Лекция 14. Пенные аппараты. Скрубберы Дойля. Конструкция. Сравнительная характеристика. Эксплуатация

Пенные аппараты обычно делятся по способу отвода жидкости с решетки на два основных типа: с переливными устройствами и с так называемыми провальными решетками (рис. 16).

Аппараты с переливными решетками не получили широкого применения в пылеочистной технике вследствие зарастания решетки пылевыми отложениями. Поэтому в настоящее время их используют в основном и процессах тепломассообмена.

Аппараты, в которых вся жидкость «проваливается» сквозь решетку, в настоящее время принято называть противоточными. Их можно применять в качестве пылеуловителей.

В зависимости от скорости газа vг в полном сечении аппарата F устанавливаются различные гидродинамические режимы. Первый режим при vг = 0, 2 ¸ 0, 6 м/с, называемый режимом смоченной решетки, характеризуется весьма малым количеством жидкости на решетке. При барботажном режиме гидравлическое сопротивление резко понижается, и на решетке образуется слой жидкости, через которую барботируют пузырьки газа. Переход от барботажного режима к пенному происходит при vг = 0, 7 ¸ 1, 3 м/с. При vг = 0, 8 ¸ 2, 2 м/с на решетке наблюдается пенный режим, сопровождающийся образованием турбулизированной пены, в которой происходит непрерывное разрушение, слияние и образование новых газовых пузырьков. Дальнейший рост скорости газа приводит к прорыву газовых струй, колебанию слоя пены и образованию так называемого волнового режима.

В новейших интенсифицированных пенных аппаратах с противоточной решеткой применяется стабилизатор пенного слоя. В качестве стабилизатора рекомендуется использовать сотовую решетку со следующими оптимальными размерами: высота hст = 60 мм и размеры ячеек от 35 ´ 35 до 45 ´ 45 мм.

Решетки промышленных аппаратов могут быть дырчатыми с живым сечением S0 от 14 до 22% с ромбической разметкой на расстоянии l, а также трубчатыми с диаметром труб 20 – 32 мм и промежутками между ними bт = 3, 0 ¸ 6, 5 мм при S0 = 13, 0 ¸ 18.2%. Аппараты с трубчатыми решетками обозначаются ПАСС-Т, а с дырчатыми – ПАСС-Д

Скрубберы Дойля. Мокрые газоочистные аппараты ударно-инерционного типа работают по принципу инерционного осаждения частиц во время преодоления очищаемыми газами препятствия или при резком изменении направления движения газового потока над поверхностью жидкости.

Мокрый ударно-инерционный пылеуловитель представляет собой вертикальную колонну, в нижней части которой находится слой жидкости. Запыленные газы со скоростью 20 м/с направляются сверху вниз на поверхность жидкости. При резком изменении направления движения газового потока (на 180°) взвешенные частицы, содержащиеся в газах, проникают в воду и осаждаются в ней, а очищенные газы направляются в выходной газопровод. Труба Вентури служит для увеличения скорости частиц и, следовательно, увеличения действия инерционных сил частиц перед ударом о поверхность жидкости.

Пылеуловители этого типа удовлетворительно работают в случае хорошо смачивающейся пыли с размером частиц более 20 мкм. Шлам из аппарата удаляется периодически или непрерывно через гидрозатвор. Для удаления уплотненного осадка со дна применяют смывные сопла.

Рис.22. Скруббер Дойля

1 – труба, 2 – конус, 3 – перегородки

По такому принципу работает скруббер Дойля (рис.1). На поверхность воды запыленный газ поступает через трубу, в выходном сечении которой установлен конус, образующий узкую кольцевую щель. В результате наличия этой щели скорость газа на выходе из трубы достигает 35 – 55 м/с. Уровень жидкости в аппарате устанавливают на 2 – 3 мм ниже уровня выходного сечения трубы. Газовый поток при ударе о поверхность жидкости создает завесу из капель, в которой и очищается газ. Проходя между вертикальными перегородками, газ изменяет направление своего движения и освобождается от капель. Расход жидкости в скруббере составляет около 0, 13 кг/м3. Гидравлическое сопротивление 1500 Па. Степень очистки 97, 5 – 99, 5% в зависимости от дисперсного состава пыли. [7]

Таблица 1

Техническая характеристика скруббера Дойля

Процесс каплеобразования с скруббере ударного действия можно представить следующим образом: под динамическим воздействием газового потока на поверхности жидкости образуется впадина. Форму впадины можно представить в виде усеченного конуса.

Каплеобразование в скруббере ударного действия происходит под действием аэродинамических сил обратной струи газа, движущейся вдоль поверхности впадины. На границе раздела жидкость – обратная струя в результате пульсаций и искривления поверхности из нее вытягиваются жидкие нити. Под действием поверхностного натяжения нити распадаются на отдельные капли, сохраняющие направление движения обратной струи. Размер и количество капель зависят от скорости обратной струи газа и величины поверхности контакта обратной струи газа с жидкостью.

Каплеобразование происходит с боковой поверхности впадины, где наблюдается интенсивное перемешивание. На нижней поверхности впадины перемешивание практически не происходит вследствие торможения газового потока.

В конечном счете, каплеобразование в скруббере ударного действия определяется скоростью газа на выходе из сопла, его диаметром и зазором между кромкой сопла и поверхностью жидкости.

Эксплуатация. Трудности в эксплуатации мокрых пылеуловителей возникают в связи с выносом брызг воды или другой промывной жидкости из аппаратов, а также в связи с образованием отложений на внутренней поверхности аппаратов в процессе взаимодействия пыли с жидкостью. Такие же осложнения наблюдаются и в газоходах за аппаратами газоочистки, и на роторах вентиляторов и дымососов, что приводит к зарастанию газоходов и к разбалансировке тягодутьевых машин. Для борьбы с выносом брызг следует соблюдать оптимальный режим работы аппаратов и предусматривать специальные брызго- и каплеуловители. Для борьбы с отложениями аппараты промывают и механическим путем снимают с их поверхности налипшие материалы. В последнее время для защиты от отложений применяют синтетические покрытия аппаратов и машин. В частности, в американской практике лопатки вентиляторов и дымососов покрывают тефлоном, т.к. он прочен и дает возможность наносить его на лопасти любой формы.

Ввиду того, что в промывной жидкости, вводимой в мокрые аппараты газоочистки, могут растворяться содержащиеся в газе отдельные компоненты (SO₂ и др.), способные образовывать кислоты, при применении мокрых способов очистки газа необходимо принимать меры против коррозии аппаратов и газоходов, а также осуществлять нейтрализацию шламовых вод.