Скруббер: принцип работы, классификация, типы — насадочные, полые, барботажные, сухие, эжекторные, лабораторные, мобильные, химические скрубберы

Для удаления примесей из газовоздушных смесей широко используется скруббер – аппарат, в котором загрязненный газ или воздух контактирует с жидкостью.

Наибольшее распространение получили вертикальные широкие колонны цилиндрической или частично конической формы, с сужениями, расширениями и примыкающими патрубками на концах. Используется и скруббер горизонтальный, хотя в таком устройстве менее эффективно действует естественное тяготение гравитационного поля Земли.

Как правило, газ или загрязненный воздух подается в типичный мокрый скруббер снизу. Такая конструкция продлевает время контакта очищаемых субстанций с насадкой, также способствует рыхлению и перемешиванию подвижных элементов. Поскольку одного только давления газа обычно недостаточно, применяются различные методы дополнительного воздействия. Скажем, насадка перемешивается подвижными лопастями, встряхивается за счет создаваемой приводом вибрации. Чтобы уменьшить затраты энергии, насадку часто делают из легких материалов, особенно обладающих высокой способностью к адсорбции. Применяют шары из керамики с повышенной поверхностной активностью, активированный уголь и кокс.

Любой тип скруббера приходится очищать от собранных примесей, загрязнений и продуктов реакции. Поскольку очищение насыпной свободно лежащей массы затруднено, насадочные устройства обычно применяются для обработки слабо загрязненных субстанций, содержащих больше примесных газов, чем крупнодисперсной пыли. В качестве насадки выбирают материалы с высокой поглощающей способностью, а после насыщения загрязнениями предпочтительна полная замена очищающего субстрата, чем восстановление путем промывки или химической обработки. Если речь идет о таких материалах, как уголь, активированный обжигом, замена вполне оправдана по экономическим соображениями, поскольку материал недорогой, а восстановление зачастую обходится дороже.

Шлам, то есть, смесь воды с загрязнениями, собирается в нижней, обычно конической части вертикально ориентированной колонны. Воздух подается через боковой патрубок, находящийся выше шламосборника, и при переполнении сборника или случайной закупорке отверстия патрубка возможно нарушение воздухоподачи. Следует уделять внимание своевременному удалению шлама и периодически осматривать колонну изнутри.

Самый распространённый вид полого скруббера — с трубой Вентури.

В горизонтальных корпусах со шламоудалителями вдоль нижней стороны трубы, уменьшается вероятность закупорки подводящих воздух патрубков. Такая конструкция рекомендована при высокой пенообразующей способности шлама. С другой стороны, в вертикальной трубе проще создать плотную водяную завесу, а горизонтальную необходимо оборудовать большим количеством форсунок. Эффективные типы оросительных устройств для скрубберов высокого давления распыляют воду на мельчайшие капли, создают плотный туман, поэтому на протяжении орошаемой камеры практически нет «пробелов».

Отработанная скрубберная вода может использоваться повторно при небольшом загрязнении, также подвергаться сепарации осадка или испарению с полным восстановлением адсорбционных свойств.

Так или иначе, все виды скрубберов необходимо регулярно очищать, и следить за состоянием внутренней камеры. Для этого предназначены специальные приспособления, автоматизирующие уборку шлама. В корпусе делают смотровые отверстия, через которые при необходимости вводят ручные инструменты для прочистки особенно загрязненных мест. Безусловно, усложнение конструкции удорожает производство, но и растет производительность скрубберов, сокращаются потери времени на обслуживание техники.

Недостатком пенистого скруббирования является значительная площадь взаимодействия загрязнений с твердыми частями оборудования. Тарелки нужно изготавливать из материалов, нечувствительных к агрессивным веществам, если таковые содержатся в газовом потоке. Субстанции, склонные оставлять трудноудалимые осадки на контактных поверхностях, в особенности токсичные, желательно удалять с использованием других технологий.

Наибольшее распространение на производстве получил электрический скруббер с автономным приводом. Хотя на предприятиях, где имеется централизованная магистраль для подачи сжатого воздуха, возможно применение пневматических вариантов.

Причины установить оборудование без участия жидкости в процессе поглощения примесей, бывают разные. К примеру, нежелательные реакции компонентов газовой смеси с водой. Или несмешиваемость веществ, слабое растворение в воде. На химических заводах востребован скруббер бензольный, для удаления ароматических углеводородов из производственных выбросов. Собранные на адсорбенте углеводороды затем могут выделяться путем выпаривания, с частичной или почти полной регенерацией загрязненного фильтра.

Подробная классификация скрубберов была бы неполной без упоминания полусухих устройств. В таких модификациях вместо жидкой фазы внутрь очистителя поступают пары, способные впоследствии конденсироваться в той или иной степени. Иногда еще полусухими называют комплексы, где после прохождения жидкостной камеры газы доочищаются фильтрующими рукавами или отдают оставшиеся пылевые частицы в циклонах. Для пенных очистителей обычно не требуются дополнительные модули, но оборудование, где пыль поглощается сравнительно разреженной водной завесой, бывают необходимы.

Следует обратить внимание на простоту и экономность сухих технологий. Жидкостный контур занимает место, требует регулярного обслуживания, пополнения запаса жидкости. Если характер загрязнений допускает удаление без смачивания, стоит использовать по возможности скруббер сухой очистки, принцип работы которого предполагает меньшие затраты на монтаж и поддержание работоспособности.

К преимуществам относят:

• Процесс очистки газа практически не создает отходов.
• Не забивается различными веществами.
• Высокая устойчивость к переменным нагрузкам.
• Устойчивость к температурным колебаниям.
• Простота в эксплуатации.

Работающие по эжекторной технологии устройства построены на принципе ускорения потока при прохождении через узкое сопло. Выдувающий очищаемую смесь со значительным усилием эжектор увеличивает вероятность контакта частиц и оседания на мокрых стенках или каплях жидкости.

В рамках данной технологии привлекательно малое потребление энергии. Сопло является пассивным элементом системы, изменение давления и скорости происходит лишь за счет специфической конфигурации деталей. К недостаткам метода относится ускоренный износ поверхностей, на которые попадает разогнанный поток. Огромная сила, действующая на частицу в оросительных скрубберах после разгона через сопло, повреждает материалы рабочей части не только ударами пыли и газов. Добавляется и воздействие жидкости, увлеченной мощным потоком.

Чтобы сделать более долговечными эжекторные скрубберы, подвергающиеся большому износу части делают из особых сплавов или сортов пластика, также применяется поверхностная закалка. Износостойкие полимеры в определенных условиях долговечнее металлических комплектующих. Такие методы обработки металла, как фосфатирование, могут повысить стойкость к постоянным соударениям с жидкостью и твердыми частицами.

Устройства типа СЭЖ имеют как горизонтальную, так и вертикальную ориентацию проточной части. Диаметр сопла определяется необходимой скоростью потока и общей производительностью комплекса. Следует учитывать, что к очистителю подключается орошение чистой водой или раствором с добавками активных компонентов. Интенсивность подвода и отвода жидкости должна соответствовать мощности установки. При покупке готового комплекса все узлы заранее просчитаны инженерами и соответствуют друг другу по производительности. Поэтому оправдано приобретение готового комплекта в сборе от производителя, что и выгоднее по стоимости, чем самостоятельная сборка из заказанных по отдельности комплектующих.

При небольших габаритах быстрее идет теплообмен в скруббере, упрощается отдача тепла нагретыми узлами. Но в лаборатории, как и на производстве, должна быть хорошая система вентиляции или кондиционирования, чтобы обеспечить теплоотвод. При столкновениях с засыпкой или изменении направления движения даже достаточно чистые газы выделяют значительные количества тепла. Учитывая компактность очистителей, в лаборатории возможно применение внешних вентиляторов для обдува корпуса.

Передвижные установки для воздухоочистки размещаются на любом участке цеха или другого производственного помещения. При необходимости передвигаются по полу к месту наибольшего загрязнения, или подключаются к технике, генерирующей загрязненные выхлопы в данное время.

Преимущества мобильности очевидные:

• отсутствие сложных работ по подключению оборудования;
• быстрое решение временных проблем на производстве;
• меньшая потребность в очистительных комплексах;
• сокращение расходов на техобслуживание и ремонт;
• легкая транспортировка на другое предприятие.

Универсальные мобильные скрубберы работают даже в полевых условиях. Доставляются грузовым транспортом на любую производственную базу и почти сразу включаются в работу, после кратковременной подготовки к эксплуатации. Во многих случаях перевозка осуществляется в полностью собранном виде, лишь с закреплением на грузовой платформе.

Типы передвижных устройств различаются, как и стационарных. Используются как жидкостные, так и сухие модификации. Жидкостные оборудованы дополнительными узлами, как например, каплеуловитель для скруббера, но сухие тоже иногда требуют установки рукавных фильтров или других средств для доочистки. Поэтому заранее трудно просчитать, каким в итоге будет объем и вес комплекса. В любом случае инженеры стараются подготовить максимально компактную технику, с обтекаемым корпусом, удобную для перемещения и перевозки.

Вопросы, которые нужно решить при выборе мобильного скруббера:

• Подвод воздуха для очистки гибкими газоходами.
• Подвод для долива жидкости (например, воды) для работы скруббера.
• Подвод слива отработанной жидкости.
• Разработка способов передвижения. Чем больше скруббер, тем сложнее его двигать по месту, особенно с баком рециркуляции.

Самые подходящие модели из каталога «Факел» для мобильности, это будет скрубберы с плоским дном («Борей», «РИФ», «РИФ ФК»), они компактнее. Скрубберы с конусным дном будет сложно двигать так как они очень большие.

Основная часть оборудования может устанавливаться на колесную платформу, неподвижную основу или опоры смешанного типа. Когда с одной стороны тележки находится колесная пара, на противололожной неподвижные полозья, это придает устойчивости установленной на месте платформе. Самые компактные модели приподнимаются вручную и передвигаются по ровному полу одним работником на колесах. Процедура присоединения к выхлоп-генерирующим устройствам или перевод раструбов в оптимальное положение для захвата выбросов тоже не составляет большого труда. Обслуживающий персонал вашего предприятия может пройти инструктаж наших специалистов по обращению с передвижной скрубберной техникой.

Еще одно достоинство компактных комплексов заключается в простоте разборки для ремонта или тщательной чистки от скопившихся осадков. Работы выполняются на месте без применения подъемников, погрузчиков и прочих механических средств, эксплуатация которых дорого обходится. К тому же не на каждом предприятии имеется техника, удобная для проведения ремонтных операций такого рода. Передвижной очиститель сможет успешно функционировать даже в небольшой мастерской с минимальным количеством сотрудников.