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 пылегазоуловителей на Вашем производстве, пожалуйста, с легкостью звоните или приезжайте лично на наш завод "ПЗГО". Мы понимаем с полуслова.

Задайте нам любой вопрос или запросите консультацию по скрубберным газоочистителям

^{Быстрое знакомство с промышленными гидрофильтрами}

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.

_{Пусконаладка газопромывателя с кипящей насадкой}

Базовые элементы конструкции

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

1. система вентиляторов / дымососв и газоходов;
2. сатурационная или квенчинг-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.

_{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.

Аппараты мокрой очистки газов, могут представлять собой как пустотелые очистительные колонны (башни, англ. "tower") прямоугольного, квадратного или круглого сечения (в плане), так и быть выполнены в горизонтальном или наклонном (реже) форм-факторе. Скрубберы могут быть полыми, безнасадочными (пылеуловитель Вентури, центробежный орошаемый циклон, СИОТ, ПВМ, КПМ, ЦВП) или заполненными вспомогательными телами, элементами (подвижно-насадочные и кипящие газопромыватели).

^{Форсуночное орошение массива в насадочном абсорбционном фильтре с неподвижной насадкой (нержавеющие кольца Палля)}

Насадка

Что касается насадки, 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 вспомогательные элементы, – насадочный.

Абсорбционные наполнители (в химической отрасли они именуются насадкой), как правило, представляют собой керамические, углеграфитовые, стальные, пластиковые, деревянные кольца, полукольца, хорды, а также другие геометрические фигуры и пористые тела с небольшим объемом и огромной удельной поверхностью (до 300+ м² / м³).

Разнообразие насадочных элементов, фото "ПЗГО"

Отличие лишь в количестве и качестве уровней (ярусов) очистки, которые в соответствующих моделях заполнены наполнителями различных свойств (плитками, кольцами Рашига / Супер-Рашига, Палля, розетками Теллера, спиралями Левина, кольцами Бялецкого и др).

_{Полая шаровая насадка из полипропилена – наполнитель для камеры скруббера с кипящим слоем}

Стационарный насадочный наполнитель может быть уложен геометрически правильным паттерном (регулярная насадка) или навалом (нерегулярная). В редких случаях применяются комбинированные укладки.

Насадочный скруббер, в силу его основного назначения, заключающегося в сорбции нежелательных газовых и аэрозольных примесей, 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.

^{Насадочные скрубберы с подвижным (кипящим слоем)}

Основные типы скрубберов, характеристики и базовый принцип 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.

Двумя фундаментальными феноменами, отвечающими за эффективность захвата поллютантов в жидкостных фильтров являются:

1. Коагуляция – сгущение, слипание твердых частиц друг с другом, с водой или абсорбентом;
2. Абсорбция – поглощение, растворение газовых компонентов в объеме жидкости.

Газовоздушная среда подается в нижнюю (часто) часть скруббера по входному патрубку. Продвигаясь по корпусу устройства под действием давления или разрежения, загрязненный газ или воздух встречает на своем пути жидкостную преграду, которая путем той или иной дистрибуции воды (или химических реагентов, сорбентов) осаждает или нейтрализует (хемосорбирует) нежелательные или вредные примеси. Одновременно с очисткой происходит охлаждение потока.

^{Скрубберные фильтры производства "ПЗГО". Для ознакомления со всеми типами изготавливаемых фильтровентиляционных агрегатов, пожалуйста, пройдите в наш Каталог}

Очищенный и охлажденный газовоздушный поток выходит через отводы и может быть либо направлен на дальнейшую ступень тонкой очистки, рециркулировать в рабочее помещение или может быть эмитирован во внешний воздушный бассейн.

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

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

Внимание: средняя степень очистки аппаратов, изготавливаемых на заводе "ПЗГО" , лежит в диапазоне 96-99%.

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.

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 фазы 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 дисперсных примесей (и абсорбции газовых включений) в объеме аэрозоля.

^{Скруббер Вентури, сделан в "ПЗГО"}

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.

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

Гидрофильтры Вентури особенно эффективны в захвате клейких, липких, сладких, маслянистых, смолистых компонентов, в том числе,в составе дымовых / печных выбросов.

Востребовано использование скрубберов 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 тарельчатый 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 высокорезультативные газопромыватели. Корпус, как правило, разборный. Оросительные ярусы представлены перфорированными тарелками ( т.н. барботерами), имеющими множество микроотверстий (сквозных пор), и блоками 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) при параллельном восходящем потоке, непрерывно "пронизывающем" перфорацию, подобно ситу.

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

_{Виды форсуночных распылителей}

Область применения барботажных фильтров - нейтрализация и очистка химически активных (пылевых и газовых) примесей на предприятиях химической отрасли (гальваника, синтетика, пищепром, добыча углеводородов). Барботажные колонны широко используются в промышленной и коммунальной дымоочистки (золоулавливание + нейтрализация кислых компонентов).

Пенные очистные установки показывают великолепные характеристики в улавливании мягких / неабразивных микродисперсных загрязнителей химической и механической природы.

Орошаемый циклон (полый форсуночный скруббер)

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.

Принципы работы, особенности и назначения полых пленочных центробежных скрубберов

Мокрый 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 пленочный циклон обычно, (но не обязательно), имеет открытый корпус. Очищенный воздух беспрепятственно покидает конструкцию через верхний патрубок; шлам под действием гравитации и пристеночного нисходящего потока скатывается по мокрым стенкам в коллектор. Преимущественно используется для нейтрализации крупнодисперсных, тяжелых частиц (свыше 50 мкм), при заправке в контур активного абсорбента может демонстрировать явные признаки химического газоочистителя.

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.

Влажная среда в таких устройствах – визуально – не присутствует вовсе, хотя, мокрая компонента в некоторой степени, все же, участвует в процессе очистки, но термодинамические условия в камере таковы, что вода или абсорбент полностью испаряется, не успевая образовать видимый конденсат.

_{Моделирование процессов сухой очистки}

Сухой скруббинг ограниченно используется для нейтрализации кислых газов (оксиды серы SO₂, пары HCl, углекислый газ), образующихся 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 в некоторых специфических случаях используются в сухой пищевой и фармацевтической промышленностях.

Отходы скрубберов

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

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. К примеру, скрубберы, очищающие печные выбросы твердотопливных электростанций, в качестве выходных отходов образуют синтетический гипс высокого качества, который с активно используется для изготовления гипсокартона и других стройматериалов. И это далеко не единственный пример рациональной утилизации шламов.

_{Схема сероочистки дымовых газов: слева (на анимированной схеме) поступает токсичная газовая смесь – азот, углекислый газ, оксид азота, сернистый газ. Абсорбент – меловой раствор (углекислый кальций). На выходе – 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.

Достоинства скрубберов

Среди очевидных преимуществ следует отметить следующие:

• компактность 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, использованием инертных конструкционных материалов);
• требуется хорошее электроснабжение установок: эффективность захвата твердых частиц достигается только при высоких перепадах давления;
• загрязнение воды (актуально для крупнопромышленных комплексов): для удовлетворения требований по очистке сточных вод может потребоваться возведение отдельных очистных сооружений или специальных отстойников;
• в некоторых случаях – затрудненный выход экономически ценного продукта из шлама: дегидратация и осушивание скрубберного шлама нередко 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 агрегаты сухой и мокрой газоочистки), разрабатываемые по собственным уникальным патентам на собственных линиях полного цикла.

• КПД фильтрации выбросов газовой, аэрозольной и механической природы, включая горячие (до +900 Цельсия), абразивные, токсичные, кислые, дурнопахнущие, взрыво- и пожароопасные, многокомпонентные ≈ 96-99%;
• Мощность агрегатов по потоку – от десятков единиц до сотен тысяч м³ / час;
• Малое сопротивление установок;
• Богатая комплектность поставки, включающая все необходимое вспомогательное и обслуживающее оборудование – для быстрого ввода скрубберов в рабочий цикл предприятия;
• Безотказность, долговечность, экономичность расходы аоды / абсорбента, компактность, эстетичность и стоимость, доступная даже небольшим индустриальным образованиям.

За 30 лет бесперебойной работы мы заручились доверием крупнейших промышленных предприятий России, СНГ, Азии и Европы 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 или заполняйте Анкету Заказчика.

ООО "ПЗГО" – дышите легко!