что такое скруббер на судне
Что такое скрубберы
Тяжелое судовое топливо, мазуты, содержат большое количество серы. Сгорая, сера загрязняет окружающую среду, образуя диоксид серы SO2. С 1 января 2020 года начали действовать нормы Международной Морской Организации (IMO), направленные на уменьшение вредных выбросов с судов за счет сокращения содержания серы в судовом топливе до 0,5%. Чтобы не попасть под санкции, судовладельцам пришлось выбирать – перейти на более дорогое низкосернистое топливо (которое в итоге оказалось пока что не насколько уж и дорогим), переоборудовать двигательные установки под использование сжиженного природного газа или очищать выхлопные газы судов, продолжая использовать высокосернистое топливо.
Последний способ до недавнего времени представлялся наиболее рентабельным. Для очистки выхлопных газов на судах применяют специальные устройства – скрубберы.
Рынок предлагает большое количество газоочистителей мокрого действия (они используют забортную воду для очищения выхлопных газов). Такие скрубберы различаются по строению: они могут быть с открытым и замкнутым циклом, гибридные, встроенные, пристроенного типа (U-type).
Скрубберы с открытым циклом
Подходят для судов, работающих в открытых морях. Система берет воду с кингстонного ящика и качает ее через скруббер, очищая бОльшую часть серы из выхлопных газов, а затем выливает воду за борт (в основном без загрязнения для окружающей среды).
Скрубберы закрытого цикла
Подходят для судов, которые заняты в районах контроля выбросов с судов или часто заходят в порты. Работа этой системы похожа на работу скруббера открытого цикла, только вода не уходит за борт, а остается на судне. Позже в подходящем порту получаемый сладж (примесь, которая остается после очистки топлива) сдается.
Гибридная система
Система подороже, она совмещает в себе открытый и закрытый цикл, что в перспективе удобнее и экономичнее.
Встроенные
Устанавливается в главный двигатель вместе с трубой выхлопных газов. Часто используется на пассажирских судах и контейнеровозах.
U-type
Газоочистители этого типа стали популярны, так как могут быть пристроены к выхлопной трубе и не требуют ее перепланирования. Этот тип устанавливается быстрее, чем встроенный, так как установка спроектирована и построена заранее.
Скруббер – что это? Все об устройстве для мокрой очистки воздушной смеси
Часто на предприятиях очистка воздуха очень необходима. Для этого служит скруббер — изобретение, через которое проходят загрязненные газы. При помощи воды данное устройство захватывает из них частицы пыли. Сегодня скрубберы показали высокую эффективность и являются достаточно распространенными системами очищения воздушных потоков.
Предназначение
Промышленность, загрязняющая атмосферу выбросами, не должна обходиться без скрубберов для очистки газов. Данные агрегаты нужно обязательно располагать возле воздуховодов предприятий таких отраслей:
Еще используется этот газоочиститель на морских судах, химических комбинатах и котельных установках.
Типы скубберов и принцип работы каждого из них
В зависимости от особенностей и отличий скрубберов, их разделили на 4 вида. В процессе эксплуатации установок всех типов происходит фильтрация газов.
Скрубберы очень сокращают выбросы в атмосферу загрязняющих ее веществ.
Разница между ними состоит в способе пылеулавливания. Существует сухая и мокрая очистка воздушных потоков.
Насадочный
Данный агрегат представлен в виде цилиндра. В его комплектации присутствуют различные насадки и приспособления. Их форма бывает как простой, так и замысловатой, но все они повышают уровень эффективности устройства.
Изобретение содержит оросительную систему, которая расположена внутри. Так как его напор при распылении жидкости невелик, то чтобы была достаточная производительность, насадочный скруббер имеет впечатлительные габариты.
Оправдана эксплуатация этого устройства в химической промышленности для очистки воздуха от туманов кислотного и щелочного происхождения и мелких пылевых частиц.
Форсуночный (центробежный)
Отличительная особенность устройства в том, что поток газа при контакте с водой вращается очень быстро (орошаемый циклон). И под воздействием центробежной силы жидкость очищает воздух от твердых частиц. Вода создает капельную завесу. После смачивания и обволакивания поверхности пыли, частицы прилипают к внутренним стенкам конструкции, и стекают вниз.
Данный скруббер цилиндрической формы, его корпус расположен вертикально. Загрязненный воздух попадает в его нижнюю часть, и, поднимаясь вверх по спирали, проходит область, где расположены распыляющие воду форсунки.
Затем газ после очищения легко покидает конструкцию, так как верхняя часть цилиндра открыта.
Центробежный скруббер приспособлен для больших объемов газообразных выбросов.
Пенный
Скрубберы этого типа работают с помощью абсорбционного метода очистки воздуха. При их эксплуатации применяется вещество полидисперсного состава.
Используют пенные устройства для улавливания как твердых, так и газообразных веществ, которые присутствуют в отработанной воздушной массе и ее загрязняют.
Если твердые частицы превышают 5 мкм, то КПД устройства будет до 99%, а при наличии мелкой пыли — до 80%.
Фильтрация газов пенным скруббером осуществляется с помощью бутары с мелкими (до 5 мм) отверстиями. Над ней находится очиститель, растворяющий твердые частицы и дезактивирующий газообразные примеси, когда скорость движения воздуха не превышает 2 м/с.
Скруббер Вентури
Это изобретение укомплектовано трубой Вентури — деталью, состоящей из 2 конусообразных труб, соединенных сужениями по центру. Поэтому форма устройства похожа на песочные часы.
Активное дробление воды газообразной смесью происходит из-за быстрого его перемещения. В горловине скорость газов достигает до 170 м/с.
Данная система очистки от пыли снабжена сепаратором, а внутри форсуночные механизмы подают распыленную жидкость.
Соответственно законам аэродинамики, газовый поток, попадая в конфузор, набирает скорость (уравнение Бернулли). Чем большая разница в диаметре между расширенной и узкой частями этой детали, тем быстрее будет двигаться запыленный воздух. Образовываются завихрения (турбулентность), которые способствуют более интенсивному перемешиванию воды и газообразных выбросов.
Когда он достигает суженного места конфузора, то его орошают струи воды. Затем смесь воздуха и жидкости опускается вниз, к диффузору, и вещества вновь разделяются: вода, обволакивая поверхность пылинок, способствует их слипанию между собой. Таким образом, происходит сепарация капель жидкости, а очищенный воздух уходит в воздухоотвод.
Максимальное улавливание пыли происходит 2 раза за время прохождения воздуха по скрубберу Вентури. Это случается сразу при попадании воды в газообразный поток, потому что капли жидкости имеют меньшую скорость движения и таким образом они собирают пыль. Второй раз качественная очистка воздуха происходит во время снижения скорости воздуха. Капли воды двигаются быстрее его, и жидкость догоняет пылинки, заставляя их прилипать.
Преимущества и недостатки скрубберов Вентури
Самое главное преимущество этого устройства, это неравномерный диаметр трубы— он, то сужается, то расширяется. Еще повышает его надежность отсутствие подвижных механизмов. Система из-за этого приобретает компактность.
Недостатком в газоочистителе Вентури специалисты считают сочетание большой скорости движения потоков воздуха и наличие в нем абразивных примесей. Когда скруббер многократно эксплуатируется в таком нещадном режиме, то внутренняя поверхность устройства быстро изнашивается.
Для того чтобы укрепить конструкцию, изготовитель внутреннюю ее часть футерует карборундом (карбидом кремния). Это создает дополнительный защитный слой и продлевает время эксплуатации скруббера Вентори.
Также производитель выполнил все элементы защиты в съемном виде. Их решение повышает стоимость агрегата, но позволяет его ремонтировать.
Сегодня аппараты для физико-химической очистки газов, именуемые скрубберами, эксплуатируются повсеместно на производствах. Таким образом с помощью данных устройств экологическая ситуация в области размещения завода с выбросами не усугубляется.
Блог Education Marine
Сегодня хочу рассказать, как бесконтрольная процедура сброса воды в Open Loop Mode может привести к большим техническим проблемам и серьезным финансовым потерям судовладельца.
⠀
Всем хорошо известно, назначение скруббера, в частности судового.
В двух словах о том как он работает, выпускные газы подаются в нижнюю часть скруббера по газоходу. Поднимаясь, загрязненные газы встречает на своем пути один или несколько оросительных ярусов, которые путем распыления воды (или химических реагентов, сорбентов) через форсунки, осаждают нежелательные или вредные примеси. Одновременно с очисткой происходит охлаждение потока воздуха.
⠀
В данном процессе образуется кислотная жидкость, которая крайне агрессивно воздействует на незащищенные металлические участки системы. Сам скруббер выполнен из нержавеющей стали, а участки трубопроводов системы из специальных пластиковых материалов – Polyethylene.
⠀
Однако, к сожалению, многие из скрубберов сейчас не имеют необходимого качества стали, чтобы выдерживать влияние воды с высокой концентрацией серной кислоты. В процессе работы в Open Loop Mode данная смесь (вода+сера) выбрасывается за борт и приводит к разрушению элемента в подводной части корпуса судна, предназначенного для создания напорной струи. Она образуется за счет разности высот самого скруббера и бортового отверстия. Данная струя необходима для того, чтобы снизить контакт агрессивной среды с корпусом судна и его покрытием.
Выход из строя данного элемента системы приводит к очень дорогостоящему ремонту судна, связанного с постановкой судна в док и переустановки этого забортного элемента. Но что еще более опасно – это может привести к попаданию забортной воды в машинное отделение, как это было у меня на последнем контракте.
Данный элемент системы включен в ежегодную проверку Регистром, на определение степени износа металла.
⠀
Все вышеперечисленные требования приведены в разработанном IMO документе MEPC.259(68) ( дополнение к данному документу)– руководство для судовых систем очистки выпускных газов, в котором особое место отведено системе контроля очищаемой воды.
⠀
Данный пример описывает важность контроля параметров сброса воды в процессе работы скруббера в Open Loop Mode и недопустимость игнорирования любых алармов, связанных с этими параметрами. К тому же, при обходе машинного отделения становится критически важным осматривать системі и трубі самого скруббера, так как из-за низкого качества материалов серная кислота может разъедать трубопроводы изнутри и образовывать течи. В некоторых компаниях распространение получила установка камер видеонаблюдения вдоль всех основных узлов системы с выводом прямой трансляции на мост для периодического мониторинга системы.
Если тема Scrubbers вам интересна, рекомендую обратить внимание на курс – Scrubbers
Морские скрубберы для судов на дизельных и мазутных двигателях
Завод газоочистного оборудования «ПЗГО» предлагает к расчету, изготовлению, доставке и введению в эксплуатацию судовые скрубберы для морских судов гражданского и военного назначения.
Индивидуальный физико-химический расчет, учитывающий кислотность, температуру и другие свойства воды и условия использования фильтрационных установок. Быстрая аккуратная доставка скрубберных систем до любого судостроительного завода, сухого или корабельного дока России, СНГ и Зарубежья.
Обоснование необходимости использования морских скрубберов
Проблема загрязнения окружающей среды стоит все острее не только на суше, но и в акваториях. Увеличение масштабов экономического сотрудничества ведет к производству все более вместительных судов: нефтяных и газовых танкеров, контейнеровозов, сухогрузов.
Подавляющее большинство грузовых судов использует традиционные дизельные установки, а военные корабли нередко приводятся в движение газовыми турбинами, работающими на мазуте.
Мазуты – тяжелые остаточные фракции переработки нефти (и их смеси) – нередко используются в качестве топлива для котельных (топочный мазут), а также тихоходной техники и военных кораблей (флотский мазут).
Разумеется, сжигание – и мазута, и дизельного топлива – сопряжено с высоким уровнем загрязнения воздушного и морского бассейна разрушительными выбросами, среди которых особую опасность представляют оксиды серы (SOx), окислы азота (NOx), альдегиды, безпирен, производные антрацена, угарный газ и твердая пыль – сажа. Все выхлопы тяжелее воздуха рано или поздно оседают на водную гладь и в значительной степени вредят обитателям моря и экологии в целом.
Несколько сантиметров – именно такое расстояние может пройти крупный круизный лайнер на 1 литре дизельного топлива. Только представьте объем выхлопа, который создает сжигание полного бака топлива!
Помимо основных судовых энергетических установок (СЭУ), практически все суда, лайнеры, танкеры, ролкеры, лихтеровозы, балкеры и контейнеровозы оборудованы дополнительным оборудованием – нагревателями, второстепенными энергетическими контурами и отопительными котлами – выбросы которых также нуждаются в тщательной очистке.
Общий принцип работы скрубберов мокрого действия
Для нейтрализации выхлопных газов в индустриальной и энергетической промышленности, как правило, используются мокрые насадочные (пенные, барботажные) и безнасадочные скрубберы (орошаемые циклоны).
Принципиальная схема газоочистного аппарата вихревого действия. Для простоты на схеме изображена одна форсунка, хотя их число может доходить до десятка и выше. Туманоуловитель и контактный слой представлены лопастями вентиляторов, хотя их конструкции также могут быть очень разнообразны. Для более детального ознакомления с принципами действия и видами гзоочистных установок, пожалуйста, проследуйте на соответствующие страницы нашего сайта или посетите наш каталог оборудования мокрой очистки газов.
Морской судовой скруббер (marine scrubber), чье предназначение заключается в эффективной нейтрализации выхлопных газов от дизельтоплива или мазута, в целом, схож с гражданскими моделями устройств пылегазоочистки в базовом принципе действия.
Особенности проектирования
Стоит отметить, что проектирование скруббера для морских судов и кораблей, все же, имеет некоторые отличия.
Крайне целесообразно проводить расчет газоочистительного аппарата, учитывая практически неограниченное количество морской или речной воды, которая может играть роль эффективного абсорбента, а также участвовать в теплообменных процессах.
Схематичное представление установки, работающей по принципу открытого (сквозного) забора воды
Схематичное представление газоочистной секции с закрытым (внутренним) контуром
Видео-демонстрация работы аппаратов с открытым (слева) и закрытым (справа) контуром забора воды
Карта кислотности поверхностных вод Мирового океана
Правовые аспекты установки скрубберов для целей соблюдения новых требований Приложения VI МАРПОЛ