GEA scrubbers voor rookgasreiniging

Ringvormige scrubber

OverzichtHet zoeken naar een flexibel systeem, dat is staat is om veelvuldige problemen met industriële afgassen het hoofd te bieden, leidde in 1950 tot de ontwikkeling van een verstelbare ringvormige scrubber, die vandaag nog steeds tot de uitstekende, uiterst efficiënte scrubbers behoort. Als het gaat om de korrelgrootte van vaste en vloeibare stofdeeltjes en de concentratie van gasbestanddelen in een gasmengsel zijn er praktisch geen beperkingen aan de ringvormige scrubber voor wat betreft de scheiding ervan. In principe is het in alle natte mechanische scheidingsmethoden mogelijk om grove en fijne stofdeeltjes op te vangen als de inertiaalkrachten verhoogd worden door overeenkomstige hogere gassnelheden. Dit leidt echter tot een vermijdbare hoge vraag naar energie in het gas- en watermedium. Bij de ontwikkeling van de ringvormige scrubber werd rekening gehouden met de vorming van afzonderlijke turbulente interfacestromen door middel van een veelheid van kleine turbulentiewervelingen, die dankzij hun zeer intensieve mengbeweging het overdrachtsproces bevorderden. Voor elke nat-mechanische behandeling van het verdeelsysteem is een minimale hoeveelheid energie nodig, die slechts kan worden benaderd als de effecten van inertiaalkrachten en de krachten van de turbulente overdrachtsprocessen gelijktijdig worden benut. De juiste coördinatie van de spleetbreedte s (h) ten opzichte van de spleetlengte 1 (h) is van cruciaal belang. Het belangrijkste kenmerk van de ringvormige scrubber is zijn axiaal-symmetrische constructie. Alleen bij co-axiale cirkelvormige dwarsdoorsneden is gebruik met minimale vloerruimte mogelijk. Deze constructie biedt een uniforme waterverdeling die het gehele oppervlak van de spleet beslaat en die bereikt wordt door middel van grote, niet-klokkende sproeinozzles die symmetrisch uitgelijnd zijn met de verticale as.

Radial Flow Scrubber

OverzichtRadial flow scrubbers zijn verstelbare, uiterst efficiënte scrubbers. Het ruwe gas kan vanaf de boven- of de onderkant wordt toegevoerd. De wasvloeistof wordt geïnjecteerd via een centrale nozzle bovenstrooms van de waszone. De waszone wordt beperkt door twee ringen, de een boven de ander. Het gas en de wasvloeistof komen van boven binnen en passeren door de spleet tussen de ringen in een radiale stroom, van het midden naar de buitenste behuizing van de scrubber. De relatieve snelheid tussen het gas en de wasvloeistof, die bepalend is voor de efficiëntie van het scrubben, vindt plaats in het smalste gedeelte van de waszone. Door een van de ringen op te heffen of te laten zakken, kan de dwarsdoorsnede van de waszone gevarieerd worden, ook bij veranderende gasvolumes, om de gassnelheid in de spleet tussen de ringen constant te houden en om een constante drukval door de waszone heen te handhaven. Op die manier kan er een vastgestelde verzamelefficiëntie worden verzekerd. De differentiële druk is de regelparameter. In veel toepassingen worden radial flow scrubbers gecombineerd met een bovenstroomse Venturi-fase voor verzadiging en voor-ontstoffing van ruwe gassen. Vaak is er een druppeltjesseparator in dezelfde behuizing als de scrubberzone geplaatst om te voorkomen dat er druppeltjes meegevoerd worden in verdere apparatuur in het proces. Voordelen: - Door de waszone in te stellen, kan het gasvolume veranderd worden in de verhouding 1:10, terwijl de drukval constant blijft. Deze functie maakt optimale aanpassing aan verschillende werkingsmodi mogelijk. Vooral geschikt voor batchprocessen in converters. - De verzamelefficiëntie van de scrubber kan naar wens gedefinieerd worden, ongeacht fluctuerende belastingen van ruw gas. - Aangezien radial flow scrubbers naar wens kunnen worden ingesteld voor de betreffende verzamelefficiëntie, kan de scrubber gebruikt worden bij een optimale differentiële druk, wat energie helpt te besparen. - In het ontwerp zijn verschillende wasfasen in één vat mogelijk; dat wil zeggen een combinatie van radial flow scrubber en venturi-scrubber of gevulde-kolomscrubber. - De gasstroom kan geconfigureerd worden voor toevoer aan de boven- of onderkant. Zelfs bij kritische stoffen als As, Se of Pb worden er hoge verzamelefficiënties behaald. - Hoge inlaattemperaturen van het ruwe gas tot 800 °C kunnen worden verwerkt door de juiste materialen te combineren met een baksteenbekleding. - Lurgi heeft tot nu toe meer dan 100 radial flow scrubbers gebouwd, waarvan er 40 worden gebruikt in de non-ferrometaalindustrie.

Lege-kolomscrubber

Lege-kolomscrubberLege-kolomscrubbers worden gebruikt als de eerste fase van natte gasreiniging voor speciale toepassingen, bijvoorbeeld voor hete en corrosieve gassen met een hoog stof-, arsenicum- of seleniumgehalte, die vrijkomen bij bepaalde metallurgische processen. In dit type scrubber wordt het gas geblust tot de verzadigingstemperatuur en tegelijkertijd ontstoft. Door lange verblijftijden in de waszone kunnen arsenicum- en seleniumverbindingen worden gevormd en aerosolen worden natgemaakt, zodat deze kleine gecondenseerde deeltjes makkelijk gescheiden kunnen worden. Aanzettingen die bij andere scrubbers problemen kunnen veroorzaken in het overgangsgebied waarin het hete gas in contact komt met de wasvloeistof, zijn niet ernstig bij lege-kolomscrubbers. Lege-kolomscrubbers zijn gemaakt van koolstofstaal met een anti-corrosieve laag, die tegen de hoge gasinlaattemperaturen wordt beschermd door een baksteen bekleding. Deze bekleding kan uit verschillende lagen van verschillende materialen bestaan, afhankelijk van de taak.

Absorptiescrubber

AbsorptiescrubberGasvormige vervuilende stoffen als HCl, HF en SO2 worden verwijderd door absorberende stoffen zoals natronloog (NaOH)-oplossing, kalksteen (CaCO3) en kalk (Ca(OH)2). Natronloogscrubbers Wanneer natronloogoplossing wordt gebruikt als absorberende stof, is de beste keus de bovengenoemde radial flow scrubber of een gevulde-kolomscrubber, omdat er geen gevaar voor aankoeking is, wat wel het geval zou zijn bij vaste kalkverbindingen. Natronloog mag echter alleen gebruikt worden bij lage ruwgasbelastingen en kleine tot middelgrote gasvolumes, omdat het ongeveer 10 keer zo duur is als bijvoorbeeld kalksteen. Het omhulsel van de verpakte-kolomscrubber is gemaakt van met glasvezel versterkt kunststof met een pvc bekleding of een chemische barrière. Het gas wordt behandeld en door één of twee vulstadia gevoerd. SO2 reageert met het natronloog en vormt natriumsulfaat. De efficiëntie van de absorptie hangt af van de intensiteit van het contact tussen gas en wasvloeistof, die verzekerd wordt door gestructureerde of gestapelde polypropyleen pakkingen. Kalksteenscrubbers Voor reiniging van grote gasvolumes met hoge belastingen van vervuilende stoffen zijn kalksteenscrubbers de beste oplossing gebleken. Deze scrubber is een soort sproeitoren zonder interne onderdelen, die volgens het tegenstroomprincipe werkt. De concentratie van vervuilende stoffen in het te behandelen gas bepaalt het aantal nozzleniveaus in de scrubber. De kalksteenscrubber produceert gips, dat zonder extra kosten verkocht kan worden aan industriële bedrijven als vulmateriaal, als slib met 50 – 60% droge stof of ontwaterde slib met een restvochtpercentage van ongeveer 10%. Absorptietechnologie wordt steeds vaker toegepast in cementinstallaties, waarbij het ruwe meel gebruikt wordt als absorberende stof. Tegenwoordig worden ook kleine afgasvolumes met hoge SO2-concentraties, bijvoorbeeld uit metaalsmelters gereinigd in kalksteenscrubbers, als er geen zwavelzuurinstallatie in het verdere proces is. Kalksteenscrubbers kunnen gemaakt zijn van roestvrij staal, FRP of met rubber bekleed of gecoat koolstofstaal.

Venturi-gasscrubbers

Scrubbers met extra voordelenVenturi-scrubbers worden voornamelijk gebruikt voor het koelen, verzadigen en voorreinigen van gassen, bijvoorbeeld voor verdere reiniging in natte stofvangers. De wasvloeistof wordt geïnjecteerd door een centrale nozzle, of bij grote scrubbers door meerdere nozzles in de inlaatconus vóór de venturi-hals. De scrubber kan verticaal, hellend of horizontaal gemonteerd worden. Voor koeling, gasconditionering en voorontstoffing wordt de scrubber gebruikt met een drukval van slechts enkele mbar. De kleine drukval wordt verkregen door de snelheid van de geïnjecteerde wasvloeistof bij benadering overeen te laten komen met die van het gas in de venturi-hals. Tijdens de vertraging in de diffusor zorgt de relatief hogere massa van de wasvloeistof voor een verdere stijging van de gasdruk. Afhankelijk van het volume van geïnjecteerde vloeistof kan er veel energie worden overgebracht op het gas, zodat er niet alleen geen drukval in de scrubber is, maar de gasdruk zelfs stijgt. Wanneer dit type scrubber daarentegen gebruikt wordt met een grote drukval, dan komt het gas-/stofmengsel de waszone binnen met een hogere snelheid dan de wasvloeistof. Op die manier worden de vloeistofdruppeltjes versneld door de gasstroom, waardoor een drukval optreedt. Naarmate de snelheid toeneemt, wordt er tegelijk een toenemende turbulentie opgewekt in de scrubber; deze zorgt voor een intensieve menging van de wasvloeistofdruppeltjes en het ruwe gas, wat een voorwaarde is voor hoge verzamelefficiënties. Daarom geldt: hoe hoger de gassnelheid in de venturi-hals, hoe groter de drukval.