О компании

Услуги

Отзывы

Публикации

Контакты

Аппараты очистки газовых выбросов.

О скрубберах Очистка газовых выбросов, ч.1 Очистка газовых выбросов, ч.2 Опросный лист

ПРАЙС-ЛИСТ на скрубберные аппараты типа СкПР

(Приведенные ниже цены касаются только собственно газопромывателя и их следует рссматривать в качестве оценочных. Окончательная цена рассчитывается индивидуально и зависит конкретной задачи, условий, материала и комплектации)

ТИП                         Производительность                            Цена, тыс.руб.                
                            номинальная, V, тыс. кб.м\ч                                                             
1 .  СкПР -5                      до 5                                                           95
2.   СкПР-10                        10                                                         130
3.   СкПР-20                        20                                                         160 
4.   СкПР-30                        30                                                          220
5.   СкПР-50                        50                                                          320
6.   СкПР-70                        70                                                          450
7.   СкПР-100                    100                                                          580
8.   СкПР-200                    200                                                         1050
9.   СкПР-500                    500                                                         2300
10. СкПР-800                    800                                                         3500

(материал скруббера – углеродистая сталь)

Примечания:
1. Приведенные аппараты могут быть рассчитаны для любых концентраций газообразных и взвешенных загрязнителей.
2. Установки могут быть изготовлены на любые промежуточные производительности.
3. Установки могут быть укомплектованы необходимым емкостным, охладительным, насосным и иным оборудованием.
4. Скрубберы и вспомогательное оборудование могут быть изготовлены из коррозионно стойких материалов, например, из легированной стали.

Аппараты мокрой очистки газовых выбросов (скрубберы) типа СкПР.

Скрубберы прямоточные распылительные типа СкПР позволяют осуществлять удаление взвешенных и газообразных загрязнителей из дымовых, технологических и иных газов.
• Очистка может сопровождаться утилизацией тепла и комбинироваться с переработкой шлама. Нулевое или даже отрицательное гидравлическое сопротивление обуславливает отсутствие их влияния на работу предустановленного оборудования.
• Разрабатываются и изготавливаются индивидуально с учетом производительности, содержания и свойств управляемых загрязнителей и т.д.
 

Об очистке газовых выбросов

Задачи газоочистки несопоставимо многообразнее и сложней обсуждавшихся нами на страницах журналов до сих пор. Надо иметь в виду, что эти задачи делятся на две группы, отличающиеся методами решений, физикой явлений и аппаратурным оформлением процессов. Разделение обусловлено природой подлежащих удалению веществ: 1) газообразные компоненты; 2) взвешенные частицы.

 Процессы очистки.

 Очистка газовых выбросов от газообразных компонентов нацелена либо на удаление вредных и/ или дурно пахнущих веществ, либо на извлечение ценных газообразных продуктов. Она входит в число процессов, которые обычно проводятся при непосредственном контакте фаз.
 Известны дорогостоящие, но ограниченные малыми расходами очищаемых газов методы: адсорбция твёрдыми поглотителями (всегда периодического действия, требующая переработки выделенных при регенерации уловленных веществ и применяемая при извлечении ценных компонентов или разделении газовых смесей), фильтрация на молекулярных ситах и т.п. Если их из рассмотрения исключить, то останутся физическая и химическая абсорбция, т.е. промывание газа жидкостью, способной извлекать требуемый компонент (или группу компонентов). Оба процесса являются массообменными, но существенно различаются. Теория их хорошо разработана и подробно описана в многочисленных монографиях и учебниках по процессам и аппаратам химической технологии.
 При физической абсорбции извлекаемый компонент растворяется в промывной жидкости, но не вступает с ней в химическую реакцию. При этом по мере движения промывной жидкости в аппарате концентрация извлекаемого компонента в ней возрастает, а эффективность очистки в связи с этим в общем случае зависит и от взаимного направления потоков. При хемосорбции происходит химическое связывание извлекаемого компонента промывной жидкостью. То есть: хотя поглотительная ёмкость промывного раствора постепенно снижается, концентрация поглощаемого вещества в нём всегда остаётся равной нулю, а эффективность процесса не чувствительна к взаимному направлению потоков. Взаимным направлением движения промываемого газа и промывной жидкости в значительной мере определяются конструктивное решение, стоимость и энергоёмкость сорбционного аппарата. У прямотока (однонаправленное движение) много преимуществ. Однако при противотоке (встречное движение) движущая сила процесса выше — хотя и не абсолютно всегда: при абсорбции хорошо растворимых газов (напр., аммиака водой) движущие силы при противотоке и прямотоке отличаются мало. Поглощающую жидкость (абсорбент) подбирают индивидуально с учётом многих параметров, в т.ч. свойств очищаемого газа, извлекаемых компонентов, дальнейшего их использования и т.д. При организации процесса принимают во внимание также требуемую степень очистки и селективности, экзо- или эндотермическое протекание процесса, параметры равновесия, а при хемосорбции — тип реакции и многое другое. В промышленности абсорбцию с последующей десорбцией применяют для выделения ценных компонентов (напр., при очистке дымовых газов от сернистого ангидрида). Если извлекаемый компонент и поглотитель являются дешёвыми или отбросными продуктами, то десорбцию не проводят. Не проводят её и в тех случаях, когда в результате абсорбции получается готовый продукт (напр., соляная кислота при очистке газов от хлористого водорода). Хемосорбция всегда связана с реагентным хозяйством и расходованием реагентов (даже при частичной рециркуляции), а регенерация абсорбента часто не возможна. Поэтому если можно обойтись физической абсорбцией, то от хемосорбции следует отказываться. При выборе хемосорбента всегда нужно рассматривать возможность использовать в качестве реагентов вещества, являющиеся отбросными или побочными в данном производстве.

Кое-что о взвешенных частицах и их улавливании.

Основным показателем, характеризующим работу газоочистной установки, является коэффициент (КПД) очистки: n[%] = 100х(Мвх-Мвых)/Мвх = = 100 х (Свх х Qвх – Свых х Qвых) / (Свх х Qвх),
где Мвх, Мвых — масса взвешенных веществ, содержащихся в газе до и после очистного аппарата; Свх, Свых — средняя концентрация частиц в газе до и после аппарата; Qвх, Qвых — количество газа, поступающего в аппарат и выходящего из него. Если Qвых = Qвх, то n= 1 – Свых / Свх Для оценки эффективности улавливания частиц различных размеров используют понятие фракционного КПД — в формулу подставляют массу и/или концентрацию определённой фракции. Как и абсорбционные аппараты, «мокрые» пылеуловители могут быть противоточными и прямоточными, обладая всеми достоинствами и недостатками, связанными со взаимным направлением движения фаз, а по конструктивному оформлению полностью аналогичны абсорбционным аппаратам. Сразу отметим, что при пылеулавливании у противотока перед прямотоком преимуществ в движущей силе процесса нет. Наиболее перспективными представляются прямоточные распылительные скрубберы типа СкПР. Многочисленные исследования процесса улавливания взвешенных частиц в ПРА показали: снижение их содержания в газовом потоке происходит, главным образом, в результате осаждения на каплях диспергированной промывной жидкости. Есть и другие факторы, способствующие очистке газов: выпадение частиц на стенки аппарата, коагуляция, осаждение на поверхности жидкостной струи (в корне факела), — однако все они в ПРА не играют сколько-нибудь значимой роли. В настоящее время исследователями выделяются три основных механизма осаждения взвешенных частиц на каплях: 1) инерционное столкновение; 2) перехват; 3) диффузия. Суть инерционного столкновения (см. рис.а) заключается в следующем. Газовый поток, содержащий взвешенные частицы, движется параллельными линиями тока до встречи с каплей. Вблизи неё линии тока отклоняются, огибая каплю. Частицы, обладающие достаточной массой (она определяется размером частиц и плотностью материала), обладают и достаточным моментом инерции, чтобы двигаться прямолинейно по направлению к капле, прорываясь сквозь линии тока. В представлении о механизме перехвата (б) принято, что частицы — сравнительно крупные из материала малой плотности — следуют по линиям тока газа вокруг капли. Если линия тока, на которой находится центр частицы, приблизится к капле на расстояние меньше d4/2, то частица коснётся капли и будет перехвачена. Очень мелкие частицы, размеры которых лежат в субмикронной области, не только следуют по линиям тока газа, но и беспорядочно пересекают их под действием броуновских сил, что и интерпретируется как диффузия, вследствие которой частицы могут сталкиваться с каплями и оседать на них. В отношении этого механизма Ленгмюр предложил считать, что улавливание частиц будет происходить из поверхностного слоя толщиной х0 в течение времени движения потока от точки 1 до точки 2 (в).


 Рис.1
 Приведённые здесь описания механизмов осаждения значительно упрощены, однако их правомерность подтверждена многочисленными экспериментами. С опорой на неё построены расчётные модели и методики разработки аппаратов.

 Анализ процесса осаждения взвешенных частиц в ПРА.

 Наличие адекватного математического описания, учитывающего все основные явления, позволило методом численного эксперимента всесторонне проанализировать влияние главных параметров ПРА на эффективность очистки. Напомним, что прямоточные распылительные газопромыватели выполняются с прямыми стенками либо в виде расходомерной трубы Вентури. Последние обладают меньшим аэродинамическим сопротивлением, однако при больших производительностях (тысяча и более кубометров промываемого газа в час) и, соответственно, значительных габаритах аппарата указанное различие становится пренебрежимо малым. А эффективность осаждения в аппаратах с прямыми стенками несколько выше при больших производительностях.
Установлено: А) эффективность очистки возрастает с увеличением размеров аппарата, что обусловлено соответствующей зависимостью выпадения жидкости на его стенки; Б) эффективность очистки резко возрастает с увеличением размера улавливаемых частиц до 5 мкм. Далее рост её замедляется и при размере частиц более 15 мкм становится вообще малозаметным; В) уменьшение размера капель (т.е. увеличение поверхности взаимодействия) также сопровождается ростом эффективности осаждения. Вместе с тем следует помнить, что чрезмерное уменьшение диаметра капель чревато другой проблемой — уносом их и, соответственно, снижением эффективности улавливания. Одним из основных параметров пылеулавливания в «мокрых» аппаратах является удельный расход орошающей жидкости М0. Уменьшение скорости газа, хотя и оборачивается ростом габаритов аппарата, значительно повышает эффективность улавливания микронных частиц. Очевидно: чем меньше расход промывающей жидкости, тем экономичней очистка газа. Следовательно, целесообразно (а прямоточные распылительные скрубберы это легко допускают) систему орошения проектировать с запасом и с большим диапазоном регулирования М0, для того чтобы отыскивать оптимальные значения при практической наладке установки, ибо теоретический расчёт их затруднителен в связи с большим числом факторов, влияющих на процесс. Некоторое удорожание аппарата быстро окупится. На эффективность осаждения частиц заметное влияние (10% и более) может оказывать и сопровождающий очистку тепло- массообмен, в т.ч. конденсация влаги на поверхностях улавливаемых частиц. Игнорировать это нельзя, иначе возможны существенные ошибки в расчётах и/или неверный выбор режимных условий работы аппарата.
Итак, на эффективность улавливания взвешенных частиц влияет значительное число параметров, причём многие из них связаны между собой (взаимно обусловлены). Поэтому главным критерием в поиске оптимального варианта становятся удельные энергозатраты при заданной степени очистки с обязательным учётом всей технологической цепочки как по газовому тракту, так и по жидкостному.

 ГАЗОПРОМЫВАТЕЛИ.

 Все газопромыватели можно разделить на две большие группы — противоточные и прямоточные. Упомянем ради полноты картины и абсорберы с перекрёстным током, но в настоящее время они практически не используются. Противоточные аппараты стали разрабатываться более 80-ти лет назад и отличаются способом развития поверхности контакта очищаемого газа с промывной жидкостью. Абсорберы бывают плёночные (насадочные), барботажные (тарельчатые) и распылительные. Все они — колонные аппараты. В плёночных устройствах жидкость растекается по поверхности насадки, образуя движущуюся сверху вниз жидкостную плёнку, поверхность которой и является поверхностью контакта. Газ поднимается навстречу в просветах между элементами насадки. В барботажных аппаратах на горизонтальных перегородках (тарелках) поддерживается (устройствами перелива) уровень промывной жидкости. Очищаемый газ, проходя сквозь её слой на каждой тарелке благодаря специальным отверстиям, барботирует в виде пузырьков, которые и образуют поверхность взаимодействия. В распылительных аппаратах жидкость дробится на капли, движущиеся навстречу газу.
Прогресс в области противоточных аппаратов за указанные более чем 80 лет сводился: • для плёночных — к разработке новых типов насадки с более развитой поверхностью и с меньшим аэродинамическим сопротивлением слоя; • для барботажных — к модернизации и придумыванию новых разного рода колпачковых устройств, максимально равномерно распределяющих пузырьки газа в слое жидкости на тарелке; • для распылительных — к применению новых распыливающих устройств. Никакие новации не дали принципиальных изменений, сохранили все недостатки противотока. Главный недостаток — низкие предельные скорости газового потока (0,6-1,4 м/с), обусловленные аэродинамическим воздействием газа на встречный поток жидкости. Оно способно остановить её движение (режим подвисания), или привести к затоплению аппарата (режим захлёбывания), или увлечь жидкость за собой (режим уноса).
Наименьшая рабочая скорость (0,6-0,8 м/с) у распылительных абсорберов, поэтому они применяются довольно редко. Самая большая (до 1,4 м/с) — у барботажных. Плёночные занимают промежуточное положение. Следствия этого ограничения — громоздкость аппаратов (напр., при очистке 100000 м3/ч газов в насадочном аппарате при скорости 1,0 м/с требуемый диаметр колонны — 6,0 метров) и высокие капитальные затраты. Список недостатков продолжают: высокое гидравлическое сопротивление (а значит, и энергозатраты), байпасирование, масштабный эффект, чувствительность к неточностям монтажа и т.п.
 Использование прямоточных газопромывателей началось много поздней (35-40 лет назад). Все они — распылительные; целевой процесс и разделение фаз осуществляются в отдельных блоках или различных зонах аппарата. Практическое применение нашли 2 типа — аппараты Вентури (ВА) и прямоточные распылительные (ПРА). Аппараты Вентури появились первыми. Название получили от расходомерной трубы Вентури, имеющей аналогичный профиль. По нашей классификации это газоэжекционные аппараты. Они характеризуются самыми высокими скоростями газа (10-15 м/с во входном сечении, а то и более) и громадным гидравлическим сопротивлением (требующим максимальных энергозатрат). И ещё: единичная производительность ВА ограничена несколькими тысячами кубометров очищаемого газа в час, поэтому их иногда приходится выполнять батарейными (аналогично циклонам). Прямоточные распылительные скрубберы (используются около 30 лет) — жидкоэжекционные. Скорость газа в них несколько ниже (3-8 м/с), зато нет большинства недостатков, присущих ВА: у ПРА нулевое (или даже отрицательное) гидравлическое сопротивление, нет ограничений по производительности единичного устройства и диапазону её регулирования. Они технологичны, надёжны, удобны в эксплуатации.
 Все рассмотренные газопромыватели относятся к т.н. мокрым скрубберам, и в них одновременно могут осуществляться пылеулавливание, охлаждение газов и утилизация тепла. Другими словами, они пригодны для решения комплексных задач. Но при этом подход должен быть ещё более индивидуальным, с выделением приоритетов, экономическими оценками и т.д.

Скрубберы СкПРM

 Выше мы показали, что скрубберные процессы обуславливаются большим числом различных факторов, которые в абсолютном большинстве случаев зависят от конкретных задач и условий. Очевидно, что и конструктивное оформление скрубберов также определяется широким спектром параметров, включая целевую задачу процесса, характеристики потоков, габаритные ограничения и т.п. В этой связи для некоторой наглядности мы можем рассмотреть только какую-то конкретную задачу.
 
 Пример.
 Работа была направлена на создание нестандартного оборудования, предназначенного для очистки дымовых газов после печей сжигания нефтяного и бурового шлама разного состава.
 В качестве исходных данных использованы данные, представленные заказчиком в заявке и на эскизе габаритных ограничений.

 В основу разработки конструктивного решения положена теория тепло-массообмена в распылах (частные решения теории многофазных сред), теория центробежно-струйных форсунок и обобщенная математическая модель гидро-аэродинамики и тепло- массообмена в распылительных аппаратах.
 Согласно представленным данным аппарат должна обеспечивать очистку (от 1500 до 5000 кб.м\ч, базовый расход 1700 кб.м\ч) дымовых газов как от газообразных загрязнителей, так и от взвешенных частиц. Уровень снижения температуры дымовых газов не задан и будет определяться параметрами промывной жидкости (расходом и начальной температурой).
 С учетом этого, а также того, что ни качественный, ни количественный состав дымовых газов не заданы, для гарантированного обеспечения требуемой степени очистки, предлагаемый аппарат СкПР-... целесообразно выполнить двухступенчатым с последовательным движением промываемого газа через ступени и параллельным орошением их промывной жидкостью. После расчетов вариантов был разработан оптимальный.
 
 Предлагаемое конструктивное решение скруббера с привязочными размерами приведено на рис.2 (а и б), где: Ст1 и Ст2 – первая и вторая ступени соответственно; Ф1, Ф2, Ф3 – форсунки; Пр - перегородка, разделяющая ступени; I и II – газораспределительные элементы; III – интенсифицирующие элементы; IV – инерционный каплеотделитель; V – коллектор подачи промывного раствора; VI – затворное дно.
 Как можно видеть оказалось целесообразным аппарат выполнить прямоугольного в плане сечения с вводом дымовых газов ( в Ст1) и отводом очищенных газов (из Ст2) в верхней части аппарата. По просьбе Заказчика предусмотрено два выхода очищенных газов, при этом свободный выход будет использоваться в качестве лючка для обслуживания форсунки Ф3. Для обслуживания форсунок Ф1 иФ2 в Ст1 предусмотрен специальный лючек.
 Для слива отработанного абсорбента в верхней части наклонного днища предусмотрен штуцер. Для удаления шлама из шламосборника (нижняя точка аппарата) также предусмотрен штуцер.

 Принципиальная схема аппарата, отражающая его работу, приведена на рис.3, где: 1 – корпус аппарата; 2 – перегородка, разделяющая скруббер на две ступени; 3 – газораспределительное устройство (изображение условное); 4 – каплеотделитель; 5 – форсунки первой ступени; 6 – форсунка второй ступени; 7 – коллектор подачи абсорбента; 8 – форсуночные штуцера; 9 – окно ввода дымовых газов в ступень Ст1; 10 – окно вывода очищенных газов в атмосферу; 11 – штуцер для слива шлама; 12 – штуцер слива отработанного абсорбента; 13 – затворное дно; 14 – интенсифицирующие элементы; 15 – шламоприемник.
 Работает аппарат следующим образом.
 Промывная жидкость по коллектору 7 подводится к аппарату и по штуцерам 8 распределяется в зоны первой прямоточной и второй противоточной ступени. Здесь форсунками 5 (Ст1) и 6 (Ст2) жидкая фаза распыливается на капли, образующие факела, равномерно заполняющие все сечение каждой ступени.
 Дымовые газы через окно 9 поступают на газораспределительное устройство, размещенное в верхней части первой ступени. Из газораспределительного устройства очищаемый газ направляется в зону контакта первой ступени. Здесь скоростной поток капель эжектирует газ в свою полость, что исключает возможность байпасирования.
 На высокоразвитой поверхности капель происходит весь комплекс процессов тепло– массопереноса (подробней см. статьи в приложении). Абсорбируемые компоненты из газа переходят в промывную жидкость, пары воды конденсируются, газ охлаждается, а промывная жидкость нагревается.
 Отработанный абсорбент первой ступени сливается в нижнюю часть аппарата, где взвешенные частицы собираются в шламоприемнике и выводятся из него через штуцер 11 и далее на утилизацию, а частично осветленный отработанный абсорбент через штуцер 12 эвакуируется из аппарата и после регенерации подается вновь на промывку газов.
 Газы после первой ступени очистки направляются во вторую ступень противотоком к промывной жидкости. В нижней части второй ступени происходит сепарация капель абсорбента первой ступени, т.е. газ освобождается от захваченных капель. При этом задействованы два механизма сепарации – инерционный и гравитационный. Инерционное осаждение капель проходит в два этапа. На первом газ разворачивается на 180 градусов при переходе из Ст1 в зону Ст2. Так как плотность воды почти в 1000 раз больше плотности газов, основная масса капель выпадает из газового потока. Капли с меньшими скоростями витания отделяются на жалюзийном каплеуловителе 4. И, наконец, некоторые капли, сорванные с жалюзийной решетки, осаждаются под действием гравитационных сил.
 Далее газ движется противотоком к каплям промывной жидкости второй ступени. Здесь, по мере движения к выходному окну, завершается как очистка газов, так и нагревание промывной жидкости. Кроме того, встречное движение фаз обеспечивает улавливание нисходящим потоком капель самых мелких капель, захваченных газовым потоком из первой ступени, и неотсепарированных при входе во вторую в силу очень малых скоростей витания. Через люк 10 очищенные газы выбрасываются в атмосферу.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ГАЗООЧИСТКИ.

Технологической схемы, приведенная ниже (рис.4) отражает один из возможных вариантов.
 На схеме кроме скруббера СкПР- показан бак-моноблок БО-БН для сбора нагретого частично использованного абсорбента и сбора охлажденного предварительно осветленного абсорбента; бак БШ для сбора шлама; градирня Муссон-; насосные группы Н1 и Н2.
 Таким образом, схема предусматривает многократное использование большей части абсорбента с его осветлением и охлаждением, а также подпиткой свежим раствором.
  

 Подпитка свежим раствором в бак БО компенсирует потери со шламом, направляемым из БШ на утилизацию, абсорбентом, направляемым на регенерацию, испарением и механическим уносом в градирне.

 В свою очередь слив шлама из СкПР в бак БШ определяется количеством взвешенных частиц в отработанном абсорбенте, а расчетные потери в градирне ~ 2% от количества подаваемой жидкости.
 Количество абсорбента, направляемого на регенерацию должно быть таковым, чтобы подпитка свежим раствором обеспечивала поддержание концентрации рабочего компонента (например, щелочи) на некотором постоянном и работоспособном уровне. При заданных информационных условиях эта величина может быть определена только опытным путем в процессе пуско-наладочных работ системы очистки.
 Итак, работает схема следующим образом.
 Дымовые газы, пройдя через скруббер (СкПР-) очищенными и охлажденными выбрасываются в атмосферу. Чистый охлажденный абсорбент из бака БО насосом Н2 подается в скруббер на промывку газов. Отработанный и нагретый абсорбент самотеком сливается из скруббера двумя потоками. Первый, в виде пульпы непрерывно или периодически из шламоприемника скруббера сливается в шламовый бак БШ, а второй поток частично осветленного раствора направляется в бак БН. Из бак БН насосом Н1 напрямую или через механический фильтр (на схеме не показан) большая часть раствора поступает на градирню Муссон. Меньшая часть – пульпа с осадком поступает в бак БШ.
 Охлажденный абсорбент из градирни самотеком сливается в бак БО, куда также подается свежий подпиточный раствор. В баке БШ осуществляется последняя стадия осветления пульпы. Сгущенный шлам далее отправляется на утилизацию, а осветленная жидкость после регенерации может быть слита в емкость приготовления подпиточного раствора. Эти стадии на схеме не показаны.
 
 Ниже на фотографии показан описанный выше скруббер. Кроме все прочего при его разработке учитывалась очень ограниченная высота помещения для его размещения.

 



 
© 1990—2013 ООО НПО «Политехника». Градирни эжекционные, деаэраторы, декарбонизаторы, установки обезжелезивания воды, подогреватели пароводяные, скрубберы, теплоутилизаторы. Металлообработка.
Использование материалов только с письменного разрешения.