Распыление специальных реагентов в поток газа для удаления посторонних примесей и загрязнений, или изменение химического состава газовой среды, являются весьма распространенными техпроцессами в химической и нефтехимической промышленности. Современное европейское и российское законодательство по борьбе с вредными выбросами в атмосферу предполагают постоянное ужесточение контроля над уровнем загрязнения газов, генерируемыми предприятиями промышленного сектора и энергетики.

Компания Lechler GmbH производит широкий ассортимент форсунок для скрубберов и форсунок узлов впрыска в трубопровод, которые решат любую задачу распыления и будут работать при высоких температурах и в агрессивных средах. Стоит отметить, что не все задачи по подбору форсунок для скрубберов возникают только по причине соблюдения экологических норм на предприятии. Очистка, кондиционировние и охлаждение газов также широко востребованы для снижения температуры потока или удаления, нейтрализации пыли, вредных частиц, чтобы продлить срок эксплуатации трубопроводов и оборудования на производстве.

 

Форсуночные скрубберы

Различные конструкции скрубберов требуют правильного индивидуального подбора и расстановки форсунок с заданными характеристиками распыления, чтобы обеспечить эффективное распыление.

Мокрые скрубберы, в которых и используются форсунки, представляют собой устройства, которые удаляют загрязняющие вещества из газового потока. В ходе процесса абсорбции и мокрой очистки происходит удаление газов и твердых частиц из отработанного пара, в результате чего газообразное загрязнение растворяется в потоке жидкости, а твердые частицы попадают в жидкость. Скорость переноса газа в жидкость зависит от растворимости, механизма массообмена и равновесной концентрации газа в растворе. Возможная эффективность сбора газа может достигать 99%. Например, на электростанциях в поток отходящих газов распыляется известковое молочко, которое вступает в реакцию с диоксидом серы и нейтрализует его в потоке. Промывной жидкостью в большинстве применений в форсуночных скрубберах является вода, но могут использоваться щелочные и кислотные растворы.

Схема мокрого форсуночного скруббера
Схема насадочного скруббера с форсунками

При выборе форсунок для скруббера желательно выбирать мелкодисперсные форсунки, так как это увеличит площадь реакционной поверхности при распылении. Также важны расстояние разлёта и скорость движения капель, особенно когда газовый поток движется со значительной скоростью. Маленькая капля имеет небольшую скорость, и поэтому при высокой скорости газа распыляемая промывная жидкость не должна состоять только из маленьких капель, так как они просто могут быть унесены быстро движущимся газом и результат распыления не будет достигнут. Именно поэтому нужна форсунка с широким спектром размера капель.

 

Спиральные форсунки для скрубберов

Компания Lechler предлагает широкий выбор форсунок для скрубберов. Считается, что спиральные форсунки наиболее распространенный тип распылителей для скрубберов мокрой очистки газов и насадочных скрубберов. Данные винтовые форсунки в форме закрученного поросячьего хвостика имеют достаточно широкий диапазон распределения капель, а угол их распыления может достигать 170 градусов (у спиральных форсунок Лехлер он составляет 120 градусов). Для того, чтобы понять преимущества и недостатки спиральных форсунок, нужно разобраться в принципе их работы. Жидкость подается через центральное отверстие и попадает на внешнюю спираль, где разбивается и формируется в концентрические, перекрывающие друг друга, полые конусы, дающие в конечном итоге полноконусное или полоконусное распыление. Однако оно неравномерно покрывает поверхность распыления, в отличие от высококачественных полноконусных форсунок. Безусловно, для каких-то применений, в том числе и для скрубберов, это может являться значительным недостатком. С другой стороны спиральные винтовые форсунки ценят за их несклонность к засорению, но пренебрежение фильтрацией, в конечном итоге, всё-равно повлияет на работу оборудования. Спиральные форсунки вырабатывают капли разного размера. Большие капли концентрируются по краям кругов и помогают удерживать более мелкие капли в быстром потоке газа. Это не позволяет уносить мелкие капли скоростным газовым потоком, и доставлять их (капли) в заданные места скруббера, трубопровода, помещения. Это свойство спиральных форсунок особенно ценно в противопожарных установках, где мелкая капля должна пробить сильный термический поток воздуха, увеличивая тем самым мощность процесса охлаждения за счет распыления.

474 и 475 серия спиральных форсунок Лехлер имеет широкий ассортимент углов распыления, резьб и материалов. Однако для скрубберов мы все же рекомендуем рассматривать другие типы полноконусных форсунок фирмы Лехлер!

 

Полноконусные форсунки для скрубберов

Если поток газов в скруббере имеет достаточно высокую скорость, то желательно выбирать полноконусные форсунки с присутствием диапазона крупных капель в распылении. Форсунки с более мелкой и даже туманнобразной каплей требуются при небольших потоках газа для высокой скорости реакции. Ниже представлены основные типы поноконусных и других форсунок фирмы Лехлер для скрубберов.

Аксиальная полноконусная форсунка для скрубберов 405 серии

Аксиальная полноконусная форсунка для скрубберов 405 серии

Очень равномерное распыление

Применение: Очистка и промывка отходящих газов (удаление SOx), охлаждение твердых и газообразных веществ.

Аксиальная полноконусная форсунка для скрубберов 403 серии

Аксиальная полноконусная форсунка для скрубберов 403 серии

Очень равномерное распыление.

Применение: Охлаждение твердых и газообразных веществ, распыление на насадочный материал скруббера, очистка и промывка отходящих газов (десульфуризация).

Аксиальная полноконусная форсунка для скрубберов 419 серии

Аксиальная полноконусная форсунка для скрубберов 419 серии

Крайне не склонна к засорению из-за больших проходных сечений. Стабильный угол распыления. Равномерное распыление.

Применение: Промывка газов, распыление на насадки, пылеподавление, абсорбция, дистилляция.

Аксиальная полноконусная форсунка для скрубберов 421 серии

Аксиальная полноконусная форсунка для скрубберов 421 серии

Равномерный полный конус, большие расходы.

Применение: Орошение поверхности, охлаждение и очистка газов, циркуляционное охлаждение воды, орошение внутри колонны, улучшение химической реакции для за счет большой контактной поверхности, создаваемой каплями.

Аксиальная полноконусная форсунка для скрубберов 490/491 серии

Аксиальная полноконусная форсунка для скрубберов 490/491 серии

Незасоряемая конструкция со стабильным углом распыления, равномерное распределение жидкости по поверхности, большие проходные сечения.

Применение: Процессы очистки и промывки, орошение поверхности, осаждение пены, дегазация жидкостей.

Тангенциальная полноконусная форсунка для скрубберов 422/423 серии

Тангенциальная полноконусная форсунка для скрубберов 422/423 серии

Тангенциальная конструкция не имеет завихрителей для максимальной незасоряемости. Стабильный угол и равномерное распыление.

Применение: Процессы очистки и промывки, защита атмосферы от загрязнения радиоактивными, биологическими и химическими веществами, промывка каплеуловителей, пеноосаждение, охлаждение твердых и газообразных веществ.

Двухфазная форсунка для охлаждения газов 170/180 серии

Двухфазная форсунка для охлаждения газов 170/180 серии

Эффективная атомизация за счет смешения двух сред (реагента и воздуха). Внутреннее смешивание. Большие проходные сечения. Потребление воздуха ниже, чем при внешнем смешивании.

Применение: Охлаждение газов, увлажнение, обессеривание дымовых газов, абсорбционные процессы, распыление вязких и абразивных сред.

Двухфазная форсунка для газоочистки 76Х серии

Двухфазная форсунка для газоочистки 76Х серии

Внешнее смешивание. Мелкая капля. Модульная конструкция.

Применение: Газоочистка, процессы горения. Цельноструйная форсунка с функцией преатомизации для увеличения угла распыла, подходит для распыления высоковязких суспензий и жидкостей.

Аксиальная полоконусная форсунка для охлаждения газов 214/216 серии

Аксиальная полоконусная форсунка для охлаждения газов 214/216 серии

Мелкодисперсное, равномерное полоконусное распыление.

Применение: Охлаждение и очистка воздуха и газа, пылеподавление, распыление на фильтры, распылительная сушка, пароохлаждение.

Кластерные форсунки для охлаждения газов 502/503 серии

Кластерные форсунки для охлаждения газов 502/503 серии

Мелкодисперсное полноконусное распыление за счет нескольких полоконусных сопел.

Применение: Охлаждение твердых и газообразных веществ, пароохлаждение, хлороосаждение, абсорбционные процессы.

Критерии выбора форсунок для скруббера

При выборе форсунок для газоочистки стоит обращать внимание на размер капель. Для любого заданного объема распыления, чем меньше средний размер капли, тем больше площадь поверхности контактной зоны. Чем больше данная зона, тем выше уровень абсорбции. Но однозначно нельзя сказать, что форсунки с маленькой каплей будут идеальным выбором во всех случаях, так как нельзя не учитывать влияние и других факторов.

На уровень абсорбции влияет длительность нахождения капель в потоке газа. Чем дольше они там задержатся, тем более вероятно, что произойдет заданный процесс реакции с частичками газового потока. Длительность пребывания капель зависит от геометрии камеры скруббера, скорости потока, и веса (размера) капель. Чем быстрее движется газ, тем меньше времени у капель реагента на воздействие. А чем меньше размер капли, тем быстрее ее снесет поток газа. Таким образом, в данном случае, учитывая эти факторы, можно сказать, что форсунки с очень мелкой каплей не всегда смогут должным образом произвести очистку газового потока.

Форсунка вырабатывает примерно одинаковое количество капель в секунду. При стабильном протекании процесса газоочистки эти капли будут выходить из системы за счет либо конденсирования, испарения либо сноса вместе с уходящим потоком газа. Таким образом, в каждый момент времени между потоками входящего и выходящего газа будет присутствовать заданный объем реакционной жидкости. Зная размер капель в таком объеме жидкости можно рассчитать площадь реакционной поверхности, тем самым, определить насколько эффективно реагент будет работать и сколько газа будет очищено. Расчетным путем можно определить, какой размер капель будет наиболее эффективно работать в скруббере.

Газы могут иметь достаточно высокую температуру, скорость и наличие абразивных частиц. Более того, зачастую сам реагент, который является рабочей жидкостью для работы в скруббере, является коррозийным. И так как сам процесс газоочистки в скруббере протекает довольно продолжительное время, форсунки будут работать в агрессивной среде и подвергаться абразивному износу. Поэтому фирма Лехлер предлагает форсунки для скрубберов из специальных коррозионностойких материалов с различными дизайнами исполнения.

 

Форсунки для насадочных скрубберов

Эффективная газоочистка основана на максимизации контактной реакционной поверхности газа и реагента. Тут можно либо стараться правильно рассчитать необходимый уровень атомизации реагента, создав капли правильного размера, или использовать некую «подушку» из насадочного материала, тем самым увеличивая площадь поверхности, смоченной реагентом, через которую проходит поток газа.

В случае применения в скруббере слоя насадочного материала размер капли форсунки уже не играет значительной роли. Тут стоит выбирать не склонную к засорению аксиальную форсунку с большими проходными сечениями. Зачастую расстояние между коллекторами с форсунками и насадкой скруббера небольшое, поэтому угол форсунки должен быть достаточно широким, чтобы охватить всю насадку.

Частой ошибкой при изготовлении скрубберов с насадкой является использование коллектора для подачи жидкости без форсунок. Ради удешевления в трубе сверлятся просто отверстия, через которые вода струями стекает вниз. Считается, что хаотичная набивка насадки распределит жидкость по всей поверхности и реакция будет проходить эффективно. Но это большое заблуждение, так как в таких скрубберах площадь поверхности неравномерно покрыта жидкостью, некоторые места насадки могут быть вовсе сухими, другие будут смочены недостаточно и реакция на них будет проходить слабо. Поэтому в таких скрубберах делают насадки большего размера, чтобы увеличить площадь реакции. Мировой опыт показывает, что даже при использовании насадок в скруббере, равномерное распыление жидкости через форсунки позволяет увеличить эффективность процесса и уменьшить толщину насадки. Таким образом, газ будет  реагировать с жидкостью по всей поверхности.