метод очистки газа с использованием энергии потока для диспергирования жидкости. Эффективность очистки зависит от скорости газа в горловине сопла (не менее 20-30 м/с). Чем выше скорость, тем лучше дробление жидкости и интенсивнее взаимодействие газа с каплями, тем выше эффективность.
Эффективность очистки
Эффективность скруббера Вентури по улавливанию пыли достигает 92-96%. Степень очистки зависит от начальной запыленности, дисперсности пыли, типа пыли, расхода жидкости.
Преимущества:
- Высокая эффективность
- Простота и надежность
- Компактность
Недостатки:
- Высокое гидравлическое сопротивление
- Повышенный расход энергии
- Вынос капель жидкости с потоком
Скрубберы Вентури применяются для очистки больших объемов запыленного воздуха в металлургии, энергетике, цементной и других отраслях промышленности.
Полые скрубберы
Полый скруббер представляет собой вертикальную камеру, через которую пропускается запыленный газ. Внутри камеры установлены распылительные форсунки.
Конструктивные особенности
Полый скруббер состоит из корпуса, форсунок, устройства ввода и вывода газа. Корпус представляет собой вертикальную емкость с конусным днищем. На боковых стенках закреплены форсунки, которые распыляют воду. В нижней части расположен шламосборник.
Рабочие параметры
Скорость газа в полом скруббере невысокая, 0,5-1,5 м/с. Расход жидкости составляет 1-2 л на 1 м3 газа. Для получения требуемой эффективности очистки скруббер делают высотой 5-12 м.
Области применения
Полые скрубберы используются:
- На ТЭС для улавливания золы
- В химической промышленности
- В нефтехимии для очистки газов от сероводорода
Достоинства полых скрубберов:
- Простота конструкции
- Надежность
- Низкое гидравлическое сопротивление
Недостатки:
- Низкая эффективность по пыли
- Большие габариты
- Повышенный расход воды
Дальше по плану...
Насадочные скрубберы
Насадочные скрубберы заполнены внутри специальным насадочным материалом, через поры и каналы которого проходит газ, контактируя с орошающей жидкостью.
Типы насадок
Применяются насадки двух типов:
- Регулярные - из упорядоченно расположенных элементов (колец, седел)
- Нерегулярные - из хаотично набитых элементов (камней, кирпичей)
Современные насадки изготавливаются из пластика, керамики, металла. Они обеспечивают высокую площадь контакта фаз и низкое гидравлическое сопротивление.
Принцип работы
Газ движется снизу вверх через слой насадки, орошаемой жидкостью. За счет большой поверхности насадки и турбулизации потока происходит интенсивный контакт газа с жидкостью и очистка от взвесей.
Эффективность очистки
Эффективность насадочного скруббера по улавливанию пыли достигает 95-99%. Он обеспечивает глубокую очистку газа от аэрозолей и туманов.
Области применения
Насадочные скрубберы используются:
- В химической промышленности
- Для очистки выбросов ТЭС и котельных
- В газовой и нефтехимической отрасли
Преимущества и недостатки
Преимущества насадочных скрубберов:
- Высокая эффективность очистки
- Компактность
- Низкое гидравлическое сопротивление
Недостатки:
- Быстрое забивание насадки
- Сложность регенерации насадки
- Повышенные требования к жидкости
Пенные аппараты
В пенных аппаратах для очистки газа используются пены - дисперсные системы из газовых пузырьков, разделенных жидкостными пленками.
Конструкция пенных аппаратов
Пенные скрубберы состоят из корпуса, пеногенератора, контактного элемента, отстойника пены, разрушителя пены.
В качестве контактного элемента применяются насадки, тарелки или решетки с отверстиями. Через них проходит газ и контактирует с пеной.
Технология пенообразования
Для получения пены используют пенообразователи - ПАВ или белковые вещества. Стабильность пен зависит от их концентрации.
Пеногенераторы бывают пневматического, гидравлического и комбинированного типа.
Эффективность пылеулавливания
Пенные скрубберы обеспечивают эффективность улавливания твердых частиц на уровне 95-99%. Они эффективно удаляют аэрозоли и туманы из газов.
Особенности эксплуатации
При эксплуатации пенных аппаратов необходим контроль пенообразования и стабильности пен. Требуется периодическая регенерация пенообразователя.
Ротоклоны
Ротоклон представляет собой аппарат ударно-инерционного действия, в котором очистка газа происходит за счет вращения газового потока.
Принцип работы
В ротоклоне газовый поток резко меняет направление, ударяясь о воду, и закручивается во вращающийся вихрь, интенсивно взаимодействуя с жидкостью.
Конструктивные особенности
Ротоклон имеет цилиндрический корпус, внутри которого установлен конус или диск. Газ поступает тангенциально и отбрасывается конусом к стенке.
Эффективность очистки воздуха
Эффективность улавливания пыли в ротоклоне составляет 92-95%. Он позволяет очищать большие объемы газа от грубодисперсной пыли.
Преимущества и недостатки
Преимущества:
- Высокая производительность
- Надежность
- Низкая чувствительность к абразивной пыли
Недостатки:
- Не улавливает мелкие фракции
- Высокое энергопотребление
- Значительные габариты
Области применения
Ротоклоны используются в металлургии, энергетике, цементной промышленности для высокопроизводительной очистки больших объемов запыленного воздуха.
Мокрые циклоны
Мокрые циклоны сочетают принцип инерционной очистки газа и его промывку жидкостью для повышения эффективности.
Конструкция мокрых циклонов
Мокрый циклон имеет тот же принцип действия, что и сухой циклон, но дополнительно оснащен системой подачи жидкости внутрь циклонной камеры.
Вода или водный раствор подаются через распылительные форсунки, установленные в корпусе циклона или во входном патрубке.
Технология очистки воздуха
Запыленный воздух закручивается в циклоне и очищается за счет инерционных сил. Дополнительно частицы пыли захватываются каплями жидкости из форсунок.
Осажденная жидкость с пылью отводится через нижний патрубок, а очищенный воздух - через верхний.
Эффективность по сравнению с сухими циклонами
Мокрые циклоны имеют на 10-15% большую эффективность по сравнению с сухими за счет дополнительного мокрого пылеулавливания.
Они позволяют улавливать более мелкие фракции пыли размером 5-10 мкм.
Области применения мокрых циклонов
Мокрые циклоны используются:
- В металлургии
- В производстве стройматериалов
- В деревообработке
- В пищевой промышленности
Центробежно-барботажные аппараты
Центробежно-барботажные аппараты (ЦБА) сочетают принцип центробежного разделения газа и жидкости с интенсивным их перемешиванием.
Принцип работы
В ЦБА создается вихревой слой жидкости, в который подается запыленный газ. Пыль осаждается на каплях воды под действием центробежных сил.
Особенности конструкции
ЦБА имеют корпус с тангенциальным вводом газа, который создает вращение потоков газа и жидкости без движущихся частей.
Преимущества по сравнению с другими мокрыми пылеуловителями
По сравнению с другими мокрыми пылеуловителями ЦБА обеспечивают:
- Более высокую эффективность по мелкодисперсной пыли
- Меньшее энергопотребление
- Компактные размеры
Недостатки
К недостаткам ЦБА относятся:
- Сложность очистки больших объемов газа
- Повышенный износ деталей корпуса
- Необходимость предварительной очистки газа
Область применения
ЦБА применяются для тонкой очистки газов в химической, микроэлектронной, пищевой промышленности.