что такое скрубберы и циклоны

Очистка дымовых газов: методы, фильтры, очистка от оксидов азота, оксидов серы, золы, твердых частиц

Методы, технологии, способы очистки дымовых газов

Наиболее эффективные методы очистки дымовых газов зависят от состава загрязнений. При сжигании углеводородов образуется небольшое количество сажи, монооксида углерода и сложных органических веществ, зачастую с канцерогенным действием. Угольные котельные и металлургические заводы выбрасывают в атмосферу также большие количества золы, содержащей соединения металлов, включая токсичные элементы и радиоактивные изотопы.

На химических предприятиях и в цветной металлургии нередко преобладают специфические примеси, зависящие от характера протекающих реакций, состава реагентов. Бывает необходим лабораторный анализ выбросов, чтобы определить, какие способы очистки дымовых газов дадут максимальный эффект. Отдельную категорию составляет дым, образующийся при проведении хирургических операций, для нейтрализации которого созданы специальные мобильные устройства.

В целом, технологии дымоочистки можно разделить на:
• сухие механические — задержка твердых частиц с помощью циклонирования (завихрения потоков), силы тяжести, фильтров, контактных поверхностей;
• влажные — с эмульгацией и растворением загрязнителей, прилипанием (адсорбцией) на увлажненных поверхностях;
• химические — за счет протекания глубоких реакций с образованием совершенно новых веществ;
• электрические и магнитные — применимы для улавливания заряженных частиц или ферромагнетиков, статический заряд создается искусственно при помощи коронирования.

Традиционная очистка дымовых газов не ставит цель задержать углекислоту, выделяемую при горении в наибольших количествах, наряду с парами воды. Это требует применения усложненных и дорогостоящих устройств. Некоторые объемы углекислого газа могут поглощаться, контактируя с такими реагентами, как известь, если кальцийсодержащие вещества применяются для других целей.

Для очищения газообразных выбросов широко используется фильтрация, как правило, в сочетании с другими методиками. Фильтрующие приспособления устанавливаются на входе, и в дальнейшем система очистки дымовых газов подвергается меньшим нагрузкам.

Фильтры дымовых газов

Для механической фильтрации применяют пластинчатые и рукавные устройства. Частицы, большие определенного размера, задерживаются ячейками сита (из ткани, полимеров, металлов). Фильтрующие рукава и вставки регулярно очищают автоматическим встряхиванием или вибрацией. Ручная выемка с заменой или установкой на место прежних фильтров эффективнее, но требует значительных трудозатрат, представляет опасность для персонала, иногда замедляет производственный процесс.

Отличаются от сетчатых фильтров конструкцией, но близки по сути действия жалюзийные устройства. Дымопоток проходит через извилистые каналы, многократно меняя направление и теряя кинетическую энергию. Твердая взвесь оседает на пылесборниках, откуда стряхивается для последующей утилизации.

Циклоны

Центробежный пылеуловитель, или циклон для очистки дымовых газов используется, когда дым содержит много пылевых частиц (зола, сажа). Сухое пылеулавливание не так эффективно, как мокрое, но проще реализуется и обходится гораздо дешевле.

Типичный циклон для дымовых газов представляет собой вертикальный цилиндр с конической нижней частью. Дым подается тангенциально, через круглое, или чаще прямоугольное отверстие. Течение газовоздушных потоков рассчитаны таким образом, что происходит многократное завихрение, с максимальным приближением к стенкам на всем протяжении. Пыль замедляет свое движение, сталкиваясь со стенками и другими пылевидными частичками, затем оседает под силой тяжести. Необходимо периодически очищать конус внизу, заполненный пылевой массой. Очищенный воздух или почти чистая смесь углекислого газа с водными парами выпускается вверху сквозь выходное отверстие.

Скрубберы

Сухая очистка дымовых газов от твердых частиц менее действенна, чем влажная. Поэтому при возрастании требований к остаточным ПДК примесей на предприятиях обычно используют «мокрые» очищающие устройства. Мокрый скруббер для дымовых газов состоит из корпуса, схожего с применяемым для сухого циклонирования, но внутри происходит распыление жидкости (воды с добавками).

Контактируя с каплями, туманом и стекающей по стенкам жидкостью, улавливаются не только частички пыли. Некоторые газообразные вещества, например, серные и азотные окислы, активно взаимодействуют с жидкой фазой, а также растворенными добавками.

Схемы водораспыления различаются, типовой скруббер для очистки дымовых газов оснащен несколькими горизонтальными рядами форсунок (ярусами). Корпус достаточно легко разбирается, форсунки регулярно чистят и ремонтируют, при необходимости заменяют. На предприятиях с непрерывным циклом работы предусматривают запасные уловители, с переключением дымопотоков, когда проводится обслуживание форсуночных колонн.

В барботажных устройствах, помимо распыления воды из форсунок происходит вращательное движение тарелей с мелкими отверстиями, что тоже способствует перемешиванию содержимого циклона. Вода нередко падает сплошной завесой, внутри стоит мельчайший туман, хорошо поглощающий пыль.

Электрофильтры

Если дым не взрывоопасен, то одним из лучших методов нейтрализации является электрофильтр для очистки дымовых газов, принцип работы которого основан на генерации статических зарядов.

К преимуществам технологии относится:
• работа при высоких температурах (не требуется предварительное охлаждение);
• улавливание частиц любого размера, вплоть до небольших летучих молекул электрофильных веществ;
• надежное оседание на компактных электродах со сравнительно малой площадью.

Недостатком является высокая стоимость постоянного возбуждения коронного разряда в просвете электрофильтра. Кроме того, не все загрязняющие примеси являются электрофильными. Молекулы многих углеводородов плохо заряжаются при коронировании. Однако, электрофобные свойства инертных газов (азот, аргон) способствуют свободному пропусканию этих безопасных веществ.

Фильтрующая установка состоит из следующих блоков:
• прямоугольный корпус с наружной теплоизоляцией;
• игольчатые коронирующие электроды на подвесных рамах;
• пластинчатые осадительные электроды с газопроходами;
• устройства для автоматического встряхивания.

Коронирующие подвески располагаются ближе к центру пропускного канала, сбор отходов происходит по бокам, что улучшает собираемость заряженной пыли.

Количество улавливающих секций подбирают, ориентируясь на допустимые показатели загрязнения выбросов. В большинстве случаев электрофильтр для очистки дымовых газов рассчитан на удаление только пыли. Сухая методика не позволяет длительно удерживать на электродах низкомолекулярные вещества.

Очистка дымовых газов от оксидов азота, оксидов серы, золы, твердых частиц

Селективная очистка дымовых газов от оксидов азота основана на каталитическом и некаталитическом восстановлении. Каталитическое (СКВ) связано с использованием гетерогенных катализаторов при температуре от 200 до 500 градусов. Некаталитическая технология очистки дымовых газов (СНКВ) реализуется при температурах около 800 градусов. Обе технологии требуют в качестве расходного материала аммиака, солей аммония или мочевины. В результате образуется нейтральный двухатомный азот и вода. Катализатором обычно служит смесь окислов ванадия, титана и алюминия, нанесенных на пластины или подложку сот.

Селективная очистка дымовых газов от оксидов серы намного экономнее, и осуществляется в устройствах, близких по конструкции к стандартным скрубберам. Применяются такие технологии, как сухая сорбция, полувлажная и влажная. Во всех случаях сернистые соединения реагируют с активными веществами. Выпадает осадок или получаются растворимые соединения, безвредные для человека и окружающей среды. Самой эффективной является мокрая сероочистка, применяемая при высоких концентрациях серы (2-4%). Сорбент поглощает 95-99% нежелательных примесей. Для сорбции используют известь, доломит, соду, морскую воду. Существуют методы очистки дымовых газов от оксидов серы с помощью сточных вод.

Зольные примеси хорошо улавливаются практически любым способом. Возможна очистка дымовых газов от золы с применением электрофильтров, циклонов и скрубберов. Основной трудностью является большой объем накопленных отходов. Следует часто встряхивать сухие системы золоочистки. В мокрых применяются поплавки, всплывающие по мере заполнения нижней части скруббера жидким шламом. Когда поплавок замыкает электрический контакт или давит на рычаг, происходит автоматизированное опорожнение емкости. Шлам должен оставаться жидким, чтобы происходило всплывание поплавка.

Источник

Что такое скрубберы и циклоны

Оборудование для очистки газов и аспирации, фильтрации и обеззараживания примесей

Оборудование для очистки газов требуется для каждого производства. Современные технологии, несмотря на кажущуюся продуктивность, к сожалению, не становятся более чистыми. Немногие задумываются о том, что производство, к примеру, батарей для электромобиля – начиная с добычи лития и кончая утилизацией АКБ – приводит даже к большему загрязнению окружающей среды, чем количество вредных выбросов, которое легковая машина с ДВС выработает за весь цикл своей эксплуатации.

Это касается как углекислого газа, так и химических (тяжелые металлы, токсичные газы, пары, аэрозоли) и механических (пыль, зола) поллютантов.

И если развитые страны уделяют критическое внимание внедрению высокоэффективных систем аспирации и установок очистки воздуха «УОВ» на предприятиях, то государства второго и третьего мира зачастую относятся к монтажу пылеулавливающего и газоочистного оборудования с запредельным безразличием.

Промышленный центр Лахор, Пакистан – один из грязнейших городов мира.

Пылегазовые и дымовые выбросы наносят серьезные удары как по персоналу цехов, так и по окружающей производства биосфере: кислые компоненты приводят к выпадению кислотных осадков, пылевые / механические выбросы вызывают пневмокониозы и астмы у рабочих, дымы являются сильными одорантами и ирритантами, а химические поллютанты – такие как фураны, диоксины, кетоны, альдегиды, фенолы и прочие соединения – наносят комплексный ущерб всему живому.

Впрочем, разнообразие промышленных воздухоочистителей и установок очистки воздуха и газов – вкупе с их надлежащим и своевременным внедрением – позволяет свести на нет любое негативное влияние, оказываемое производственной инфраструктурой, даже если последняя расположена в густонаселенном районе крупного мегаполиса.

Рассмотрим в подробностях типы и виды фильтров для очистки и обеззараживания индустриальных эмиссий.

Классификация воздухоочистных установок для фильтрации и обеззараживания выбросов

Фундаментально, промышленные очистители воздуха и газов от пылевых и химических включений можно категорировать по нескольким принципам.

Передвижное и стационарное оборудование для очистки газов

Передвижные фильтры, (обычно сухого типа действия), достаточно компактны и удобны в транспортировке. Мобильные установки легко смонтировать и быстро начать процесс фильтрации отходящих эмиссий.

Важнейшим недостатком передвижных фильтров – при достаточной вариативности применения – является умеренный КПД, который не выдерживает конкуренции со стационарными исполнениями аппаратов.

Передвижной пылеуловитель на колесной базе

Стационарные фильтр-агрегаты и комплексы обычно разрабатываются под конкретные газоочистные задачи и учитывают тонкости технологического процесса – температуру, влажность, концентрацию, абразивную, биотоксическую и химическую агрессивность потока, склонность выбросов к цементации, рациональный способ утилизации / рекуперации сухого фильтрата, пульпы или шлама, а также другие параметры очищаемой среды и условия участка.

Безупречное соблюдение всех требований позволяет создавать стационарные аппараты и системы, степень воздухоочистки и обеззараживания в которых вплотную приближается к 100%, что недостижимо для мобильных устройств – даже самых передовых.

Сухие и мокрые фильтры

Как понятно из названия, сухие фильтры не используют в своей работе жидкость в каком бы то ни было виде, (за исключением мокрых электрофильтров, которые, относясь к устройствам сухого типа, осуществляют периодический смыв осадка с электродов водой).

Мокрые пылегазоуловители (скрубберы, абсорберы и орошаемые циклоны) непременно используют в своей работе жидкость – воду или активный абсорбент – которые могут быть представлены в виде жидкостной преграды различной дистрибуции.

В исключительно редких случаях (полусухой скруббинг газов) видимая жидкость в камере скруббера отсутствует, находясь «выше» точки конденсации, но все равно играет ключевую роль в фильтрации примесей.

Бытовое и промышленное оборудование для очистки газов

Классифицировать УОВ можно и по аспекту промышленного или бытового применения. Принципы работы бытовых и промышленных воздухоочистителей фундаментально схожи, и разница, в большинстве случаев, заключается лишь в размере, производительности устройств и их внешнем виде.

Приточный очиститель Tion

Так, например, бытовая установка очистки воздуха может представлять собой пылеуловитель и дополнительный мокрый фильтр-увлажнитель, объединенные в монолитном корпусе.

Точно так же может быть устроен и высокопроизводительный промышленный воздухоочистной двухступенчатый комплекс, состоящий из циклонного пылеуловителя (в качестве первой ступени грубой очистки) и мокрого скруббера, (проводящего финальную тонкую фильтрацию, охлаждение и увлажнение потока).

Индустриальная система очистки газов

Типы и виды установок очистки газов

Рассмотрим в подробностях все наиболее распространенные типы воздухоочистных аппаратов, осветим их особенности, достоинства и рациональные области применения.

Жалюзи

Жалюзийные фильтры являются самыми простыми конструкциями для отсечения от обрабатываемого потока твердых сухих частиц наиболее крупной дисперсности, песков.

Принцип работы жалюзи прост: ламели (жалюзи-панели), повернутые относительно вектора течения воздушного потока (на угол около 45 (+/-) градусов), заставляют механические частицы, которые соударяются с наклонной плоскостью, менять направление движения.

Частицы отклоняются от первоначальной траектории и попадают в пылесборник, откуда периодически выгружаются.

Жалюзийные УОВ относятся к фильтрам наиболее грубой воздухоочистки и могут быть установлены как независимо в газоочистном тракте, так и быть составной частью, предфильтром пылеулавливающего агрегата.

Циклонные фильтры

Циклоны относятся к сухим центробежным (вихревым / ротационным) пылеуловителям. Принцип их работы заключается в радиальном закручивании среды (через т.н. улитку) внутри цилиндроконического (реже – цилиндрического или конического) корпуса, что приводит к центробежному относу механических частиц на внутренние стенки рабочей камеры, их торможению и опаданию осадка вниз, в пылесборный бункер.

Циклоны широко используются для улавливания / сепарации сухих нецементирующихся пылей крупной и средней дисперсности – древесной, металлической, полимерной и иной пыли и стружки.

Батарейные циклоны (т.н. мультициклоны) также используются в качестве золоуловителей – для захвата твердых дымовых выбросов печей и плавильных агрегатов, котельных, ТЭЦ, ТЭС, (как правило, в качестве первого звена фильтрации – удаления пепла, золы, сажи и копоти).

Рукавные фильтры

Рукавные фильтры принадлежат к классу волоконных пылеосадителей. Основным функтором в таких устройствах являются т.н. рукава – мешки из прочного, нетканого микропористого текстиля, (в количестве от нескольких штук до нескольких сотен штук), закрепленные на проволочных каркасах.

Принцип действия заключается в пропускании загрязненной среды через фильтр, что ведет к задержанию пылевого осадка на внешней поверхности мешков, расположенных блоком на рукавной плите в рабочей камере пылеулавливателя; воздух свободно проходит через микропоры и сначала попадает в т.н. чистую камеру, а затем отводится из нее во внешний воздушный бассейн или возвращается обратно в цех.

Фильтровальные рукава на каркасах

По мере работы на рукавах образовывается т.н. пылевая шуба, которая периодически стряхивается через механическую вибрацию или путем импульсной продувки мешков изнутри, (в направлении, обратном ходу среды).

Рукавные фильтры, так же, как и циклоны, предназначены для улавливания сухой неслипающейся пыли, но драматически превосходят вихревые пылеуловители по эффективности захвата и размерности частиц.

Гофры, лабиринты, гармошки, картриджи и патроны

К волоконным фильтр-системам можно отнести и таковые, использующие в качестве рабочего функтора микропористые гофры, картриджи, патроны, лабиринты, мембраны.

Обычно такие установки выделяют в класс EPA / HEPA-фильтров (High Efficiency Particulate Arresters), которые используются для ультратонкой очистки и обеззараживания небольших объемов воздуха – в домах, квартирах, лабораториях, в больницах.

Одноразовые картонные лабиринтные гармошки широко применяются в покрасочных цехах для фильтрации окрасочного аэрозоля

Для окрасочных цехов, камер и боксов предлагаем широкий спектр профессиональных промышленных систем аспирации краски и установок сухой и мокрой очистки воздуха. Пожалуйста, пройдите в каталог оборудования или обратитесь к нам удобным Вам способом.

Скрубберы и абсорберы

Абсорберы и их подтип – скрубберы – представляют обширную группу УОВ мокрого типа действия:

Несмотря на то, что, с сугубо техническй точки зрения, различия между этими типами аппаратов имеются, ими почти всегда пренебрегают, именуя скрубберы абсорберами и наоборот.

Такое пренебрежение – с «гражданской» точки зрения допустимо – поскольку фундаментально и скрубберы, и абсорберы реализуют сорбционный или хемосорбционный принцип задержания загрязнителей, т.е. поглощают, растворяют (с превращением или без), нежелательные компоненты в объеме воды или активного раствора, (например, кальциевого, калиевого, марганцевого, бромистого или иного, на основе солей, кислот и т.д).

Внутривидовое различие абсорберов обусловлено способом представления жидкостной преграды в рабочей камеры. Отобразим тип дистрибуции абсорбента (воды) в таблице.

Скрубберы и абсорберы используются там, где сухие установки фильтрации либо не показывают достаточную эффективность захвата, либо очистка воздуха в безжидкостных аппаратах может быть сопряжена с опасными факторами:

Адсорбционные (каталитические) фильтры

Адсорбционные модули – это класс сухого оборудования, способного на проведение очистки газов или воздуха от частиц, чьи размеры сопоставимы с молекулярными.

Это делает адсорберы наиболее рациональным выбором для ультратонкой фильтрации, обеззараживания и эффективной дезодорации широкого спектра производственных выбросов, включая соединения экстремальной токсичности.

Эффективность адсорбции напрямую зависит от свойств наполнителя рабочей камеры – обычно это нерегулярно (валом) уложенный массив тел в форм-факторе шариков, гранул, таблеток, пеллет или крошки активированного угля, цеолитов, доломитов, силикагеля или полимерного микропористого вещества, обладающего очень высокой пористостью и удельной поверхностью, (т.е. площадью поверхности на единицу объема).

Типы твердых адсорбентов. Слева направо – цеолит, актикарбон, марганцевый адсорбент

Так, к примеру, 1 грамм пористого активированного угля промышленной активации, (если его мысленно «развернуть, расправить» на плоскости), может иметь площадь поверхности до 2000 квадратных метров и более.

Принцип работы адсорбционных фильтраторов базируется на двух факторах, (которые, в зависимости от температуры и других условий, проявляются в разных соотношениях):

Адсорберы широко применяются и в промышленных, и в бытовых установках очистки воздуха от газообразных вредных и / или едких, дурнопахнущих соединений – фенолов, тиолов, меркаптанов, оксидов серы, азота, сероводорода, формальдегида, дымовых компонентов и других молекулярных включений.

Фотокаталитическое оборудование для очистки газов

Говоря о молекулярной фильтрации, вскользь стоит упомянуть и фотокаталитические фильтры. Главным элементом таких устройств является металлическая микропористая пластина, (как правило, на основе титана), которая облучается ультрафиолетом.

Органические загрязнители, адсорбируясь на пластине и параллельно облучаясь УФ-лучами, разлагаются до углекислого газа и воды. Главным минусом фотокаталитических УОВ является их чрезвычайно низкая производительность по среде. Такие фильтры ограниченно используются в бытовых воздухоочистителях, дезодораторах, обеззараживателях, в системах автомобильной вентиляции.

Электрофильтры

Электрофильтры представляют собой класс воздухоочистного оборудования, демонстрирующего высокий КПД захвата пылевых частиц ультрамалой дисперсности.

Принцип работы электростатических преципитаторов заключается в предварительной электризации пылевых частиц в коронном разряде, а затем их захват (примагничивание) на осадительном электроде.

Электрофильтр индустриальный. Осаждающие электроды выполнены в виде трубок

Несмотря на высочайшую эффективность очистки, электрофильтры не находят столь широкого применения в промышленности и быту, и на то есть несколько причин:

С осторожностью следует использовать и бытовые УОВ, в которые интегрирован электрофильтр, – из-за сильной ионизирующей способности таких устройств, (что может привести, например, к отравлению озоном).

Экспериментальное оборудование для очистки газов

Среди экспериментальных технологий большой интерес представляет очистка воздуха с помощью бактерий, грибов, водорослей. Исследователи почвы и океанов находят все новые и новые живые культуры, которые показывают необычные результаты по переработке одних компонентов в другие, вплоть до трансмутации химических элементов.

Так, например, глубоководные сульфатредуцирующие микроорганизмы Desulfovibrio vulgaris способны на эффективную переработку серосодержащих веществ – диоксида серы и сероводорода.

Бактерия Desulfovibrio vulgaris под большим увеличением

Впрочем, такие исследования уже долгие годы находятся в стадии лабораторных и в обозримом будущем вряд ли станут доступны рядовому потребителю.

Технические характеристики установок очистки газов

Аспирационное и пылегазоулавливающее оборудование нашего производства демонстрирует нижеследующий перечень характеристик и преимуществ:

Все оборудование для очистки газов входит в справочник наилучших доступных технологий (НДТ).

Источник