Скруббер Вентури: принцип работы
Скруббер Вентури относится к оборудованию мокрой очистки, которое применяется для фильтрации газовоздушных смесей, образующихся в результате проведения технологических процессов на производстве. Скрубберы Вентури для очистки газов широко применяются в металлургической, химической, энергетической промышленности, при производстве сыпучих строительных материалов, удобрений. Высокая эффективность скруббера Вентури позволяет значительно сократить количество выбросов в атмосферу, снизить показатели предельно-допустимой концентрации (ПДК) и предельно-допустимых выбросов (ПДВ) до разрешенных значений. Работа скруббера Вентури дает возможность очистить загрязненный воздух от твердых включений, понизить температуру и увлажнить отходящие газы, нейтрализовать вредные химические вещества при использовании в качестве жидкости химические растворы.
Схема скруббера Вентури
Конструктивно установка Вентури состоит из нескольких элементов:
- конфузор (конусный патрубок с переходом от широкой к узкой части);
- диффузор (конусный патрубок с переходом от узкой к широкой части);
- соединительный патрубок;
- форсуночная система орошения;
- выходной патрубок;
- шиберный (шлюзовой) затвор для удаления шлама;
- каплеуловитель.
Такая схема обеспечивает различные скорости запыленного потока в определенных местах, которые по технологии очистки предназначены для создания турбулентности и смачивания частиц загрязнений с целью коагуляции и осаждения в дренажную систему. В зависимости от условий эксплуатации и вида технологического процесса схема скруббера Вентури может состоять из различного числа камер, которые имеют разные размеры.
Принцип работы скруббера Вентури
В основе принципа действия скруббера Вентури лежит закон Бернулли, который устанавливает зависимость скорости газового потока от сечения трубы, по которой он движется и процесс коагуляции твердых частиц за счет соприкосновения с капельками жидкости. Запыленный газ попадает внутрь корпуса скруббера через входной патрубок, к которому подсоединяются воздуховоды, первой камеры (конфузор), сечение которой снижается по мере продвижения потока к следующей камере (диффузор). Уменьшение сечения трубы приводит к увеличению скорости газа и созданию турбулентности в зоне подачи жидкости скруббера.
Высокая кинетическая энергия газового потока не позволяет прилипать цементирующим, смолистым и маслянистым загрязнениям на внутренние стенки корпуса. Это дает возможность применять оборудование для очистки рабочей среды, которая содержит цементирующиеся и слипающиеся включения. Хаотичное движение и высокая скорость потока способствуют дроблению капель влаги на микроскопические частицы, тем самым увеличивая площадь соприкосновения с твердыми загрязнениями и повышая степень контакта за единицу времени. Для повышения эффективности и снижения занимаемой полезной площади вся конструкция располагается вертикально.
Проходя через узкое сечение трубы Вентури, поток попадает широкую часть скруббера. С увеличением сечения трубы скорость газа падает и большое количество микроскопических капель жидкости прилипает к твердым загрязнениям, увеличивая их объем и вес. Процесс коагуляции дает возможность отделять загрязнения в инерционном уловителе, которые осаждаются в систему накопления и транспортировки шлама, а очищенный воздух выбрасывается в атмосферу. Уникальность принципа скруббера Вентури состоит в двойном достижении максимального эффекта: при увеличении скорости и создании турбулентности потока, а также при падении скорости и создании максимального контакта поверхности загрязнений с жидкостью.
Технические характеристики
Технические характеристики скруббера Вентури для очистки промышленных газов рассчитываются при создании проекта всего производственного объекта. Эффективность скруббера зависит от учета всех условий эксплуатации, концентрации, химических и физических свойств загрязнений, скорости, температуры, влажности отходящего потока, объема очищаемого газа. Проектирование газоочистного оборудования может выполнять только специализированная организация, имеющая большой опыт создания таких проектов, лицензию на проведение подобных работ.
Широкое применение оборудования Вентури в промышленности обусловлено наличием высоких эксплуатационных характеристик:
- степень очистки – до 99%;
- максимальная концентрация загрязняющих веществ – до 100 мг/м3;
- размеры частиц – до 1 мкм;
- скорость движения газа в переходе – до 200 м/с;
- расход жидкости – 0,5 – 1,5 л/м3.
Для каждого конкретного промышленного объекта оборудование скруббера Вентури подбирается индивидуально.
Преимущества и недостатки скруббера Вентури
Скруббер Вентури имеет большое количество достоинств, которые обеспечили оборудованию широкое применение в различных сферах промышленности и производства:
- высокая степень очистки отходящих газов (до 99%);
- возможность нейтрализации вредных веществ и газов с помощью химических растворов, используемых в качестве жидкости;
- отсутствие подвижных узлов и агрегатов;
- возможность очищать отходящий газ с высокой концентрацией и температурой;
- длительный срок службы;
- небольшое гидравлическое сопротивление (около 3 000 Па);
- возможность создания установки с небольшими габаритами;
- высокий уровень надежности.
Основные недостатки вытекают из принципа скруббера Вентури, на котором основана работа агрегата:
- высокая эрозия внутренней поверхности, возникающая при высокой скорости газа и содержании в запыленном потоке абразивных частиц;
- наличие приемных емкостей и системы транспортировки шлама.
Для снижения разрушения материала трубы внутренние поверхности камер скруббера Вентури покрывают футеровкой (карбид кремния) или применяют другие стойкие к истиранию материалы, защитные элементы делают съемными. Водная составляющая в шламе, который образуется после очистки, ограничивает использование оборудования на открытом воздухе в зимнее время года.