ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ДОРОЖНО- СТРОИТЕЛЬНОМ, АВТОТРАНСПОРТНОМ И НЕФТЕТРАНСПОРТНОМ КОМПЛЕКСАХ

УДК 658.5

СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ КОТЕЛЬНОЙ ПОС. ИРТЫШСКИЙ ОМСКОГО РАЙОНА

METHODS OF CLEANING OF OFF-GAS OF BOILER PLANT OF

SETTLEMENT IRTISH THE OMSK DISTRICT

К.С. Охотникова

•газовые – работают на природном газе;

•жидкотопливные – работают на мазуте, дизельном топливе, отработанном масле;

•твердотопливные – работают на дровах, буром и каменном углях.

Котельные с газовым топливом выбрасывают в атмосферу такие загрязняющие вещества, как диоксид азота, оксид азота, оксид углерода, диоксид серы. У котельных, работающих на мазуте, основными выделяющимися компонентами являются: оксид азота, диоксид азота, оксид ванадия, оксид углерода, диоксид серы и твердые частицы. Котельные, работающие на твердом топливе, выбрасывают в окружающую среду такие загрязняющие вещества, как твердые частицы, зола, оксид серы, оксид углерода, оксид азота, диоксид серы и диоксид

азота [1].

Для уменьшения загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами, в котельных необходимо устанавливать очистные сооружения.

В пос. Иртышский, Омской обл. котельная работает на природном газе. Помимо основных газовых котлов, в котельной предусмотрены резервные котлы, работающие на мазуте. Отходящие газы выбрасываются в атмосферу без очистки, с загрязняющими веществами.

Чтобы предотвратить попадание большого количества вредных веществ в окружающую среду необходимо оборудовать предприятие очистными сооружениями.

Способы очистки отходящих газов котельной, работающей на газе

Вещества, выделяемые при сгорании газа, можно уловить с помощью адсорберов и абсорберов.

Абсорбер предназначен для разделения газовой смеси на составные части растворением одного или нескольких компонентов этой смеси в жидкости, называемой абсорбентом (поглотителем) (рисунок 1). В качестве абсорбентов применяют воду, органические

растворители и водные растворы веществ. Кроме абсорбции абсорбер задерживает с помощью

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ДОРОЖНО- СТРОИТЕЛЬНОМ, АВТОТРАНСПОРТНОМ И НЕФТЕТРАНСПОРТНОМ КОМПЛЕКСАХ

контактной жидкости аэрозольные частицы разной дисперсности (твердые или жидкие), которые присутствуют в загрязненном потоке газа [2].

Наиболее эффективным принципом абсорбции и сепарации дисперсной фазы, в условиях движения многофазного потока, является ее разделение в центробежном поле, интенсивность которого может в несколько сотен раз превышать интенсивность гравитационного и инерционного полей [2].

Принцип работы абсорбера основан на том, что газ, при контакте с жидкостью в закрученном потоке, начинает разделяться на составные части. Также в абсорбере происходит разделение газа и механических примесей. Механические частицы (примеси) твердые или жидкие и взвешивающая их среда ввиду значительной разности плотностей обладают различной инерцией, и под действием возникающей центробежной силы, при движении запыленного газового потока по криволинейной траектории, частицы отбрасываются на периферию аппарата и отделяются от взвешивающей их среды. Эффективность сепарации увеличивается при контакте газо-аэрозольного потока с жидкостью, в результате чего частицы

пыли смачиваются, утяжеляются и выводятся из газового потока под действием гравитационных и центробежных сил или захватываются жидкостью и удаляются из аппарата в виде шлама. С этой целью осуществляется подвод циркулирующей жидкости на рабочие элементы абсорбера [3].

926

Рисунок 1 – Схема абсорбера:

1 – горизонтальные решетки; 2 – насадка; 3 – трубопровод для подачи газов; 4 – трубопровод для подачи абсорбента; 5 – трубопровод для удаления газовой смеси;

6 – трубопровод для удаления насыщенного адсорбента; 7 – конус

Основными преимуществами абсорберов являются: сравнительно небольшая стоимость (без учета шламового хозяйства) и высокая эффективность улавливания частиц, возможность применения для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм, а также использования для охлаждения и увлажнения (кондиционирования) газов (в качестве теплообменников) [3].

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ДОРОЖНО- СТРОИТЕЛЬНОМ, АВТОТРАНСПОРТНОМ И НЕФТЕТРАНСПОРТНОМ КОМПЛЕКСАХ

Адсорбция – поглощение газов или паров из газовых смесей или растворённых веществ из

растворов твёрдыми поглотителями, называемыми адсорбентами [4]. Особенностью процессов адсорбции являются избирательность и обратимость. Благодаря этой особенности процесса возможно поглощение из парогазовых смесей или растворов одного или нескольких компонентов, а затем в других условиях, десорбирование их, то есть выделение нужного компонента из твёрдой фазы в более или менее чистом виде.

Адсорбенты применяют в виде зерен размером 2…8 мм или в пылевидном состоянии. Основными адсорбентами являются: активированные угли, силикагели, алюмогели и цеолиты [4].

Принцип работы адсорбера заключается в подаче газовой или паровоздушной среды через патрубок во внутреннюю часть корпуса адсорбера для её разделения. Затем газовая среда перемещается через зернистый адсорбент, который уложен слоем на сетке. Адсорбент будет поглощать из газообразной среды только необходимое вещество, а поступившая среда удалится из адсорбера через выхлопной патрубок. Процесс поглощения определенного вещества адсорбентом будет происходить до определенного момента, после чего осуществляют процесс десорбции. Данный процесс заключается в прекращении подачи газообразной среды в адсорбер, затем начинается подача перегретого водяного пара. Его перемещение происходит в направлении, обратном движению газовой среды. Смесь пара и извлеченного из газовой среды вещества выводится из адсорбера и поступает на ректификацию в специальную установку или в отстойник. Процессы десорбции и адсорбции длятся одинаковое время, а после процесса десорбции через слой адсорбента пропускают горячий воздух, в результате чего адсорбент просушивается. Горячий воздух перемещается по адсорберу, поступая через паровой патрубок и выходя через патрубок для смеси пара и извлеченного вещества. Затем в адсорбер поступает прохладный воздух, который охлаждает адсорбент до определенной температуры. Перемещается прохладный воздух также как водяной пар. После того, как адсорбент остынет, процесс адсорбции повторяется. Схема

адсорбера представлена на рисунке 2 [5].

927

Рисунок 2 – Схема адсорбера:

1 – корпус; 2 – слой адсорбента; 3 – штуцер для отвода водяного пара при десорбции; 4 – штуцер для подачи исходной газовой смеси (при адсорбции) и воздуха (при сушке и

охлаждении); 5 – люк для загрузки адсорбента; 6 – люк для выгрузки адсорбента; 7 – решетка, на которую насыпан адсорбент; 8 – штуцер для отвода очищенного газа (при адсорбции)

и воздуха (при сушке и охлаждении); 9 – штуцер для отвода конденсата водяного пара; 10 – барботер при подаче острого водяного пара при десорбции

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ДОРОЖНО- СТРОИТЕЛЬНОМ, АВТОТРАНСПОРТНОМ И НЕФТЕТРАНСПОРТНОМ КОМПЛЕКСАХ

Очистка газов от выбросов котельной

Для очистки газов от диоксида углерода используют абсорбцию или промывку газа жидким азотом. Помимо этого абсорбцию проводят водно-аммиачными растворами закисных солей

ацетата, формиата или карбоната меди. Также одним из методов абсорбции оксида углерода является абсорбция медь-алюминий-хлоридными растворами. Этот метод применяют при наличии в

газе кислорода и больших количеств диоксида углерода. Процесс основан на химической абсорбции оксида углерода раствором смешанной соли тетрахлорида меди и алюминия в различных ароматических углеводородах с образованием комплекса с оксидом углерода [6].

Предварительно осушенный газ подают в абсорбер, который орошается регенерированным раствором. Насыщенный оксидом углерода раствор, выходящий из абсорбера, подогревают до 100оС и направляют в промежуточный десорбер, где поддерживают давление 0,25 МПа.

Десорбер орошают регенерированным раствором для поглощения СО, выделяющегося при десорбции. Частично регенерированный раствор после теплообменника поступает в регенератор, где регенерируется при 135…180°С. Затем раствор охлаждают и подают в отстойник, из которого направляют в абсорбер и десорбер. Выделенный из газовых потоков растворитель возвращают в систему приготовления раствора [6].

Для очистки отходящих газов от диоксида серы предложено большое количество хемосорбционных методов, применение нашли только некоторые из них. Это из-за того, что объёмы отходящих газов велики, а концентрации SO2 в них малы, газы характеризуются большой

температурой и значительным содержанием пыли. Для абсорбции могут быть использованы вода, водные растворы и суспензии солей щелочных и щелочноземельных металлов [7].

Недостатки абсорбционных методов очистки газов от диоксида серы привели к разработке процессов, основанных на использовании твердых хемосорбентов – путем их введения в

пылевидной форме в топки и (или) газоходы теплоэнергетических агрегатов. В качестве хемосорбентов могут быть использованы известняк, доломит или известь. Для увеличения

Поглощение SO2 углеродными пористыми сорбентами является одним из наиболее перспективных методов. При контакте содержащего SO2 газа с пористым сорбентом вначале происходит сорбция SO2 и других компонент загрязненного газа на активной поверхности

сорбента. Далее в результате взаимодействия сорбированных веществ между собой образуются вещества, представляющие собой товарные продукты.

Методы очистки газов от оксидов азота подразделяются на три группы: поглощение оксидов азота жидкими сорбентами, поглощение оксидов азота твердыми сорбентами и восстановление оксидов азота до элементарного азота на катализаторе [9].

Наиболее распространенным методом в нашей стране является очистка газов от оксидов азота путем поглощения их растворами Na2CO3 и Са (ОН)2, сравнительно реже — NaOH и КОН.

Метод щелочной очистки требует больших капитальных затрат и эксплуатационных расходов, но главный его недостаток в том, что степень абсорбции оксидов азота не превышает 60…75 %. Полученные в процессе очистки щелока нуждаются в дальнейшей многостадийной

переработке для получения из них твердых солей.

Метод поглощения оксидов азота твердыми сорбентами — силикагелем, алюмогелем, активированным углем и другими твердыми поглотителями — не нашел промышленного применения из-за сложности, малой надежности и дороговизны.

Метод каталитического восстановления оксидов азота является наиболее совершенным.

Главными его недостатками являются: большие капитальные затраты; громоздкость оборудования, изготовляемого из дефицитной нержавеющей стали; необходимость применения дорогостоящего катализатора; большие потери катализатора при регенерации; значительные расходы газов восстановителей (Н2, СН4 или СО). В результате каталитической очистки в атмосферу выбрасывается другой ядовитый газ — оксид углерода в количестве

0,10…0,15 %. Каталитическая очистка не предусматривает утилизацию оксидов азота и применима лишь в случае очистки слабо концентрированных газов, содержащих лишь до 0,5 % NO+NO2 и до 4…5 % кислорода.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.