Улавливание твердых частиц в мокрых скрубберах - Particle collection in wet scrubbers

Сбор частиц в мокрых скрубберов захвата относительно небольших пылевых частиц с мокрого скруббера «S большие капли жидкости. В большинстве систем мокрой очистки производимые капли обычно имеют размер более 50 микрометров (в диапазоне от 150 до 500 микрометров). Для сравнения: человеческие волосы имеют диаметр от 50 до 100 микрометров. Распределение частиц по размерам , чтобы быть собранными является источником специфичны.
Например, частицы, полученные механическим путем (дробление или измельчение), имеют тенденцию быть большими (более 10 микрометров); тогда как частицы, образующиеся в результате горения или химической реакции, будут иметь значительную часть мелких (менее 5 микрометров) и субмикронных частиц.

Наиболее критичным размером являются частицы размером от 0,1 до 0,5 микрометра, поскольку их труднее всего собрать мокрыми скрубберами.

Производство капель

Капельки производятся несколькими способами:

  1. Впрыск жидкости под высоким давлением через форсунки специальной конструкции
  2. Всасывание газового потока, содержащего частицы, через резервуар с жидкостью
  3. Погружение вращающегося ротора в бассейн с жидкостью.

Эти капли собирают частицы с помощью одного или нескольких из нескольких механизмов сбора, таких как удар, прямой захват, диффузия , электростатическое притяжение , конденсация , центробежная сила и гравитация . Однако главными из них являются столкновение и распространение .

Удар

Рисунок 1 - Воздействие

В системе мокрой очистки частицы пыли будут следовать за линиями потока выхлопных газов . Однако, когда капли жидкости попадают в поток выхлопных газов, частицы не всегда могут следовать этим линиям тока, поскольку они расходятся вокруг капли (рис. 1). Из-за массы частицы она отрывается от линий тока и ударяется о каплю.

Удар увеличивается по мере увеличения диаметра частицы и увеличения относительной скорости между частицей и каплями. По мере того, как частицы становятся больше, они с меньшей вероятностью будут следовать за линиями тока газа вокруг капель. Кроме того, поскольку частицы движутся быстрее относительно капли жидкости, увеличивается вероятность того, что частица ударится о каплю. Удар является преобладающим механизмом улавливания для скрубберов, в которых скорость газового потока превышает 0,3 м / с (1 фут / с) ( Perry 1973 ).

Большинство скрубберов работают со скоростью потока газа значительно выше 0,3 м / с. Следовательно, при этих скоростях частицы диаметром более 1,0 мкм собираются этим механизмом. Ударное воздействие также увеличивается по мере уменьшения размера капли жидкости, поскольку присутствие большего количества капель внутри емкости увеличивает вероятность столкновения частиц с каплями.

Распространение

Рисунок 2 - Распространение

Очень мелкие частицы (менее 0,1 мкм в диаметре) случайным образом перемещаются в потоке выхлопных газов. Эти частицы настолько крошечные, что молекулы газа сталкиваются с ними при движении в потоке выхлопных газов. Этот толчок или бомбардировка заставляет их сначала перемещаться в одну сторону, а затем в другую случайным образом или рассеиваться через газ. Это нерегулярное движение может вызвать столкновение частиц с каплей и их сбор (Рисунок 2). По этой причине диффузия является основным механизмом улавливания в мокрых скрубберах частиц размером менее 0,1 мкм.

Скорость диффузии зависит от следующего:

  1. Относительная скорость между частицей и каплей
  2. Диаметр частицы
  3. Диаметр капли жидкости.

Как для удара, так и для диффузии эффективность сбора увеличивается с увеличением относительной скорости (входное давление жидкости или газа) и уменьшением размера жидких капель.

Рисунок 3 - Гипотетическая кривая, иллюстрирующая взаимосвязь между размером частиц и эффективностью улавливания для типичного мокрого скруббера.

Однако сбор за счет диффузии увеличивается по мере уменьшения размера частиц. Этот механизм позволяет некоторым скрубберам эффективно удалять очень мелкие частицы (менее 0,1 мкм).

В диапазоне размеров частиц приблизительно от 0,1 до 1,0 мкм ни один из этих двух механизмов сбора (столкновение или диффузия) не доминирует. Эта взаимосвязь проиллюстрирована на рисунке 3.

Другие механизмы сбора

В последние годы некоторые производители скрубберов использовали другие механизмы сбора, такие как электростатическое притяжение и конденсация, для улучшения сбора частиц без увеличения энергопотребления.

При электростатическом притяжении частицы захватываются путем наведения на них заряда. Затем заряженные частицы либо притягиваются друг к другу, образуя более крупные частицы, которые легче собирать, либо собираются на поверхности.

Конденсация водяного пара на частицах способствует их улавливанию за счет увеличения массы частиц. Другие механизмы, такие как гравитация , центробежная сила и прямой перехват, незначительно влияют на сбор частиц.

Библиография

  • Бетеа, RM 1978. Технология контроля загрязнения воздуха. Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд.
  • Национальная ассоциация асфальтовых покрытий. 1978. Техническое обслуживание и эксплуатация выхлопных систем на заводе по производству горячей смеси. 2-е изд. Информационная серия 52.
  • Перри, Дж. Х. (ред.). 1973. Справочник инженеров-химиков. 5-е изд. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
  • Ричардс, младший, 1995. Контроль за выбросами твердых частиц (курс APTI 413). Агентство по охране окружающей среды США.
  • Ричардс, Дж. Р. 1995. Контроль газовых выбросов. (Курс APTI 415). Агентство по охране окружающей среды США.
  • Schifftner, KC 1979, апрель. Эксплуатация и обслуживание скруббера Вентури. Документ представлен в Информационном центре экологических исследований Агентства по охране окружающей среды США. Атланта, Джорджия.
  • Семрау К.Т. 1977. Практическое проектирование процесса скрубберов твердых частиц. Химическая инженерия. 84: 87-91.
  • Агентство по охране окружающей среды США. 1982, сентябрь. Методы контроля выбросов твердых частиц из стационарных источников. Vol. 1. EPA 450 / 3-81-005a.
  • Wechselblatt, PM 1975. Мокрые скрубберы (твердые частицы). В FL Cross и HE Hesketh (Eds.), Handbook for the Operation and Maintenance of Air Pollution Control Equipment. Вестпорт: Техномик Паблишинг.

Ссылки

  1. ^ Учебный институт загрязнения воздуха Агентства по охране окружающей среды США, разработанный в сотрудничестве с Инженерным колледжем Университета Северной Каролины (NCSU)

внешние ссылки