Metody i środki ochrony atmosfery. Sposoby i środki ochrony atmosfery oraz oceny ich skuteczności
1
Zawartość
I. Struktura i skład atmosfery
II. Zanieczyszczenie powietrza:
- Jakość atmosfery i cechy jej zanieczyszczenia;
Główne zanieczyszczenia chemiczne, które zanieczyszczają atmosferę.
- Podstawowe metody ochrony atmosfery przed zanieczyszczeniami chemicznymi;
Klasyfikacja systemów oczyszczania powietrza i ich parametry.
I. Struktura i skład atmosfery
Atmosfera - Jest to gazowa powłoka Ziemi, składająca się z mieszaniny różnych gazów i rozciągająca się na wysokość ponad 100 km. Ma strukturę warstwową, na którą składa się szereg sfer i przerw pomiędzy nimi. Masa atmosfery to 5,91015 ton, objętość–
13,2-1020 m 3. Atmosfera odgrywa ogromną rolę we wszystkich naturalnych procesach, a przede wszystkim reguluje reżim termiczny i ogólne warunki klimatyczne, a także chroni ludzkość przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym.
Głównymi składnikami gazowymi atmosfery są azot (78%), tlen (21%), argon (0,9%) i dwutlenek węgla (0,03%). Skład gazowy atmosfery zmienia się wraz z wysokością. W warstwie powierzchniowej, na skutek oddziaływań antropogenicznych, ilość dwutlenku węgla wzrasta, a tlenu spada. W niektórych regionach w wyniku działalności gospodarczej zwiększa się ilość metanu, tlenków azotu i innych gazów w atmosferze, powodując takie niekorzystne zjawiska jak efekt cieplarniany, zubożenie warstwy ozonowej, kwaśne deszcze i smog.
Cyrkulacja atmosferyczna wpływa na reżim rzek, pokrywy glebowej i roślinnej, a także na egzogeniczne procesy formowania rzeźby terenu. I wreszcie powietrze–
niezbędny warunek życia na ziemi.
Najgęstsza warstwa powietrza przylegająca do powierzchni ziemi nazywana jest troposferą. Jej miąższość wynosi: na średnich szerokościach 10-12 km, nad poziomem morza i na biegunach 1-10 km, a na równiku 16-18 km.
Na skutek nierównomiernego nagrzewania się energii słonecznej w atmosferze powstają silne pionowe przepływy powietrza, aw warstwie powierzchniowej notowana jest niestabilność jego temperatury, wilgotności względnej, ciśnienia itp. Ale jednocześnie temperatura w troposferze jest stabilna na wysokości i spada o 0,6°C na każde 100 mw zakresie od +40 do -50°C. Troposfera zawiera do 80% całej wilgoci obecnej w atmosferze, tworzą się w niej chmury i tworzą się wszelkiego rodzaju opady, które w istocie są oczyszczaczami powietrza z zanieczyszczeń.
Nad troposferą znajduje się stratosfera, a między nimi tropopauza. Grubość stratosfery wynosi około 40 km, powietrze w niej jest naładowane, jej wilgotność jest niska, natomiast temperatura powietrza z troposfery do wysokości 30 km n.p.m. jest stała (około -50°C), a następnie stopniowo wzrasta do + 10 ° C na wysokości 50 km. Pod wpływem promieniowania kosmicznego i krótkofalowej części słonecznego promieniowania ultrafioletowego molekuły gazu w stratosferze ulegają jonizacji, w wyniku czego powstaje ozon. Warstwa ozonowa, znajdująca się do 40 km, odgrywa bardzo ważną rolę, chroniąc całe życie na Ziemi przed promieniami ultrafioletowymi.
Stratopauza oddziela stratosferę od leżącej nad nią mezosfery, gdzie ozon spada, a temperatura na około 80 km nad poziomem morza wynosi -70°C. Ostrą różnicę temperatur między stratosferą a mezosferą tłumaczy obecność warstwy ozonowej.
II. Zanieczyszczenie powietrza
1) Jakość atmosfery i cechy jej zanieczyszczenia
Przez jakość atmosfery rozumie się ogół jej właściwości, które określają stopień oddziaływania czynników fizycznych, chemicznych i biologicznych na ludzi, florę i faunę, a także na materiały, konstrukcje i środowisko jako całość. Jakość atmosfery zależy od jej zanieczyszczenia, a samo zanieczyszczenie może się do niej dostać ze źródeł naturalnych i antropogenicznych. Wraz z rozwojem cywilizacji w zanieczyszczeniach atmosferycznych coraz bardziej dominują źródła antropogeniczne.
W zależności od postaci materii zanieczyszczenia dzieli się na materiałowe (składnikowe), energetyczne (parametryczne) i materiałowo-energetyczne. Do tych pierwszych należą zanieczyszczenia mechaniczne, chemiczne i biologiczne, które zwykle łączy się pod ogólnym pojęciem „zanieczyszczeń”, do drugich promieniowanie cieplne, akustyczne, elektromagnetyczne i jonizujące, a także promieniowanie w zakresie optycznym; do trzeciego - radionuklidy.
W skali globalnej największym niebezpieczeństwem jest zanieczyszczenie atmosfery zanieczyszczeniami, ponieważ powietrze pośredniczy w zanieczyszczaniu wszystkich innych obiektów przyrody, przyczyniając się do rozprzestrzeniania się dużych mas zanieczyszczeń na duże odległości. Emisje przemysłowe z powietrza zanieczyszczają oceany, zakwaszają glebę i wodę, zmieniają klimat i zubożają warstwę ozonową.
Zanieczyszczenie atmosfery rozumiane jest jako wprowadzenie do niej zanieczyszczeń, które nie są zawarte w naturalnym powietrzu lub zmiana proporcji między składnikami naturalnego składu powietrza.
Populacja Ziemi i tempo jej wzrostu są czynnikami z góry determinującymi zwiększenie intensywności zanieczyszczenia wszystkich geosfer Ziemi, w tym atmosfery, ponieważ wraz z ich wzrostem objętości i tempo wszystkiego, co jest wydobywane, produkowane, konsumowane i wysłane do wzrostu odpadów. Największe zanieczyszczenie powietrza obserwuje się w miastach, w których powszechnymi zanieczyszczeniami są pyły, dwutlenek siarki, tlenek węgla, dwutlenek azotu, siarkowodór itp. W niektórych miastach, ze względu na specyfikę produkcji przemysłowej, powietrze zawiera określone szkodliwe substancje, takie jak siarka. oraz kwas solny, styren, benz (a) piren, sadza, mangan, chrom, ołów, metakrylan metylu. Łącznie w miastach występuje kilkaset różnych zanieczyszczeń powietrza.
Szczególny niepokój budzą zanieczyszczenia atmosferyczne nowo powstałymi substancjami i związkami. WHO zauważa, że na 105 znanych pierwiastków układu okresowego, 90 jest wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, a na ich podstawie uzyskano ponad 500 nowych związków chemicznych, z których prawie 10% jest szkodliwych lub szczególnie szkodliwych.
2) główne zanieczyszczenia chemiczne,
zanieczyszczenia powietrza
Występują naturalne zanieczyszczenia tj. spowodowane procesami naturalnymi i antropogenicznymi, tj. wynikające z działalności gospodarczej ludzkości (ryc. 1). Poziom zanieczyszczenia atmosfery zanieczyszczeniami ze źródeł naturalnych jest tłem i wykazuje niewielkie odchylenia od średniego poziomu w czasie.
Ryż. 1. Schemat procesów emisji substancji do atmosfery i przemian
substancje wyjściowe do produktów z następczym wytrącaniem w postaci opadu
Zanieczyszczenia antropogeniczne wyróżnia różnorodność rodzajów zanieczyszczeń oraz liczne źródła ich uwalniania. Najbardziej stabilne strefy o wysokim stężeniu zanieczyszczeń występują w miejscach aktywnej działalności człowieka. Ustalono, że co 10-12 lat podwaja się wielkość światowej produkcji przemysłowej, a towarzyszy temu w przybliżeniu taki sam wzrost ilości zanieczyszczeń emitowanych do środowiska. W przypadku wielu zanieczyszczeń tempo wzrostu ich emisji jest znacznie wyższe niż średnia. Należą do nich aerozole metali ciężkich i rzadkich, związki syntetyczne, które nie istnieją i nie powstają w przyrodzie, zanieczyszczenia radioaktywne, bakteriologiczne i inne.
Zanieczyszczenia dostają się do atmosfery w postaci gazów, oparów, cząstek ciekłych i stałych. Gazy i pary tworzą mieszaniny z powietrzem, a cząstki ciekłe i stałe tworzą aerozole (układy zdyspergowane), które dzielą się na pył (wielkość cząstek powyżej 1 µm), dym (wielkość cząstek poniżej 1 µm) i mgłę (wielkość cząstek cieczy poniżej 10 µm). Z kolei pył może być gruboziarnisty (wielkość cząstek powyżej 50 mikronów), średni (50-10 mikronów) i drobny (poniżej 10 mikronów). W zależności od wielkości cząstki cieczy dzielą się na mgłę bardzo drobną (do 0,5 µm), mgiełkę drobną (0,5-3,0 µm), mgiełkę grubą (3-10 µm) i rozpryski (powyżej 10 µm). Aerozole są często polidyspersyjne; zawierają cząsteczki o różnej wielkości.
Do głównych zanieczyszczeń chemicznych atmosfery należą: tlenek węgla (CO), dwutlenek węgla (CO2), dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu, ozon, węglowodory, związki ołowiu, freony, pyły przemysłowe.
Głównymi źródłami antropogenicznego aerozolowego zanieczyszczenia powietrza są elektrownie cieplne (TPP) zużywające węgiel wysokopopiołowy, zakłady przetwórcze, hutnicze, cementowe, magnezytowe i inne. Cząsteczki aerozolu z tych źródeł charakteryzują się dużą różnorodnością chemiczną. Najczęściej w ich składzie znajdują się związki krzemu, wapnia i węgla, rzadziej–
tlenki metali: żelazo, magnez, mangan, cynk, miedź, nikiel, ołów, antymon, bizmut, selen, arsen, beryl, kadm, chrom, kobalt, molibden, azbest. Jeszcze większą różnorodność charakteryzują pyły organiczne, w tym węglowodory alifatyczne i aromatyczne, sole kwasów. Powstaje podczas spalania pozostałości produktów naftowych, podczas procesu pirolizy w rafineriach ropy naftowej, petrochemii i innych podobnych przedsiębiorstwach.
Składowiska przemysłowe są stałymi źródłami zanieczyszczeń aerozolowych.–
sztuczne nasypy z materiału redeponowanego, głównie nadkładu, powstałego podczas wydobycia lub z odpadów z przemysłu przetwórczego, elektrociepłowni. Produkcja cementu i innych materiałów budowlanych jest również źródłem zanieczyszczenia powietrza pyłem.
Spalanie węgla kamiennego, produkcja cementu i wytop surówki daje łączną emisję pyłu do atmosfery równą 170 mln ton/rok.
Znaczna część aerozoli powstaje w atmosferze, gdy cząstki stałe i ciekłe oddziałują ze sobą lub z parą wodną. Do groźnych czynników antropogenicznych, które przyczyniają się do poważnego pogorszenia jakości atmosfery, należy jej zanieczyszczenie pyłem radioaktywnym. Czas przebywania drobnych cząstek w dolnej warstwie troposfery wynosi średnio kilka dni, a w górnej–
20-40 dni. Jeśli chodzi o cząstki, które weszły do stratosfery, mogą w niej przebywać nawet rok, a czasem dłużej.
III. Metody i środki ochrony atmosfery
1) Główne metody ochrony atmosfery
z zanieczyszczeń chemicznych
Wszystkie znane metody i środki ochrony atmosfery przed zanieczyszczeniami chemicznymi można podzielić na trzy grupy.
Do pierwszej grupy należą działania mające na celu zmniejszenie wielkości emisji, tj. zmniejszenie ilości emitowanej substancji w jednostce czasu. Druga grupa to działania mające na celu ochronę atmosfery poprzez przetwarzanie i neutralizację szkodliwych emisji za pomocą specjalnych systemów oczyszczania. Trzecia grupa obejmuje działania mające na celu standaryzację emisji zarówno w poszczególnych przedsiębiorstwach i urządzeniach, jak iw całym regionie.
W celu zmniejszenia mocy emisji zanieczyszczeń chemicznych do atmosfery stosuje się najczęściej:
- zastąpienie paliw mniej przyjaznych środowisku naturalnymi;
spalanie paliwa według specjalnej technologii;
tworzenie zamkniętych cykli produkcyjnych.
Spalanie paliw według specjalnej technologii (rys. 2) odbywa się albo w złożu fluidalnym (fluidyzacyjnym), albo przez ich wstępne zgazowanie.
Ryż. 2. Schemat elektrociepłowni z dopalaniem
zatłaczanie spalin i sorbentu: 1 - turbina parowa; 2 - palnik;
3 - kocioł; 4 - elektrofiltr; 5 - generator
W celu zmniejszenia emisji siarki paliwa stałe, sproszkowane lub płynne spalane są w złożu fluidalnym, który powstaje z cząstek stałych popiołu, piasku lub innych substancji (obojętnych lub reaktywnych). Cząstki stałe są wdmuchiwane do przepływających gazów, gdzie wirują, intensywnie mieszają się i tworzą wymuszony przepływ równowagowy, który na ogół ma właściwości cieczy.
Paliwa węglowe i olejowe poddawane są wstępnemu zgazowaniu, jednak w praktyce najczęściej stosuje się zgazowanie węgla. Ponieważ wytwarzane i spaliny w elektrowniach mogą być skutecznie oczyszczane, stężenia dwutlenku siarki i pyłu w ich emisjach będą minimalne.
Jednym z obiecujących sposobów ochrony atmosfery przed zanieczyszczeniami chemicznymi jest wprowadzenie zamkniętych procesów produkcyjnych, które minimalizują uwalniane do atmosfery odpady poprzez ich ponowne wykorzystanie i konsumpcję, czyli przekształcenie w nowe produkty.
2) Klasyfikacja systemów oczyszczania powietrza i ich parametry
W zależności od stanu skupienia zanieczyszczenia powietrza dzielą się na pyły, mgły i zanieczyszczenia gazowo-parowe. Emisje przemysłowe zawierające zawieszone ciała stałe lub ciecze są układami dwufazowymi. Ciągłą fazą w układzie są gazy, a rozproszone–
cząstki stałe lub kropelki cieczy.
itp.................
Emisje z przedsiębiorstw przemysłowych charakteryzują się dużym zróżnicowaniem składu rozproszonego oraz innych właściwości fizycznych i chemicznych. W związku z tym opracowano różne metody ich oczyszczania i rodzaje kolektorów gazu i pyłu - urządzenia przeznaczone do oczyszczania emisji z zanieczyszczeń.
Metody oczyszczania emisji przemysłowych z pyłu można podzielić na dwie grupy: metody odpylania "suchy" sposób i metody odpylania "mokry" sposób. Urządzenia do odpylania gazów to: osadniki pyłu, cyklony, filtry porowate, elektrofiltry, skrubery itp.
Najpopularniejszymi odpylaczami suchymi są cyklony różne rodzaje.
Służą do wychwytywania mąki i pyłu tytoniowego, popiołu powstałego podczas spalania paliwa w kotłach. Przepływ gazu wchodzi do cyklonu przez dyszę 2 stycznie do wewnętrznej powierzchni korpusu 1 i wykonuje ruch obrotowo-przesuwny wzdłuż korpusu. Pod działaniem siły odśrodkowej cząstki pyłu są wyrzucane na ścianę cyklonu i pod wpływem siły ciężkości wpadają do leja zbiorczego pyłu 4, a oczyszczony gaz wychodzi przez rurę wylotową 3. Do normalnej pracy cyklonu , jego szczelność jest konieczna, jeżeli cyklon nie jest szczelny, to ze względu na zasysanie powietrza z zewnątrz następuje zapylenie z przepływem przez rurę wylotową.
Zadania oczyszczania gazów z pyłu można z powodzeniem rozwiązywać za pomocą cylindrycznych (TsN-11, TsN-15, TsN-24, TsP-2) i stożkowych (SK-TsN-34, SK-TsN-34M, SKD-TsN-33 ) cyklony, opracowane przez Instytut Badawczy Przemysłowego i Sanitarnego Oczyszczania Gazów (NIIOGAZ). Przy normalnej pracy nadciśnienie gazów wchodzących do cyklonów nie powinno przekraczać 2500 Pa. Jednocześnie, aby uniknąć kondensacji par cieczy, t gazu dobiera się o 30 - 50°C powyżej punktu rosy t, a zgodnie z warunkami wytrzymałości konstrukcyjnej - nie wyższą niż 400°C. cyklon zależy od jego średnicy, zwiększając się wraz ze wzrostem tego ostatniego. Skuteczność czyszczenia cyklonów serii TsN maleje wraz ze wzrostem kąta wejścia do cyklonu. Wraz ze wzrostem wielkości cząstek i zmniejszeniem średnicy cyklonu wzrasta wydajność oczyszczania. Cyklony cylindryczne są przeznaczone do wychwytywania suchego pyłu z systemów aspiracji i są zalecane do stosowania do wstępnego oczyszczania gazów na wlocie filtrów i elektrofiltrów. Cyklony TsN-15 wykonane są ze stali węglowej lub niskostopowej. Cyklony kanoniczne serii SK, przeznaczone do oczyszczania gazów z sadzy, mają zwiększoną wydajność w porównaniu do cyklonów typu TsN ze względu na większy opór hydrauliczny.
Do oczyszczania dużych mas gazów stosuje się cyklony akumulatorowe, składające się z większej liczby elementów cyklonów zainstalowanych równolegle. Strukturalnie są one połączone w jeden budynek i mają wspólny dopływ i odpływ gazu. Doświadczenia w eksploatacji cyklonów akumulatorowych wykazały, że skuteczność czyszczenia takich cyklonów jest nieco niższa niż skuteczność poszczególnych elementów ze względu na przepływ gazów pomiędzy elementami cyklonu. Przemysł krajowy produkuje cyklony akumulatorowe typu BC-2, BCR-150u itp.
Obrotowy Odpylacze to urządzenia odśrodkowe, które jednocześnie z ruchem powietrza oczyszczają je z frakcji pyłu większej niż 5 mikronów. Są bardzo kompaktowe, ponieważ. wentylator i odpylacz są zwykle połączone w jednym urządzeniu. Dzięki temu podczas instalacji i eksploatacji takich maszyn nie jest wymagana dodatkowa przestrzeń, aby pomieścić specjalne urządzenia odpylające podczas przenoszenia strumienia pyłu zwykłym wentylatorem.
Schemat strukturalny najprostszego odpylacza obrotowego typu pokazano na rysunku. Podczas pracy wirnika wentylatora 1 cząstki pyłu wyrzucane są pod wpływem sił odśrodkowych na ścianę obudowy spiralnej 2 i przemieszczają się wzdłuż niej w kierunku otworu wylotowego 3. Gaz wzbogacony w pył jest odprowadzany przez specjalny wlot pyłu 3 do pojemnika na kurz, a oczyszczony gaz wchodzi do rury wydechowej 4 .
W celu poprawy wydajności odpylaczy tej konstrukcji konieczne jest zwiększenie prędkości przepływu oczyszczonego przepływu w obudowie spiralnej, ale prowadzi to do gwałtownego wzrostu oporów hydraulicznych aparatu lub zmniejszenia promienia krzywizny spirali obudowy, ale to zmniejsza jej wydajność. Takie maszyny zapewniają wystarczająco wysoką skuteczność oczyszczania powietrza przy wyłapywaniu stosunkowo dużych cząstek pyłu - powyżej 20 - 40 mikronów.
Bardziej obiecujące obrotowe separatory pyłu zaprojektowane do oczyszczania powietrza z cząstek o wielkości > 5 μm to przeciwprądowe obrotowe separatory pyłu (PRP). Odpylacz składa się z wydrążonego wirnika 2 z perforowaną powierzchnią wbudowaną w obudowę 1 oraz koła wentylatora 3. Wirnik i koło wentylatora są zamontowane na wspólnym wale. Podczas pracy odpylacza zakurzone powietrze dostaje się do obudowy, gdzie wiruje wokół wirnika. W wyniku rotacji strumienia pyłu powstają siły odśrodkowe, pod wpływem których zawieszone cząstki pyłu mają tendencję do odstawania się od niego w kierunku promieniowym. Jednak aerodynamiczne siły oporu działają na te cząstki w przeciwnym kierunku. Cząsteczki, których siła odśrodkowa jest większa niż siła oporu aerodynamicznego, wyrzucane są na ścianki obudowy i dostają się do leja zasypowego 4. Oczyszczone powietrze jest wyrzucane przez perforację wirnika za pomocą wentylatora.
Skuteczność czyszczenia PRP zależy od wybranego stosunku sił odśrodkowych i aerodynamicznych i teoretycznie może osiągnąć 1.
Porównanie PRP z cyklonami pokazuje zalety obrotowych odpylaczy. Tak więc całkowite wymiary cyklonu są 3-4 razy, a jednostkowe zużycie energii na oczyszczenie 1000 m3 gazu jest o 20-40% większe niż w przypadku PRP, przy wszystkich pozostałych parametrach. Obrotowe odpylacze nie znalazły jednak szerokiego zastosowania ze względu na względną złożoność procesu projektowania i eksploatacji w porównaniu z innymi urządzeniami do oczyszczania gazu suchego z zanieczyszczeń mechanicznych.
Aby rozdzielić strumień gazu na gaz oczyszczony i gaz wzbogacony w pył, zakochany separator pyłu. Na kratce żaluzjowej 1 przepływ gazu o natężeniu przepływu Q jest podzielony na dwa kanały o natężeniu przepływu Q1 i Q2. Zwykle Q 1 \u003d (0,8-0,9) Q i Q 2 \u003d (0,1-0,2) Q. Oddzielenie cząstek pyłu od głównego strumienia gazu na żaluzji następuje pod działaniem sił bezwładności wynikających z rotacji strumienia gazu na wejściu do żaluzji, a także na skutek odbicia cząstek od powierzchni żaluzji. krata po uderzeniu. Gaz wzbogacony w pył przepływający za żaluzją jest kierowany do cyklonu, gdzie jest oczyszczany z cząstek i ponownie wprowadzany do rurociągu za żaluzją. Odpylacze z żaluzjami są proste w konstrukcji i dobrze zmontowane w kanałach gazowych, zapewniając skuteczność czyszczenia 0,8 lub wyższą dla cząstek większych niż 20 mikronów. Służą do oczyszczania spalin z pyłów gruboziarnistych w temperaturze t do 450 - 600 o C.
Elektrofiltr. Oczyszczanie elektryczne to jeden z najbardziej zaawansowanych rodzajów oczyszczania gazów z zawieszonych w nich cząsteczek kurzu i mgły. Proces ten opiera się na uderzeniowej jonizacji gazu w strefie wyładowania koronowego, przeniesieniu ładunku jonowego na cząstki zanieczyszczeń i ich osadzeniu na elektrodach zbiorczej i koronowej. Elektrody zbiorcze 2 są połączone z dodatnim biegunem prostownika 4 i uziemione, a elektrody koronowe są połączone z ujemnym biegunem. Cząstki wchodzące do elektrofiltra są połączone z dodatnim biegunem prostownika 4 i uziemione, a elektrody koronowe są ładowane jonami zanieczyszczeń ana. zwykle mają już niewielki ładunek uzyskany w wyniku tarcia o ściany rurociągów i urządzeń. W ten sposób ujemnie naładowane cząstki poruszają się w kierunku elektrody zbiorczej, a dodatnio naładowane cząstki osadzają się na ujemnej elektrodzie ulotowej.
Filtry szeroko stosowany do dokładnego oczyszczania emisji gazów z zanieczyszczeń. Proces filtracji polega na zatrzymywaniu cząsteczek zanieczyszczeń na porowatych przegrodach podczas ich przemieszczania się. Filtr to obudowa 1, podzielona porowatą przegrodą (filtr-
element) 2 na dwie wnęki. Zanieczyszczone gazy dostają się do filtra, które są oczyszczane podczas przechodzenia przez element filtrujący. Cząsteczki zanieczyszczeń osadzają się na wlotowej części przegrody porowatej i zalegają w porach, tworząc warstwę 3 na powierzchni przegrody.
W zależności od rodzaju przegród filtry to: - z warstwami ziarnistymi (umocowanymi swobodnie wylewanymi materiałami ziarnistymi) złożonymi z ziaren o różnych kształtach, służącymi do oczyszczania gazów z dużych zanieczyszczeń. Do oczyszczania gazów z pyłów pochodzenia mechanicznego (z kruszarek, suszarek, młynów itp.) coraz częściej stosuje się filtry żwirowe. Takie filtry są tanie, łatwe w obsłudze i zapewniają wysoką skuteczność oczyszczania (do 0,99) gazów z pyłów gruboziarnistych.
Z elastycznymi przegrodami porowatymi (tkaniny, filce, guma gąbczasta, pianka poliuretanowa itp.);
Z półsztywnymi przegrodami porowatymi (siatki dziane i tkane, sprasowane spirale i wióry itp.);
Ze sztywnymi porowatymi ściankami działowymi (porowata ceramika, porowate metale itp.).
Najbardziej rozpowszechnione w branży do czyszczenia na sucho emisji gazów z zanieczyszczeń są filtry workowe. Wymagana ilość tulei 1 jest zamontowana w obudowie filtra 2, do wewnętrznej wnęki, do której z rury wlotowej 5 doprowadzany jest zapylony gaz 5. Cząsteczki zanieczyszczeń z sita i innych efektów osadzają się w pryzmie i tworzą warstwę pyłu wewnętrzna powierzchnia rękawów. Oczyszczone powietrze wychodzi z filtra przewodem 3. Po osiągnięciu maksymalnego dopuszczalnego spadku ciśnienia na filtrze jest ono odłączane od układu i regenerowane poprzez wstrząsanie tulei wraz z ich obróbką poprzez przedmuchanie sprężonym gazem. Regeneracja odbywa się za pomocą specjalnego urządzenia 4.
Różnego rodzaju odpylacze, w tym elektrofiltry, stosowane są przy podwyższonych stężeniach zanieczyszczeń w powietrzu. Filtry służą do dokładnego oczyszczania powietrza o stężeniach zanieczyszczeń nieprzekraczających 50 mg/m 3 , jeżeli wymagane oczyszczanie powietrza następuje przy wysokich początkowych stężeniach zanieczyszczeń, wówczas oczyszczanie odbywa się w układzie połączonych szeregowo odpylaczy i filtrów.
Aparat czyszczenie na mokro gazy są szeroko rozpowszechnione, tk. charakteryzują się wysoką skutecznością oczyszczania z pyłów drobnych o dh ≥ (0,3-1,0) μm, a także możliwością oczyszczania z pyłów gazów gorących i wybuchowych, jednak odpylacze mokre mają szereg wad, które ograniczają ich zakres: osad, który wymaga specjalnych systemów do jego przetwarzania; usuwanie wilgoci do atmosfery i tworzenie się osadów w przewodach gazu wylotowego, gdy gazy są schładzane do temperatury punktu rosy; konieczność stworzenia systemów obiegowych doprowadzających wodę do odpylacza.
Środki czyszczące na mokro działają na zasadzie osadzania cząstek kurzu na powierzchni kropel cieczy lub filmów cieczy. Osadzanie się cząstek pyłu na cieczy następuje pod działaniem sił bezwładności i ruchów Browna.
Wśród urządzeń do czyszczenia na mokro z osadzaniem się drobinek kurzu na powierzchni kropli w praktyce ma większe zastosowanie Płuczki Venturiego. Główną częścią płuczki jest dysza Venturiego 2, do której części mieszającej doprowadzany jest strumień pyłu gazowego, a ciecz jest doprowadzana przez dysze odśrodkowe 1 w celu nawadniania. W części konfuserowej dyszy gaz jest przyspieszany od prędkości wejściowej 15-20 m/s do prędkości w wąskim odcinku dyszy 30-200 m/s oraz w części dyfuzorowej dyszy, przepływ jest hamowany do prędkości 15–20 m/s i jest podawany do łapacza kropel 3. Łapacz kropel jest zwykle wykonany w postaci jednoprzejściowego cyklonu. Płuczki Venturiego zapewniają wysoką skuteczność czyszczenia aerozoli o średniej wielkości cząstek 1-2 mikronów przy początkowym stężeniu zanieczyszczeń do 100 g/m 3 .
Odpylacze mokre obejmują Odpylacze bąbelkowo-piankowe z uszkodzonymi i przelewowymi kratami. W takich urządzeniach gaz do oczyszczania wchodzi pod ruszt 3, przechodzi przez otwory w ruszcie i przechodząc przez warstwę cieczy lub piany 2 pod ciśnieniem jest oczyszczany z części pyłu w wyniku osadzania się cząstek na wewnętrzna powierzchnia pęcherzyków gazu. Tryb pracy urządzeń uzależniony jest od prędkości nawiewu powietrza pod ruszt. Przy prędkości do 1 m/s obserwuje się bulgoczący tryb pracy aparatu. Dalszemu wzrostowi prędkości gazu w korpusie aparatu od 1 do 2-2,5 m/s towarzyszy pojawienie się warstwy piany nad cieczą, co prowadzi do wzrostu skuteczności oczyszczania gazu i porywania rozpylonej cieczy z Urządzenie. Nowoczesne urządzenia barbotażowo-pianowe zapewniają skuteczność oczyszczania gazu z drobnego pyłu ≈ 0,95-0,96 przy jednostkowym zużyciu wody 0,4-0,5 l/m 3 . Jednak aparaty te są bardzo wrażliwe na nierównomierność dopływu gazu pod uszkodzonymi rusztami, co prowadzi do miejscowego zdmuchiwania filmu cieczy z rusztu. Siatki są podatne na zapychanie.
Metody oczyszczania emisji przemysłowych z zanieczyszczeń gazowych dzielą się na pięć głównych grup w zależności od charakteru przebiegu procesów fizykochemicznych: emisje z przemywania rozpuszczalnikami zanieczyszczeń (absorpcja); płukanie emisji roztworami odczynników wiążących chemicznie zanieczyszczenia (chemisorpcja); absorpcja zanieczyszczeń gazowych przez stałe substancje czynne (adsorpcja); neutralizacja termiczna spalin i zastosowanie konwersji katalitycznej.
metoda absorpcji. W technikach oczyszczania emisji gazów proces absorpcji jest często określany jako płuczka proces. Oczyszczanie emisji gazowych metodą absorpcyjną polega na rozdzieleniu mieszaniny gaz-powietrze na jej części składowe poprzez zaabsorbowanie jednego lub więcej składników gazowych (absorbatów) tej mieszaniny za pomocą absorbentu ciekłego (absorbentu) do postaci roztworu.
Siłą napędową jest tutaj gradient stężenia na granicy faz gaz-ciecz. Rozpuszczony w cieczy składnik mieszaniny gaz-powietrze (absorbat) w wyniku dyfuzji wnika w wewnętrzne warstwy absorbenta. Proces przebiega tym szybciej, im większa jest powierzchnia rozdziału faz, turbulencja przepływów i współczynniki dyfuzji, czyli przy projektowaniu absorberów należy zwrócić szczególną uwagę na organizację kontaktu przepływu gazu z ciekłym rozpuszczalnikiem i dobór cieczy absorbującej (absorbent).
Decydującym warunkiem wyboru sorbentu jest rozpuszczalność w nim ekstrahowanego składnika oraz jego zależność od temperatury i ciśnienia. Jeżeli rozpuszczalność gazów w temperaturze 0°C i pod ciśnieniem cząstkowym 101,3 kPa wynosi setki gramów na 1 kg rozpuszczalnika, to takie gazy nazywamy wysoce rozpuszczalnymi.
Organizacja kontaktu strumienia gazu z ciekłym rozpuszczalnikiem odbywa się albo przez przepuszczanie gazu przez kolumnę z wypełnieniem, albo przez rozpylanie cieczy, albo przez barbotowanie gazu przez warstwę cieczy absorbującej. W zależności od zastosowanej metody kontaktu gaz-ciecz wyróżnia się: wieże z wypełnieniem: płuczki dyszowe i odśrodkowe, płuczki Venturiego; piana bulgocząca i inne płuczki.
Ogólny układ nawietrznej wieży pakującej pokazano na rysunku. Zanieczyszczony gaz przedostaje się na dno wieży, natomiast oczyszczony gaz opuszcza ją górą, gdzie za pomocą jednego lub więcej tryskaczy 2
wprowadza się czysty absorbent, a zużyty roztwór pobiera się z dna. Oczyszczony gaz jest zwykle odprowadzany do atmosfery. 
Ciecz opuszczająca absorber jest regenerowana, desorbując zanieczyszczenia i zawracana do procesu lub usuwana jako odpad (produkt uboczny). Obojętny chemicznie pakunek 1, który wypełnia wewnętrzną wnękę kolumny, ma na celu zwiększenie powierzchni rozprowadzanej na niej cieczy w postaci filmu. Jako wypełnienia stosowane są korpusy o różnych kształtach geometrycznych, z których każde charakteryzuje się własną powierzchnią właściwą i oporem na ruch strumienia gazu.
Wybór metody oczyszczania jest zdeterminowany kalkulacją techniczno-ekonomiczną i zależy od: stężenia zanieczyszczeń w oczyszczonym gazie oraz wymaganego stopnia oczyszczenia, w zależności od tła zanieczyszczenia atmosfery w danym rejonie; objętości oczyszczonych gazów i ich temperatura; obecność towarzyszących zanieczyszczeń gazowych i pyłu; zapotrzebowanie na określone produkty do usuwania oraz dostępność wymaganego sorbentu; wielkość terenów dostępnych pod budowę oczyszczalni gazu; dostępność niezbędnego katalizatora, gazu ziemnego itp.
Przy doborze oprzyrządowania do nowych procesów technologicznych, a także przy przebudowie istniejących oczyszczalni gazów należy kierować się następującymi wymaganiami: maksymalna wydajność procesu oczyszczania w szerokim zakresie charakterystyk obciążenia przy niskich kosztach energii; prostota projektowania i konserwacji; zwartość i możliwość wykonania urządzeń lub pojedynczych jednostek z materiałów polimerowych; możliwość pracy przy nawadnianiu obiegowym lub samonawadnianiu. Główną zasadą, która powinna być podstawą projektowania oczyszczalni jest maksymalne możliwe zatrzymanie szkodliwych substancji, ciepła oraz ich powrót do procesu technologicznego.
Zadanie nr 2: W zakładzie przetwórstwa zboża zainstalowane są urządzenia, które są źródłem emisji pyłu zbożowego. Aby usunąć go z obszaru roboczego, sprzęt jest wyposażony w system aspiracji. W celu oczyszczenia powietrza przed wypuszczeniem go do atmosfery wykorzystywana jest instalacja odpylająca składająca się z pojedynczego lub bateryjnego cyklonu.
Określ: 1. Maksymalną dopuszczalną emisję pyłu zbożowego.
2. Dobrać projekt instalacji odpylania składającej się z cyklonów Instytutu Badawczego Przemysłowego i Sanitarnego Oczyszczania Gazów (NII OGAZ), określić jego wydajność zgodnie z harmonogramem oraz obliczyć stężenie pyłu na wlocie i wylocie cyklonu.
Wysokość źródła emisji H = 15 m,
Prędkość wylotu mieszaniny gaz-powietrze ze źródła w około = 6 m/s,
Średnica wlotu sprężyny D = 0,5 m,
Temperatura emisji T g \u003d 25 ° C,
Temperatura otoczenia T w \u003d _ -14 o C,
Średnia wielkość cząstek pyłu d h = 4 µm,
pył zbożowy MPC = 0,5 mg/m 3,
Stężenie tła pyłu zbożowego С f = 0,1 mg/m 3 ,
Firma znajduje się w regionie moskiewskim,
Teren jest spokojny.
Decyzja 1. Określ MPE pyłu zbożowego:
M pdv = 
, mg / m3
z definicji MPE mamy: C m \u003d C pdc - C f \u003d 0,5-0,1 \u003d 0,4 mg / m 3,
Natężenie przepływu mieszaniny gaz-powietrze V 1 = 
,
DT \u003d T g - T w \u003d 25 - (-14) \u003d 39 o C,
określić parametry emisji: f =1000 
, następnie
m = 1/(0,67+0,1 + 0,34) = 1/(0,67 + 0,1 +0,34) = 0,8.
Vm = 0,65 
, następnie
n \u003d 0,532 V m 2 - 2,13 V m + 3,13 \u003d 0,532 × 0,94 2 - 2,13 × 0,94 + 3,13 \u003d 1,59 oraz
M pdv = 
g/s.
2. Dobór oczyszczalni i określenie jej parametrów.
a) Wyboru instalacji odpylających dokonuje się na podstawie katalogów i tabel („Wentylacja, klimatyzacja i oczyszczanie powietrza w przedsiębiorstwach przemysłu spożywczego” E.A. Shtokman, V.A. Shilov, E.E. Novgorodsky i in., M., 1997). Kryterium wyboru jest wydajność cyklonu, tj. natężenie przepływu mieszaniny gaz-powietrze, przy którym cyklon ma maksymalną wydajność. Przy rozwiązywaniu problemu posłużymy się tabelą:
Pierwsza linia zawiera dane dla pojedynczego cyklonu, druga linia dla cyklonu baterii.
Jeżeli obliczona wydajność mieści się w zakresie między wartościami tabelarycznymi, wówczas wybierany jest projekt instalacji odpylania o najbliższej wyższej wydajności.
Określamy wydajność godzinową oczyszczalni:
V h \u003d V 1 × 3600 \u003d 1,18 × 3600 \u003d 4250 m 3 / h
Zgodnie z tabelą, według najbliższej większej wartości Vh = 4500 m3/h, dobieramy instalację odpylającą w postaci pojedynczego cyklonu TsN-11 o średnicy 800 mm.
b) Zgodnie z wykresem na rys. 1 wniosku, sprawność odpylacza przy średniej średnicy cząstek pyłu 4 μm wynosi hoch = 70%.
c) Określić stężenie pyłu na wylocie cyklonu (przy ujściu źródła):
C na zewnątrz = 
Maksymalne stężenie pyłu w oczyszczonym powietrzu C in jest określone przez:
C w = 
.
Jeżeli rzeczywista wartość C in jest większa niż 1695 mg/m 3 , to instalacja odpylająca nie da pożądanego efektu. W takim przypadku należy zastosować bardziej zaawansowane metody czyszczenia.
3. Określ wskaźnik zanieczyszczenia
P = 
,
gdzie M jest masą emisji zanieczyszczeń, g/s,
Wskaźnik zanieczyszczenia pokazuje, ile czystego powietrza jest potrzebne do „rozpuszczenia” zanieczyszczenia emitowanego przez źródło w jednostce czasu, aż do MPC, biorąc pod uwagę stężenie tła.
P = 
.
Roczny wskaźnik zanieczyszczenia to całkowity wskaźnik zanieczyszczenia. Aby to określić, wyznaczamy masę emisji pyłu zbożowego w ciągu roku:
M rok \u003d 3,6 × M MPE × T × d × 10 -3 \u003d 3,6 × 0,6 × 8 × 250 × 10 -3 \u003d 4,32 t / rok, a następnie
åR = 
.
Wskaźnik zanieczyszczenia jest niezbędny do oceny porównawczej różnych źródeł emisji.
Dla porównania obliczmy EP dla dwutlenku siarki z poprzedniego problemu za ten sam okres czasu:
M rok \u003d 3,6 × M MPE × T × d × 10 -3 \u003d 3,6 × 0,71 × 8 × 250 × 10 -3 \u003d 5,11 t / rok, a następnie
åR = 
Podsumowując, konieczne jest narysowanie szkicu wybranego cyklonu według wymiarów podanych w załączniku, w dowolnej skali.
Kontrola zanieczyszczeń. Odpłatność za szkody w środowisku.
Przy obliczaniu ilości zanieczyszczenia tj. masy wyrzutowe są określane przez dwie wielkości: emisja brutto (t/rok) i maksymalna pojedyncza emisja (g/s). Wartość emisji brutto służy do całościowej oceny zanieczyszczenia powietrza przez dane źródło lub grupę źródeł, a także jest podstawą naliczania opłat za zanieczyszczenie systemu ochrony środowiska.
Maksymalna jednorazowa emisja pozwala na ocenę stanu zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego w danym momencie i jest wartością wyjściową do obliczenia maksymalnego powierzchniowego stężenia zanieczyszczenia i jego dyspersji w atmosferze.
Opracowując działania mające na celu ograniczenie emisji zanieczyszczeń do atmosfery, należy wiedzieć, jaki wkład wnosi każde źródło do ogólnego obrazu zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego na terenie, na którym zlokalizowane jest przedsiębiorstwo.
TSV - tymczasowo uzgodnione wydanie. Jeżeli w danym przedsiębiorstwie lub grupie przedsiębiorstw zlokalizowanych na tym samym terenie (S F jest duża) wartość MPE z przyczyn obiektywnych nie może być w chwili obecnej osiągnięta, to w porozumieniu z organem sprawującym kontrolę państwa nad ochroną atmosfery przed zanieczyszczeniem, przyjęcie stopniowej redukcji emisji do wartości MPE i opracowanie specjalnych środków w tym celu.
Opłaty pobierane są za następujące rodzaje szkodliwych oddziaływań na środowisko: - emisja zanieczyszczeń do atmosfery ze źródeł stacjonarnych i mobilnych;
Zrzut zanieczyszczeń do wód powierzchniowych i podziemnych;
Utylizacja odpadów;
Dr. rodzaje szkodliwych skutków (hałas, wibracje, efekty elektromagnetyczne i radiacyjne itp.).
Istnieją dwa rodzaje podstawowych standardów płatności:
a) dla emisji, zrzutów zanieczyszczeń i usuwania odpadów w dopuszczalnych granicach
b) dla emisji, zrzutów zanieczyszczeń i utylizacji odpadów w ustalonych granicach (normy czasowo uzgodnione).
Podstawowe stawki opłat ustalane są dla każdego składnika zanieczyszczeń (odpadów) z uwzględnieniem stopnia ich zagrożenia dla systemu ochrony środowiska i zdrowia publicznego.
Stawki opłat za zanieczyszczenie środowiska określone są w Rozporządzeniu Rządu Federacji Rosyjskiej z dnia 12 czerwca 2003r. Nr 344 „W sprawie standardów odpłatności za emisję zanieczyszczeń do powietrza atmosferycznego ze źródeł stacjonarnych i ruchomych, zrzuty zanieczyszczeń do zbiorników wód powierzchniowych i podziemnych, unieszkodliwianie odpadów produkcyjnych i konsumpcyjnych” za 1 tonę w rublach:
Opłata za emisje zanieczyszczeń nieprzekraczających norm ustalonych dla użytkownika przyrody:
П = С Н × М Ф, gdzie М Ф £ М Н,
gdzie МФ to rzeczywista emisja zanieczyszczenia, t/rok;
МН jest maksymalnym dopuszczalnym standardem dla tego zanieczyszczenia;
СН to stawka opłaty za emisję 1 tony tego zanieczyszczenia w granicach dopuszczalnych norm emisyjnych, rub/t.
Opłata za emisje zanieczyszczeń w ramach ustalonych limitów emisji:
P \u003d CL (M F - M N) + C N M N, z M N< М Ф < М Л, где
C L - stawka opłaty za emisję 1 tony zanieczyszczenia w ramach ustalonych limitów emisji, rub / t;
M L jest ustalonym limitem emisji danego zanieczyszczenia, t/rok.
Opłata za nadmierną emisję zanieczyszczeń:
P \u003d 5 × S L (M F - M L) + S L (M L - M N) + S N × M N, przy M F > M L.
Opłata za emisję zanieczyszczeń, gdy standardy emisji zanieczyszczeń lub kara pieniężna nie są ustalone dla korzystającego z przyrody:
P = 5 × S L × M F
Opłaty za maksymalne dopuszczalne emisje, zrzuty zanieczyszczeń, unieszkodliwianie odpadów dokonywane są kosztem produktów (robót, usług), a za ich przekroczenie kosztem zysku pozostającego do dyspozycji użytkownika przyrody.
Płatności za zanieczyszczenie środowiska otrzymują:
19% do budżetu federalnego,
81% do budżetu podmiotu Federacji.
Zadanie nr 3. „Obliczanie emisji technologicznych i opłat za zanieczyszczenie środowiska na przykładzie piekarni”
Najwięcej zanieczyszczeń, takich jak alkohol etylowy, kwas octowy, aldehyd octowy powstaje w komorach piekarniczych, skąd są usuwane przewodami wydechowymi na skutek naturalnego ciągu lub emitowane do atmosfery przez metalowe rury lub szyby o wysokości co najmniej 10-15 m Emisje pyłu mącznego występują głównie w magazynach mąki. Tlenki azotu i węgla powstają podczas spalania gazu ziemnego w komorach piekarniczych.
Wstępne dane:
1. Roczna produkcja piekarni w Moskwie - 20 000 ton / rok wyrobów piekarniczych, w tym. pieczywo z mąki pszennej - 8 000 t/rok, pieczywo z mąki żytniej - 5 000 t/rok, pieczywo z bułek mieszanych - 7 000 t/rok.
2. Bułka przepisowa: 30% - mąka pszenna i 70% - mąka żytnia
3. Stan przechowywania mąki - luzem.
4. Paliwo w piecach i kotłach – gaz ziemny.
I. Emisje technologiczne piekarni.
II. Opłata za zanieczyszczenie powietrza, jeśli MPE za:
Alkohol etylowy – 21 ton/rok,
Kwas octowy - 1,5 t/rok (SSV - 2,6 t/rok),
Aldehyd octowy – 1 t/rok,
pył z mąki - 0,5 t/rok,
Tlenki azotu - 6,2 t/rok,
Tlenki węgla - 6 t/rok.
1. Zgodnie z metodologią Wszechrosyjskiego Instytutu Badawczego KhP emisje technologiczne podczas pieczenia produktów piekarniczych określa się metodą określonych wskaźników:
M \u003d B × m, gdzie
M to ilość emisji zanieczyszczeń w kg na jednostkę czasu,
B - wielkość produkcji w tonach za ten sam okres czasu,
m jest wskaźnikiem właściwym emisji zanieczyszczeń na jednostkę produkcji, kg/t.
Emisje jednostkowe zanieczyszczeń w kg/t wyrobów gotowych.
1. Alkohol etylowy: wyroby piekarnicze z mąki pszennej – 1,1 kg/t,
wyroby piekarnicze z mąki żytniej - 0,98 kg/t.
2. Kwas octowy: pieczywo z mąki pszennej – 0,1 kg/t,
wyroby piekarnicze z mąki żytniej – 0,2 kg/t.
3. Aldehyd octowy - 0,04 kg / t.
4. Pył z mąki - 0,024 kg/t (dla przechowywania mąki luzem), 0,043 kg/t (dla przechowywania mąki w kontenerach).
5. Tlenki azotu - 0,31 kg/t.
6. Tlenki węgla - 0,3 kg/t.
I. Obliczanie emisji technologicznych:
1. Alkohol etylowy:
M 1 \u003d 8000 × 1,1 \u003d 8800 kg / rok;
M 2 \u003d 5000 × 0,98 \u003d 4900 kg / rok;
M 3 \u003d 7000 (1,1 × 0,3 + 0,98 × 0,7) \u003d 7133 kg / rok;
całkowita emisja M \u003d M 1 + M 2 + M 3 \u003d 8800 + 4900 + 7133 \u003d 20913 kg / rok.
2. Kwas octowy:
Wyroby piekarnicze z mąki pszennej
M 1 \u003d 8000 × 0,1 \u003d 800 kg / rok;
Wyroby piekarnicze z mąki żytniej
M 2 \u003d 5000 × 0,2 \u003d 1000 kg / rok;
Produkty piekarnicze z mieszanych bułek
M 3 \u003d 7000 (0,1 × 0,3 + 0,2 × 0,7) \u003d 1190 kg / rok,
całkowita emisja M \u003d M 1 + M 2 + M 3 \u003d 800 + 1000 + 1190 \u003d 2990 kg / rok.
3. Aldehyd octowy М = 20000 × 0,04 = 800 kg/rok.
4. Pył z mąki М = 20000 × 0,024 = 480 kg/rok.
5. Tlenki azotu М = 20000 × 0,31 = 6200 kg/rok.
6. Tlenki węgla М = 20000 × 0,3 = 6000 kg/rok.
II. Naliczanie opłaty za zanieczyszczenie systemu ochrony środowiska.
1. Alkohol etylowy: M N = 21 t / rok, M F = 20,913 t / rok Þ P = C N × M f = 0,4 × 20,913 = 8,365 rubli.
2. Kwas octowy: M N \u003d 1,5 t / rok, M L \u003d 2,6 t / rok, M F \u003d 2,99 t / rok Þ P \u003d 5C L (M F - M L) + C L ( M L - M N) + C N × M N =
5 × 175 × (2,99-2,6) + 175 × (2,6 - 1,5) + 35 × 1,5 = 586,25 rubli.
3. Aldehyd octowy: M H \u003d 1 t / rok, M F \u003d 0,8 t / rok Þ P \u003d C H × M F \u003d 68 × 0,8 \u003d 54,4 rubla.
4. Pył mąki: M N = 0,5 t/rok, M F = 0,48 t/rok Þ P = C N × M F = 13,7 × 0,48 = 6,576 rubli.
5. Podtlenek azotu: M N = 6,2 t / rok, M F = 6,2 t / rok Þ P = C N × M F = 35 × 6,2 = 217 rubli.
6. Tlenek węgla: М Н = 6 t/rok, М Ф = 6 t/rok Þ
P \u003d C N × M F \u003d 0,6 × 6 \u003d 3,6 rubla.
Współczynnik uwzględniający czynniki środowiskowe dla regionu Centralnego Federacji Rosyjskiej = 1,9 dla powietrza atmosferycznego, dla miasta współczynnik wynosi 1,2.
åP \u003d 876.191 1,9 1,2 \u003d 1997,72 rubla
ZADANIA KONTROLNE.
Ćwiczenie 1
| numer opcji | Wydajność kotłowni Q około, MJ/h | Wysokość źródła H, m | Średnica ust D, m | Stężenie tła SO 2 C f, mg/m 3 |
| 0,59 | 0,004 | |||
| 0,59 | 0,005 | |||
| 0,6 | 0,006 | |||
| 0,61 | 0,007 | |||
| 0,62 | 0,008 | |||
| 0,63 | 0,004 | |||
| 0,64 | 0,005 | |||
| 0,65 | 0,006 | |||
| 0,66 | 0,007 | |||
| 0,67 | 0,008 | |||
| 0,68 | 0,004 | |||
| 0,69 | 0,005 | |||
| 0,7 | 0,006 | |||
| 0,71 | 0,007 | |||
| 0,72 | 0,008 | |||
| 0,73 | 0,004 | |||
| 0,74 | 0,005 | |||
| 0,75 | 0,006 | |||
| 0,76 | 0,007 | |||
| 0,77 | 0,008 | |||
| 0,78 | 0,004 | |||
| 0,79 | 0,005 | |||
| 0,8 | 0,006 | |||
| 0,81 | 0,007 | |||
| 0,82 | 0,008 | |||
| 0,83 | 0,004 | |||
| 0,84 | 0,005 | |||
| 0,85 | 0,006 | |||
| 0,86 | 0,007 | |||
| 0,87 | 0,004 | |||
| 0,88 | 0,005 | |||
| 0,89 | 0,006 |
Wysyłanie dobrej pracy do bazy wiedzy jest proste. Skorzystaj z poniższego formularza
Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy będą Ci bardzo wdzięczni.
Hostowane na http://www.allbest.ru/
Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej
Federalna Państwowa Budżetowa Instytucja Oświatowa
wyższe wykształcenie zawodowe
„Don State Technical University” (DSTU)
Sposoby i środki ochrony atmosfery oraz oceny ich skuteczności
Wykonywane:
uczeń grupy MTS IS 121
Kolemasova A.S.
Rostów nad Donem
Wstęp
2. Mechaniczne czyszczenie gazów
Użyte źródła
Wstęp
Atmosfera charakteryzuje się niezwykle dużą dynamiką, ze względu zarówno na szybki ruch mas powietrza w kierunku bocznym i pionowym, jak i duże prędkości, zachodzące w niej różnorodne reakcje fizyczne i chemiczne. Atmosfera jest postrzegana jako ogromny „kocioł chemiczny”, na który mają wpływ liczne i zmienne czynniki antropogeniczne i naturalne. Gazy i aerozole uwalniane do atmosfery są silnie reaktywne. Pył i sadza powstające podczas spalania paliw, pożary lasów pochłaniają metale ciężkie i radionuklidy, a osadzając się na powierzchni, mogą zanieczyścić rozległe obszary i przedostać się do organizmu człowieka przez drogi oddechowe.
Zanieczyszczenie atmosfery to bezpośrednie lub pośrednie wprowadzenie do niej jakiejkolwiek substancji w takiej ilości, która wpływa na jakość i skład powietrza na zewnątrz, szkodząc ludziom, przyrodzie żywej i nieożywionej, ekosystemom, materiałom budowlanym, zasobom naturalnym – całemu środowisku.
Oczyszczanie powietrza z zanieczyszczeń.
Aby chronić atmosferę przed negatywnym wpływem antropogenicznym, stosuje się następujące środki:
Ekologizacja procesów technologicznych;
Oczyszczanie emisji gazów ze szkodliwych zanieczyszczeń;
Rozpraszanie emisji gazowych w atmosferze;
Aranżacja stref ochrony sanitarnej, rozwiązania architektoniczne i planistyczne.
Technologia bezodpadowa i niskoodpadowa.
Ekologizacja procesów technologicznych to tworzenie zamkniętych cykli technologicznych, bezodpadowych i niskoodpadowych technologii, które wykluczają przedostawanie się szkodliwych zanieczyszczeń do atmosfery.
Najbardziej niezawodnym i najbardziej ekonomicznym sposobem ochrony biosfery przed emisją szkodliwych gazów jest przejście na produkcję bezodpadową, czyli technologie bezodpadowe. Termin „technologia bezodpadowa” został po raz pierwszy zaproponowany przez akademika N.N. Siemionowa. Oznacza to tworzenie optymalnych systemów technologicznych z zamkniętymi przepływami materiałów i energii. Taka produkcja nie powinna mieć ścieków, szkodliwych emisji do atmosfery i odpadów stałych oraz nie powinna zużywać wody z naturalnych zbiorników. Oznacza to, że rozumieją zasadę organizacji i funkcjonowania przemysłu, przy racjonalnym wykorzystaniu wszystkich składników surowców i energii w obiegu zamkniętym: (surowce pierwotne - produkcja - zużycie - surowce wtórne).
Oczywiście pojęcie „produkcji bezodpadowej” jest nieco arbitralne; jest to idealny model produkcji, gdyż w rzeczywistych warunkach nie da się całkowicie wyeliminować marnotrawstwa i pozbyć się wpływu produkcji na środowisko. Dokładniej, takie systemy należy nazwać systemami niskoodpadowymi, dającymi minimalne emisje, w których szkody dla naturalnych ekosystemów będą minimalne. Technologia niskoodpadowa jest etapem pośrednim w tworzeniu produkcji bezodpadowej.
1. Rozwój technologii bezodpadowych
Obecnie zidentyfikowano kilka głównych kierunków ochrony biosfery, które ostatecznie prowadzą do powstania technologii bezodpadowych:
1) opracowanie i wdrożenie całkowicie nowych procesów technologicznych i systemów działających w obiegu zamkniętym, które pozwalają wykluczyć powstawanie głównej ilości odpadów;
2) przetwarzanie odpadów produkcyjnych i konsumpcyjnych jako surowców wtórnych;
3) tworzenie zespołów terytorialno-przemysłowych o zamkniętej strukturze przepływów materiałowych surowców i odpadów w obrębie zespołu.
Znaczenie oszczędnego i racjonalnego wykorzystania zasobów naturalnych nie wymaga uzasadnienia. Na świecie stale rośnie zapotrzebowanie na surowce, których produkcja staje się coraz droższa. Będąc problemem międzysektorowym, rozwój technologii niskoodpadowych i bezodpadowych oraz racjonalne wykorzystanie zasobów wtórnych wymaga decyzji międzysektorowych.
Głównym kierunkiem postępu technicznego jest opracowywanie i wdrażanie całkowicie nowych procesów technologicznych i systemów działających w obiegu zamkniętym, które pozwalają wykluczyć powstawanie głównej ilości odpadów.
Oczyszczanie emisji gazów ze szkodliwych zanieczyszczeń
Emisje gazów dzieli się według organizacji usuwania i kontroli - na zorganizowane i niezorganizowane, według temperatury na gorące i zimne.
Zorganizowana emisja przemysłowa to emisja dostająca się do atmosfery przez specjalnie skonstruowane kanały gazowe, powietrzne, rury.
Niezorganizowany odnosi się do emisji przemysłowych, które dostają się do atmosfery w postaci bezkierunkowych przepływów gazu w wyniku wycieków sprzętu. Brak lub niezadowalająca praca urządzeń odsysających gaz w miejscach załadunku, rozładunku i przechowywania produktu.
Aby zmniejszyć zanieczyszczenie powietrza z emisji przemysłowych, stosuje się systemy oczyszczania gazów. Oczyszczanie gazów odnosi się do oddzielenia od gazu lub przekształcenia w nieszkodliwy stan zanieczyszczenia pochodzącego ze źródła przemysłowego.
2. Mechaniczne czyszczenie gazów
Obejmuje metody suche i mokre.
Oczyszczanie gazów w suchych mechanicznych odpylaczach.
Odpylacze mechaniczne suche to urządzenia wykorzystujące różne mechanizmy osadzania: grawitacyjne (osadnik pyłu), inercyjne (komory, w których osadza się pył w wyniku zmiany kierunku przepływu gazu lub zainstalowania przeszkody na jego drodze) i odśrodkowe.
Osadzanie grawitacyjne polega na osadzaniu się zawieszonych cząstek pod wpływem grawitacji, gdy pylisty gaz porusza się z małą prędkością bez zmiany kierunku przepływu. Proces odbywa się w osadnikach gazowych i osadnikach pyłowych (rys. 1). Aby zmniejszyć wysokość osadzania cząstek w osadnikach, w odległości 40-100 mm zainstalowano szereg poziomych półek, rozbijających strumień gazu na płaskie strumienie. Osiadanie grawitacyjne jest skuteczne tylko w przypadku dużych cząstek o średnicy większej niż 50-100 mikronów, a stopień oczyszczenia nie przekracza 40-50%. Metoda nadaje się tylko do wstępnego, zgrubnego oczyszczania gazów.
Osadniki pyłu (rys. 1). Sedymentacja cząstek zawieszonych w strumieniu gazu w osadnikach pyłu następuje pod działaniem grawitacji. Najprostszymi konstrukcjami aparatów tego typu są kanały gazów sedymentacyjnych, niekiedy wyposażone w pionowe przegrody dla lepszej sedymentacji cząstek stałych. Wielopółkowe osadniki pyłowe są szeroko stosowane do oczyszczania gorących gazów paleniskowych.
W skład osadnika pyłu wchodzą: 1 - rura wlotowa; 2 - rura wylotowa; 3 - ciało; 4 - zasobnik zawieszonych cząstek.
Osadzanie bezwładnościowe opiera się na tendencji zawieszonych cząstek do utrzymywania pierwotnego kierunku ruchu, gdy zmienia się kierunek przepływu gazu. Wśród urządzeń inercyjnych najczęściej stosowane są odpylacze żaluzjowe z dużą liczbą szczelin (rastrów). Gazy są odpylane, wydostając się przez szczeliny i zmieniając kierunek ruchu, prędkość gazu na wlocie do aparatu wynosi 10-15 m/s. Opór hydrauliczny aparatu wynosi 100-400 Pa (10-40 mm słupa wody). Cząsteczki pyłu z d< 20 мкм в жалюзийных аппаратах не улавливаются. Степень очистки в зависимости от дисперсности частиц составляет 20-70%. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа. Помимо малой эффективности недостаток этого метода - быстрое истирание или забивание щелей.
Urządzenia te są łatwe w produkcji i obsłudze, znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle. Jednak skuteczność wychwytywania nie zawsze jest wystarczająca.
Odśrodkowe metody oczyszczania gazu opierają się na działaniu siły odśrodkowej powstającej w wyniku obracania się strumienia gazu oczyszczanego w aparacie oczyszczającym lub w wyniku obracania się części samego aparatu. Jako odśrodkowe urządzenia do odpylania stosuje się cyklony (ryc. 2): cyklony akumulatorowe, obrotowe odpylacze (rotoklony) itp. Cyklony są najczęściej stosowane w przemyśle do osadzania stałych aerozoli. Cyklony charakteryzują się wysoką wydajnością gazu, prostą konstrukcją i niezawodną pracą. Stopień odpylania zależy od wielkości cząstek. Dla cyklonów o dużej wydajności, w szczególności cyklonów akumulatorowych (o wydajności powyżej 20 000 m 3 /h) stopień oczyszczenia wynosi około 90% przy średnicy cząstek d > 30 μm. Dla cząstek o d = 5–30 µm stopień oczyszczenia zmniejsza się do 80%, a dla d == 2–5 µm jest to mniej niż 40%.
oczyszczanie atmosfery z odpadów przemysłowych,
Na ryc. 2, powietrze jest wprowadzane stycznie do rury wlotowej (4) cyklonu, która jest urządzeniem wirującym. Utworzony tutaj wirujący przepływ opada wzdłuż pierścieniowej przestrzeni utworzonej przez cylindryczną część cyklonu (3) i rurę wydechową (5) do jej stożkowej części (2), a następnie, kontynuując obrót, opuszcza cyklon przez rurę wydechową . (1) - wylot pyłu.
Siły aerodynamiczne wyginają trajektorię cząstek. Podczas ruchu obrotowego w dół strumienia pyłu, cząsteczki pyłu docierają do wewnętrznej powierzchni cylindra i zostają oddzielone od strumienia. Pod wpływem grawitacji i porywczego działania przepływu oddzielone cząstki opadają i przechodzą przez wylot pyłu do leja samowyładowczego.
Wyższy stopień oczyszczenia powietrza z pyłu w porównaniu z suchym cyklonem można uzyskać w odpylaczach typu mokrego (rys. 3), w których pył jest wychwytywany w wyniku kontaktu cząstek z cieczą zwilżającą. Kontakt ten może odbywać się na zwilżonych ścianach przepływających powietrzem, na kroplach lub na wolnej powierzchni wody.
Na ryc. 3 przedstawia cyklon z warstewką wodną. Powietrze zakurzone doprowadzane jest kanałem powietrznym (5) do dolnej części aparatu stycznie z prędkością 15-21 m/s. Wirujący strumień powietrza, poruszający się w górę, napotyka warstwę wody spływającej po powierzchni cylindra (2). Oczyszczone powietrze jest odprowadzane z górnej części aparatu (4) również stycznie w kierunku obrotu strumienia powietrza. Cyklon z filmem wodnym nie posiada charakterystycznej dla cyklonów suchych rury wydechowej, co umożliwia zmniejszenie średnicy jego części cylindrycznej.
Wewnętrzna powierzchnia cyklonu jest stale nawadniana wodą z dysz (3) rozmieszczonych na obwodzie. Film wodny na wewnętrznej powierzchni cyklonu musi być ciągły, dlatego dysze montuje się tak, aby strumienie wody były skierowane stycznie do powierzchni cylindra w kierunku obrotu strumienia powietrza. Pył wychwycony przez film wodny spływa wraz z wodą do stożkowej części cyklonu i jest usuwany przez rurę odgałęźną (1) zanurzoną w wodzie studzienki. Osadzona woda jest ponownie wprowadzana do cyklonu. Prędkość powietrza na wlocie do cyklonu wynosi 15-20 m/s. Wydajność cyklonów z filmem wodnym wynosi 88-89% dla pyłu o wielkości cząstek do 5 mikronów oraz 95-100% dla pyłu o większych cząstkach.
Inne typy odpylaczy odśrodkowych to rotoklony (rys. 4) i skruber (rys. 5).
Urządzenia cyklonowe są najbardziej rozpowszechnione w przemyśle, ponieważ nie posiadają ruchomych części w urządzeniu i wysoka niezawodność przy temperaturach gazów do 500 0 C, suche odpylanie, prawie stała oporność hydrauliczna urządzenia, łatwość wykonania, wysoki stopień oczyszczenia .
Ryż. 4 - Płuczka gazowa z centralną rurą spustową: 1 - rura wlotowa; 2 - zbiornik z płynem; 3 - dysza
Zakurzony gaz wchodzi przez centralną rurkę, uderza z dużą prędkością w powierzchnię cieczy i obracając się o 180° jest usuwany z aparatu. Cząsteczki pyłu wnikają do cieczy po uderzeniu i są okresowo lub w sposób ciągły usuwane z aparatu w postaci szlamu.
Wady: wysoki opór hydrauliczny 1250-1500 Pa, słabe wychwytywanie cząstek mniejszych niż 5 mikronów.
Płuczki z pustymi dyszami to okrągłe lub prostokątne kolumny, w których następuje kontakt pomiędzy gazami i kroplami cieczy rozpylanymi przez dysze. W zależności od kierunku ruchu gazów i cieczy płuczki wydrążone dzielą się na przeciwprądowe, z przepływem bezpośrednim oraz z poprzecznym doprowadzeniem cieczy. W odpylaniu na mokro stosuje się zwykle aparaty z przeciwkierunkowym ruchem gazów i cieczy, rzadziej z poprzecznym doprowadzeniem cieczy. Płuczki jednoprzepływowe puste w środku są szeroko stosowane w chłodzeniu wyparnym gazów.
W skruberze przeciwprądowym (rys. 5.) krople z dysz spadają w kierunku przepływu gazu pyłowego. Krople muszą być na tyle duże, aby nie zostały uniesione przez strumień gazu, którego prędkość zwykle wynosi vg = 0,61,2 m/s. Dlatego w płuczkach gazowych zwykle instaluje się dysze gruboziarniste, pracujące pod ciśnieniem 0,3-0,4 MPa. Przy prędkościach gazu powyżej 5 m/s, za płuczką gazu należy zainstalować odkraplacz.
Ryż. 5 - Płuczka z pustą dyszą: 1 - obudowa; 2 - sieć dystrybucji gazu; 3 - dysze
Wysokość aparatu jest zwykle 2,5 razy większa od jego średnicy (H = 2,5D). Dysze montuje się w aparacie w jednej lub kilku sekcjach: czasami w rzędach (do 14-16 w przekroju), czasami tylko wzdłuż osi aparatu.Rozpylanie dyszy może być skierowane pionowo od góry do dołu lub pod pewnym kątem do płaszczyzny poziomej. Gdy dysze są rozmieszczone na kilku poziomach, możliwa jest łączona instalacja atomizerów: część pochodni skierowana jest wzdłuż spalin, druga część - w przeciwnym kierunku. W celu lepszego rozprowadzenia gazów w przekroju urządzenia w dolnej części skrubera zainstalowano kratkę rozprowadzającą gaz.
Płuczki z pustym strumieniem są szeroko stosowane do usuwania grubego pyłu, a także do chłodzenia gazu i klimatyzacji. Przepływ właściwy cieczy jest niski – od 0,5 do 8 l/m 3 oczyszczonego gazu.
Filtry służą również do oczyszczania gazów. Filtracja polega na przejściu oczyszczonego gazu przez różne materiały filtracyjne. Przegrody filtrujące składają się z elementów włóknistych lub ziarnistych i są konwencjonalnie podzielone na następujące typy.
Elastyczne przegrody porowate - materiały tkaninowe z włókien naturalnych, syntetycznych lub mineralnych, nietkane materiały włókniste (filc, papier, karton), arkusze komórkowe (guma piankowa, pianka poliuretanowa, filtry membranowe).
Filtracja jest bardzo powszechną techniką dokładnego oczyszczania gazu. Jego zaletami są stosunkowo niski koszt wyposażenia (z wyjątkiem filtrów metalowo-ceramicznych) oraz wysoka skuteczność dokładnego oczyszczania. Wady filtracji wysoki opór hydrauliczny i szybkie zapychanie się pyłem materiału filtracyjnego.
3. Oczyszczanie emisji substancji gazowych, przedsiębiorstwa przemysłowe
Obecnie, gdy technologia bezodpadowa jest w powijakach i nie ma jeszcze przedsiębiorstw całkowicie bezodpadowych, głównym zadaniem oczyszczania gazów jest doprowadzenie zawartości zanieczyszczeń toksycznych w zanieczyszczeniach gazowych do maksymalnych dopuszczalnych stężeń (MPC) ustalonych przez normy sanitarne.
Przemysłowe metody oczyszczania emisji gazów z gazowych i parowych zanieczyszczeń toksycznych można podzielić na pięć głównych grup:
1. Metoda absorpcji - polega na absorpcji poszczególnych składników mieszaniny gazowej przez absorbent (absorber), którym jest ciecz.
Sorbenty stosowane w przemyśle są oceniane według następujących wskaźników:
1) chłonność, tj. rozpuszczalność wyekstrahowanego składnika w absorberze w zależności od temperatury i ciśnienia;
2) selektywność, charakteryzującą się stosunkiem rozpuszczalności wydzielonych gazów do szybkości ich absorpcji;
3) minimalną prężność par w celu uniknięcia zanieczyszczenia oczyszczonego gazu oparami absorpcyjnymi;
4) taniość;
5) brak działania korozyjnego na sprzęt.
Jako absorbenty stosuje się wodę, roztwory amoniaku, zasady kaustyczne i węglanowe, sole manganu, etanoloaminy, oleje, zawiesiny wodorotlenku wapnia, tlenków manganu i magnezu, siarczan magnezu itp. Na przykład do oczyszczania gazów z amoniaku, chlorowodoru i fluorowodór jako absorbent wody, do wychwytywania pary wodnej - kwas siarkowy, do wychwytywania węglowodorów aromatycznych - olejów.
Oczyszczanie absorpcyjne jest procesem ciągłym iz reguły cyklicznym, ponieważ absorpcji zanieczyszczeń zwykle towarzyszy regeneracja roztworu absorpcyjnego i jego powrót na początku cyklu czyszczenia. Podczas absorpcji fizycznej regeneracja absorbentu odbywa się poprzez podgrzanie i obniżenie ciśnienia, w wyniku czego zaabsorbowana domieszka gazowa ulega desorbcji i koncentracji.
Do realizacji procesu czyszczenia stosuje się absorbery o różnej konstrukcji (foliowe, pakowane, rurowe itp.). Najczęściej stosowana płuczka upakowana służy do oczyszczania gazów z dwutlenku siarki, siarkowodoru, chlorowodoru, chloru, tlenku i dwutlenku węgla, fenoli itp. W skruberach z wypełnieniem szybkość procesów wymiany masy jest niska ze względu na niską intensywność reżimu hydrodynamicznego tych reaktorów pracujących z prędkością gazu 0,02–0,7 m/s. W związku z tym objętości aparatów są duże, a instalacje uciążliwe.
Ryż. 6 - Płuczka z wypełnieniem z nawadnianiem poprzecznym: 1 - obudowa; 2 - dysze; 3 - urządzenie nawadniające, 4 - siatka nośna; 5 - dysza; 6 - kolektor szlamu
Metody absorpcyjne charakteryzują się ciągłością i wszechstronnością procesu, oszczędnością oraz możliwością ekstrakcji dużych ilości zanieczyszczeń z gazów. Wadą tej metody jest to, że płuczki upakowane, aparaty barbotażowe, a nawet pianowe zapewniają wystarczająco wysoki stopień ekstrakcji szkodliwych zanieczyszczeń (do MPC) i pełną regenerację absorberów tylko przy dużej liczbie etapów oczyszczania. Dlatego też schematy technologiczne obróbki na mokro są zwykle złożone, wielostopniowe, a reaktory do obróbki (zwłaszcza płuczki) mają duże objętości.
Każdy proces oczyszczania spalin metodą absorpcyjną na mokro z zanieczyszczeń gazowych i parowych jest celowy tylko wtedy, gdy jest cykliczny i bezodpadowy. Jednak cykliczne systemy odpylania na mokro są konkurencyjne tylko wtedy, gdy są połączone z odpylaniem i chłodzeniem gazowym.
2. Metoda chemisorpcji - opiera się na absorpcji gazów i par przez absorbery stałe i ciekłe, w wyniku czego powstają związki mało lotne i słabo rozpuszczalne. Większość procesów oczyszczania gazów chemisorpcyjnych jest odwracalna; Wraz ze wzrostem temperatury roztworu absorpcyjnego powstające podczas chemisorpcji związki chemiczne ulegają rozkładowi wraz z regeneracją składników aktywnych roztworu absorpcyjnego oraz desorpcją domieszki zaabsorbowanej z gazu. Ta technika leży u podstaw regeneracji chemisorbentów w cyklicznych systemach oczyszczania gazów. Chemisorpcja jest szczególnie odpowiednia do dokładnego oczyszczania gazów przy stosunkowo niskim początkowym stężeniu zanieczyszczeń.
3. Metoda adsorpcji polega na wychwytywaniu szkodliwych zanieczyszczeń gazowych przez powierzchnię ciał stałych, wysoce porowatych materiałów o rozwiniętej powierzchni właściwej.
Metody adsorpcji są wykorzystywane do różnych celów technologicznych - rozdzielania mieszanin gazowo-parowych na składniki z rozdzielaniem frakcji, suszenia gazu oraz do sanitarnego oczyszczania spalin. W ostatnim czasie do głosu doszły metody adsorpcji jako niezawodny środek ochrony atmosfery przed toksycznymi substancjami gazowymi, dający możliwość koncentracji i wykorzystania tych substancji.
Adsorbenty przemysłowe najczęściej stosowane w oczyszczaniu gazów to węgiel aktywny, żel krzemionkowy, alumogel, zeolity naturalne i syntetyczne (sita molekularne). Główne wymagania stawiane sorbentom przemysłowym to wysoka chłonność, selektywność działania (selektywność), stabilność termiczna, długa żywotność bez zmiany struktury i właściwości powierzchni oraz możliwość łatwej regeneracji. Najczęściej do oczyszczania gazów sanitarnych stosuje się węgiel aktywny ze względu na jego wysoką chłonność i łatwość regeneracji. Znane są różne konstrukcje adsorbentów (pionowe, stosowane przy małych natężeniach przepływu, poziome, przy dużych natężeniach przepływu, pierścieniowe). Oczyszczanie gazu odbywa się za pomocą stałych warstw adsorbentu i ruchomych warstw. Oczyszczony gaz przechodzi przez adsorber z prędkością 0,05-0,3 m/s. Po oczyszczeniu adsorber przechodzi na regenerację. Instalacja adsorpcyjna, składająca się z kilku reaktorów, na ogół pracuje w sposób ciągły, ponieważ w tym samym czasie jedne reaktory są na etapie czyszczenia, a inne na etapie regeneracji, chłodzenia itp. Regeneracja odbywa się poprzez ogrzewanie np. poprzez spalanie substancji organicznych, przepuszczanie żywej lub przegrzanej pary, powietrza, gazu obojętnego (azotu). Czasami adsorbent, który stracił aktywność (osłonięty kurzem, żywicą) jest całkowicie wymieniany.
Najbardziej obiecujące są ciągłe cykliczne procesy oczyszczania gazów adsorpcyjnych w reaktorach z ruchomym lub zawieszonym złożem adsorbentu, które charakteryzują się dużymi prędkościami przepływu gazu (o rząd wielkości wyższymi niż w reaktorach okresowych), wysoką wydajnością gazu i pracochłonnością.
Ogólne zalety metod oczyszczania gazów adsorpcyjnych:
1) głębokie oczyszczanie gazów z toksycznych zanieczyszczeń;
2) względną łatwość regeneracji tych zanieczyszczeń wraz z ich przekształceniem w produkt handlowy lub powrotem do produkcji; w ten sposób realizowana jest zasada technologii bezodpadowej. Metoda adsorpcji jest szczególnie racjonalna przy usuwaniu toksycznych zanieczyszczeń (związków organicznych, par rtęci itp.) zawartych w niskich stężeniach tj. jako końcowy etap sanitarnego oczyszczania spalin.
Wadami większości instalacji adsorpcyjnych są okresowość.
4. Metoda utleniania katalitycznego – polegająca na usuwaniu zanieczyszczeń z oczyszczonego gazu w obecności katalizatorów.
Działanie katalizatorów przejawia się w pośrednim oddziaływaniu chemicznym katalizatora z reagentami, w wyniku czego powstają związki pośrednie.
Jako katalizatory stosowane są metale i ich związki (tlenki miedzi, manganu itp. Katalizatory mają postać kulek, pierścieni lub inny kształt. Metoda ta jest szczególnie szeroko stosowana do oczyszczania spalin. W wyniku reakcji katalitycznych zanieczyszczenia zawarte w gazie przekształcają się w inne związki, tj. W przeciwieństwie do rozważanych metod, zanieczyszczenia nie są usuwane z gazu, lecz przekształcane w nieszkodliwe związki, których obecność w spalinach jest dopuszczalna, lub w związki łatwo usuwalne ze strumienia gazu. Jeśli powstałe substancje mają zostać usunięte, wymagane są dodatkowe operacje (na przykład ekstrakcja sorbentami ciekłymi lub stałymi).
Metody katalityczne stają się coraz bardziej rozpowszechnione ze względu na głębokie oczyszczanie gazów z zanieczyszczeń toksycznych (do 99,9%) w stosunkowo niskich temperaturach i normalnym ciśnieniu, a także przy bardzo niskich początkowych stężeniach zanieczyszczeń. Metody katalityczne pozwalają na wykorzystanie ciepła reakcji tj. tworzyć systemy technologii energetycznych. Oczyszczalnie katalityczne są łatwe w obsłudze i mają niewielkie rozmiary.
Wadą wielu katalitycznych procesów oczyszczania jest powstawanie nowych substancji, które muszą być usunięte z gazu innymi metodami (absorpcja, adsorpcja), co komplikuje instalację i zmniejsza ogólny efekt ekonomiczny.
5. Metoda termiczna polega na oczyszczeniu gazów przed ich uwolnieniem do atmosfery poprzez dopalanie w wysokiej temperaturze.
Metody termiczne neutralizacji emisji gazów mają zastosowanie przy wysokich stężeniach palnych zanieczyszczeń organicznych lub tlenku węgla. Najprostsza metoda, spalanie, jest możliwa, gdy stężenie palnych zanieczyszczeń zbliża się do dolnej granicy palności. W tym przypadku paliwem są zanieczyszczenia, temperatura procesu wynosi 750-900°C i można wykorzystać ciepło spalania zanieczyszczeń.
Gdy stężenie palnych zanieczyszczeń jest mniejsze niż dolna granica palności, konieczne jest doprowadzenie ciepła z zewnątrz. Najczęściej ciepło dostarczane jest przez dodanie gazu palnego i jego spalenie w oczyszczanym gazie. Gazy palne przechodzą przez system odzysku ciepła i są uwalniane do atmosfery.
Takie schematy energetyczno-technologiczne są stosowane przy wystarczająco wysokiej zawartości palnych zanieczyszczeń, w przeciwnym razie wzrasta zużycie dodanego gazu palnego.
Użyte źródła
1. Doktryna ekologiczna Federacji Rosyjskiej. Oficjalna strona Państwowej Służby Ochrony Środowiska Rosji - eco-net/
2. Vnukov A.K., Ochrona atmosfery przed emisją z obiektów energetycznych. Podręcznik, M.: Energoatomizdat, 2001
Hostowane na Allbest.ru
...Podobne dokumenty
Zaprojektowanie schematu sprzętowo-technologicznego ochrony atmosfery przed emisją przemysłową. Ekologiczne uzasadnienie przyjętych decyzji technologicznych. Ochrona środowiska przyrodniczego przed wpływem antropogenicznym. Ilościowa charakterystyka emisji.
praca dyplomowa, dodana 17.04.2016
Przegrzanie substancji nielotnych. Uzasadnienia fizyczne osiągalnych przegrzań. Stabilność termodynamiczna metastabilnego stanu materii. Schemat instalacji kontaktowej analizy termicznej i rejestratora. Wady głównych metod oczyszczania atmosfery.
streszczenie, dodane 11.08.2011
Krótki opis technologii oczyszczania powietrza. Zastosowanie i charakterystyka metody adsorpcyjnej do ochrony atmosfery. Adsorpcyjne filtry węglowe. Oczyszczanie ze związków zawierających siarkę. System oczyszczania powietrza z regeneracją adsorpcyjną „ARS-aero”.
praca semestralna, dodana 26.10.2010
Podstawowe pojęcia i definicje procesów odpylania. Grawitacyjne i bezwładnościowe metody oczyszczania na sucho gazów i powietrza z pyłu. Odpylacze mokre. Niektóre osiągnięcia inżynieryjne. Odpylacz oparty na separacji odśrodkowej i bezwładnościowej.
praca semestralna, dodana 27.12.2009
Technologia bezodpadowa i niskoodpadowa. Oczyszczanie emisji gazów ze szkodliwych zanieczyszczeń. Oczyszczanie gazów w suchych mechanicznych odpylaczach. Przemysłowe metody oczyszczania emisji gazów z parowych toksycznych zanieczyszczeń. Metoda chemisorpcji i adsorpcji.
prace kontrolne, dodano 12.06.2010
Struktura i skład atmosfery. Zanieczyszczenie powietrza. Jakość atmosfery i cechy jej zanieczyszczenia. Główne zanieczyszczenia chemiczne, które zanieczyszczają atmosferę. Metody i środki ochrony atmosfery. Klasyfikacja systemów oczyszczania powietrza i ich parametry.
streszczenie, dodane 11.09.2006
Silnik jako źródło zanieczyszczenia atmosfery, cecha toksyczności spalin. Fizyczne i chemiczne podstawy oczyszczania spalin ze szkodliwych składników. Ocena negatywnego wpływu eksploatacji statku na środowisko.
praca semestralna, dodana 30.04.2012
Charakterystyka emisji w warsztacie stolarskim podczas szlifowania: zanieczyszczenia powietrza, wody i gleby. Rodzaje szlifierek. Wybór metody oczyszczania emisji. Usuwanie odpadów stałych. Projekt sprzętowy i technologiczny systemu ochrony atmosfery.
praca semestralna, dodano 27.02.2015 r.
Zastosowanie technicznych środków oczyszczania spalin jako głównego środka ochrony atmosfery. Nowoczesne metody opracowywania środków technicznych i procesów technologicznych oczyszczania gazów w skruberze Venturiego. Obliczenia parametrów projektowych.
praca semestralna, dodana 02.01.2012
Wpływ na atmosferę. Wychwytywanie ciał stałych ze spalin z elektrociepłowni. Wskazówki dotyczące ochrony atmosfery. Główne wskaźniki wydajności popielnika. Podstawowa zasada działania elektrofiltru. Obliczanie cyklonu baterii. Emisje popiołu i czyszczenie z nich.
Wymagania dotyczące emisji. Środki ochrony atmosfery powinny ograniczać obecność substancji szkodliwych w powietrzu środowiska ludzkiego na poziomie nieprzekraczającym MPC. We wszystkich przypadkach warunek
C+c f £ MPC (6.2)
dla każdej substancji szkodliwej (c - stężenie tła), aw obecności kilku substancji szkodliwych o jednokierunkowym działaniu - warunek (3.1). Spełnienie tych wymagań uzyskuje się poprzez lokalizację szkodliwych substancji w miejscu ich powstawania, usuwanie z pomieszczenia lub urządzeń i rozpraszanie w atmosferze. Jeżeli jednocześnie stężenie szkodliwych substancji w atmosferze przekracza MPC, to emisje są oczyszczane ze szkodliwych substancji w urządzeniach czyszczących zainstalowanych w układzie wydechowym. Najczęściej spotykane są układy wentylacyjne, technologiczne i transportowe.
Ryż. 6.2. Schematy stosowania środków ochrony atmosfery:
/- źródło substancji toksycznych; 2- urządzenie do lokalizacji substancji toksycznych (odsysanie lokalne); 3- aparatura do czyszczenia; 4- urządzenie do pobierania powietrza z atmosfery; 5- rura rozpraszająca emisje; 6- urządzenie (dmuchawa) do dostarczania powietrza w celu rozrzedzenia emisji
W praktyce realizowane są następujące opcje ochrony powietrza atmosferycznego:
Usuwanie substancji toksycznych z pomieszczeń przez wentylację ogólną;
Lokalizacja substancji toksycznych w strefie ich powstawania przez wentylację miejscową, oczyszczanie zanieczyszczonego powietrza w specjalnych urządzeniach i jego powrót do pomieszczeń produkcyjnych lub domowych, jeśli powietrze po oczyszczeniu w urządzeniu spełnia wymagania regulacyjne dla powietrza nawiewanego (ryc. 6.2 , a);
Lokalizacja substancji toksycznych w strefie ich powstawania przez wentylację miejscową, oczyszczanie zanieczyszczonego powietrza w specjalnych urządzeniach, emisję i dyspersję w atmosferze (ryc. 6.2, b );
Oczyszczanie emisji gazów technologicznych w urządzeniach specjalnych, emisja i dyspersja w atmosferze; w niektórych przypadkach gazy spalinowe są rozcieńczane powietrzem atmosferycznym przed uwolnieniem (ryc. 6.2, c);
Oczyszczanie spalin z elektrowni, na przykład silników spalinowych w jednostkach specjalnych i uwalnianie do atmosfery lub obszaru produkcyjnego (kopalnie, kamieniołomy, magazyny itp.) (rys. 6.2, d).
Aby zachować zgodność z MPC substancji szkodliwych w powietrzu atmosferycznym obszarów zaludnionych, ustala się maksymalną dopuszczalną emisję (MAE) szkodliwych substancji z systemów wentylacji wyciągowej, różnych elektrowni i technologicznych. Maksymalne dopuszczalne emisje silników turbogazowych statków powietrznych lotnictwa cywilnego określa GOST 17.2.2.04-86, emisje pojazdów z silnikami spalinowymi - GOST 17.2.2.03-87 i wiele innych.
Zgodnie z wymaganiami GOST 17.2.3.02-78, dla każdego projektowanego i działającego przedsiębiorstwa przemysłowego ustala się MPE substancji szkodliwych do atmosfery, pod warunkiem, że emisje substancji szkodliwych z tego źródła w połączeniu z innymi źródłami (biorąc pod uwagę perspektywy ich rozwoju) nie stworzą koncentracji Rizem, przekraczającej RPP.
Rozpraszanie emisji w atmosferze. Gazy procesowe i powietrze wentylacyjne po opuszczeniu rur lub urządzeń wentylacyjnych przestrzegają praw dyfuzji turbulentnej. Na ryc. 6.3 przedstawia rozkład stężenia substancji szkodliwych w atmosferze pod pochodnią zorganizowanego źródła wysokiej emisji. Oddalając się od rury w kierunku rozprzestrzeniania się emisji przemysłowych, można umownie wyróżnić trzy strefy zanieczyszczenia atmosfery:
transfer flary B, charakteryzuje się stosunkowo niską zawartością substancji szkodliwych w powierzchniowej warstwie atmosfery;
palić W o maksymalnej zawartości substancji szkodliwych i stopniowym obniżaniu poziomu zanieczyszczeń G. Strefa dymu jest najbardziej niebezpieczna dla ludności i powinna być wyłączona z zabudowy mieszkaniowej. Wymiary tej strefy, w zależności od warunków meteorologicznych, mieszczą się w granicach 10...49 wysokości rur.
Maksymalne stężenie zanieczyszczeń w strefie przypowierzchniowej jest wprost proporcjonalne do wydajności źródła i odwrotnie proporcjonalne do kwadratu jego wysokości nad gruntem. Powstawanie gorących strumieni jest prawie całkowicie spowodowane siłą wyporu gazów o wyższej temperaturze niż otaczające powietrze. Wzrost temperatury i pędu emitowanych gazów prowadzi do wzrostu siły nośnej i spadku ich stężenia powierzchniowego.
Ryż. 6.3. Rozkład stężenia substancji szkodliwych w
atmosfera w pobliżu powierzchni ziemi ze zorganizowanego wzlotu
źródło emisji:
A - strefa niezorganizowanego zanieczyszczenia; B - strefa przenoszenia flar; W - strefa dymu; G - strefa stopniowej redukcji
Dystrybucja zanieczyszczeń gazowych i cząstek pyłu o średnicy poniżej 10 μm, które charakteryzują się nieznaczną szybkością osiadania, podlega ogólnym prawom. W przypadku większych cząstek ten wzór jest naruszony, ponieważ wzrasta szybkość ich sedymentacji pod działaniem grawitacji. Ponieważ duże cząstki są łatwiej wychwytywane podczas odpylania niż małe cząstki, bardzo małe cząstki pozostają w emisjach; ich rozproszenie w atmosferze oblicza się w taki sam sposób jak emisje gazowe.
W zależności od lokalizacji i organizacji emisji, źródła zanieczyszczeń powietrza dzielą się na zacienione i niezacienione, liniowe i punktowe. Źródła punktowe stosuje się, gdy usuwane zanieczyszczenia są skoncentrowane w jednym miejscu. Należą do nich rury wydechowe, szyby, wentylatory dachowe i inne źródła. Substancje szkodliwe emitowane z nich podczas dyspersji nie nakładają się na siebie w odległości dwóch wysokości budynku (po stronie nawietrznej). Źródła liniowe mają znaczny zasięg w kierunku prostopadłym do wiatru. Są to światła napowietrzające, otwarte okna, gęsto rozmieszczone szyby wydechowe i wentylatory dachowe.
Niezacienione lub wysokie sprężyny są luźno umieszczone w zdeformowanym prądzie wiatru. Należą do nich wysokie rury, a także źródła punktowe odprowadzające zanieczyszczenia do wysokości przekraczającej 2,5 N zd. Źródła zacienione lub niskie znajdują się w strefie cofki lub cienia aerodynamicznego powstającego na budynku lub za nim (w wyniku nadmuchu wiatru) na wysokości h £ , 2,5 N zd.
Głównym dokumentem regulującym obliczanie dyspersji i wyznaczanie stężeń powierzchniowych emisji z przedsiębiorstw przemysłowych jest „Metodyka obliczania stężeń w powietrzu atmosferycznym substancji szkodliwych zawartych w emisjach z przedsiębiorstw OND-86”. Technika ta umożliwia rozwiązanie problemów wyznaczania MPE przy rozpraszaniu przez pojedynczy niezacieniony komin, przy wyprowadzaniu przez nisko zacieniony komin oraz przy wyprowadzaniu przez latarnię z warunku zapewnienia MPC w powierzchniowej warstwie powietrza.
Przy określaniu MPE zanieczyszczenia z obliczonego źródła należy wziąć pod uwagę jego stężenie c f w atmosferze, ze względu na emisje z innych źródeł. W przypadku rozpraszania ogrzanych emisji przez pojedynczą niezacienioną rurę
gdzie N- wysokość rury; Q- objętość zużytej mieszanki gazowo-powietrznej wyrzucanej przez rurę; ΔT jest różnicą pomiędzy temperaturą emitowanej mieszaniny gaz-powietrze a temperaturą otaczającego powietrza atmosferycznego, równą średniej temperaturze najcieplejszego miesiąca o godzinie 13:00; ALE - współczynnik zależny od gradientu temperatury atmosfery i określający warunki pionowego i poziomego rozpraszania substancji szkodliwych; kF- współczynnik uwzględniający szybkość osiadania zawieszonych cząstek emisji w atmosferze; m i n są bezwymiarowymi współczynnikami, które uwzględniają warunki wyjścia mieszaniny gaz-powietrze z ujścia rury.
Sprzęt do oczyszczania emisji. W przypadkach, gdy rzeczywiste emisje przekraczają maksymalne dopuszczalne wartości, konieczne jest zastosowanie urządzeń do oczyszczania gazów z zanieczyszczeń w układzie emisyjnym.
Urządzenia do oczyszczania wentylacji i emisji technologicznych do atmosfery dzielą się na: odpylacze (suche, elektryczne, filtry, mokre); eliminatory mgły (niska i duża prędkość); urządzenia do wychwytywania par i gazów (absorpcja, chemisorpcja, adsorpcja i neutralizatory); wielostopniowe urządzenia czyszczące (odpylacze i gazy, odpylacze mgły i zanieczyszczeń stałych, wielostopniowe odpylacze). Ich pracę charakteryzuje szereg parametrów. Najważniejsze z nich to skuteczność czyszczenia, opór hydrauliczny i pobór mocy.
Skuteczność czyszczenia
gdzie C in i C out to stężenia masowe zanieczyszczeń w gazie przed i za aparatem.
W niektórych przypadkach dla pyłów stosowana jest koncepcja frakcyjnej skuteczności czyszczenia.
gdzie C in i oraz C in i to stężenia masowe i-tej frakcji pyłu przed i za odpylaczem.
Do oceny skuteczności procesu czyszczenia wykorzystuje się również współczynnik przebicia substancji W celu przez maszynę czyszczącą:
Jak wynika ze wzorów (6.4) i (6.5) współczynnik przebicia i skuteczność czyszczenia są powiązane zależnością K = 1 - godz.
Opór hydrauliczny aparatu czyszczącego Δp określa się jako różnicę ciśnień przepływu gazu na wlocie aparatu p i wylocie p z aparatu. Wartość Δp wyznacza się doświadczalnie lub oblicza ze wzoru
gdzie - współczynnik oporu hydraulicznego urządzenia; ρ i W - gęstość i prędkość gazu w części projektowej aparatu.
Jeżeli w trakcie procesu czyszczenia zmienia się (zwykle wzrasta) opór hydrauliczny aparatu, to należy wyregulować jego początkową wartość Δp start i końcową wartość Δp end. Po osiągnięciu Δр = Δр con należy przerwać proces czyszczenia i przeprowadzić regenerację (czyszczenie) urządzenia. Ta ostatnia okoliczność ma fundamentalne znaczenie dla filtrów. Dla filtrów Δjasny = (2...5)Δр inicjał
Moc N wzbudnik ruchu gazu jest określany przez opór hydrauliczny i przepływ objętościowy Q oczyszczony gaz
gdzie k- współczynnik mocy, zwykle k= 1.1....1.15; h m - sprawność przenoszenia mocy z silnika elektrycznego na wentylator; zwykle hm = 0,92 ... 0,95; h a - sprawność wentylatora; zwykle h a \u003d 0,65 ... 0,8.
Powszechne zastosowanie do oczyszczania gazów z otrzymanych cząstek suche odpylacze- cyklony (rys. 6.4) różnych typów. Strumień gazu jest wprowadzany do cyklonu rurą 2 stycznie do wewnętrznej powierzchni obudowy 1 i wykonuje ruch rotacyjno-translacyjny wzdłuż ciała do bunkra 4. Pod wpływem siły odśrodkowej cząsteczki pyłu tworzą na ścianie cyklonu warstwę pyłu, która wraz z częścią gazu dostaje się do leja samowyładowczego. Oddzielenie cząstek pyłu od gazu wchodzącego do leja następuje, gdy przepływ gazu w leju jest obrócony o 180°. Uwolniony od kurzu przepływ gazu tworzy wir i opuszcza lej samowyładowczy, powodując powstanie wiru gazu opuszczającego cyklon przez rurę wylotową 3. Szczelność leja jest niezbędna do normalnej pracy cyklonu. Jeżeli lej nie jest hermetyczny, to ze względu na zasysanie przyjaznego powietrza kurz jest odprowadzany z przepływem przez rurę wylotową.
Wiele problemów oczyszczania gazu z pyłu z powodzeniem rozwiązują cyklony cylindryczne (TsN-11 TsN-15, TsN-24, TsP-2) i stożkowe (SK-Tsts 34, SK-TsN-34M i SDK-TsN-33) NIOGAZ. Cyklony cylindryczne NIIO-GAZ są przeznaczone do wychwytywania suchego pyłu z systemów aspiracji. Zaleca się je stosować do wstępnego oczyszczania gazów i instalować przed filtrami lub elektrofiltrami.
Stożkowe cyklony NIIOGAZ serii SK, przeznaczone do oczyszczania gazów z sadzy, mają zwiększoną wydajność w porównaniu do cyklonów typu TsN, co jest osiągane dzięki większemu oporowi hydraulicznemu cyklonów serii SK.
Do oczyszczania dużych mas gazów stosuje się cyklony akumulatorowe, składające się z dużej liczby elementów cyklonów zainstalowanych równolegle. Strukturalnie są one połączone w jeden budynek i mają wspólny dopływ i odpływ gazu. Doświadczenia eksploatacyjne z cyklonami akumulatorowymi wykazały, że skuteczność czyszczenia takich cyklonów jest nieco niższa niż skuteczność poszczególnych elementów ze względu na przepływ gazów między elementami cyklonu. W pracy podano metodę obliczania cyklonów.
Ryż. 6.4. Schemat cyklonu
Czyszczenie elektryczne(filtry elektrostatyczne) - jeden z najbardziej zaawansowanych rodzajów oczyszczania gazów z zawieszonych w nich cząstek pyłu i mgły. Proces ten opiera się na uderzeniowej jonizacji gazu w strefie wyładowania koronowego, przeniesieniu ładunku jonowego na cząstki zanieczyszczeń i ich osadzeniu na elektrodach zbiorczej i koronowej. W tym celu stosuje się elektrofiltry.
Cząsteczki aerozolu wchodzące w strefę między koroną 7 a opadem 2 elektrody (ryc. 6.5), adsorbują jony na ich powierzchni, uzyskując ładunek elektryczny, a tym samym otrzymują przyspieszenie skierowane w stronę elektrody z ładunkiem przeciwnego znaku. Proces ładowania cząstek zależy od ruchliwości jonów, trajektorii ruchu i czasu przebywania cząstek w strefie ładunku koronowego. Biorąc pod uwagę, że ruchliwość jonów ujemnych w powietrzu i spalinach jest większa niż jonów dodatnich, elektrofiltry wykonuje się zwykle z koroną o ujemnej polaryzacji. Czas ładowania cząstek aerozolu jest krótki i mierzony jest w ułamkach sekundy. Ruch naładowanych cząstek do elektrody zbiorczej następuje pod działaniem sił aerodynamicznych i siły oddziaływania pola elektrycznego z ładunkiem cząstki.
Ryż. 6.5. Schemat elektrofiltra
Duże znaczenie dla procesu osadzania się pyłu na elektrodach ma opór elektryczny warstw pyłu. Zgodnie z wielkością oporu elektrycznego rozróżniają:
1) pył o niskiej rezystywności elektrycznej (< 10 4 Ом"см), которые при соприкосновении с электродом мгновенно теряют свой заряд и приобретают заряд, соответствующий знаку электрода, после чего между электродом и частицей возникает сила отталкивания, стремящаяся вернуть частицу в газовый поток; противодействует этой силе только сила адгезии, если она оказывается недостаточной, то резко снижается эффективность процесса очистки;
2) pył o oporności elektrycznej od 10 4 do 10 10 Ohm-cm; są dobrze osadzone na elektrodach i można je łatwo usunąć po wstrząśnięciu;
3) kurz o określonej oporności elektrycznej powyżej 10 10 Ohm-cm; są najtrudniejsze do wychwycenia w elektrofiltrach, ponieważ cząstki są wyładowywane powoli na elektrodach, co w dużej mierze zapobiega osadzaniu się nowych cząstek.
W rzeczywistych warunkach oporność elektryczną pyłu można zmniejszyć przez zwilżenie zakurzonego gazu.
Oznaczanie skuteczności oczyszczania gazów pylistych w elektrofiltrach odbywa się zwykle według wzoru Deutsch:
gdzie my - prędkość cząstki w polu elektrycznym, m/s;
Fsp jest powierzchnią właściwą elektrod zbiorczych, równą stosunkowi powierzchni elementów zbiorczych do natężenia przepływu oczyszczanych gazów, m 2 s/m 3 . Ze wzoru (6.7) wynika, że efektywność oczyszczania gazu zależy od wykładnika W e F sp:
| W e F bije | 3,0 | 3,7 | 3,9 | 4,6 |
| η | 0,95 | 0,975 | 0,98 | 0,99 |
Konstrukcja elektrofiltrów jest zdeterminowana składem i właściwościami oczyszczanych gazów, stężeniem i właściwościami zawieszonych cząstek, parametrami przepływu gazu, wymaganą wydajnością oczyszczania itp. W przemyśle stosuje się kilka typowych konstrukcji suchych i mokrych elektrofiltry stosowane do oczyszczania emisji procesowych (rys. 6.6).
Charakterystyki eksploatacyjne elektrofiltrów są bardzo wrażliwe na zmiany równomierności pola prędkości na wlocie filtra. W celu uzyskania wysokiej skuteczności oczyszczania konieczne jest zapewnienie równomiernego dopływu gazu do elektrofiltra poprzez odpowiednie zorganizowanie drogi gazu zasilającego oraz zastosowanie siatek rozprowadzających w części wlotowej elektrofiltra
Ryż. 6.7. Schemat filtra
Do dokładnego oczyszczania gazów z cząstek i kropli cieczy stosuje się różne metody. filtry. Proces filtracji polega na zatrzymywaniu cząstek zanieczyszczeń na porowatych przegrodach podczas przemieszczania się przez nie rozproszonych mediów. Schemat ideowy procesu filtracji w przegrodzie porowatej przedstawiono na ryc. 6.7. Filtr to korpus 1, oddzielone porowatą przegrodą (elementem filtrującym) 2 do dwóch wnęk. Zanieczyszczone gazy dostają się do filtra, które są oczyszczane podczas przechodzenia przez element filtrujący. Cząsteczki zanieczyszczeń osadzają się na wlotowej części przegrody porowatej i zalegają w porach, tworząc warstwę na powierzchni przegrody 3. W przypadku nowo napływających cząstek warstwa ta staje się częścią ściany filtra, co zwiększa skuteczność czyszczenia filtra i spadek ciśnienia na elemencie filtrującym. Osadzanie się cząstek na powierzchni porów elementu filtrującego następuje w wyniku połączonego działania efektu dotykowego, a także dyfuzji, inercji i grawitacji.
Klasyfikacja filtrów opiera się na rodzaju przegrody filtracyjnej, konstrukcji filtra i jego celu, dokładności czyszczenia itp.
W zależności od rodzaju przegrody filtry są: z warstwami ziarnistymi (stałe, swobodnie wylewane materiały ziarniste, warstwy pseudofluidyzowane); z elastycznymi przegrodami porowatymi (tkaniny, filce, maty włókniste, guma gąbczasta, pianka poliuretanowa itp.); z półsztywnymi przegrodami porowatymi (siatki dziane i tkane, sprasowane spirale i wióry itp.); ze sztywnymi przegrodami porowatymi (ceramika porowata, metale porowate itp.).
Filtry workowe są najszerzej stosowane w przemyśle do czyszczenia na sucho emisji gazów (rys. 6.8).
Mokre płuczki gazowe - odpylacze mokre - są szeroko stosowane, ponieważ charakteryzują się wysoką skutecznością czyszczenia z drobnego pyłu o d h > 0,3 mikrona, a także możliwość oczyszczenia pyłu z gorących i wybuchowych gazów. Odpylacze mokre mają jednak szereg wad, które ograniczają zakres ich zastosowania: tworzenie się szlamu podczas procesu czyszczenia, co wymaga specjalnych systemów do jego przetwarzania; usuwanie wilgoci do atmosfery i tworzenie się osadów w przewodach gazu wylotowego, gdy gazy są schładzane do temperatury punktu rosy; Potrzeba Edycja układów obiegowych do dostarczania wody do odpylacza.
Ryż. 6.8. Filtr workowy:
1 - rękaw; 2 - rama; 3 - rura wylotowa;
4 - urządzenie do regeneracji;
5- rura wlotowa
Urządzenia do czyszczenia na mokro działają na zasadzie osadzania cząsteczek kurzu na powierzchni kropli lub płynnych filmów. Osadzanie się cząstek pyłu na cieczy następuje pod działaniem sił bezwładności i ruchów Browna.
Ryż. 6.9. Schemat płuczki Venturiego
Spośród urządzeń do czyszczenia na mokro, w których osadziły się drobiny kurzu na powierzchni kropel, w praktyce większe zastosowanie mają płuczki Venturiego (rys. 6.9). Główną częścią płuczki jest dysza Venturiego 2. Strumień zapylonego gazu jest dostarczany do jego części konfuzera oraz przez dysze odśrodkowe 1 płyn do irygacji. W części dyszy konfuzującej gaz jest przyspieszany od prędkości wejściowej (W τ = 15...20 m/s) do prędkości w wąskim odcinku dyszy 30...200 m/s i więcej. Proces osadzania się pyłu na kropelkach cieczy jest spowodowany masą cieczy, rozwiniętą powierzchnią kropel oraz dużą prędkością względną cząstek cieczy i pyłu w części konfuser'owej dyszy. Skuteczność czyszczenia w dużej mierze zależy od równomierności rozprowadzenia cieczy w przekroju części myjącej dyszy. W części dyfuzorowej dyszy przepływ jest wyhamowywany do prędkości 15...20 m/s i podawany do łapacza kropel 3. Łapacz kropel jest zwykle wykonany w postaci cyklonu jednokrotnego.
Płuczki Venturiego zapewniają wysoką skuteczność oczyszczania aerozolu przy początkowym stężeniu zanieczyszczeń do 100 g/m 3 . Jeżeli jednostkowe zużycie wody do nawadniania wynosi 0,1 ... 6,0 l / m 3, wówczas wydajność oczyszczania jest równa:
| dh, µm. ……………. η ……………………. | 0.70...0.90 | 5 0.90...0.98 | 0.94...0.99 |
Płuczki Venturiego są szeroko stosowane w systemach oczyszczania gazów z mgieł. Skuteczność oczyszczania powietrza z mgły o średniej wielkości cząstek powyżej 0,3 mikrona sięga 0,999, co jest dość porównywalne z filtrami o wysokiej wydajności.
W skład odpylaczy mokrych wchodzą odpylacze bulgocząco-piankowe z awarią (rys. 6.10, a) oraz kratki przelewowe (rys. 6.10, b). W takich urządzeniach gaz do oczyszczania wchodzi pod ruszt 3, przechodzi przez otwory w ruszcie i bulgocząc przez warstwę płynu i piany 2, jest oczyszczany z kurzu poprzez osadzanie się cząstek na wewnętrznej powierzchni pęcherzyków gazu. Tryb pracy urządzeń uzależniony jest od prędkości nawiewu powietrza pod ruszt. Przy prędkości do 1 m/s obserwuje się bulgoczący tryb pracy aparatu. Dalszemu zwiększeniu prędkości gazu w korpusie 1 aparatu do 2...2,5 m/s towarzyszy pojawienie się nad cieczą warstwy piany, co prowadzi do zwiększenia skuteczności oczyszczania gazu i rozpylenia. porywanie z aparatu. Nowoczesne urządzenia barbotażowo-pianowe zapewniają skuteczność oczyszczania gazów z drobnego pyłu ~0,95...0,96 przy jednostkowych natężeniu przepływu wody 0,4...0,5 l/m. Praktyka obsługi tych urządzeń pokazuje, że są one bardzo wrażliwe na nierówny dopływ gazu pod uszkodzone kraty. Nierównomierny dopływ gazu prowadzi do miejscowego zdmuchiwania filmu cieczy z rusztu. Ponadto kratki aparatu są podatne na zapychanie.
Figa. 6.10. Schemat odpylacza pęcherzykowo-pianowego z
przegrany (a) i przelewem (b) kraty
Do oczyszczenia powietrza z mgieł kwasów, zasad, olejów i innych cieczy stosuje się filtry włókniste - eliminatory mgły. Zasada ich działania polega na osadzaniu się kropel na powierzchni porów, a następnie przepływie cieczy wzdłuż włókien do dolnej części odmgławiacza. Wytrącanie kropel cieczy następuje pod wpływem dyfuzji Browna lub bezwładnościowego mechanizmu oddzielania cząstek zanieczyszczeń z fazy gazowej na elementach filtrujących, w zależności od szybkości filtracji Wf. Odmgławiacze dzielą się na wolnoobrotowe (W f ≤ d 0,15 m/s), w których dominuje mechanizm osadzania rozproszonych kropel, oraz szybkoobrotowe (W f = 2...2,5 m/s), gdzie osadzanie następuje głównie pod wpływem sił bezwładności.
Element filtrujący eliminatora mgły o niskiej prędkości pokazano na ryc. 6.11. W przestrzeń między dwoma cylindrami 3, wykonany z siatek, umieszczony jest włóknisty element filtrujący 4, który jest przymocowany kołnierzem 2 do korpusu odmgławiacza 7. Ciecz osadzona na elemencie filtrującym; spływa do dolnego kołnierza 5 i przez rurkę uszczelnienia wodnego 6 a szkło 7 jest odprowadzane z filtra. Włókniste eliminatory mgły o niskiej prędkości zapewniają wysoką skuteczność oczyszczania gazu (do 0,999) z cząstek mniejszych niż 3 µm i całkowicie wychwytują większe cząstki. Warstwy włókniste powstają z włókna szklanego o średnicy 7...40 mikronów. Grubość warstwy 5...15 cm, opór hydrauliczny suchych wkładów filtracyjnych -200...1000 Pa.
Ryż. 6.11. Schemat elementu filtrującego
pułapka mgły o niskiej prędkości
Szybkoobrotowe eliminatory mgły są mniejsze i zapewniają skuteczność czyszczenia równą 0,9...0,98 przy D/"= 1500...2000 Pa z mgły o cząstkach mniejszych niż 3 µm. Filce z włókien polipropylenowych stosowane są jako wypełnienie filtracyjne w takich odmgławiaczach, które z powodzeniem pracują w rozcieńczonych i stężonych kwasach i alkaliach.
W przypadkach, gdy średnice kropel mgły wynoszą 0,6...0,7 µm lub mniej, w celu uzyskania akceptowalnej skuteczności czyszczenia konieczne jest zwiększenie szybkości filtracji do 4,5...5 m/s, co prowadzi do zauważalne porywanie rozprysku od strony wyjściowej wkładu filtrującego (dryf rozbryzgowy występuje zwykle przy prędkościach 1,7...2,5 m/s). Możliwe jest znaczne ograniczenie porywania rozpylonej cieczy poprzez zastosowanie eliminatorów rozpylenia w konstrukcji eliminatora mgły. Do wychwytywania cząstek cieczy większych niż 5 mikronów stosuje się pułapki zraszające z pakietów siatkowych, w których cząstki cieczy są wychwytywane pod wpływem dotyku i sił bezwładności. Szybkość filtracji w syfonach nie może przekraczać 6 m/s.
Na ryc. 6.12 przedstawia schemat szybkiego eliminatora mgły z włókien z cylindrycznym elementem filtrującym. 3, który jest bębnem perforowanym z pokrywą zaślepiającą. W bębnie założony jest filc grubowłóknisty o grubości 3...5 mm. Wokół bębna na jego zewnętrznej stronie znajduje się syfon 7, który jest zestawem perforowanych płaskich i pofałdowanych warstw winylowych taśm z tworzywa sztucznego. Łapacz rozprysków i element filtrujący są zainstalowane w warstwie cieczy na dole
Ryż. 6.12. Schemat szybkiego eliminatora mgły
Do oczyszczania zasysanego powietrza kąpieli chromowych, zawierających mgłę i rozpryski kwasów chromowego i siarkowego stosuje się filtry włókniste typu FVG-T. W korpusie znajduje się kaseta z materiałem filtrującym - filcem igłowanym, składającym się z włókien o średnicy 70 mikronów, grubości warstwy 4...5 mm.
Metoda absorpcji – oczyszczanie emisji gazów z gazów i par – opiera się na absorpcji tych ostatnich przez ciecz. Do tego celu absorbery. Decydującym warunkiem zastosowania metody absorpcyjnej jest rozpuszczalność par lub gazów w absorbencie. Dlatego w celu usunięcia amoniaku, chloru lub fluorowodoru z emisji procesowych zaleca się stosowanie wody jako absorbentu. Aby uzyskać wysoce wydajny proces absorpcji, wymagane są specjalne rozwiązania konstrukcyjne. Sprzedawane są w postaci wież z wypełnieniem (rys. 6.13), dyszy do bulgotowania piany i innych płuczek. Opis procesu czyszczenia i obliczenia urządzeń podano w pracy.
Ryż. 6.13. Zapakowany schemat wieży:
1 - dysza; 2 - zraszacz
Praca chemisorbery opiera się na pochłanianiu gazów i par przez absorbery ciekłe lub stałe z wytworzeniem słabo rozpuszczalnych lub mało lotnych związków chemicznych. Głównymi aparatami do realizacji procesu są wieże pakowane, aparaty barbotażowo-pianowe, płuczki Venturiego itp. Chemisorpcja - jedna z powszechnych metod oczyszczania spalin z tlenków azotu i oparów kwasów. Skuteczność oczyszczania z tlenków azotu wynosi 0,17 ... 0,86, a z oparów kwaśnych - 0,95.
Metoda adsorpcji opiera się na zdolności niektórych drobnych cząstek stałych do selektywnej ekstrakcji i koncentracji poszczególnych składników mieszaniny gazowej na ich powierzchni. Do tej metody użyj adsorbenty. Jako adsorbenty lub absorbery stosuje się substancje, które mają dużą powierzchnię na jednostkę masy. Zatem powierzchnia właściwa węgli aktywnych sięga 10 5 ... 106 m 2 /kg. Służą do oczyszczania gazów z oparów organicznych, usuwania nieprzyjemnych zapachów i zanieczyszczeń gazowych zawartych w niewielkich ilościach w emisjach przemysłowych, a także lotnych rozpuszczalników i szeregu innych gazów. Jako adsorbenty stosuje się również proste i złożone tlenki (aktywowany tlenek glinu, żel krzemionkowy, aktywowany tlenek glinu, syntetyczne zeolity lub sita molekularne), które mają większą selektywność niż węgle aktywne.
Strukturalnie adsorbery wykonane są w postaci pojemników wypełnionych porowatym adsorbentem, przez który filtrowany jest strumień oczyszczonego gazu. Adsorbery służą do oczyszczania powietrza z oparów rozpuszczalników, eteru, acetonu, różnych węglowodorów itp.
Adsorbery są szeroko stosowane w respiratorach i maskach przeciwgazowych. Wkłady z adsorbentem należy stosować ściśle zgodnie z warunkami pracy określonymi w paszporcie respiratora lub maski przeciwgazowej. Tak więc filtrujący respirator przeciwgazowy RPG-67 (GOST 12.4.004-74) powinien być używany zgodnie z zaleceniami podanymi w tabeli. 6.2 i 6.3.
Główne sposoby ochrony atmosfery przed zanieczyszczeniami przemysłowymi.
Oczyszczanie emisji technologicznych i wentylacyjnych. Oczyszczanie spalin z aerozoli.
1. Główne sposoby ochrony atmosfery przed zanieczyszczeniami przemysłowymi.
Ochrona środowiska to złożony problem, który wymaga wysiłku naukowców i inżynierów wielu specjalności. Najbardziej aktywną formą ochrony środowiska jest:
Tworzenie technologii bezodpadowych i niskoodpadowych;
doskonalenie procesów technologicznych i rozwój nowych urządzeń o niższym poziomie emisji zanieczyszczeń i odpadów do środowiska;
Ekspertyzy środowiskowe wszystkich rodzajów gałęzi przemysłu i produktów przemysłowych;
Wymiana odpadów toksycznych na nietoksyczne;
Zastąpienie odpadów nienadających się do recyklingu na recyklingowane;
Powszechne stosowanie dodatkowych metod i środków ochrony środowiska.
Jako dodatkowe środki ochrony środowiska obowiązują:
urządzenia i systemy oczyszczania emisji gazów z zanieczyszczeń;
przenoszenie przedsiębiorstw przemysłowych z dużych miast na słabo zaludnione obszary o nieodpowiednich i nieprzydatnych gruntach pod rolnictwo;
optymalna lokalizacja przedsiębiorstw przemysłowych, biorąc pod uwagę topografię terenu i różę wiatrów;
tworzenie stref ochrony sanitarnej wokół przedsiębiorstw przemysłowych;
racjonalne planowanie rozwoju miast zapewniające optymalne warunki dla ludzi i roślin;
organizacja ruchu w celu ograniczenia uwalniania substancji toksycznych na terenach mieszkalnych;
organizacja kontroli jakości środowiska.
Tereny pod budowę przedsiębiorstw przemysłowych i obszarów mieszkalnych należy wybierać z uwzględnieniem cech aeroklimatycznych i terenu.
Obiekt przemysłowy powinien znajdować się na płaskim, wzniesieniu, dobrze przewiewanym przez wiatr.
Miejsce zamieszkania nie powinno być wyższe niż teren przedsiębiorstwa, w przeciwnym razie zaleta wysokich rur do rozpraszania emisji przemysłowych jest prawie zanegowana.
O wzajemnej lokalizacji przedsiębiorstw i osiedli decyduje średnia róża wiatrów ciepłego okresu w roku. Obiekty przemysłowe będące źródłem emisji szkodliwych substancji do atmosfery zlokalizowane są poza osiedlami oraz po zawietrznej stronie obszarów mieszkalnych.
Wymagania Norm Sanitarnych Projektowania Zakładów Przemysłowych SN 245 71 stanowią, że obiekty będące źródłem substancji szkodliwych i zapachowych powinny być oddzielone od budynków mieszkalnych strefami ochrony sanitarnej. Wymiary tych stref ustalane są w zależności od:
zdolność przedsiębiorstwa;
warunki realizacji procesu technologicznego;
charakter i ilość szkodliwych i nieprzyjemnie pachnących substancji uwalnianych do środowiska.
Ustanowiono pięć wielkości stref ochrony sanitarnej: dla przedsiębiorstw klasy I - 1000 m, klasy II - 500 m, klasy III - 300 m, klasy IV - 100 m, klasy V - 50 m.
W zależności od stopnia oddziaływania na środowisko przedsiębiorstwa budowy maszyn należą głównie do klas IV i V.
Strefę ochrony sanitarnej można zwiększyć, ale nie więcej niż trzykrotnie, decyzją Głównej Dyrekcji Sanitarno-Epidemiologicznej Ministerstwa Zdrowia Rosji i Gosstroy Rosji w przypadku niesprzyjających warunków aerologicznych dla rozpraszania emisji przemysłowych w atmosferze lub w przypadku braku lub niewystarczającej wydajności urządzeń do przetwarzania.
Wielkość strefy ochrony sanitarnej można zmniejszyć poprzez zmianę technologii, usprawnienie procesu technologicznego oraz wprowadzenie wysoce wydajnych i niezawodnych urządzeń czyszczących.
Strefa ochrony sanitarnej nie może być wykorzystywana do rozbudowy terenu przemysłowego.
Dopuszcza się umieszczanie obiektów o niższej klasie zagrożenia niż główna produkcja, remiza strażacka, garaże, magazyny, biurowce, laboratoria badawcze, parkingi itp.
Strefa ochrony sanitarnej powinna być zagospodarowana i zagospodarowana gatunkami drzew i krzewów gazoodpornych. Od strony osiedla szerokość terenów zielonych powinna wynosić co najmniej 50 m, a przy szerokości strefy do 100 m - 20 m.
Polecamy również
Myślenie produktywne i reprodukcyjne
Rozsądny egoizm - czym jest teoria rozsądnego egoizmu?
Borys Nikołajewicz Jelcyn, pierwszy prezydent Rosji
Walki podziemne. Królowie podziemi. Czym jest „walka nie dla mas”? Gdzie możesz walczyć o pieniądze?
Jakow Pawłow i inni bohaterowie Stalingradu, których musisz znać
Przeżyj wypadek na morzu we śnie - w rzeczywistości przeżyj nową miłość
Ładowanie...