Скруббер – агрегат для мокрого улавливания механических и химических примесей
Завод «ПЗГО» предлагает к рассмотрению такой тип пылегазоочистной установки как мокрый скруббер.
Наш завод уже более 30 лет занимается разработкой и внедрением скрубберных фильтров, которые к текущему моменту с достоинством служат на более чем 200 предприятиях России и Зарубежья.
Одним из типов универсального оборудования, демонстрирующего высочайшую эффективность в отношении задержания как химических газовых, аэрозольных и пародымовых загрязнителей, так и пылевых частиц, являются мокрые скрубберы. Давайте разберем их типы, принципы действия, характеристики и, вообще, узнаем эти аппараты поближе.
Презентационное видео о скрубберах – быстро вводим Вас в курс дела
Отличие скруббера от абсорбера
У неискушенных в технике граждан часто в голове возникает путаница – чем скруббер отличается от абсорбера.
Фундаментально – ничем: и те, и другие агрегаты утилизируют принцип сорбционного захвата загрязнителей в жидкостной преграде.
Впрочем, в технических публикациях под скрубберами обычно подразумевают оборудование, в большей степени предназначенное для пылеулавливания, в то время как под абсорбцией обычно понимается улавливание газов и химических компонентов воздухопотока, (хотя, сорбция в пылегазоочистной технике, в целом, описывает как захват химических, так и механических составляющих).
Нередко границ между этими типами аппаратов не проводят вовсе, и их названия часто взаимозаменяемы. Так, барботажным, насадочным или пенным можно называть (и называют) и скруббер, и абсорбер, – смысла и принципа работы устройства это не меняет.
Значение слова и сходство с термином «скраббер»
Название мокрого фильтра скрубберного типа часто путают со словом «скраббер», особенно, представительницы прекрасного пола. И это неудивительно, ведь оба слова восходят к английскому «scrub», что значит «отчищать», «отмывать», «скрести».
Собственно, с косметическим гелем-скрабом все ясно, а скраббер – ультразвуковой очиститель для лица, который, воздействуя микротоками высокой частоты, эффективно удаляет кожные загрязнения.
В жидкостном скруббере также идет «прочистка», «промывание» среды водой или активным раствором (абсорбентом). Отсюда и его другой наименование – газопромыватель или газоочиститель.
Кстати, под газоочистным оборудованием подразумеваются и установки фильтрации воздуха, поскольку последний – ни что иное, как смесь азота, кислорода и других газов.
Общий принцип действия, ключевые узлы аппаратов
Несмотря на то, что газовые скрубберы представлены несколькими типами исполнений (о них чуть ниже), давайте рассмотрим черты, так или иначе, присущие всем типам аппаратов.
Мокрые пылегазоуловители, как понятно из названия, осуществляют жидкостный захват механических и газообразных загрязнителей, поэтому неотъемлемым узлом каждого агрегата является контур подачи жидкости в рабочую камеру, а также – разумеется – система отвода отработанной жидкости (т.н. шлама). Поскольку очистка идет в мокрой среде, для исключения уноса брызг вовне, аппараты комплектуются т.н. брызгоуловителями или туманоуловителями.
Внешне блок скрубберной очистки воздуха может представлять собой как вертикальную колонну (башню), так и горизонтальный модуль (горизонтальное исполнение обычно выбирается для наделения устройства свойствами повышенной компактности).
Другими узлами газопромывателей являются:
- Входной патрубок;
- Собственно корпус цилиндрической, прямоугольной или сложной формы / несущая рама (рамы могут объединены в двухступенчатые и многоступенчатые конструкции параллельной или последовательной очистки);
- Камера предварительного охлаждения (опционально вводится в конструкцию для работы с высокотемпературными потоками);
- Рабочая камера (полая, с тарелками / поддонами, стационарным или подвижным наполнителем). Изнутри камера также может быть зафутерована (укреплена) щелоче-, кислотостойкими, абразивостойкими или огнеупорными покрытиями, редко – стационарными или сменными втулками;
- Оросительная система (чаще – форсуночный блок);
- Сепаратор для улавливания остаточных количеств абсорбента;
- Выходной патрубок;
- Вспомогательное оборудование – емкости (для абсорбента и шлама), насосы, напорные вентиляторы, обслуживающие конструкции (люки, площадки, лестницы), газоходы для подведения загрязненной среды от участков пыления, электрокабельная продукция, системы мониторинга и управления аппаратом, инструкции, паспорта.
Кстати, об изобретателе скруббера мы ничего найти не смогли. Ясно лишь, что воздухоочистное оборудование данного класса появилось на рубеже 18-19 веков – в разгар Великой Промышленной Революции – и к его созданию приложили руку многие видные ученые того исторического периода.
Назначение и применение скрубберов, задерживаемые загрязнители
В силу своей универсальности и высокой эффективности, скрубберы используются чуть менее чем во всех отраслях современной промышленности.
Основное назначение данной когорты оборудования – мокрое пылеулавливание, но способность многих газов хорошо растворяться в воде, а также возможность заправки в рабочий контур скруббера активных растворов наделяют эти агрегаты отчетливыми чертами аппаратов химической газо- и воздухоочистки.
Среди основных поллютантов, в отношении которых газоочистительные установки скрубберы демонстрируют исключительную эффективность, следует отметить нижеследующие:
1. Механические частицы с дисперсностью от 0.5 мкм (включая растительную / органическую, металлическую, полимерную / пластиковую, минеральную / каменную, стеклянную, угольную и иную пыль, в том числе, маслянистые, липкие и клейкие вещества);
2. Водные скрубберы великолепно справляются с нейтрализацией таких газов как аммиак (аммоний), хлороводород, бромистый водород, метиламин и другие газообразные соединения, хорошо растворяющиеся в воде;
3. Заправка щелочных сорбентов делает возможной экстра-результативную фильтрацию кислых газов и аэрозолей – окислы серы, оксиды азота, сероводород, (а также других кислых соединений и комплексных дымовых выбросов после сжигания жидких и твердых, органических и неорганических соединений / топлив);
4. Использование специализированных растворов позволяет сорбировать особо опасные, токсичные, едкие и удушающие компоненты – кетоны, альдегиды, меркаптаны, спирты, эфиры, щелочи и кислоты, галогениды, активные металлы.
Вдобавок, мокрые скрубберы «по умолчанию» способны к обработке высокотемпературных, взрывоопасных и пожароопасных пылевых взвесей, чем не может похвастаться ни один другой тип пылеуловителя.
Конструкционные материалы
При изготовлении скрубберов могут использоваться различные конструкционные материалы. В особенности это касается материала ключевых узлов аппарата, которые непосредственно контактируют с очищаемой средой.
В большинстве случаев это конструкционная углеродистая сталь, (которая может быть химически или механически «усилена» специальными покрытиями для длительного противостояния воздействию химически или механически агрессивных пылевых или пылегазовых сред).
Выбор материалов зачастую сильно зависит и от температуры. К примеру, полипропилен / пластик хорошо выдерживает воздействие множества агрессивных соединений при обычных условиях, но если температура воздухопотока несовместима с возможностями ПП, то скруббер изготавливается из других – стойких к химии, но еще и к температуре, материалов.
Это может быть стеклопластик (фибергласс), фторопласт, нержавеющая сталь и даже титан. Выбор материалов производится на этапе проектирования и учитывает технические условия Заказчика – природу пыли, газовые составляющие, температуру воздухопотока, концентрацию загрязнителя, требуемую степень очистки и другие аспекты.
Завод «ПЗГО» предлагает к разработке и изготовлению компактные скрубберы всех типов, мощностей и ориентаций, материалы и эффективность работы которых максимально точно соотносятся с технологическими и экономическими требованиями к пыле- и газоочистке.
Типы скрубберов, их особенности и области применения
Как мы уже индицировали, оросительные скрубберы широко используются в современной промышленности. Это и очистка воздуха от пыли, и лабораторные работы в химии и нефтехимии, и фильтрация дымовых газов, сажи, золы и копоти, и улавливание выбросов печей, закалочных аппаратов, котлов, ТЭЦ, ТЭС и других объектов энергетики, вентиляция гальванических цехов, хлораторных и водоочистных сооружений, нейтрализация выбросов судов (гражданских лайнеров, военных кораблей, танкеров), обезвреживание отходящих газов от заводов и крупных производств и многое другое.
Рассмотрим ключевые типы газоочистительных промывных скрубберов, принципы их работы и технические особенности.
Центробежный скруббер с падающей пленкой (falling film scrubber)
Центробежный полый мокрый скруббер повторяет конструкцию сухого циклонного пылеуловителя, но с некоторыми отличиями.
Воздухопоток, также, как и в циклоне, подводится тангенциально в верхнюю или нижнюю часть конусообразной колонны, где закручивается, и пылевые частицы, за счет центробежной силы, непрерывно соударяются с внутренней поверхностью рабочей камеры.
Вдобавок к этому, скруббер оснащен форсуночным блоком, который орошает камеру, образуя на внутренней поверхности непрерывно стекающую (падающую) жидкостную пленку. Поллютанты связываются как с микротуманом в центре колонны, так и оседают на стекающей пленке, опадая с водой вниз и отводясь в шламоприемную секцию.
Видео: полые скрубберные фильтры (пленочные абсорберы)
Эффективность таких машин превышает таковую у сухих циклонов. Полые скрубберы являются простейшим типом аппаратов мокрой газоочистки и широко используются для улавливания пыли, в том числе склонной к цементированию, а также, при заправке активного абсорбента, для фильтрации дымов умеренных концентраций.
Скруббер Вентури
Скруббер Вентури также называют скоростным, турбулентным или инжекторным пылегазоуловителем. Инжекторным аппарат называется потому, что ключевым узлом, которому скруббер обязан своей эффективностью, является сопло, (как инжектор в струйном насосе), – т.н. труба Вентури.
Особенность трубки Вентури, имеющей в определенной своей части сужение (т.н. конфузор), заключается в обеспечении увеличения скорости воздухопотока в районе конфузора.
Так, газовоздушная среда может разгоняться в рабочей камере (именно в районе сужения) до десятков, (а иногда – сотен), метров в секунду.
Какую выгоду можно извлечь из высокой скорости и турбулентности потока с точки зрения газоочистки и какие роли играют эти особенности аппарата?
Принцип работы скруббера Вентури в общих чертах описывается следующей последовательностью процессов:
1. Запылённая среда подводится в трубу Вентури (перед этим воздухопоток может быть дополнительно очищен грубым фильтром, охлажден или подвергнут иным воздействиям);
2. По теореме Бернулли, благодаря сужению трубы, поток разгоняется и обретает свойства высокой турбулентности;
3. В месте, где диаметр трубки минимален, установлен орошающий блок, который распыляет воду или активный жидкий сорбент;
4. Высокоскоростная среда разбивает капли жидкости в плотный ультрамикродисперсный туман, в микроскопических каплях которого и происходит связывание загрязнителя;
5. Двигаясь далее по трубе, газопоток попадает в расширяющуюся зону (т.н. диффузор), где происходит обратный процесс замедления среды и конденсации микротумана в более объемные капли;
6. Капли достигают туманоуловителя, исключающего брызгоунос из скруббера, шлам отводится из рабочей зоны в секцию приема шлама (по открытому или полузакрытому контуру).
Скрубберы Вентури используются во многих отраслях промышленности – энергетике, пищевом производстве, на участках добычи и переработки, механообработки.
Особенности конструкции и высокая скорость потока, кинетическая энергия которого превосходит энергию цементации частиц, позволяет использовать пылеуловитель Вентури для результативной фильтрации липких, клейких и вязких веществ, эмульсий, сиропов, для очистки воздуха от жира, масляных туманов, аэрозолей.
Скруббер Вентури – обзор преимуществ и характеристик аппаратов от «ПЗГО»
Тарельчатый барботажный скруббер
Другим типом оборудования являются тарельчатые пенные абсорберы, (также именуемые в технической литературе барботажными скрубберами).
Необычным названием эти аппараты обязаны французскому слову «барботаж» (фр. barbotage – бурление).
В очистной технике под барботажем понимается вспенивание жидкости при пропускании через нее газового потока – именно этот принцип и лежит в основе работы пенного скруббера:
1. Газопоток нагнетается в колонну снизу (и движется внутри башни снизу вверх);
2. В рабочей камере агрегата ярусно, друг над другом, установлены перфорированные тарелки (поддоны). Количество тарелок может варьировать в зависимости от высоты, сечения, производительности и других параметров скруббера;
3. Оросительный блок подает воду или абсорбент на перфорированные поддоны, и вместе с этим воздушный поток «продувает» отверстия в тарелках, что вызывает самоподдерживающееся пенообразование, бурление, барботаж.
4. Загрязненная среда, таким образом, проходит сквозь слой высокоактивной пены, в которой и происходит задержание нежелательных компонентов потока.
Молекулы и микрочастицы низких энергий оседают на поверхности пузырьков, не нарушая их целостность, более крупные и быстрые механические частицы вызывают схлопывание пузырьков в сплошной абсорбент, который, через систему переливов непрерывно отводится с поддонов-барботеров. Разумеется, таких микро-процессов в секунду происходят тысячи и десятки тысяч.
Пенный аппарат производства «ПЗГО» – обзор и применение
Барботажные скрубберы в большей части относятся не к пылеуловителям, а к пылегазоуловителям и широко используются в очистке дымовых выбросов от газовых (кислых) и мягких зольных компонентов. Не менее востребованы пенные промыватели и в гальванике, типографском деле, ЦБК, нефтехимии и многих других отраслях.
Насадочный скруббер со стационарной насадкой
Важным видом мокрых фильтров являются насадочные скрубберы. Название указывает на то, что рабочая камера заполнена т.н. насадкой.
В химии насадкой (англ. packing) называют тела с определенной геометрией и топологией, имеющие большую поверхность при малом объеме (т.н. высокую удельную поверхность).
Среди множества насадочных тел, использующихся в насадочных скрубберах, следует выделить кольца Рашига, супер-Рашига, кольца Палля, седла Intallox, спирали Левина, хорды, полухорды.
Вкупе с орошением, на поверхности насадки образуется тонкий слой абсорбента, в котором эффективно сорбируются газовые поллютанты (насадочные аппараты, как правило, используются для тонкой химической очистки воздуха, хотя и демонстрируют способность к улавливанию микроскопической пыли).
Поскольку стационарно-насадочные башни прежде всего используются для химической нейтрализации токсичных и опасных соединений (т.н. хемосорбции), то – как сами элементы скруббера, так и насадочные тела, – изготавливаются из химически инертных материалов.
Принцип работы абсорберов со стационарной массообменной насадкой следующий:
1. Загрязненный поток подводится в рабочую камеру аппарата, который обычно изготавливается в форм-факторе вертикальной колонны, (но для повышения компактности может быть выполнен и в виде горизонтального блока очистки);
2. Форсуночный блок орошает массив насадочных тел, что создает на поверхности насадки тонкий жидкостной слой;
3. Воздушный поток, проходя через рабочую камеру, вынужден многократно контактировать с жидкостной микропленкой, общая площадь которой может достигать сотен квадратных метров на кубометр наполнителя;
4. Орошение идет непрерывно, поэтому микропленка с уловленными загрязнителями непрерывно «стекает» вниз, также непрерывно обновляясь новым слоем воды или абсорбента.
Насадочные газоочистители используются в лабораториях, на химических и околохимических участках для обезвреживания газовых и аэрозольных выбросов высокой токсичности – кислот, щелочей, эфиров, кетонов, галогенов и других соединений, обладающих выраженными биоцидными, мутагенными, канцерогенными и прочими опасными свойствами.
Орошение стационарной насадки в рабочей камере
Скруббер с кипящим слоем (с подвижной насадкой)
Скруббры с подвижным слоем (с кипящей насадкой) представляют собой тип оборудования, использующие в работе принцип т.н. псевдоожижения – обретения твердыми телами свойств жидкой среды.
Демонстрация процесса, проходящего в рабочей камере скруббера с псевдоожиженным слоем
Принцип работы газопромывателей с подвижным слоем в общих чертах описывается следующей последовательностью процессов:
1. Поток вводится в колонну (как правило, через нижний входной патрубок);
2. Рабочая камера аппарата, заполненная массивом полых полипропиленовых шариков, орошается водой или активным жидким сорбентом;
3. Восходящий поток «поднимает» содержимое камеры, в то время как обратная напорная система создает противодавление, точно уравновешивающее силу входящего потока, что обеспечивает эффект псевдоожижения содержимого рабочей камеры скруббера;
4. Псевдоожиженный слой создает зону экстремально полного контакта очищаемой и очищающей сред, превышающего по активности взаимодействия любые другие типы газо-жидкостных интеракций;
5. Вдобавок, полипропиленовые шары – посредством непрерывного соударения друг с другом и со стенками камеры – выступают в роли структуры для самоочищения фильтра от возможных центров кристаллизации / цементации механических включений внутри камеры аппарата;
6. Так же, как и в других скрубберах, шлам отводится в шламоприемник, а очищенная среда доходит до каплеуловителя, где происходит отсечение от потока остаточных количеств жидкого сорбента, и чистый воздух выбрасывается в воздушный бассейн.
Пусконаладка аппарата с кипящим слоем
За счет высокой активности сложного двухфазного слоя такие машины показывают исключительный КПД в обработке пылегазовых потоков высоких объемов и концентраций, что делает их крайне рациональными системами воздухоочистки на асфальтных и асфальтобитумных заводах, ЖБИ-предприятиях, на участках минеральных выработок, на крупных транспортных узлах, на объектах крупной энергетики и в других зонах, генерирующих значительные объемы пылевых выбросов, (а также золы, пепла, сажи, копоти и других твердых продуктов горения).
Проектирование, изготовление и приобретение пылегазоулавливающих установок и комплексов
По любым вопросам, касающимся получения расширенной профильной консультации по сухой или мокрой газоочистке, а также для размещения Заказа на индивидуальное проектирование и изготовление скрубберов для очистки воздуха, пожалуйста, обращайтесь к нам через комментарии к данному посту или через наш сайт gas-cleaning.ru
Быстро произведем, доставим и, если нужно, локально введем оборудование на Вашем индустриальном участке в России, СНГ, Европе или Азии. Обучим персонал. Гарантия производителя. Полная комплектация.