Меню

Оборудование при очистке выбросов в атмосферу

Основные меры борьбы с загрязнением атмосферы. Принципы очистки пылегазовых выбросов

Очистка газовых выбросов как необходимость процесса жизнедеятельности

Очистка газовых выбросов имеет важнейшее значение для выживания человека. Любая экосистема имеет способность самоочищаться, но при такой степени техногенного воздействия, как сегодня, природа уже не способна справляться самостоятельно. Сброшенное в атмосферу даже небольшое количество загрязнителя моментально распространяется на огромные территории и остановить этот процесс невозможно. Поэтому все больше внимания уделяется как разработке технологического оборудования газоочистных систем, так и законодательства для их применения.
Основными источниками загрязнения атмосферы являются выбросы от энергетических объектов, промышленных объектов и транспорта. На энергетические и промышленные объекты суммарно приходится до 80% загрязняющих выбросов (около 60% – на энергетику и 20% – на промышленность), на автотранспорт – 20-25%. Таким образом, добрая половина всего газоочистного оборудования призвана бороться с продуктами сжигания. Однако, спектр выбросов промышленных предприятий продуктами сжигания углеводородов не ограничивается и требует в каждом случае особого оборудования, рассчитанного и изготовленного для конкретного процесса.

Отдельно стоит упомянуть биологическое и радиоактивное загрязнение атмосферы. На эти два типа приходится достаточно малый процент выбросов, но их опасность гораздо выше среднестатистической.

Наиболее распространенными загрязнителями являются следующие химические соединения: окись углерода, двуокись серы, окислы азота, пары серной кислоты, часто образующиеся в газоходах при взаимодействии оксидов серы и паров воды. Содержание в газах соединений серы играют огромную роль при выборе типов и оборудования газоочистки.

Мокрый биологический метод

Сущность биологического метода заключается в способности микроорганизмов использовать в качестве питательной среды и источников энергии растворенные в воде органические и неорганические соединения. К достоинствам биологического метода можно отнести низкие капитальные и эксплуатационные затраты, высокую эффективность очистки в широком интервале химического состава и концентраций органики, простоту, надежность и экологическую безопасность процесса. Подробная информация о мокром биологическом методе приведена здесь

Виды газоочистного оборудования

Газоочистка включает в себя два главных процесса: очистку отходящих газов от взвесей и аэрозолей и физико-химическую очистку путем обезвреживания химических соединений.

Основные способы газоочистки:

  • поглощение (абсорбция – поглощение объемом и адсорбция – поглощение поверхностью);
  • хемосорбция;
  • термическое обезвреживание, разделяющееся на технологическое сжигание и каталитическое окисление.

Механическая очистка от примесей также подразделяется на осаждение, фильтрацию и промывку (мокрый скруббер совмещает в себе сразу несколько типов очистки, отфильтровывая до 80 % пыли и твердых примесей).

Среди аппаратов механической очистки наибольшей популярностью пользуются рукавные фильтры, циклоны и электростатические фильтры.

Циклонные аппараты отличает достаточно невысокая относительно современных требований степень очистки запыленного потока. Однако они незаменимы как часть комплексной системы газоочистки на предварительной стадии, особенно, если объемы газа, поступающего на очистку, значительны, в силу невысокой стоимости и легкости в обслуживании.

Рукавные фильтры с импульсной обратной продувкой – наиболее распространенное оборудование очистки газов от механических загрязнителей. Фильтрующие элементы не отличаются высокой ценой, таким образом положительно влияя на эксплуатационные расходы. От циклонов рукавные фильтры выгодно отличаются высокой степенью очистки, но это достаточно сложные аппараты, требующие квалифицированного обслуживания.

В последнее время все большее распространение получают электростатические фильтры. В них отсутствует главный недостаток рукавного фильтра: относительно высокое сопротивление потоку. Электростатические фильтры являются габаритным дорогостоящим оборудованием и рассчитаны на большие объемы очищаемого газа со значительным исходным пылесодержанием. Типичное применение электростатических фильтров: теплоэлектростанции, мусоросжигательные заводы, металлургическое производство, хотя и комнатный ионизатор воздуха – близкий родственник промышленного электростатического фильтра.

Интересна роль соединений серы в случае с электрофильтрами: при содержании серы менее 1% резко снижается эффективность фильтра (граница в 1% достаточно условна и зависит от влажности газов и содержания в нем щелочных компонентов). С ростом содержания серы увеличивается не только производительность, но и степень коррозии. Для рукавных фильтров содержание серы также критично в аспекте корродирующего воздействия. Точка росы газов в случае серосодержащего потока всегда будет в центре внимания конструкторов газоочистного оборудования – от нее зависит и выбор материалов и технологий.

Устройство электростатического фильтра подразумевает наличие коронирующего и принимающего электродов. На коронирующий электрод подается постоянный ток с напряжением порядка 12-13 кВ, образующийся коронный разряд ионизирует частицы пыли, которые осаждаются на принимающих электродах. В фильтрах с напряжением более 15 кВ возможно разрушение азота с образованием вредоносных окислов азота. Также в любом электростатическом фильтре неизбежно генерируется озон, являющийся мощнейшим окислителем, а заодно и канцерогеном. Электростатические фильтры производятся как за рубежом, так и в России.

Химический метод

Способ химической очистки ( химический метод) заключается в обработке растворов, содержащих органические вещества, специальными реагентами. В результате обработки образуются новые нетоксичные вещества, которые могут быть использованы как сырье для дальнейшего применения в смежных производствах или быть захоронены на свалках. Начиная с середины 80-х годов для реализации химического метода широкое распространение получили скрубберы вследствие развития процессов изготовления стержней, получаемых с использованием газообразных и жидких отвердителей (в ненагреваемой оснастке – Cold-Box-процессы). В этих случаях необходима нейтрализация катализатора, особенно после продувки, поэтому каждая современная стержневая машина требует оснащения системой газоочистки. При очистке аминосодержащих газов химическим методом образуется 20-50 л/ч жидких отходов. Полученный концентрат возможно возвращать для обработки с целью выделения и регенерации амина в централизованной установке, однако данный механизм в странах СНГ пока не реализован. Современные кислотные скрубберы позволяют получать концентрацию сульфатов в пределах 500-700 г/л, что соответствует

300-420 г амина/л отработанного раствора. К достоинствам химического метода можно отнести возможность очистки стоков с неограниченной концентрацией и с достаточно высокой степенью очистки, к недостаткам — значительный расход химреактивов (кислоты и щелочи) сложность и низкую рентабельность технологического процесса, образование стоков с высоким солесодержанием, что требует их обильного разбавления перед сбросом в канализацию.

Методы очистки газовых выбросов

Поглотительные методы газоочистки разнообразны и варьируются в зависимости от состава загрязнителей. Наиболее распространенные аппараты – мокрые и полусухие скрубберы различных типов и адсорберы.

Абсорбция в мокром скруббере – один из основных методов газоочистки. Она может протекать в широком диапазоне технологических режимов, в качестве абсорбирующей жидкости может выступать и вода (если растворимость в воде загрязнителя достаточно высока и выражается в сотнях граммов на литр, она подходит для аммиака, паров соляной и плавиковой кислот), и другие соединения. Для углеводородных соединений в качестве абсорбирующей среды выступают масла с высокой вязкостью, метан поглощается жидким азотом. Оборудование абсорбции – насадочные и полые колонны из металла и, на сегодняшний день все чаще, из химически устойчивого и недорогого стеклопластика.

Метод абсорбции широко применим, наряду с очисткой от паров химических соединений, скруббер выполняет и функцию механической очистки, около 80% пыли и твердых примесей уходит со стоками. Абсорбирующая среда затем подается на регенерацию и, в большинстве случаев, может быть использована вторично. Главный недостаток метода абсорбции – загрязненные стоки разнообразного состава, которые, в свою очередь, требуют применения сложных технологических и дорогостоящих процессов для регенерации или утилизации.

Адсорбция (поглощение сухим адсорбентом) также широко распространена, в роли адсорбента часто выступает мелкодисперсный активированный уголь, который потом утилизируют сжиганием, а также другие материалы: оксид алюминия, кремния, цеолиты и пр. При эксплуатации адсорбент необратимо насыщается загрязнителем, происходит его механическое истирание.

Термические методы газоочистки подразделяются на технологическое сжигание, термическое окисление и каталитическое окисление. Для сжигания подходят процессы со значительной теплотворной способностью отходящего газа, не менее половины общей теплоты сгорания. Процессы с дефицитом кислорода или недостаточной теплотворной способностью отходящих газов могут иметь «на хвосте» термическое окисление. Оно проходит при температурах до 800 °С. При этой, относительно низкой температуре, не происходит образование оксидов азота, что выгодно отличает термическое окисление от технологического сжигания.

Однако наибольшее распространение получил метод каталитического окисления. Каталитическое окисление происходит на поверхности катализатора, обычно представляющего собой тончайший слой драгоценного металла, нанесенный на керамическую или стеклотканевую нейтральную термостойкую основу. Реакция окисления протекает при значительно более низкой, чем у термического окисления, температуре – 300-500°С. К тому же, растет скорость реакции, что позволяет уменьшить размер контактного аппарата. От автомобильной промышленности до химических производств, аппараты каталитического окисления являются неотъемлемой частью технологического процесса.

Конденсационный метод

Использование принудительной конденсации отходящих газов известен давно, однако применяется он достаточно редко. Специалистами УП «Промышленные экологические системы» г. Минск разработан метод локализации газовыделений непосредственно из оснастки в процессе отверждения стержня с последующим улавливанием вредных веществ в малогабаритных аппаратах (барботажных конденсаторах). Данная технология внедрена на ОАО «АвтоВАЗ» г. Тольятти, ОАО ЧАЗ г. Чебоксары для изготовления стержней в нагреваемой оснастке.

Газоразрядный метод

Основан на окислении молекул органических соединений озоном высокой концентрации.

Достоинствами газоразрядного метода являются малые габаритные размеры установки, широкий качественный и количественный состав выбросов.

К недостаткам газоразрядного метода можно отнести : — необходимость предварительной очистки вентиляционного воздуха от взвешенных пылевых и аэрозольных частиц, смолистых веществ; — необходимость установки каталитического блока для доокисления органики и нейтрализации избытка озона; — ограничения по максимальной влажности очищаемого воздуха; — ограниченный срок службы газоразрядных ячеек и их высокая стоимость.

Читайте также:  Оборудование для изготовления деревянной посуды

Адсорбция очистка газов

Адсорбционный процесс характеризуется высокой степенью эффективности (95-99 %). Кроме того, использование метода достаточно экономичный, так как необходимое для него оборудование быстро окупается в течение 3 лет. Адсорбция отличается также длительностью исправной работы – не менее 10 лет.

При концентрации токсичных примесей в газах больше чем 2-5 мг/м?, адсорбционная очистка оказывается достаточно рентабельной. Основным недостатком адсорбционного метода является большая энергоемкость всех стадий происходящих реакции.

Такой способ также не подходит для очистки многокомпонентных смесей. По этим причинам зачастую адсорбцию используют при необходимости извлечения кислорода из двухсоставных газов. Самые распространенные варианты – это глубокая очистка оксидов азота и серы с выделением O2 из состава N2O и SO2.

Источник



Методы очистки воздуха. Аппараты по очистке воздуха в производственных помещениях

На сегодняшний день, как никогда остро, стоит вопрос загрязнения атмосферы вредными веществами. Очистка воздуха является наиболее приоритетной задачей, из-за высокого уровня загрязнения, главной причиной которого является деятельность человека, в частности, развитие промышленности, сельского хозяйства, увеличение количества автотранспортных средств.

Ежедневный объем выбросов вредных веществ (газы, вредные примеси), которые вступают в реакцию с атмосферными газами (O2, N2) ведут к изменению состава воздуха и увеличению количества СО2. Различные изменения в атмосфере ведут к возникновению кислотных осадков, негативно влияющих на грунты, почву, флору и фауну. Кроме этого, такие осадки ведут к постепенному разрушению архитектурных объектов, сооружений, зданий, оборудования.

Весомый вклад в загрязнение атмосферы вносят промышленные производства, которые были введены в эксплуатацию несколько десятилетий назад, и функционирующие по сей день, не имеющие современной системы очистки воздуха. Очень часто в слаборазвитых странах отсутствует какое-либо оборудование для очистки воздуха, что приводит к настоящей экологической катастрофе на близлежащих территориях.

Средства защиты атмосферы

Выделим основные меры по очистке атмосферного воздуха и защите атмосферы от вредного антропогенного влияния:

  • Внедрение современных экологически безопасных технологических процессов на производстве. Создание малоотходных или замкнутых технологических циклов, которые способствуют полному исключению или же значительному снижению вредных выбросов в атмосферу. Предварительное очищение используемого сырья, для снижения в его составе вредных примесей. Переход на альтернативные источники энергии, которые вообще не имеют вредных компонентов, загрязняющих атмосферу, либо, имеют минимальное содержание вредных веществ. Переход с двигателей внутреннего сгорания, на альтернативные моторы: электродвигатели, гибридные, водородные и другие.
  • Внедрение очистных сооружений. К средствам защиты атмосферы от вредного влияния жизнедеятельности человека должны относиться способы очистки воздуха при помощи очистных сооружений, которые позволят довести до минимума вредные выбросы в атмосферу на производстве и в сельском хозяйстве.
  • Внедрение санитарных зон. СЗЗ – санитарно-защитная зона – полоса территории, которая разделяет промышленную зону от жилой. Ранее при строительстве промышленных и жилых объектов практически не обращали внимание на использование санитарно-защитных зон, что приводило к размещению рядом производственной и жилой зоны. Установление ССЗ, ее длина, ширина, площадь определяются исходя из количества выделяемых в атмосферу вредных примесей.
  • Внедрение правильного архитектурно-планировочного разделения подразумевает правильное расположение промышленных производств и жилых сооружений: с учетом рельефа местности, направления ветра, автомобильных и других видов дорог.

Источник

Обзор методов очистки промышленных выбросов

Загрязнение атмосферного воздуха вредными выбросами – одна из основных глобальных экологических проблем современного человечества. Международный стандарт определяет вредные выбросы как любое загрязнение атмосферы веществами, которые вредны для здоровья или опасны по другим причинам, независимо от их агрегатного состояния.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, приведенным в докладе в мае 2018 года, каждые 9 из 10 человек на планете дышат загрязненным воздухом, а загрязнение атмосферного воздуха твердыми частицами ежегодно приводит к гибели около 7 миллионов человек во всем мире.

Источники и состав промышленных выбросов.

Все вещества, загрязняющие атмосферу, в зависимости от условий их образования делятся на вещества естественного (природного) и искусственного (антропогенного) происхождения.

Основными источниками поступающих в атмосферу загрязняющих веществ выступают:

  • источники природного происхождения, такие как извержение вулканов, ветровая эрозия, лесные пожары и пр.
  • сжигание ископаемых видов топлива транспортом;
  • промышленные производства, такие как металлургия, нефте- и газохимия;
  • сжигание бытовых отходов;
  • сельскохозяйственное производство;
  • добыча полезных ископаемых открытым способом.

Выбросы промышленных производств являются наиболее опасными по составу загрязняющих веществ и, поскольку данные выбросы подвижны, то могут влиять на окружающую среду на больших площадях.

Методы очистки промышленных выбросов в атмосферный воздух весьма разнообразны. На выбор того или иного метода очистки в первую очередь влияют химических состав и концентрация загрязняющих веществ в выбросах. К наиболее вредным для здоровья и окружающей среды загрязняющим веществам антропогенного происхождения относятся следующие вещества:

  • твердые частицы (PM);
  • диоксид азота (NO2);
  • озон (O3);
  • окись углерода (СО);
  • диоксид серы (SO2);
  • свинец (Pb);
  • летучие органические соединения (бензопирен).

Токсичные свойства загрязняющих веществ и, как следствие, причиняемый ими вред, привели к принятию ряда нормативно-правовых актов, которые обязывают осуществлять контроль их содержания и концентрации в газообразных отходах различных промышленных производств. Один из основных правовых актов в области охраны окружающей среды — Федеральный закон от 10 января 2002 года N 7-ФЗ «Об охране окружающей среды», определяющий «правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды, обеспечивающие сбалансированное решение социально-экономических задач, сохранение благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов…».

В целях предотвращения негативного воздействия на окружающую среду хозяйственной и (или) иной деятельности данным законом устанавливаются нормативы допустимого воздействия на окружающую среду, в том числе нормативы выбросов в атмосферный воздух, количественные значения которых, как для стационарных, так и для передвижных источников, определяются в порядке, установленном Правительством РФ и с использованием методов, утвержденных Приказом Минприроды России.

Методы очистки промышленных выбросов в атмосферный воздух: основные принципы.

Основными принципами использования методов очистки промышленных выбросов являются:

  1. Превентивность, что предполагает: изменение технологического процесса; использование другого сырья, содержащего меньшее количество вредных компонентов (например, замена стандартных реагентов безопасными вариантами); изменение организации труда и внедрение экологических принципов на всех этапах производства.
  2. Вторичность, подразумевающая использование промышленных установок для очистки газовых производственных выбросов.

Реализация первого принципа сопровождается высокими временными и материальными затратами. Очевидно, что сложнее изменить технологию производства, чем использовать устройство для сокращения выбросов, которое является побочным для производственного процесса. Но, в конечном итоге, по ряду причин превентивные решения являются более перспективными. Что касается реализации второго принципа, то он как раз лишен недостатков первого, и зачастую является единственно возможным.

Очистка промышленных выбросов: методы вторичного сокращения количества загрязнений

Для очистки содержащих парообразные и газообразные загрязнители промышленных выбросов в атмосферу используются следующие методы:

  • Адсорбция на активированном угле. Это универсальный метод с широким спектром применения. Метод адсорбции предназначен для очистки отработанных газов от органических растворителей с относительно низкими или переменными концентрациями во времени. Установки, реализующие этот метод разработаны и изготавливаются в широком диапазоне мощностей — от 100 до 100 000 м3/ч и концентрации органических соединений от 0,5 до 100 мг/м3. Эффективность очистки высокая (около 90%), и до 98% в зависимости от типа загрязняющих веществ. Проблема применения этого метода для экологии состоит в том, как использовать отработанный активированный уголь.
  • Сжигание в каталитическом слое. Очистка газовых промышленных выбросов сжиганием в каталитическом слое применима к отработанным газам, не содержащим хлористых соединений. Благодаря низкому энергопотреблению технология, основанная на этом методе, особенно подходит для обеззараживания загрязнителей, выбрасываемых промышленностью в воздух. Такие установки предназначены для очистки газов, образующихся при работе таких производств, как например мебельных, химических и пищевых фабрик, фармацевтических предприятий и других промышленных объектов. При концентрациях соединений выше заданных стандартом, установка работает автотермически (без подачи энергии на нагрев реактора).
  • Адсорбция и десорбция теплого воздуха и каталитическое сгорание. Газоочистные установки, использующие адсорбционный метод с десорбцией и окислением газов на каталитическом слое, предназначены для очистки отходящих газов от примесей с относительно низкими или переменными концентрациями во времени. Установки этого типа используются в широком диапазоне мощностей от 2000 до 100000 м3/ч и концентрациях соединений от 30 мг/м 3 до 500 мг/м3. Эффективность очистки в зависимости от типа загрязняющих веществ достигает 98%. Это метод, аналогичный по своему принципу методу адсорбции на активированном угле, с той разницей, что десорбированная смесь конденсируется, затем из нее отделяется растворитель, который возвращается в рабочий процесс. Эффективность метода зависит от параметров оборудования и составляет около 95%.
  • Термическое сгорание. Этот метод очистки промышленных выбросов в атмосферу включает различные процедуры. При использовании метода термического сгорания газы направляются в трехкамерный реактор (дожигатель). В нем происходит процесс термического разложения паров растворителя, и тепло, выделяемое во время этой реакции, используется для нагрева входных газов, а его избыток — для технологических целей. Благодаря трехступенчатому процессу дожигания эффективность снижения загрязнения составляет 99%. При низких концентрациях органических соединений в отходящем газе необходимо обеспечить энергию, которая используется для сжигания природного газа в газовой горелке. Дымовая составляющая может подаваться в форсажную камеру с содержанием выбросов в пределах 2-5 г/м3 .
  • Биофильтрация. Очистка выбросов на предприятии — эффективный способ для нейтрализации запахов и органических соединений. Условием служит подходящая температура (выше 5 °C) и влажность выбросов (от 40 до 70%). Основным элементом биофильтра вступает слой пористого фильтрующего материала, заселенного микроорганизмами, способными к биологическому разложению загрязняющих воздух веществ. Во время медленной продувки газа, через слой фильтрующего материала загрязняющие вещества поглощаются, а затем разрушаются микроорганизмами.
Читайте также:  Оборудование для газовой сварки чугуна

Другие методы очистки промышленных выбросов

Очистка вредных выбросов также может осуществляться:

  • Поглощением. С использованием эфира полиэтиленгликоля в качестве абсорбента в колонне со структурным заполнением в противоточной системе удаляются выхлопные газы. Процесс протекает при температуре около 5°С. Десорбция осуществляется из пост-абсорбционной жидкости. Пары растворителя собираются в сепараторе и собираются для дальнейшей обработки, а чистый абсорбент рециркулируется. Такая система позволяет сократить выбросы примерно на 93%.
  • Конденсацией. Когда газ охлаждается до достаточно низкой температуры, большинство летучих органических соединений конденсируется. Такой метод относится к одним из самых дорогостоящих, так как для достижения температуры конденсации необходимо использовать более одной ступени охлаждения.
  • Горением в факелах. Метод включает сжигание вредных соединений непосредственно в потоке газовой или масляной горелки. Получаемое тепло может быть использовано для отопления или технологических целей. Важным моментом является использование достаточного объема воздуха для полного сжигания летучих органических загрязнителей (ЛОС). Эффективность метода составляет до 99%, но в настоящее время его применяют редко по причине значительных затрат на энергоносители.
  • Мембранным разделением. Технология основана на селективной проницаемости газовой смеси через мембраны. Фильтры обычно изготавливают из полидиметилсилоксана — силиконовой резины в виде полых волокон. Такие системы лучше всего подходят для удаления загрязнений из концентрированных потоков промышленных выбросов. Стоимость разделения увеличивается пропорционально расходу газа, но не зависит от концентрации ЛОС. Мембранное разделение часто сочетается с конденсацией, что обеспечивает более эффективную очистку, чем при использовании одного метода. Другим способом снижения выбросов соединений диоксинов и фуранов, а также ртути и других летучих металлов является технология сухой адсорбции (введение порошкообразного активированного угля в поток выхлопных газов с последующей очисткой газов в фильтре).

Заключение

Представленные методы сокращения промышленных газовых выбросов в атмосферный воздух, используются при проектировании как новых очистных систем, так и при модернизации существующего оборудования. Их задача состоит в том, чтобы уменьшить влияние производственных процессов на состояние экологии.

Компания «Экоэнерготех» специализируется на проектировании технологического оборудования и установок для очистки промышленных выбросов методом каталитической очистки. В каталоге предприятия вы можете ознакомиться с нашими предложениями в этой области.

Источник

Очистка выбросов в атмосферу

Естественное самоочищение атмосферы

Одной из особенностей атмосферы является ее способность к самоочищению. Самоочищение атмосферного воздуха происходит вследствие сухого и мокрого выпадение примесей, абсорбции их земной поверхностью, поглощение растениями, переработки бактериями, микроорганизмами и другими путями. Посадка деревьев и кустарников способствует очистке воздуха от пыли, оксидов углерода, диоксидов серы и других веществ. Лучшие поглощающие свойства в отношении диоксида серы имеет тополь, липа, ясень. Одно взрослое дерево липы может аккумулировать в течение суток десятки килограммов диоксида серы, превращая его в безобидное вещество. Большая роль в очистке атмосферного воздуха принадлежит почвенным бактериям и микроорганизмам. При температуре +15. +35оС микроорганизмы перерабатывают на 1 м2 до 81 т в сутки оксидов и диоксидов углерода. Однако возможности природы относительно самоочищения имеют ограничения, которые следует учитывать при разработке нормативов ПДВ.

Методы и оборудование для очистки выбросов

Степень очистки должна определяться по каждому загрязняющему веществу. Степень очистки бывает проектная и фактическая, а по уровню — максимальная и эксплуатационная.

При неблагоприятных метеорологических условиях, когда выбросы с загрязнениями могут быть вредными для здоровья населения, предприятия должны снизить выбросы вредных веществ за счет технических средств или полной (частичной) остановки источников загрязнения.

Современные требования к качеству и степени очистки выбросов достаточно высокие.

Для их соблюдения необходимо:

  • использовать технологические процессы и оборудование, которые снижают или полностью исключают выброс вредных веществ в атмосферу, а также обеспечивают нейтрализацию образовавшихся вредных веществ;
  • эксплуатировать производственное и энергетическое оборудование, которое выделяет минимальное количество вредных веществ;
  • закрыть небольшие котельные и подключить потребителей к ТЭЦ;
  • применять антитоксические присадки,
  • перевести теплоэнергетические установки с твердого топлива на газ.

Способы очистки выбросов в атмосферу от вредных веществ можно объединить в следующие группы:

  • очистка выбросов от пыли и аэрозолей вредных веществ;
  • очистка выбросов от газообразных вредных веществ;
  • снижение загрязнения атмосферы выхлопными газами от двигателей внутреннего сгорания транспортных средств и стационарных установок;
  • снижение загрязнения атмосферы при транспортировке, погрузке и разгрузке сыпучих грузов.

Для очистки выбросов от вредных веществ используются механические, физические, химические, физико-химические и комбинированные методы.

  1. Механические методы базируются на использовании сил веса (гравитации), сил инерции, центробежных сил, принципов сепарации, диффузии, захватывание и т.д.
  2. Физические методы базируются на использовании электрических и электростатических полей, охлаждения, конденсации и кристаллизации, поглощения.
  3. В химических методах используются реакции окисления, нейтрализации, восстановление, катализация, термоокисление.
  4. Физико-химические методы базируются на принципах сорбции (абсорбции, адсорбции, хемосорбции), коагуляции и флотации.

Оборудование для очистки выбросов

Гравитационные пылеочистные камеры

Гравитационные пылеочистные камеры работают по принципу снижения скорости движения газов до уровня, когда пыль и частицы жидкости оседают под действием сил тяжести.

Гравитационная пылеочистная камера — это полостная или с полками коробка из листовой стали с бункером для сбора пыли.

При снижении высоты камеры процесс очистки улучшается, поэтому полость камеры разделяют полками, которые проектируются под углом или с возможностью регулировки. Гравитационные пылеочистные камеры пригодны для осаждения частиц пыли диаметром более 50 мкм. Гидравлическое сопротивление гравитационных камер лежит в пределах 50-150 Па. Скорость газа — 0,2-1,5 м/с. Камеры обеспечивают степень очистки не более 50%, поэтому их используют как предыдущий степень пылеулавливания.

Инерционные сепараторы

Инерционные сепараторы работают на принципе резкого изменения направления потока газов. В местах изменения направления происходит оседание твердых частиц загрязняющих веществ. Сепараторы позволяют осаждать частицы диаметром 25 — 30 мкм. Инерционные газоочистители имеют производительность от 45 до 582 м3/час. К этому типу можно отнести и жалюзийные пылеуловители, которые имеют гидравлическое сопротивление 100-400 Па, допускают температуру газа, что очищается, до 450 С, скорость на подходе к решетке — 15-25 м/с.

Практически используются такие типы циклонных сепараторов:

  • — горизонтальные пылеуловители, которые работают по принципу предоставления газам вихреподобного кругового движения с помощью вертушки с системой неотклоняемых лопастей;
  • — вертикальные сепараторы, работающих по принципу подачи газа сверху через горизонтально установленную кольцевую крыльчатку, которая предоставляет газовые вращательного движения; твердые частицы оседают на дне, а очищенный газ отводится через центральную трубу;
  • вертикальные сепараторы с тангенциально расположенной входной частью. В этом сепараторе задержан газ поступает сбоку или снизу и приобретает тангенциального движения, который выносит твердые частицы к стенкам, а затем в пылесборники;
  • ротационные струйные пылеуловители является разновидностью центробежного циклонного сепаратора, в котором вихревосхождение движения газа усиленно тангенциальным воздушным потоком. У них пыль накапливается в середине воздушной среды и под действием гравитационных сил падает на дно пылесборщика.
Аппараты мокрой очистки газов от пыли

Аппараты мокрой очистки газов от пыли работают по принципу промывки газов. Эти виды очистных устройств применяются на участках окраски изделий, нанесение полимерных покрытий, в замкнутых системах повітрокори-пользования. Такие устройства позволяют очищать газы от мелких механических загрязнений. Существует большое количество аппаратов мокрой очистки газов. Применяются и простые водяные завесы, через которые пропускаются загрязненные потоки воздуха.

По принципу работы аппараты мокрой очистки газов делятся на полостные и насадочные; барботажные и пенные; ударно-инерционные; центробежные; динамические и турбулентные омыватели.

Скрубберы

Скрубберы — аппараты различной конструкции для промывки жидкостями газов с целью их очистки и для извлечения одного или нескольких компонентов, а также барабанные машины для промывки полезных ископаемых. Широко используются при улавливании продуктов коксования и очистке промышленных газов от пыли, для увлажнения и охлаждения газов, в различных химико-технологических процессах.

Газоочистительные аппараты основаны на промывании газа жидкостью. Газ промывается водой либо другим рабочим раствором, при этом смешении и взаимодействии происходит процесс очистки его. Такой метод смешения называют методом мокрой очистки. Таким образом, можно очистить газ от частиц любого размера. Метод мокрой очистки газов является механическим и применяется на заключительном этапе охлаждения. Аппараты мокрой очистки используют различные виды поверхностей при смешении жидкости с газом. При использовании этого метода возможно удаление всех примесей из газа, за счет конденсации на них более тяжелых частиц пара. Выделяют следующие виды скрубберов:

Читайте также:  Оборудование для телефонной вышки

Полостные и насадочные аппараты-скрубберы работают по принципу пропускания газов через поток распыляемой или стекающей по насадкам воды. Скорость потока газов не превышает 1-1, 2 м/с, гидравлическое сопротивление аппаратов не превышает 250 Па. Расход воды составляет до 10 м3 на 1 м аппарата. Наиболее полно скрубберы удаляют частицы размером более 10 мкм. Недостатком скрубберов является частое забивания отверстий распылителей.

При работе орошаемых и пенных аппаратов загрязненные газы проходят через слой жидкости или пены. Аппараты имеют большое гидравлическое сопротивление (до 2000 Па). Они позволяют улавливать частицы размером до 2 мкм. Производительность аппаратов конструкции ЛТІ — от 2 до 45 тыс. м3/ч, скорость прохождения газов — до 2 м/с, степень очистки — до 99%.

Аппараты ударно-инерционного типа работают по принципу инерционного осаждения механических загрязнений во время смены направления газового потока над поверхностью жидкости. Наибольшее применение получили статические пылеуловители типа ТСМ, ротоклони и скрубберы ударного действия. Производительность ударно-инерционных аппаратов — 2500-90 000 м3/час. Скорость потока газа — до 56 м/с, степень очистки — до 98%. Расход воды — 0,8-4 м3/ч на 1000 м3газу.

Центробежные аппараты мокрой очистки газов

Центробежные аппараты мокрой очистки газов работают по принципу завихрения газов специальными лопатками или за счет тангентального подведения газа с одновременным орошением с форсунок. их используют для очистки дымовых газов с большим содержанием сернистых газов, обеспечивая степень очистки до 90%. Используются также динамические и турбулентные промыватели.

Электростатические установки очистки газов

При работе электростатических установок очищаемые газы пропускают через электростатическое поле высокого напряжения (до 50 кВ), создаваемое специальными электродами. При прохождении через электрическое поле частицы приобретают отрицательный заряд и привлекаются к электродам, которые соединены с землей, поэтому имеют положительный заряд в отношении частиц. Для очистки электродов предусмотрена специальная механическая система. Электростатический метод очистки газов позволяет улавливать частицы размером до 0,1 мкм. Начальные расходы на создание электростатических фильтров выше, чем для аппаратов других типов, однако эксплуатационные расходы ниже. Потребление энергии этими устройствами составляет 0,8-0,6 кВт на 10 000 м3 газа.

Фильтры

В пористых фильтрах загрязненные газы пропускают через ткань, сукно, войлок, синтетические материалы (нитрон, лавсан, хлорин), металлические сетки, гравий и т.д. Эти фильтры обеспечивают высокое качество очистки. Основной их недостаток — снижение давления газа после фильтрации, высокая стоимость эксплуатации, частая замена фильтрующих элементов.

Наиболее распространенными аппаратами для очистки газов от механических частиц являются рукавные фильтры, основным элементом которых является рукавоподібний мешок, натягнений на трубчатую раму. При прохождении газов через мешок пылевые частицы остаются на ткани. Удаление пыли из мешков осуществляется механическим вытряхиванием, продувкой его в обратном направлении, очисткой струями воздуха, использованием низкочастотных акустических генераторов для отделения твердых частиц от мешка.

Используются также зернистые фильтры, в том числе из металлокерамики, а также тканевые вертикальные фильтры, которые обеспечивают высокое качество очистки. Однако их недостатком является невысокая пылеемкость и быстрое засорение.

Методы очистки газов

В технологических вентиляционных и энергетических выбросах на предприятиях наиболее часто встречаются диоксид серы, оксиды азота, оксиды и диоксиды углерода, минеральные вещества от производства строительных материалов, соединения металлов, фенолы, синтетические материалы, лакокрасочные материалы и т.д.

Методы очистки выбросов от газообразных веществ по характеру физико-химических процессов с очищаемыми средами делятся таким образом:

  1. промывание выбросов растворителями, что не сочетаются с загрязнителями (метод абсорбции);
  2. промывание выбросов растворами, которые вступают в химическое соединение с загрязнителями (метод хемосорбции);
  3. поглощения газообразных загрязнителей твердыми активными веществами (метод адсорбции);
  4. поглощения и использования катализаторов;
  5. термическая обработка выбросов;
  6. осаждения в электрических и магнитных полях;
  7. вымораживание.
Метод абсорбции

базируется на разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения вредных компонентов абсорбентом. В качестве абсорбентов выбирают жидкости, способные поглощать вредные примеси. Для удаления из выбросов аммиака, хлористого и фтористого водорода используется вода. Один килограмм воды способен растворить сотни граммов хлористого водорода и аммиака. Сернистые газы в воде растворяются плохо, поэтому расход воды в этом случае очень велика. Для удаления из выбросов ароматических углеводородов, водяного пара и других веществ применяется серная кислота. Для осуществления процесса очистки газовых выбросов методом абсорбции применяются пленочные, форсунковые, трубчатые аппараты — абсорберы.

Метод хемосорбции

базируется на поглощении газов и пара жидкими и твердыми поглотителями с образованием химических соединений. Этот метод используется при очистке выбросов через вентиляции гальванических участков. При этом растворителем для очистки выбросов от хлористого водорода 3%- й раствор едкого натра. Этот метод используется также для очистки выбросов от оксидов азота.

Метод адсорбции

основан на селективном изъятии из газовых смесей вредных примесей с помощью твердых адсорбентов. Наиболее широко как адсорбент применяется активированный уголь, ионообменные смолы и др.

Геометрические параметры адсорбента выбираются и рассчитываются по номограммам или за аналитическими зависимостями.

В качестве катализаторов используют платину, металлы платинового ряда, окиси меди, двуокись марганца, пятиокись ванадия и др.

Каталитический метод

используется для очистки выбросов от окиси углерода за счет его окисления до двуокиси углерода.

Термический метод

базируется на допалюванні и термической нейтрализации вредных веществ в выбросах.

Этот метод используется тогда, когда вредные примеси в выбросах подвергаются сожжению. Термический метод эффективен в случае очистки выбросов от лакокрасочных и пропиточных участков. Системы термического и огневого обезвреживания обеспечивают эффективность очистки до 99%.

Как выбрать очистное устройство

В целом последовательность выбора типа очистных устройств и фильтров такая:

  1. выявление характеристик выбросов (температура, влажность, вид и концентрация примесей, токсичность, дисперсность и т.п.);
  2. определение типа очистного устройства или фильтра за расходом газа, необходимой степенью очистки, возможностями производства и другими факторами;
  3. нахождения рабочей скорости газов;
  4. технико-экономический анализ возможных вариантов очистки;
  5. расчет параметров очистного устройства;
  6. проектирование и выбор очистного устройства или фильтра.

При выборе средств очистки выбросов в атмосферу следует руководствоваться следующими рекомендациями:

  • сухие механические способы и устройства не эффективны при удалении мелкодисперсного и липкой пыли;
  • мокрые методы не эффективны при очистке выбросов, в которых содержатся вещества, что плохо слипаются и образуют комки;
  • электроосаждатели не эффективны в случае удаления загрязнений с малым удельным сопротивлением и которые плохо заряжаются электричеством;
  • рукавные фильтры не эффективны для очистки выбросов с липкими и увлажненными загрязнениями;
  • мокрые скрубберы нельзя применять для работы вне помещений в зимних условиях.

Загрязнение атмосферы двигателями внутреннего сгорания

В выбросах двигателей внутреннего сгорания (ДВС) содержится более 100 вредных соединений, которые условно можно разделить на шесть групп:

  • — диоксид углерода, водяной пар, водород, кислород;
  • — оксид углерода;
  • — окиси азота;
  • — углеводороды;
  • — альдегиды;
  • — сажа.

При использовании в ДВС етилованих бензинов с выхлопными газами в атмосферу выбрасываются соединения свинца.

При сгорании 1 тонны бензина в атмосферу выбрасывается, кг:

  • оксидов углерода — 39,5;
  • углеводородов — 34;
  • оксидов азота — 20;
  • диоксид серы в — 1,55;
  • альдегидов — 0,93.

При сгорании 1 тонны дизельного топлива в атмосферу выбрасывается, кг:

  • оксида углерода — 21;
  • углеводородов — 20;
  • окислов азота — 34;
  • альдегидов — 6,8;
  • сажи — 2.

Массовый состав выбросов в значительной мере зависит от режимов эксплуатации и исправности систем ДВС и своевременности проведения регулировок.

На увеличение расхода топлива и вредных веществ в выхлопных газах карбюраторных двигателей наиболее существенно влияют изношенность жиклеров карбюратора, нарушения регуляции системы холостого хода и регулирования уровня топлива в карбюраторе, износ деталей ускорительного насоса, повышение гидравлического сопротивления воздухоочистителя, неправильная установка зажигания, неправильная величина зазора в контактах прерывателя и их загрязнения, нагар на свечах зажигания, пониженная температура охлаждающей жидкости, износ деталей кривошипно-шутунного механизма, нарушение регулирования между клапанами и штовханами и т.д.

Упомянутые неисправности увеличивают расход топлива на 10%, а количество вредных веществ в выбросах — на 15-50%.

В дизельных ДВС на увеличение расхода топлива и состава выхлопных газов влияют следующие неисправности: уменьшение давления впрыска, покрытия иглы форсунки смолистыми отложениями, закоксовывания сопел распылителей, изношенность плунжерных пар топливного насоса, засорение повітроочищувача, изменение угла впрыска, снижение температуры охлаждающей жидкости, износ деталей топливного насоса, газораспределения и шатунно-кривошипного механизма.

В зависимости от вида неисправности расход топлива в дизельных двигателях может увеличиваться до 20%, а количество выбросов вредных веществ — на 20-100%.

Снижение выбросов вредных веществ ДВС можно достичь применением таких методов: жидкостной и пламенной нейтрализации; эжекционного дожигания; использованием катализаторов; подачей воздуха в выпускной коллектор; применением антидимових фильтров и т.д.

Снижение содержания вредных веществ в выбросах ДВС можно обеспечить за счет применения присадок к топливу — метанола, водорода, сжиженного газа и эмульсий.

Источник