5.3 Насадкові газопромивачі

Насадкові газопромивачі – це колони, заповнені тілами різної форми (рис. 5.2). Як заповнювач (насадка) застосовуються: галька, кокс, кільця з перегородками, кільця Рашіга чи Полля, кульки з полімерних матеріалів, скла чи пористої гуми. Більш тісний контакт газу, який очищається, з рідиною забезпечує кращу ефективність цих апаратів порівняно а порожнистими газопромивачами.

За направленням руху газів і рідини на садкові газопромивачі діляться на 3 групи: протиточні, прямоточні та з поперечним зрошенням.
Залежно від стану насадки вони бувають з нерухомою насадкою і з рухомою кульковою насадкою. Апарати з нерухомою насадкою знаходять застосування при вловлюванні тонкого пилу у вигляді туманів, добре розчинного пилу а також при спільному протіканні процесів пиловлов-лювання, охолодженні газів і абсорбції. Ефективність вловлювання більше 2 мкм перевищує 90%. Недоліком цих апаратів є забруднення каналів, які утворюються елементами насадок, зволоженим пилом, що приводить до різкого збільшення гідравлічного опору і зменшення продуктивності газопромивача.

Рисунок 5.2 – Насадковий газопромивач з поперечним зрошенням:
1 – корпус; 2 – форсунки; 3 – насадка; 4 – зрошувальний пристрій; 5 – опорна решітка; 6 – шламозбірник

Апарати з рухомою насадкою (рис. 5.3) більш розповсюджені. В них насадка знаходиться в постійному русі, тому пил змивається, а між- елементний простір регулюється напором газу в апараті. Для забезпечення вільного перемішування насадки в газорідинній суміші густина кульок не повинна перевищувати густину рідини. Оптимальними є кульки діаметром 20...40 мм і насипною густиною 100...300 кг/м3; витрати зрошувальної рідини в межах 4...6 кг/м3; гідравлічний опір – 300...1400 Па; продук-тивність для газів – 3000...40000 м3/год.
Скрубери з рухомою насадкою можуть працювати при різних режимах, але оптимальним для пиловловлювання є режим повного (розвину-того) псевдозрідження. Швидкість газу V', м/с, що відповідає початку режиму повного псевдорозрідження, визначається з формули

(V')2 dk = С · S0 exp [-12,6(Qp/Q)0,25],                            (5.4)
де   dk – діаметр кулькової насадки, м;
       S0 – вільний переріз решітки, м2/ м2;
       С – коефіцієнт (при ширині щілини в опорній решітці b = 2мм
       С = 2,8 · 104; при b > 2 мм С = 4,5 · 104);

Гранично допустима швидкість газу V", м/с, рівна:
V'' = 2,9 · S00,4(Qp/Q)0,15 , (5.4а)

Для забезпечення високого ступеню пиловловлювання рекоменду-ються такі параметри процесу: швидкість газу – 5...6 м/с; питоме зрошен-ня 0,5...0,7 кг/м3; вільний переріз решітки S0 = 0,4 м2/м2 при b = 4...6 мм. При очищенні газів, які вміщують смолисті речовини а також пил, здатний до утворення відкладень, застосовують щілинні решітки (тарілки) з вели-кою долею вільного перерізу (So = 0,5...0,6 м2/м2).

Рисунок 5.3 – Газопромивач з конічним шаром рухомої насадки:
1 – корпус; 2 – опорна решітка (тарілка); 3 – шар кульок; 4 – бризковловлювач; 5 – обмежувальна решітка; 6 – форсунка; 7 – шламозбірник

Вільний переріз обмежувальної решітки складає 0,8...0,9 м2/м2. При виборі діаметра кульок необхідно витримувати співвідношення D/dk ≥ 10. Оптимальними є кульки діаметром 20...40 мм і насипною густиною 200...300 кг/м3. Мінімальна статистична висота шару насадки Нст складає 5...8 діаметрів шарів, а максимальна визначається зі співвідношення Hc/D ≤ 1.

Висота секції (відстань між решітками) Нс, м, складається з динаміч-ної висоти шару псевдозрідженої кулькової насадки Ндин і висоти сепара-ційної зони Нсеп:
Нс = Ндин + Нсеп; Ндин = 0,118 ·Vp0,3· Нст0,6 • (V/S0)0,93; (5.5)
Нсеп = (0,1...0,2) · Ндин , (5.6)

Загальний гідравлічний опір колони ∆Р, Па, розраховується за формулою:
       ∆Р = ∆Рвх + ∆Рвих + ∆Рт + ∆Рш + ∆Рр + ∆Р'т ,                              (5.7)
де     ∆Рвх і ∆Рвих – втрати напору при вході та виході газу з апарата, Па;
∆Рт – гідравлічний опір опорної решітки з шаром утримуваної рідини, Па;
∆Рш – гідравлічний опір шару сухої насадки, Па;
∆Рр – гідравлічний опір рідини, яка утримується шаром насадки, Па;

Таблиця 5.3 – Основні характеристики СДК

Параметри	Марка апарата
Параметри	СДК -1,2-2-01	СДК -1,6-2-01	СДК -1,4-2-01
Продуктивність, тис. м3/год при швидкості газу в перерізі апарата: 4 м/с 7,5 м/с	16 30	32 60	64 120
Розрахункова площа перерізу контактної зони, м2	1,13	2,0	4,52
Гідравлічний опір апарата, кПа	1,2-3,5	1,2-3,5	1,2-3,5
Розрідження газів всередині апарата, кПа	15,0	15,0	15,0
Концентрація на вході в апарат, г/м3, не більше: HP, SiF4 (в перерахунку на фтор) пил (аерозоль)	5,0 10,0	5,0 10,0	5,0 10,0
Густина зрошення, м3 /(м2 год)	25-35	25-35	25-35
Температура газу на вході в апарат, °С, не більше	100-120	100-120	100-120
Температура зовнішньої поверхні , °С	40	40	40
Граничний вміст зависі в зворотному розчині при подачі зрошення через форсунки, г/м3 , не більше pH, не менше	10 7,0	10 7,0	10 7,0
Ступінь очищення при pH = 7 % від з’єднань фтору від пилу (d50>2мкм )	97-99 96-99,2	97-99 96-99,2	97-99 96-99,2
Питомі енергетичні витрати, кВт•год/ тис. м3	1,99	1,99	1,99
Габаритні розміри, мм: діаметр, не менше висота, не більше ширина, не більше маса,кг +/- 20	1200 8300 1900 2300	1600 10520 2600 3850	12600 12600 3600 5700

∆Р'т – гідравлічний опір обмежувальної решітки, Па.
Розрахунок ∆Pш і   ∆Рр виконують за формулами:
                        ∆Pш = ρp · Нст (1- ε0 ),                                                (5.8)
∆Рр = 1254 ·Vp0,14 ·V0,24 · Нст0,92 · ρш-0,1 ,                       (5.9)
де     ρш – насипна густина, кг/м3;
ε0 – порізність нерухомого шару сухої кулькової насадки, приймається рівною 0,4;
Vp – швидкість зрошуваної рідини в розрахунку на вільний переріз, м/с.

Запорізьким філіалом НДІОГазу і Казахським хіміко-технологічним інститутом розроблена базова модель скрубера з рухомою шаровою насадкою СДК загальнопромислового призначення з уніфікацією основних елементів. Основні параметри газопромивачів серії СДК наведені в табл. 5.3.

5.3 Насадкові газопромивачі

Зміст

Вінниця ВНТУ 2010