Мокрі пиловловлювачі прості у виготовленні і обслуговуванні і вимагають невеликих капітальних і експлуатаційних витрат. Важливою перевагою мокрого способу очищення перед сухим є висока ефективність очищення і компактність апаратів.
Мокре золоулавліванія може бути здійснено різними методами:
а) шляхом уприскування соплами і Бризгалов води в потік димових газів (крапельне уловлювання);
б) каскадним зрошенням;
в) за допомогою змочуваних золоуловлювальної поверхонь (плівкова сепарація).
У багатьох золоуловлювачах використовується для виділення часток принцип сили інерції. У сухих золоуловлювачах порошинки, торкнувшись стінки, можуть бути знову понесені потоком газів. У мокрих золоуловлювачах завдяки наявності водяної плівки на стінках це неможливо.
При охолодженні газів нижче точки роси може статися конденсація парів води на віднесенні, ускладнення його, а отже, і поліпшення сепарації. Однак практично димові гази не охолоджуються нижче температури точки роси. Зниження температури газів в мокрих золоуловлювачах призводить до зниження потужності, що витрачається димососом зважаючи на зменшення обсягів газів.
Широкому застосуванню мокрих золоуловителей частково перешкоджає корозія апаратури, особливо посилюється при високому вмісті сірки в вугіллі. На летючої золі Кансько-Ачинський вугілля мокрі золоуловители також
не працюють: зважаючи на високий вміст окису кальцію в присутності води утворюються міцно цементує зольні відкладення.
Частинки пилу осідають на краплях рідини під дією багатьох факторів. Сутність інерційного осадження частинок полягає в тому, що, при обтіканні запилених газовим потоком кулястої краплі, траєкторії руху матеріальних частинок і газового потоку розділяються при підході до краплі. Більші частинки під дією сил інерції сходять з лінії струму і, досягаючи поверхні краплі, осідають на ній. Дрібні частинки не володіють достатньою кінетичної енергією для подолання опору газу і, слідуючи по лінії струму, огинають краплю і несуться газовим потоком. Якщо на кулястої краплі будуть обложені всі частинки, які на досить великій відстані від неї знаходяться всередині циліндричного обсягу газу з діаметром d. то ефективність осадження е пропорційна відношенню:
де m - маса частинки; і - швидкість частинки по відношенню до краплі; k - параметр опору середовища руху частинки, що залежить від типу обсягу; d к - діаметр краплі.
Імовірність осадження частинки на краплі під дією сил інерції зростає зі збільшенням маси частинки і зростанням швидкості її руху по відношенню до краплі і зменшується зі збільшенням діаметра краплі опору середовища.
Для кулястих частинок в межах дії закону Стокса:
ЗдесьStk - критерій Стокса, що характеризує вплив фізичних властивостей пилу і газу; d - діаметр частинки; rп - щільність речовини частинки; mг- динамічна в'язкість газу. Таким чином, e = f (Stk).
Аналіз формул дозволяє сказати, що під дією сил інерції ефективно осідають на краплях тільки частинки пилу діаметром більше одного мікрона. Дрібні частинки (менше одного мікрона) практично не осідають на краплях під дією сил інерції. Однак ці дрібні частки можуть осідати на краплі під дією теплового (броунівського) руху газових молекул. Ефективність осадження частинок на краплях при цьому зростає зі збільшенням тривалості контакту газу з рідиною, тобто зі зниженням швидкості газу і з збільшенням поверхні контакту.
У газовому потоці, що рухається з високою швидкістю (50 м / с і більше) і з високим ступенем турбулентності, виникає турбулентна дифузія. Через інтенсивний рух частинок може відбуватися їх зіткнення з краплями води. цей принцип використовується в швидкісному пиловловлювачі.
Високодисперсні частки промислового пилу несуть в собі певний електричний заряд, отриманий ними в момент утворення або в результаті тертя при русі через газове середовище. Це може привести до осадження частинок на краплях. В цьому випадку електростатичні сили діють лише при близьких відстанях між частинками і краплями і при малих швидкостях газового потоку. І, нарешті, впливає поляризационная (спрямована) дифузія.
найбільш ефективними процесами, є осадження під дією сил інерції і теплового (броунівського) руху.
Далі розглянемо деякі конструкції, що використовують мокрий спосіб золоулавліванія.
На рис. 1.11 зображений «Скруббер-Вентурі», вперше випробуваний в 1947 році. Принцип його роботи наступний. В горловину сопла Вентурі впорскується вода під тиском 0,3-1,0 атм. Гази рухаються з великою швидкістю. Краплі води, потрапляючи в швидко рухається потік газів, розбиваються на дрібні бризки.
Добутий таким шляхом вторинний аерозоль по середньому діаметру частинок наближається до розміру дрібних фракцій.
Таким шляхом легко отримати частинки середнім діаметром 30-40 мікрон. У розширюється частини сопла Вентурі відбувається коагуляція часток. Укрупнені частки потім уловлюються в циклоні. Швидкість газів в горловині 70-120 м / с. Створення вторинного водяного туману в самій горловині забезпечує високу ефективність коагуляції частинок розміром понад
0,5 мікрон. Для вловлювання частинок менше 0,5 мікрона турбулізація не має значення. Їх уловлювання відбувається за рахунок броунівського руху.
Основний недолік цієї конструкції, що перешкоджає впровадженню її в енергетичні установки, - високий опір, перевищує 3500 Па.
У Росії впровадження апаратів «Вентурі-скрубери» почалося порівняно недавно головним чином в металургійній промисловості - для очищення доменного газу, уловлювання свинцевого пилу та ін. Проведено не тільки стендові, а й промислові випробування цих установок. теоретичною роботою, а також впровадженням цих апаратів в промисловість в основному займаються московські інститути НИИОГАЗ, «Гіпрогазоочістка», «Гинцветмет», УНІІХІМ, НІУІФ і ін.
Оскільки доменні печі працюють з надлишковим тиском, це тиск і використовується в газоочисних апараті. Такі установки є, наприклад, на Костянтинівському металургійному заводі, Магнітогорському металургійному комбінаті та ін.
Результати випробування турбулентного газопромивателя на Магнітогорському металургійному комбінаті показали, що питома витрата води склав 1,23-3,69 л / м 3, швидкість в горловині досягла 86,5-138 м / с, втрата тиску 95-200 кПа. Таке високе опір апаратів можна пояснити наявністю надлишкового тиску.
У Чимкенте для уловлювання свинцевого пилу встановлений швидкісний пиловловлювач, спроектований Гинцветмет. Установка забезпечує вловлювання 96-97% дрібної свинцевого пилу.
Недоліки цих установок ті ж, що і у апаратів «Скруббер-Вентурі» - високий опір.
Розрахунок скрубера Вентурі проводиться за наступною схемою:
1. Визначаємо гідравлічний опір сухої труби Вентурі, (Н / м 2)
де # 950; с - коефіцієнт гідравлічного опору сухої труби Вентурі;
Wг - швидкість газу в горловині;
# 961; г - щільність газу;
2. Розрахуємо гідравлічний опір, обумовлене введенням зрошуваною рідини (Н / м 2)
де # 950; ж - коефіцієнт гідравлічного опір труби, обумовлений введенням рідини
m - питома витрата рідини;
# 961; ж - щільність рідини;
Wг - швидкість газу в горловині;
3. Знаходимо гідравлічний опір труби Вентурі
де # 916; # 961; с - гідравлічне опір сухої труби Вентурі;
# 916; # 961; ж - гідравлічний опір, обумовлене введенням зрошуваною рідини.
4. Знаходимо сумарну енергію опору Кт. па
де Vж і Vг - об'ємні витрати рідини і газу відповідно, м 3 / с
де # 916; # 961; - гідравлічний опір труби Вентурі;
# 916; # 961; ж - гідравлічний опір, обумовлене введенням зрошуваною рідини;
Мж - витрата зрошуваної рідини;
Мг - масова витрата газу;
# 961; г - щільність газу;
# 961; ж - щільність рідини.
5. Визначаємо ефективність скрубера Вентурі
де В і n вказані у вихідних даних;
Кт - сумарна енергія опору.
6. Необхідно порівняти ефективність скрубера Вентурі, отримана в результаті розрахунків (величина), з проектною ефективністю, і зробити висновок, забезпечує він чи ні очищення газів від пилу з необхідною ефективністю.
Вихідні дані для розрахунку
Варіант 1 Параметр конвекторний пилу, В Параметр конвекторний пилу, n Щільність газу, # 961; г (кг / м 3) Швидкість газу в горловині, Wг (м / с) Масова витрата газу, Мг (кг / с) Витрата зрошуваною рідини, МЗ (кг / с) Питома витрата рідини, m (л / м 3) rж (кПа) Щільність рідини, # 961; ж (кг / м 3) Проектна ефективність скрубера, Е Коеф. Гідравлічного опору сухої труби, # 950; сВаріант 2 Параметр конвекторний пилу, В Параметр конвекторний пилу, n Щільність газу, # 961; г (кг / м 3) Швидкість газу в горловині, Wг (м / с) Масова витрата газу, Мг (кг / с) Витрата зрошуваною рідини, МЗ (кг / с) Питома витрата рідини, m (л / м 3) rж (кПа) Щільність рідини, # 961; ж (кг / м 3) Проектна ефективність скрубера, Е Коеф. Гідравлічного опору сухої труби, # 950; сВаріант 3 Параметр конвекторний пилу, В Параметр конвекторний пилу, n Щільність газу, # 961; г (кг / м 3) Швидкість газу в горловині, Wг (м / с) Масова витрата газу, Мг (кг / с) Витрата зрошуваною рідини, МЗ (кг / с) Питома витрата рідини, m (л / м 3) rж (кПа) Щільність рідини, # 961; ж (кг / м 3) Проектна ефективність скрубера, Е Коеф. Гідравлічного опору сухої труби, # 950; сВаріант 4 Параметр конвекторний пилу, В Параметр конвекторний пилу, n Щільність газу, # 961; г (кг / м 3) Швидкість газу в горловині, Wг (м / с) Масова витрата газу, Мг (кг / с) Витрата зрошуваною рідини, МЗ (кг / с) Питома витрата рідини, m (л / м 3) rж (кПа) Щільність рідини, # 961; ж (кг / м 3) Проектна ефективність скрубера, Е Коеф. Гідравлічного опору сухої труби, # 950; сВаріант 5 Параметр конвекторний пилу, В Параметр конвекторний пилу, n Щільність газу, # 961; г (кг / м 3) Швидкість газу в горловині, Wг (м / с) Масова витрата газу, Мг (кг / с) Витрата зрошуваною рідини, МЗ (кг / с) Питома витрата рідини, m (л / м 3) rж (кПа) Щільність рідини, # 961; ж (кг / м 3) Проектна ефективність скрубера, Е Коеф. Гідравлічного опору сухої труби, # 950; сВаріант 6 Параметр конвекторний пилу, В Параметр конвекторний пилу, n Щільність газу, # 961; г (кг / м 3) Швидкість газу в горловині, Wг (м / с) Масова витрата газу, Мг (кг / с) Витрата зрошуваною рідини, МЗ (кг / с) Питома витрата рідини, m (л / м 3) rж (кПа) Щільність рідини, # 961; ж (кг / м 3) Проектна ефективність скрубера, Е Коеф. Гідравлічного опору сухої труби, # 950; сВаріант 7 Параметр конвекторний пилу, В Параметр конвекторний пилу, n Щільність газу, # 961; г (кг / м 3) Швидкість газу в горловині, Wг (м / с) Масова витрата газу, Мг (кг / с) Витрата зрошуваною рідини, МЗ (кг / с) Питома витрата рідини, m (л / м 3) rж (кПа) Щільність рідини, # 961; ж (кг / м 3) Проектна ефективність скрубера, Е Коеф. Гідравлічного опору сухої труби, # 950; сВаріант 8 Параметр конвекторний пилу, В Параметр конвекторний пилу, n Щільність газу, # 961; г (кг / м 3) Швидкість газу в горловині, Wг (м / с) Масова витрата газу, Мг (кг / с) Витрата зрошуваною рідини, МЗ (кг / с) Питома витрата рідини, m (л / м 3) rж (кПа) Щільність рідини, # 961; ж (кг / м 3) Проектна ефективність скрубера, Е Коеф. Гідравлічного опору сухої труби, # 950; сВаріант 9 Параметр конвекторний пилу, В Параметр конвекторний пилу, n Щільність газу, # 961; г (кг / м 3) Швидкість газу в горловині, Wг (м / с) Масова витрата газу, Мг (кг / с) Витрата зрошуваною рідини, МЗ (кг / с) Питома витрата рідини, m (л / м 3) rж (кПа) Щільність рідини, # 961; ж (кг / м 3) Проектна ефективність скрубера, Е Коеф. Гідравлічного опору сухої труби, # 950; сВаріант 10 Параметр конвекторний пилу, В Параметр конвекторний пилу, n Щільність газу, # 961; г (кг / м 3) Швидкість газу в горловині, Wг (м / с) Масова витрата газу, Мг (кг / с) Витрата зрошуваною рідини, МЗ (кг / с) Питома витрата рідини, m (л / м 3) rж (кПа) Щільність рідини, # 961; ж (кг / м 3) Проектна ефективність скрубера, Е Коеф. Гідравлічного опору сухої труби, # 950; з
9,78 · 10 -2 0,4663 0,9 135 0,7 0,865 1,5 300 1000 0,9 0,15 9,68 · 10 -2 0,4663 0,8 130 0,8 0,8 2 , 1 290 900 0,91 0,15 9,58 · 10 -2 0,4663 0,7 125 0,9 0,9 2,2 310 1100 0,92 0,15 9,78 · 10 -2 0, 4663 0,9 120 0,7 0,768 1,6 320 1000 0,93 0,15 9,88 · 10 -2 0,4663 0,8 135 0,8 0,877 1,7 300 900 0,94 0,15 9 , 68 · 10 -2 0,4663 0,7 130 0,9 0,865 1,8 300 1100 0,95 0,15 9,58 · 10 -2 0,4663 0,9 125 0,7 0,8 1, 5 290 1000 0,9 0,15 9,88 · 10 -2 0,4663 0,8 0,8 0,9 2,1 0,91 0,15 9,78 · 10 -2 0,4663 0,7 0,9 0,768 2,2 0,92 0,15 9,88 · 10 -2 0,4663 0,9 0,7 0,877 1,6 0,93 0,15
- Принцип роботи мокрих золоуловителей.
- Призначення, пристрій, принцип роботи скрубера Вентурі.
- Методика розрахунку скрубера Вентурі.