Звоните с ПН по ПТ с 9:00 до 18:00
📞 8-800-234-0-567 или +7 (3412) 477 466
+7(495) 997-77-33 (Москва)
Звоните с ПН по ПТ с 9:00 до 18:00
📞 8-800-234-0-567 или +7 (3412) 477 466
Изготовитель промышленной пылегазоочистной аппаратуры – завод «ПЗГО» – предлагает в деталях рассмотреть метод и оборудование для реализации такого газоочистного процесса как регенеративное термическое окисление ЛОС и других примесей, (РТО).
Работаем более 30 лет, выполнили свыше 300 проектов по созданию и внедрению на предприятиях России и СНГ фильтров промышленной очистки газов и воздуха, в том числе термокаталитических, регенеративно-каталитических, плазмокаталитических установок, систем, комплексов. Полностью собственное производство, патенты, технологии. Любое сопутствующее оборудование. Степень удаления ЛОС и других загрязнителей – до 99.99%. Обращайтесь за консультацией.
Регенеративное термическое окисление – это высокотемпературное разложение ЛОС на безопасные соединения – углекислый газ и воду; высокая энергоэффективность метода достигается через использование керамических регенераторов, аккумулирующих тепло горячих отходящих газов и передающих его входящему потоку, минимизируя потребление топлива.
Проще говоря, загрязнители, (после того как реактор РТО вышел на рабочий режим), непрерывно окисляются (разлагаются) в результате прохождения через раскаленные, высокопористые керамические блоки, которые в замкнутом цикле нагреваются энергией горения примесей.
В англоязычной научной литературе метод РТО рассматривают в привязке к трем главным факторам, (т.н. «правило 3Т», ориг. англ. «3T Rule»), определяющим эффективность работы аппаратуры данного класса:
Регенеративные термические окислители находят широкое применение в множестве отраслей, генерирующих умеренные количества токсичных ЛОС в составе объемных газопотоков:
Обобщая, можно сказать, что установки и системы регенеративного термического окисления показывают прекрасную эффективность и рациональность в очистке объемных потоков, (от 10 000 м3 / час) с концентрацией загрязнителя от ≈ 1…10 г / м3 – наличие примесей в таких количествах позволяет реакторам функционировать в автотермическом режиме, с минимальным расходом топлива на подогрев среды.
Фильтры термической регенеративной очистки могут быть выполнены в различных конструктивных вартантах – главным здесь является способность эффективно накапливать и отдавать тепло от сгорающих примесей, а также, разумеется, обеспечивать высокую степень нейтрализации загрязнителей.
Так, наиболее распространенными типами установок РТО являются револьверные / роторные, двухкамерные (без шлюза), а также трехкамерные (с шлюзовой секцией). Особо крупные варианты реакторов РТО могут быть пяти- и даже семикамерными. Рассмотрим в таблице конструктивные и функциональные особенности оборудования.
| Тип фильтра РТО, базовая конструкция | Особенности и преимущества |
| Револьверный (роторный) тип. Вращающаяся цилиндрическая горизонтальная конструкция с зоной пламени в торцевой части, внутренняя часть колонны поделена на сектора, заполненные насадкой, в которые через специальный (медленно или дискретно) вращающийся клапан подается газовоздушная смесь. Загрязненная среда движется попеременно через сектора, отдающие и принимающие тепло; могут быть предусмотрены полые / шлюзовые сектора для продувки / очистки или иных служебных, аварийных целей. | Высочайшая компактность, (до 3 раз компактнее, чем «традиционные» трехкамерные установки РТО), нет скачков давления (благодаря плавности переключения камер), высокая эффективность деструкции загрязнителей, до 99%. Среди слабых мест – вращающийся клапан, (проблемы с которым вызывают остановку работы всей установки), истирание скользящих уплотнителей (в месте прилегания клапана к секциям с керамикой), высокая сложность в обслуживании и ремонте. |
| Двухкамерная конструкция. Экономически оптимизированное решение для термического разложения ЛОС с минимальными начальными вложениями – меньше керамики, меньше стали, 2 или 3 клапана, против 6 или 9 в трехкамерных фильтрах. Механически и пневматически простое, относительно компактное исполнение фильтра РТО, где среда попеременно очищается в первой и второй камере. | Достаточная эффективность для 80% задач газоочистки по фильтрации ЛОС. Главный недостаток – выброс примесей при реверсировании неочищенного газа из подклапанного пространства (англ. puff effect, рус. проскок, сленг. плевок) – периодический выброс в атмосферу загрязненной среды, остающейся в одной из камер после переключения на вторую, колебания давления при переключении камер, невозможность достичь абсолютной эффективности из-за эмиссионных пиков, (особенно в разрезе дезодорации экстремально зловонных веществ). |
| Трехкамерные фильтры регенеративного термического окисления – золотой стандарт оборудования РТО, третья камера выступает буфером – остаточная неочищенная среда в конце цикла очистки выдувается не в выхлопную трубу, а в шлюзовую камеру, а оттуда в следующем цикле вновь подается в разогретую секцию, где полностью нейтрализуется. | Среди преимуществ: высочайший уровень деструкции примесей – более 99.5%, (отсутствие «плевков» и, как следствие, запахов даже при нейтрализации таких зловонных веществ как меркаптаны, акрилаты, триметиламин, масляная кислота и др). Тепловая стабильность работы, (блуждание горячей зоны более плавное, что продлевает жизнь керамике). Высокая ремонтопригодность: несмотря на 6 (вход+выход) или 9 клапанов (вход+выход+продувка для каждой секции), клапана простые, стандартные, тарельчатые, не требующие специальных навыков для замены; все элементы установки находятся в легком доступе для ревизии. Среди недостатков – габаритность, материалоемкость и повышенная стоимость, +33% стали, +33% керамики (относительно двухкамерных исполнений), чуть большее энергопотребление. |
Подводя итог, резюмируем, что роторные конфигурации обеспечивают компактность и гидродинамическую стабильность процесса очистки при высокой эффективности, но отличаются усложненной эксплуатацией и ремонтопригодностью. Двухкамерные фильтры РТО представляют собой экономически выгодное решение с упрощенной кинематикой, но реверсивное переключения потоков без шлюза неизбежно вызывает импульсные выбросы неочищенной среды. Трехкамерные системы, включающие стадии продувки рабочего объема, обеспечивают максимальную, стабильно высокую эффективность газоочистки и дезодорации выбросов ценой некоторого увеличения капитальных вложений и габаритов аппаратуры.
Для аккумуляции тепла в современных установках обычно используются монолитные сотовые керамические блоки (англ. monolith honeycomb), хотя около 10% РТО-фильтров до сих пор конструируются под насыпную насадку – керамические седла Intallox, Super Intallox и др.
Монолитные теплоаккумуляторы почти во всех случаях имеют явные преимущества перед насыпным наполнителем:
Так, на нижние ярусы обычно устанавливаются крупноячеистые блоки, например, CPSI 64, (64 ячейки на кв. дюйм) – это позволяет избежать забивания пылью и смолами нижних слоев; в некоторых случаях на нижние слои укладываются керамические седла. Срединные блоки, обеспечивающие основную эффективность теплообмена, обычно имеют ячеистость CPSI ≈ 150 – оптимальное соотношение КПД нагрева и сопротивления. При работе с потоками, не содержащими нежелательных механических и химических примесей, может быть выбрана еще более мелкая ячейка, (например, CPSI 360), которая обеспечит экстремально высокую степень нейтрализации ЛОС.
На верхние слои насадочного массива также могут укладываться блоки с крупной ячейкой, вплоть до CPSI 10, (англ. sacrificial layer, рус. досл. жертвенный слой), принимающие на себя основной удар силоксанов и специально применяемые во избежание остеклования подлежащих слоев монолита, (при наличии в очищаемом потоке кремнийорганических соединений, формирующих при высокой температуре плотную стеклянную «глазурь» – результат плавления силоксанового песка).
Среди наиболее склонных к окоркованию: силиконовые масла и разделительные смазки для форм, циклометиконы (основы многих спреев и дезодорантов), водоотталкивающие, смягчающие пропитки, обезжириватели плат, растворители для химчистки и другие циклические летучие метилсилоксаны, особенно D4 (октаметилциклотетрасилоксан) и D5 (декаметилциклопентасилоксан).
Что интересно, общий анализ на ЛОС может либо вовсе не показать наличие D4 и D5 в потоке, либо определить их как «общую органику». Тем не менее, эти летучие вещества мгновенно выпадают в белую пыль на верхних, наиболее горячих блоках, (которая при наличии «катализаторов», таких как соединения Na или K, начинает плавиться уже начиная с 700 °С), забивая соты монолитов.
К слову, некоторые предприятия даже не подозревают, что в их выбросах есть кремнийорганика (в концентрациях до 1-2 мг / м3) – пока не установят фильтр регенеративного термического окисления.
Что же до насыпного наполнителя, то в усредненных условиях он не способен приблизиться по результативности очистки к керамическим монолитам – для достижения сопоставимой эффективности и производительности насыпки требуется в 2-3 раза больше, чем блоков.
Вдобавок, насыпной материал обладает большим сопротивлением – газовоздушная среда вынуждена «петлять» между элементами, теряя давление. Впрочем, это обеспечивает хорошее перемешивание газов, а также равномерное распределение тепла по всему сечению колонны, что предотвращает образование зон повышенной температуры и / или кислотности, где керамика может деградировать.
Главный плюс насыпки – это доступная стоимость материалов, простота загрузки (валом) и замены наполнителя, (можно просто снять верхний запекшийся слой лопатой и заменить на новый). Среди других преимуществ можно отметить эффективность в работе с липкими аэрозолями и едкими кислотами – (древесными смолами / терпенами, битумными туманами, силиконовыми маслами, соляной, серной, плавиковой кислотой). Даже если и происходит забивание ходов, то давление растет, но установка не задыхается мгновенно.
Хотя насыпной наполнитель для фильтров РТО и отличается низкой ценой и простотой, современные структурированные монолитные блоки, благодаря идеальной геометрии с минимальным сопротивлением и колоссальной удельной поверхностью, позволяют обеспечить высочайший коэффициент нейтрализации примесей и рекуперации тепла, что в большинстве практических применений делает их единственно верным инженерным выбором для создания эффективного и экономичного оборудования для регенеративного термического окисления.
Как следует из всего вышесказанного, материалы, из которых изготавливаются керамические блоки, должны обладать специфическими эксплуатационными свойствами:
Укажем в таблице основные материалы для производства термоблоков, которые стали de facto современным стандартом для РТО.
| Материал, формула | Особенности и преимущества |
| Кордиерит, 2MgO·2Al2O3·5SiO2 | Минимальное расширение при нагреве, хорошо держит термоудары, оптимален для 90% газоочистных задач по фильтрации чистой органики. Чувствителен к соединениям Na и K, (особенно в составе щелочей) |
| Муллит, 2Al2O3·2SiO2 | Прочный и твердый, меньшая стойкость к термоудару, но большая выносливость в отношении агрессивной химии. Эффективен при фильтрации примесей с температурой разложения до 1000 °C |
| Высокоглиноземистые насадки, ≥ 90% Al2O3 в составе блоков | Высокая стойкость к щелочам, включая таковые с Na и K, обладает высочайшей теплоемкостью. Высокая хрупкость, склонность к растрескиванию при сильных скачках температуры. Обычно используется либо в виде защитного слоя, либо при работе со средами исключительной химической агрессивности |
При выборе в пользу терморегенеративных фильтров необходимо, помимо прочего, учитывать такой параметр выбросов как LEL – lower explosion limit (нижний предел взрываемости). Международные стандарты безопасности разрешают фильтрацию примесей в концентрациях не выше 25% LEL. Объем ЛОС в потоке обычно измеряется устанавливаемыми на входе в реактор инфракрасными или ионизационными LEL-датчиками, которые при достижении критических значений открывают аварийную заслонку и начинают подмешивать в рабочую камеру чистый воздух либо активируют аварийный клапан, обеспечивающий вывод примесей в атмосферу в обход установки РТО, напрямую, без сжигания, (т.н. режим bypass).
Помимо прочего, если концентрация ЛОС превышена, может начаться бурный, каскадный подъем температуры, т.н. термический разгон, способный повредить футеровку и корпус оборудования. Во избежание этого автоматика непрерывно анализирует данные с главного термозонда, расположенного в рабочей камере, – при превышении установленного максимума установка либо аварийно останавливается, либо начинается подмешивание в зону горения чистого воздуха. После аварийного отключения вентилятор продолжает гнать чистый воздух, охлаждая внутренности установки и предотвращая термическое повреждение керамики, футеровки и корпуса системы РТО.
Датчики давления также анализируют падение давления в камерах с насадкой, и если сопротивление достигает неприемлемого значения, (обычно из-за забивания ходов в нижней части керамического массива), активируется – если предусмотрен – режим выжигания, (англ. bake-out) – очистка ходов насадки через высокотемпературное выжигание органических отложений на поверхности блоков.
Если в выбросах присутствуют соли натрия или калия, то они вступают в реакцию с кордиеритом, (который часто является материалом тепловых аккумуляторов). Образующийся минерал нефелин, буквально внедряющийся в структуру блоков, имеет коэффициент термического расширения в 3 раза выше, чем у кордиерита – блоки в секции регенерации могут рассыпаться в течение нескольких месяцев работы. В случае наличия в выбросах натриевых или калиевых примесей рекомендуется использование высокоглиноземистой насадки, (80…99% Al2O3).
Также следует внимательно следить за наличием в выбросах кремнийорганических включений, (вызывающих остеклование внешнего слоя блоков, сотовых ходов), и соединений фосфора, которые при окислении образуют на монолитах твердую фосфатную корку.
«ПЗГО» предлагает к производству и сопутствующему внедрению широкую линейку скрубберов, абсорбционных и адсорбционных модулей для предварительной фильтрации потоков, содержащих нежелательные для РТО примеси. Пожалуйста, обращайтесь за консультацией или указывайте дополнительные опции в Опроснике Заказчика на оборудование.
Перед самым первым пуском установки важно соблюдать определенные правила, которые предупредят повреждение футеровки и изоляции водяным паром: повышать температуру (для выпаривания остаточной влаги) следует очень медленно – до +100 °C за первые несколько часов, до +200 °C за следующие несколько часов и т.д. – до достижения рабочей температуры в ≈ +800 °C. Первый пуск обычно длится до 2-3 суток.
Намного быстрее, (но все же постепенно), следует осуществлять и холодный старт после длительного простоя оборудования:
Установки РТО наиболее рациональны, когда работают в режиме 24/7 или 24/5: частые выключения требуют длительного времени на прогрев и ощутимых затрат на газ.
На предприятиях, не работающих в выходные, обычно ставят установки РТО в режим «термоса», герметизируют, закрывая все заслонки в пятницу вечером. Керамика остывает медленно, на 5-10 °С / час, поэтому утром в понедельник фильтр нужно вывести на рабочий режим не с +20 °С, а с ≈ +400 °С. Для этого требуется 3-4 часа и значительно меньше топлива.
Если же Ваше предприятие работает по 8 часов (с выходными в Сб-Вс), а выбросы представляют собой чистые углеводороды, с минимальными количествами или отсутствием металлов, силиконов, серы, фосфора и галогенов, то большую техническую и экономическую эффективность покажет оборудование каталитического термического окисления (КТО), также предлагаемое заводом «ПЗГО» к изготовлению, поставке и вводу в эксплуатацию.
По любым вопросам, касающимся индивидуального проектирования и производства установок, систем и комплексов регенеративного термического окисления (РТО), (а также скрубберов, адсорберов и любого другого пылегазоочистного оборудования), пожалуйста, обращайтесь в «ПЗГО» удобным Вам способом или заполняйте Анкету Заказчика.
Быстрая, бережная доставка аппаратуры по России, СНГ, Евразии. Профессиональный монтаж, шефмонтаж, обучение штата. Полная документация. Ремонт и восстановление Ваших пылегазоочистных сетей. Гарантия.
«ПЗГО» – дышите легко!
