Giống như tháp phun, thiết bị lọc khí venturi sử dụng vòi phun được tạo hình sẵn. Tuy nhiên, trong thiết bị lọc khí venturi chỉ sử dụng một vòi duy nhất thay vì nhiều vòi. Vòi này hoạt động ở áp suất cao hơn và tốc độ phun cao hơn so với ở hầu hết các buồng phun. Vòi phun áp suất cao (lên đến 689 kPa hoặc 100 psig) được nhắm vào phần họng của vòng thắt ống thông hơi.
Đầu phun venturi là duy nhất trong số các hệ thống làm sạch hiện có vì nó có thể di chuyển khí xử lý mà không cần sự trợ giúp của quạt hoặc quạt gió. Chất lỏng phun ra từ vòi tạo ra một phần chân không trong ống bên của thiết bị. Chân không một phần là do hiệu ứng Bernoulli và tương tự như thiết bị hút nước được sử dụng trong phòng thí nghiệm hóa học. Phần chân không này có thể được sử dụng để di chuyển khí xử lý qua ống thông hơi cũng như qua hệ thống xử lý của cơ sở. Trong trường hợp vật liệu dễ tắc nghẽn, khí dễ nổ hoặc khí quyển cực kỳ ăn mòn, việc loại bỏ quạt trong hệ thống có thể tránh được nhiều vấn đề tiềm ẩn.
Năng lượng để hình thành các giọt tẩy rửa đến từ chất lỏng được bơm vào. Các tia phun áp suất cao đi qua cổ họng venturi tạo thành vô số giọt chất lỏng mịn tạo ra sự trộn hỗn loạn giữa pha khí và pha lỏng. Tốc độ phun chất lỏng rất cao được sử dụng để cung cấp khả năng di chuyển khí và hiệu quả thu gom cao hơn. Cũng như các loại ống thông gió khác, phải lắp đặt phương tiện tách chất lỏng bị cuốn theo dòng khí. Thiết bị phân tách cuốn theo thường được sử dụng để loại bỏ các giọt nhỏ còn lại.
Chất lỏng được nguyên tử hóa cung cấp một số lượng lớn các giọt nhỏ li ti để các hạt bụi va chạm vào. Những giọt chất lỏng kết hợp với các hạt này phải được loại bỏ khỏi dòng đầu ra của thiết bị lọc, thường là bằng thiết bị tách xoáy.
Hiệu quả loại bỏ hạt tăng lên khi tăng giảm áp suất do tăng nhiễu loạn do vận tốc khí cao trong cổ họng. Venturis có thể được vận hành với áp suất giảm từ 12 millibar đến 250 millibar.
Hầu hết các venturi thường hoạt động với áp suất giảm trong khoảng 50 đến 150 cm (20 đến 60 in) nước. Ở những lần giảm áp suất này, vận tốc khí trong phần cổ họng thường nằm trong khoảng từ 30 đến 120 m/s (100 đến 400 ft/s), hoặc xấp xỉ 270 dặm/giờ ở đầu cao. Những sụt áp cao này dẫn đến chi phí vận hành cao.
Tỷ lệ phun chất lỏng, hoặc tỷ lệ chất lỏng-khí (L/G), cũng ảnh hưởng đến hiệu suất thu gom hạt. Lượng chất lỏng thích hợp phải được bơm vào để cung cấp đủ độ bao phủ chất lỏng trên vùng cổ họng và bù cho bất kỳ tổn thất bay hơi. Nếu không đủ chất lỏng, thì sẽ không có đủ lượng chất lỏng để mang lại hiệu quả thu giữ cần thiết.
Hầu hết các hệ thống venturi hoạt động với tỷ lệ L/G từ 0,4 đến 1,3 L/m3 (3 đến 10 gal/1000 ft3). Tỷ lệ L/G nhỏ hơn 0,4 L/m3 (3 gal/1000 ft3) thường không đủ để bao phủ cổ họng và việc bổ sung nhiều hơn 1,3 L/m3 (10 gal/1000 ft3) thường không cải thiện đáng kể hiệu quả thu gom hạt.
Thiết bị lọc khí Venturi có thể được sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm dạng khí; tuy nhiên, chúng không được sử dụng khi việc loại bỏ các chất ô nhiễm dạng khí là mối quan tâm duy nhất.
Vận tốc khí đầu vào cao trong thiết bị lọc khí venturi dẫn đến thời gian tiếp xúc rất ngắn giữa các pha lỏng và khí. Thời gian tiếp xúc ngắn hạn chế sự hấp thụ khí. Tuy nhiên, do venturis có thiết kế tương đối mở so với các thiết bị lọc khí khác nên chúng vẫn rất hữu ích để loại bỏ đồng thời chất gây ô nhiễm dạng khí và dạng hạt, đặc biệt khi:
Để tối đa hóa khả năng hấp thụ khí, venturi được thiết kế để hoạt động ở một loạt điều kiện khác với những điều kiện được sử dụng để thu thập các hạt. Vận tốc khí thấp hơn và tỷ lệ chất lỏng-khí cao hơn để hấp thụ.
Đối với một thiết kế venturi nhất định, nếu vận tốc khí giảm thì độ giảm áp suất (cản trở dòng chảy) cũng sẽ giảm và ngược lại. Do đó, bằng cách giảm sụt áp, vận tốc khí giảm và thời gian lưu tương ứng tăng lên. Tỷ lệ chất lỏng-khí cho các ứng dụng hấp thụ khí này là khoảng 2,7 đến 5,3 L/m3 (20 đến 40 gal/1000 ft3). Việc giảm vận tốc khí cho phép thời gian tiếp xúc giữa các pha lâu hơn và khả năng hấp thụ tốt hơn.
Tăng tỷ lệ chất lỏng-khí sẽ làm tăng khả năng hòa tan của chất ô nhiễm trong chất lỏng. Đây là lý do tại sao thiết bị lọc khí venturi đầu phun thường được sử dụng thay cho mục đích này, mặc dù các yếu tố khác vẫn có thể dẫn đến việc thiết bị lọc khí venturi điển hình được chọn.
Mặc dù có khả năng kiểm soát ngẫu nhiên một số hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), nhìn chung thiết bị lọc venturi chỉ giới hạn trong việc kiểm soát PM (hạt vật chất) và các khí có khả năng hòa tan hoặc phản ứng cao (EPA, 1992; EPA, 1996).
Ejector venturi scrubber
Ejector venturis có thời gian tiếp xúc khí-lỏng ngắn vì vận tốc khí thải qua bình rất cao. Thời gian tiếp xúc ngắn này làm hạn chế hiệu quả hấp thụ của hệ thống. Mặc dù đầu phun venturis không được sử dụng chủ yếu để loại bỏ khí, nhưng chúng có thể có hiệu quả nếu khí rất dễ hòa tan hoặc nếu sử dụng thuốc thử tẩy rửa rất dễ phản ứng. Trong v ài trường hợp, có thể đạt được hiệu quả loại bỏ cao tới 95%.
Vấn đề bảo dưỡng chính đối với thiết bị lọc khí venturi là mài mòn vỏ thiết bị lọc khí do vận tốc khí cao. Vận tốc khí trong cổ họng có thể đạt tốc độ 430 km/h (270 dặm/giờ). Các hạt và giọt chất lỏng di chuyển ở những tốc độ này có thể làm xói mòn nhanh chóng vỏ thiết bị lọc khí.
Có thể giảm mài mòn bằng cách lót cổ họng bằng gạch cacbua silic hoặc lắp nó bằng một lớp lót có thể thay thế. Sự mài mòn cũng có thể xảy ra ở hạ lưu phần họng. Để giảm mài mòn ở đây, khuỷu tay ở dưới cùng của thiết bị (dẫn vào thiết bị phân tách) có thể được làm ngập (tức là chứa đầy một vũng chất lỏng). Các hạt và giọt tác động lên vũng chất lỏng, giảm hao mòn vỏ thiết bị.
Một kỹ thuật phổ biến để giúp giảm mài mòn là sử dụng thiết bị làm sạch sơ bộ (tức là bình xịt dập tắt hoặc cyclone) để loại bỏ các hạt lớn hơn và gây hại hơn. Điều này cũng có thêm lợi ích là giảm tải trọng hạt do chất lỏng mang theo.
Phương pháp bơm chất lỏng vào họng venturi cũng có thể gây ra vấn đề. Vòi phun được sử dụng để phân phối chất lỏng vì chúng phun chất lỏng hiệu quả hơn (có kiểu phun hiệu quả hơn) so với đập tràn. Tuy nhiên, vòi phun có thể dễ dàng bị tắc khi chất lỏng được tuần hoàn. Có thể sử dụng thiết bị doa tự động hoặc thủ công để khắc phục sự cố này. Tuy nhiên, khi bùn lỏng nặng (dạng nhớt hoặc dạng hạt) được tuần hoàn, việc bơm qua đập hở thường là cần thiết.
Thiết bị lọc của Venturi có thể có hiệu suất thu gom hạt cao nhất (đặc biệt đối với các hạt rất nhỏ) so với bất kỳ hệ thống lọc ướt nào.
Chúng là những thiết bị lọc được sử dụng rộng rãi nhất vì cấu trúc mở của chúng cho phép chúng loại bỏ hầu hết các hạt mà không cần cắm hoặc làm bỏng. Venturis cũng có thể được sử dụng để hấp thụ khí ô nhiễm; tuy nhiên, chúng không hiệu quả cho việc này như tháp đóng gói hoặc tấm (packed and plate).
Thiết bị lọc Venturi đã được thiết kế để thu thập các hạt với hiệu suất thu gom rất cao, đôi khi vượt quá 99%. Khả năng xử lý khối lượng đầu vào lớn ở nhiệt độ cao của venturis khiến chúng trở nên rất hấp dẫn đối với nhiều ngành công nghiệp; do đó, chúng được sử dụng để giảm phát thải dạng hạt trong một số ứng dụng công nghiệp. Khả năng này đặc biệt mong muốn để giảm phát thải lò nung xi măng và kiểm soát phát thải từ các lò nung oxy cơ bản trong ngành thép, nơi khí đầu vào đi vào thiết bị lọc khí ở nhiệt độ lớn hơn 350 °C (660 °F).
Venturis cũng được sử dụng để kiểm soát tro bay và khí thải sulfur dioxide từ nồi hơi công nghiệp và tiện ích.
Các đặc tính vận hành của thiết bị lọc khí venturi được liệt kê trong Bảng 1
Do thiết kế mở và thực tế là chúng không cần quạt, ejector venturis có khả năng xử lý nhiều loại hạt ăn mòn và/hoặc dính. Tuy nhiên, chúng không hiệu quả lắm trong việc loại bỏ các hạt dưới micromet. Chúng có ưu điểm là có thể xử lý các luồng khí thải nhỏ, vừa và lớn. Chúng có thể được sử dụng đơn lẻ hoặc theo nhiều giai đoạn gồm hai hoặc nhiều giai đoạn nối tiếp, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể.
Các hệ thống nhiều giai đoạn đã được sử dụng khi hiệu quả thu gom cực cao của các hạt hoặc chất ô nhiễm dạng khí là cần thiết. Hệ thống nhiều giai đoạn giúp tăng thời gian tiếp xúc khí-lỏng, do đó tăng hiệu quả hấp thụ.
