Скруббер для очистки газов сухим способом

Скруббер

Компания Plast-Product производит скрубберы абсорберы и центробежно-барботажные установки, аппараты которые используются для очистки воздуха от пыле-газо-воздушных смесей и токсичных испарений.

Компания Plast-Product производит скрубберы абсорберы и центробежно-барботажные установки, аппараты которые используются для очистки воздуха от пыле-газо-воздушных смесей и токсичных испарений.

Типы промышленных газообразных выбросов

В настоящее время существенно увеличились требования законодательства и нормативных отраслевых актов по охране окружающей среды. Каждое предприятие, выбрасывающее в нее различные загрязнители, платит за загрязнение окружающего воздуха, если они не превышают установленные нормативы. В случае превышения нормативов на такие предприятия налагают штрафные санкции вплоть до приостановки производства. Для очистки промышленных газообразных отходов используются газоочистительные аппараты.

В зависимости от характера газовые выбросы могут быть следующих типов:

1. ПГО т. Содержат твердые компоненты загрязнителей в виде пыли. Отходы с органическими загрязнениями обозначаются ПГО т.о., с неорганическими ПГО т.н.
2. ПГО г. В составе отходов токсичные примеси находятся в газообразном состоянии, могут быть органического и неорганического происхождения.

Скруббер используется не только для очистки промышленных газов с твердыми загрязнителями, он успешно работает и во время улавливания газообразных загрязнителей. Аппарат мокрой очистки намного эффективнее, чем такой же аналог с сухой очисткой. Полые скрубберы работают при гидравлическом сопротивлении до 25 мм вод. ст., в состоянии улавливать твердые частицы Ø ≥ 10 мкм. Если на него дополнительно установить трубки Вентури, то скруббер в состоянии улавливать пыль диаметром до 1 мкм, при этом гидравлическое сопротивление возрастает до 1000 мм вод. ст.

• 
• 

Устройство и принцип работы скруббера

В переводе с английского скруббер обозначает «чистить», «скрести», используется как для очистки загрязненного воздуха или в технологических целях для охлаждения и увлажнения газов. Функционирование скруббера позволяет выполнять промывку полезных ископаемых. Могут быть прямоточными барабанными цилиндрической или конической формы. Внутри барабана загружаемый материал перемещается при помощи лопастей или спиралей, промывается подаваемой под давлением водой, при этом глинистые примеси вымываются и удаляются.

Прямоточный скруббер используется для очистки легко- и среднепромывистых составов, в них материалы и вода двигаются в одном направлении. В противоточных скрубберах материал и вода движутся в противоположных направлениях, за счет чего повышается интенсивность промывки. Но чаще всего скруббер используется для очистки от загрязнений промышленных газов.

Как работает агрегат

Показатели высокой очистки газов от мелких частичек пыли достигаются за счет использования технологии мокрой очистки – самая

распространенная конструкция скруббера. Во время увеличения скорости потока вода разбивается на мельчайшие капли, которые впоследствии конденсируются на твердых частицах. В дальнейшем поток подается в расширитель, скорость движения потока значительно уменьшается, происходит процесс коагуляции. Тяжелые коагулянты осаждаются и попадают в специальный приемник, очищенные газы выводится из агрегата наружу или подаются в технологические трубопроводы для повторного использования в производственных целях.

Преимущества мокрых скрубберов

Смачивание и дальнейшее удаление твердых частиц осуществляется во время соприкосновения воды с твердыми частицами и стекания водяной пленки по стенкам агрегата, динамического контакта в завихрениях и комбинированным методом. Предварительная очистка загрязненных газов выполняется в полых или с насадкой скрубберах. К преимуществам устройства относятся следующие эксплуатационные характеристики:

1. Высокая степень очистки воздуха. Некоторые скрубберы Вентури могут улавливать твердые частицы Ø ≥ 0,1 мкм. Такие показатели полностью отвечают существующим нормативным требованиям по очистке промышленных газовых выбросов в атмосферу.
2. Относительно низкая стоимость. За счет этого уменьшается себестоимость продукции, увеличивается прибыльность предприятий.
3. Универсальность применения. Скрубберы Вентури могут не только очищать воздух, но и охлаждать или увлажнять его.

Труба Вентури изготавливается из металла или пластика. Скруббер из полипропилена, предлагаемый нашей компанией, позволяет понижать сметную стоимость монтажных и пусконаладочных работ. Наиболее изнашиваемые зоны имеют надежную защиту сменными вставками из прочных легированных сталей. По мере износа вставки меняются, после обслуживания скруббер полностью сохраняет свои первоначальные технические характеристики. Назначение скруббера из пластика – тонкая чистка воздушных смесей.

Виды скрубберов

В зависимости от типа и количества загрязнителей промышленность использует несколько видов агрегатов. Каждый скруббер имеет свои технические показатели и отличается по конструкционным особенностям, функционирование скруббера осуществляется по различным схемам.

Полые скрубберы (форсуночные)

Наиболее простые агрегаты, имеют невысокое гидравлическое давление, что позволяет упростить конструкционную схему. Полые скрубберы могут быть прямоточными и противоточными, форсунки устанавливаются по центру или периметру аппарата. Диаметр форсунок выбирается в зависимости от размеров твердых загрязнителей. Скруббер представляет собой пустотелую или квадратную, как правило, вертикальную емкость, установленные в верхней части форсунки перекрывают водяными факелами всю площадь сечения. Загрязненный воздух подается в нижнюю часть агрегата и во время передвижения вверх очищается водяным туманом. Шламовая вода собирается в емкость для абсорбента и выводится для утилизации, дальнейшей очистки или переработки. Скорость газов подбирается с таким расчетом, чтобы капли воды с твердыми частицами не выводились наружу, а оседали в агрегате. Унос жидкости увеличивается пропорционально возрастанию воздушного потока.

Насадочные скрубберы

Внутри емкости дополнительно монтируются различные насадки, что повышает эффективность процесса очистки. Насадки используются лишь для улавливания смачиваемой пыли, могут иметь поперечное, прямоточное и противоточное орошение. За счет использования насадок на 40% уменьшается количество воды, используемое для очистки загрязненного воздуха, понижается рабочее гидравлическое давление. Насадки имеют формы кругов, плоских перегородок или спиралевидных колец, используются для увеличения контактной поверхности очищающей воды с загрязнителями, за счет чего обеспечивается большая контактная поверхность твердых частиц с водой. Это позволяет при низкой скорости движения воздушного потока гарантировать высокую степень очистки. Уменьшаются размеры установки, нет надобности монтировать на скруббер мощные насосы и вентиляторы.

Насадочные скрубберы применяются на больших коксохимических заводах, могут устанавливаться по 4–5 штук с последовательным подключением. Во время определения количества насадок принимается во внимание, что на кубометр очистки газа в час необходимо не менее 1,8 м 2 площади насадки. Устройство и схема подключения выполняются таким образом, чтобы была возможность отключения любого скруббера для профилактических или

ремонтных работ без остановки технологического процесса. Для повышения безопасности использования очистных сооружений переточные ящики соединяются между собой. Такая схема исключает перенаполение емкости во время проблем с выкачивающими насосами.

Пенные скрубберы

Загрязненные газы подаются на специальные решетки с отверстиями диаметром до 5 мм. При высокой скорости потока жидкость, размещаемая на решетках, переходит в пенообразное состояние и поглощает твердые частицы Ø ≥ 5 мкм. Пенный скруббер может освобождать газовоздушную смесь от аэрозолей полидисперсного состава, работает в режиме турбулентности при скорости воздушного потока всего 4–5 м/с. Пенные аппараты имеют эффективность улавливания частиц диаметром 5 мкм не менее 99%. Второе название такого агрегата тарельчатый скруббер.

Центробежные скрубберы

Газовые потоки равномерно смешиваются с орошаемой жидкостью и вращаются в корпусе агрегата. Центробежная сила отбрасывает более тяжелые смоченные твердые к стенкам, далее они стекают в приемники. Центробежные скрубберы самые простые и самые производительные агрегаты, степень очистки частиц диаметром более 30 мкм не менее 90%. Чем меньше размер загрязнителей, тем меньше эффективность их улавливания. Такой скруббер имеет гидравлическое сопротивление в пределах 400–850 Па.

Скрубберы Вентури

Принцип действия основан на особенностях трубы Вентури, в разрезе она напоминает песочные часы с узкой средней частью. В верхний конус подаются загрязненные газы и вода, в средней части поток значительно ускоряется, вода разбивается на мельчайшие капли и обволакивает твердые частицы. В нижней части (диффузоре) скорость движения уменьшается, частицы пыли склеиваются между собой и опускаются в специальный поддон. Чистый воздух скрубберы Вентури выбрасывают в атмосферу.

Труба Вентури дает возможность уменьшать скорость подачи загрязненного воздуха, необходимое ускорение потока происходит автоматически за счет особенностей профиля. Диаметры трубы в различных местах выбираются на основании расчетных данных.

Расчет скрубберов

Степень очистки загрязненного воздуха имеет прямую зависимость от площади контакта пыли и капель воды. Чем меньше капли воды, тем меньшего диаметра пыль они могут намочить, а впоследствии удалить из воздушного потока. Габаритные размеры и количество полок определяется в зависимости от процентного содержания твердых частиц в воздухе. Скрубберы Вентури рассчитываются по площади поперченного сечения устройству, скорости воздушного потока, диаметру форсунок и их количестве, расходу воды и сливному порогу. Расчет делается в несколько этапов.

1. На первом этапе принимается во внимание, что во время очистки газов от пыли скруббер не меняет их температуру. Заказчики в исходных данных указывают требования по степени конечной очистке и параметры загрязнителей. Зная эти параметры, определяется диаметр колонны с учетом гидравлического сопротивления трубы, подбирается диаметр горловины.
2. На втором этапе подсчитывается минимальный объемный расход жидкости, количество и диаметр форсунок. На основании полученных данных по специальному каталогу подбирается циклон каплеуловителя и рассчитывается общее гидравлическое сопротивление. Скрубберы Вентури пока не имеют универсальных закономерностей, позволяющих заранее узнать эффективность и производительность агрегатов. В связи с этим для каждого отдельного случая необходимые показатели процессов рекомендуется выявлять после широких испытаний и только потом изготавливать скруббер.

Тепловые расчеты

Дополнительно при расчете скрубберов, очищающих горячие газы, необходимо знать количество тепла, отнимаемого у газовой смеси. От этих показателей зависит объем подаваемой воды, при этом принимаются во внимание стандартные нормы на скруббер. На кубической метр газовой смеси требуется не менее 40 дм3 воды при температуре +35°С. На основании расчетов проектировщики должны получить данные по размерам, расходу воды, гидравлическому сопротивлению и эффективности очистки. С учетом расчетов изготавливается скруббер из полипропилена.

Возможности компании

Наша компания реализует продукцию стандартных размеров, по желанию скруббер может проектироваться по эскизам заказчика. Для уточнения технического задания нужно связаться с ответственными сотрудниками, одновременно они окажут помощь в выборе оптимального варианта, скруббер будет точно соответствовать особенностям производственной технологии.

Источник

Скруббер для очистки газов сухим способом

Скрубберы — аппараты для мокрой очистки газов

Что такое скруббер, принципы работы скруббера

Скруббер — аппарат, предназначенный для очистки газа от различных примесей при помощи промывки газовой среды жидкостью (как правило, это вода).

Сферы применения данного устройства:

• Машиностроение;
• Химическая промышленность;
• Металлургия черная и цветная;
• Нефтедобыча и нефтехимическая промышленность;
• Угольная промышленность;
• Электростанции;
• Другие области промышленности, где возникает необходимость очистки газа от мелкодисперсного загрязнения.

Как работает скруббер?

В основе скрубберного процесса метод мокрой очистки — газовая среда в рабочей камере смешивается с водой или иной технической жидкостью, в результате капли воды обволакивают частицы пыли или другого загрязнения, после чего чистый газ уходит в атмосферу, а отработанная вода сливается из рабочей камеры.

Благодаря такому принципу действия, «мокрый скруббер» может очищать газ до 99%.

Основные части любого скруббера:

Рабочая камера различной формы (как правило, цилиндрической);

Форсунки для подачи воды;

Два патрубка — для подачи грязной и для выхода чистой газовой смеси;

Различные виды насадок (решетки, провальные тарелки и т.д.) — то, чем заполнен скруббер;

Отвод для слива отработанной жидкости — шлама.

Виды скрубберов

Скрубберы различаются по принципу работы — от этого зависят размеры и производительность скрубберов.

Основные типы скрубберов:

Центробежный (он же форсуночный);

Тарельчатый (который в свою очередь делится по принципу работы на пенный и барботажный).

Скруббер с насадкой

В корпусе такого газоочистителя устанавливаются специальные насадки, которые позволяют улучшить качество работы аппарата.

Применение насадок позволяет увеличить площадь контакта газа и очистительной жидкости, как следствие, качество очистки газовой среды у подобных устройств выше.

При этом, насадка увеличивает гидравлическое сопротивление газов. Кроме того, насадка быстро загрязняется, что ограничивает применение насадочного скруббера. Также применение насадок усложняет конструкцию, что делает разборку и ремонт более проблематичными.

Схема насадочного скруббера:

Скруббер Вентури

Подобный тип газоочистителя представляет собой две конусообразные секции, соединенные узкой горловиной. Поток газа движется из верхней секции в нижнюю, встречая поток жидкости в горловине.

В основе работы эжекторного скруббера лежит уравнение Бернулли — с уменьшением поперечного сечения секции увеличивается скорость газа, достигая максимальной скорости в горловине, где, благодаря эффекту турбулентности, поток газа разбивает струю воды на множество мелких капель, которые улавливают мелкие частицы, тем самым очищая газ.

Недостатком подобного аппарата является быстрый износ стенок секций, которые постоянно подвергаются разрушительному воздействию газа на высокой скорости.

Схема скруббера Вентури

Полые скрубберы

Такой вид аппарата представляет из себя полую емкость, с установленными внутри форсунками, через которые подается вода. Газовая смесь подается через патрубок внизу скруббера, проходит через водяную завесу и очищается. Чистый газ выходит через патрубок в верхней части емкости, а отработанная вода стекает в специальную емкость, после чего выводится в канализацию.

Схема полого скруббера

Тарельчатые скрубберы

В подобном типе скруббера газ взаимодействует с жидкостью на горизонтально расположенных тарелках внутри полой емкости. При небольших пропускных скоростях (до 1 м/с), газовая смесь барботирует в виде пузырьков, при больших скоростях (до 2 м/с) начинает образовываться пена. Соответственно, тарельчатые скрубберы по принципу работы делятся на барботажные и пенные.

Схема тарельчатого скруббера

Барботажные скрубберы

В таких газоочистительных аппаратах газовая смесь проходит в виде пузырьков через пласт жидкости. Этот способ очистки эффективен против крупных частиц из-за большой площади контакта газа с очищающей жидкостью. Однако, недостатком такого агрегата является низкая производительность за счет ограничений скорости потока газа.

Схема барботажного скруббера

Пенные скрубберы

Разновидность тарелочного скруббера, в котором газ, взаимодействуя с очищающей жидкостью на провальных тарелках, образует пенный слой, который и улавливает загрязнение. Пенные скрубберы более эффективны, нежели барботажные за счет большей скорости потока газа.

Схема пенного скруббера:

Центробежные скрубберы ВТИ (Всесоюзного теплотехнического института)

Принцип работы этого аппарата следующий: газовая среда подается через наклонный патрубок внизу конструкции, форсунки в верхней части скруббера подают воду, которая образует пленку на стенках емкости. Эта пленка собирает загрязнение и вместе с ним стекает вниз в отстойник.

К преимуществам центробежного форсуночного скруббера относится высокая степень очистки (от 80 до 99%). К недостаткам относиться большой расход воды и быстрый износ стенок скруббера.

Схема центробежного скруббера

Расчет скруббера

Пример расчета для полого безнасадочного скруббера

1. Для начала необходимо составить уравнение теплового баланса, для которого в свою очередь необходимо знать исходные параметры, а именно:

Начальная, а также конечная температура воды в °С (обозначаются в уравнении t′₂ и t»₂ соответственно);

Расход сухого газа кг/с, обозначается G₁;

Влагосодержание сухого воздуха, d, в г/кг, или же температура газа t′1, измеряется в °С;

Энтальпия газа на входе в скруббер, в кДж/кг сухого воздуха, обозначается как I₁.

Итоговое уравнение изменения тепловой энергии выглядит как:

G₂ — это расход воды на охлаждение, измеряется в кг/с;

I₂ — это размер энтальпии воздуха на выходе из скруббера, измеряется в кДж/кг сухого воздуха;

При расчете низкотемпературных газожидкостных скрубберов Q_п (потери тепла в окружающую среду) можно пренебречь.

2. Приращение или убыль воды в ходе процесса тепломассообмена рассчитывается по формуле:

Теплообмен рассчитывается по формулам:

V_а — активная площадь аппарата, измеряется в м 3 ;

∆t — температурный напор, измеряется в °С;

F — поверхность капель в объеме скруббера, измеряется в м 2 /м 3 ;

φ — коэффициент несовершенства процесса тепло- и массообмена;

α — коэффициент теплообмена поверхности капли, измеряется в Вт/(м 2 ·К);

k_υ— коэффициент теплообмена объема скруббера, измеряется в Вт/(м 3 ·К);

3. Расчет диаметра скруббера осуществляется по формуле:

При этом показатель средней скорости потока газа w берется как константа и составляет 0,8-1,5 м/с.

4. Расчет размеров капли воды или очищающей жидкости напрямую зависит от типа используемых форсунок, наиболее часто используемое давление — (5-10)*10 5 Па или больше.

Формула расчета диаметра капли выглядит следующим образом:

ψ — специальный коэффициент, который зависит от используемой жидкости (так для воды равен 2,5 при σ = 0,073 Н/м);

σ_ж — поверхностное натяжение, измеряется в Н/м;

w_c — скорость выхода жидкости из форсунки, измеряется в м/с, среднее значение 75-150 м/с;

ρ_г — плотность газовой среды, измеряется в кг/м 3 .

5. Производительность форсунки рассчитывается по формуле:

f_ф — размер сечения форсунки, измеряется в см 2 ;

u_p — коэффициент расхода (может быть от 0,6 до 0,75)

P — давление жидкости в форсунке, измеряется в Па.

6. Количество форсунок рассчитывается по следующей формуле:

Где G₂ — это расход воды, а V_ф — это производительность отдельной форсунки.

6. Мощность, которая необходима для продувания газа через скруббер рассчитывается по формуле:

∆р_г — сопротивление аппарата, которое рассчитывается опытным путем, измеряется в Н/м 2 ;

φ₁ — коэффициент запаса, составляет 1,05 — 1,15.

Технические характеристики скруббера

Основные технические характеристики скруббера:

1. Пропускная способность скруббера — количество загрязненного газа, которое скруббер может обработать за единицу времени, измеряется в м³/час.
2. Тип загрязнения — то вещество, от которого скруббер очищает газ (сажа, отходы от сжигания ТБО, пыль и т.д.)
3. Допустимый уровень загрязнения газа — количество примесей в единице очищаемого газа, измеряется в г/м 3 .
4. Эффективность очистки газа от загрязнения в % или же в концентрации примесей на выходе.
5. Расход воды на очистку в час, м 3 .
6. Физические характеристики — масса, габариты.

Источник