Скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури)

Скруббер Вентури (рис. 5.7.1) [7] состоит из сопла Вентури 1, в которое подводится очищаемый газ, а через центробежную форсунку 2 подается орошающая жидкость. Запыленный газ на вход аппарата подается со скоростью 15-20 м/с. Скорость потока увеличивается в конфузорной (сужающейся) части до 40-150 м/с, в диффузорной (расширяющийся) части−падает до начальной. Частицы за счет сил инерции и броуновского движения абсорбируются на поверхности капель жидкости, которые улавливаются на каплеуловителе 3. Каплеуловитель выполняется в виде прямоточного циклона, с верхней части которого выводится очищенный газ. С нижней части выводится шлам.

Скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури) объединяют большую группу аппаратов, общим для которых является наличие трубы−распылителя, в которой осуществляется интенсивное дробление газовым потоком, движущимся с высокой скоростью (порядка 40-150 м/с), орошающей его жидкости и установленного за ней каплеуловителя. Первоначально в качестве трубы-распылителя использовалась труба Вентури в ее чистом виде, откуда и появилось название газопромьивателей подобного типа.

Действие трубы-распылителя аналогично работе пневмофорсунки, и применение трубы Вентури обеспечивало минимальные (не связанные с распылением) гидравлические потери при прохождении газом распыляющего устройства. Однако по конструкционным соображениям довольно часто приходится отказываться от строгого выполнения трубы-распылителя в виде трубы Вентури, а в некоторых случаях ее конструкция практически ничем ненапоминает последнюю. Тем не менее название этой группы мокрых пылеуловителей − скрубберы Вентури − прочно закрепилось в технической литературе.

Скрубберы Вентури − наиболее эффективные из аппаратов мокрой очистки газов. Осаждению частиц на каплях орошающей жидкости способствуют высокие относительные скорости между ним в трубах-распылителях.

Разработан большой ряд конструкций скрубберов Вентури.

В скрубберах Вентури с центральным (форсуночным) орошением подача орошающей жидкости осуществляется форсунками, установленными перед конфузором или непосредственно в нем. Давление перед форсунками обычно составляет от 0,2 до 0,3 МПа. В основном применяются центробежные (механические эвольвентные, цельнофакельные и другие) форсунки. В скрубберах Вентури с периферийным орошением подача орошающей жидкости осуществляется через конфузор или горловину. В скрубберах Вентури с пленочным орошением для предотвращения образования отложений на стенках конфузора и диффузора при орошении трубы сильно загрязненной оборотной жидкостью предложена пленочная подача жидкости. Такая подача может применяться как совместно с подачей через форсунки или периферийной, так и самостоятельно, главным образом в щелевых трубах-распылителях. Для обеспечения лучшего контакта газов с жидкостью по периметру горловины трубы с пленочным орошением рекомендуется предусматривать уступ. Для труб-распылителей с пленочным орошением большое значение имеет диаметр или ширина горловины. Размер максимально возможного диаметра или ширины горловины зависит от скорости газов, однако не рекомендуется принимать его больше 100 мм.

С аэродинамической точки зрения оптимальная конфигурация трубы Вентури (рис. 5.7.2) обеспечивается при следующих соотношениях размеров ее элементов [10]:

− длина конфузорной части, м:

(5.4)

где −диаметр входного сечения, м, = −угол сужения, град;

− длина горловины, м:

(5.5)

где −диаметр горловины, м;

− длина диффузорной части, м:

(5.6)

где −диаметр выходного сечения, м; = −угол раскрытия, град.

Однако по конструктивным соображениям определенное применение нашли также трубы с размерами, отличными от оптимальных. Например, при компоновке батарейных скрубберов Вентури используются трубы Вентури с углом сужения конфузора 63° и с укороченным диффузором; в ряде установок применяются трубы Вентури с удлиненными горловинами , где − эквивалентный диаметр горловины, м.

Среди низконапорных скрубберов Вентури широкое распространение получили так называемые коагуляционные мокрые пылеуловители (КМП), которые представляют собой аппарат с совмещенной трубой − коагулятором и циклоном ЦВП. Общий вид аппарата представлен на рис. 5.7.3.

За определяющий размер КМП принят диаметр горловины () трубы-коагулятора, который в ряду размеров меняется от 250 до 1000 мм. Данные аппараты могут работать в широком диапазоне расходов газа (7-230 тыс. м³/ч) при скорости газа в горловине 40-70 м/с.

Гидравлическое сопротивление при этом составляет 12-35 кПа, а удельный расход воды − 0,2-0,6 л/м газа.

Запыленность воздуха, поступающего в КМП, не должна превышать 30 г/м³. Содержание твердых примесей в рециркуляционной воде не должно быть более 0,5 г/л.

Пылеуловители КМП, как и все аппараты мокрой очистки, не следует применять без специальных защитных покрытий, если водные растворы уловленной пыли агрессивны к обычным сталям.

Расчет степени очистки воздуха от пыли в КМП основан на экспериментально установленной зависимости диаметра частиц, уловленных на 50 % от удельной мощности контактирования Е_ж, т.е. мошности, которая затрачивается только на контактирование газа с жидкостью при расходе газа 0=1 м³/с.

Удельная мощность контактирования Е_ж зависит от расхода газа и орошающей жидкости, гидравлического сопротивления и типоразмера аппарата КМП.

Технические характеристики типовых КМП приведены в табл. 5.7.1.

Таблица 5.7.1.

Технические характеристики КМП

Тип				Размеры, мм
аппарат а	Q, тыс. м³/с				Н	M	А	В
КМП-2,5	6,5-14,5			100 0	335 0	230 0	35 0
КМП 3,2	11-24,5			120 0	499 0	280 0
КМП 7,0	17,33,5			150 0	563 0	354 0	53 0
КМП 5,0	26-60				726 0	396 0	67 0
КМП 6,3	40-92		112 0	230 0	865 0	467 0
КМП 7,1	50-120		125 0	270 0	949 6	522 0
КМП 8,0	64-150		140 0	300 0	100 86	581 0	12 50
КМП 10	97-235	100 0	180 0	300 0	100 86	581 0