Скруббер — аппарат, предназначенный для промывки пыле-газовоздушной смеси водой или специальными растворами. Устройство помогает очистить газо-воздушный поток от пыли, газов и аэрозолей.

Слово "scrubber" — английского происхождения и в переводе на русский язык означает «удаление», «отмывание». Устройство современных скрубберов полностью соответствует средневековому значению этого слова. Технологический аппарат используется для промывания газовоздушных смесей, удаления из них различных примесей, химических и механических фракций и взвесей.

Один из первых типов скрубберов, который применяется и по сегодняшний день, это скруббер Вентури или еще ее часто называют как труба Вентури, был изобретен итальянским ученым Джова́нни Батти́ста Венту́ри (15 марта 1746 — 24 апреля 1822).

Типовые схемы скрубберов с применением труб Вентури

    

Скруббер имеет много названий, такие как газопромыватель, абсорбер, газоочистная установка (ГОУ) или газоочистная колонна.

Компания «УралАктив» из Екатеринбурга одна из первых в России, кто начал производить скрубберы (газопромыватели) из листового полипропилена для кислых, щелочных и других химических сред с температурой до 100 градусов цельсия. Оригинальные скрубберы защищены Российскими и международными патентами и продаются на рынке под товарным знаком ХИМВЕНТ.

Виды скрубберов

Существует большое количество различных типов скрубберов, каждый из которых рассчитан на различные типы загрязняющих веществ. Каждый агрегат отличается по конструкции и обладает определённым набором технических особенностей, но все они служат для одной и той же задачи – очистка воздуха от технологических процессов промышленных предприятий. Работа скруббера осуществляется по специальной схеме, которая может отличаться в зависимости от его вида, но всех их объединяет общая категория, все они относятся к аппаратам мокрой очистки.

Распространённые типы скрубберов:

  • форсуночные (полые, поточные, противоточные) скрубберы;
  • насадочные скрубберы;
  • скрубберы Вентури;
  • пенные(тарельчатые) скрубберы;
  • центробежные;
  • тарельчатые.

Форсуночный скруббер — простейший агрегат с небольшим гидравлическим сопротивлением. Он представлен противоточными и прямоточными орошением встречного потока. Форсунки в таком аппарате могут располагаться по периметру или группируются в центре. Тип и производительность форсунки будет зависеть от типа загрязнителей газовоздушной смеси и требуемой эффективности скруббера.

Насадочный скруббер комплектуется дополнительными масообменными насадками (кольца Палля, VSP, рашига…), которые установлены внутри насадочной камеры и увеличивают площадь поверхности контакта и эффективность очистки газовых смесей. Насадки обильно орошаются форсунками с поточным или противоточным расположением, на поверхности которых происходит реакция растворения и улавливания пыли, газов и аэрозолей. Применяют насадочные скрубберы в основном на гидрометаллургических предприятиях, заводах минеральных удобрений и других химических процессах.

Скрубберы Вентури работают по принципу трубы Вентури, которая сужается к середине и в разрезе похожа на песочные часы. Принцип работы скрубберов такого типа заключается в подаче загрязнённых газов и воды в верхнюю часть конуса. В средней части устройства поток газа и жидкости существенно ускоряется. Вода превращается в миллиарды мелких капель, обволакивающих собой твёрдые частички загрязнений в газовой смеси. Нижняя часть устройства — это диффузор. Здесь водный поток уменьшает свою скорость, а пылевые частицы склеиваются между собой и выводятся в специальный поддон. Очищенный воздух выводится из скруббера Вентури в атмосферу. Скруббер Вентури нашел широкое применение в средах с высокой пылевой составляющей, так же часто его применяют как первую ступень очистки в аппаратах многостадийной очистки.

Пенные скрубберы для очистки газов укомплектованы специальными решётками, в которых есть отверстия диаметром до 5 мм. Огромная скорость потока превращает жидкость на решётках в пену, которая и поглощает твёрдые частицы величиной более 5 мкм из воздуха. Пенные аппараты эффективны при работе с газами и аэрозолями и не эффективны в работе с большой запыленностью. Пенные скрубберы не нашли широкого применения из-за сложности методики расчетов.

Центробежные скрубберы схожи с работой мокрого циклона, центробежные скрубберы хороши тем, что равномерно перемешивают пылевой поток с жидкостью для орошения. Центробежная сила во время вращения газов в корпусе аппарата отводит тяжёлые твёрдые частицы ближе к стенкам, по которым они стекают в приёмники.

Газовые скрубберы (абсорберы) рассчитываются индивидуально в зависимости от состава газов и аэрозолей и требуемой эффективности. Как правило при орошении водой аппарат называется скруббером а при орошении хемо-сорбционным раствором называют абсорбером.

Как устроен вертикальный насадочный скруббер?

Устройство скруббера для очистки газов напрямую зависит от его типа. Такие конструкции обязательно включают в себя следующие элементы:

  • Емкость для орошающего раствора с насосом, трубной обвязкой и форсунками;
  • Насадочная колонна;
  • Блок каплеуловителей на выходе
  • Входной и выходной патрубки;

Входная секция пылегазоуловителей служит точкой ввода загрязнённых воздушных потоков. В моделях скрубберов, рассчитанных на работу с газами экстремально высокой температуры, предусмотрена охлаждающая камера. Есть в устройстве и рабочая камера, которая может быть полой или заполняется специальными насадками. Также устройство комплектуется циркуляционным баком, который заполнен водой или абсорбентом. Модели скрубберов с полузакрытым контуром оснащены системой рециркуляции. Ёмкость для приёма шлама в некоторых моделях устройств укомплектована скребковым транспортёром, который постоянно и тщательно перемешивает слипшиеся твёрдые частицы и не даёт им цементироваться.

Общий принцип работы мокрых скрубберов

Мокрый скруббер называется так потому, что в основу его работы положена жидкость (вода или активный абсорбирующий раствор). В пылегазоуловителях разных типов жидкость может быть представлена разными состояниями:

  • «кипящий» слой (присутствует в скрубберах с подвижными насадками);
  • Состояние пены;
  • аэрозоль или микротуман (такой вариант жидкости преобладает в полых и вихревых моделях устройств, а также в скрубберах Вентури);
  • микроплёнка (используется в насадочных скрубберах и аппаратах плёночного типа).

Принцип работы скруббера основывается на массообменном процессе в контакте газ-жидкость. Вода (раствор) обильно орошает газовоздушную смесь. Подача жидкости происходит через химический насос. Преодолев трубопровод и форсунки, вода смачивает находящийся в корпусе газ и тщательно вымывает из него твёрдые частицы и растворяет находящиеся в нем газы и аэрозоли. Грязная вода с частичками пыли перемещается в отстойник, а из него - в устройство для очистки.

Эксплуатационные характеристики скруббера с эффектом мокрой очистки наделяют аппарат следующими преимуществами:

  • низкая цена;
  • высокий уровень очистки воздуха;
  • возможность получения готового продукта в емкости скруббера.
  • универсальность (например, пылегазоуловители Вентури не только чистят воздух от загрязнений, но и дополнительно увлажняют и охлаждают его).

К мокрым улавливателям пыли относятся скрубберы нескольких видов, а именно — форсуночные (полые), барботажные или пенные, насадочные, скрубберы Вентури.

Технические характеристики оборудования

Технические характеристики пылеулавливателей определяются комплектацией оборудования. Производители разрабатывают схему скруббера под запросы каждого клиента. Характеристики оборудования определяются с учётом особенностей производства и характера пылевых частиц, газов и аэрозолей. Каждый параметр аппарата может быть изменён по требованию заказчика.

Если фильтр-скруббер необходим вам для очистки воздуха на производстве, то при его выборе обязательно обратите внимание на такие технические характеристики аппарата:

  • производительность, измеряемая в м3/ч
  • степень очистки (этот параметр может варьироваться от 70% до 99.9%);
  • объём бака под активные растворы и циркуляцию воды;
  • габариты и конфигурация скруббера (горизонтальный и вертикальный)

Принцип работы любого скруббера таков, что во время очистки примеси и твёрдые частицы никуда не исчезают, а только извлекаются аппаратом из грязного воздуха, преобразуясь в пасту, жидкий раствор или порошкообразную смесь.

Отходы со скрубберов нужно правильно утилизировать. К примеру, после очистки ртутной руды содержимое ёмкостей желательно «похоронить» в специальном ртутном могильнике.

Шлам, полученный при чистке скрубберов, может служить вторичным сырьём для производства стройматериалов. Такой вариант используют при очистке выбросов от электростанций. Твёрдые отходы после их очистки содержат в своём составе качественный синтетический гипс. Такой материал подходит для производства гипсокартона.

На гидрометаллургических предприятиях, при получении чистых металлов (золото, платина, серебро, цинк, медь, редкоземельные металлы) в аффинажных производствах полученный в результате очистки раствор представляет ценность так как в нем содержится большое количество ценных металлов. Данный раствор направляется на повторное извлечение ценных металлов в технологической цепочке.

Преимущества и недостатки скрубберов

Установка скрубберов на производстве и частных предприятиях имеет свои плюсы и минусы.

Очевидными преимуществами таких аппаратов являются:

  • компактность, удобство размещения в производственных цехах;
  • высокая мобильность аппаратов;
  • доступные цены;
  • нет вторичных источников пыли и загрязнений;
  • упакованные отходы легко перевозятся без каких-либо утечек;
  • устройство имеет высокий уровень пожарной безопасности и хорошо защищено от случайной детонации (вода, содержащаяся в корпусе, препятствует возгораниям и взрывам);
  • универсальность (скруббер может работать с механическими и химическими загрязнителями газовоздушных сред, имеющих различную фракцию).

Основные минусы пылеуловителей:

  • по мере эксплуатации на рабочих частях корпуса может формироваться коррозия (решить проблему помогает футеровка или изготовление скруббера из пластиковых материалов, например, полипропилен);
  • если скруббер установлен в крупном промышленном комплексе, то часто возникает проблема загрязнения сточной воды (поэтому для грязных жидкостей оборудуют специальные отстойники или очистные сооружения);
  • установки для очистки газов нуждаются в стабильном и качественном электроснабжении (захват твёрдых частиц происходит гораздо эффективнее при высоких перепадах давления, которые достигаются за счёт повышения расходов электроэнергии);
  • выделить вторсырьё для производства стройматериалов из скрубберного шлама крайне затруднительно.

Уровень очистки загрязнённого воздуха напрямую зависит от размеров капель воды, контактирующих с поверхностью пылевых частиц. Чем они меньше, тем, соответственно, меньшие частицы пыли сможет намочить и убрать из потока воздуха.

Габариты и количество полок в устройстве рассчитываются с учётом примерного содержания пылевых частиц в воздухе. Расчёт скрубберов Вентури осуществляют по площади поперечного сечения устройству, диаметру форсунок, скорости потока воздуха.

Процедура расчёта включает в себя несколько этапов:

  1. На первой стадии процедуры нужно учесть, что скруббер не меняет температуру газовоздушной смеси во время удаления из неё пыли. Заказчики, указывая исходные данные, обозначают требования по уровню конечной очистки, а также характеристики загрязнителей. По этим параметрам можно рассчитать диаметр колонны с учётом гидравлического сопротивления трубы, а также размеры горловины.
  2. Второй этап расчётов предусматривает вычисление минимального расхода жидкости, диаметра, типа и размера насадки и количества форсунок. Полученная информация позволяет рассчитать гидравлическое сопротивление и подобрать соответствующий каплеуловитель. В связи с тем, что многие скрубберы не имеют универсальных закономерностей, их расчёт и производство стоит выполнять с последующими замерами в работе.
  3. Тепловые расчёты для скрубберов. Если агрегат будет выполнять очистку сильно нагретых газов, то при расчётах следует определить количество тепла, которое забирается у газовоздушной смеси. На основании этих параметров рассчитывается оптимальный объём подаваемой воды. При этом учитываются стандартные нормы объёмов воды, подаваемой на скруббер. Они составляют 40 дм3 на 1 м3 газовоздушной смеси. Расчёты помогают проектировщикам аппарата получить информацию о расходе воды, размерам, гидравлическому сопротивлению и качеству очистки воздуха. На основании расчётных данных изготавливается полипропиленовый скруббер.

Сфера применения скрубберов

Мокрые скрубберы и пылеуловители предназначены для очистки воздуха от пыли на промышленных предприятиях. Фильтром для отсеивания пыли в таких устройствах служит обычная вода или активный раствор. Перечень химических загрязнителей, которые способен улавливать скруббер, очень обширен. К ним принадлежат цианиды, аммиак, окислы азота, альдегиды, спирты, эфиры, оксиды серы, тиолы, меркаптаны, щелочные и кислые пары, галогены и галогениды, алканы, оксиды металлов.

Скрубберы и пылеуловители используют в разных отраслях промышленности. Газоочистные аппараты задействуются в гидрометаллургии, гальванических производствах, химических лабораториях, горнодобывающей промышленности, и в производстве минеральных удобрений.

Пылегазоуловители – это рациональные устройства для очистки дымовых газов от различных примесей и загрязнителей мокрым способом. Устройства прекрасно справляются с удалением из газов механических загрязнителей, а именно — копоти, пыли, золы, сажи и частиц пепла.

Газоочистные аппараты могут быть изготовлены из металла, нержавеющих сталей, листовых пластиков (полипропилен, полиэтилен, ПВХ) или стеклопластика.

Другие статьи
Все статьи