Файл: Пирумов, А. И. Обеспыливание воздуха.pdf

канчивается при контакте частиц со смачивающей жидкостью, причем этот контакт осуществляется на смоченных стенках или перегородках-, обтекаемых воздухом, на каплях или на свободной,

поверхности воды.

Эффективность такого улавливания значительно выше, чем сухого, ири условии, если поверхности сепарации непрерывноомываются водой или обновляются, так как в противном случае они покрываются сплошной пленкой уловленной пыли и переста­ ют удерживать осаждающиеся частицы. В пылеуловителях рассматриваемого здесь вида соблюдение этого условия достига­ ется нагнетанием воды извне, причем вся вода, участвующая в процессе, непрерывно отводится из пылеуловителя и вновь в него подается. Удельный расход воды доходит до 2,5 л на 1 м3 возду­ ха. Общее количество воды, циркулирующей во внешней системе водоснабжения таких пылеуловителей, часто очень велико.

Мокропленочные циклоны

Характерными представителями пылеуловителей данного ти­ па являются центробежные скрубберы или циклоны с водяной

пленкой.

Центробежные скрубберы. Принципиальная схема скруббера представлена на рис. III.28. Очищаемый воздух подается в ниж­ нюю часть аппарата тангенциально. Очищенный воздух отво­ дится из верхней части аппарата, как правило, также танген­ циально— по направлению вращения воздушного потока. От­ сутствие выхлопной трубы позволяет уменьшить диаметр цент­ робежного скруббера по сравнению е циклоном.

Внутренняя поверхность скруббера непрерывно орошается

Рис. III.29. Фракционная эффективность прямоточно­ го циклона Т. Даниельса

13Т

водой из сопел, размещенных по окружности и объединенных во­ дораспределительным кольцом из трубы диаметром 50 мм с двусторонним подводом воды. Сопла установлены так, что струи воды направлены тангенциально к внутренней поверхности аппарата в сторону вращения потока, в связи с чем смачивание ее происходит без образования брызг. Давление воды у ороси­ тельных сопел должно быть не менее 0,1—0,15 кго/см2. Во вход­ ном патрубке для смыва отложений пыли предусмотрены до­ полнительные сопла.

В скрубберах ВТИ несколько выше сопел установлен кольце­ вой предохранительный козырек, уменьшающий вынос брызг из аппарата при нарушении работы оросительных сопел.

Исследования Н. Ф. Дергачева показали, что у стенок скруб­ бера формируется вращающийся восходящий поток, а в цент­ ральной части аппарата — нисходящий поток. Вблизи входного патрубка оба потока сливаются в один, характеризующийся при­ близительно постоянной угловой скоростью [30].

Эффективность центробежных скрубберов значительно выше, чем сухих циклонов, что объясняется отсутствием тех помех сепарационному процессу, которые характерны для циклонов: главным образом, радиального стока и вторичного уноса пыли, отсепарировавшейся под влиянием инерции к стенкам пылеуло­ вителя. Это обстоятельство было подтверждено экспериментами Т. С. Даниельса на модели прямоточного циклона [28]. Исследо­ вания проводились при пропуске через циклон расходов воздуха 85 и 130 м3/ч. Результаты эксперимента приведены на рис. III.29,

При расходе 130 м3/ч, т. е. при большей скорости входа воздуха в циклон, падение эффективности сепарации крупных частиц проявляется совершенно отчетливо — правая часть кривой 2 кру­ то падает в области d>100 мкм.

Уменьшение фракционной эффективности сепарации крупных частиц объясняется их рикошетированием в результате упругого удара о стенку. Отскок частиц проявляется тем эффектвинее, чем больше начальная скорость потока воздуха и соответственно скорость транспортируемых этим потоком пылевых частиц. Об­ щая эффективность опытного циклона при расходе 85 м3/ч сос­ тавляла 71,2%.

В следующем эксперименте, когда стенки циклона смачива­ лись водой (кривая 3), эффективность сепарации резко увеличи­ лась и составила 91,5%.

Исходя из теоретических соображений, изложенных в п. 3 данной главы, процесс пылеулавливания в скруббере можно представить происходящим следующим образом. Крупные пыле­ вые частицы достигают стенок скруббера вблизи места входа (см. рис. 1.4). Их скорость еще мало отличается от w0, поэтому

138

соударение их с водяными пленками происходит при сравни­ тельно больших числах Re. В зависимости от размера и скорости частицы либо погружаются в пленку стекающей воды и смыва­ ются ею, либо, пробивая пленку, отскакивают от стенки и воз­ вращаются в воздушный поток. Частицы этой категории могут быть вынесены из пылеуловителя юга, потеряв в результате се­ рии отражений скорость, могут погрузиться в пленку. Наряду с крупными частицами в этом районе эффективно улавливаются мелкие частицы из слоев течения, достаточно близко располо­ женных от стенок. Вступают в контакт с водой и улавливаются также плохо смачиваемые частицы, в том числе частицы разме­ ром менее 5 мкм, если в момент контакта центробежное движе­ ние их в воздухе характеризуется числом Re>5. В противном случае частицы недостаточно догружаются в воду и могут быть сорваны с ее поверхности потоком воздуха. Несмачиваемые час­ тицы сближаются с поверхностью воды под малыми углами, рикошетируют от нее и могут быть вынесены из аппарата.

Условия улавливания частиц, вступающих в контакт с водой за пределами начального участка своего движения, менее бла­ гоприятны. Радиальная составляющая скорости таких частиц в момент их контакта с водяной пленкой, определяемая выражени­ ем (1.27), недостаточна для обеспечения необходимого погруже­ ния. Подсчеты показывают, что в аппарате диаметром 1000 мм для условий, рассмотренных в п. 3 главы I, предельное значение Re>5 достигается только частицами крупнее 12 мкм. Таким об­ разом, за пределами начального участка практически не улав­ ливается вся мелкодисперсная пыль. Действительно, Н. Ф. Дергачев установил, что увеличение высоты орошаемой части скруббера сверх трех его диаметров не влияет на эффектив­ ность пылеулавливания.

Некоторая часть воды, подаваемой в скруббер, распыляется воздушным потоком, особенно в турбулентном течении, возника­ ющем в районе сопряжения входного патрубка с корпусом. Столкновения пылевых частиц с образующимися каплями и кон­ денсация водяных паров на частицах являются дополнительными факторами, стимулирующими очистку воздуха.

Как правило, эффективность циклонов при увеличении скоро­ сти входа растет только до известных пределов, после чего под влиянием возмущающих факторов она начинает снижаться. В центробежных скрубберах это возрастание эффективности, как и следовало ожидать, проявляется более закономерно. Одна­ ко ввиду того, что с увеличением скорости растет также сопро­ тивление аппарата и брызгоунос, расчетная скорость входа при­ нимается не более 20 м/с, а средняя скорость в поперечном сече­ нии скруббера — не более 5,5 м/с.*

* Точками отмечена область, исследованная в экспериментах.

139

Эффективность улавливания различных фракций пыли в пы­ леуловителе ВТИ диаметром 1000 мм при двух разных скоростях входа показана, по данным Н. Ф. Дергачева, на рис. III.30*.

Расход на орошение центробежных скрубберов определяется в основном толщиной водяной пленки, образующейся на стенках. Установлено, что в среднем она равна примерно 300 мкм [30]. Под влиянием вращающегося воздушного потока пленка сма­ чивает стенки неравномерно.

В соответствии с особенностями процесса сепарации в цент­ робежных скрубберах они применялись ранее главным образом для улавливания капель. Очевидно, что их улавливание по сравнению с улавливанием пыли значительно меньше осложня­ ется рассмотренными в главе I поверхностными явлениями. Применение скрубберов этого типа для улавливания пыли целесообразно при одновременном поглощении из очищаемого воздуха газовых примесей. В связи с этим на тепловых станци­ ях широко используются скрубберы ВТИ, футерованные изну­ три кислотоустойчивыми материалами.

В вентиляционных системах применяются нефутерованные центробежные скрубберы типа ВТИ-ПСП идентичной конструк­ ции (табл. ШЛО).

Рис. Ш.ЗО. Фракционная эффективность мокрых .пылеуловителей

J 4 0