Особенности применения ЦБА и МВГ

 

Принцип действия

ЦБА.

В основу работы Центробежно-Барботажного Аппарата (вихревого фильтра) положен принцип удержания газожидкостного (пенного) слоя центробежными силами. Загрязненный поток газа закручивается и вовлекает во вращательное движение жидкость, которая прижимается центробежными силами к внутренней стороне направляющего аппарата (НА).

В результате, вновь поступающий газ вынужден преодолевать сопротивление вращающейся жидкости, барботировать сквозь нее, тем самым происходит дробление жидкости на мельчайшие капли, - так формируется вращающийся газожидкостный слой.

Этот слой, образующийся в поле центробежных сил, имеет высокоразвитую поверхность контакта фаз, и, соответственно, высокую эффективность их взаимодействия.


Принцип действия

МВГ.

Газ проходит сквозь диспергирующую решетку особой конструкции снизу вверх, а орошающая жидкость свободным истечением подается на нее сверху. Струи газа, формируемые отверстиями решетки, имеют наклон в разные стороны, что приводит к взаимно перекрещенной структуре их течений. В процессе взаимного проникновения струй друг в друга скачкообразно растут относительные скорости между газовой средой и каплями жидкости в этих струях. В результате образуется сильно турбулентный дисперсный газожидкостный слой (пена), равномерно заполняющий пространство над решеткой. При достижении некоторой высоты слоя вода начинает продавливаться вниз сквозь решетку.

 

 Ниже подробно рассмотрены основные характеристики мультивихревых гидрофильтров и центробежно-барботажных аппаратов для наиболее рационального выбора типа устройства, соответствующего поставленной задаче.

  1. Эффективность газоочистки.

 

ЦБА

Несомненно, ЦБА является наиболее эффективным аппаратом для аспирационных задач улавливания мелких аэрозолей.

Для задач абсорбционных, несмотря на большую поверхность контакта фаз, часто не хватает времени контакта жидкости и газа для эффективного поглощения газообразных загрязнителей, поэтому эффективность данного вида скрубберов на таких задачах не очень высока.

 

МВГ

Эффективность МВГ для аспирационных задач уступает ЦБА при улавливании частиц размером менее 1 мкм. Однако, в большинстве случаев доля таких частиц в общем спектре пылевого потока невелика, поэтому абсолютная разница эффективности невелика - 99,6% против 99,8%.

 

2. Диапазон производительности по очищаемому газу.

 

ЦБА

При отклонениях от расчетного режима работы заметно снижает эффективность, причем, чем больше производительность аппарата, тем сильнее выражен этот эффект. 

 

МВГ

Полноценную очистку можно осуществлять даже при 50 % понижении расхода воздуха от номинального. Это свойство не зависит от размеров установки и её максимальной производительности.

 

3. Диапазон подачи орошающей жидкости.

 

Иногда для решения химических (абсорбционных) задач необходимо подавать большое количество орошающей жидкости. ЦБА и МВГ ведут себя по-разному при увеличении подачи воды.

 

ЦБА

Поскольку раскрутка воды в направляющем аппарате производится энергией воздуха, то при значительном увеличении подачи воды ее скорость вращения, а также центробежные силы, удерживающие слой, уменьшаются, слой "опадает", и эффективность очистки значительно снижается.

 

МВГ

В МВГ можно увеличивать расход воды при пониженном расходе воздуха. Увеличенное количество воды, проваливаясь сквозь решетку, уменьшает эффективное сечение ее щелей, тем самым скорость воздуха поддерживается на достаточном уровне для нормального формирования слоя и эффективной работы скруббера.


4. Равномерность работы.

 

ЦБА

Практически всегда при работе вихревого фильтра в слое возникает неустойчивость в виде периодически нарастающей волны высотой, соизмеримой с толщиной слоя. Внешне это проявляется механическим "раскачиванием" установки и пульсацией гидравлического сопротивления. Поэтому в системах, где необходимо поддерживать разрежение с точностью до десятков паскалей, применение ЦБА весьма проблематично.

 

МВГ

Разнонаправленность и высокая скорость воздушных струй, истекающих, бьющих из диспергирующей решетки в слой пены, исключает образование каких-либо волновых процессов в газожидкостном слое и, соответственно, пульсации сопротивления практически отсутствуют.

 

5. Особенности подачи воды.

 

ЦБА

При работе вихревого фильтра слой очень интенсивно омывает внутреннюю поверхность направляющего аппарата, при этом внешняя сторона орошается незначительно, что может служить причиной зарастания аппарата. Для исключения нарастания отложений требуется принудительное орошение внешней поверхности, путем подачи воды под давлением через сопла/форсунки. Система регулировки и контроля подачи воды выполняется в достаточно сложном виде.

 

МВГ

Орошение надрешеточного пространства производится газожидкостным слоем. Орошение подрешеточного пространства производится водой, проваливающейся сквозь щели диспергирующей решетки. Подача воды на диспергирующую решетку происходит без давления, свободным изливанием из желоба. Это позволяет использовать простые и надежные способы регулировки и контроля подачи воды, основанные на перетекании разорванной струи.

 

 

6. Ресурс работы.

 

ЦБА

Внутренняя сторона лопаток направляющего аппарата испытывает при работе значительное воздействие от вращающегося пенного слоя.

При наличии в  газе или в жидкости абразивных примесей, происходит интенсивное истирание лопаток НА. Так, при очистке дымовых газов от угольных котлов ТЭЦ, лопатки, выполненные из нержавеющей стали 12Х18Н10Т толщиной 10 мм, истирались до дыр за три месяца.

 


МВГ

Основное взаимодействие газа и жидкости происходит при взаимном проникновении струй друг в друга, которое происходит над диспергирующей решеткой. Таким образом, на нее не оказывается абразивное воздействие. За годы эксплуатации МВГ на различных задачах по аспирации переработки угля и железных руд еще ни одна решетка не вышла из строя по причине износа, при этом режим работы у них практически круглосуточный.

 

7. Масштабируемость производительности.

 

Часто бывают ситуации, когда заказчику необходимо предсказать эффективность газоочистки от каких либо примесей разнообразными орошающими жидкостями на различных технологических задачах.

 

ЦБА

Данные, полученные при испытаниях аппаратов малых размеров, не могут достоверно переноситься на установки больших размеров. ЦБА различной конфигурации имеют различные свойства, что затрудняет прогнозирование их эффективности и эксплуатационной применимости на новых объектах.

 

МВГ

На сегодня не обнаружено различий в свойствах МВГ во всем диапазоне их производительности от 1 000 м3/ч до 100 000 м3/ч. Вероятно, их нет и при еще больших размерах данного типа гидрофильтров.

Это означает, что при внедрении МВГ на новом объекте можно использовать опыт применения МВГ любой другой производительности на подобных задачах, и при этом будут получены сходные результаты.

Поэтому Вортэкс выпускает малоразмерные и недорогие Тестовые установки для целей проведения испытаний мультивихревых гидрофильтров непосредственно на объектах заказчиков. На основании  результатов таких испытаний поизводится полноразмерное оборудования с минимальными издержками по настройке технологических процессов.

Итак, что же выбрать?

На основании имеющегося опыта производства и внедрения рекомендуем обратить внимание на следующие ограничения применимости того и другого вида аппаратов.

ЦБА

имеет существенные ограничения и обладает преимуществами только для узкого ряда задач. Эти ограничения наложены самим принципом работы центробежно-барботажных аппаратов, которые  не рекомендуются к применению в следующих случаях:

  1. расход воздуха более 10 000 м3/ч (чем меньше производительность - тем лучше);

  2. возможно отклонение подачи воздуха более, чем на 15% от расчетного;

  3. нет возможности настроить подачу орошающей воды с заданным давлением в диапазоне 70-150% от расчетного расхода;

  4. есть жесткие требования к поддержанию разрежения газа на входе газоочистной установки;

  5. в очищаемом газе и/или орошающей воде присутствуют абразивные примеси;

  6. на данных задачах нет опыта использования конкретной модели ЦБА.

 

МВГ

не рекомендуется к применению в следующих случаях:

  1. требуется улавливание монодисперсного аэрозоля размером менее 1 мкм;

  2. требуется гидрофильтр, конструктивно исключающий формирования слоя жидкости толщиной более 100 мм (например, для очистки от радиоактивных примесей).

 

Данный обзор не охватывает всего спектра аппаратов мокрой газоочистки. Наши специалисты, обладающие многолетним опытом в этой тематике, всегда постараются вам помочь для достижения поставленной цели наиболее рациональным решением.