Мокрая очистка отходящих газов

Для снижения выбросов в атмосферу и уменьшения предельно-допустимых концентраций вредных веществ (ПДК) на производственных предприятиях применяется мокрая очистка газов. Такой способ фильтрации газового потока обладает определенными преимуществами перед очисткой газовоздушных смесей сухим методом. Используемые в промышленности аппараты мокрой очистки газов характеризуются высокой степенью очистки, возможностью увлажнять и понижать температуру рабочей среды, осуществлять нейтрализацию вредных веществ и газов путем применения в качестве жидкости определенных химических растворов. Мокрые методы очистки газов широко применяются в металлургической, химической, энергетической промышленности, в сфере производства строительных материалов, удобрений, предприятия которых выбрасывают в атмосферу миллионы тонн в год вредных веществ.

Принцип мокрой очистки

В основе мокрой очистки отходящих газов лежит принцип смачивания частиц загрязнений жидкостью с последующей коагуляцией, использование абсорбентов и поглощение газов жидкими реагентами. Контакт твердых частиц с жидкостью происходит на внутренних поверхностях корпуса оборудования при их орошении или при перемешивании рабочей среды с каплями раствора во время разбрызгивания с помощью форсунок. Плоскость направления распыления жидкости может быть параллельной, перпендикулярной или обратной вектору движения запыленного газа.

Аппараты мокрой очистки могут иметь различную конструкцию, в зависимости от принципа действия и условий эксплуатации. Для обеспечения максимальной площади контакта внутри корпуса установки размещают большое количество перегородок, на которые подается жидкость. Частицы загрязнений из потока газов при контакте с мокрой пленкой прилипают к поверхности и затем смываются в дренажную систему, а очищенный воздух выводится наружу. В зависимости от конструктивных особенностей оборудования и технологии очистки положение и количество перегородок может варьироваться.

При использовании метода динамического контакта в турбулентном потоке газа частички пыли смачиваются жидкостью, которая подается многочисленными форсунками. Во время контакта жидкой и твердой фаз происходит смачивание и слипание частиц с последующей их коагуляцией. Увеличенные по массе и объему загрязнения оседают в нижнюю часть корпуса аппарата и затем смываются в дренаж. Часто установки мокрой очистки выбросов дополняют элементами для инерционной или центробежной очистки, которые располагают до камеры смачивания для предварительной очистки или после мокрой очистки для улавливания крупных частиц загрязнений.

Еще одним эффективным мокрым методом очистки считается процесс с применением абсорбирующих веществ, которые нейтрализуют вредные химические соединения и газы. Абсорберы размещают в горизонтальных чашах (тарелках), которые располагаются в вертикальном корпусе в несколько ярусов. Такая конструкция создает максимальную площадь контакта для очищаемого газа и абсорбирующих реагентов. Для повышения эффекта очистки от вредных химических веществ чаши орошаются водой или химическими растворами. Такой способ мокрой очистки отходящих газов позволяют совмещать физический и химический методы, что положительно сказывается на эффективности фильтрации.

Аппараты мокрой очистки

В различных сферах промышленности используются несколько видов установок мокрой газоочистки:

• полые (форсуночные);
• пенные (барботажные);
• насадочные;
• центробежные;
• труба Вентури.

Мокрая очистка газов от пыли в полых скрубберах происходит за счет смачивания и коагуляции частиц загрязнений с помощью форсунок, которые могут располагаться в центре корпуса или по его периметру. Направление распыла влаги может проводиться перпендикулярно, против или по движению пылевого потока, размер, количество, расположение форсунок и величина капель распыляемой жидкости зависит от технологии очистки и характеристик загрязнений. Полые аппараты имеют небольшое гидравлическое сопротивление, простую конструкцию и высокую степень очистки от пыли с размерами частиц от 10 мкм.

Конструкция пенной установки очистки газов состоит из полого корпуса, где располагаются в несколько ярусов орошаемые жидкостью поперечные решетки (тарелки) с отверстиями не более 5 мм. При прохождении запыленного воздуха через отверстия находящаяся в них жидкость начинает пениться, в результате чего площадь контакта жидкой и твердой фазы значительно увеличивается. Если в качестве жидкости используются химические растворы, то к процессу очистки мокрым способом добавляется нейтрализация вредных химических веществ и газов, находящихся в очищаемом потоке.

По своей конструкции насадочные аппараты мокрой очистки напоминают полые модели, которые снабжены насадками в виде перегородок для увеличения контакта жидкости и твердых загрязнений. Такое техническое решение значительно повышает степень очистки при невысокой скорости потока газов, обеспечивает снижение мощности насосов для подачи жидкости и вентиляторов, позволяет уменьшать габариты оборудования и экономить занимаемую полезную площадь.

В центробежных аппаратах совмещаются два принципа разделения воздуха и загрязнений: центробежная сила и коагуляция при смачивании частичек жидкостью. Такое оборудование называют орошаемыми циклонами и устанавливают для очистки газовых потоков от пыли с размером частиц более 30 мкм. Для снижения риска возникновения эрозии внутренние поверхности футеруют материалами, стойкими к абразивному износу.

Труба Вентури является основным оборудованием, применяемым для очистки отходящих газов в металлургической, химической, энергетической промышленности. В основу принципа действия заложен закон Бернулли, который устанавливает зависимость скорости газа от сечения трубы, в которой он двигается. По мере прохождения к узкой части конфузора скорость потока увеличивается, что дает возможность разбивать жидкость на мелкие капли и увеличивать площадь контакта. При резком переходе на увеличенный диаметр диффузора скорость газа падает и происходит коагуляция загрязнений за счет слипания при воздействии жидкости. Осаждаемый в нижнюю часть корпуса шлам удаляется, а чистый воздух выходит в атмосферу.

К недостаткам мокрой очистки газовых выбросов относят абразивный износ внутренних поверхностей корпуса и наличие сложной системы для удаления шлама.