CC BY
15УДК 62
С.Г. Альмухаметова, А.Н. Бусыгин
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ УЛАВЛИВАНИЯ АЭРОЗОЛЕЙ АППАРАТАМИ «МОКРОГО» ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ
В данной работе я провела обзор и анализ основных аппаратов «мокрой» очистки и выбор аппарата для очистки запыленных газов исходя из эффективности, контрольным и эксплуатационным затратам.
Ключевые слова: аппараты «мокрого» пылеулавливания, орошаемые циклоны с водяной пленкой, газопромыватели ударно-инерционного действия, пенные аппараты, скоростные скрубберы Вентури, эффективность, контрольные и эксплуатационные затраты.
Удаление в аппаратах «мокрой» очистки происходит благодаря смачиванию частичек пыли жидкостью. Процесс протекает тем эффективнее, чем больше поверхность контакта фаз между газом и жидкостью [1, с. 105].
Основные аппараты «мокрого» улавливания взвешенных веществ:
1. Орошаемые циклоны с водяной пленкой.
Эффект действия орошаемого циклона по сравнению с обычным циклоном усиливается тем, что пыль, отбрасываемая под действием центробежных сил к стенкам циклона, в значительной мере поглощается в шлам. В результате предотвращается вторичный унос пыли, выделившийся из потока. В циклонах с водяной пленкой опастность взрыва и возгорания пыли практически устраняется.
Орошаемый циклон ЦВП состоит из цилиндрического корпуса с коническим днищем и воздухо-отводящим патрубком и воздухоподводящей улитки.
Циклон с водяной пленкой ЦПВ можно использовать для отчистки низкотемпературных газов с любым видом нецементирующейся пыли, кроме схватывающейся и реагирующей с водой. Он может быть применен в качестве каплеуловителя в установках с трубами Вентури. Общая эффективность улавливания частиц размером 5... 10 мкм - 90-95% [4, с. 79-83].
I Шлам ]/шлаи
а ▼ б
Рис. 1. Циклон с водяной пленкой с боковым тангенциальным или улиточным подводом газа: 1 - входной патрубок; 2 - выходной патрубок; 3 - кольцевой коллектор; 4 - сопло [6, с. 54]
2. Газопромыватели ударно-инерционного действия.
В этих аппаратах контакт газов с жидкостью осуществляется за счет удара газового потока о поверхность жидкости с последующим пропусканием газожидкостной смеси через отверстия различной конфигурации или непосредственным отводом газожидкостной смеси в сепаратор жидкой фазы. В результате такого взаимодействия образуются капли диаметром 300-400 мкм [7, с. 44].
Наиболее простые конструкции изображены на рисунках 2 и 3 [4, с. 87-89].
© Альмухаметова С.Г., Бусыгин А.Н., 2016.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2016. № 12 (63)
" Шлам
Рис. 2. Импакторный скруббер: Рис. 3. Скруббер Дойля: 1 - труба; 2 - конус;
1 - входной патрубок; 2 - резервуар с жидкостью; 3 - перегородка [5, с. 63]
3 - сопло [5, с. 63]
Скрубберы импакторные удовлетворительно работают только при улавливании частиц размером более 20 мкм. А такие аппараты ударного действия, как высокоскоростные скрубберы Дойля, способны улавливать частицы пыли субмикронных размеров, но требуют значительной энергии для создания достаточного перепада давлений в потоке очищаемых газов [4, с. 87-89].
3. Пенные аппараты.
Запыленный поток поступает под решетку, очищенный удаляется из верхней части корпуса. Вода подается на решетку сверху. В зависимости от скруббера вода с поверхности решетки отводится через отверстия в решетке и частично через слив, либо только через отверстия [5, с. 84-87].
В пенном пылеуловителе в качестве контактных устройств обычно используют сетчатые тарелки, работающие в барботажном или провальном режиме. Форма перфорации тарелок может быть различна: круглые, щелевые и др. Скорость газа в таких аппаратах не превышает 1,5 м/с, гидравлическое сопротивление тарелки, работающей в барботажном режиме, примерно 2500 Па; Эффективность очистки газового потока свыше 95% [2, с. 86].
Рис. 4. Тарельчатые газопромыватели переливные (а) и провальные: (б): 1 - запыленный газ; 2 - подвод жидкости; 3 - приемный короб; 4 - очищенный газ; 5 - сливной короб; 6 - выход жидкости со шламом; 7 - выход шлама; 8 - оросительная форсунка; 9 - тарелка [5, с. 85]
4. Скоростные скрубберы Вентури.
Скруббер Вентури представляет собой трубу, в которую подводится орошающая жидкость. Принцип действия скруббера Вентури основан на интенсивном дроблении газовым потоком, движущемся с высокой скоростью (порядка 40-150 м/с), орошающей его жидкости и осаждению частиц на образующихся каплях жидкости [5, с. 64].
В данных скрубберах для распыления воды перед форсунками необходим напор 200...300 кПа. Эффективность улавливания частиц размером 5 мкм состовляет 99,6% [4, с. 92-94].
Рис. 5. Схемы скоростных газопромывателей: а) Вентури; б) диафрагменный; в) с подвижным дисковым шибером [3, с. 68]
Вывод: с учетом выше изложенного можно сделать следующие выводы, что эффективность выше рассматриваемых способов методов очистки выше аппаратов «сухой» отчистки. Если выбирать из выше перечисленных аппаратов из ходя из эффективности, контрольным и эксплуатационным затратам, то наиболее рациональным будет выбор орошаемого циклона с водяной пленкой.
Подобный выбор обусловлен следующими факторами:
1. Скруббер Вентури хоть и высокоэффективен и обладает простой конструкции, при его эксплуатации будут высокие затраты (высокое водопотребление и энергетические затраты на подачу воды под напором).
2. Пенные аппараты имеют довольно сложную конструкцию, что приведет высоким контрольным затратам при его проектировании.
3. Аппараты ударно-инерционного типа хоть и достаточно эффективны, обладают простой конструкцией и имеют сравнительно небольшой расход жидкости, но имеют сравнительно большее энерго-потробление по сравнению орошаемым циклоном с водяной пленкой.
Для подтверждения высокоэфективности «мокрой» отчистки, в отличии от «сухой», будут проведены дополнительные исследования.
Библиографический список
1. Голицын А.Н. Промышленная экология и мониторинг загрязнения природной среды. М., 2007. 331 с.
2. Николайкина Н.Е., Николайкин Н.И., Матягина А.М. Промышленная экология: Инженерная защита биосферы от воздействия воздушного транспорта. М., ИКЦ «Академкнига», 2006. 239 с.
3. Бобровников Н.А. Охрана воздушной среды на предприятиях строительной индустрии. М., 1981. 99 с.
4. Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. М.: Высш. шк., 2008. 639 с.
5. Плотникова Л.В. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. Казань. Казан. Гос. Энерг. ун-т, 2010.
106 с.
6. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1989. 512 с.
7. Кобзарь Г., Козлова В.В. Процессы и аппараты защиты окружающей среды: курс лекций по дисциплине «Процессы и аппараты защиты окружающей среды»: часть 1. Ульяновск: УлГТУ, 2007. - 68 с.
АЛЬМУХАМЕТОВА СВЕТЛАНА ГАЗИНУРОВНА - магистрант кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет, Россия.
БУСЫГИН АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ - кандидат технических наук, доцент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет, Россия.
