СКРУББЕР-АБСОРБЕР ВЕНТУРИ

Устройство для очистки газа от пыли и поглощения вредных газовых компонентов может использоваться в химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.
3
Известны скрубберы Вентури (промыватели Вентури) для улавливания пыли и аэрозолей из газов [1]. В этих аппаратах используется инерционный механизм улавливания частиц, в горловине скруббера Вентури поддерживается высокая скорость газового потока порядка 70….150 (вплоть до 200 м/с) и низкие удельные расходы орошающей жидкости от 0,1 до 1,0 л/м газа. Применение высоких скоростей газа, как правило, приводит к повышенным гидравлическим сопротивлениям аппарата.
2
2
3
Известны абсорберы Вентури, предназначенные для поглощения газов (НСl; HF; HS; SO и пр.) из газовых смесей [2]. В этих аппаратах используется диффузионный механизм поглощения газов на молекулярном уровне, поэтому в горловине абсорбера поддерживается пониженная скорость газа (порядка 20.60 м/с) и повышенные удельные расходы орошающей жидкости (2.10 л/м газа и более). Диффузионный механизм поглощения требует более длительного взаимодействия контактирующих газовой и жидкостной фаз. Поэтому в практике абсорбционных процессов часто используются последовательно включенные трубы Вентури со ступенчатым противотоком по орошающей жидкости.
Известно устройство для очистки газов, содержащее два последовательно включенных по ходу газового потока промывателя Вентури, из которых первый установлен под углом к горизонтали (предпочтительно 5.15°) с уклоном в сторону второго промывателя Вентури, а второй установлен вертикально [3].
3
Габаритные размеры двух установленных последовательно промывателей Вентури, соединенных коленным переходом, достаточно велики, особенно при обработке газовых потоков объемными расходами свыше 100 тыс. м/ч, причем в указанном аналоге не предусмотрено орошение второго по ходу газа промывателя Вентури.
Наиболее близким по назначению и конструктивному исполнению является устройство по а.с. №388764 [4], которое содержит два последовательно соединенных по ходу газового потока промывателя Вентури, при этом диффузор первой трубы Вентури соединен с конфузором второй трубы Вентури, при этом первая труба Вентури снабжена узлом подачи орошаемой жидкости.
Как показывают исследования и практика эксплуатации труб Вентури, в процессе взаимодействия в самом узком месте аппарата, в горловине скруббера Вентури, основная масса введенной жидкости (80…90%) с уловленной пылью отбрасывается к стенке и стекает в дальнейшем по стенке диффузора первой трубы и далее второй трубы Вентури.
Эффективность очистки во втором скруббере Вентури ничтожно мала, так как остатки распыленной жидкости и неуловленные частицы пыли движутся с одинаковой скоростью, со скоростью газового потока. Вторичный срыв капель жидкости со стенки в ядро потока при геометрических размерах промышленных аппаратов так же существенно не повлияет на повышение эффективности второй трубы Вентури.
Цели предлагаемой полезной модели - снижение габаритных размеров устройства, повышение эффективности работы устройства за счет создания оптимальных гидродинамических условий для очистки газов от взвешенных частиц в первой горловине скруббера-абсорбера Вентури и абсорбции газов во второй горловине за счет снижения скорости газа, повышения плотности орошения и увеличения длительности контакта взаимодействующих фаз, снижение гидравлического сопротивления устройства. Поставленные цели достигаются тем, что диффузор первой трубы Вентури соединен с горловиной второй, причем длина горловины второй, как правило, в 5…8 раз больше горловины первой и вторая труба Вентури снабжена узлом подачи орошающей жидкости.
На фиг. 1 представлен эскиз предлагаемого скруббера-абсорбера Вентури. Здесь: 1 - конфузор, 2 - первая горловина, 3 - первый диффузор, 4 - форсунки первого яруса орошения, 5 - вторая горловина, 6 - второй диффузор, 7 - форсунки второго яруса орошения.
Работает скруббер-абсорбер следующим образом. Рассматривается случай, когда необходима одновременная очистка газа от пыли и абсорбция газового компонента.
Из газохода газ поступает в конфузор 1 скруббера-абсорбера Вентури, где газовый поток ускоряется пропорционально принятому углу сужения конфузора  до заданной расчетной скорости газа в первой горловине 2.
3
3
В зависимости от требуемой степени эффективности очистки газа от пыли в первой горловине трубы Вентури 2 устанавливаются оптимальные расчетные скорости газа (в пределах 70…150 м/с) и удельные расходы жидкости на орошение (в пределах 0,1…1,0 л/м газа). В первой горловине реализуется инерционный механизм улавливания и частично, с меньшей эффективностью, проходит абсорбция газового компонента жидкостью (абсорбентом). В первом диффузоре 3 газовый поток снижает линейную скорость газа до расчетной скорости, принятой во второй горловине 5. Скорости газа во второй горловине 5 принимаются в диапазоне 20…60 м/с при удельных расходах жидкости на орошение в пределах 2…10 л/м газа. Гидравлический режим во второй горловине устанавливается в зависимости от заданной эффективности поглощения газового компонента. Однако, наряду с оптимальными условиями, созданными для поглощения газового компонента, что выражается в снижении скорости, увеличении длины горловины, а следовательно и времени контакта взаимодействующих фаз, создаются условия для улавливания микронных и субмикронных частиц пыли за счет диффузионного механизма улавливания. Во второй горловине 5 реализуются оптимальные условия для абсорбции газового компонента, и дополнительная очистка газа от мельчайших частиц пыли. После второй горловины газовый поток переходит во второй диффузор 6, где происходит постепенное снижение скорости газа до приемлемой скорости в газоходах. Форсунки подачи орошающей жидкости первого яруса орошения 4 и второго яруса орошения 7 рассчитываются по принятому удельному расходу жидкости на каждом ярусе орошения.
Предлагаемый скруббер-абсорбер Вентури работает как два последовательно установленных по ходу газа промывателя Вентури, один из которых работает в оптимальном режиме по очистке газа от пыли и в неоптимальном режиме по абсорбции газовых компонентов и наоборот при снижении скорости газа во второй горловине скруббера-абсорбера Вентури. Сложение эффективного и неэффективного режимов в двух ступенях очистки дает в целом повышенную полноту очистки газа от пыли и абсорбции газовых примесей.
3
3
Например, можно получить высокую эффективность очистки в одном аппарате Вентури (99%), применяя интенсивный гидродинамический режим: скорость газа в горловине 100 м/с и удельный расход жидкости на орошение 0,5 л/м. Однако при этом гидравлическое сопротивление аппарата составит 600 мм вод. ст.Можно использовать два последовательно включенных по ходу газа аппарата Вентури с менее интенсивным гидродинамическим режимом: скорость газа в горловине 40…45 м/с и удельный расход 3 л/м газа. При этом в каждом аппарате будет получена эффективность поглощения газовых примесей и улавливания пыли 90%. Суммарная эффективность двух аппаратов Вентури составит:
η=0,9+(1-0,9)·0,9=0,99 или 99%.
При этом суммарное гидравлическое сопротивление двух последовательно установленных аппарата Вентури на этих режимах составит не более 200 мм вод. ст. Снижение гидравлического сопротивления системы очистки в три раза. Именно этот принцип выбора гидравлических режимов используется в предлагаемом скруббере-абсорбере Вентури с двухъярусным орошением.
3
3
На фиг. 2 показан общий вид промышленного скруббера-абсорбера Вентури. Здесь: 1 - скруббер-абсорбер Вентури; 2 - газоход; 3 - каплеуловитель. Скруббер-абсорбер Вентури с двухъярусным орошением в настоящее время успешно эксплуатируются на ряде промышленных предприятий при газовой нагрузке от 5,0 тыс. м/ч до 100 тыс. м/ч, в частности, работает в системе газоочистки после сушильного барабана при сушке железорудного концентрата на Лебединском ГОК (г.Старый Оскол), в системе газоочистки после сушильного барабана сушки хромового шлама в ОАО «Русский Хром» (г.Первоуральск, Свердловской обл.), на очистке газов от хлористого кальция после сушлки-гранулятора в ОАО «Сода» (г.Стерлитамак, Башкортостан), в реагентном отделении в системе очистки газов от известковой пыли ОАО «Среднеуральский Медеплавильный Завод» (г.Ревда, Свердловской обл.), на Балхашском ГМК (г.Балхаш, Казахстан) в сернокислотном цехе на промывке технологического газа и абсорбции триоксида серы серной кислотой, в «Пермской Химической Компании» (г.Пермь), в системе очистки воздуха аспирации от пыли и паров йода и атомарного хлора.
Использованные источники.
1. Ужов В.И., Вальдберг А.Ю. и др. Очистка промышленных газов от пыли. - М.: Химия, 1981.
2. Рамм В.М. Абсорбция газов. Изд. 2-е переработанное и дополненное. - М.: Химия, 1976.
3. А.с. №324055. Установка для очистки газов. Авторы: Брыляков В.Е., Ещенко Л.И.
4. А.с. №388764 Устройство для очистки газов. Авторы: Кропп Л.И., Акбрут А.И.