Газоочистка промышленная: принципы, методы и оборудование промышленной фильтрации газовоздушных сред
Завод «ПЗГО» встречает своих Читателей и Клиентов и предлагает к подробному рассмотрению и локальному внедрению оборудование для наладки таких промышленных фильтрационных процессов как газоочистка и пылеулавливание.
За более чем 30 лет непрерывной работы в области инжиниринга газоочистного оборудования мы заручились профессиональным доверием свыше 250 индустриальных участков России, СНГ, Азии и Европы, где наши высокоэффективные, надежные, компактные и доступные газовоздушные фильтры безупречно отрабатывают со средним КПД ≈ 99%.
Определение газоочистки
Газоочистка – это комплекс мер по механической и / или химической фильтрации (сепарации и / или нейтрализации) технологически неприемлемых или токсичных примесей из газовоздушных выбросов промышленных агрегатов и объектов.
Таким образом, под газоочистными системами могут подразумеваться аппараты, которые обрабатывают как непосредственно газообразные среды (газоочистители), так и газовоздушные потоки с твердодисперсными, физическими включениями – пылью, золой, аэрозолями, туманами, парами (пылеуловители), а также комплексные установки для одновременного процессинга сложных пылегазовоздушных фаз (пылегазоуловители).
В англоязычной терминологии газоочистка может быть выражена через сочетания gas treatment, gas cleaning или gas purification.
Методы газоочистки и классификация ГОУ
Улавливание или обеззараживание нежелательных или опасных компонентов может происходить на различных базисах. Среди фундаментальных методов фильтрации отметим следующие:
- Механическая газоочистка – физический захват твердых примесей в механических пылеуловителях волоконного, инерционно-гравитационного, электростатического и других типов;
- Мокрая газоочистка абсорбцией (скрубберы и абсорберы) – поглощение химически активного (газового / аэрозольного) или механического фильтрата в объеме жидкости (воды или абсорбента);
- Метод сухой адсорбции и каталитического захвата (промышленные угольные, цеолитные фильтры) – тонкое улавливание газовых и аэрозольных компонентов в поверхностном слое микропористого материала (адсорбента), в некоторых случаях – с параллельным протеканием химических / каскадных каталитических реакций;
- Ионный обмен (фильтры РИФ) – обмен ионами между фильтрующим материалом и веществами, демонстрирующими электролитическую активность (очистка воздуха от паров кислот, щелочей, солевых растворов, кетонов, эфиров, спиртов и иных полярных растворителей).
Можно категорировать системы очистки газов и по другим базисам. По принципу эффективности очистки воздуха газоочистные установки (ГОУ) можно разделить на аппараты грубой и тонкой фильтрации, по использованию жидкости в качестве фильтрующего функтора – на сухие и мокрые, по способности к обезвреживанию активных включений – на химические и механические (не-химические).
Часто фильтровентиляционные агрегаты – для увеличения эффективности и производительности – объединяются в комплексы двухстадийной газоочистки (или даже в трех- и четырехступенчатые системы).
Нередко градация фильтров типа ГОУ проходит не по методу и типу очистки, а по по отраслевому маркеру – газоочистка для печей, для металлургии, для котлов, ТЭЦ, ТЭС и других объектов энергетики, для пищевой, мукомольной промышленности, для очистных сооружений (КНС), для ГПЗ, для инсинераторов и мусороперерабатывающих заводов, алюминиевых предприятий и т.д.
Типы газоочистного оборудования промышленного назначения
Рассмотрим детальнее типы газоочистных систем и вкратце коснемся назначений и принципов их работы.
Сухая газоочистка
Под сухой очисткой газов подразумеваются такие процедуры, в которых задержание примесей идет на безжидкостном базисе, то есть, ни вода, ни какой бы то ни было другой абсорбент / коагулянт не применяется.
Среди наиболее востребованных и распространенных аппаратов следует выделить циклонные пылеуловители, рукавные и иные волоконные / текстильные фильтры, адсорбционные системы и электростатические преципитаторы.
Циклоны
Циклоны представляют собой простые, но надежные, выносливые и неприхотливые ротационно-гравитационные пылеуловители, показывающие хорошую эффективность в улавливании механических включений крупной дисперсности (опил, стружка) и среднедисперсной пыли.
Принцип действия циклонных пылеосадителей заключается в пропускании (и параллельном завихрении) запыленного потока в цилиндроконической (или цилиндрической) камере: закручивающийся внутри колонны партикулят, за счет инерции, относится на внутренние стенки камеры и, теряя кинетический потенциал, отводится в пылесборный бункер:
- В «традиционных» цилиндроконических противоточных циклонах осаждение пылевой взвеси происходит под действием гравитации и вторичного нисходящего пристеночного потока;
- В горизонтальных циклонах гравитационная составляющая отсутствует – пыль попадает в специальные прорези в стенках камеры и отводится в пылеприемник.
Циклоны широко применяются на всех производствах, связанных с генерацией опилок, стружки, щепы, пыли, то есть, побочных продуктов механической обработки – особенно часто, в деревообрабатывающей отрасли (операции лущения, фрезерования, пиления, строгания, точения, измельчения).
Помимо этого, циклоны широко используются и в теплоэнергетическом секторе – как самостоятельные золоуловители или в составе систем газоочистки дымов (в роли предварительных фильтров).
Быстрое знакомство с циклонными фильтрами, видео с канала «ПЗГО»
Узнайте больше о типах циклонов, их назначениях и характеристиках в разделе статей нашего сайта.
Рукавные фильтры
Рукавные фильтры относятся к устройствам тонкой газоочистки от механических примесей и показывают значительно более высокую эффективность захвата микродисперсных твердых частиц, чем циклоны.
Название агрегатов продиктовано наличием внутри рабочей камеры блока фильтровальных рукавов – текстильных микропористых мешков, закрепленных на проволочных каркасах цилиндрического, эллипсоидного или прямоугольного сечения.
При пропускании загрязненного потока через рукавный фильтр пыль оседает на внешней стороне мешков, а воздух, проникая через микропоры, выводится в т.н. чистую камеру, а оттуда – обратно в цех или во внешнюю атмосферу.
При отсутствии требований по компактности целесообразно проектировать агрегаты с цилиндрическими каркасами под рукава, для повышения же компактности часто выбирается узкое прямоугольное сечение. Каркасы эллипсоидного (овального) сечения используются редко.
Скапливающаяся на рукавах пыль, (т.н. пылевая шуба), препятствует прохождению воздуха через рукава, поэтому все мешочные пылеосадители подразумевают комплектацию встроенными системами регенерации – самоочистки рукавов.
Основные способы самоочистки мешков – это вибровстряхивание и импульсная продувка:
- Встряхивание – это вибрационное воздействие на блок рукавов, которое, как правило, подразумевает остановку процесса газоочистки на время регенерации фильтра, (поэтому такие устройства целесообразно использовать в парах);
- Импульсная продувка – это периодические, мощные кратковременные аэродинамические удары, направленные изнутри рукавов вовне, (сбрасывающие осевший слой пыли в пылесборник).
Рукавные фильтры газоочистки используются в условиях необходимости высокоэффективного захвата твердого партикулята, (ПДК по ГОСТ, ISO, ГН, СанПин), преимущественно – на участках скоростной механообработки, а также в зерно-мукомольной, пищевой, металлургической, рудоперерабатывающей и других сферах промышленности.
Ознакомьтесь подробнее с характеристиками и особенностями мешочных пылеуловителей в видео
Рукавный фильтр для печных выбросов, производство «ПЗГО». Температурное воздействие на фильтроматериал нивелируется подмешиванием в очищаемый поток прохладного атмосферного воздуха
Мы предлагаем к реализации и внедрению широкую линейку каркасных рукавных фильтров ФРКИ / ФРИП с наиболее надежной и долговечной системой регенерации – с обратной импульсной продувкой. Пожалуйста, обращайтесь за консультацией.
Иные волоконные фильтры
Текстильные и иные волоконные материалы используются и в других фильтровентагрегатах класса HEPA / EPA, предназначенных для результативной очистки небольших объемов среды с низким содержанием загрязнителей.
Волоконные функторы часто встречаются в устройствах очистки воздуха от покрасочного аэрозоля (гармошки, ленты, гофры), в медицинском аспирационном оборудовании (сменные кассеты, картриджи, патроны), в аппаратах воздухоочистки и вентиляции лабораторий и т.д.
Фильтрующие элементы в таких системах, как правило, не подлежат регенерации и являются одноразовыми.
Электрофильтры
Электрофильтры относятся к высокоэффективных сухим пылеуловителям сверхтонкой очистки.
Принцип работы заключается в предварительном наделении пылевых частиц электрическим зарядом путем пропускания механически загрязненного потока через камеру коронного разряда, после чего заряженные частицы попадают в секцию электродов – трубчатых или пластинчатых – на поверхности которых и происходит осаждение частиц, за счет взаимного «примагничивания» противоположных электрических зарядов.
Электрофильтры используются в крупной промышленной и муниципальной энергетике, но даже в этих отраслях их все чаще заменяют на системы газоочистки других классов, (чаще – двухстадийные "циклон-скруббер"), и этому есть несколько причин:
- Очень высокое энергопотребление установок, строгие требования по мощности и стабильности электросети (в рамках генерации постоянного тока);
- Необходимость привлечения квалифицированного персонала (для планового обслуживания установок);
- Слабая экономическая эффективность в условиях газоочистки небольших объемов пылевых выбросов;
- Неспособность к нейтрализации аэрозольсодержащих, липких, токсичных компонентов, (особенно важно с ракурса очистки тонкой дымов);
- Технически капризные системы самоочистки электродов, (особенно – мокрые системы омывания электродов).
Адсорбционные установки
Адсорбционные установки представляют собой класс систем ультратонкой фильтрации газообразных и микроаэрозольных примесей, (а также, в некоторых случаях – финишного осушения потоков).
Газоочистка идет по принципу адсорбции, то есть, захвата нежелательных включений в поверхностном слое фильтроматериала, (т.н. адсорбента).
Поток проходит через рабочую камеру аппарата, заполненную массивом микропористого гранулированного материала, в котором, на базисе молекулярного сита и / или каталитического (химического) взаимодействия, идет улавливание искомых компонентов – в порах, чей размер соответствует кинетическим диаметрам улавливаемых поллютантов.
Общая площадь эффективной поверхности адсорбента может достигать до 100 и более м2 на 1 грамм материала.
Марки адсорбентов нередко включают указание на кинетический диаметр улавливаемых веществ. Так, например, для захвата сероводорода, чей молекулярный диаметр составляет 40 ангстремов, изготавливаются специализированные активированные угли марок СКТ-4, ФК-4, АГ-4. Впрочем, производители часто дают своей продукции собственные запатентованные названия, к примеру, SilCarbon, Sulpho и т.д.
Адсорберы используются для улавливания широкого спектра загрязнителей газообразной и аэрозольной природы – сернистых и азотистых соединений, эфиров, спиртов, кетонов, ароматических углеводородов, альдегидов, фенолов, паров ртути и т.д.
Почти всегда уловленные в адсорбенте компоненты могут быть извлечены и выгодно утилизированы или рекуперированы. Узнайте больше о регенерации адсорбента и подходах к десорбции на нашем официальном сайте.
Промышленный колонный адсорбер для улавливания сернистых соединений
Высочайшая результативность и большая сорбционная емкость используемых фильтрующих субстратов делает адсорбционные фильтры лучшим решением для проведения процедур промышленной дезодорации, (удаления неприятных и едких производственных запахов).
Адсорберы нашли применение во множестве производственных отраслей: от пищевой промышленности, ГПЗ, очистных сооружений, химии и нефтехимии до инсинераторов мусоросжигательных заводов, выбрасывающих огромное количество фуранов и диоксинов – поллютантов, в отношении которых адсорбция является единственным методом нейтрализации.
Мокрая газоочистка абсорбцией
К аппаратуре мокрой газоочистки относятся такие аппараты и установки, в которых задержание нежелательных примесей происходит при непосредственном участии жидкости – воды или активного абсорбента, представляющего собой кислый, щелочной, бромистый, марганцевый или иной раствор.
Мокрые газовоздушные фильтроагрегаты востребованы в тех отраслевых условиях, где сухие аппараты и системы либо не показывают должной эффективности, либо недопустимы с точки зрения экологической и / или человеческой безопасности (фильтрация влажных, пожароопасных и взрывоопасных сред, высокотоксичных пылегазовых включений, электризующихся пылей и других технологически сложных фаз).
Быстрый обзор типов и принципов работы мокрых газоочистителей и пылеуловителей
Основными классами мокрого абсорбционного оборудования для индустриальной очистки газов и пылеулавливания являются скрубберы и абсорбционные фильтры.
Скрубберы и абсорберы
Несмотря на то, что и скрубберы, и абсорберы утилизируют общий фундаментальный принцип – улавливание поллютантов в жидкостной преграде – между ними есть условное различие:
Абсорберами чаще называют аппараты и установки для очистки воздуха от газообразных и аэрозольных выбросов;
Скрубберами же, в основном, именуют промышленные пылеуловители, работающие по принципу коагуляции, т.е. жидкостного «склеивания» твердых примесей (друг с другом и с абсорбентом / водой).
Несмотря на эти, строго технические, различия, на практике названия данных классов оборудования часто являются взаимозаменяемыми: например, фильтр Вентури может фигурировать в документации и как скруббер Вентури, и как абсорбер Вентури, барботажный тарельчатый фильтр может именоваться и пенным скруббером, и пенным абсорбером и т.д.
В зависимости от представления жидкостной преграды внутри рабочей камеры абсорбционного аппарата (скруббера или абсорбера), варьирует назначение и, как следствие, область применения агрегата.
Укажем в списке ниже типы жидкостных преград, соответствующие им типы скрубберов и абсорберов, а также затронем рациональные назначения сорбционных аппаратов.
По ссылкам – дополнительная информация по каждому типу скруббера / абсорбера (с переходом на наш официальный сайт gas-clraning.ru)
- Распыляемый абсорбент – полые форсуночные скрубберы и мокрые циклоны ЦВП (общее пылеулавливание, при заправке активного раствора возможно проведение очистки дымовых выбросов умеренной активности / токсичности. Стекающая по стенкам аппаратов жидкость, т.н. падающая пленка, также выступает в роли фильтрующего функтора);
- Турбулентный микротуман – скоростные скрубберы Вентури (универсальные пылегазоуловители широкого поля применимости, отличающиеся высочайшей степенью очистки выбросов, содержащих липкие, смолянистые, клейкие, вязкие вещества, в том числе, в составе дымовых эмиссий);
- Жидкостная микропленка на массиве насадочных тел – абсорберы со стационарной насадкой (эффективные химические газоочистители для обеззараживания газоаэрозольных и пародымовых выбросов экстремальной активности / токсичности);
- Пенный слой – пенные абсорберы (универсальные дымоочистители, показывающие предельную результативность фильтрации дымовых эмиссий – как в разрезе захвата кислых компонентов SOx, NOx, H2S, HCl, так и зольных включений. Агрегаты также находят широкое применение в тонкой механообработке, гальванике, химии, нефтехимии, ЦБК и т.д.);
- Кипящий / псевдоожиженный слой – скрубберы с подвижной насадкой (высокопроизводительные пылегазоуловители, способные к эффективной фильтрации объемных потоков с высокой концентрацией комплексных, многокомпонентных загрязнителей. Рациональные области применения: горнорудная, добывающая и перерабатывающая промышленности, асфальтобитумные, железобетонные, бетонные, кирпичные заводы, крупная твердотопливная энергетика, металлургия, нефтехимия).
Завод «ПЗГО» предлагает к производству и локальному вводу в эксплуатацию все типы скрубберов и абсорберов, изготавливаемых на собственных линиях полного цикла по собственным патентам и технологиям. Пожалуйста, не стесняйтесь задать нам любые вопросы.
Рамные ионообменные фильтры
Рамные ионитные фильтры газоочистки (РИФ и субклассы РИФ-ФК и ФК) предназначены для улавливания / нейтрализации пароаэрозольных примесей, проявляющих свойства электролитов / полярных растворителей, то есть, веществ, которые на молекулярном уровне обладают выраженным дипольным моментом).
Аппараты и комплексы на базе РИФ показывают высочайший КПД обезвреживания паров кислот и щелочей, кетонов, эфиров, спиртов, диметилформамида, диметилсульфоксида и др.
Принцип действия РИФ заключается в пропускании обрабатываемой фазы через волоконные элементы, пропитанные ионообменным материалом. Протекает ионный обмен, обрабатываемые вещества трансформируются в безопасные соединения, например, CH3COOH + NaOH → H2O + C2H3NaO2 (ацетат натрия).
Вы можете в еще больших деталях ознакомиться с особенностями и характеристиками фильтров РИФ на нашем сайте.
Газоочистка в металлургии
Металлургия – один из мощнейших генераторов пылегазовых выбросов в атмосферу. Производство сталей, чугунов, черных и цветных сплавов сопряжено с образованием широкого поля опасных – как для природы, так и для Человека – компонентов.
Это и микродисперсная пыль, и кислые газы, и токсичные пародымовые включения. В современной металлургии используется широкая номенклатура печей, плавильных, закалочных, агломерационных и иных сопутствующих агрегатов, которые ощутимо отличаются в плане отходящих загрязнителей.
Следует иметь в виду то, что при использовании твердого топлива (угля, кокса, антрацитов, мазута) в дымовых выбросах – помимо прочего – всегда будет присутствовать стандартный, но неприятный «букет» результантов сгорания органики, (также характерный для твердотопливной энергетики).
Рассмотрим подробнее специфику эмиссий металлургических печей и агрегатов.
- Доменные печи – пыль (оксиды металлов, шлаки, шихта, элементарная сера) и доменные / колошниковые газы, в основном, SO2, NO2, CH4, CO2, CO;
- Агломерация железнорудных концентратов – оксиды углерода, азота, (особенно – NO) и окислы серы, аглошихта различной дисперсности;
- Мартеновские выбросы – высокая концентрация активного щелочного CaO, объемные включения маслянистых и смолистых веществ;
- Конвертерные производства – газы экстремальной температуры (до + 1800 Цельсия), твердые включения до 200 г/м3 (плавильная пыль FexOx после продувки), взрывоопасность при содержании кислорода > 5%. Основной газовый состав – оксиды углерода CO и CO2;
- Роторные печи в цветной металлургии / газоочистка алюминиевых предприятий – широкий спектр высокотоксичных выбросов после термического разложения флюсов, присадок, солей;
- Ферросплавные агрегаты / рудовосстановительная металлургия – токсичные и взрывоопасные ферросплавные газы, состоящие из оксидов углерода, водорода, метана, азота и диоксида серы.
Газоочистка в металлургии – сложный и вариативный процесс, который должен строго учитывать тип печного агрегата и сопутствующие технологические условия.
Так, к примеру, для очистки эмиссий роторных печей, в которые в качестве присадок загружаются значительные количества NaCl и KCl, рациональна установка двухступенчатой системы на базе циклона и рукавного фильтра. Для нейтрализации остаточных загрязнителей может быть дополнительно установлен скрубберный фильтр.
Комплекс газоочистки печных выбросов от "ПЗГО"
Отражательные же печи, напротив, не генерируют выбросов особой токсичности, и эмиссии, в основном, состоят из пыли с небольшими включениями оксидов серы и азота. Для агрегатов такого типа высокую рациональность покажет установка систем циклон-рукавный фильтр или циклон-скруббер.
В случае плавки (переплавки) металлических отходов, плохо очищенных от СОЖ, резиновых прокладок или иных уплотнительных / побочных элементов образуется много гари, эффективно уловить которую может лишь мокрый абсорбционный фильтр.
В целом, системы газоочистки в металлургии могут включать любые типы фильтрооборудования:
- Циклоны – для предочистки потока от крупной и средней «механики»;
- Рукавные фильтры – для тонкой очистки от твердого партикулята;
- Скрубберы и абсорберы – для фильтрации токсичных выбросов, а также влажных / смолистых / взрывоопасных дымов;
- Адсорберы – финишная доочистка от активных микропримесей, (особенно, в рамках приведения ПДК к нормативным значениям).
Пожалуйста, не стесняйтесь обратиться в «ПЗГО» – мы скрупулезно проанализируем характер эмиссий Вашего участка и – на принципе необходимой достаточности – подберем наиболее технологически и экономически рациональный аппарат или систему газоочистки.
Очистка газовых выбросов в энергетике
Энергетика делит с металлургией пьедестал чемпионов по вредным пылегазовым выбросам в атмосферу. Несмотря на то, что объекты энергетического сектора не подразумевают использование дополнительных – кроме топлива – катализаторов в виде флюсов, присадок, солей и других веществ, объемы выбросов данной отрасли на порядки превосходят металлургические.
Объемы выпадаемых на почву сульфатных веществ достигают до 2 тонн на 1 кв. км. В промышленных центрах – до 9 тонн на кв. км. (согласно Государственному Докладу «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2019 году»).
Основными поллютантами, в отношении которых проводится газоочистка котельных, ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС, являются «традиционные» оксиды серы, окислы азота, хлороводород, сероводород, а также кетоны, альдегиды, мышьяк, ртуть, кадмий, теллур и множество второстепенных включений.
В зависимости от типа энергообъекта и целей газоочистки могут использоваться как сухие, так и мокрые аппараты:
- Сухие циклонные пылеуловители, особенно, мультициклонные батарейные исполнения БЦ – для очистки выбросов от зольных частиц;
- Скрубберы и абсорберы – для полной многокомпонентной очистки или в качестве финишной ступени фильтрации пылевых и газовых компонентов, (включая кислые газы и микропримеси). Наибольшую востребованность в энергетической отрасли показывают скрубберы Вентури, пенные абсорберы и скрубберы с кипящим слоем (для крупных объектов).
Мокрые фильтры газоочистки от «ПЗГО» показывают предельную результативность пылегазовой очистки отходящих газов твердотопливных котлов даже при использовании обычной воды. Пожалуйста, обращайтесь за консультацией.
Технические характеристики газоочистного оборудования от «ПЗГО»
Оборудование для промышленной фильтровентиляции, изготавливаемое, реализуемое и внедряемое «Приволжским Заводом Газоочистного Оборудования», демонстрирует широкий перечень преимуществ:
- Любые отраслевые решения – от малых пищевых комбинатов и химических лабораторий до крупных доменных печей и теплоэлектростанций регионального значения;
- КПД газоочистки ≈ 96-99% (для любых примесей, включая взрывопожароопасные, высокотоксичные, химически активные, абразивные, липкие и высокотемпературные с t до + 900 Цельсия);
- Простота монтажа, эксплуатации и обслуживания оборудования, полная автоматизация систем;
- Малое сопротивление систем и комплексов, практически не влияющее на давление в магистралях Заказчика;
- Богатая комплектация базовой поставки, включающая все необходимое вспомогательное оборудование и обслуживающие конструкции;
- Исключительная надежность, долговечность, компактность, экономичность, эстетичность и стоимость от прямого производителя.
Производство и внедрение ГОУ
По вопросам индивидуального инжиниринга, производства и внедрения оборудования промышленной газоочистки, пожалуйста, контактируйте с нами через данный Дзен-канал, через наш сайт или заполняйте удобный Опросник Заказчика.
Быстро поставим аппаратуру по России, СНГ, Азии, Европе. Профессиональный монтаж, шефмонтаж, обучение персонала навыкам эксплуатации. Полная документация, гарантия.