Способы утилизации дымовых газов

Очистка дымовых газов, методы и установки для сухой и мокрой фильтрации воздуха от газовых, аэрозольных и твердых выбросов

Очистка дымовых газов, методы и установки для фильтрации горячих выбросов котелен, ТЭЦ, печей и плавильных агрегатов

Изготовитель газоочистного и пылеулавливающего оборудования НПО «Центр ШВ» предлагает к рассмотрению методы, способы, аппараты и установки для качественной наладки такого технологического процесса как очистка дымовых газов.

Химические и физические особенности дымовых выбросов

Многие отрасли промышленности прямо или косвенно связаны с нагревом, расплавлением или сжиганием тех или иных материалов. Среди наиболее активных генераторов дымовых газов можно выделить нижеследующие.

Для удобства сведем в таблицу виды промышленности, а также структуру / природу и состав характерных для них дымовых выбросов.

Отрасль	Метод образования и состав дымовых выбросов
Энергетика (котельные, ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС)	Сжигание органического топлива: кокса, мазута, угля, торфа. В числе опасных дымовых газообразных выбросов – оксиды серы, окислы азота, сероводород. Аэрозоли – хлороводород, альдегиды, фенолы, кетоны, сложные химические комбинации (деготь, масла). Твердые механические частицы – пепел, сажа, зола, копоть, тяжелые металлы.
Металлургия (литье, переработка / утилизация, закалка)	Сжигание топлива в плавильных агрегатах, ротационных печах – газ, уголь, кокс, мазут, антрацит. Выбросы схожи с таковыми в энергетике, но, вдобавок, присоединяются оксиды металлов, микродисперсная металлическая пыль, галогениды, (особенно, фториды, хлориды), а также диоксины и комплексные продукты сгорания флюсов, присадок, закалочных солей.
Мусоросжигание	Кислородное или бескислородное сжигание (пиролиз) мусора: ТБО / ТКО, промышленных, специализированных отходов, нефтешламов, автомобильных шин. Выбросы – комплексный конгломерат токсичных веществ газообразной, аэрозольной и твердой природы. При сжигании медицинских отходов – высокие объемы диоксинов и фуранов.
Нефтехимия	Крекинг, риформинг, коксование, дегидрация и другие процессы, связанные с нагревом нефтепродуктов, прокалка катализаторов и иные вспомогательные и регенерационные мероприятия. Среди выбросов – оксиды серы, азота, галогениды, полиядерные ароматические углеводороды, кетоны / ЛОС.
Производство синтетических, лакокрасочных материалов, каучука	Нагрев органического сырья в рамках процедур химического синтеза. Выбросы схожи с таковыми в нефтехимической промышленности, (но с более высоким содержанием аэрозольных и маслянистых компонентов).
Асфальтобетонные и битумные участки	Приготовление асфальтобетона предполагает как прогрев щебня в сушильных барабанах, так и непрерывный нагрев мазута, (что обычно реализуется через дизельные горелки или угольные печи – напрямую или через циркуляционный прогрев диатермическим маслом). Выбросы схожи с выбросами энергетического сектора – высокие концентрации сернистых и азотистых соединений, а также большие количества пыли (от вибрационных грохотов).
Пищевой сектор	Хлебозаводы, коптильни, кондитерские фабрики, крупные ресторанные комплексы. Выбросы, как правило, не отличаются особой токсичностью и в большей степени требуют дезодорации, чем химической фильтрации – продукты реакции Майяра, пепел, сажа, копоть, пахучие вещества.

Дымовые газы – несмотря на простое название – представляют собой одну из наиболее сложных пылегазовых смесей, отличающуюся широким диапазоном температур и исключительной вариативностью состава (и агрегатного состояния).

Горячие пыледымовые выбросы фасонно-литейного цеха

Таким образом, для нейтрализации гомогенных поллютантов в разных сферах деятельности рационально применять те фильтры для очистки воздуха от дыма, которые наиболее точно будут соотносится с характером загрязнения на конкретном технологическом участке. Рассмотрим действенные методы и эффективные аппараты удаления дымокомпонентов из отходящих газов.

Технологии, методы и системы очистки дымовых газов

В газоочистке существует множество технологий и методов фильтрации нежелательных примесей, но по фундаментальному признаку их, как правило, делят на сухие и мокрые:

• К мокрым дымоуловителям и золоуловителям относят скрубберы и абсорберы (газопромыватели);
• Сухие дымоочистные аппараты представлены циклонами и электрофильтрами, редко – рукавными фильтрами (мешочными пылеуловителями). В качестве финальной ступени очистки воздуха от дыма нередко используются адсорбционные модули.

Как понятно из названий, сухие способы не предполагают использование жидкости в каком бы то ни было виде, в то время как фильтры мокрой очистки дыма утилизируют принцип т.н. промывки газов – то есть, обеспечения активного контакта очищаемой среды и воды (или жидкого химического абсорбента).

Мокрый дымоочистной скруббер на АБЗ. Сделано в НПО «Центр ШВ»

Мокрые дымоочистители – в разрезе промышленной фильтрации дымов – имеют, по сравнению с сухими, несколько важных преимуществ:

1. Контакт дыма с жидкостью автоматически приводит к снижению температуры и увлажнению дымопотока;
2. Заправка специфических растворов в циркуляционный контур мокрых дымоочистителей позволяет селективно, таргетировано нейтрализовывать требуемые загрязнители;
3. Очистка дыма через воду или абсорбент позволяет результативно отсекать от потока аэрозольные включения, в том числе, склонные к слипанию;
4. Отсутствует т.н. «вторичное загрязнение», уловленные поллютанты надежно «запечатываются» в объеме воды или жидкого раствора;
5. Эффективная и безопасная обработка пыледымовых смесей, склонных к самовозгоранию и / или самодетонации возможна только в мокрых дымовых фильтрах.

Сухие способы дымоулавливания

Несмотря на явное преимущество жидкостной фильтрации, промышленная очистка дыма может подразумевать применение и сухих аппаратов и установок.

Циклоны для очистки дымовых газов

Многие производители сухих циклонных фильтров позиционируют свои устройства как установки очистки воздуха от дыма, но стараются не заострять внимание на том, что эти аппараты способны лишь на задержание твердых частиц (золы, пепла, сажи) крупной и средней дисперсности.

Эффективность циклонов в улавливании токсичных составляющих дымопотока – диоксида серы, оксидов азота, хлористого водорода, сернистого водорода и других опасных компонентов, разумеется, равна нулю.

Простые и надежные циклоны демонстрируют хорошую эффективность в улавливании пыли, но для нейтрализации токсичных соединений не годятся

Нулевая результативность захвата газообразных примесей обусловлена принципом работы циклона и его полой конструкцией – фильтрация твердых частиц идет по центробежному принципу: она тем эффективнее, чем крупнее дисперсность улавливаемых частиц.

«Истинные» дымовые газы, масса молекул которого ничтожна, свободно проходят через рабочую камеру циклона без какого-либо изменения, полностью сохраняя свойства токсикологической опасности.

Электрофильтры

Используются для дымоулавливания и электрофильтры, принцип работы которых заключается в следующем:

1. Дымопоток пропускается через секцию с коронными электродами, где происходит заряд частиц воздухопотока;
2. Далее, поток с заряженными частицами попадает в секцию осаждения, где находятся пластинчатые или трубчатые электроды с противоположным зарядом;
3. Противоположные заряды притягиваются – заряженные частицы оседают на осадительном электроде.

Оседающие частицы покрывают «принимающий» электрод, и эффективность фильтра снижается – требуется частая, периодическая регенерация, удаление партикулята с рабочей поверхности электрода.

Стоит иметь в виду, что электрофильтры, как и циклоны, предназначены – прежде всего – для экстракции из воздухопотока твердых загрязнителей (пыли, золы, копоти). Результативность в улавливании токсичных газов, а также аэрозольно-масляных взвесей ничтожна и в расчет, как правило, не берется.

Несмотря на высокую эффективность электродымоочистителей в отношении ультрамикродисперсных частиц, такие установки имеют несколько серьезных недостатков:

• Требования по высоковольтному оборудованию (постоянный ток) – часто необходима модернизация электрической сети предприятия или участка для обеспечения необходимой мощности, значительное потребление электроэнергии;
• Высокая стоимость электростатических преципитаторов оправдывается только в условиях очистки больших объемов дымовых выбросов (десятки и сотни тысяч м 3 /час) – малые исполнения почти всегда экономически нерациональны;
• Капризные системы регенерации осаждающих электродов – необходимость постоянного вибровстряхивания снижает общий индекс надежности установок, мокрый метод промывки электродов является потенциально опасным в непосредственной близости высоковольтного электроносителя.

Рукавные пылеуловители

Рукавные пылеуловители показывают хорошую эффективность в пылеочистке воздухопотоков с высокой концентрацией твердых частиц, и отдельные производители предпринимают попытки наделить эти установки свойствами промышленных дымоуловителей.

Впрочем, даже несмотря на некоторые шаги, делаемые в этом направлении, рукавные фильтры все еще нельзя уверенно относить к дымоулавливающим аппаратам.

Адсорбционные колонны

Адсорбционные фильтры предназначены для улавливания газообразных и микроаэрозольных частиц, паров. Использование в качестве основной ступени дымоочищения не практикуется (из-за забивания пор адсорбента (наполнителя) твердыми компонентами и быстрой потери эффективности аппарата).

Адсорбционный угольный фильтр для очистки выбросов от оксидов серы, произведен в НПО «Центр ШВ»

Тем не менее, 99-100%-ый КПД в улавливании газов, паров, (а, соответственно, и едких и неприятных запахов), делает адсорберы исключительно рациональным выбором для использования этого класса аппаратов в качестве финальной ступени очистки воздуха от дыма и дезодорации эмиссий перед выбросом в атмосферу.

Помимо прочего, угольные адсорберы показывают абсолютную эффективность в улавливании опаснейших диоксинов, а также оксидов серы, оксидов азота и множества других составляющих дымов, (в том числе после сжигания полиэфиров и других синтетических материалов).

Скрубберы для очистки дымовых газов

Как мы уже указали, мокрые дымовые фильтры являются наиболее эффективными аппаратами для осуществления процесса обеззараживания выбросов после сгорания топлива (или сжигания отходов) любого типа.

Обеспечение качественной жидкостной фильтрации дымопотоков, наряду с охлаждением, сделала мокрые фильтры притягательным выбором в рамках наладки газоочистки котельных, теплостанций, теплоэлектростанций, а способность к высокопродуктивному захвату пылевых частиц, (идущих в составе сложных горячих эмиссий после нагревательных барабанов, металлургических печей и плавильных агрегатов), привела к повсеместному использованию жидкосорбционных аппаратов в металлургии, производстве строительных смесей, на ЖБИ, АБЗ.

Сорбционные фильтры, несмотря на фундаментально схожий принцип работы, делятся на 2 большие группы:

1. Скрубберы – данный класс устройств, при прочих равных обстоятельствах, в большей степени рассматривается как пылеулавливающее оборудование;
2. Абсорберы – под этим термином, если нет уточнения, как правило понимаются аппараты химической газоочистки, обычно – колонные абсорберы со стационарной насадкой.

Впрочем, схожесть же принципов работы привела и к тому, что различие в терминологии стерлось и стала допустимой взаимозаменяемость названий, (например «пенный скруббер» или «пенный абсорбер», «скруббер Вентури» или «абсорбер Вентури»).

Мокрый скруббер производства НПО «Центр ШВ», этап испытаний

Принцип действия скрубберов и абсорберов в общих чертах идентичен – это физическое улавливание (физиосорбция) или химическое растворение (хемосорбция) нежелательных примесей в объеме воды или активного абсорбента, (например, слабокислого, слабощелочного, марганцевого, бромистого или иного).

Сведем в таблицу особенности работы скрубберов и абсорберов различных типов, а также укажем виды промышленности, в которых те или иные аппараты показывают себя лучше всего.

Щелкайте по ссылкам для перехода на соответствующие страницы портала.

Тип установки и особенности работы	Назначение
Полые ротационные скрубберы Принцип схож с сухими вихревыми циклонами, в рабочей камере установлен распыляющий блок, орошающий внутреннюю полость аппарата и стенки камеры.	Очистка дыма от золы, копоти, сажи, нейтрализация кислых дымокомпонентов, (например, с помощью известкового молока).
Скрубберы Вентури Скоростные инжекторные газопромыватели, разгоняющие среду в т.н. трубе Вентури, в которой также расположен форсуночный блок. Разогнанный дымопоток разбивает абсорбент в микротуман, где и происходит сорбция опасных примесей.	Универсальные дымоуловители и золоочистители, показывающие особенно высокую эффективность в отношении процессинга дымосред, содержащих высокие количества маслянистых, липких, вязких и других веществ, склонных к слипанию.
Пенные абсорберы В рабочей камере ярусно располагаются перфорированные тарелки, орошаемые абсорбентом или водой. При прохождении через перфорацию пылегазовая среда вспенивает жидкость, образуя самоподдерживающийся слой пены, активно задерживающей газообразные и мягкие зольные выбросы.	Очистка дымовых газов котелен, печей, металлургических и иных агрегатов, НЕ генерирующих крупную или абразивную пыль.
Насадочные абсорберы Камера заполнена массивом насадочных тел, имеющих большую поверхность при малом объеме и орошаемых активным абсорбентом. Сорбция происходит в постоянно обновляемой жидкостной микропленке, «обволакивающей» насадку в результате форсуночного распыления.	Фильтры для очистки дыма экстремальной токсичности и химической активности, удаление промышленных запахов.
Скрубберы с подвижной насадкой Рабочая камера содержит массив полых полипропиленовых шаров. При одновременной подаче жидкости и действии подъемной силы очищаемого потока, содержимое камеры переходит в псевдоожиженное состояние (кипит), образуя зону сверх-активного контакта.	Скрубберы применяются для комплексной очистки дымов, обильно загрязненных пылевыми включениями: ТЭЦ, ТЭС, металлургия, АБЗ, ЖБИ, добыча и переработка минерального сырья, руд, транспортировка, перевалка, грохочение.

Ознакомьтесь подробнее с типами, особенностями работы и техническими характеристиками скрубберов.

Комплексные системы очистки дымовых газов

При том, что скрубберы и абсорберы почти во всех случаях являются полноценными и независимыми системами нейтрализации дымовых газов, зачастую рационально комбинировать их с другими аппаратами пылегазоочистки для достижения предельных показателей КПД, (например, в рамках ГОСТ, ISO, ГН, СанПин или иных официальных и общепринятых санитарно-гигиенических регламентов).

Так, к примеру, если дымовой поток обильно загрязнен крупнодисперсной пылью, обоснована установка перед ним циклонного фильтра. В случае же присутствия в отходящих дымах диоксинов, фуранов, паров ртути и / или других соединений и элементов экстремальной токсичности, конечным звеном газоочистной цепи может быть установлен адсорбционный / угольный газоочиститель.

Система дымоочистки на базе циклонов и скруббера с кипящим слоем (для нейтрализации выбросов после сжигания нефтешламов)

То есть, для достижения максимальных параметров обеззараживания потока, промышленная дымоулавливающая система может быть построена из различных, параллельно или последовательно объединенных узлов сухого и мокрого принципа действия, а также необходимого вспомогательного оборудования, не относящегося напрямую к газоочистному.

В случае процессинга дымовых сред очень высоких температур, система может быть оборудована камерой предварительного охлаждения газов (квенчинг-камерой). Если обрабатываемые дымы отличаются повышенной химической активностью (кислоты, щелочи, галогены), продуктивно укрепить ключевые узлы газоочистной аппаратуры нанесением футеровки (лайнинга).

Технические характеристики промышленных дымоочистителей

Газоочистное и пылеулавливающее оборудование, изготавливаемое в НПО «Центр ШВ», выгодно отличается нижеследующим перечнем характеристик:

• Объемы обрабатываемой пыледымовой среды – от десятков единиц до сотен тысяч кубометров в час;
• КПД одновременного, комплексного улавливания твердых ( от 0,5 мкм ), аэрозольных и газовых поллютантов ≈ 99% ;
• Температурный предел – до +900 градусов Цельсия ;
• Нейтрализация пылегазовых и газовых сред экстремальной токсичности, (в том числе, после сжигания медицинских отходов, нефтешламов, дегидрированных флотационных шламов, а также термической утилизации / инсинерации, разложения или пиролиза других биологически опасных материалов);
• Оборудование подходит для любой сферы промышленности – энергетика, металлургия, пищепром, агропром, химия, нефтехимия, фармацевтика, термообработка материалов, мусоросжигание, химсинтез, производство стройматериалов, АБЗ и т д;
• Низкое пневмогидравлическое сопротивление, простая имплементация в существующую газоочистную инфраструктуру предприятия;
• Безотказность, надежность, долговечность, неприхотливость, полная автоматизация систем, установок и аппаратов;
• Низкая цена, доступная даже для участков среднего и малого поля деятельности, быстрая окупаемость дымоочистной и золоулавливающей аппаратуры.

Заказ, изготовление, доставка и ввод оборудования в эксплуатацию

По любым вопросам, так или иначе связанным с индивидуальным проектированием, изготовлением или приобретением надежного, компактного и эффективного промышленного оборудования для очистки дымовых газов от золы и газообразных включений, пожалуйста, контактируйте с нами любым удобным Вам способом.

Быстро рассчитаем и произведем скруббер, абсорбер, рукавный фильтр, адсорбционный / угольный газоочиститель или иной аппарат, систему или комплекс дымоочистки и золоулавливания. Оперативно доставим до любого региона России, СНГ, Азии или Европы. Проведем монтаж или шефмонтаж. Обучим штат. Полная документация. Гарантия производителя.

Источник