2.5.11.4.Установки очистки выхлопных газов судовых дизелей (Скрубберы).

Скруббер (англ. «scrubber», от англ. scrub — «скрести», «чистить») — устройство, используемое для очистки твёрдых или газообразных сред от примесей в различных химико-технологических процессах.Газоочистка – это улавливания из отводимых с печей газов пыли, возгонов и оксидов селена, телура, свинца и других элементов. Очистка газов от примесей с помощью скрубберов относится к мокрым способам очистки. Этот способ основан на промывке газа жидкостью (обычно водой) при максимально развитой поверхности контакта жидкости с частицами аэрозоля и возможно более интенсивном перемешивании очищаемого газа с жидкостью. Данный метод позволяет удалить из газа частицы пыли, дыма, тумана и аэрозолей (обычно нежелательные или вредные) практически любых размеров.

Выделяют следующие виды скрубберов:

• циклоны (насадочные скрубберы);

• орошаемые циклоны (центробежные скрубберы);

• пенные аппараты;

• скрубберы Вентури.

Аппараты мокрого пылеулавливания

Процесс мокрого пылеулавливания основан на контакте запыленного газового потока с жидкостью, которая захватывает взвешенные частицы и уносит их из аппарата в виде шлама.

Мокрая очистка, промывка газов, скрубберная очистка – все это синонимы, определяющие мокрый способ удаления аэрозолей из газовых потоков, являющийся одним из самых эффективных методов пылеулавливания.

Мокрую очистку газов применяют в тех случаях, когда допустимы охлаждение и увлажнение очищаемых газов и хорошо отработаны технологические мероприятия по предотвращению брызгоуноса и утилизации отработанных стоков. Однако, несмотря на указанные ограничения, мокрое пылеулавливание в ряде случаев может оказаться более целесообразным и оправданным, чем сухое. Аппараты мокрого пылеулавливания проще по конструкции, но при этом обладают эффективностью, присущей наиболее сложным сухим пылеуловителям. Их легко изготовить непосредственно на химическом предприятии; как правило, они не имеют подвижных узлов, которыми часто оснащены сухие пылеуловители (например, узлы встряхивания в рукавных фильтрах).

Достоинства мокрых пылеуловителей, по сравнению с аппаратами сухого типа: – более высокая эффективность улавливания взвешенных частиц; – возможность использования для очистки газов от частиц размером крупнее 0,1 мкм; – допустимость очистки газов при высокой температуре и повышенной влажности, а также при опасности возгораний и взрывов очищенных газов и уловленной пыли; – возможность наряду с пылью одновременно улавливать парообразные и газообразные компоненты.

Однако метод мокрого обеспыливания имеет и ряд недостатков: – выделение уловленной пыли в виде шлама, что связано с необходимостью обработки сточных вод, т. е. с удорожанием процесса; – возможность уноса капель жидкости и осаждения их с пылью в газоходах и дымососах; – в случае очистки агрессивных газов необходимость защищать аппаратуру и коммуникации антикоррозионными материалами.

В качестве орошающей жидкости в мокрых пылеуловителях чаще всего применяется вода; при одновременном решении вопросов пылеулавливания и химической очистки газов выбор орошающей жидкости (абсорбента) обусловливается процессом абсорбции.

В результате контакта запыленного газового потока с жидкостью в мокрых пылеуловителях образуется межфазная поверхность контакта. В различных аппаратах характер поверхности контакта фаз различный: она может состоять из газовых струек, пузырьков, жидкостных струй, капель, пленок жидкости. Поскольку в пылеуловителях наблюдаются различные виды поверхностей, то пыль улавливается в них по различным механизмам.

Общепринятой классификации мокрых пылеуловителей до настоящего времени не существует. Обычно они подразделяются на группы в зависимости от характера (вида) поверхности контакта фаз (капельные, пленочные, барботажные) или способу действия: – полые газопромыватели (оросительные промывные камеры; полые форсуночные скрубберы); – насадочные скрубберы; – тарельчатые газопромыватели (барботажные и пенные аппараты); – газопромыватели с подвижной насадкой; – мокрые аппараты ударно-инерционного действия; – мокрые аппараты центробежного действия; – механические газопромыватели (механические скрубберы, динамические скрубберы); – скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури, эжекторные скрубберы).

Иногда мокрые пылеуловители подразделяют по затратам энергии на низконапорные, средненапорные и высоконапорные. К низконапорным аппаратам относятся пылеуловители, гидравлическое сопротивление которых не превышает 1500 Па. В эту группу входят форсуночные скрубберы, барботажные аппараты, мокрые центробежные аппараты и другие. К средненапорным мокрым пылеуловителям с гидравлическим сопротивлением от 1500 до 3000 Па относятся некоторые динамические скрубберы, газопромыватели ударно-инерционного действия, эжекторные скрубберы. Группа высоконапорных газопромывателей с гидравлическим сопротивлением более 3000 Па включает в основном скрубберы Вентури и аппараты с подвижной насадкой.

Полые газопромыватели

В полых газопромывателях запыленные газы пропускают через завесу распыляемой жидкости. При этом частицы пыли захватываются каплями промывной жидкости и осаждаются в аппарате, а очищенные газы удаляются из него.

Наиболее распространенным аппаратом этого класса является полый форсуночный скруббер.

Полые форсуночные скрубберы представляют собой колонны круглого или прямоугольного сечения, в которых осуществляется контакт между газами и каплями жидкости, распыливаемой форсунками. По направлению движения газов и жидкости полые скрубберы делятся на противоточные, прямоточные и с поперечным подводом жидкости. При мокром обеспыливании обычно применяют аппараты с противонаправленным движением газов и жидкости, реже – с поперечным подводом жидкости. Прямоточные полые скрубберы широко используются при испарительном охлаждении газов.

В противоточном скруббере (рис. 165) капли из форсунок падают навстречу запыленному потоку газов. Капли должны быть достаточно крупными, чтобы не быть унесенными газовым потоком, скорость которого обычно составляет v_г = 0,6-1,2 м/с. Поэтому в газопромывателях обычно устанавливают форсунки грубого распыления, работающие при давлении 0,3–0,4 МПа. При скоростях газов более 5 м/с после газопромывателя необходима установка каплеуловителя.

Рис. 165 Полый форсуночный скруббер: 1 – корпус; 2 – газораспределительная решетка; 3 – форсунки

Высота аппарата обычно в 2,5 раза превышает его диаметр (Н = 2,5D). Форсунки устанавливают в аппарате в одном или нескольких сечениях: иногда рядами (до 14–16 в сеч.), иногда только по оси аппарата. Факел распыла форсунок может быть направлен вертикально сверху вниз или под некоторым углом к горизонтальной плоскости. При расположении форсунок в несколько ярусов возможна комбинированная установка распылителей: часть факелов направлена по ходу газов, другая часть – в противоположном направлении. Для лучшего распределения газов по сечению аппарата в нижней части скруббера устанавливают газораспределительную решетку.

Полые форсуночные скрубберы широко используют для улавливания крупной пыли, а также при охлаждении газов и кондиционирования воздуха. Удельный расход жидкости невелик – от 0,5 до 8 л/м³ очищенного газа.

Эффективность очистки в полом противоточном скруббере возрастает с уменьшением размера капель и с увеличением скорости газа. Поскольку эти условия являются взаимоисключающими, при эксплуатации скруббера необходимо придерживаться определенного оптимального гидродинамического режима. Согласно расчетам, максимальная эффективность при инерционном осаждении частиц пыли на каплях наблюдается при d_к = 0,8 мм. Капли такого размера могут быть получены при помощи обычных центробежных форсунок грубого распыла, работающих под давлением (3–4)  10⁵ Па. При эксплуатации таких форсунок можно использовать оборотную воду, содержащую взвеси.

Степень улавливания частиц крупнее 10 мкм в полых форсуночных скрубберах составляет 99 %, но для частиц меньшего размера она резко снижается. Полые форсуночные скрубберы малоэффективны при улавливании частиц размером менее 5 мкм.