Засоби захисту атмосфери

У тих випадках, коли реальні викиди перевищують ПДВ, необхідно в системі викиду використовувати апарати для очищення газів від домішок.

Апарати очищення вентиляційних і технологічних викидів в атмосферу діляться: на пиловловлювачі (сухі, електричні, фільтри, мокрі); туманоуловітелі (низькошвидкісні і високошвидкісні); апарати для уловлювання парів і газів (абсорбція, хемосорбціонние, адсорбційні і нейтралізатори); апарати багатоступінчастої очищення (вловлювачі пилу і газів, вловлювачі туманів і твердих домішок, багатоступінчасті пиловловлювачі). Їх робота характеризується рядом параметрів. Основними з них є ефективність очищення, гідравлічний опір і споживана потужність.

Ефективність очищення

де свх і блатних - масові концентрації домішок в газі відповідно до і після апарату.

У ряді випадків для пилів використовується поняття фракційної ефективності очищення:

де свхі і свьш- - масові концентрації г-й фракції пилу відповідно до і після пиловловлювача.

Для оцінки ефективності процесу очищення також використовують коефіцієнт проскакування речовин До через апарат очищення:

Як випливає з формул (5.2) і (5.3), коефіцієнт проскакування і ефективність очищення пов'язані співвідношенням К = - х.

Гідравлічний опір апаратів очистки Ар визначають як різницю тисків газового потоку на вході апарату РВХ і виході рпих з нього. Значення Ар знаходять експериментально або розраховують за формулою

де с, - коефіцієнт гідравлічного опору апарату; р і 1У- щільність і швидкість газу відповідно в розрахунковому перерізі апарату.

Якщо в процесі очищення гідравлічний опір апарату змінюється (зазвичай збільшується), то необхідно регламентувати його початкове Дрпач і кінцеве значення Аркон. При досягненні Ар = Дркон процес очищення потрібно припинити і провести регенерацію (очистку) апарату. Остання обставина має принципове значення для фільтрів. Для фільтрів Дркон = (2 + 5) Д /> поч.

Потужність N побудника руху газів визначається гідравлічним опором і об'ємною витратою О, очищуваного газу:

де £ - коефіцієнт запасу потужності, зазвичай к = 1,1 + 1,15; г | м - ККД передачі потужності від електродвигуна до вентилятора, зазвичай т | м = 0,92 + 0,95; г || {- ККД вентилятора, зазвичай г | "= 0,65 + 0,8.

Широке застосування для очищення газів від частинок отримали сухі пиловловлювачі - циклони (рис. 5.2) різних типів (циліндричні і конічні). Газовий потік вводиться в циклон через патрубок 2 по дотичній до внутрішньої поверхні корпусу 7 і здійснює обертально-поступальний рух вздовж корпусу до бункера 4. Під дією відцентрової сили частки нили утворюють на стінці циклону пиловий шар, який разом з частиною газу потрапляє в бункер. Відділення частинок пилу від газу, що потрапив у бункер, відбувається при повороті газового потоку в бункері на 180 °. Звільнившись від нили, газовий ноток утворює вихор і виходить

Схема циклону

Рис. 5.2. Схема циклону

з бункера, даючи початок вихру газу, що залишає) 'циклон через вихідну трубу 3. Для нормальної роботи циклону необхідна герметичність бункера. Якщо бункер негерметичний, то через підсосу зовнішнього повітря відбувається винесення пилу з потоком через вихідну трубу.

Для очищення великих мас газів застосовують батарейні циклони, що складаються з великого числа паралельно встановлених циклонних елементів. Конструктивно вони об'єднуються в один корпус і мають загальне підведення і відведення газу. Досвід експлуатації батарейних циклонів показаний, що ефективність очищення у таких циклопів дещо нижче ефективності окремих елементів через перетікання газів між циклонними елементами.

Для тонкого очищення газів від частинок і краплинної рідини застосовують різні фільтри. Процес фільтрування полягає в затриманні частинок домішок на пористих перегородках при русі через них дисперсних середовищ. Принципова схема процесу фільтрування в пористої перегородці показана на рис. 5.3. Фільтр являє собою корпус /, розділений пористої перегородкою (фільтроелементи) 2 на дві порожнини. У фільтр надходять забруднені гази, які очищаються при проходженні фільтроелемента. Частинки домішок осідають на вхідній частині пористої перегородки, утворюючи на поверхні перегородки шар 3, і затримуються в порах. Для знову вступників частинок цей шар

Схема фільтра

Рис. 5.3. Схема фільтра

стає частиною фільтрової перегородки, що збільшує ефективність очищення фільтру і перепад тиску на фільтроелементі. Осадження частинок на поверхні пор фільтроелемента відбувається в результаті сукупної дії ефекту торкання, а також дифузного, інерційного та гравітаційного ефектів.

Класифікація фільтрів базується на типі фільтрової перегородки, конструкції фільтра та його призначення, тонкощі очищення ін.

За типом перегородки фільтри бувають: з зернистими шарами (нерухомі, вільно насипані зернисті матеріали, псевдозріджених шари); з гнучкими пористими перегородками (тканини, повсть, волокнисті мати, губчаста гума, пінополіуретан та ін.); з напівжорсткими пористими перегородками (в'язані і ткані сітки, пресовані спіралі та ін.); з жорсткими пористими перегородками (пориста кераміка, пористі метали й ін.).

Електрична очистка (електрофільтри) - один з найбільш досконалих видів очищення газів від зважених в них частинок пилу і туману. Цей процес заснований на ударній іонізації газу, передачі заряду іонів частинкам домішок і осадженні останніх на осаджувальних і коронирующих електродах.

Апарати мокрого очищення газів - мокрі пиловловлювачі - мають широке поширення, оскільки характеризуються високою ефективністю очищення від дрібнодисперсних пилів сс! Ч> 0,3 мкм, а також можливістю очищення від пилу нагрітих і вибухонебезпечних газів. Однак мокрі пиловловлювачі володіють рядом недоліків, що обмежують область їх застосування: освіта в процесі очищення шламу, що вимагає спеціальних систем для його переробки; винос вологи в атмосферу і утворення відкладень в відвідних газоходах при охолодженні газів до температури точки роси; необхідність створення оборотних систем подачі води в пиловловлювач.

Апарати мокрого очищення працюють за принципом осадження частинок пилу на поверхню або крапель, або плівки рідини. Осадження частинок пилу на рідину відбувається під дією сил інерції і броунівського руху.

Серед апаратів мокрого очищення з осадженням частинок пилу па поверхню крапель на практиці більш застосовні скрубери Вентурі (рис. 5.4). Основна частина скрубера сопло Вентурі 2. У його конфузорно частина підводиться запилений потік газу і через відцентрові форсунки / - рідина на зрошення. У конфузорной частини сопла відбувається розгін газу від вхідної швидкості г = 15 + 20 м / с) до швидкості у вузькому перетині сопла 80-200 м / с і більше. Процес осадження пилу на краплі рідини обумовлений масою рідини, розвиненою поверхнею крапель і високою відносною швидкістю частинок рідини і пилу в конфузорной частини сопла. Ефективність очищення в значній мірі залежить від рівномірності розподілу рідини по перетину конфузорной частини сопла. У дифузорній частини сопла потік гальмується до швидкості 15-20 м / с і подається в каплеуловитель 3. Краплевловлювач зазвичай виконують у вигляді прямоточного циклону.

Скрубери Вентурі забезпечують високу ефективність очищення аерозолів при початковій концентрації домішок до 100 г / м3. Вони також широко використовуються в системах очищення газів від туманів. Ефективність очищення повітря

Схема скрубера Вентурі

Рис. 5 4. Схема скрубера Вентурі

від туману з середнім розміром частинок більше 0,3 мкм досягає 0,999, що цілком порівнянно з високоефективними фільтрами.

До мокрим ПИЛОУЛОВЛЮВАЧІ відносять і барботажно-пінні пиловловлювачі (рис. 5.5), в яких газ на очищення надходить під грати 2, проходить через отвори в решітці і, барботіруя через шар рідини і піни очищається від пилу шляхом осадження частинок на внутрішній поверхні газових міхурів.

Схема барботажно-пінного пиловловлювача

Рис. 5.5. Схема барботажно-пінного пиловловлювача

Схема фільтруючого елемента низкоскоростного ТУМАНОУЛОВИТЕЛИ

Рис. 5.6. Схема фільтруючого елемента низкоскоростного ТУМАНОУЛОВИТЕЛИ

Для очищення повітря від туманів кислот, лугів, масел та інших рідин використовують волокнисті фільтри - туманоуловітелі (рис. 5.6), принцип дії яких заснований па осадженні крапель на поверхні пор з наступним зітханням рідини по волокнах в нижню частину ТУМАНОУЛОВИТЕЛИ. Осадження крапель рідини відбувається під дією броунівський дифузії або інерційного механізму відділення частинок забруднювача від газової фази на фільтроелементами.

Метод абсорбції - очищення газових викидів від газів і парів - заснований на поглинанні останніх рідиною. Для цього використовують абсорбери. Вирішальною умовою для застосування методу абсорбції є розчинність пари або газів в абсорбенту. Так, для видалення з технологічних викидів аміаку, хлоро- або фтороводорода доцільно застосовувати в якості абсорбенту воду. Для високоефективного протікання процесу абсорбції необхідні спеціальні конструктивні рішення. Вони реалізуються у вигляді насадочних веж (рис. 5.7), форсункових барботажно-пінних та інших скруберів.

Схема насадочной вежі:

Рис. 5.7. Схема насадочной вежі:

1 - насадка; 2 - розприскувач

Робота хемосорберов заснована на поглинанні газів і парів рідкими або твердими поглиначами з утворенням малорозчинних або малолетучих хімічних сполук. Основними апаратами для реалізації процесу є насадкові вежі, барботажно-пінні апарати, скрубери Вентурі і т.п. Хемосорбція - один з поширених методів очищення газів, що відходять від оксидів азоту та парів кислот. Ефективність очищення від оксидів азоту становить 0,17-0,86 і від парів кислот - 0,95.

Метод адсорбції заснований на здатності деяких тонкодисперсних твердих тіл селективно витягувати і концентрувати на своїй поверхні окремі компоненти газової суміші. Для цього методу використовують адсорбенти. В якості адсорбентів, або поглиначів, застосовують речовини, що мають велику площу поверхні на одиницю маси. Так, питома поверхня активованого вугілля досягає 101-106 и1 / кг. Їх застосовують для очищення газів від органічних парів видалення неприємних запахів і газоподібних домішок, що містяться в незначних кількостях в промислових викидах, а також летких розчинників і цілого ряду інших газів. В якості адсорбентів застосовують також прості і комплексні оксиди (активоване глинозем, силікагель, активоване оксид алюмінію, синтетичні цеоліти або молекулярні сита), які володіють більшою селективною здатністю, ніж активоване вугілля.

Конструктивно адсорбери виконують у вигляді ємностей, заповнених пористим адсорбентом, через який фільтрується потік газу, що очищається. Адсорбери застосовують для очищення повітря від парів розчинників, ефіру, ацетону, різних вуглеводнів і т.п. Адсорбери знайшли широке застосування в респіраторах і протигазах. Патрони з адсорбентом слід використовувати строго відповідно до умовою експлуатації, вказаних у паспорті респіратора або протигаза.

Термічна нейтралізація заснована на здатності горючих газів і парів, що входять до складу вентиляційних або технологічних викидів, згоряти з утворенням менш токсичних речовин. Для цього методу використовують нейтралізатори. Розрізняють три схеми термічної нейтралізації: пряме спалювання; термічне окислення; каталітичне дожигание.

Пряме спалювання використовують в тих випадках, коли очищаються гази володіють значною енергією, достатньою для підтримки горіння. Прикладом такого процесу є смолоскипна спалювання горючих відходів. Так нейтралізують ціановодород в вертикально спрямованих факелах на нафтохімічних заводах. Розроблені схеми камерного спалювання відходів. Такі дожігателі можна використовувати для нейтралізації парів токсичних горючих або окислювачів при їх здувши з ємностей.

Термічне окислення (рис. 5.8) знаходить застосування в тих випадках, коли очищаються гази мають високу температуру, але не містять достатньо кисню, або коли концентрація горючих речовин незначна і недостатня для підтримки полум'я.

У першому випадку процес термічного окислення проводять у камері з подачею свіжого повітря (дожигание оксиду вуглецю та вуглеводнів), а в другому - при подачі додатково природного газу.

Каталітичне дожигание використовують для перетворення токсичних компонентів, що містяться в газах, в нетоксичні або менш токсичні шляхом їх контакту з каталізаторами. Для реалізації процесу необхідно крім застосування каталізаторів підтримання таких параметрів газового потоку, як температура і швидкість газів.

Схема установки для термічного окислення:

Рис, 5.8. Схема установки для термічного окислення:

7 - вхідний патрубок; 2 - теплообмінник; 3 - пальник; 4 - камера; 5 - вихідний патрубок

В якості каталізаторів використовують платину, паладій, мідь та ін. Температури початку каталітичних реакцій газів і парів змінюються в широких межах - 200-400 ° С. Об'ємні швидкості процесу каталітичного допалювання зазвичай встановлюють в межах 2000-6000 год (об'ємна швидкість - відношення швидкості руху газів до обсягу катализаторной маси).

Каталітичні нейтралізатори застосовують для знешкодження оксиду вуглецю, летючих вуглеводнів, розчинників, відпрацьованих газів і т.п.

Термокаталітіческіе реактори з електропідігрівом типу ТКРВ розроблені Дзержинським філією НІІОгаза Вони призначені для очищення газових викидів сушильних камер фарбувальних ліній від органічних речовин, а також інших технологічних виробництв.

Каталітична нейтралізація відпрацьованих газів ДВС па поверхні твердого каталізатора відбувається за рахунок хімічних перетворень (реакції окислення або відновлення), в результаті яких утворюються нешкідливі або менш шкідливі для навколишнього середовища і здоров'я людини сполуки.

Для високоефективної очищення викидів необхідно застосовувати апарати багатоступінчастої очищення. У цьому випадку очищаються гази послідовно проходять кілька автономних апаратів очищення або один агрегат, що включає кілька ступенів очищення. В системі послідовно з'єднаних апаратів загальна ефективність очищення Л = (1 - ЛОО - п.2) "(1" ЧД гаї Л1> Ч2> ooo> Пп ~ ефективність очищення 1-, 2- і і-го апаратів.

Такі рішення знаходять застосування при високоефективної очищенні газів від твердих домішок, при одночасній очищенню від твердих і газоподібних домішок, при очищенні від твердих домішок і краплинної рідини і т.п.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >