Скрубберы Вентури и каплеуловители применяют для мокрой очистки технологических газов от мелкой пыли, сажи и аэрозолей. В горловине аппарата газ разгоняется до высокой скорости и смешивается с орошающей жидкостью, поэтому металл одновременно подвергается воздействию частиц, капель, шлама и химически активного конденсата.

Ресурс оборудования зависит не только от толщины горячекатаного листа. Необходимо отдельно рассчитать прочность корпуса под разрежением и подобрать защиту мокрой части с учётом состава газа, температуры, pH жидкости и абразивности пыли.

Какие участки скруббера изнашиваются быстрее

В сухом циклоне стенку преимущественно истирают твёрдые частицы. В скруббере к абразивному воздействию добавляются вода, растворённые примеси и шлам. Если защитная плёнка на стали постоянно повреждается, коррозия и эрозия усиливают друг друга.

  • Конфузор разгоняет газовый поток и воспринимает пульсации давления.
  • Горловина работает при максимальной скорости газа и наиболее интенсивном столкновении частиц с каплями.
  • Диффузор снижает скорость потока, но на его стенках может оседать химически активная жидкость.
  • Каплеуловитель и шламосборник контактируют с влажным осадком и нуждаются в защите от коррозии и истирания.

Скорость в горловине скруббера Вентури может находиться примерно в диапазоне 40–120 м/с, однако конкретное значение определяют аэродинамическим расчётом. Оно зависит от дисперсности пыли, требуемой эффективности очистки, расхода жидкости и допустимого перепада давления.

Ст3сп5 или 09Г2С: какую сталь выбрать

Сталь 09Г2С по ГОСТ 19281-2014 имеет более высокий предел текучести и лучше подходит для конструкций, работающих при пониженных температурах. Однако она не относится к коррозионностойким или специальным износостойким сталям.

Поэтому 09Г2С целесообразно рассматривать как материал несущего корпуса, если это подтверждено расчётом. Для мокрой внутренней поверхности дополнительно предусматривают коррозионно-эрозионный припуск, химстойкое покрытие или сменную футеровку.

Участок аппарата Возможный материал корпуса Основной риск Дополнительная защита
Входной патрубок и конфузор Ст3сп5 или 09Г2С Абразивное воздействие пыли, температурные перепады Покрытие или локальная футеровка
Горловина скруббера 09Г2С либо другая сталь по проекту Максимальный гидроабразивный износ Сменный вкладыш, резина, полиуретан, керамика или другой проектный материал
Диффузор Ст3сп5 или 09Г2С Коррозионно-эрозионное воздействие и налипание шлама Химстойкое покрытие или футеровка
Корпус каплеуловителя Ст3сп5 или 09Г2С Влажная среда и центробежное движение капель Покрытие, подобранное по составу жидкости
Конический шламосборник 09Г2С либо коррозионностойкая сталь Застой осадка, коррозия и истирание Сменная футеровка и промывочные устройства

Категорию стали 09Г2С назначают по минимальной расчётной температуре металла и требованиям проекта. Например, категория 12 нужна не для любого объекта в Казахстане, а только при соответствующих требованиях к ударной вязкости.

Как рассчитывают толщину конфузора и корпуса

Назначать толщину только по скорости газа нельзя. Корпус скруббера работает под разрежением, поэтому его проверяют не только на прочность, но и на устойчивость от наружного давления. Тонкая обечайка может потерять форму раньше, чем металл достигнет предела текучести.

Для аппаратов, попадающих в область применения ГОСТ 34347-2017, расчёты цилиндрических и конических оболочек выполняют по серии ГОСТ 34233. В исходные данные включают:

  • диаметры и длину конфузора, горловины и диффузора;
  • расчётное разрежение, включая возможный аварийный режим;
  • угол и форму конической обечайки;
  • расстояние между кольцами жёсткости;
  • отверстия, люки, патрубки и нагрузки от газоходов;
  • массу жидкости, футеровки и накопившегося шлама;
  • ветровые и сейсмические нагрузки;
  • минимальную температуру металла;
  • припуск на коррозионно-эрозионный износ.

Номинальную толщину можно представить в общем виде:

Номинальная толщина = расчётная толщина корпуса + эксплуатационный припуск + компенсация минусового допуска проката.

Если увеличение толщины делает аппарат слишком тяжёлым, устойчивость оболочки часто выгоднее обеспечить кольцами жёсткости. Их шаг и сечение также определяют расчётом. Значения 4–10 мм, встречающиеся в типовых конструкциях, допустимо использовать только для предварительной оценки, а не как готовое решение для изготовления.

Как выбрать защиту мокрой части

До выбора покрытия или футеровки необходимо получить данные о рабочей среде:

  • температуру газа и орошающей жидкости;
  • диапазон pH;
  • содержание хлоридов, сернистых соединений и щёлочи;
  • концентрацию и твёрдость частиц;
  • скорость потока и режим работы оборудования;
  • возможность очистки и замены защитных элементов.

В горловине обычно эффективнее использовать сменный вкладыш, чем постоянно ремонтировать несущий корпус. Для защиты могут применяться резиновые, полиуретановые, керамические и другие футеровки. Материал выбирают по температуре, химической стойкости и допустимой скорости потока.

Лакокрасочную систему также нельзя назначать только по общей толщине слоя. Производитель покрытия должен подтвердить его пригодность для постоянного контакта с конкретной жидкостью, рабочей температуры и абразивного воздействия. Подготовку поверхности, например до степени Sa 2.5, выполняют в соответствии с требованиями выбранной системы.

Раскрой разверток и вальцовка конусов

Конфузор и диффузор состоят из конических обечаек, точность которых влияет на сборку и движение газового потока. Ручной раскрой разверток увеличивает риск зазоров, смещения продольного стыка и появления гранёности.

Развертки рационально вырезать на станке с ЧПУ по подготовленной карте раскроя. Плазма подходит для большинства конструкционных толщин, а лазер - для более тонких деталей с повышенными требованиями к точности. Подробнее методы сравниваются в статье про резку горячекатаного листа.

Допуски на контур и кромки нужно указывать в чертеже. Точность зависит от толщины листа, оборудования, качества настройки и температурной деформации. Фаску одновременно с раскроем можно получить только на станке с соответствующей поворотной режущей головкой.

Конические обечайки формуют на листогибочных вальцах с настройкой валков под конус. Перед окончательной сваркой проверяют диаметры обоих торцов, прямолинейность образующей, совпадение кромок и отсутствие выраженного прямого участка возле продольного стыка.

Сварка и контроль качества

Сталь 09Г2С хорошо сваривается при правильно подобранной технологии. Присадочный материал, защитный газ, необходимость подогрева и число проходов указывают в технологической карте сварки. Эти параметры зависят от толщины, углеродного эквивалента, температуры металла и жёсткости узла.

После сборки контролируют:

  • геометрию обечаек и расположение колец жёсткости;
  • смещение кромок и качество формирования шва;
  • сварные соединения методом ВИК;
  • ответственные участки методами УЗК, радиографии или капиллярного контроля - по проекту;
  • герметичность способом, предусмотренным конструкторской документацией.

Двусторонняя сварка с зачисткой корня применяется, когда она предусмотрена конструкцией соединения. Делать её обязательной для всех стыков не нужно: полный провар может обеспечиваться и другой аттестованной технологией.

Что указать при заказе горячекатаного листа

  • марку и категорию стали;
  • толщину и формат листов;
  • ГОСТ на прокат и требования проекта;
  • класс плоскостности;
  • ограничения по минусовому отклонению толщины, если они необходимы;
  • требования к сертификату и идентификации плавки;
  • чертежи разверток с допусками и припусками;
  • необходимость плазменного или лазерного раскроя;
  • требования к вальцовке и контролю геометрии.

При приёмке сверяют маркировку с сертификатом, измеряют толщину в нескольких точках, проверяют плоскостность и осматривают поверхность на наличие расслоений, трещин и недопустимых дефектов.

FAQ

Можно ли изготовить скруббер из стали Ст3сп5?

Можно, если это подтверждено расчётом и материал совместим с рабочей средой. Для мокрой части потребуется эксплуатационный припуск, покрытие или футеровка. Замена Ст3сп5 на 09Г2С сама по себе не решает проблему коррозии.

Какая толщина нужна для горловины скруббера Вентури?

Универсального значения нет. Толщина зависит от диаметра горловины, разрежения, длины оболочки, расположения колец жёсткости и запаса на износ. В наиболее нагруженной зоне часто предусматривают отдельный сменный вкладыш.

Обязательно ли использовать 09Г2С категории 12?

Нет. Категорию назначают по минимальной расчётной температуре металла и требованиям к ударной вязкости. Для аппарата, установленного в отапливаемом помещении, условия могут отличаться от оборудования, работающего зимой на открытой площадке.

Нужно ли подогревать 09Г2С перед сваркой?

Необходимость и температуру подогрева определяют технологией сварки с учётом толщины, углеродного эквивалента, температуры металла и жёсткости соединения. Универсальное значение для всех деталей применять нельзя.

Вывод

Для скруббера Вентури сначала рассчитывают устойчивость корпуса под разрежением, а затем назначают припуск и защиту мокрой части. Сталь 09Г2С подходит для прочного несущего корпуса и эксплуатации при пониженных температурах, но горловина, диффузор и шламосборник могут дополнительно требовать сменной футеровки или химстойкого покрытия.

В каталоге АТЛАНТ Snab City можно подобрать Листы горячекатаные (г/к) для изготовления корпусов и элементов газоочистного оборудования. При заказе следует указать марку стали, толщину, формат, требования к сертификату и приложить чертежи деталей для раскроя.