» » Общие данные о скоростных (турбулентных) пылеуловителях
03.06.2015

Начало широкого промышленного применения скоростных (турбулентных) пылеуловителей относится примерно к 1950 г. Несложное, малогабаритное оборудование и простота обслуживания способствовали распространению скоростных пылеуловителей в цветной металлургии. Принцип их действия заключается в подаче воды в поток газов, движущихся с большой скоростью (до 100 м/сек и более), где в результате этой скорости вода дробится на мелкие капли. Благодаря высокой степени турбулентности газового потока происходит коагуляция частиц пыли с каплями жидкости. Укрупненные пылежидкостные агрегаты могут достаточно полно улавливаться, например, в прямоточных циклонах.
Для разгона газового потока в газопровод встраивают конфузор, переходящий в небольшой участок цилиндрической формы (горловину), в котором газовый поток движется с наибольшей скоростью. Затем газы расширяются в диффузоре и их скорость при этом снижается.
В конфузор или горловину соплами (форсунками) подается вода. Сочетание конфузора, горловины и диффузора получило в практике пылеулавливания название скоростного распылителя (это же сочетание известно в других областях техники, например труба Вентури). На рис. 29 дана временная нормаль скоростного распылителя Гипроцветмета. Сочетание скоростного распылителя и прямоточного циклона получило название скоростного пылеуловителя (сокращенно СПУ).
Общие данные о скоростных (турбулентных) пылеуловителях

Коагуляция частиц пыли с каплями жидкости в скоростных распылителях происходит под действием следующих факторов:
а) столкновения частиц пыли с каплями воды; это столкновение может произойти при встрече несомой газовым потоком частицы с каплей воды под воздействием сил инерции и за счет турбулентной диффузии более крупных частиц пыли, размером более 1 мк, а также в результате броуновского движения мелких частиц пыли размером менее 0,5 мк;
б) конденсации паров воды на пылинках;
в) электрических зарядов, образующихся на сильно диспергируемых каплях воды.
Соударение частиц пыли с каплями воды подчиняется функциональной зависимости, выраженной уравнением (22). Как следует из этого уравнения, увеличение размера частиц и скорости их движения относительно капель воды, а равно уменьшение размера водяных капель способствуют столкновению их с частицами пыли. Для малых частиц пыли, сталкивающихся с каплями воды в результате броуновского движения, степень улавливания тем больше, чем больше поверхность капель воды, т. е. чем они мельче. Реже сталкиваются, а следовательно, и улавливаются, частицы, размеры которых находятся в пределах 0,5—1,0 мк.
Как следует из приведенного, улавливание пыли улучшается с уменьшением диаметра капель воды.
Для определения среднего диаметра капли при распылении газовым потоком предложена эмпирическая формула:
Общие данные о скоростных (турбулентных) пылеуловителях

Из этой формулы следует, что размер капель воды зависит от скорости газов, или, другими словами, от турбулентности газового потока. Повышение турбулентности потока влечет за собой уменьшение размеров капель.
Необратимые потери давления в правильно сконструированном и изготовленном скоростном распылителе без подачи воды не превышает 13—16% от величины скоростного напора в горловине. При подаче воды гидравлическое сопротивление скоростного распылителя растет из-за расхода энергии на разгон и распыление воды. Гидравлическое сопротивление прямоточных циклонов при подаче воды снижается.
Благодаря высокой степени турбулентности газового потока в скоростном распылителе происходит также интенсивный процесс охлаждения газов. Так как в большинстве случаев технологические газы предприятий цветной металлургии имеют высокую температуру, то в скоростных распылителях они охлаждаются до температуры мокрого термометра.
Практика эксплуатации СПУ при улавливании возгонов свинца и цинка показывает, что еще до поступления очищаемых газов в скоростные распылители исключительно важно «подготовить газы» — возможно более глубоко охладить и полностью насытить их водяными парами, например, в скрубберах. При подаче в скоростной распылитель газов, предварительно охлажденных до состояния насыщения водяными парами, он не выполняет роли охладителя, а используется только для смачивания частиц пыли; тем самым устраняется опасность испарения образовавшихся при дроблении жидкости газовым потоком наиболее мелких ее капель, особенно ценных для процесса коагуляции частиц пыли.
При прохождении газов, насыщенных водяными парами, через диффузор происходит конденсация водяных паров, причем ядрами конденсации являются частицы пыли, укрупняющиеся при этом. Унос запыленными газами капель из скруббера в распылители также благоприятствует процессу коагуляции частиц пыли.
Конечная запыленность газов (по выходе из циклонов), а следовательно, и степень улавливания пыли в СПУ существенно зависят от перепада статического напора в скоростных распылителях, т. е. от их гидравлического сопротивления. Это сопротивление, в свою очередь, зависит от следующих факторов; а) скорости газов в распылителях, б) количества воды, подаваемой в распылители, в) метода подачи жидкости в распылители — расположения форсунок, их конструкции, качества распыления жидкости, дисперсности получаемых капель, наконец, степени перекрытия сечения горловины распылителя завесой распыленной воды. От этих же факторов зависит и степень улавливания пыли в СПУ. Например, зависимость конечной запыленности газов шахтных печей свинцовой плавки, очищенных в СПУ, от гидравлического сопротивления скоростных распылителей показана на рис. 30. По мере роста гидравлического сопротивления характер кривых делается более пологим; это указывает на наличие некоторого оптимума гидравлического сопротивления для данных условий, когда дальнейшее его увеличение не дает заметного роста количества улавливаемой пыли (если, конечно, снижение конечной запыленности не требуется по санитарно-гигиеническим соображениям).
Общие данные о скоростных (турбулентных) пылеуловителях