Циклон для очистки газа и дыма, сравнение эффективности работы сухих и мокрых аппаратов для улавливания выбросов сажи, золы, пепла и газообразных загрязнителей на ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС и котельных

Циклон для очистки газа и дыма: оценка эффективности и аналоги

Циклон для очистка газа — предлагаем к подробному рассмотрению такой тип золоуловителей как циклоны для очистки дымовых газов.

Особенности очистки и золоулавливания в циклонных пылеуловителях

Любое развитое государство, находящееся в умеренных и холодных широтах, – включая Российскую Федерацию, – обладает развитой энергетической структурой.

С сожалением отмечаем, что альтернативные энергетические технологии и без топливные генераторы (БТГ) до сих пор не находят широкого применения, и большинство котельных, ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС и иных объектов энергетического сектора, (а также печей и плавильных агрегатов), работают на угле, торфе, мазуте, коксе, газе, антраците и другом органическом топливе. Энергетика и металлургия – основные генераторы зольных и газовых компонентов.

Интересный факт: военно-промышленный комплекс одних только США обладает более чем 4000 засекреченных патентов в области энергетики.

В сети Интернет широко представлены запросы Пользователей, интересующихся промышленной очисткой дымовых выбросов. Что интересно, поисковые машины в качестве релевантной часто выдают информацию по циклонным очистителям.

Учитывая, что циклон для очистки газа позиционируют как устройство для очистки от дымовых газов, следует указать на драматическую техническую неточность, поскольку циклоны ПРИНЦИПИАЛЬНО не способны очистить газовоздушную смесь от каких бы то ни было газовых компонентов – только от пылевых (зола, пепел).

Дым наибольшей активности (сернистый ангидрид, двуокись азота) свободно минуют внутренности циклонов и без какого-либо воздействия выбрасываются в воздушный бассейн Земли, отравляя биосферу нашего Дома.

Скудна результативность циклонов и в отношении захвата мелкодисперсной сажи, копоти.

Таким образом, циклоны для котельных, ТЭЦ или ТЭС следует рассматривать ТОЛЬКО в качестве аппаратов для захвата твердых дымовых фракций. Обусловлено это самой конструкцией и принципом работы циклонов.

Принцип работы циклона для очистки газа

В базовых чертах принцип работы циклона можно описать так:

• Запыленный / загрязненный дымом и золой / сажей / пеплом поток нагнетается в рабочую камеру циклона, которая, как правило, представляет собой конусообразную колонну или цилиндр с конусообразным нижним концом, (соединенным с бункером-сборником);
• Подвод среды осуществляется по касательной (тангенциально) к вертикальной оси конструкции, что заставляет дым с содержащимися твердыми фракциями закручиваться, завихрятся внутри рабочей камеры циклона;
• За счет центробежной силы твердые частицы, по принципу центрифуги, отбрасываются на внутренние стенки колонны. Центробежная сила тем сильнее, чем больше масса твердодисперсных частиц в потоке – этим объясняется высокая эффективность циклонов в отношении механических частиц средней и крупной дисперсности;
• Механические частички ударяются о внутренние стенки рабочей камеры и, теряя кинетическую энергию, опадают вниз, в емкость для приема уловленного фильтрата.

 

Понятно, что циклон для очистки газа по определению не может влиять на компонентный состав газовой фазы среды, а потому устройствами для полной очистки воздуха от дыма их называть технически неверно. Правильнее называть их циклонными золоуловителями.

Последние обобщенные данные рынка газоочистного оборудования показывают, что все больше Заказчиков отдают предпочтение мокрым газоочистителям и пылеуловителям – скрубберам и абсорберам, и происходит это на фоне ощутимых недостатков, которые демонстрируют сухие аппараты по сравнению с мокрыми.

Тем не менее, сухие циклоны часто используются в качестве ступени первичной очистки среды от крупно и среднедисперсной механики в многоступенчатых системах.

Циклон для очистки газа и дыма. Недостатки.

Среди ключевых недостатков сухих циклонов нужно акцентироваться на нижеследующих:

• Теоретическая и практическая невозможность обеззараживания дымовых / кислых газов и микро аэрозолей (оксиды серы, окислы азота, хлороводород, сероводород, альдегиды, кетоны, эфиры, недоокисленные углеводороды, пары, деготь, масляные составляющие дыма, а также ультра микро дисперсная пыль, сажа, копоть);
• Невозможность полного исключения вторичного загрязнения воздуха уловленной золой / пеплом (требования по герметичности затворов и самого бункера);
• Постепенный абразивный износ рабочей камеры, (решается футеровкой);
• Ограниченный температурный предел работы, (обычно до ≈ + 400-450градусов Цельсия);
• Зачастую крупногабаритные циклоны (и их батареи) выходят на номинальную эффективность очистки только при объемах обрабатываемой среды от тысяч и десятков тысяч кубометров в час.

Мокрая очистка воздуха от дыма: преимущества скрубберов и абсорберов

 

Представители промышленных и энергетических предприятий, генерирующих дымовые / печные выбросы, все чаще обращают свой профессиональный взор в сторону мокрых газоочистных аппаратов, и на то есть несколько критических причин:

1. Широкий спектр аппаратов, их исполнений и модификаций (см. ниже) позволяет наиболее точно, полно и экономически выгодно удовлетворить технологическим требованиям, предъявляемым к очистному и золоулавливающему оборудованию;
2. Эффективность жидкостных фильтров превосходит таковую у циклонных на порядок и выше;
3. Мокрые скрубберы и абсорберы показывают результативность в улавливании дымовых компонентов даже при использовании обычной воды, при заправке же соответствующих – простых, недорогих и повсеместно доступных – абсорбентов, эффективность улавливания дымовых газов и веществ (SO_X, NO_X, -CHO, R₁-CO-R₂, HCl, H₂S, Hg, Cd и др.) вплотную приближается к 100%;
4. Исключение вторичного загрязнения – газы и твердые дымовые фракции надежно «запечатываются» внутри абсорбента;
5. Правильно проработанная система мокрого дымоудаления часто позволяет получать в качестве побочных продуктов ценные шламы, (которые могут быть использованы как компоненты строительных смесей, удобрения или их «прекурсоры»);
6. Абсорбционные и Скрубберные системы, как и циклоны для очистки дымовых газов, просты и неприхотливы, конструкции агрегатов, вдобавок, предусматривают самоочищение фильтров;
7. Высокая результативность в улавливании не только сухих твердых фракций, но и масел, паров, туманов, аэрозолей, сложных веществ, в том числе липких, вязких, цементирующихся;
8. Температурный режим – для аппаратов и систем до +900 °C, параллельное с обеззараживанием охлаждение и увлажнение потока;
9. В отличие от очистных циклонов, номинальная эффективность мокрых дымоуловителей достигается мгновенно, вне зависимости от производительности аппарата / комплекса;
10. Не имеет значения плотность / концентрация загрязнителя мг/м³, способ сжигания, тип печи, горелки или котла – скрубберы и абсорберы показывают максимальную эффективность.

Типы мокрых дымоуловителей

Несмотря на то, что на нашем сайте можно найти исключительно детальное описание каждого типа мокрых аппаратов для очистки дымовых газов, вкратце коснемся их особенностей.

Полые скрубберы (орошаемые циклоны и ПВМ)

Орошаемые циклонные дымоуловители представляют собой более продвинутую версию сухих аналогов.

 

Задымленная или запыленная среда подводится в колонну по касательной или вдоль вертикальной оси симметрии колонны; рабочая камера оснащена оросительным / форсуночным блоком, распыляющим воду или активный жидкий сорбент. Такие аппараты в зарубежных технических публикациях также известны как «falling film scubbers» – скрубберы с падающей пленкой.

Основные назначения аппаратов данного класса – улавливание слипающейся пыли, охлаждение потока, очистка газов и дымов известковым молоком (или иными активными растворами).

Скрубберы Вентури

Скрубберы Вентури также относятся к полым аппаратам, но работают по принципу инжектора / сопла. Основной элемент конструкции – т.н. труба Вентури, которая представляет собой сочленение двух полых конусов, направленных по отношению друг к другу горловинами (конфузорами).

Перепад диаметров трубы обеспечивает сильный разгон среды внутри рабочей камеры, которая также оснащена распылительным блоком. Разогнанный поток (V до десятков и сотен м/с) разбивает абсорбент в туман, на поверхности капель которого и происходит эффективная сорбция газовых и механических примесей.

Отличительной особенностью скрубберов Вентури является их исключительная универсальность в отношении очистки любых воздушных сред, в том числе, содержащих липкие, тягучие, маслянистые и склонные к быстрой цементации вещества.

Пенные абсорберы

Пенные абсорберы (также – барботажные абсорберы или барботажные фильтры) являются, пожалуй, наиболее востребованными аппаратами в сфере очистки дымовых газов и зольных выбросов.

Задержание нежелательных компонентов дыма, (как токсичных газовых составляющих, так и мягких зольных включений), происходит в слое метастабильной пены, которая образуется при прохождении газовой фазы через перфорированные поддоны (тарелки), ярусно расположенные в рабочей камере устройства (при параллельном орошении поддонов).

Сфера применения пенных фильтров чрезвычайно широка – очистка дыма на котельных, ТЭЦ, ТЭС, гальванические цеха, целлюлозные комбинаты, химия, нефтехимия и другие сферы, генерирующие дымы высокой активности.

Насадочные абсорберы со стационарным слоем

Насадочные колонны (и горизонтально-насадочные модули) не предназначены для улавливания крупной и средней пыли высоких концентраций, но демонстрируют предельную эффективность в нейтрализации дымов, газов и паров / аэрозолей экстремальной токсичности и химической активности, а также механических включений.

Эффективность таких аппаратов обусловлена специфической дистрибуцией абсорбента внутри рабочей камеры: орошающая жидкость обволакивает стационарный массив насадочных тел (кольца Рашига, кольца Паля или иные), образуя на их поверхности тонкую жидкостную пленку с площадью от 50-100 и более м² / м³ наполнителя.

 

Загрязненный поток проходит через слой наполнителя, многократно контактируя с обширной поверхностью микро пленки и оставляя в ней все нежелательные примеси (на базисе физического растворения / сорбции или по принципу химической нейтрализации / хемосорбции).

При обработке дымовых сред экстремальной активности могут образовываться пульпы и шламы с отклоняющимся от нормы водородным показателем pH. Арсенал предлагает к приобретению компактные и производительные станции нейтрализации кислых и щелочных стоков.

Скрубберы с подвижной насадкой

Скрубберы с псевдоожиженным слоем предназначены для процессинга дымовых и пылевых потоков высокой степени загрязненности и являют собой класс оборудования, способного работать в наиболее тяжело нагруженных режимах.

Результативность нейтрализации сильнозагрязненных сред кроется в образовании в рабочие камеры аппарата зоны т.н. псевдоожижения. Камера скруббера заполнена массивом полых шаров, которые в условиях точного уравновешивания восходящего потока среды и пневматического сопротивления агрегата начинают вести себя подобно жидкости, т.е. псевдоожижаются.

В этих условиях (и наряду с орошением камеры скруббера) образуется комплексный кипящий слой, эффективно сорбирующий механические и немеханические вещества. Благодаря непрерывному трению шариков друг о друга и о стенки камеры, фильтр постоянно самоочищается, нарастание «механики» исключается.

Сферы применения – энергетика, АБЗ, ЖБИ, строительные смеси, металлургия, участки добычи, переработки и транспортировки сырья.

Циклон для очистки газа и мокрый золоуловитель. Сравнение.

 

Циклоны для дымовых газов	Мокрые скрубберы и абсорберы
Средний КПД очистки
≈ 90%	≈ 99%
Дисперсность улавливаемых частиц
От 5-10 мкм	От 0,5 мкм
Нейтрализация токсичных газов, паров и аэрозолей
Нет	Да (захват идет даже при использовании воды, при использовании соответствующего абсорбента эффективность ≈ 99%)
Возможность захвата липких и цементирующихся веществ, а также процессинг взрывоопасных сред
Нет	Да
Самоочищение фильтров
Нет	Да
Температурный предел
+ 450 °C	+ 900 °C
Возможность получения экономически ценных продуктов в процессе очистки
Нет	Да

Характеристики жидкостных воздушных фильтров

Все сухие и мокрые аппараты газоочистки, изготавливаемые на нашем предприятии, обладают нижеследующими преимуществами. Укажем те, которые не вошли в таблицу выше:

• Производительность агрегатов – от десятков единиц до сотен тысяч кубометров среды в час, возможность неограниченного параллельного или последовательного объединения аппаратов;
• Рациональный, технологически и экономически оправданный выбор конструкционных материалов – руководствуемся принципом необходимой достаточности;
• Низкое пневмогидравлическое сопротивление;
• Богатая комплектация поставки – не только сами фильтры, но и полная инфраструктура, включающая газоходы / воздуховоды, заборные зонты, вентиляторы, насосы, электрокоммутацию, системы автоматизации, мониторинга и управления, обслуживающие конструкции;
• Компактность, безотказность, неприхотливость, простота в монтаже, наладке и эксплуатации;

Циклон входит в справочник наилучших доступных технологий (НДТ (22 раздел) Очистка вредных выбросов).

ПОДОБРАТЬ ЦИКЛОН