§ 2. Брызгоунос и сепарация капель из газового потока

Газы, выходящие после очистки из мокрых пылеуловителей, всегда содержат некоторое количество влаги. Эта влага может присутствовать в газах в виде паров, смешанных с газом, а также в виде капель, взвешенных в газе.

Капельный унос вреден; он вызывает коррозию и эрозию оборудования и трубопроводов, а также способствует образованию в различных участках газового тракта отложений, нарушающих нормальную работу установки. Поэтому почти каждый пылеулавливающий аппарат мокрого типа снабжают сепаратором влаги, т.е. каплеуловителем.

При улавливании капель используют те же методы, что и при улавливании твердых частиц, однако при улавливании ка­пель положение облегчается тем, что размеры капель воды, выносимых из мокрых пылеуловителей, обычно значительно превышают размеры мелкодисперсной пыли. В то же время при осаждении капли сразу коалесцируют и отводятся из сепаратора в виде потока жидкости, что значительно упрощает эксплуатацию. Вследствие этого для сепарации капель обычно используют инерционные методы улавливания.

Инерционные сепараторы. Для сепарации капель чаще всего используют насадки, составленные из различного рода элементов, которые устанавливают на выходе из пылеулавливающего аппарата. Эти элементы (рис. 10.5) образуют слой толщиной 100—200 мм; они устанавливаются наклонно или вертикально, чтобы уловленные капли стекали по ним в сторону вывода жид­кости из аппарата.

Рис. 10.5. Элементы сепарационных устройств: а, б — горизонтальные, жалюзийные; в — прямоточный сепаратор Карбейта; г — гофрированные вязаные сетки; д — уголковые; е — вертикальные жалюзийные; ж — швеллерные.

Гидравлическое сопротивление Δр, Па, сепараторов влаги рассчитывают по обычной для однофазных потоков формуле:

, (10.8)

где  — коэффициент сопротивления, который для различных сепараторов принимается на основе опытных данных.

Оптимальная скорость в свободном сечении сепаратора может быть найдена из выражения

, (10-9)

где К_с — постоянный коэффициент, принимаемый на основе экспериментальных данных; _г и _ж — плотности соответственно газа и жидкости, кг/м³.

Численные значения коэффициентов , и К_с для различных насадок могут быть приняты следующими:

		Кс
Сепаратор Карбейта	5,5	0,305
Гофрированные вязанные сетки (толщина 100 мм)	1,8	0,107—0,122
Жалюзийные сепараторы		0,122

Из испытаний насадок следует, что насадки из проволочных сеток обеспечивают максимальную эффективность при минимальном гидравлическом сопротивлении.

Циклонные сепараторы. В качестве пылеуловителей используют прямоточные циклоны и центробежные скрубберы типа ЦС-ВТИ, описанные выше. Для более тонкой очистки иногда применяют цилиндрические циклоны типа ЦН-24 с разрывом выхлопной трубы (рис. 10.6, а). В установках с двумя трубами Вентури после первой по ходу газов трубы часто устанавливают коленный сепаратор (рис. 10.6, б), работающий за счет инерционных сил, возникающих при повороте газового потока на 90°. Для этого сепаратора не требуется специальное место, так как его диаметр равен диаметру газохода, но он способен улавливать только капли больших размеров.

Рис. 10.6. Типы сепараторов: а —циклонный; б — коленный.

Центробежные сепараторы. В настоящее время широкое распространение получают центробежные каплеуловители (рис. 10.7), главным элементом которых является завихритель, состоящий из радиальных пластин, установленных под определенным углом к оси аппарата. Проходя через завихритель, находящийся во внутреннем патрубке, газовый поток приобретает вращательное движение, в результате которого капли жидкости за счет действия центробежных сил отбрасываются на стенку внутреннего патрубка. При выходе газа и жидкости из внутреннего патрубка жидкость отбрасывается на стенку внешнего патрубка и выводится из аппарата, а газ выходит из сепаратора.

Рис. 10.7. Центробежные каплеуловители: а — с цилиндрическим завихрителем; б— с коническим завихрителем: 1 - корпус; 2 — кольцо; 3 — лопатки; 4 — карман.

Существуют два типа центробежных каплеуловителей: один с цилиндрическим (рис. 10.7, а), другой с коническим завихрителем (рис. 10.7, б). Конические завихрители менее металлоемки, обладают меньшим гидравлическим сопротивлением, но могут успешно работать при нагрузке по жидкости до 0,8 дм³/м³, в то время как цилиндрические завихрители работоспособны при нагрузках до 3 дм³/м³. Соотношение размеров каплеуловителей характеризуется следующими данными:

Оптимальная скорость газов в свободном сечении цилиндрического каплеуловителя 5, конического 12—18 м/с.

Отвод жидкости из каплеуловителей осуществляют через сливные патрубки, расположенные в их нижней части тангенциально и навстречу газовому потоку. Скорость жидкости в слив­ных патрубках принимают равной 0,2—0,3 м/с. При большой производительности по газу применяют батарейную компоновку конических каплеуловителей из элементов диаметром 500 мм. Гидравлическое сопротивление центробежных каплеуловителей определяют по формуле (10.8). Коэффициенты сопротивления, отнесенные к скорости в плане аппарата, равны при цилиндрических завихрителях 4,7, при конических завихрителях 3,5—4.

При оптимальном режиме центробежные каплеуловители обеспечивают остаточное содержание капель в газе 60— 100 мг/м³.