برج رش

مشاكل الصيانة

وفي السياق ذاته، تتمثل الميزة الرئيسية لأبراج الرش مقارنة بـأجهزة الغسل الأخرى في تصميمها المفتوح تماما؛ إذ لا تحتوي على أجزاء داخلية باستثناء فوهات الرش. وتزيل هذه الميزة الكثير من مشاكل تراكم القشور والانسداد المرتبطة بأجهزة الغسل الأخرى. وتتمثل مشاكل الصيانة الأساسية في انسداد فوهة الرش أو تآكلها، خاصة عند استخدام سائل غسل معاد تدويره. ويستعمل نظام تترسب أو ترشيح لإزالة الجسيمات الكاشطة من سائل الغسل المعاد تدويره قبل ضخه مرة أخرى إلى الفوهات بغرض تقليل هذه المشاكل.

جمع الغاز

إضافةً إلى ذلك، يمكن استخدام أبراج الرش لـامتصاص الغاز، لكنها لا تظهر كفاءة تضاهي أبراج التعبئه أو أبراج الصفائح. ويمكن أن تكون أبراج الرش فعالة جدا في إزالة الملوثات إذا كانت الملوثات شديدة الذوبان أو إذا أضيف كاشف كيميائي إلى السائل.

كذلك، يمكن زيادة الامتصاص في برج الرش عن طريق تقليل حجم قطيرات السائل و/أو زيادة نسبة السائل إلى الغاز. ومع ذلك، يتطلب تحقيق أي من هذين الأمرين زيادة في كل من الطاقة المستهلكة وتكلفة التشغيل. فضلًا عن ذلك، سيحدد الحجم المادي لبرج الرش كمية السائل وحجم القطيرات التي يمكن استخدامها.

كذلك، تستعمل أبراج الرش، مثلًا، لإزالة غاز كلوريد الهيدروجين HCl من عادم الغاز المتبقي في تصنيع حمض الهيدروكلوريك. وتنطلق غازات SiF4 وHF من نقاط مختلفة في العمليات أثناء إنتاج السوبر فوسفات المستعمل في تصنيع الأسمدة. واستعملت أبراج الرش لإزالة هذه المركبات شديدة الذوبان. وتتولى أبراج الرش كذلك مهمة إزالة الروائح الكريهة في صناعات تصنيع مسحوق العظام والشحم عن طريق غسل غازات العادم بمحلول برمنجنان البوتاسيوم KMnO4.

ومن جهة أخرى، تستعمل أبراج الرش كذلك في عدد من أنظمة نزع كبريت غاز المدخنة كمرحلة أولى أو ثانية في عملية إزالة الملوثات، نظرا لقدرتها على التعامل مع أحجام غاز كبيرة في الأجواء المسببة للتآكل.

ملخص

وفي السياق ذاته، استعملت أبراج الرش بفعالية لإزالة الجسيمات الكبيرة والغازات شديدة الذوبان. ويظهر انخفاض الضغط عبر الأبراج منخفضا جدا – عادة أقل من 2.5 سنتيمتر من الماء؛ وبالتالي، تكون تكاليف تشغيل جهاز الغسل منخفضة نسبيا. ومع ذلك، يمكن أن تكون تكاليف ضخ السائل مرتفعة جدا.

ومن جهة أخرى، تستعمل الكثير من أنظمة الغسل الرشاشات إما قبل جهاز الغسل الرئيسي أو في قاعه لإزالة الجسيمات الكبيرة التي يمكن أن تسده.

إضافةً إلى ذلك، تنشأ أبراج الرش بأحجام مختلفة – أبراج صغيرة للتعامل مع تدفقات غاز صغيرة تبلغ 0.05 متر مكعب في الثانية أو أقل، وأبراج كبيرة للتعامل مع تدفقات عادم كبيرة تبلغ 50 متر مكعب في الثانية أو أكثر. وتميل الوحدات التي تتعامل مع معدلات تدفق غاز كبيرة إلى أن تكون كبيرة الحجم بسبب انخفاض سرعة الغاز المطلوبة. وتعرض خصائص تشغيل أبراج الرش في الجدول التالي.

وفي السياق ذاته، تعد أبراج الرش أجهزة تحكم غير مكلفة تستعمل في المقام الأول لتكييف الغاز (تبريد أو ترطيب) أو لإزالة الجسيمات أو الغازات في المرحلة الأولى. وتستعمل كذلك في الكثير من أنظمة نزع كبريت غاز المدخنة لتقليل الانسداد وتراكم القشور الناجمة عن الملوثات.

المراجع

جمع الجسيمات

كذلك، تصنف أبراج الرش ضمن أجهزة الغسل منخفضة الطاقة. تظهر طاقة التلامس بشكل أقل بكثير مما هي عليه في أجهزة غسل فنتوري، وتقل انخفاضات الضغط عبر هذه الأنظمة عموما عن 2.5 سنتيمتر من الماء. وتكون كفاءة الجمع للجسيمات الصغيرة أقل في المقابل مما هي عليه في الأجهزة الأكثر استهلاكا للطاقة. وتعد هذه الأبراج مناسبة لجمع الجسيمات الخشنة التي يزيد قطرها عن 10 إلى 25 ميكرومتر، على الرغم من إمكانية جمع الجسيمات التي يبلغ قطرها 2.0 ميكرومتر مع زيادة ضغوط فوهة إدخال السائل.

من جهة ثانية، يتراوح نطاق أحجام القطيرات هذا بين 500 و1000 ميكرومتر لأبراج الرش بالجاذبية (التدفق المتعاكس). ويخلق حقن الماء بضغوط عالية جدا – 2070 إلى 3100 كيلوباسكال – ضبابا من قطيرات دقيقة للغاية. ويمكن تحقيق كفاءة جمع جسيمات أعلى في مثل هذه الحالات نظرا لحدوث آليات جمع أخرى غير الاصطدام العطلي. ومع ذلك، قد تستهلك فوهات الرش هذه طاقة لتكوين القطيرات أكثر مما يستهلكه جهاز غسل فنتوري يعمل بكفاءة الجمع نفسها.

إضافةً إلى ذلك، يمكن تكوين قطيرات أصغر عن طريق ضغوط سائل أعلى عند الفوهة. وتحقق أعلى كفاءات الجمع عندما تنتج قطيرات صغيرة ويكون الفرق بين سرعة القطيرة وسرعة الجسيمات المتحركة نحو الأعلى كبيرا. وتمتلك القطيرات الصغيرة، ومع ذلك، سرعات تترسب منخفضة، لذلك يوجد نطاق مثالي لأحجام القطيرات لأجهزة الغسل التي تعمل بهذه الآلية.

نظرة عامة

من جهة ثانية، تتطلب أبراج الرش، بغرض الحفاظ على سرعات غاز منخفضة، حجما أكبر من أجهزة الغسل الأخرى التي تتعامل مع معدلات تدفق تيار غاز مماثلة. تبرز مشكلة أخرى تحدث في أبراج الرش تتمثل في ميل القطيرات إلى التكتل أو ضرب جدران البرج بعد سقوطها لمسافة قصيرة. ونتيجة لذلك، تتقلص المساحة السطحية الإجمالية للسائل المتاحة للتلامس، مما يقلل من كفاءة جمع جهاز الغسل.

وفي هذا السياق، يتدفق الغاز أفقيا في هذا الوعاء عبر عدد من أقسام الرش. ويمكن تنويع كمية وجودة السائل المرشوش في كل قسم، وعادة ما ييرش السائل الأكثر نظافة (في حال استخدام سائل معاد تدويره) في المجموعة الأخيرة من الرشاشات.

وفي السياق ذاته، تحقق القطيرات الأصغر حجما الناشئة كفاءة جمع أعلى نظريا لكل من الملوثات الغازية والجسيمية. ومع ذلك، يجب أن تكون قطيرات السائل كبيرة بما يكفي لكي لا يحملها جهاز الغسل بتيار الغاز الخارج المغسول إلى خارجه. لذلك، تستعمل أبراج الرش فوهات تنتج قطيرات يتراوح قطرها عادة بين 500 إلى 1000 ميكرومتر. وتعد هذه القطيرات، على الرغم من صغر حجمها، كبيرة مقارنة بتلك التي تنشأ في أجهزة غسل فنتوري والتي يتراوح حجمها بين 10 إلى 50 ميكرومتر. يحافظ على سرعة الغاز منخفضة، من 0.3 إلى 1.2 متر في الثانية (1-4 أقدام في الثانية)، لمنع حمل القطيرات الزائدة إلى خارج البرج.

وعلى صعيد آخر، يمكن أن يكون التدفق في أبراج الرش إما بتكوين تدفق مشترك أو تدفق مستعرض، إلى جانب تكوين التدفق المتعاكس.

وفي هذا الصدد، يمكن استخدام هذا النوع من التكنولوجيا مثلًا كـجهاز غسل رطب للتحكم في تلوث الهواء. يعرض التدفق المتعاكس الغاز الخارج الذي يحتوي على أقل تركيز للملوثات إلى سائل الغسل الأكثر نقاء.

من جهة ثانية، توضع فوهات عديدة عبر البرج على ارتفاعات مختلفة لترش الغاز بأكمله أثناء صعوده عبر البرج. ويعود السبب في استخدام فوهات متعددة إلى زيادة عدد القطيرات الدقيقة التي تصطدم بجزيئات الملوثات وتوفير مساحة سطحية كبيرة لـامتصاص الغاز.

في هذا الإطار، يتدفق الغاز الداخل والسائل في الاتجاه نفسه في أبراج الرش ذات التدفق المشترك. وتكون سرعات الغاز عبر الأوعية أعلى مما هي عليه في أبراج الرش ذات التدفق المتعاكس نظرا لأن تيار الغاز لا «يدفع» ضد رذاذ السائل. ونتيجة لذلك، تظهر أبراج الرش ذات التدفق المشترك بحجم أصغر من أبراج الرش ذات التدفق المتعاكس التي تعالج الكمية نفسها من تدفق العادم. يتدفق الغاز والسائل في اتجاهات متعامدة مع بعضها البعض في أبراج الرش ذات التدفق المستعرض، والتي تسمى كذلك أجهزة الغسل ذات الرش الأفقي.

قائمة المراجع

ومن جهة أخرى، McIlvaine Company. 1974. The Wet Scrubber Handbook. Northbrook, IL: McIlvaine Company.

علاوةً على ذلك، Gilbert, J. W. 1977. Jet venturi fume scrubbing. In P. N. Cheremisinoff and R. A. Young (Eds.), Air Pollution Control and Design Handbook. Part 2. New York: Marcel Dekker.

ومن ناحية أخرى، Richards, J. R. 1995. Control of Gaseous Emissions. (APTI Course 415). U.S. Environmental Protection Agency.

كذلك، Richards, J. R. 1995. Control of Particulate Emissions (APTI Course 413). U.S. Environmental Protection Agency.