Для извлечения пыли и аэрозолей из отработанных выбросов промышленных предприятий используются сухие и мокрые пылеуловители. Оборудование, фильтрующее пылегазопотоки сухим способом, работает без использования технических жидкостей, по принципу центробежной и инерционной сил, которые задерживают твердые частицы из газовоздушных смесей. Основа работы мокрых пылеуловителей заключается в тщательном смачивании частиц пыли мельчайшими каплями рабочей жидкости, подаваемой из форсунок. В процессе увлажненная пыль коагулирует и осаждается в отстойнике. Использование вместо обычной воды специально подобранных химических растворов помогает помимо очистки нейтрализовать токсичные химсоединения и газы. По такому же принципу действуют и абсорбенты, расположенные внутри агрегата.
Технология мокрой очистки востребована в металлургии, химической промышленности, энергетике, в производстве мелкодисперсных стройматериалов, сельскохозяйственных удобрений, в перерабатывающей промышленности и при изготовлении бумаги, на предприятиях нефтепереработки. Пылеуловители, работающие по принципу мокрой очистки, помимо непосредственного улавливания твердых включений,в процессе фильтрации эффективно охлаждают отходящие газы и насыщают их влагой.
Пылеуловители, очищающие пылегазовыбросы с применением технических жидкостей, различаются по принципу действия, конструктивным особенностям и условиям эксплуатации. На основании этих различий их можно разделить на несколько категорий.
Полые скрубберы.
Вертикальная конструкция цилиндрической формы с форсунками, расположенными по центру колонны или по бокам. Через них подается жидкость. Поток загрязненного газа подается снизу и продвигается вверх, где и смешивается с рабочей жидкостью, подаваемой из форсунок. Распыление может производится навстречу потоку, подаваться под прямым углом или попутно. Улучшение качества очистки и роста производительности достигается увеличением количества форсунок. В корпусе скрубберного устройства форсунки могут располагаться в несколько ярусов и различаться по диаметру. Размер форсунок варьируется в соответствие с размером частиц твердых включений.
Завеса влажного тумана создает плотное поле, перекрывающее площадь сечения скруббера полностью. В результате твердые микрочастицы из загрязненного газового потока обволакиваются влагой. Их объем увеличиваются, они тяжелеют и под собственной тяжестью опускаются в нижнюю часть скруббера. Далее их выносит наружу дренажная система. Пыль также прилипает к влажным стенкам конструкции, откуда и смывается в дренаж. Конструкция полых скрубберов проста в эксплуатации и обслуживании, хорошо справляется с фильтрацией газов и отличается невысоким гидравлическим сопротивлением.
Насадочные скрубберы.
Полость аппаратов для очистки газовоздушных смесей заполнена специальными насадками. Их форма и площадь поверхности позволяет улавливать максимальное количество загрязнений. Материал насадок выбирается с учетом физических и химических свойств загрязненного потока, также выбирается и рабочая жидкость. При движении очищаемого газа через скруббер, твердые частицы оседают на увлажненной поверхности насадок, на стенках аппарата. Двигаясь через несколько ярусов насадок, газ постепенно освобождается от загрязнений. Частицы пыли, прилипшие к поверхности насадок смываются в дренаж. Увеличенная во много раз за счет фигурной конструкции насадок, поверхность соприкосновения улучшает качество очистки, что позволяет снизить мощность насоса и вентилятора, уменьшить габариты колонны. Действие насадочных скрубберов помимо твердых частиц удаляет из газа и нейтрализует токсичные включения. Такие устройства для очищения газовых выбросов широко применяются в металлургии, химпроме и энергетике — на тех предприятиях, производство которых сопровождается выбросами агрессивных веществ и опасных газов.
Центробежные скрубберы (орошаемые циклоны).
Одни из наиболее часто используемых мокрых пылеуловителей. Работают по принципу совмещения центробежной очистки и коагуляции — слипания увлажненных частиц. Подача запыленного воздуха в скруббер посредством спирального патрубка создает завихрение потока. Форсунки, расположенные вверху конструкции, смачивают частички загрязнений в процессе их центробежного движения. Орошенные жидким сорбентом пылинки увеличиваются в объеме, становятся тяжелее и частично опадают в нижнюю зону агрегата. Недостаточно смоченные частицы под действием центробежных сил отлетают к увлажненным стенкам, откуда и смываются водой в виде шлама в дренаж. Для частиц размером от 30 мкм результат очистки доходит до 90% при гидравлическом сопротивлении циклона от 400 до 850 Па.
Пенные (барботажные) скрубберы.
Метод очистки газов основывается на принципе взбивания пены (барботирования) в процессе перемешивания газообразного и жидкого веществ. Запыленный воздух проходит через специальные решетки, смоченные жидким сорбентом. При соприкосновении струи газа и жидкости образуется пена. Она обволакивает твердые частицы, которые под действием силы тяжести оседают на дно аппарата.
Существует две различные модификации барботажных скрубберов:
Скорость подачи загрязненного газа около 2, 5 м/с. При такой скорости степень очистки около 95% является очень хорошим показателем. Пропускная мощность пенных аппаратов варьируется от 2 до 60 тысяч кубометров в секунду. Гидравлическое сопротивление при разных условиях может колебаться от 4000 до 200 000 кПа.
Труба Вентури.
Мокрые пылеуловители данной модификации представляют собой два конуса, соединенных узкими частями посредством недлинной горловины. В основании принципа действия трубы Вентури — закон Бернулли. Его суть в том, что при уменьшении сечения скорость потока возрастает. При сужении конуса скорость потока загрязненного газа возрастает до 430 км/ч. На такой скорость капли жидкости, подаваемые из форсунок, разбиваются на мельчайшие частицы, что обеспечивает максимальное обволакивание загрязненных частиц. влагой. На выходе из раструба конуса скорость потока снижается. Увлажненные частицы за счет увеличенного веса и объема выпадают в дренажную систему и смываются водой. Помимо очищения, труба Вентури снижает температуру обрабатываемого потока и увлажняет очищенный газ на выходе.
Пылеуловители, принцип очищения газов которых основан на увлажнении загрязненных частиц, имеют следующие преимущества:
Помимо достоинств, у мокрых пылеуловителей имеется и ряд недостатков:
