Скруббер, общие сведения, типы и принцип действия

1536521252_chertezh-scrubbera

Скруббер – эффективное устройство для механической и химической очистки газовоздушных сред

По мере развития технологий и увеличения выбросов в окружающую среду человечество закономерно двигалось к созданию эффективных аппаратов газоочистки, одним из плеяды которых является скруббер – система пылегазоулавливания, востребованная в широком кругу производственных и перерабатывающих предприятий.

По любым вопросам, касающимся расчета, изготовления, доставки и внедрения пылегазоулавливателей на Вашем производстве, пожалуйста, с легкостью звоните или приезжайте лично на наш завод "ПЗГО". Мы понимаем с полуслова.

Этимология термина "Scrubber"

Термин "scrubber" в русском языке часто относят к английскому происхождению, но если этимологически взглянуть на него чуть детальнее, можно проследить, что он восходит к нижненемецкому слову "schrobben" (первое упоминание зафиксировано в 16-ом веке), что означает "соскабливание, удаление, обработка, отмывание".

Таким образом, устройство скрубберных систем, фактически, полностью коррелирует со средневековым понятием: конструкция представляет собой технологический аппарат для очищения, т.н. "промывания" газовоздушных сред, отсечения от рабочего потока механических и химических фракций, примесей, взвесей.

Аппарат в  действии

Базовые элементы конструкции

Типично, скруббер состоит из следующих частей (может незначительно варьироваться в зависимости от назначения и особенностей эксплуатации):

  1. система вентиляторов и газоходов;
  2. сатурационная камера (опционально);
  3. собственно, рабочий корпус (камера очистки);
  4. улавливающий сепаратор, (иначе – каплеуловитель или туманоуловитель);
  5. насос;
  6. система самоочистки и/или система рециркуляции (опционально);
  7. выходной патрубок.

анимация работы мокрого скруббера

Схематичная анимация работы очистной установки жидкостного действия

Полые и насадочные скрубберы

Многие интернет-ресурсы вводят читателей в заблуждение, пытаясь употребить ключевые слова, сопутствующие скруббингу газов, таким образом, чтобы максимально удовлетворить потребности поисковых систем, но не своих посетителей (или возможных Клиентов).

Давайте наглядно и просто разъясним, что же скрывается под определениями "полый" и "насадочный" скруббер.

Все аппараты для мокрой очистки газов, фактически, представляют собой пустотелые очистительные колонны (башни, англ. "tower") прямоугольного, квадратного или круглого сечения (в плане). Могут быть полыми, безнасадочными (пылеуловитель Вентури, орошаемый циклон) или заполненными сорбционными телами.

Насадки

Что касается насадок, то и здесь многие изготовители пытаются лукавить, включая в описание моделей газопылеуловителей это определение без какой-либо конкретики. Каждый скруббер, имеющий в рабочей зоне какие-либо пылегазоулавливающие наполнители, – насадочный.

Абсорбционные наполнители (в химической отрасли они именуются насадками), как правило, представляют собой керамические, углеграфитовые, стальные, пластиковые, деревянные кольца, полукольца, хорды, а также другие геометрические фигуры и пористые тела с небольшим объемом и большой удельной поверхностью.

насадки для скруббера

Насадки - кольца Рашига

Отличие лишь в количестве и качестве уровней (ярусов) очистки, которые в соответствующих моделях представлены наполнителями различных свойств (плитками, кольцами Рашига, розетками Теллера, спиралями Левина и др).

керамические насадки для мокрой очистки газовКерамические шары - наполнитель для камеры (или отдельного яруса) устройства мокрой очистки

Наполнитель может быть уложен геометрически правильным паттерном (регулярная насадка) или навалом (нерегулярная). Иногда разумно изготовление комбинированных моделей.

Насадочный скруббер, в силу его основного назначения, заключающегося в сорбции нежелательных примесей и химических соединений, правильнее называть абсорбером.

Теперь Вы знаете, что для формирования адекватного запроса требуется более "узко" указывать интересующую Вас газоочистную систему, особенности характера загрязнений, величину дисперсности, химический состав и т.д.

Основные типы скрубберов, характеристики и принципы действия

Принцип работы скруббера был – в общем понимании и практическом приложении – разработан еще в начале-середине 19-го века.

Мокрое пылеулавливание осуществляется за счет электростатических и диффузионных сил, возникающих, так или иначе, как результат турбулентности очищаемого потока.

Газовоздушная среда подается в нижнюю часть скруббера по входному патрубку. Поднимаясь по корпусу устройства под действием давления, загрязненный газ или воздух встречает на своем пути один или несколько оросительных ярусов, которые путем форсуночного распыления воды (или химических реагентов, сорбентов) различными способами осаждают нежелательные или вредные примеси. Одновременно с очисткой происходит охлаждение потока.

Очищенный и охлажденный газовоздушный поток выходит через верхние отводы и может быть либо вновь направлен в технологический узел, либо просто выходить в рабочее помещение или во внешнюю среду.

Шлам, осажденный в отстойнике, может быть повторно использован в технологическом цикле или утилизирован иным образом.

Исполнения: горизонтальные, наклонные и вертикальные (для оптимизации или экономии рабочих пространств). Объемы камер – от десятков кубических сантиметров до десятков кубических метров.

Внимание: степень очистки аппаратов, изготавливаемых на заводе "ПЗГО" , достигает 99.9%!

Принцип функционирования скруббера Вентури

Открытый в 1740-ом году закон Бернулли обосновал и показал, что когда поток жидкой или газообразной среды проходит через сужающееся сечение трубы (в данном случае – корпуса агрегата), его давление падает, а скорость – пропорционально возрастает.

закон бернулли

Именно это уравнение Бернулли, (а также открытый на его базисе эффект Вентури), и легли в основу принципиальной схемы одноименного мокрого скруббера.

Этот же метод лежит в основе принципа действия скоростного газопромывателя, в котором поток разгоняется до скоростей в 150 м/с и выше прохождением через т.н. сопло Лаваля.

Газовые или воздушные среды аэродинамически разгоняются в трубке Вентури за счет перепада диаметров сечений трубы и сталкиваются с распыляемой водой или иной промывочной жидкостью. Высокая скорость и турбулентность потока, возникающего в узкой части трубы Вентури, способствует эффективному взаимодействию и осаждению средне- и крупнодисперсных примесей на частички аэрозоля.

После того, как аэрозоль с "захваченными" им взвесями и примесями поступает в расширяющееся сечение корпуса устройства, скорость потока падает, а микрочастички аэрозоля формируют более крупные капли. Капли задерживаются сепаратором (каплеуловителем), а очищенный поток выходит из пылеуловителя через верхние отводы.

Осажденный в коллекторе шлам, в зависимости от состава и технологической пригодности, может быть утилизирован или вновь направлен в производственный цикл посредством системы рециркуляции.

принцип работы трубы вентури

Нередко отстойники оснащаются специальными поплавками для контроля уровня заполненности коллектора шламом, а также системами аварийного отключения.

Скрубберные системы Вентури особенно эффективны в качестве первичных степеней пылегазоочистки.

Востребовано использование этого принципа и в горном деле, добыче золота, промывке песков, гравитационном обогащении полезных ископаемых. Агрегаты такого типа представляют серию барабанных скрубберов "бутара" (от. лат. "butarium" – барабан).

Барботажный скруббер

Барботаж (от. фр. "barbotage" - "смешивание") – процесс пропускания загрязненной газовой парообразной или воздушной среды через слой жидкости (пены).

Барботажные (пенные) модели скрубберных аппаратов представляют собой чуть более продвинутые устройства. Корпус, как правило, разборный. Оросительные ярусы представлены т.н тарелками (барботерами), имеющими множество микроотверстий (сквозных пор), и блоками центробежных форсунок.

Многоярусная ректификационная колонна. Принцип работы схож с тарельчатым барботажным абсорбером

Оросительные форсунки в данном типе скруббера работают не только на создание пылеулавливающего аэрозоля, но и на формирование барботажной пены, образующейся посредством гравитационного осаждения реагирующих сред на барботерах (тарелках).

Аэрозоль, непрерывно осаждающийся на барботажных тарелках, образует стойкий пенный слой, который – благодаря широкому межфазному перепаду – способствует активному и глубокому химическому контакту промываемой среды с абсорбентом.

Виды форсуночных распылителей

Область применения - нейтрализация и очистка химически активных (пылевых и газовых) примесей на предприятиях химической отрасли (гальваника, синтетика, пищепром, добыча углеводородов).

Очистные установки показывают великолепные характеристики в улавливании мелко- и нанодисперсных загрязнителей химической и механической природы.

Орошаемый циклон

Циклонное пылеулавливание – одно из самых доступных технологических решений для задержки и деактивации пылевых взвесей. Традиционный циклонный пылеуловитель сухого действия снижает уровень выбросов за счет центробежного (вихревого) соударения частиц с корпусом аппарата и последующего скатывания их по стенкам вниз, в коллекторный бункер.

Принцип действия сухого циклона

Орошаемый циклон действует так же, с той лишь разницей, что корпус устройства изнутри опыляется соплами форсунок и покрывается тонкой пленкой жидкости, с большей эффективностью задерживающей микрочастицы, – пыль, опилки, помольные взвеси и прочие нежелательные продукты производств.

Орошаемый циклон обычно, (но не обязательно), имеет открытый корпус. Очищенный воздух беспрепятственно покидает конструкцию через верхний патрубок; шлам под действием гравитации скатывается по мокрым стенкам в коллектор. Преимущественно используется для нейтрализации крупнодисперсных, тяжелых частиц (свыше 50 мкм).

Для стойкости к повышенной коррозии и механическому истиранию стенок корпуса внутренние рабочие поверхности подвергаются т.н. футеровке – нанесению дополнительных покрытий для увеличения срока службы и высокой механической или химической стойкости к конкретной рабочей среде.

Полусухие и сухие скрубберы, распылительная сушка

Наряду с аппаратами мокрой газоочистки, которые распространены существенно шире, существуют и т.н. сухие или полусухие скрубберрные установки.

Иногда влажная среда в таких устройствах номинально не присутствует вовсе, хотя, мокрая компонента в некоторой степени, все же, участвует в процессе очистки. Впрочем, содержание жидкости настолько мало, что она полностью испаряется с газом или воздухом, не успевая образовать конденсат.

Моделирование процессов сухой очистки

Сухой скруббинг эффективно нейтрализует кислые газы (оксиды серы SO2, пары HCl, углекислый газ), образующиеся преимущественно в результате сгорания твердых бытовых отходов и в процессах сероочистки на нефтегазодобывающих заводах.

Эти устройства, которые также называют аппаратами распылительной сушки, реализуют способ удаления примесей из газовоздушных потоков с температурой до 300 градусов по Цельсию и часто используются в сухой пищевой и фармацевтической промышленностях.

Отходы скрубберов

Важной особенностью работы пылеуловителя является то, что в процессе очистки нежелательные примеси, фактически, никуда не исчезают, а лишь "извлекаются" из проходящего загрязненного потока и концентрируются в жидкий раствор, пасту или сухой порошок.

Зачастую отходы скрубберов также нужно с осторожностью утилизировать: содержимое коллекторов после обработки ртутных руд, к примеру, должно быть надежно захоронено в специальном ртутном могильнике.

Но нельзя не принять во внимание и положительные аспекты. Скрубберы, очищающие выбросы электростанций, в качестве выходных отходов образуют синтетический гипс высокого качества, который с успехом используется для изготовления гипсокартона и других стройматериалов. И это далеко не единственный пример рациональной утилизации шламов.

очистка газов на тэц

Схема сероочистки дымовых газов: слева (на анимированной схеме) поступает вредная газовая смесь – азот, углекислый газ, оксид азота, сернистый газ. Абсорбент – мел (углекислый кальций). На выходе имеем чистые безопасные продукты: азот, воду и углекислый газ. В бункере собирается чистый синтетический гипс (CaSO4).

Важность и своевременность техобслуживания

Несвоевременное техническое обслуживание воздушного скруббера, особенно в рамках его использования в качестве ступени промышленной вентиляции, может привести к появлению и стремительному размножению потенциально опасных бактерий.

Так, в 2005 году в Норвегии произошла вспышка опасного легионеллеза, унесшая жизни 10 человек. Еще 50 рабочих тяжело перенесли болезнь, но выжили. Причиной инфекции послужило халатное отношение к чистке скрубберов на производстве.

Классификация скрубберов по гидравлическому сопротивлению

В международной классификации, (действующей и в России), скрубберные установки подразделяются на 3 мощностных категории:

  • эжекторные: гидравлическое сопротивление до 1200 Pa;
  • низконапорные: сопротивление от 1200 до 3700 Pa;
  • высоконапорные: свыше 3700 Pa.

мокрый пылеуловитель промышленного типа

Достоинства скрубберов

Среди очевидных преимуществ следует отметить следующие:

  • малый размер установок, удобство размещения на производстве: небольшие размеры аппаратов результируют в меньшие капиталовложения при высокой мобильности конструкций по сравнению с агрегатами такой же производительности, но другого типа действия;
  • отсутствие вторичных источников пыли и загрязнения: единожды упакованные в бункер, отходы легко транспортируются без каких-либо утечек;
  • возможность работы с высоконасыщенными и высокотемпературными потоками: нет проблем с конденсацией и температурными ограничениями (как, например, в электростатических осадителях или рукавных фильтрах);
  • максимальная пожаро- и взрывобезопасность: присутствие жидкой среды сводит к минимуму возможность детонации или возгорания в скруббере;
  • универсальность: возможность работы как с газообразными химическими, так и с механическими загрязнителями различных фракций.

Недостатки

Не обходятся данные аппараты и без некоторых минусов:

  • проблемы с коррозией: в процессе работы могут образовываться высококоррозионные кислотные растворы (проблема решается футеровкой рабочих частей корпуса);
  • требуется хорошее и высокостабильное электроснабжение установок: эффективность захвата твердых частиц достигается только при высоких перепадах давления, что приводит к ощутимым эксплуатационным расходам на электроэнергию;
  • загрязнение воды (актуально для крупнопромышленных комплексов): для удовлетворения требований по очистке сточных вод может потребоваться возведение отдельных очистных сооружений или специальных отстойников;
  • затрудненный выход побочного продукта из шлама: дегидратация и осушивание скрубберного шлама делают извлечение полезного продукта для повторного использования достаточно трудоемким.
Расчет, производство и продажа скрубберов

Завод газоочистного оборудования ООО "ПЗГО" предлагает к индивидуальному расчету, изготовлению, продаже и монтажу современные, недорогие, компактные и высокопроизводительные скрубберы (и другие машины схожего назначения), разрабатываемые по собственным уникальным патентам.

логотип завода газоочистного оборудования ПЗГО

За 30 лет бесперебойной работы мы заручились доверием крупнейших промышленных предприятий России и СНГ и сегодня надеемся узнать ближе Вас – как нашего Клиента.

Являясь заводом полного цикла с собственным проектным бюро, мы предлагаем весь спектр работ "под ключ" – от проектирования установки под Ваше конкретное производство до пусконаладочных работ и внедрения скруббера в технологический цикл.

По любым вопросам, касающимся изготовления, доставки и монтажа газоочистного оборудования, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам любым удобным способом.

ООО "ПЗГО" – дышите полной грудью!

Поделиться:

Оставьте заявку на подбор оборудования и расчет стоимости
Мы перезвоним вам в течение одного рабочего часа и проконсультируем
Узнать цену
Получить прайс лист