Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Промышленная экология. Учебное пособие
.pdf
Инерционные пылеуловители используются для улавливания
твердых частиц с размером 50-500 мкм. Степень очистки таких аппаратов составляет ниже 50 %.
Удаление примесей в циклонах основано на действии центробежной силы. В процессе очистки газопылевая смесь подводится к
корпусу циклона горизонтально. При этом частицы пыли, двигаясь
около внутренней поверхности корпуса, осаждаются и удаляются снизу, а очищенный газ через расположенную в центре трубу уходит в
атмосферу.
Эффективность действия одного циклона невелика, поэтому
обычно используют группу циклонов, устанавливая их последовательно.
Фильтры. Фильтрационные аппараты пылеулавливания.
Общая характеристика, достоинства и недостатки
Фильтрационные очистные устройства основаны на прохождении газа через пористую перегородку (фильтр), в ходе которого взвешенные частицы задерживаются фильтром, а газ проходит через него.
Достоинства фильтрационного метода: высокая степень очистки
(эффективность выше 99 % даже для частиц меньше 0,1 мкм); возможность улавливания частиц в газах, имеющих широкий диапазон
температур и входных концентраций; относительная простота конструкций.
К недостаткам следует отнести необходимость периодической
замены фильтрующих элементов и громоздкость оборудования.
Фильтры, применяемые для пылеулавливания, делятся на тканевые, зернистые и волокнистые.
Наибольшее распространение в авиационной промышленности
получили рукавные тканевые фильтры (рис. 5).
В фильтрах применяются ткани из натуральных и синтетических
волокон и войлоки-фетры.
Рукавные фильтры соединяются в секции с числом рукавов в
каждой 8-15, иногда – до 200, диаметр рукавов не превышает 600 мм.
Зернистые фильтры (рис. 6, 7). В таких фильтрах улавливаю-
щие элементы (гранулы, куски и т.д.) не связаны друг с другом. К ним
относятся: статические фильтры с неподвижным зернистым слоем,
динамические фильтры с движущимся зернистым слоем (с гравитационным перемещением сыпучей среды), фильтры с псевдоожиженным
слоем насадки.
21
а
б
Рис. 5. Тканевый (матерчатый) фильтр: а – схема (1 – поток
загрязнений; 2 – рукав из ворсистой ткани; 3 – очищенный поток);
б – процесс фильтрования
Рис. 6. Зернистый фильтр с неподвижным фильтрующим слоем:
1 – входной патрубок; 2 – выходной патрубок; 3 – контейнер;
4 – вибратор; 5 – пружины; 6 – фильтрующие слои; 7 – бункер;
8 – устройство для выгрузки пыли; 9 – продувочный патрубок
22
Рис. 7. Зернистый фильтр с движущимися слоями зернистого
материала: 1 – короб для подачи свежего зернистого материала;
2 – питатели; 3 – фильтрующие слои; 4 – затворы;
5 – короб для вывода запыленного зернистого материала
В качестве насадки используют гальку, песок, шлак, опилки,
дробленые горные породы, кокс, крошку резины, пластмассы,
а также отходы различных производств. Целесообразно насадку
для загрузки зернистого фильтра изготавливать из материала,
пыль которого улавливается (например, из асбеста), т.к. в этом
случае его вместе с уловленной пылью можно возвращать в производство.
Также существуют волокнистые фильтры с загрузкой слоем материала различной толщины, в котором более или менее однородно
распределены волокна. Эти фильтры обеспечивают улавливание по
всей глубине слоя. Например, для улавливания аэрозолей с частичками 0,05-0,5 мкм применяются фильтрующие материалы в виде тонких
листков или объемных слоев из полимерных смол (фильтры Петрянова). Эффективность этих фильтров – не менее 99 %.
Электрофильтр (рис. 8) – устройство, в котором улавливание
взвешенных частиц происходит под воздействием электростатических
сил. В поле коронного разряда, возникающего при подаче напряжения
до 100000 В, происходит ионизация газа. Ионы газа адсорбируются
на поверхности пылинок, вследствие чего пылинки заряжаются
и приобретают способность под действием электрического поля
двигаться к осадительным электродам, с которых они периодически
удаляются.
23
Рис. 8. Принципиальная схема электрофильтра:
1 – осадительные электроды; 2 – коронирующие электроды
Электрофильтр состоит из корпуса, осадительных и коронирующих электродов, оборудования для встряхивания электродов и
удаления уловленной пыли, устройства для равномерного распределения газов по сечению электрофильтров и изоляторных коробок.
Корпус электрофильтра в зависимости от технологических условий выполняется из листовой стали, кирпича, железобетона и других
материалов. При необходимости его футеруют и снабжают теплоизоляцией.
Осадительные электроды бывают разнообразных конструкций.
В трубчатых электрофильтрах осадительные электроды выполняют из
труб круглого, квадратного или шестиугольного сечения. В прямоугольных электрофильтрах применяют пластинчатые электроды. Осадительные электроды мокрых пластинчатых электрофильтров изготовляют из гладких пластин, электроды пластинчатых сухих электрофильтров бывают: гладкие, коробчатые и желобчатые.
Достоинство электрофильтров – их универсальность: они обеспечивают очистку газов больших объемов от пыли и туманов с высокой эффективностью (99-99,9 %). Такие фильтры способны улавливать
частицы различных размеров, в том числе и меньше 1 мкм, при концентрации частиц в газе выше 50 г/м3. Электрофильтры применяются
для очистки газов при температурах до 400-450°С, а также в условиях
воздействия коррозионных сред. К недостаткам электрофильтров относится их высокая стоимость и невозможность проводить очистку
взрывоопасных газов.
24
Существуют также мембранные фильтры для очистки воздуха,
но они не нашли широкого применения и используются для подготовки воздуха или газов для технологического процесса или санитарной
очистки воздуха от бактерий, дрожжей, грибков и др. Чаше всего используются гофрированные фторопластовые или политетрафторэтиленовые мембраны.
Виды мокрых пылеуловителей, их недостатки. Скрубберы
Газоочистительные аппараты «мокрого типа» основаны на промывании газа жидкостью. Газ промывается водой либо другим рабочим раствором, при этом смешении и взаимодействии происходит
процесс его очистки.
Скрубберы – это аппараты различной конструкции для промывки жидкостями газов (рис. 9) с целью их очистки и извлечения одного
или нескольких компонентов, а также барабанные машины для промывки полезных ископаемых. Скрубберы широко используются при
улавливании продуктов коксования и очистке промышленных газов от
пыли, для увлажнения и охлаждения газов, в различных химикотехнологических процессах.
Рис. 9. Полый форсуночный скруббер
25
Для удаления пыли из воздушных сред конструируются укороченные высоконапорные скрубберы Вентури с бесфорсуночным узлом
орошения и полым увеличенным каплеотделителем.
Скрубберы Вентури (рис. 10) рекомендуются для охлаждения
газа и улавливания растворимых пылей, например, после охладителей,
сушильных барабанов, аппаратов кипящего слоя, печей кальцинации
при производстве минеральных удобрений и прочих продуктов. В
этом случае орошающий оборотный раствор упаривается за счет охлаждения сушильного агента, улавливает уносимый продукт. Упаренный оборотный раствор при определенной концентрации возвращается в голову процесса, например, на выпарку.
Рис. 10. Скруббер Вентури: 1 – труба-распылитель;
2 – циклон-пылеуловитель
Работа скруберров Вентури основана на дроблении воды турбулентным потоком газа, захвате каплями воды частиц пыли, коагуляции
этих частиц с последующим осаждением в каплеуловителе инерционного типа.
В орошаемых циклонах (центробежных скрубберах) газовый поток, контактирующий с жидкостью, вращается в корпусе аппарата под
действием центробежной силы. Эти скрубберы используют при очистке больших объемов газа.
Центробежный скруббер представляет собой полый вертикально
расположенный в нижнюю область цилиндр, из которого входит газ
26
для очистки, а в верхней части цилиндра по его окружности установлены форсунки. Через форсунки жидкость попадает на внутреннюю
область цилиндра, где создает тонкую водную пленку. Цилиндр
при этом открыт, и очищенный газ беспрепятственно покидает
пределы конструкции. В скруббере газ движется по винтовой
линии снизу вверх. Оттесненная к стенкам скруббера пыль намокает
и под действием силы тяжести вместе с водой скатывается в нижнюю
часть конструкции скруббера, образуя пульпу. Позже оттуда газ
удаляется.
Центробежные скрубберы имеют гидравлическое сопротивление порядка 400-850 Па. Степень очистки для частиц более
30 мкм равна 90 %, для частиц с диаметром, равным 5 мкм, она
снижается до 80 %, для частиц с диаметром менее 5 мкм – приравнивается к 40 %.
Недостатки этого вида скрубберов: образование большого количества шлама, который требует переработки, необходимость дополнительного оборудования, вынос влаги в атмосферу.
Туманоуловители. Для очистки воздуха от туманов кислот, масел и других жидкостей используются волокнистые и сеточные туманоуловители, принцип действия которых основан на осаждении капель
смачивающей жидкости на поверхности пор с последующим стеканием жидкости под действием сил тяжести.
Туманоуловители делят на низкоскоростные (скорость фильтрации 0,15 м/с), в которых преобладающим является механизм диффузионного осаждения капель, и высокоскоростные (0,5-5 м/с и более), в
которых осаждение капель на поверхности пор происходит главным
образом под воздействием инерционных сил.
Низкоскоростные туманоуловители обеспечивают очень высокую эффективность очистки (до 99,9 %) от частиц размером менее
3 мкм, полностью улавливая частицы большего размера. Волокнистые
слои формируются набивкой стекловолокна диаметром 7-30 мкм или
полимерных волокон (лавсан, ПВХ и т.д.) диаметром 12-40 мкм. Толщина слоя составляет 50-150 мм. Гидравлическое сопротивление сухих фильтрующих элементов равно 200-1000 Па, а в режиме очистки
без образования твердого осадка – 1200-2500 Па.
Высокоскоростные туманоуловители имеют меньшие размеры и
обеспечивают эффективность очистки газа от тумана с частицами менее 3 мкм, равную 90-98 % при гидравлическом сопротивлении
1500-2000 Па.
27
Физико-химические методы газоочистки
Рис. 11. Схема абсорбера:
1 – абсорбент; 2 – очи-
щенный поток; 3 – насад-
ка; 4 – сетка; 5 – загряз-
ненный поток; 6 – выброс
в канализацию
Наиболее распространенными физико-химическими методами
очистки атмосферы от газообразных ЗВ:
- абсорбция (поглощение газов или паров всем объемом
жидкости);
- адсорбция (поглощение газообразных или растворенных ве-
ществ на поверхности твердых или жидких веществ);
- каталитическое разрушение ЗВ.
При абсорбции происходит поглощение жидкостями паро- и
газообразных примесей очищаемого воздуха, некоторые вредные
вещества растворяются абсорбентом, другие вступают с ним в реакцию (хемосорбция).
ных камерах (рис. 12) очищаемый поток пронизывает слой адсорбента.
При этом вредные газы и пары связываются адсорбентом. После насыщения улавливаемым веществом адсорбент регенерируют или заменяют.
В процессе каталитической очистки газа вещества, входящие в
состав загрязненного воздуха, окисляются (восстанавливаются) на
Абсорберы применяют для очистки
вентиляционного воздуха, отводимого от
травильных и гальванических ванн, а также при очистке технологических выбросов. Конструктивно абсорберы изготовляют в виде аппаратов с насадками, барботажно-пенных и других массообменных
аппаратов. В абсорбционных распылительных камерах (рис. 11) применяют
жидкие вещества, чаще всего или воду,
или растворы солей. Они поглощают
вредные газы.
Адсорбция представляет собой процесс поглощения газов или паров поверхностью твердых веществ – адсорбентов
(активированный уголь, силикагель, цеолиты и др.).
Адсорбенты применяют при малом
содержании в воздухе паров растворителей, двуокиси серы и т.п. В адсорбцион-
28
поверхности катализатора. При этом
2NO + CH4 + O
2
N2 + CO2 + 2H2O
Рис. 12. Схема адсорбера:
1 – сетка; 2 – адсорбент;
3 – очищенный поток;
4 – загрязненный поток
токсичные примеси разрушаются до безвредных компонентов воздуха (воды,
двуокиси углерода, азота).
Каталитическая очистка воздуха от
многих органических веществ может
применяться в различных областях.
Примером могут служить каталитические нейтрализаторы выхлопных газов
(в частности, СО) на транспорте и в
энергетике.
В основе каталитического метода
удаления СО лежит каталитическая реакция его окисления до СО2 при температуре 100-250ºС.
Реакцию каталитического восстановления углеводородами проводят при
температуре 350-550ºС и атмосферном давлении в присутствии катализаторов на основе металлов платиновой группы или железа и алюминия.
Прогрессивным методом очистки газовых выбросов от оксидов
азота (NOx) является их каталитическое восстановление углеводородами, например, метаном:
Важно помнить, что очистка газов от ЗВ является обязательной
составной частью технологического процесса, а не ее дополнением.
Если очистка газовых выбросов невозможна одним из вышеперечисленных методов, то проводят рассеивание выбросов в атмосферу
через дымовые трубы. Обязательное условие при этом – концентрация
загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы не должна превышать ПДК.
Рассеивание вредных веществ отведением выбросов на большую
высоту и организацией санитарно-защитных зон
Далеко не все предприятия работают по безотходной технологии, и не для всех выбросов разработаны способы очистки; в некоторых случаях это требует больших затрат.
29
.
До сих пор еще нет рентабельного способа очистки от сернистого ангидрида и окислов азота в уходящих дымовых газах тепловых
электрических станций, поэтому часто загрязненные выбросы отводят
на большую высоту. При этом выбрасываемые вредные вещества, достигая приземного пространства, рассеиваются, их концентрации снижаются до предельно допустимых.
Некоторые вредные вещества на большой высоте переходят в
иное состояние (конденсируются, вступают в реакции с другими веществами и т.п.), а такие, как, например, ртуть, осаждаются на поверхности земли, листве, строениях и при повышении температуры снова
испаряются.
Для отведения выбросов на большую высоту используют не
только высокие трубы, но и так называемые факельные выбросы,
представляющие собой конические насадки на выхлопном отверстии,
через которые загрязненные газы выбрасываются вентилятором с
большой скоростью (20-30 м/с). Применение факельных выбросов
создает меньшие единовременные затраты, но вызывает больший расход электроэнергии при эксплуатации.
Отведение вредных веществ на большую высоту с помощью высоких труб и факельных выбросов не уменьшает общего количества
веществ, загрязняющих ОПС (воздушной, почвы и гидросферы), а
приводит только к рассеиванию их. При этом зачастую концентрация
вредных веществ в воздушной среде недалеко от места их выброса
оказывается меньше, чем на большом расстоянии.
Для уменьшения концентрации вредных веществ на селитебной
территории, которая окружает промышленные предприятия, устраивают санитарно-защитные зоны (СЗЗ). Они предназначены также для
защиты селитебных территорий от запахов сильно пахнущих веществ,
повышенных уровней шума, вибрации, ультразвука, электро-магнитных волн, радиочастот, статического электричества и ионизирующих
излучений. Источниками их могут быть промышленные предприятия.
СЗЗ начинается непосредственно от источника выделения вредных веществ: трубы, шахты и т.д. Для установления размеров санитарно-защитных зон в зависимости от характера и масштабов объекта
введена санитарная классификация промышленных предприятий.
Санитарно-защитная зона – это специальная территория вокруг
объектов и производств, являющихся источниками воздействия на
среду обитания и здоровье человека, с особым режимом использования, размер которой обеспечивает уменьшение воздействия загрязне-
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]