Для улавливания относительно крупных пылей можно применять барботажные пылеуловители.
В аппаратах старых конструкций, из-за опасения брызгообразования, применялись незначительные скорости газов — обычно меньше 0,3 м/сек (считая на общее сечение аппарата). В новых конструкциях применяют скорости значительно большие.
При скоростях газа в пределах от 0,8 до 3 м/сек жидкость превращается в устойчивую пену, объем которой в несколько раз превышает первоначальный.
Пена имеет большую поверхность контакта газа с жидкостью и обе фазы находятся в состоянии высокой турбулентности. Это используется в так называемых пенных аппаратах, применяемых для улавливания из газов пылей, капель и химических примесей.
Пенный аппарат представляет собой вертикальный бак, часто с коническим днищем, в котором расположена горизонтальная или с небольшим наклоном перфорированная перегородка — решетка. Подвергаемый очистке газ подается под решетку, проходит через отверстия в ней и удаляется вверху аппарата. На решетку подается жидкость, которая потоком газа превращается в пену. Часть жидкости протекает через отверстия решетки («проваливается»), а другая часть, двигаясь вдоль решетки, сливается с лее в специальное приемное устройство (карман).
Для увеличения высоты слоя жидкости на решетке, а следовательно, и высоты слоя пены со сливной стороны решетки устанавливают сливной порог. Высота слоя пены (при прочих равных условиях) обусловливается высотой порога и скоростью подачи жидкости. Обычно высоту слоя жидкости держат на уровне 30—60 мм, редко больше, что дает пену высотой 100—250 мм.
Отверстия в решетке имеют диаметр 3—6 мм, а общая площадь их составляет 10—20% от всей площади решетки.
Пыль улавливается частично во время прохождения таза через отверстия решетки (при этом пыль попадает в жидкость, протекающую в бункер аппарата), а частично в пенном слое (эта пыль попадает в жидкость, сливаемую из аппарата через приемный карман).
Пенные аппараты улавливают пылинки крупнее 10 мк на 90% и выше, но более мелкие пылинки улавливаются хуже. Например, пыль, полученная на карбидных печах и состоящая на 93% из пылинок меньше 6 мк, улавливалась только на 80%. Сажа, размеры частиц которой 0,5—1,5 мк, улавливалась только на 10—25%.
При применении пенных аппаратов встречаются следующие трудности:
1. При очистке больших количеств газа требуется применять аппараты с большой площадью решетки, а в этом случае над нею трудно поддерживать постоянный устойчивый слои пены по всей площади; в отдельных местах могут образоваться трудно ликвидируемые прорывы газа или провалы жидкости. Эти осложнения усугубляются при переменном режиме подачи газа и жидкости;
2. Так же как и в других барботажных аппаратах, работающих с большими скоростями газа, имеется значительный брызгоунос, поэтому после аппарата необходимо устанавливать брызгоуловители.
Представляет интерес конструкция скоростного барботажного аппарата, разработанная в последние годы в Гинцветмете. Схема аппарата показана на рис. 32. Аппарат представляет собой бак с жидкостью, в которую опущен вертикально короб без дна, но с вертикальной перегородкой. Газ проходит под перегородку, погруженную в жидкость на 50—100 мм, и при большой скорости превращает жидкость в пену — эмульсию, которая ударяется об отбойную полку. Иногда на конце перегородки, погруженной в жидкость, устанавливают решетку для дробления газового потока, занимающую примерно половину поперечного сечения аппарата. Непрерывная циркуляция жидкости в баке способствует улучшению улавливания. В барботере применяют скорости газа до 2000—2500 м3/час на 1 м длины ребра перегородки.
В аппарате можно улавливать пылинки крупнее 1,5—2 мк. Степень улавливания пыли возрастает при увеличении скорости газа и не зависит от типа применяемой решетки и от глубины барботажа (в интервале 60—100 мм). Для улавливания брызг в этом аппарате успешно применяются жалюзийные брызгоуловители.
Выше была отмечена трудность улавливания в барботажных аппаратах мелких частичек. Это обусловливается следующим. Чтобы пылинка была уловлена, необходимо соприкосновение ее с поверхностью жидкости; для этого пылинка под влиянием каких-либо сил должна пройти путь от внутреннего пространства пузырька газа до его поверхности. Однако под влиянием гравитационной силы быстро двигаются только крупные пылинки; под влиянием диффузионной силы медленно движутся пылинки размером даже в 0,1 мк. Поэтому наиболее действенной является инерционная сила — центробежная, возникающая в результате вращения газа внутри пузырька. Эта сила тем больше, чем крупнее пыль, чем быстрее вращается газ внутри пузырька и чем мельче пузырьки, а оба эти фактора изменяются в желательном направлении при увеличении скорости входа газа в жидкость. Этим и объясняется благоприятное влияние скорости газа на улавливание пылей в пенном и скоростном барботажном аппарате.
