Мокрые пылеуловители, скрубберы, мокрая очистка

Очистка воздуха от мелкодисперсной пыли и нежелательных примесей в цехах промышленных предприятий осуществляется с помощью специальных пылеуловителей, которые назвали мокрыми. Принцип работы устройств — оседании пыли на пленку жидкости или ее поверхность под действием движения молекул и инерционных сил. На качество оседания пыли оказывают влияние такие факторы:

• коэффициент смачиваемости (чем он больше, тем эффективнее очистка);
• взаимодействие частиц между собой, которые заряжены электрически;
• процесс испарения;
• диффузия турбулентного характера;
• конденсационный процесс;
• скорость движения потока.

Что такое скрубберы? Это техническое название пылеуловителей мокрого типа.

Типы мокрых пулеуловителей

Для литейных, нефте-, деревообрабатывающих, металлургических и др. цехов, где чаще всего устанавливаются мокрые пылеуловители, выпускаются аппараты, конструкция которых разрабатывается с учетом количества пыли, ее размеров и способа отвода шлама. Простейший из них представляет собой емкость, заполненную водой. Она циркулирует внутри аппарата. При эксплуатации такого устройства происходит накопление пыли, которая оседает в виде шлама. Его выводят из мокрого пылеуловителя двумя способами – гидравлическим и механическим. По конструктивному исполнению аппараты делят на такие виды:

• скрубберы Вентури
• форсуночные мокрые;
• центробежные мокрые;
• ударно-инерционные;
• барботажные;
• комбинированного типа.

Скрубберы Вентури

Самыми применяемыми мокрыми пылеуловителями, устанавливаемые в цехах предприятий, являются скрубберы Вентури. Осаждение пыли в них осуществляется прямо на поверхность капель жидкости. Используются в технологических конструкциях для очистки газов от примесей, пыли и в какой-то мере от присутствия разнородных газов. Аппарат дробит воду потоком газа турбулентного происхождения, при этом пыль захватывается каплями воды. Далее происходит коагуляции этих частиц и осаждение в специальном устройстве, называемом каплеуловителем. Он инерционного типа. Аппарат имеет 3 секции:

• сужающую;
• горловину;
• расширяющую.

Рис. Коагуляционно-центробежный мокрый пылеуловитель

Поток газа вначале подводится в сужающуюся часть. По мере того как он движется, увеличивается скорость прохождения газа и в горловине она достигает максимального значения (430 км/час). Сбоку аппарата или в горловину по патрубкам поступает вода. Здесь она из-за наибольшей турбулентности разбивается на мелкие капли и пыль оседает на них. Далее, газ поступает в секцию расширяющегося типа, скорость прохождения уменьшается, капли укрупняются. На выходе из устройства капли с пылью отделяются от потока газа и постпают в специально для таких целей предназначенный бункер.

Эффективность очистки аппаратами достигает 100%. Аппараты изготавливается из стальных нержавеющих труб круглого или прямоугольного сечения. Это зависит от количества протекаемого через них газа. Если скорость движения газа превышает 10000 м³/ч, то аппарат будет иметь трубы прямоугольной формы или комплектоваться несколькими параллельно работающими трубами круглого диаметра. Расход воды колеблется от 0,4 до 0,6 л на м³.

Пылеуловители форсуночные мокрого типа

Аппараты являются разновидностью устройств инерционного типа, где осаждение частиц пыли происходит на каплях жидкости, которые удаляются в шламоприемник. Используются на предприятиях по обработке древесины, производящих текстиль и продукты питания. Основными частями такого устройства являются:

• корпус;
• распылительная система форсуночного типа;
• патрубок, по которому осуществляется подача газа;
• патрубок, по которому отводится очищенный газ;
• шламоприемник;
• клапан выпуска.

Рис.  Форсуночный (а) и центробежный (б) скрубберы

Простейшее устройство представляет собой ряд форсунок, которые встраивают прямо в газоход. Используется там, где скорость газового потока не превышает 3 м/с.

К мокрым пылеуловителям такого типа относят еще одну разновидность — аппараты, которые работают в испарительном режиме. Отличительная черта – вода в устройство подается под высоким напором. В результате распыления она переходит в стадию тумана. Это позволяет укрупнять пыль и устранять в виде увлажненных частиц. На выходе из корпуса устройства в газе содержатся пары жидкости. Способ назвали мокро-сухим. Такие скруббера обеспечивают степень очистки газов почти стопроцентную, они эффективно охлаждают их и при всех этих плюсах расходуется небольшое количество воды. Основные показатели работы скрубберов форсуночного типа:

• улавливают частицы пыли размером в мкм – более 10;
• расход воды, измеряемый в л/м³ — 3,0 ÷6,0;
• сопротивление гидравлическое, измеряемое в Па – не более 250;
• скорость движения газа, указываемое в м/с – 0,7 ÷1,5.

(Скорость витания зависит от размера и плотности частиц.)

Пылеуловители центробежные мокрые

Такие аппараты работают за счет сил инерции, которые возникают в результате завихрения потока воздуха с частичками пыли. В конструкции присутствует специальный завихритель. Конструктивно устройство представляет собой вертикальный циклон, нижняя часть которого заполнена водой. К нему поток воздуха из помещения подводится по тангенциально расположенным патрубкам. Вода закручивается его, смачивает стенки корпуса, создавая своеобразный смерч, пыль остается на них и выводится в специальный бункер. Он расположен в нижней части аппарата. Некоторые модели снабжены спиральным каналом. Здесь воздушный поток промывается жидкостью, а пыль, находящаяся на водных пленках, оседает на стенках этого канала. Расход воды для данных аппаратов находится в пределах 0,09 ÷0,18 м³/л. Эффективность очистки зависит от высоты циклона и резко падает с увеличением диаметра корпуса.

Скрубберы ударно-инерционного типа

Применяются устройства для очистки запыленных воздушных смесей в цехах промышленных предприятий легкой, химической, текстильной, пищевой промышленности. Принцип действия заключается в осаждении частиц пыли на поверхность жидкости. При этом, движущийся с определенной скоростью загрязненный воздушный поток ( обычно 25 ÷ 50 м/с) поворачивается на 180 ⁰ и попадают на поверхность воды. Применяются такие устройства при очистке воздуха с пылевыми частичками, размер которых превышает 20 мкм.

Конструктивными частями устройства являются:

• корпус цилиндрической формы, изготовленный из стали;
• резервуар с водой;
• патрубки для ввода запыленного и очищенного газа;
• сопло смывное;
• труба для отвода шлама.

Рис.  Барботажно-пенный пылеуловитель с провальной (а) и переливной (б) решетками

Барботажные пылеуловители

Барботажные скрубберы или их еще называют барботажно-пенными, работают, используя принцип барботирования смеси воды и пены. Загрязненный пылью и примесями воздух поступает под специальную решетку или несколько решеток (зависит от конструкции аппарата) через отверстия. Слой воды и пены, интенсивно барботируют и таким образом, поток воздуха очищается от пыли. Эффективность процесса очистки — 0,90 ÷ 0,95 и этот коэффициент зависит от скорости подачи загрязненного воздуха.

Производители выпускают барботажно-пенные аппараты 2 типов:

• ПГП – с протеканием воды через решетку;
• ПГС – с протеканием воды через переливные устройства, установленными над решетками.

Режим работы скрубберов этого типа зависит от скорости подачи загрязненного воздуха, которая в корпусе под решеткой может достигать 2,5 м/сек. Чем она выше, тем выше качественные показатели очистки. Пропускная способность устройств лежит в пределах 2∙10³ ÷ 60 10³ м³/час, гидравлическое сопротивление  40∙10⁵ ÷ 200 10⁵ Па.