Принцип работы скруббера Вентури

Основная часть скруббера – сопло Вентури 2, в конфузорную часть которого подводится запыленный поток газа и через центробежные форсунки 1 жидкость на орошение.

В конфузорной части сопла происходит разгон газа от входной скорости (w=15…20 м/с) до скорости в узком сечении сопла 60…150 м/с.

Процесс осаждения частиц пыли на капле жидкости обусловлен массой жидкости, развитой поверхностью капель и высокой относительной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла. Эффективность очистки в значительной степени зависит от равномерности распределения жидкости по сечению конфузорной части сопла. В диффузорной части сопла поток тормозится до скорости 15…20 м/с и подается в каплеуловитель 3.

Скрубберы Вентури обеспечивают эффективность очистки 0,96…0,98 аэрозолей и более со средним размером частиц 1…2 мкм при начальной концентрации примесей до 100 г/м³. Удельный расход воды на орошение составляет при этом 0,4…0,6 л/м³. Характерные размеры труб Вентури круглого сечения обычно составляют: ₁=15…28 град., ₂=6…8 град.,

ℓ₁=(d₁-d₂)/2tg₁; ℓ₂=0,15d₂; ℓ₃=(d₃-d₂)/2tg₂.

Диаметры d₁,d₂,d₃ рассчитываются для конкретных условий очистки воздуха от пыли. Круглые скрубберы Вентури применяют до расходов газа 10000 м³/ч.

При больших расходах газа и больших размерах трубы возможности равномерного распределения орошающей жидкости по сечению трубы ухудшаются, поэтому применяют либо несколько параллельно работающих круглых труб, либо переходят на трубы прямоугольного сечения.

Одним из удачных конструктивных решений совместной компановки скруббера Вентури и каплеуловителя может служить конструкция (рисунок 2.24) коагуляционно-центробежного мокрого пылеуловителя (КЦМП).

Сопло Вентури 1 установлено в корпусе циклона 2, а для закручивания воздуха используется специальный закручиватель 3. Промышленные КЦМП работают при скоростях в узком сечении трубы Вентури 40…70 м/с, удельных расходах воды на орошение 0,1…0,5 л/м³ и имеют габариты на 30% меньше, чем обычные скрубберы Вентури.

Скрубберы Вентури широко используются в системах очистки газов от туманов. Эффективность очистки воздуха от тумана со средним размером частиц около 0,3 мкм достигает 0,999, что вполне сравнимо с высокоэффективными фильтрами.

При расчете скрубберов Вентури определяют гидравлическое сопротивление трубы Вентури

,

где ∆p_c - гидравлическое сопротивление сухой трубы, т.е. без подачи жидкости на орошение;

∆p_ж - гидравлическое сопротивление, обусловленное введением жидкости.

,

где ξ_с - коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы;

w_г - скорость газа в горловине;

ρ_г -плотность газа в горловине.

,

где ξ_ж -коэффициент гидравлического сопротивления трубы, обусловленный вводом жидкости;

ρ_ж -плотность жидкости;

q_ж -удельный расход жидкости на орошение;

ξ_ж является справочной величиной.

Для трубы Вентури круглого сечения при ℓ₁=0,15d₂, w_г=60…166 м/с и q_ж=0,4…1,7 л/м³.

,

где m_г и m_ж - массовые расходы жидкости и газа.

Суммарное гидравлическое сопротивление трубы Вентури составляет

10…20кПа.

Эффективность очистки скруббера Вентури рассчитывается по формуле

,

где B и n-константы, зависящие от физико-химических свойств и дисперсного состава пыли; они определяются экспериментально:

для конверторной пыли В = 9,88·10^-2; n = 0,4663

для ваграночной пыли В = 1,355·10^-2; n = 0,6210

для мартеновской пыли В = 1,915·10^-2; n = 0,5688

для пыль доменных печей В = 0,1925; n = 0,3255

для туман фосфорной кислоты В = 1,34·10^-2; n = 0,6312.

Суммарная энергия соприкосновения равна

,

где p_ж – давление распыляемой жидкости на входе в пылеуловитель;

Q_ж и Q_г – объемные расходы жидкости и газа соответственно.

Разновидностью аппаратов для улавливания пыли осаждением частиц на каплях жидкости являются форсуночные скрубберы (рисунок 2.25).

Рисунок 2. 25 – Форсуночный скруббер