Экология промышленного производства

Окончание табл. 4.19

Процессы нанесения покрытий на поверхности металлических изделий связаны с протеканием электрохимических и химических

131

реакций (электрохимическое осаждение металлов, воронение, оксидирование и другое)

Наибольшее распространение в машиностроении, например, нашли покрытия, полученные электролитическим осаждением меди¸ цинка, кадмия, никеля, олова и других металлов. В качестве электролитов и растворов для нанесения покрытий используются концентрированные и разбавленные растворы кислот: серной, соляной, азотной, фосфорной, хромовой кислот и их солей, сульфаты и хлориды никеля и другие Большое разнообразие способов нанесения покрытий, применяемых при этом химических веществ и соединений, используемых как в чистом виде, так и в составе смесей при разных температурах, обуславливает различие в агрегатном виде и содержании выделившихся компонентов. Интенсивность образования этих выделений неодинакова: ряд операций, таких, например, как меднение, лужение, цинкование и кадмирование в сернокислых растворах, при температуре менее50 ºСпрактическинеимеетвредных выделений.

В табл. 4.20 приведены удельные показатели выделения вредных веществ от ряда технологических процессов нанесения покрытий на металлические изделия.

132

Продолжение табл. 4.20

133

Окончание табл. 4.20

5. ПУТИ СНИЖЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Учитывая многообразие технологических переделов, большой перечень используемых материалов, постоянно возрастающую насыщенность химическими компонентами, снижение воздействия промышленных предприятий на воздушную среду представляет собой комплекс сложных технических решений. Эти решения обусловлены как техническими факторами (уровнем современных достижений в области пылегазоочистки и возможностью трансформации имеющихся техпроцессов), так и экономической целесообразностью решаемых задач. В конечном итоге предпринимаемые усилия должны обеспечить в приземном слое воздуха населенных мест или в рабочей зоне производственных помещений концентрации загрязняющих веществ ниже значений их предельно допустимых концентраций (ПДК) для данной местности, установленных санитарно-гигиеническими нормами.

В связи с этим, работа по снижению вредных выбросов в атмосферу ведется в двух направлениях: собственно очистки дымовых газов, а так же по возможности устранения причин образования вредных веществ непосредственно в технических процессах.

5.1.Очистка газов от твердых взвешенных частиц

ижидких аэрозолей

Газовые выбросы делятся на твердые (в виде пыли), жидкие и газообразные, непрерывные и периодические, организованные и неорганизованные.

134

Методы очистки газовых выбросов классифицируются:

–по виду улавливаемых загрязнителей: от пыли, от аэрозолей

итуманов, от газообразных примесей;

–по способу очистки: механические (пылеосадительные камеры, циклоны, мокрые пылеуловители, электрофильтры), физико-хими- ческие (абсорберы, адсорберы, каталитические).

Аппараты для очистки газа должны обеспечивать необходимую степень очистки как по эффективности аппаратов, так и по остаточному содержанию вредностей в очищенном газе. При прочих равных условиях выбор аппаратов определяется технико-экономическими показателями очистки газа. Предпочтение отдается сухим пылеуловителям, так как при их установке не требуются дорогостоящие системы водоснабжения и шламовой канализации. Чем крупнее частицы пыли и больше их плотность, чем ниже температура газа, тем эффективнее при одинаковых условиях газ будет очищаться от пыли

ваппаратах любого типа. Учитывается, что размер частиц пыли

вгазах аналогичных производственных процессов на разных предприятиях может быть неодинаковым. Он зависит от характеристики сырьевых материалов и условий технологического процесса. Поэтому при выборе и расчете аппаратов в каждом конкретном случае определяется физико-химическую характеристику газовых смесей.

Чем меньше размеры частиц пыли в газе, тем обычно больше капитальные и эксплуатационные затраты на очистку его. Как правило, аппараты, в которых газ очищается от частиц пыли крупнее 10 мкм, используют для грубой очистки его и устанавливают перед аппаратами, в которых газ эффективно очищается от более мелких частиц. Полые скрубберы обычно используют для охлаждения газа; насадочные и пенные аппараты чаще применяют для очистки газов от газообразных компонентов. При выборе аппаратов очистки учитываются их габариты, а также возможность установки в необходимом месте.

Аппараты для очистки газов лучше устанавливать на всасывающей стороне вентиляторов и дымососов, так как в этом случае они более устойчиво работают и в меньшей степени подвергаются износу. Системы и аппараты для очистки газов в зависимости от климатических условий, температуры очищаемого газа и периодичности работы можно устанавливать как внутри зданий, так и вне их. В последнем случае принимаются меры для защиты наиболее ответственных их частей от атмосферных осадков, а при необходимости преду-

135

сматривать термоизоляцию как самих аппаратов, так и газовых коммуникаций. Установки газоочистки обычно располагают в непосредственной близости от технологического агрегата. Крупные установки должны быть оборудованы средствами автоматического контроля запыленности газа до и после очистки.

5.1.1. Классификация аппаратов очистки

Рассмотрим пылеулавливающее оборудование, применяемое для очистки от пыли воздуха, выбрасываемого в атмосферу аспирационными системами.

В основу изложенной классификации пылеуловителей положен принцип разделения их на два класса – сухие и мокрые. Пылеуловители первого класса (рис. 5.1) при работе не потребляют воду, позволяют выделить пыль в сухом виде и вернуть ее в технологические процессы без дополнительной переработки, не требуют создания систем оборотного водоснабжения и переработки, могут устанавливаться и в неотапливаемых помещениях или вне их.

Рис. 5.1. Классификация пылеулавливающих аппаратов

136

Мокрые аппараты потребляют воду, как для процесса пылеулавливания, так и для регенерации фильтрующих элементов осадительных поверхностей, т. е. для удаления из аппаратов уловленной пыли. Этим аппаратам присущи недостатки, которых лишены сухие пылеуловители, однако, в отличие от последних они позволяют достичь более высокой эффективности очистки при меньших габаритах аппаратов, успешно работают при улавливании налипающих пылей, позволяют совместить процессы обеспыливания газа с процессами очистки его от нежелательных газообразных компонентов.

Себестоимость очистки газов в мокрых пылеуловителях выше, чем в сухих, а проблемы, связанные с потребностью в системах оборотного водоснабжения и шламового хозяйства, ограничивают возможность применения мокрых пылеуловителей. Поэтому последние применяют в тех случаях, когда использование сухих пылеуловителей невозможно по техническим причинам, например, при улавливании налипающих пылей или из-за недостаточно высокой эффективности.

Внутри классов пылеуловители делятся на группы, в соответствии с преобладающей силой, под действием которой происходит выделение частиц пыли из воздушной среды. Например, сухие инерционные пылеуловители подразделяются на камерные (камерные с перегородками, камерные с плавным поворотом потока, камерные с расширяющимся входным конусом и т. д.); жалюзийные (жалюзийные пылеуловители с частичным отводом запыленного воздушного потока или без отвода последнего); циклонные сухие пылеуловители (одиночные противоточные и прямоточные циклоны, прямоточные батарейные циклоны, вихревые аппараты и др.); ротационные (динамические) пылеуловители, работающие по принципу пылевыделения за счет центробежной кориолисовой силы, возникающей при вращении модифицированных рабочих колес или специальных роторов.В комбинированных пылеуловителях, при создании которых ставятся задачи интенсификации процессов пылеулавливания, совмещаются несколько эффектов, действующих сил и т. д. Например, в электроциклонах пылеулавливание осуществляется под действием электростатических и центробежных сил одновременно; в циклоно-пенных аппаратах совмещается фильтрация газа через пенный слой и пылеосаждение под действием центробежных сил и т. д.

137

Эффективность пылеуловителя η (коэффициент полезного действия, степень очистки) характеризуется отношением количества уловленной в аппарате пыли к количеству поступающей пыли G1 с обеспыливаемым воздухом в единицу времени

где G2 – количество пыли, выносимой из аппарата, кг/с;

Q1 и Q2 – объемные расходы воздуха, соответственно на входе и

выходе из аппарата, пересчитанные для нормальных физических условий, м3/с;

Z1 и Z2 – концентрации пыли в воздухе перед и после аппарата, кг/м3.

5.1.2.Простейшие инерционные пылеуловители

ижалюзийные пыле-золоуловители

Конструкция простейших пылеосадительных камер представлена на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Пылеосадительные камеры:

а – простейшая камера, б – камера с перегородками

138

В пылеосадительных камерах используется гравитационное осаждение частиц из горизонтально направленного потока газов. Для достижения приемлемой эффективности очистки газов необходимо, чтобы частицы находились в пылеосадительной камере возможно более продолжительное время. Поэтому пылеосадительные камеры, рассчитанные на осаждение относительно крупных частиц, являются весьма громоздкими сооружениями.

Даже самые совершенные по конструкции пылеосадительные камеры занимают много места и в качестве самостоятельных элементов систем пыле- и золоулавливания в настоящее время не применяются. Однако упрощенные варианты пылеосадительных камер иногда находят некоторое применение в качестве элементов основного технологического оборудования.

К простейшим пылеосадителям инерционного типа относятся аппараты, схематически изображенные на рис. 5.3. В данном случае наряду с действием сил тяжести используются инерционные силы, благодаря которым пылевые частицы, стремясь сохранить направлениесвоегодвиженияпослеповоротапотокагазов, выпадаютвбункер.

Рис. 5.3. Простейшие пылеосадители инерционного действия:

а– пылевой мешок с боковым подводом газа;

б– пылевой мешок с центральным подводом газа;

в– пылевой мешок с отражательной перегородкой

139

Инерционный пылеуловитель нашел некоторое распространение

вчерной и цветной металлургии под названием пылевого мешка. Скорости газов в подводящей трубе и в корпусе пылевого мешка выбираютвзависимостиотвидапылиижелаемойстепениулавливания.

Вцветной металлургии пылевые мешки применяют для предва-

рительной очистки сравнительно небольших объемов газов с очень высокой концентрацией пыли (несколько сот граммов на 1 м3).

Применение пылеосадительных камер и простейших по конструкции пылеуловителей инерционного действия оправдано лишь при необходимости предварительного осаждения частиц, основная масса которых имеет размеры более 100 мкм.

Жалюзийный пылеуловитель, принцип действия которого показан на рис. 5.4, состоит из двух основных частей: жалюзийной решетки и отсосного пылеуловителя, обычно циклона. Назначение жалюзийной решетки – разделить газовый поток на две части: одну,

взначительной мере освобожденную от пыли и составляющую 80– 90 % всего количества газа, и другую (10 – 20 %), в которой сосредоточена основная масса содержащейся в газе пыли, улавливаемой затем в циклоне или другом достаточно эффективном пылеуловителе. Очищенный в циклоне (или другом способном выполнить эту операцию аппарате) газ возвращается в основной поток газов, очищенных с помощью жалюзийной решетки.

Рис. 5.4. Схема работы жалюзийного пылеуловителя

Поскольку жалюзийный пылеуловитель состоит из жалюзийной решетки и отсосного пылеуловителя (циклона), эффективность улавливания в нем частиц зависит от эффективности самой решетки, эффективности отсосного пылеили золоуловителя и доли отсасываемого в него газа. Жалюзийные аппараты при одинаковых значениях аэродинамического сопротивления и меньшей металлоемко-

140