Экологическая проблема и экотехническое оборудование | От осадительной камеры до первых электрофильтров
Научные разработки и промышленные внедрения | От типоразмерного ряда к эксклюзивной конструкции
Контроль и расчет, монтаж и ремонт, услуги и поставки

3. ЖИДКОСТЬ ПРОТИВ ПЫЛИ

Полый скруббер

Действие аппаратов мокрой очистки газов основано на захвате частиц пыли жидкостью, которая уносит их из аппаратов в виде шлама. Процессу улавливания пыли в мокрых пылеуловителях способствует конденсационный эффект – укрупнение частиц пыли за счет конденсации на них водяных паров. Поскольку в этих аппаратах процесс пылеочистки обычно сопровождается процессами абсорбации и охлаждения газов, они применяются и в качестве теплообменных аппаратов, и для очистки газообразных составляющих. Обычно в качестве орошающей жидкости, если не требуется химическая очистка, используется вода. Часто аппараты мокрой очистки газов используются в качестве предварительной ступени перед аппаратами других типов. По способу действия эти аппараты разделяют на группы:

– Полые газопромыватели – газы пропускаются через завесу распыленной жидкости, капли которой захватывают частицы пыли.

– Насадочные газопромыватели (скрубберы) – в корпус аппарата на опорную решетку засыпается насадка, чаще всего представляющая собой кольца различной конфигурации.

– Барботажные аппараты (барботеры) – запыленный газ проходит через слой жидкости в виде пузырьков, на поверхности которых и происходит осаждение частиц пыли.

– Пенные аппараты – чаще всего снабжены т.н. провальными тарелками (щелевыми или дырчатыми), которые поливаются жидкостью; образующаяся на них пена захватывает частицы пыли, удаляемые из аппарата в виде шлама.

– Пылеуловители ударно-инерционного действия – представляют собой вертикальную колонну, в находящийся в ее нижней слой жидкости ударяется запыленный газовый поток и, при повороте потока в обратном направлении, частицы пыли осаждаются на поверхности воды.

– Мокрые аппараты центробежного действия – запыленный газовый поток приводится во вращение направляющими лопатками или тангенциальным подводом газа в корпус аппарата, орошаемого форсунками.

– Скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури) – представляют собой трубу Вентури, движущийся в ней с высокой скоростью газовый поток дробит орошающую его жидкость на капли, на которых осаждается пыль и образуется шлам, удаляемый из аппарата. Скрубберы Вентури являются наиболее эффективными аппаратами мокрого типа.

– Динамические газопромыватели – очищаемые газы приводятся в соприкосновение с жидкостью, которая разбрызгивается вращающимся механизмом. Наибольшее распространение получили дезинтеграторы, представляющие собой мокрый пылеуловитель-вентилятор.

   В книге Н.Г.Залогина и С.М.Шухера «Очистка дымовых «газов» один из разделов целиком посвящен мокрым инерционным золоуловителям. В частности сообщается, как еще до Великой Отечественной войны на одной из отечественных электростанций был установлен мокрый золоуловитель типа Модав, получивший в то время широкое распространение в Западной Европе. Излагается принцип действия этого аппарата:

«Дымовые газы пропускаются через систему вертикально установленных профилированных полых чугунных полок с вогнутой поверхностью. Колонки расположены рядами в шахматном порядке, и их поверхность непрерывно омывается водой, образующей пленку. Проходя через аппарат, газ многократно изменяет направление своего движения. При каждом повороте частицы уноса под действием инерционных сил отбрасываются на поверхность водяной пленки, смачиваются ею и смываются в воронку, из которой через водяной затвор попадают в систему гидрозолоудаления».

Здесь же даются описания скруббера с насадкой, циклона ЛИОТ с водяной пленкой, центробежного скруббера ВТИ. Одним из их главных недостатков называется быстрая коррозия металлических корпусов. Но дело не только в коррозии, которая в настоящее время успешно устраняется с помощью использования новых материалов. У того же центробежного скруббера есть другой серьезный недостаток – большой расход воды: 0,25 литра на 1 м³ очищаемого газа. Если производительность скруббера 100 тыс. м³ газа в час, то для его очистки требуется подавать за тот же час более 20 тыс. литров воды.

Мокрый пылеуловитель с провальной решеткой

Но и это не главное. Главный недостаток аппаратов мокрой очистки газов состоит в том, что использованная в них жидкость тоже нуждается в очистке, для чего нужно строить отстойники, тратить энергию на перекачку пульпы, проводить трубопроводы и т.д.

Одним из самых распространенных устройств для мокрой очистки газов от пыли и водяных паров является дезинтегратор. Он состоит из одного или нескольких вращающихся в закрытом корпусе на горизонтальной оси вертикальных дисков с лопатками, которыми подаваемая через сопла к центру вода отбрасывается благодаря центробежной силе к периферии, где отделяется от газа. Очищенный при этом газ удаляется через верхний патрубок, а вода вытекает из нижней части корпуса.

В сборнике «Проектный институт «Гипрогазоочистка»» приводится следующая страница истории использования дезинтегратора в отечественной газоочистке:

«С первых лет существования институт выполняет заказы на проектирование установок очистки газов для важнейшей отрасли народного хозяйства – черной металлургии. На металлургическом заводе все технологические стадии производства от обработки исходного сырья до выпуска стального проката сопровождаются образованием огромного количества газов, которые необходимо очищать от вредных примесей в целях защиты окружающей среды, если они выбрасываются в атмосферу, или в целях подготовки его к дальнейшему использованию. Среди важнейших работ института для черной металлургии следует отметить установки: очистка технологических газов и аспирационного воздуха агломерационных машин и машин спекания окатышей; очистка доменного газа, аспирационных газов литейных дворов и тракта шихтоподачи; очистка газов мартеновских печей; очистка газов конвертеров; очистка газов электродуговых печей; очистка газов в производстве извести.

Из перечисленных работ «крепким орешком» для проектировщиков было освоение установок технологической очистки доменного газа, являющегося ценным побочным продуктом – высококалорийным топливом для использования в различных тепловых агрегатах.

Пылеуловитель ударно- смывного действия УСД-ЛИОТ

В 30-е годы, когда специалисты «Конторы электрофильтров» подключились к решению этой проблемы, на отечественных заводах очистка доменного газа производилась в дезинтеграторе – газоочистном аппарате, вероятно, зарубежного производства, который можно отнести к аппаратам типа мокрых вращающихся газопромывателей с принудительным приводом. Естественно, что в таких аппаратах невозможно было обеспечить фантастически малую по тем временам конечную запыленность газа – не более 4–10 мг/м³, норму, которую ввели, как только началось промышленное использование доменного газа в качестве топлива. Положение в дальнейшем усугублялось переводом доменных печей на работу с повышенным давлением 0,25 МПа при значительном увеличении объема печей от 600 до 5000 м³ соответственно и объема очищаемого газа.

Положительное решение было найдено, когда коллективом специалистов под руководством Хомутинникова П.С. была разработана схема очистки с применением специально разработанного мокрого электрофильтра, которая дала возможность удешевить и упростить процесс очистки и получать газ с любой степенью чистоты. Эта схема очистки была впервые внедрена и получила широкое применение на российских заводах и на Украине. Только несколькими годами позднее на основании нашего опыта эта схема была внедрена на заводах США, вытеснив дезинтеграторную очистку».

Мокрый батарейный циклон ЦКТИ

Информацию об основах мокрой газоочистки, о методах подбора и расчета аппаратов мокрого пылеулавливания, о типовых конструкциях мокрых газоочистных аппаратов, об их эксплуатационных характеристиках и рекомендациях по применению можно найти в книге Ужова В.Н. и Вальдберга А.Ю. «Очистка газов мокрыми фильтрами». Открывая книгу, авторы перечисляют достоинства мокрой газоочистки:

«1. Мокрые фильтры отличаются сравнительно небольшой стоимостью и более высокой эффективностью улавливания взвешенных частиц по сравнению с сухими механическими аппаратами.

2. Некоторые типы мокрых фильтров (турбулентные газопромыватели) могут быть применены для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм.

3. Мокрые пылеуловители не только могут успешно конкурировать с такими высокоэффективными пылеуловителями, как рукавные фильтры, но и использоваться в тех случаях, когда рукавные фильтры не применяются, например, при высокой температуре и повышенной влажности газов, при опасности возгораний и взрывов очищаемых газов или улавливаемой пыли.

4. Аппараты мокрой очистки газов одновременно с взвешенными частицами могут улавливать парообразные и газообразные компоненты.

Однако метод мокрой очистки имеет ряд недостатков:

1. Улавливаемый мокрыми пылеуловителями продукт выделяется в виде шлама, что связано с необходимостью обработки сточных вод и, следовательно, с удорожанием процесса очистки.

Дезинтегратор

2. При охлаждении очищаемых газов до температуры, близкой к точке росы, а также при механическом уносе из газоочистного аппарата газовым потоком капель жидкости пыль может осаждаться в газопроводах, дымососах и дымовых трубах.

3. В случае очистки агрессивных газов аппаратуру и коммуникации необходимо защищать антикоррозионными материалами.

Мокрые пылеуловители чаще всего используются в газоочистных системах для одновременного охлаждения и увлажнения (кондиционирования) газов. В этом случае они кроме функции газоочистных аппаратов выполняют роль теплообменников смешения, в которых охлажденный газовый поток непосредственно контактирует с охлаждающей жидкостью».

Несмотря на недостатки, мокрые газоочистители могут с успехом применяться в химической, нефтеперерабатывающей, газовой промышленности, черной и цветной металлургии, энергетике и других отраслях промышленности. В свое время распространение получили вертикальный центробежный пылеуловитель фирмы «Якоб Хандте», пылеуловитель Гинцветмета пенного типа, скрубберы Дойля и Турбон, пылеуловитель УСД–ЛИОТ, мокрый батарейный циклон ЦКТИ и другие самые разнообразные конструкции.

Эжекторный скруббер

Экологический холдинг «Кондор Эко – СФ НИИОГАЗ», разработки которого положены в основу дальнейшего рассказа о газоочистных аппаратах, не занимался разработкой аппаратов мокрой очистки. Обратимся к изданному холдингом в 2006 г. «Каталогу пылеулавливающего оборудования», в котором раздел «Аппараты мокрой очистки» подготовлен доктором технических наук А.Ю.Вальдбергом – ведущим отечественным специалистом в этой области.

Скрубберы Вентури – наиболее распространенный тип мокрого пылеуловителя; они обеспечивают эффективную очистку газов от частиц пыли практически любого дисперсного состава. Представляет собой сочетание орошаемой трубы Вентури и каплеуловителя. Труба Вентури имеет плавное сужение на входе – конфузор и плавное расширение на выходе – диффузор. Пережим сечения трубы Вентури получил название «горловина». Такая конфигурация трубы Вентури, выполненная с оптимальным (с точки зрения аэродинамики) соотношением размеров, положена в основу типоразмерного ряда аппаратов ГВПВ. Аппараты типа ГВПВ обычно укомплектовываются каплеуловителями типа КЦТ.

Для очистки технологических газов, параметры которых (производительность, температура и т.д.) меняются во времени, предназначены скрубберы Вентури типа СВ–Кк, которые представляют собой трубу Вентури с кольцевым регулируемым сечением горловины, скомпонованные с каплеуловителями (одним или двумя) центробежного типа.

Групповой скруббер Вентури

Принцип действия скрубберов Вентури основан на улавливании частиц пыли, абсорбции или охлаждении газов каплями орошающей жидкости, диспергируемой самим газовым потоком в трубе Вентури.

В зависимости от физико-химических свойств улавливаемых пылей, химического состава и температуры газа выбирают режим работы скруббера Вентури. Обычно скорость газа в горловине трубы 30–200 м/с, а удельный расход орошающей жидкости 0,5–3,5 л/м³.

Труба Вентури типа ГВПВ – газопромыватель Вентури, прямоточный, высокоскоростной – предназначена для установки в системах очистки запыленных технологических газов. Труба Вентури круглого сечения включает в себя: диффузор, горловину, конфузор и штуцера подвода орошающей жидкости с форсунками.

Каплеуловитель типа КЦТ – каплеуловитель центробежный с тангенциальным подводом газа – предназначен для улавливания капель жидкости с осевшими на них частицами пыли. В основном устанавливается в технологической линии за трубами Вентури типа ГВПВ. Может быть также использован в качестве самостоятельной ступени очистки при улавливании пылей размером частиц более 5 мкм. Представляет собой малогабаритный прямоточный циклон с входным патрубком прямоугольного сечения и выходным патрубком круглого сечения.

Скруббер Вентури типа СВ–Кк – скруббер Вентури, кольцевой контактный канал – предназначен для очистки нетоксичных и невзрывоопасных газов от частиц пыли, не склонных к образованию отложений. Компонуется из трубы Вентури (с регулируемым сечением горловины) и отдельно стоящего (одного или двух) центробежного сепаратора с коническим завихрителем. Для регулировки сечения горловины установлен эллиптический обтекатель. Орошающая жидкость подается в конфузор трубы Вентури с помощью форсунок, равномерно распределенных по периметру конфузора.

Труба Вентури с регулируемым сечением горловины системы НИИОГАЗ

Скруббер Вентури тарельчатый СВТ – предназначен для охлаждения и очистки газов от мелкодисперсных частиц пыли. Может быть использован в различных отраслях промышленности, где целесообразна установка мокрых пылеуловителей, работающих при переменных расходах газа. Состоит из трубы Вентури с регулируемым гидравлическим сопротивлением и тарельчатого аппарата со встроенным каплеуловителем. Изменение площади сечения горловины (регулировка гидравлического сопротивления) осуществляется посредством перемещения эллиптического обтекателя.

Центробежный скруббер СЦВБ – скруббер центробежный вертикальный; батарейного типа – предназначен для мокрой очистки нетоксичных и невзрывоопасных газов от средне- и крупнодисперсной пыли в различных отраслях промышленности. Состоит из камеры неочищенного газа, четырех контактных циклонных элементов, шламовой камеры и камеры очищенного газа. Каждый из контактных циклонных элементов представляет собой трубу, в верхней части которой расположен закручиватель газожидкостного потока. В камере неочищенного газа установлена форсунка грубого распыла, обеспечивающая смыв пыли с завихрителей и орошение внутренних стенок циклонных элементов. Шламовая вода отводится из аппарата через сливные патрубки в гидрозатвор. Газ через соединительные трубы поступает в камеру очищенного газа. Перед камерой неочищенного газа установлена сетка для улавливания крупных механических включений. Для периодической очистки сетки и завихрителей, а также для осмотра шламовой камеры предусмотрены люки.

Насадочный скруббер типа СДК – скруббер с движущейся насадкой и встроенным каплеуловителем – предназначен для очистки и охлаждения запыленных (агрессивных) газов. Представляет собой вертикальную колонну, внутри которой установлены поддерживающие и ограничительные решетки с размещенной между ними подвижной сферической насадкой из пористой резины. Система орошения включает в себя три яруса форсунок, установленных внутри корпуса аппарата с учетом полного перекрытия всего сечения факелами распыла. В нижнем ярусе орошения факелы распыла направлены вверх, а в двух верхних ярусах – вниз. Верху аппарата установлен центробежный каплеуловитель с коническим завихрителем и ряд форсунок для промывки лопастей и кармана завихрителя.

Вертикальный центробежный пылеуловитель фирмы "Якоб Хандте"

Полый скруббер типа СП предназначен для охлаждения и предварительной очистки от пыли технологических и вентиляционных газов. Скруббер состоит из цилиндрического полого металлического корпуса, по высоте которого размещены три яруса коллекторов орошения, входного и выходного патрубков, центробежного каплеуловителя с коническим завихрителем, штуцеров для отвода жидкости из скруббера и каплеуловителя. Скруббер орошается через три яруса коллекторов орошения.

Скруббер с конфузорным подводом газов типа СПВПК – скруббер прямоточный, вертикальный, подвод конфузорный – предназначен для испарительного охлаждения газов. Для дробления жидкости используется энергия газового потока, подводимого в скруббер через насадку, представляющую собой бездиффузорную трубу Вентури. Орошение аппарата осуществляется щелевыми форсунками, расположенными в крышке скруббера таким образом, чтобы факелы жидкости проходили под нижней кромкой насадки и составляли с плоскостью выходного сечения угол, равный 45° С. При точке росы от 20 до 50° С и начальной температуре газов 250–450° С скрубберы обеспечивают полное испарение орошающей жидкости.

Волокнистый фильтр типа ФВК–М – фильтр волокнистый для окрасочных камер, металлический – предназначен для санитарной очистки аспирационного воздуха температурой до 80° С (от окрасочных камер), содержащего туман краски. Фильтр состоит из двух последовательно установленных ступеней очистки. Внутри корпуса расположены кассеты с фильтрующим материалом, наложенным на каркас металлической решетки. Кассеты устанавливаются вертикально через монтажный люк, расположенный в верхней части аппарата. Начальное гидравлическое сопротивление – 120 Па. Фильтр работает в режиме накопления уловленного продукта на поверхности фильтрующего материала с частичным стоком жидкости через гидрозатворы. При забивании кассет окрасочными аэрозолями производится замена фильтровального материала. Эффективность очистки от окрасочных аэрозолей – не менее 95 %. Фильтрующий материал первой ступени – иглопробивное полипропиленовое полотно. Фильтрующий материал второй ступени – иглопробивное лавсановое полотно.

Пылеуловитель Гинцветмета

Волокнистый фильтр типа ФВГ–Т – фильтр волокнистый для гальванических ванн, корпус из титана – предназначен для санитарной очистки аспирационного воздуха с температурой 5–50° С (от гальванических ванн хромирования), содержащего туман и брызги электролита в виде смеси хромовой и серной кислот. Внутри корпуса фильтра размещена кассета с фильтрующим материалом. Установка и смена кассет осуществляются через монтажный люк. Фильтр работает в режиме накопления уловленного продукта на поверхности фильтрующего материала с частичным стоком жидкости. Изготовляют пять типоразмеров фильтров производительностью от 5000 до 80000 м³/ч.

Скруббер насадочный типа СНАН–Ц – скруббер насадочный, прямоточный, с неподвижной насадкой; Ц – очистка от цианистого водорода и цианистых солей – предназначен для санитарной очистки аспирационного воздуха с температурой 5–50° С от гальванических ванн покрытия металлических изделий с применением электролитов, содержащих соли цианисто-водородной (синильной) кислоты. Состоит из корпуса, кассет с фильтрующей перегородкой и приставки (узла орошения). Кассета изготовлена в виде вертикально расположенных складок фильтровального материала, наложенного на сетчатый каркас и прижатого решеткой. Установка и смена кассет осуществляются через монтажный люк. В корпусе приставки расположены гидравлические форсунки постоянного орошения. Улавливание цианистых солей и капель орошающего раствора щелочи осуществляется в фильтрующей перегородке. Фильтр работает в режиме рециркуляции орошающего раствора.

Головными разработчиками отечественных аппаратов мокрой газоочистки были НИИОГАЗ (Москва) и Запорожский филиал НИИОГАЗ. Широкое производство аппаратов мокрой очистки газов типа СЦВБ–20, ГВПВ, КЦТ, СЦВП, СВ–Кк, СП, СДК в 1984–1988 гг. было налажено на Семибратовском заводе газоочистительной аппаратуры (ныне ОАО «ФИНГО»). В настоящее время их успешно модернизируют в ЗАО «Кондор-Эко».

назад | главная | содержание | вперед

Экология | Экотехника | Пылегазоочистка
Промышленные фильтры | Газоочистные аппараты | Пылеулавливающие устройства
Элекрофильтры | Рукавные фильтры | Циклоны