НПФ Газоочистка

ВНЕДРЕНИЕ СОВРЕМЕННОГО ГАЗООЧИСТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ХИМИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
Мошкина С.А., к.т.н.,
Генеральный директор ЗАО «НПФ «Газоочистка» и ОАО “НИИОГАЗ”,
Москва, Россия
На базе Московского института «НИИОГАЗ», который существует уже 75 лет, создана
научно-производственная фирма «НПФ «Газоочистка», выполняющая полный спектр работ от
проектирования до пуско-наладки и осуществляющая поставки всех видов газоочистного
оборудования.
ЗАО «НПФ Газоочистка»
ОАО «НИИОГАЗ»
Научно-исследовательский институт по промышленной
и санитарной очистке газов
ООО «ПРОМГАЗООЧИСТКА акс» - разработка,
производство и монтаж газоочистного оборудования
ОАО «Каширский завод металлоконструкций»
Производство газоочистного оборудования
ОАО «Раменский электротехнический завод «Энергия»
Производство агрегатов питания и систем управления
Рис.1. Структура ЗАО «НПФ Газоочистка»
Структура фирмы позволяет выполнять целый комплекс работ по принципу “под
ключ”, включая обследование, выдачу технических предложений, НОУ-ХАУ, выполнение
проектно-конструкторской документации, изготовление, поставку, шеф-монтаж, пуско-наладку,
гарантийное и послегарантийное обслуживание систем газоочистки. Но это не исключает и
выполнения отдельных этапов работ как при строительстве новых, так и для реконструкции
действующих установок газоочистки.
“НПФ Газоочистка” разрабатывает и поставляет все виды газоочистного оборудования,
включая скрубберы, электрофильтры, рукавные, волокнистые и патронные фильтры и другие
аппараты, используемые в различных отраслях промышленности, а также занимается не только
новыми системами газоочистки, но и осуществляет реконструкцию существующих аппаратов и
систем. В основу реконструкции положен принцип: реконструкция с минимальными
финансовыми
затратами
и
максимальной
эффективностью,
электрофильтров с их трансформацией в рукавные фильтры.
включая
модернизацию
2
Обследование и реконструкция газоочистных сооружений
ЗАО “НПФ “Газоочистка” обычно собственными силами проводит обследование состава
подлежащих очистке газов с определением основных присутствующих ингредиентов, их
физического состояния и концентрации и на основе полученных данных с учётом пожеланий
либо требований Заказчика разрабатывает схему пылегазоочистки и регламент на
проектирование установки.
Так, например, ЗАО «НПФ Газоочистка», ОАО «Уралэлектромедь» и ОАО СТ “УЦМГО”
совместно разработали “Технологический регламент для разработки рабочего проекта
реконструкции
газоочистных
сооружений
химико-металлургического
цеха
ОАО
«Уралэлектромедь», выполнили рабочий проект, разработали все необходимое оборудование и
приступили к его изготовлению.
Предполагается, что реконструкция установки позволит сократить выбросы в атмосферу:
по селену – в 3,2 раза; - по теллуру – в 3,7 раз; - по свинцу – 3,9 раза.
Конечным аппаратом в данной схеме является мокрый электрофильтр типа ЭТМ2-7,2-3,8
(двухсекционный), разработанный с применением осадительной системы заводской сборки из
полимерных материалов (рис. 2).
Рис.2. Монолитная осадительная система в сборе.
Перечислим наиболее часто используемые методы и аппараты очистки промышленных
газов.
3
Внедрение высокоэффективных полимерных электрофильтров в промышленность
Одной из наиболее интересных и перспективных разработок являются полимерные
электрофильтры. Патентообладателем и поставщиком этого вида оборудования является ООО
“Промгазоочистка-АКС”, входящая в холдинг ЗАО “НПФ “Газоочистка”.
Данные аппараты предназначены для очистки газов от взвешенных частиц (туманов,
капель), представляющих собой агрессивные компоненты.
Областью
применения
полимерных
электрофильтров
являются
химическая
и
нефтеперерабатывающая промышленность, цветная и черная металлургия, производство
минеральных удобрений и другие отрасли промышленности.
За последнее десятилетие фирмой ООО “Промгазоочистка-АКС” осуществлены поставки
более 40 полимерных электрофильтров типа ЭТМ.
В электрофильтрах применен специальный композиционный полимерный материал.
Электроды, изготовленные из этого материала, обладают целым комплексом свойств, которые
в совокупности придают этому электрофильтру неоспоримые преимущества по сравнению с
известными отечественными и зарубежными аналогами. К этим свойствам относятся хорошая
тепло- и электропроводность, химическая стойкость к агрессивным средам, устойчивость к
электрическим пробоям, гидрофобность, технологичность, позволяющая при изготовлении
легко создавать конфигурации электродов различного типа. Электрофильтры типа ЭТМ
оснащаются коронирующими электродами с фиксированными точками коронирования.
Электроды данной конструкции обеспечивают в сотовой осадительной системе с размером
ячейки 250 мм эмиссию тока до 4 мА на один электрод при напряжении 50 кВ.
Указанные
свойства
полимера
позволяют
в
значительной
степени
увеличить
эффективность, срок службы электрофильтров, упростить монтаж, а также снизить его
стоимость в сравнении с электрофильтрами из металлов.
Рассмотрим
некоторые
примеры
промышленного
внедрения
полимерных
электрофильтров.
На ГМК «Норильский никель»
В 2005 году на мокром электрофильтре МЭФ №5 ОАО ГМК «Норильский никель» была
проведена замена проволочных коронирующих электродов на полимерные зубчатые
коронирующие электроды.
После пуска данного электрофильтра лабораторией центра диагностики Медного завода
были проведены сравнительные испытания обычных МЭФ №3; 4 и модернизированного МЭФ
№5.
В ходе сравнительных испытаний производилось снятие вольтамперных характеристик и
инструментальные пыле-газовые замеры на электрофильтрах №3,4,5.
На рис.3 представлены данные по вольтамперным характеристикам электрофильтров
№3,4,5. Как видно из данных по вольтамперным характеристикам, при аналогичном
напряжении наблюдается увеличение токовых нагрузок в 4 раза в электрофильтре №5, что
свидетельствует об интенсификации электрического режима электрофильтра.
4
Вольт-амперные характеристики на воздухе и на газе
электрофильтров МЭФ №3,4,5
I, мА
450
МЭФ № 5
ВАХ на газе
400
МЭФ № 5
ВАХ на воздухе
350
МЭФ № 3
ВАХ на воздухе
300
МЭФ № 3
ВАХ на газе
250
200
МЭФ № 4
ВАХ на воздухе
150
МЭФ № 4
ВАХ на газе
100
50
0
0
10
20
30
40
50
60
U, кВ 70
Рис.3. Вольт-амперные характеристики на воздухе и газе электрофильтров МЭФ №№3,4,5
ГМК “Норильский никель”
На ГМК «Болеслав»
Была произведена реконструкция свинцовых электродов типа звездочка на полимерный
вариант электрофильтра (FKS2) 1 ступени серно-кислотного производства на ГМК «Болеслав»,
г. Буковно, Польша. (Две линии по производству H2SO4 по два электрофильтра в каждой).
Анализ данных показал, что реконструированный электрофильтр FKS2-1 работает в
предпробивном режиме при плотности тока короны 0,3 мА/м при средней напряженности поля
4,6 кВ/см; скорость газа в активном сечении электрофильтра при этом составила 0,81 м/с.
Нереконструированный электрофильтр FKS1-1 при этих же условиях работает в
предпробивном режиме при плотностях тока короны 0,13 мА/м при средней напряженности
поля 5,7 кВ/см.
Через 70 дней после пуска ГМК «Болеслав» представил ВАХ всех четырех
электрофильтров двух сернокислотных линий (см. рис. 4 -обозначения FKS1-1; FKS1-2; FKS21; FKS2-2). Из рисунка видно, что электрофильтр FKS2 после реконструкции 1 ступени имеет
электрические характеристики выше, чем нереконструированнный электрофильтр 2-й ступени.
5
I, мА
200
180
160
FKS1 1ступень
FKS1 2ступень
FKS2 1ступень реконструированный электрофильтр
FKS2 2ступень
140
120
100
80
60
40
20
0
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
U, кВ
75
Рис. 4. ВАХ электрофильтров сернокислотных линий FKS1 и FKS2 ГМК "Болеслав"
Приведенные вольтамперные характеристики полимерных электрофильтров наглядно
демонстрируют интенсификацию их электрического режима по сравнению с металлическими,
а, следовательно, и увеличение эффективности улавливания. При замене металлического
внутреннего механического оборудования электрофильтра на полимерное наблюдается
увеличение эффективности выше, чем в 5 раз.
Данные полимерные электрофильтры успешно эксплуатируются на многих предприятиях,
например, на Гродненском ПО “Азот”, Череповецком ОАО «Аммофос», Челябинском
цинковом заводе, заводе «Ярославнефтеоргсинтез», комбинате «Североникель», комбинате
«Ангарскнефтеоргсинтез»,
Омском
НПЗ,
Новосибирском
аффинажном
заводе,
ГМК
“Норильский никель”, ГМК “Болеслав”, (г. Буковно, Польша), ОАО “Уралэлектромедь” и
многих других предприятиях.
Внедрение сухих электрофильтров в промышленность
В институте "НИИОГАЗ" разработаны и сконструированы все основные типоразмеры
электрофильтров, прежде всего такие, как УГ, ЭГА, ЭГБ и ЭГВ, которые сегодня
эксплуатируются в промышленности строительных материалов, в том числе, в цементной
промышленности, на тепловых электростанциях, в черной и цветной металлургии, в
химической и нефтеперерабатывающей промышленности, во многих других отраслях.
На базе существующего оборудования ЗАО "НПФ Газоочистка" ("НИИОГАЗ") может
разработать проект реконструкции установки с целью его модернизации для достижения
необходимых параметров запыленности на выходе из установки газоочистки, поставить
6
необходимое оборудование, провести шеф-монтаж и пуско-наладку. При необходимости в
существующем
оборудовании
могут
быть
модернизированы
отдельные
узлы
(коронирующие или осадительные электроды, системы встряхивания и т.п.), что позволяет
при минимальных затратах сократить выбросы в атмосферу.
Любые установки электрофильтров могут быть оснащены современными агрегатами
питания типов ОПМД и АПТД в комплекте с микропроцессорными регуляторами последнего
поколения МЭФИС, которые представлены на рис. 5.
Рис. 5.
Внедрение рукавных фильтров в промышленность
“НПФ Газоочистка” занимается обследованием, выдачей рекомендаций по повышению
эффективности очистки, заменой рукавов и поставкой рукавных фильтров, в том числе и во
взрывозащищенном исполнении.
Существует целый ряд технологических процессов, связанных с образованием
запыленных газовых потоков, содержащих взвешенные частицы. К ним относится выплавка
ряда металлов: алюминия, магния, цинка и др., практически все производства, являющиеся
источником пыли органического происхождения (мука, сахар, крахмал), многие химические и
нефтехимические процессы.
Согласно ранее существовавшей практике, в случае очистки газов, содержащих
взрывоопасные пыли, применялись мокрые системы пылеулавливания. Однако в последние
годы с повышением требований к эффективности очистки в целом ряде случаев переходят к
использованию в качестве пылеуловителей рукавных фильтров.
Для защиты от взрыва в рукавных фильтрах используются конструктивные решения:
устанавливаются специальные клапаны или предохранительные мембраны.
В настоящее время наиболее целесообразным считается применение в качестве
взрывозащитных устройств предохранительных мембран. Последние представляют собой
7
специально ослабленную часть корпуса рукавного фильтра с точно рассчитанным пределом
разрушения по давлению и имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с клапанами.
Как показали исследования и полигонные испытания, проведенные Российским
Федеральным центром судебной экспертизы, для рукавных фильтров с импульсной
регенерацией
фильтровальной
поверхности
давление
срабатывания
мембран
должно
находиться в пределах 10-40 кПа.
За последние годы ОАО «НИИОГАЗ» разработал ряд рукавных фильтров во
взрывозащищенном исполнении типа ФРБИ-В-5К, ФРБИ-В-30К, ФРИЦ-12-В, ФРИД-12-В с
импульсной регенерацией фильтровальной поверхности.
К примеру, фильтр ФРИЦ-12-В предназначен для улавливания пожаровзрывоопасных
пылей органических и неорганических пигментов и красителей.
Фильтр ФРИД-12-В предназначен для улавливания тонкодисперсного катализатора в
процессе аэрозольного катализа хлорорганических соединений.
Ниже приведены технические характеристики фильтров, разработанных в ОАО “НИИОГАЗе”
Техническая характеристика фильтров
№№
Наименование показателей
Един.
п.п
1.
ФРИЦ-12-В
ФРИД-12-В
измер.
Производительность по очищаемому м3/ч
1200
газу, не более
2.
Удельная газовая нагрузка, не более
м3/м2.мин
1,6
3.
Площадь поверхности фильтрования,
м2
12
Не менее
4.
Гидравлическое сопротивление фильт- Па
1800
ровальных элементов, не более
5.
Гидравлическое сопротивление фильт- Па
2000
ра, не более
6.
Температура
очищаемого
газа,
не
о
С
130
240
0,12
1,0
50
20
30
20
более
7.
Расчетное давление корпуса фильтра, МПа
не более
8.
Массовая концентрация веществ в газе г/м3
на входе в фильтр, не более
9.
Массовая концентрация веществ в газе мг/нм3
на выходе из фильтра, не более
8
Внедрение волокнистых фильтров в промышленность
Фильтрующие элементы — волокнистые туманоуловители (ВТ) предназначены для
высокоэффективной (99,99%) очистки воздуха и газов в промышленных установках от
жидкостных туманов и растворимых частиц при концентрации их в объеме до 100 мг/м 3 и
размере частиц менее 10 мкм.
Элементы ВТ представляют собой цилиндрические, коническо-цилиндрические и плоские
фильтрующие перегородки из полимерных и других коррозионно-стойких материалов. В
качестве фильтрующих материалов служат объемные волокнистые слои из кремнеземистых,
полипропиленовых,
фторопластовых
и
других
волокон,
работающие
в
режимах
высокоэффективного осаждения и самоочищения волокон.
При использовании в производстве серной кислоты фильтрующие элементы встраиваются
в технологические башни и не требуют дополнительных площадей.
Применение фильтрующих элементов позволяет очищать любые объемы отходящих
газов.
Туманоуловители ВТ могут быть использованы для очистки технологических газов
следующих производств:
1. Основной химии:
Серная кислота — для установки в сушильных башнях, межстадийных поглотительных
башнях, олеумных башнях и конечных абсорбционных башнях для улавливания тумана серной
кислоты.
Хлор—для отвода соляного тумана из влажного газообразного хлора и тумана серной
кислоты из сухого газообразного хлора.
Фосфорная кислота — для улавливания тумана фосфорной кислоты, выделяющегося в
поглотительной башне при термической обработке фосфора.
2. Пластиков, клеенок и линолеума — для улавливания туманов пластификаторов
(диоктил- и дибутилфталатов) и возможного их повторного использования.
3. Сжатого воздуха — для удаления масляных туманов и воды.
9
Химические
методы
очистки
заключаются
в
нейтрализации
или
поглощении
компонентов газовых смесей, оказывающих негативное воздействие на людей либо
окружающую среду.
В качестве процессов газоочистки применяются абсорбционные, адсорбционные,
каталитические, термокаталитические и термические методы. Наиболее распространенными
являются абсорбционные методы с использованием растворов либо суспензий щелочного
характера и с получением безвредных конечных продуктов.
Такие методы предпочтительнее при удалении из промышленных газов сернистого
ангидрида, сероводорода, аммиака, хлористого водорода, фтористого водорода и др.
неорганических веществ. В настоящее время в мировой практике наибольшее распространение
получили нециклические методы с использованием суспензии природного известняка.
Для снижения концентрации оксидов азота в отходящих газах при небольших объемах
выбросов и преобладающем присутствии диоксида азота возможно применение химических
методов.
НИИОГАЗ имеет шестидесятилетний опыт очистки газов от сероводорода и меркаптанов.
Для целей очистки газов, содержащих сероводород, метилмеркаптаны, метиламины и
аммиак, разработан, опробован в лабораторных и промышленных условиях и запатентован
уголь марки АУ-644. Сорбционные характеристики углей оказались лучше аналога,
выпускаемого немецкой фирмой.
Отметим, что решению о создании газоочистной установки и выбору метода очистки
должны предшествовать расчеты, связанные с нормированием выбросов и установлением
нормативов ПДВ. Требования, предъявляемые к газоочистке, должны корректироваться с
величиной допустимых выбросов, что, в свою очередь, определит выбор метода и аппаратурное
оформление.
Исходные данные на разработку регламентов выдаются предприятиями в соответствии с
«Опросными листами». ОАО «НИИОГАЗ» имеет собственную аккредитованную в системе
ассоциации «Аналитика» ГОССТАНДАРТа РФ лабораторию и в случае необходимости
выполняет обследование подлежащих очистке газов самостоятельно.
По вопросам разработки регламентов на проектирование систем пылегазоочистки,
изготовления, поставки, модернизации, реконструкции, а также наладки оборудования
можно обращаться в ЗАО «НПФ Газоочистка» и ОАО «НИИОГАЗ».