Metode in sredstva varovanja ozračja. Načini in sredstva varovanja ozračja in ocenjevanja njihove učinkovitosti
1
Vsebina
I. Zgradba in sestava ozračja
II. Onesnaževanje zraka:
- Kakovost ozračja in značilnosti njegovega onesnaženja;
Glavne kemične nečistoče, ki onesnažujejo ozračje.
- Osnovne metode zaščite ozračja pred kemičnimi nečistočami;
Klasifikacija sistemov za čiščenje zraka in njihovi parametri.
I. Zgradba in sestava ozračja
Atmosfera - To je plinasta lupina Zemlje, sestavljena iz mešanice različnih plinov in sega do višine več kot 100 km. Ima večplastno strukturo, ki vključuje številne krogle in pavze, ki se nahajajo med njimi. Masa atmosfere je 5,91015 ton, prostornina–
13,2-1020 m 3. Ozračje igra veliko vlogo v vseh naravnih procesih in najprej uravnava toplotni režim in splošne podnebne razmere ter ščiti človeštvo pred škodljivimi kozmičnimi sevanjem.
Glavne plinske komponente ozračja so dušik (78 %), kisik (21 %), argon (0,9 %) in ogljikov dioksid (0,03 %). Plinska sestava ozračja se spreminja z višino. V površinskem sloju se zaradi antropogenih vplivov poveča količina ogljikovega dioksida, zmanjša pa kisik. V nekaterih regijah se zaradi gospodarske dejavnosti poveča količina metana, dušikovih oksidov in drugih plinov v ozračju, kar povzroča takšne škodljive pojave, kot so učinek tople grede, uničenje ozonske plasti, kisli dež in smog.
Atmosferska cirkulacija vpliva na režim rek, tal in vegetacijo ter na eksogene procese oblikovanja reliefa. In končno zrak–
nujen pogoj za življenje na zemlji.
Najgostejša plast zraka, ki meji na zemeljsko površino, se imenuje troposfera. Njegova debelina je: na srednjih zemljepisnih širinah 10-12 km, nad morsko gladino in na polih 1-10 km, na ekvatorju pa 16-18 km.
Zaradi neenakomernega segrevanja s sončno energijo v ozračju nastajajo močni navpični zračni tokovi, v površinskem sloju pa opazimo nestabilnost njegove temperature, relativne vlažnosti, tlaka itd. Toda hkrati je temperatura v troposferi stabilna po višini in se zmanjša za 0,6 °C na vsakih 100 m v območju od +40 do -50 °C. Troposfera vsebuje do 80 % vse vlage, ki je prisotna v ozračju, v njej nastajajo oblaki in nastajajo vse vrste padavin, ki so v bistvu čistilci zraka pred nečistočami.
Nad troposfero je stratosfera, med njima pa tropopavza. Debelina stratosfere je približno 40 km, zrak v njej je nabit, njegova vlažnost je nizka, medtem ko je temperatura zraka od troposfere do višine 30 km nadmorske višine konstantna (približno -50 ° C), nato pa postopoma se dvigne na + 10 ° C na nadmorski višini 50 km. Pod vplivom kozmičnega sevanja in kratkovalovnega dela sončnega ultravijoličnega sevanja se molekule plina v stratosferi ionizirajo, kar povzroči nastanek ozona. Ozonska plast, ki se nahaja do 40 km, igra zelo pomembno vlogo, saj ščiti vse življenje na Zemlji pred ultravijoličnimi žarki.
Stratosfera loči stratosfero od zgornje mezosfere, kjer ozon upada in je temperatura na približno 80 km nadmorske višine -70°C. Ostro temperaturno razliko med stratosfero in mezosfero je mogoče razložiti s prisotnostjo ozonske plasti.
II. Onesnaževanje zraka
1) Kakovost ozračja in značilnosti njegovega onesnaženja
Kakovost ozračja se razume kot celota njegovih lastnosti, ki določajo stopnjo vpliva fizikalnih, kemičnih in bioloških dejavnikov na ljudi, rastlinstvo in živalstvo ter na materiale, strukture in okolje kot celoto. Kakovost ozračja je odvisna od njegove onesnaženosti, sama onesnaženost vanj pa lahko pride iz naravnih in antropogenih virov. Z razvojem civilizacije v onesnaževanju ozračja vse bolj prevladujejo antropogeni viri.
Glede na obliko snovi se onesnaževanje deli na materialno (sestavino), energijsko (parametrično) in materialno-energijsko. Prvi vključujejo mehansko, kemično in biološko onesnaženje, ki so običajno združeni pod splošnim pojmom "nečistoče", drugi - toplotno, zvočno, elektromagnetno in ionizirajoče sevanje ter sevanje v optičnem območju; do tretjega - radionuklidi.
V svetovnem merilu je največja nevarnost onesnaževanje ozračja z nečistočami, saj zrak deluje kot posrednik pri onesnaževanju vseh drugih predmetov narave in prispeva k širjenju velikih množic onesnaženja na velike razdalje. Industrijske emisije v zraku onesnažujejo oceane, zakisajo tla in vodo, spreminjajo podnebje in tanjšajo ozonski plašč.
Onesnaževanje ozračja se razume kot vnos vanj nečistoč, ki jih naravni zrak ne vsebuje ali spreminjanje razmerja med sestavinami naravne sestave zraka.
Prebivalstvo Zemlje in stopnja njegove rasti sta vnaprej določena dejavnika za povečanje intenzivnosti onesnaženja vseh geosfer Zemlje, vključno z atmosfero, saj se z njihovim povečanjem količine in stopnje vsega, kar se pridobiva, proizvaja, porabi. in poslana v povečanje odpadkov. Največjo onesnaženost zraka opazimo v mestih, kjer so pogosti onesnaževalci prah, žveplov dioksid, ogljikov monoksid, dušikov dioksid, vodikov sulfid itd. V nekaterih mestih zrak zaradi posebnosti industrijske proizvodnje vsebuje specifične škodljive snovi, kot je žveplo in klorovodikova kislina, stiren, benz (a) piren, saje, mangan, krom, svinec, metil metakrilat. Skupno je v mestih več sto različnih onesnaževal zraka.
Posebej zaskrbljujoče je onesnaževanje ozračja z na novo ustvarjenimi snovmi in spojinami. WHO ugotavlja, da se od 105 znanih elementov periodnega sistema 90 uporablja v industrijski praksi, na njihovi osnovi pa je bilo pridobljenih več kot 500 novih kemičnih spojin, od katerih je skoraj 10 % škodljivih ali posebej škodljivih.
2) večje kemične nečistoče,
onesnaževala zraka
Obstajajo naravne nečistoče, t.j. ki jih povzročajo naravni procesi, in antropogeni, t.j. ki izhajajo iz gospodarskih dejavnosti človeštva (slika 1). Stopnja onesnaženosti ozračja z nečistočami iz naravnih virov je ozadje in ima majhna odstopanja od povprečne ravni skozi čas.
riž. 1. Shema procesov emisij snovi v ozračje in transformacije
izhodne snovi v produkte z naknadnim obarjanjem v obliki padavin
Antropogeno onesnaževanje odlikuje raznolikost vrst nečistoč in številni viri njihovega sproščanja. Najbolj stabilna območja z visokimi koncentracijami onesnaženja se pojavljajo na mestih aktivne človeške dejavnosti. Ugotovljeno je bilo, da se vsakih 10-12 let obseg svetovne industrijske proizvodnje podvoji, to pa spremlja približno enako povečanje količine onesnaževal, izpuščenih v okolje. Za številna onesnaževala so stopnje rasti njihovih emisij veliko višje od povprečja. Sem spadajo aerosoli težkih in redkih kovin, sintetične spojine, ki ne obstajajo in ne nastajajo v naravi, radioaktivna, bakteriološka in druga onesnaženja.
Nečistoče vstopajo v ozračje v obliki plinov, hlapov, tekočih in trdnih delcev. Plini in hlapi tvorijo mešanice z zrakom, tekoči in trdni delci pa tvorijo aerosole (razpršene sisteme), ki jih delimo na prah (velikosti delcev nad 1 µm), dim (velikosti delcev manj kot 1 µm) in megle (velikosti delcev tekočine manj kot 10 µm). ). Prah je lahko grob (velikost delcev več kot 50 mikronov), srednji (50-10 mikronov) in fin (manj kot 10 mikronov). Glede na velikost delimo tekoče delce na superfino meglico (do 0,5 µm), fino meglico (0,5-3,0 µm), grobo meglico (3-10 µm) in pršilo (nad 10 µm). Aerosoli so pogosto polidisperzni; vsebujejo delce različnih velikosti.
Glavne kemične nečistoče, ki onesnažujejo ozračje, so: ogljikov monoksid (CO), ogljikov dioksid (CO 2), žveplov dioksid (SO 2), dušikovi oksidi, ozon, ogljikovodiki, svinčeve spojine, freoni, industrijski prah.
Glavni viri antropogenega aerosolnega onesnaženja zraka so termoelektrarne (TE), ki porabijo visoko pepelni premog, predelovalne, metalurške, cementne, magnezitne in druge tovarne. Za aerosolne delce iz teh virov je značilna velika kemična raznolikost. Najpogosteje v njihovi sestavi najdemo spojine silicija, kalcija in ogljika, manj pogosto–
kovinski oksidi: železo, magnezij, mangan, cink, baker, nikelj, svinec, antimon, bizmut, selen, arzen, berilij, kadmij, krom, kobalt, molibden in azbest. Še večja raznolikost je značilna za organski prah, vključno z alifatskimi in aromatskimi ogljikovodiki, kislinskimi solmi. Nastane pri zgorevanju ostankov naftnih derivatov, med postopkom pirolize v rafinerijah nafte, petrokemičnih in drugih podobnih podjetjih.
Industrijska odlagališča so stalni viri aerosolnega onesnaženja.–
umetne nasipe iz ponovno odloženega materiala, predvsem razkrivke, ki nastane pri rudarjenju ali iz odpadkov iz predelovalne industrije, termoelektrarn. Tudi proizvodnja cementa in drugih gradbenih materialov je vir onesnaženja zraka s prahom.
Zgorevanje črnega premoga, proizvodnja cementa in taljenje surovega železa povzročijo skupno emisijo prahu v ozračje 170 milijonov ton/leto.
Pomemben del aerosolov nastane v atmosferi, ko trdni in tekoči delci medsebojno delujejo ali z vodno paro. Med nevarne antropogene dejavnike, ki prispevajo k resnemu poslabšanju kakovosti ozračja, je treba uvrstiti njegovo onesnaženje z radioaktivnim prahom. Čas zadrževanja majhnih delcev v spodnji plasti troposfere je v povprečju nekaj dni, v zgornji pa–
20-40 dni. Kar zadeva delce, ki so prišli v stratosfero, lahko ostanejo v njej tudi do enega leta, včasih pa tudi več.
III. Metode in sredstva varovanja ozračja
1) Glavne metode zaščite ozračja
od kemičnih nečistoč
Vse znane metode in sredstva za zaščito ozračja pred kemičnimi nečistočami lahko združimo v tri skupine.
V prvo skupino spadajo ukrepi za zmanjšanje emisijske stopnje, t.j. zmanjšanje količine oddane snovi na enoto časa. V drugo skupino spadajo ukrepi za zaščito ozračja s predelavo in nevtralizacijo škodljivih emisij s posebnimi čistilnimi sistemi. Tretja skupina zajema ukrepe za standardizacijo emisij tako pri posameznih podjetjih in napravah kot v regiji kot celoti.
Za zmanjšanje moči emisij kemičnih nečistoč v ozračje se najpogosteje uporabljajo:
- zamenjava okolju manj prijaznih goriv z okolju prijaznimi;
zgorevanje goriva po posebni tehnologiji;
ustvarjanje zaprtih proizvodnih ciklov.
Zgorevanje goriva po posebni tehnologiji (slika 2) poteka bodisi v fluidizirani (utekočinjeni) postelji bodisi z njihovo predhodno uplinjanjem.
riž. 2. Shema termoelektrarne z naknadnim izgorevanjem
vbrizgavanje dimnih plinov in sorbenta: 1 - parna turbina; 2 - gorilnik;
3 - kotel; 4 - elektrofilter; 5 - generator
Za zmanjšanje stopnje emisij žvepla se izgorevajo trdna, praškasta ali tekoča goriva v vrtinčeni plasti, ki je tvorjena iz trdnih delcev pepela, peska ali drugih snovi (inertnih ali reaktivnih). Trdni delci se vpihujejo v prehajajoče pline, kjer se vrtinčijo, intenzivno mešajo in tvorijo prisilni ravnotežni tok, ki ima praviloma lastnosti tekočine.
Premog in naftna goriva so predhodno uplinjena, vendar se v praksi najpogosteje uporablja uplinjanje premoga. Ker je mogoče proizvedene in izpušne pline v elektrarnah učinkovito očistiti, bodo koncentracije žveplovega dioksida in delcev v njihovih emisijah minimalne.
Eden od obetavnih načinov za zaščito ozračja pred kemičnimi nečistočami je uvedba zaprtih proizvodnih procesov, ki minimizirajo odpadke, ki se sproščajo v ozračje, tako da jih ponovno uporabijo in porabijo, torej pretvorijo v nove izdelke.
2) Razvrstitev sistemov za čiščenje zraka in njihovih parametrov
Po agregacijskem stanju onesnaževala zraka delimo na prah, meglice in plinsko-hlapne nečistoče. Industrijske emisije, ki vsebujejo suspendirane trdne snovi ali tekočine, so dvofazni sistemi. Kontinuirana faza v sistemu so plini in razpršena–
trdni delci ali tekoče kapljice.
itd.................
Za emisije iz industrijskih podjetij je značilna široka paleta disperznih sestav ter drugih fizikalnih in kemijskih lastnosti. V zvezi s tem so bile razvite različne metode za njihovo čiščenje in vrste zbiralnikov plina in prahu - naprave za čiščenje emisij iz onesnaževal.
Metode za čiščenje industrijskih emisij iz prahu lahko razdelimo v dve skupini: metode zbiranja prahu "suhi" način in metode zbiranja prahu "moker" način. Naprave za odpraševanje plinov vključujejo: komore za usedanje prahu, ciklone, porozne filtre, elektrostatične filtre, čistilnike itd.
Najpogostejši zbiralniki suhega prahu so cikloni različne vrste.
Uporabljajo se za lovljenje moke in tobačnega prahu, pepela, ki nastane pri zgorevanju goriva v kotlih. Plinski tok vstopi v ciklon skozi šobo 2 tangencialno na notranjo površino telesa 1 in izvaja rotacijsko-translacijsko gibanje vzdolž telesa. Pod delovanjem centrifugalne sile se prašni delci vržejo na steno ciklona in pod delovanjem gravitacije padejo v zbiralnik prahu 4, očiščen plin pa izstopa skozi izstopno cev 3. Za normalno delovanje ciklona , njegova tesnost je potrebna, če ciklon ni tesen, se zaradi sesanja zunanjega zraka prah odvaja s tokom skozi izhodno cev.
Naloge čiščenja plinov iz prahu je mogoče uspešno rešiti s cilindričnimi (TsN-11, TsN-15, TsN-24, TsP-2) in stožčastimi (SK-TsN-34, SK-TsN-34M, SKD-TsN-33). ) cikloni, ki jih je razvil Raziskovalni inštitut za industrijsko in sanitarno čiščenje plinov (NIIOGAZ). Za normalno delovanje nadtlak plinov, ki vstopajo v ciklone, ne sme presegati 2500 Pa. Hkrati, da bi se izognili kondenzaciji tekočih hlapov, je t plina izbran 30 - 50 ° C nad rosiščem t in glede na pogoje konstrukcijske trdnosti - ne višji od 400 ° C. ciklon je odvisen od njegovega premera, ki se povečuje z rastjo slednjega. Učinkovitost čiščenja ciklonov serije TsN se zmanjša s povečanjem kota vstopa v ciklon. Ko se velikost delcev poveča in premer ciklona zmanjša, se učinkovitost čiščenja poveča. Cilindrični cikloni so zasnovani za zajemanje suhega prahu iz aspiracijskih sistemov in so priporočljivi za uporabo za predobdelavo plinov na vstopu v filtre in elektrostatične filtre. Cikloni TsN-15 so izdelani iz ogljikovega ali nizko legiranega jekla. Kanonični cikloni serije SK, zasnovani za čiščenje plinov iz saj, imajo zaradi večje hidravlične odpornosti večjo učinkovitost v primerjavi s cikloni tipa TsN.
Za čiščenje velikih mas plinov se uporabljajo baterijski cikloni, ki so sestavljeni iz večjega števila vzporedno nameščenih ciklonskih elementov. Strukturno so združeni v eno zgradbo in imajo skupno oskrbo in odvajanje plina. Izkušnje delovanja baterijskih ciklonov so pokazale, da je učinkovitost čiščenja takšnih ciklonov nekoliko nižja od učinkovitosti posameznih elementov zaradi pretoka plinov med ciklonskimi elementi. Domača industrija proizvaja baterijske ciklone tipa BC-2, BCR-150u itd.
Rotacijski zbiralniki prahu so centrifugalne naprave, ki hkrati s gibanjem zraka očistijo prašne frakcije, večje od 5 mikronov. So zelo kompaktni, ker. ventilator in zbiralnik prahu sta običajno združena v eni enoti. Posledično med namestitvijo in delovanjem takšnih strojev ni potreben dodaten prostor za namestitev posebnih naprav za zbiranje prahu pri premikanju prašnega toka z navadnim ventilatorjem.
Strukturni diagram najpreprostejšega rotacijskega zbiralnika prahu je prikazan na sliki. Med delovanjem ventilatorskega kolesa 1 se prašni delci zaradi centrifugalnih sil vržejo na steno spiralnega ohišja 2 in se po njej premikajo v smeri izpušne luknje 3. S prahom obogaten plin se odvaja skozi poseben dovod prahu 3. v zabojnik za prah, očiščen plin pa vstopi v izpušno cev 4 .
Za izboljšanje učinkovitosti zbiralnikov prahu te zasnove je treba povečati hitrost prenosa očiščenega toka v spiralnem ohišju, vendar to vodi do močnega povečanja hidravličnega upora aparata ali zmanjšanja polmera ukrivljenosti. spirale ohišja, vendar to zmanjša njegovo zmogljivost. Takšni stroji zagotavljajo dovolj visoko učinkovitost čiščenja zraka, hkrati pa zajemajo relativno velike prašne delce - več kot 20 - 40 mikronov.
Bolj obetavni rotacijski separatorji prahu, zasnovani za čiščenje zraka iz delcev > 5 μm, so protitočni rotacijski separatorji prahu (PRP). Ločevalnik prahu je sestavljen iz votlega rotorja 2 s perforirano površino vgrajeno v ohišje 1 in ventilatorskega kolesa 3. Rotor in ventilatorsko kolo sta nameščena na skupni gredi. Med delovanjem separatorja prahu prašni zrak vstopi v ohišje, kjer se vrti okoli rotorja. Zaradi vrtenja prašnega toka nastanejo centrifugalne sile, pod vplivom katerih se suspendirani prašni delci nagibajo k izstopanju iz njega v radialni smeri. Vendar aerodinamične sile upora delujejo na te delce v nasprotni smeri. Delci, katerih centrifugalna sila je večja od sile aerodinamičnega upora, se vržejo na stene ohišja in vstopijo v zalogovnik 4. Prečiščen zrak se s pomočjo ventilatorja odvaja skozi perforacijo rotorja.
Učinkovitost čiščenja PRP je odvisna od izbranega razmerja centrifugalnih in aerodinamičnih sil in lahko teoretično doseže 1.
Primerjava PRP s cikloni kaže na prednosti rotacijskih zbiralnikov prahu. Torej so skupne dimenzije ciklona 3-4-kratne, specifična poraba energije za čiščenje 1000 m 3 plina pa je 20-40% večja od PRP, če so vse ostale enake. Vendar pa rotacijski zbiralniki prahu zaradi relativne zapletenosti procesa načrtovanja in delovanja v primerjavi z drugimi napravami za suho čiščenje plinov pred mehanskimi nečistočami niso bili široko uporabljeni.
Za ločitev toka plina na očiščen plin in s prahom obogaten plin, louvered ločevalnik prahu. Na rešetki z rešetkami 1 je tok plina s pretokom Q razdeljen na dva kanala s pretokom Q 1 in Q 2 . Običajno Q 1 = (0,8-0,9) Q in Q 2 = (0,1-0,2) Q. Ločitev prašnih delcev od glavnega plinskega toka na rešetki nastane pod delovanjem inercialnih sil, ki nastanejo zaradi vrtenja plinskega toka na vhodu v rešetko, kot tudi zaradi učinka odboja delcev od površine rešetka ob udarcu. S prahom obogaten plinski tok po loputi se pošlje v ciklon, kjer se očisti iz delcev in se ponovno uvede v cevovod za loputo. Ločevalniki prahu z rešetkami so enostavne zasnove in dobro sestavljeni v plinskih kanalih, kar zagotavlja učinkovitost čiščenja 0,8 ali več za delce, večje od 20 mikronov. Uporabljajo se za čiščenje dimnih plinov od grobega prahu pri t do 450 - 600 o C.
Elektrofilter. Električno čiščenje je ena najnaprednejših vrst čiščenja plina iz prahu in delcev megle, suspendiranih v njih. Ta proces temelji na udarni ionizaciji plina v coni koronskega razelektritve, prenosu naboja ionov na delce nečistoč in odlaganju slednjih na zbiralne in koronske elektrode. Zbirne elektrode 2 so priključene na pozitivni pol usmernika 4 in ozemljene, koronske elektrode pa na negativni pol. Delci, ki vstopajo v elektrofilter, so priključeni na pozitivni pol usmernika 4 in ozemljeni, koronske elektrode pa se napolnijo z nečistočimi ioni ana. običajno že imajo majhen naboj, pridobljen zaradi trenja ob stene cevovodov in opreme. Tako se negativno nabiti delci premikajo proti zbiralni elektrodi, pozitivno nabiti delci pa se usedejo na negativno koronsko elektrodo.
Filtri se pogosto uporablja za fino čiščenje emisij plinov iz nečistoč. Postopek filtracije sestoji iz zadrževanja delcev nečistoč na poroznih predelnih stenah, ko se premikajo skozi njih. Filter je ohišje 1, razdeljeno s porozno pregrado (filter-
element) 2 v dve votlini. V filter vstopijo onesnaženi plini, ki se ob prehodu skozi filtrirni element očistijo. Delci nečistoč se usedejo na vstopni del porozne predelne stene in se zadržujejo v porah ter tvorijo plast 3 na površini predelne stene.
Glede na vrsto predelnih sten so filtri: - z zrnatimi plastmi (fiksirani prosto vliti zrnati materiali), sestavljeni iz zrn različnih oblik, ki se uporabljajo za čiščenje plinov pred večjimi nečistočami. Za čiščenje plinov iz prahu mehanskega izvora (iz drobilnikov, sušilnikov, mlinov itd.) se pogosteje uporabljajo gramozni filtri. Takšni filtri so poceni, enostavni za uporabo in zagotavljajo visoko učinkovitost čiščenja (do 0,99) plinov iz grobega prahu.
S fleksibilnimi poroznimi predelnimi stenami (tkanine, klobučevine, gobasta guma, poliuretanska pena itd.);
S poltrdimi poroznimi predelnimi stenami (pletene in tkane mreže, stisnjene spirale in ostružki itd.);
S trdimi poroznimi predelnimi stenami (porozna keramika, porozne kovine itd.).
Najbolj razširjeni v industriji za kemično čiščenje emisij plinov iz nečistoč so vrečasti filtri. V ohišju filtra 2 je nameščeno potrebno število tulcev 1, v notranjo votlino katerega se iz dovodne cevi 5 dovaja prašni plin. Delci onesnaženja zaradi sita in drugih učinkov se usedejo v kup in tvorijo plast prahu na notranja površina rokavov. Prečiščen zrak izstopi iz filtra skozi cev 3. Ko je dosežen največji dovoljeni padec tlaka na filtru, ga odklopimo iz sistema in regeneriramo s stresanjem pušev z njihovo obdelavo s prezračevanjem s stisnjenim plinom. Regeneracijo izvaja posebna naprava 4.
Pri povišanih koncentracijah nečistoč v zraku se uporabljajo zbiralniki prahu različnih vrst, vključno z elektrostatičnimi filtri. Filtri se uporabljajo za fino čiščenje zraka s koncentracijami nečistoč, ki ne presegajo 50 mg/m 3, če se zahtevano fino čiščenje zraka pojavi pri visokih začetnih koncentracijah nečistoč, se čiščenje izvede v sistemu serijsko povezanih zbiralnikov prahu in filtrov.
Aparat mokro čiščenje plini so razširjeni, tk. zanje je značilna visoka učinkovitost čiščenja finih prahov z d h ≥ (0,3-1,0) μm ter možnost čiščenja prahu iz vročih in eksplozivnih plinov, vendar imajo mokri zbiralniki prahu številne pomanjkljivosti, ki omejujejo njihov obseg: blato, ki zahteva posebne sisteme za svojo obdelavo; odstranjevanje vlage v ozračje in nastanek usedlin v izstopnih plinskih kanalih, ko se plini ohladijo na temperaturo rosišča; potreba po ustvarjanju obtočnih sistemov za dovod vode v zbiralnik prahu.
Mokra čistila delujejo na principu odlaganja prašnih delcev na površino bodisi kapljic tekočine bodisi tekočih filmov. Sedimentacija prašnih delcev na tekočini nastane pod delovanjem vztrajnostnih sil in Brownovega gibanja.
Med napravami za mokro čiščenje z odlaganjem prašnih delcev na površino kapljic je v praksi bolj uporabna Venturi čistilniki. Glavni del čistilnika je Venturijeva šoba 2, v konfuzni del katere se dovaja prašni plinski tok in skozi centrifugalne šobe 1 dovaja tekočina za namakanje. V konfuzijskem delu šobe se plin pospeši od vhodne hitrosti 15–20 m/s do hitrosti v ozkem delu šobe 30–200 m/s, v difuzorskem delu šobe pa tok se upočasni na hitrost 15–20 m/s in se dovaja v lovilec kapljic 3. Lovilnik kapljic je običajno izdelan v obliki pretočnega ciklona. Venturi čistilniki zagotavljajo visoko učinkovitost čiščenja aerosolov s povprečno velikostjo delcev 1-2 mikrona pri začetni koncentraciji nečistoč do 100 g/m 3 .
Vključujejo zbiralnike mokrega prahu Zbiralci prahu iz mehurčkov s potopnimi in prelivnimi rešetkami. V takih napravah plin za čiščenje vstopi pod rešetko 3, prehaja skozi luknje v rešetki in se pod pritiskom, prehaja skozi plast tekočine ali pene 2, očisti iz dela prahu zaradi odlaganja delcev na notranja površina plinskih mehurčkov. Način delovanja naprav je odvisen od hitrosti dovoda zraka pod rešetko. Pri hitrosti do 1 m/s opazimo brbotajoč način delovanja aparata. Nadaljnje povečanje hitrosti plina v telesu aparata z 1 na 2-2,5 m/s spremlja pojav penaste plasti nad tekočino, kar vodi do povečanja učinkovitosti čiščenja plina in odvzema pršila iz aparat. Sodobne naprave za mehurčkanje pene zagotavljajo učinkovitost čiščenja plina iz drobnega prahu ≈ 0,95-0,96 pri specifični porabi vode 0,4-0,5 l/m 3 . Toda te naprave so zelo občutljive na neenakomerno oskrbo s plinom pod okvarjenimi rešetkami, kar vodi do lokalnega odpihovanja tekočega filma z rešetke. Mreže so nagnjene k zamašitvi.
Metode čiščenja industrijskih emisij iz plinastih onesnaževal so glede na naravo poteka fizikalnih in kemijskih procesov razdeljene v pet glavnih skupin: izpiranje emisij s topili nečistoč (absorpcija); izpiranje emisij z raztopinami reagentov, ki kemično vežejo nečistoče (kemisorpcija); absorpcija plinastih nečistoč s trdnimi aktivnimi snovmi (adsorpcija); toplotna nevtralizacija izpušnih plinov in uporaba katalitične pretvorbe.
metoda absorpcije. V tehnikah čiščenja emisij plinov se postopek absorpcije pogosto imenuje čistilnik proces. Čiščenje emisij plinov z absorpcijsko metodo je sestavljeno iz ločitve zmesi plin-zrak na njene sestavne dele z absorpcijo ene ali več plinskih komponent (absorbatov) te zmesi s tekočim absorbentom (absorbentom), da nastane raztopina.
Gonilna sila tukaj je koncentracijski gradient na meji faze plin-tekočina. V tekočini raztopljena komponenta plinsko-zračne mešanice (absorbat) zaradi difuzije prodre v notranje plasti absorbenta. Postopek poteka hitreje, večja je površina ločevanja faz, turbulenca tokov in difuzijski koeficienti, torej pri načrtovanju absorberjev je treba posebno pozornost nameniti organizaciji stika toka plina s tekočim topilom in izbiri. vpojne tekočine (absorbenta).
Odločilni pogoj za izbiro absorbenta je topnost ekstrahirane komponente v njem in njena odvisnost od temperature in tlaka. Če je topnost plinov pri 0 °C in parcialnem tlaku 101,3 kPa na stotine gramov na 1 kg topila, se takšni plini imenujejo zelo topni.
Organizacija stika plinskega toka s tekočim topilom se izvaja bodisi s prehajanjem plina skozi nabito kolono, bodisi s pršenjem tekočine ali z mehurčki plina skozi absorbirajočo plast tekočine. Glede na uporabljen način stika plin-tekočina so: polnjeni stolpi: šobeni in centrifugalni čistilniki, Venturi čistilniki; mehurčkasta pena in drugi čistilci.
Splošna ureditev protivetrnega pakirnega stolpa je prikazana na sliki. Onesnažen plin vstopi na dno stolpa, očiščen pa ga zapusti skozi vrh, kjer s pomočjo enega ali več brizgalk 2
vnese se čisti absorbent, izrabljeno raztopino pa vzamemo z dna. Prečiščeni plin se običajno odvaja v ozračje. 
Tekočina, ki zapusti absorber, se regenerira, desorbira kontaminant in se vrne v proces ali odstrani kot odpadek (stranski produkt). Kemično inertna embalaža 1, ki zapolnjuje notranjo votlino kolone, je zasnovana tako, da poveča površino tekočine, ki se širi po njej v obliki filma. Kot embalaže se uporabljajo telesa različnih geometrijskih oblik, za vsako od njih je značilna lastna specifična površina in odpornost proti gibanju plinskega toka.
Izbira metode čiščenja je določena s tehnično-ekonomskim izračunom in je odvisna od: koncentracije onesnaževala v prečiščenem plinu in zahtevane stopnje čiščenja, odvisno od ozadja onesnaženosti ozračja v dani regiji; prostornine očiščenih plinov in njihova temperatura; prisotnost spremljajočih plinastih nečistoč in prahu; potreba po določenih izdelkih za odstranjevanje in razpoložljivost potrebnega sorbenta; velikost razpoložljivih površin za gradnjo čistilne naprave; razpoložljivost potrebnega katalizatorja, zemeljskega plina itd.
Pri izbiri instrumentacije za nove tehnološke procese, kot tudi pri rekonstrukciji obstoječih čistilnih naprav za plin, je treba upoštevati naslednje zahteve: maksimalna učinkovitost procesa čiščenja v širokem razponu obremenitvenih lastnosti ob nizkih stroških energije; enostavnost oblikovanja in vzdrževanja; kompaktnost in možnost izdelave naprav ali posameznih enot iz polimernih materialov; možnost dela na obtočnem namakanju ali na samonamakanju. Glavno načelo, ki bi moralo biti osnova za načrtovanje čistilnih naprav, je maksimalno možno zadrževanje škodljivih snovi, toplote in njihovo vračanje v tehnološki proces.
Naloga št. 2: Oprema je nameščena v obratu za predelavo žita, ki je vir emisij žitnega prahu. Za odstranitev iz delovnega območja je oprema opremljena z aspiracijskim sistemom. Za čiščenje zraka, preden se izpusti v ozračje, se uporablja naprava za zbiranje prahu, sestavljena iz enega ali baterijskega ciklona.
Določite: 1. Največjo dovoljeno emisijo žitnega prahu.
2. Izberite zasnovo naprave za zbiranje prahu, ki jo sestavljajo cikloni Raziskovalnega inštituta za industrijsko in sanitarno čiščenje plinov (NII OGAZ), določite njeno učinkovitost po urniku in izračunajte koncentracijo prahu na vstopu in izstopu iz ciklona.
Višina emisijskega vira H = 15 m,
Hitrost izstopa mešanice plina in zraka iz vira w približno = 6 m/s,
premer ustja vzmeti D = 0,5 m,
Temperatura emisije T g \u003d 25 ° C,
Temperatura okolja T v \u003d _ -14 o C,
Povprečna velikost prašnih delcev d h = 4 µm,
MPC zrnat prah = 0,5 mg / m 3,
Koncentracija zrnatega prahu v ozadju С f = 0,1 mg/m 3 ,
Podjetje se nahaja v moskovski regiji,
Teren je miren.
Odločitev 1. Določite MPE zrnatega prahu:
M pdv = 
, mg / m 3
iz definicije MPE imamo: C m \u003d C pdc - C f \u003d 0,5-0,1 \u003d 0,4 mg / m3,
Stopnja pretoka mešanice plina in zraka V 1 = 
,
DT \u003d T g - T in \u003d 25 - (-14) \u003d 39 o C,
določimo emisijske parametre: f =1000 
, potem
m = 1/(0,67+0,1 + 0,34) = 1/(0,67 + 0,1 +0,34) = 0,8.
V m = 0,65 
, potem
n = 0,532 V m 2 - 2,13 V m + 3,13 \u003d 0,532 × 0,94 2 - 2,13 × 0,94 + 3,13 = 1,59 in
M pdv = 
g/s.
2. Izbira čistilne naprave in določitev njenih parametrov.
a) Izbira naprave za zbiranje prahu je narejena po katalogih in tabelah ("Prezračevanje, klimatizacija in čiščenje zraka v podjetjih živilske industrije" E.A. Shtokman, V.A. Shilov, E.E. Novgorodsky et al., M., 1997). Kriterij izbire je zmogljivost ciklona, t.j. pretok mešanice plina in zraka, pri katerem ima ciklon največji izkoristek. Pri reševanju težave bomo uporabili tabelo:
Prva vrstica vsebuje podatke za en ciklon, druga vrstica za baterijski ciklon.
Če je izračunana zmogljivost v območju med tabelarnimi vrednostmi, je izbrana zasnova naprave za zbiranje prahu z najbližjo višjo zmogljivostjo.
Določimo urno produktivnost čistilne naprave:
V h \u003d V 1 × 3600 = 1,18 × 3600 = 4250 m 3 / h
Glede na tabelo glede na najbližjo večjo vrednost V h = 4500 m 3 / h izberemo napravo za zbiranje prahu v obliki enega samega ciklona TsN-11 s premerom 800 mm.
b) Glede na graf na sliki 1 vloge je učinkovitost naprave za zbiranje prahu s povprečnim premerom prašnih delcev 4 μm h och = 70 %.
c) Določite koncentracijo prahu na izstopu iz ciklona (na ustju vira):
C ven = 
Največja koncentracija prahu v očiščenem zraku C in je določena z:
C v = 
.
Če je dejanska vrednost C in večja od 1695 mg/m 3 , naprava za zbiranje prahu ne bo dala želenega učinka. V tem primeru je treba uporabiti naprednejše metode čiščenja.
3. Določite indikator onesnaženosti
P = 
,
kjer je M masa emisije onesnaževal, g/s,
Kazalnik onesnaženosti kaže, koliko čistega zraka je potrebno za "raztapljanje" onesnaževala, ki ga oddaja vir na enoto časa, do MPC, ob upoštevanju koncentracije v ozadju.
P = 
.
Letni indeks onesnaženosti je skupni indeks onesnaženosti. Za določitev najdemo maso letnih emisij žitnega prahu:
M leto \u003d 3,6 × M NDP × T × d × 10 -3 = 3,6 × 0,6 × 8 × 250 × 10 -3 = 4,32 t / leto, nato
åR = 
.
Indeks onesnaženosti je nujen za primerjalno oceno različnih virov emisij.
Za primerjavo izračunajmo EP za žveplov dioksid iz prejšnjega problema za isto časovno obdobje:
M leto \u003d 3,6 × M NDP × T × d × 10 -3 = 3,6 × 0,71 × 8 × 250 × 10 -3 = 5,11 t / leto, nato
åR = 
In za zaključek je potrebno narisati skico izbranega ciklona po dimenzijah, navedenih v dodatku, v poljubnem merilu.
Nadzor onesnaževanja. Plačilo za okoljsko škodo.
Pri izračunu količine onesnaževalca, t.j. izmetne mase določata dve količini: bruto emisija (t/leto) in največja posamezna emisija (g/s). Vrednost bruto emisije se uporablja za splošno oceno onesnaženosti zraka po določenem viru ali skupini virov in je tudi osnova za izračun plačil za onesnaževanje sistema varstva okolja.
Največja enkratna emisija omogoča oceno stanja onesnaženosti atmosferskega zraka v določenem trenutku in je začetna vrednost za izračun največje površinske koncentracije onesnaževalca in njegove razpršenosti v ozračju.
Pri oblikovanju ukrepov za zmanjšanje emisij onesnaževal v ozračje je treba vedeti, kakšen prispevek vsak vir prispeva k celotni sliki onesnaženosti ozračja na območju, kjer se nahaja podjetje.
TSV - začasno dogovorjena sprostitev. Če pri posameznem podjetju ali skupini podjetij, ki se nahajajo na istem območju (S F je velik), vrednosti MPE iz objektivnih razlogov trenutno ni mogoče doseči, potem v dogovoru z organom, ki izvaja državni nadzor nad varstvom ozračja. od onesnaževanja, sprejetje postopnega zmanjševanja emisij na vrednosti NDP in razvoj posebnih ukrepov za to.
Plačila se pobirajo za naslednje vrste škodljivih vplivov na okolje: - emisije onesnaževal v ozračje iz stacionarnih in mobilnih virov;
Izpust onesnaževal v površinska in podzemna vodna telesa;
Odlaganje odpadkov;
dr. vrste škodljivih učinkov (hrup, vibracije, elektromagnetni in sevalni učinki itd.).
Obstajata dve vrsti osnovnih plačilnih standardov:
a) za emisije, izpuste onesnaževal in odlaganje odpadkov v sprejemljivih mejah
b) za emisije, izpuste onesnaževal in odlaganje odpadkov v določenih mejah (začasno dogovorjeni standardi).
Osnovne plačilne stopnje se določijo za vsako onesnaževalo (odpadno) sestavino ob upoštevanju stopnje njihove nevarnosti za sistem varstva okolja in javno zdravje.
Stopnje pristojbin za onesnaževanje okolja so določene v Odloku vlade Ruske federacije z dne 12. junija 2003 št. št. 344 "O standardih plačila za emisije onesnaževal v atmosferski zrak iz stacionarnih in mobilnih virov, izpustov onesnaževal v površinska in podzemna vodna telesa, odstranjevanje proizvodnih in potrošnih odpadkov" za 1 tono v rubljih:
Plačilo za emisije onesnaževal, ki ne presegajo standardov, določenih za uporabnika narave:
П = С Н × М Ф, z М Ф £ М Н,
kjer je МФ dejanska emisija onesnaževala, t/leto;
MN je najvišji dovoljeni standard za to onesnaževalo;
SN je stopnja plačila za emisijo 1 tone tega onesnaževala v mejah dovoljenih emisijskih standardov, rub/t.
Plačilo za emisije onesnaževal v okviru določenih emisijskih mej:
P \u003d C L (M F - M N) + C N M N, z M N< М Ф < М Л, где
C L - stopnja plačila za emisijo 1 tone onesnaževala znotraj določenih mejnih vrednosti emisij, rub / t;
M L je ugotovljena meja za emisijo določenega onesnaževala, t/leto.
Plačilo za presežne emisije onesnaževal:
P \u003d 5 × S L (M F - M L) + S L (M L - M N) + S N × M N, z M F > M L.
Plačilo za emisije onesnaževal, kadar za uporabnika narave niso določeni standardi za emisije onesnaževal ali globe:
P = 5 × S L × M F
Plačila za največje dovoljene emisije, izpuste onesnaževal, odlaganje odpadkov se izvajajo na račun stroškov proizvodov (del, storitev), za njihovo preseganje pa na račun dobička, ki ostane na razpolago uporabniku narave.
Plačila za onesnaževanje okolja prejemajo:
19 % v zvezni proračun,
81 % v proračun subjekta Zveze.
Naloga št. 3. "Izračun tehnoloških emisij in plačila za onesnaževanje okolja na primeru pekarne"
Glavnina onesnaževal, kot so etilni alkohol, ocetna kislina, acetaldehid, se tvori v pekah, od koder se zaradi naravnega vleka odstranjujejo skozi izpušne kanale ali pa se v ozračje izpuščajo po kovinskih ceveh ali jaških, visokih najmanj 10–15 m. Emisije prahu iz moke se pojavljajo predvsem v skladiščih moke. Oksidi dušika in ogljika nastajajo pri zgorevanju zemeljskega plina v pekarskih komorah.
Začetni podatki:
1. Letna proizvodnja pekarne v Moskvi - 20.000 ton / leto pekovskih izdelkov, vklj. pekovski izdelki iz pšenične moke - 8.000 t/leto, pekovski izdelki iz ržene moke - 5.000 t/leto, pekovski izdelki iz mešanih zvitkov - 7.000 t/leto.
2. Receptni zvitek: 30 % pšenične moke in 70 % ržene moke
3. Pogoj skladiščenja moke - v razsutem stanju.
4. Gorivo v pečeh in kotlih - zemeljski plin.
I. Tehnološke emisije pekarne.
II. Plačilo za onesnaževanje zraka, če MPE za:
Etilni alkohol - 21 ton / leto,
ocetna kislina - 1,5 t/leto (SSV - 2,6 t/leto),
ocetni aldehid - 1 t / leto,
Prah iz moke - 0,5 t / leto,
Dušikovi oksidi - 6,2 t / leto,
Ogljikovi oksidi - 6 t/leto.
1. V skladu z metodologijo Vseruskega raziskovalnega inštituta KhP se tehnološke emisije med peko pekovskih izdelkov določijo z metodo specifičnih kazalnikov:
M \u003d B × m, kjer
M je količina emisij onesnaževal v kg na enoto časa,
B - proizvodnja v tonah za isto časovno obdobje,
m je specifični kazalnik emisij onesnaževal na enoto proizvodnje, kg/t.
Specifične emisije onesnaževal v kg/t končnih izdelkov.
1. Etilni alkohol: pekovski izdelki iz pšenične moke - 1,1 kg / t,
pekovski izdelki iz ržene moke - 0,98 kg / t.
2. Ocetna kislina: pekovski izdelki iz pšenične moke - 0,1 kg / t,
pekovski izdelki iz ržene moke – 0,2 kg/t.
3. Ocetni aldehid - 0,04 kg / t.
4. Prah iz moke - 0,024 kg/t (za skladiščenje moke v razsutem stanju), 0,043 kg/t (za kontejnersko skladiščenje moke).
5. Dušikovi oksidi - 0,31 kg / t.
6. Ogljikovi oksidi - 0,3 kg/t.
I. Izračun tehnoloških emisij:
1. Etilni alkohol:
M 1 = 8000 × 1,1 \u003d 8800 kg / leto;
M 2 \u003d 5000 × 0,98 \u003d 4900 kg / leto;
M 3 \u003d 7000 (1,1 × 0,3 + 0,98 × 0,7) = 7133 kg / leto;
skupna emisija M \u003d M 1 + M 2 + M 3 = 8800 + 4900 + 7133 = 20913 kg / leto.
2. ocetna kislina:
Pekovski izdelki iz pšenične moke
M 1 = 8000 × 0,1 \u003d 800 kg / leto;
Pekovski izdelki iz ržene moke
M 2 \u003d 5000 × 0,2 \u003d 1000 kg / leto;
Pekovski izdelki iz mešanih zvitkov
M 3 \u003d 7000 (0,1 × 0,3 + 0,2 × 0,7) = 1190 kg / leto,
skupna emisija M \u003d M 1 + M 2 + M 3 = 800 + 1000 + 1190 = 2990 kg / leto.
3. Ocetni aldehid М = 20000 × 0,04 = 800 kg/leto.
4. Prah iz moke М = 20000 × 0,024 = 480 kg/leto.
5. Dušikovi oksidi М = 20000 × 0,31 = 6200 kg/leto.
6. Ogljikovi oksidi М = 20000 × 0,3 = 6000 kg/leto.
II. Izračun plačila za onesnaževanje sistema varstva okolja.
1. Etilni alkohol: M N = 21 t / leto, M F = 20,913 t / leto Þ P = C N × M f = 0,4 × 20,913 = 8,365 rubljev.
2. Ocetna kislina: M N = 1,5 t / leto, M L = 2,6 t / leto, M F = 2,99 t / leto 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 rubljev.
3. Ocetni aldehid: M H = 1 t / leto, M F = 0,8 t / leto Þ P \u003d C H × M F = 68 × 0,8 = 54,4 rubljev.
4. Prah iz moke: M N = 0,5 t/leto, M F = 0,48 t/leto Þ P = C N × M F = 13,7 × 0,48 = 6,576 rubljev.
5. Dušikov oksid: M N = 6,2 t / leto, M F = 6,2 t / leto Þ P = C N × M F = 35 × 6,2 = 217 rubljev.
6. Ogljikov oksid: М Н = 6 t/leto, М Ф = 6 t/leto Þ
P \u003d C N × M F = 0,6 × 6 = 3,6 rubljev.
Koeficient ob upoštevanju okoljskih dejavnikov za osrednjo regijo Ruske federacije = 1,9 za atmosferski zrak, za mesto je koeficient 1,2.
åP = 876,191 1,9 1,2 = 1997,72 rubljev
KONTROLNE NALOGE.
vaja 1
| številka možnosti | Produktivnost kotlovnice Q približno, MJ/h | Višina vira H, m | Premer ustja D, m | Ozadje koncentracije 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 |
Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja je preprosto. Uporabite spodnji obrazec
Študentje, podiplomski študenti, mladi znanstveniki, ki uporabljajo bazo znanja pri študiju in delu, vam bodo zelo hvaležni.
Gostuje na http://www.allbest.ru/
Ministrstvo za izobraževanje in znanost Ruske federacije
Zvezna državna proračunska izobraževalna ustanova
višja strokovna izobrazba
"Don State Technical University" (DSTU)
Načini in sredstva varovanja ozračja in ocenjevanja njihove učinkovitosti
Izvedeno:
študent skupine MTS IS 121
Kolemasova A.S.
Rostov na Donu
Uvod
2. Mehansko čiščenje plinov
Uporabljeni viri
Uvod
Za ozračje je značilna izjemno visoka dinamika, tako zaradi hitrega gibanja zračnih mas v stranski in navpični smeri, kot tudi velikih hitrosti, različnih fizikalnih in kemičnih reakcij, ki se v njem dogajajo. Ozračje je videti kot ogromen "kemični kotel", na katerega vplivajo številni in spremenljivi antropogeni in naravni dejavniki. Plini in aerosoli, ki se sproščajo v ozračje, so zelo reaktivni. Prah in saje, ki nastajajo med zgorevanjem goriva, gozdni požari absorbirajo težke kovine in radionuklide ter lahko, ko se odlagajo na površje, onesnažijo velika območja in vstopijo v človeško telo skozi dihala.
Onesnaževanje ozračja je neposreden ali posreden vnos katere koli snovi vanj v takšni količini, ki vpliva na kakovost in sestavo zunanjega zraka, pri čemer škoduje ljudem, živi in neživi naravi, ekosistemom, gradbenim materialom, naravnim virom - celotnemu okolju.
Čiščenje zraka pred nečistočami.
Za zaščito ozračja pred negativnimi antropogenimi vplivi se uporabljajo naslednji ukrepi:
Ekologizacija tehnoloških procesov;
Čiščenje emisij plinov iz škodljivih nečistoč;
Disipacija plinastih emisij v ozračje;
Ureditev sanitarno-varstvenih con, arhitekturne in načrtovalske rešitve.
Tehnologija brez odpadkov in malo odpadkov.
Ekologizacija tehnoloških procesov je ustvarjanje zaprtih tehnoloških ciklov, brezodpadnih in maloodpadnih tehnologij, ki preprečujejo vdor škodljivih onesnaževal v ozračje.
Najbolj zanesljiv in najbolj ekonomičen način zaščite biosfere pred emisijami škodljivih plinov je prehod na proizvodnjo brez odpadkov oziroma tehnologije brez odpadkov. Izraz "brezodpadna tehnologija" je prvi predlagal akademik N.N. Semenov. Gre za ustvarjanje optimalnih tehnoloških sistemov z zaprtimi materialnimi in energetskimi tokovi. Takšna proizvodnja ne bi smela imeti odpadne vode, škodljivih emisij v ozračje in trdnih odpadkov ter ne sme porabiti vode iz naravnih rezervoarjev. To pomeni, da razumejo načelo organizacije in delovanja panog, z racionalno rabo vseh sestavin surovin in energije v zaprtem ciklu: (primarne surovine - proizvodnja - poraba - sekundarne surovine).
Seveda je koncept "proizvodnje brez odpadkov" nekoliko poljuben; to je idealen proizvodni model, saj je v realnih razmerah nemogoče popolnoma odpraviti odpadke in se znebiti vpliva proizvodnje na okolje. Natančneje, takšne sisteme bi morali imenovati sistemi z nizko vsebnostjo odpadkov, ki dajejo minimalne emisije, pri katerih bo škoda za naravne ekosisteme minimalna. Tehnologija z nizkimi odpadki je vmesni korak pri ustvarjanju proizvodnje brez odpadkov.
1. Razvoj neodpadnih tehnologij
Trenutno je bilo opredeljenih več glavnih smeri zaščite biosfere, ki na koncu vodijo k ustvarjanju tehnologij brez odpadkov:
1) razvoj in izvajanje bistveno novih tehnoloških procesov in sistemov, ki delujejo v zaprtem ciklu, ki omogočajo izključitev nastajanja glavne količine odpadkov;
2) predelava odpadkov proizvodnje in porabe kot sekundarnih surovin;
3) ustvarjanje teritorialno-industrijskih kompleksov z zaprto strukturo materialnih tokov surovin in odpadkov znotraj kompleksa.
Pomen gospodarne in racionalne rabe naravnih virov ne zahteva utemeljitve. Potrebe po surovinah v svetu nenehno naraščajo, katerih proizvodnja postaja vse dražja. Ker je medsektorski problem, razvoj tehnologij z malo odpadkov in brez odpadkov ter racionalna raba sekundarnih virov zahtevata medsektorske odločitve.
Razvoj in izvajanje bistveno novih tehnoloških procesov in sistemov, ki delujejo v zaprtem ciklu, ki omogočajo izključitev nastajanja glavne količine odpadkov, je glavna smer tehničnega napredka.
Čiščenje emisij plinov iz škodljivih nečistoč
Emisije plinov so razvrščene glede na organizacijo odstranjevanja in nadzora - na organizirane in neorganizirane, glede na temperaturo na ogrevane in hladne.
Organizirana industrijska emisija je emisija, ki vstopa v ozračje po posebej zgrajenih plinovodih, zračnih kanalih, ceveh.
Neorganizirani se nanašajo na industrijske emisije, ki pridejo v ozračje v obliki nesmernih tokov plina kot posledica puščanja opreme. Odsotnost ali nezadovoljivo delovanje opreme za sesanje plina na mestih nakladanja, razkladanja in skladiščenja proizvoda.
Za zmanjšanje onesnaženosti zraka z industrijskimi emisijami se uporabljajo sistemi za čiščenje plina. Čiščenje plinov se nanaša na ločitev od plina ali pretvorbo v neškodljivo stanje onesnaževala, ki prihaja iz industrijskega vira.
2. Mehansko čiščenje plinov
Vključuje suhe in mokre metode.
Čiščenje plinov v suhih mehanskih zbiralnikih prahu.
Suhi mehanski zbiralniki prahu vključujejo naprave, ki uporabljajo različne mehanizme odlaganja: gravitacijske (komora za usedanje prahu), inercialne (komore, v katerih se prah odlaga zaradi spremembe smeri toka plina ali namestitve ovire na njegovi poti) in centrifugalni.
Gravitacijsko usedanje temelji na usedanju suspendiranih delcev pod delovanjem gravitacije, ko se prašni plin premika z nizko hitrostjo, ne da bi spremenil smer toka. Postopek poteka v kanalih za usedanje plina in v komorah za usedanje prahu (slika 1). Za zmanjšanje višine usedanja delcev v usedalnih komorah je nameščenih več vodoravnih polic na razdalji 40-100 mm, ki razbijejo tok plina v ravne curke. Gravitacijsko usedanje je učinkovito le za velike delce s premerom več kot 50-100 mikronov, stopnja čiščenja pa ni višja od 40-50%. Metoda je primerna samo za predhodno, grobo čiščenje plinov.
Komore za usedanje prahu (slika 1). Sedimentacija delcev, suspendiranih v plinskem toku v komorah za usedanje prahu, nastane pod delovanjem gravitacije. Najpreprostejša zasnova tovrstnih naprav so kanali za usedanje plina, včasih opremljeni z navpičnimi pregradami za boljšo sedimentacijo trdnih delcev. Komore za usedanje prahu z več policami se pogosto uporabljajo za čiščenje vročih plinov iz peči.
Komora za usedanje prahu je sestavljena iz: 1 - dovodne cevi; 2 - izstopna cev; 3 - telo; 4 - lijak za suspendirane delce.
Inercialno usedanje temelji na težnji suspendiranih delcev, da ohranijo svojo prvotno smer gibanja, ko se smer toka plina spremeni. Med inercialnimi napravami se najpogosteje uporabljajo loputni zbiralniki prahu z velikim številom rež (žaluti). Plini se odprašijo, odidejo skozi razpoke in spremenijo smer gibanja, hitrost plina na vstopu v aparat je 10-15 m/s. Hidravlični upor aparata je 100-400 Pa (10-40 mm vodnega stolpca). Prašni delci 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.
Te naprave so enostavne za izdelavo in upravljanje, se pogosto uporabljajo v industriji. Toda učinkovitost zajema ni vedno zadostna.
Centrifugalne metode čiščenja plinov temeljijo na delovanju centrifugalne sile, ki nastane zaradi vrtenja plinskega toka, ki se čisti v čistilni napravi, ali zaradi vrtenja delov same naprave. Kot centrifugalni čistilniki prahu se uporabljajo cikloni (slika 2) različnih vrst: baterijski cikloni, rotacijski zbiralniki prahu (rotokloni) itd. Cikloni se v industriji najpogosteje uporabljajo za odlaganje trdnih aerosolov. Za ciklone je značilna visoka produktivnost plina, preprosta zasnova in zanesljivo delovanje. Stopnja odstranjevanja prahu je odvisna od velikosti delcev. Za ciklone visoke produktivnosti, zlasti akumulatorske ciklone (z zmogljivostjo več kot 20.000 m 3 /h), je stopnja čiščenja približno 90 % s premerom delcev d > 30 μm. Pri delcih z d = 5–30 µm se stopnja čiščenja zmanjša na 80 %, pri d == 2–5 µm pa manj kot 40 %.
čiščenje ozračja industrijskih odpadkov
Na sl. 2 se zrak tangencialno dovaja v dovodno cev (4) ciklona, ki je vrtinčni aparat. Tu nastali rotacijski tok se spusti vzdolž obročastega prostora, ki ga tvorita cilindrični del ciklona (3) in izpušna cev (5) v njegov stožčasti del (2), nato pa v nadaljevanju vrtenja izstopi iz ciklona skozi izpušno cev . (1) - izpust za prah.
Aerodinamične sile ukrivijo trajektorijo delcev. Med rotacijskim gibanjem prašnega toka navzdol prašni delci dosežejo notranjo površino cilindra in se ločijo od toka. Pod vplivom gravitacije in vlečnega delovanja toka se ločeni delci spustijo in preidejo skozi izpust prahu v zalogovnik.
Višjo stopnjo čiščenja zraka iz prahu v primerjavi s suhim ciklonom lahko dosežemo pri zbiralnikih prahu mokrega tipa (slika 3), v katerih se prah zajame kot posledica stika delcev z vlažilno tekočino. Ta stik se lahko izvede na mokrih stenah, ki tečejo z zrakom, na kapljicah ali na prosti površini vode.
Na sl. 3 prikazuje ciklon vodnega filma. Prašni zrak se dovaja skozi zračni kanal (5) v spodnji del aparata tangencialno s hitrostjo 15-21 m/s. Vrteči zračni tok, ki se premika navzgor, naleti na film vode, ki teče po površini valja (2). Prečiščen zrak se iz zgornjega dela aparata (4) odvaja tudi tangencialno v smeri vrtenja zračnega toka. Ciklon z vodnim filmom nima izpušne cevi, značilne za suhe ciklone, kar omogoča zmanjšanje premera njegovega valjastega dela.
Notranja površina ciklona se neprekinjeno namaka z vodo iz šob (3), nameščenih po obodu. Vodni film na notranji površini ciklona mora biti neprekinjen, zato so šobe nameščene tako, da so vodni curki usmerjeni tangencialno na površino cilindra v smeri vrtenja zračnega toka. Prah, ki ga zajame vodni film, teče skupaj z vodo v stožčasti del ciklona in se odstrani skozi odcepno cev (1), potopljeno v vodo zbiralnika. Ustaljena voda se ponovno dovaja v ciklon. Hitrost zraka na vstopu v ciklon je 15-20 m/s. Učinkovitost ciklonov z vodnim filmom je 88-89% za prah z velikostjo delcev do 5 mikronov in 95-100% za prah z večjimi delci.
Druge vrste centrifugalnih zbiralnikov prahu so rotoklon (slika 4) in čistilnik (slika 5).
Ciklonske naprave so najpogostejše v industriji, saj nimajo gibljivih delov v napravi in imajo visoko zanesljivost pri temperaturah plina do 500 0 C, suho zbiranje prahu, skoraj konstanten hidravlični upor naprave, enostavnost izdelave, visoko stopnjo čiščenja. .
riž. 4 - Plinski čistilnik z osrednjo odtočno cevjo: 1 - dovodna cev; 2 - rezervoar s tekočino; 3 - šoba
Prašni plin vstopi skozi osrednjo cev, z veliko hitrostjo udari na površino tekočine in se pri obračanju za 180° odstrani iz aparata. Prašni delci ob udarcu prodrejo v tekočino in se občasno ali neprekinjeno odvajajo iz aparata v obliki blata.
Slabosti: visoka hidravlična odpornost 1250-1500 Pa, slabo zajemanje delcev manjših od 5 mikronov.
Čistilniki z votlimi šobami so okrogli ali pravokotni stebri, v katerih se vzpostavi stik med plini in kapljicami tekočine, ki jih razpršijo šobe. Po smeri gibanja plinov in tekočin se votli čistilniki delijo na protitočne, direktnotočne in s prečnim dovodom tekočine. Pri mokrem odpraševanju se običajno uporabljajo naprave s protismernim gibanjem plinov in tekočin, redkeje s prečnim dovodom tekočine. Enotočni votli čistilniki se pogosto uporabljajo pri hlajenju plinov z izhlapevanjem.
V protitočnem čistilniku (slika 5.) kapljice iz šob padajo proti toku prašnega plina. Kapljice morajo biti dovolj velike, da jih ne odnese tok plina, katerega hitrost je običajno vg = 0,61,2 m/s. Zato so grobe pršilne šobe običajno nameščene v plinskih čistilnikih, ki delujejo pri tlaku 0,3-0,4 MPa. Pri hitrostih plina, večjih od 5 m/s, je treba za čistilnikom plina namestiti eliminator kapljic.
riž. 5 - Votla šoba čistilnik: 1 - telo; 2 - omrežje za distribucijo plina; 3 - šobe
Višina aparata je običajno 2,5-kratni njegov premer (H = 2,5D). Šobe so nameščene v aparatu v enem ali več odsekih: včasih v vrstah (v prerezu do 14-16), včasih samo vzdolž osi aparata Razpršilec šobe je lahko usmerjen navpično od zgoraj navzdol ali pod določenim kotom. na vodoravno ravnino. Ko so šobe nameščene v več nivojih, je možna kombinirana namestitev atomizatorjev: del gorilnikov je usmerjen vzdolž dimnih plinov, drugi del - v nasprotni smeri. Za boljšo porazdelitev plinov po prečnem prerezu aparata je v spodnjem delu čistilnika nameščena distribucijska rešetka.
Votli čistilniki se pogosto uporabljajo za grobo odstranjevanje prahu, pa tudi za hlajenje plina in klimatizacijo. Specifični pretok tekočine je nizek - od 0,5 do 8 l/m 3 prečiščenega plina.
Filtri se uporabljajo tudi za čiščenje plinov. Filtracija temelji na prehodu prečiščenega plina skozi različne filtrirne materiale. Filtrirne pregrade so sestavljene iz vlaknatih ali zrnatih elementov in so običajno razdeljene na naslednje vrste.
Fleksibilne porozne predelne stene - tkaninski materiali iz naravnih, sintetičnih ali mineralnih vlaken, netkani vlakneni materiali (filc, papir, karton), celične plošče (penasta guma, poliuretanska pena, membranski filtri).
Filtracija je zelo pogosta tehnika za fino čiščenje plinov. Njegove prednosti so razmeroma nizki stroški opreme (z izjemo kovinsko-keramičnih filtrov) in visoka učinkovitost finega čiščenja. Slabosti filtracije visoka hidravlična odpornost in hitro zamašitev filtrirnega materiala s prahom.
3. Čiščenje emisij plinastih snovi, industrijska podjetja
Trenutno, ko je tehnologija brez odpadkov v povojih in še ni popolnoma brez odpadkov, je glavna naloga čiščenja plina doseči vsebnost strupenih nečistoč v nečistočah plina na največje dovoljene koncentracije (MPC), ki jih določa sanitarni standardi.
Industrijske metode čiščenja plinskih emisij iz plinastih in parnih strupenih nečistoč lahko razdelimo v pet glavnih skupin:
1. Absorpcijska metoda – sestoji iz absorpcije posameznih komponent plinaste zmesi z absorbentom (absorberjem), ki je tekočina.
Absorbente, ki se uporabljajo v industriji, ocenjujemo po naslednjih kazalnikih:
1) absorpcijska sposobnost, t.j. topnost ekstrahirane komponente v absorberju glede na temperaturo in tlak;
2) selektivnost, za katero je značilno razmerje med topnostjo ločenih plinov in stopnjami njihove absorpcije;
3) minimalni parni tlak, da se prepreči kontaminacija prečiščenega plina z vpojnimi hlapi;
4) poceni;
5) brez korozivnega učinka na opremo.
Kot absorbenti se uporabljajo voda, raztopine amoniaka, kavstičnih in karbonatnih alkalij, manganove soli, etanolamina, olja, suspenzije kalcijevega hidroksida, manganovega in magnezijevega oksida, magnezijevega sulfata itd. Na primer za čiščenje plinov iz amoniaka, fluorovodik se uporablja kot vpojna voda, za lovljenje vodne pare - žveplova kislina, za lovljenje aromatskih ogljikovodikov - olja.
Absorpcijsko čiščenje je stalen in praviloma cikličen proces, saj absorpcijo nečistoč običajno spremlja regeneracija vpojne raztopine in njena vrnitev na začetku cikla čiščenja. Pri fizični absorpciji poteka regeneracija absorbenta s segrevanjem in znižanjem tlaka, zaradi česar se absorbirana plinasta primesi desorbira in koncentrira.
Za izvedbo postopka čiščenja se uporabljajo absorberji različnih izvedb (filmski, pakirani, cevasti itd.). Najpogostejši pakirani čistilnik se uporablja za čiščenje plinov iz žveplovega dioksida, vodikovega sulfida, vodikovega klorida, klora, ogljikovega monoksida in dioksida, fenolov itd. Pri polnjenih čistilnikih je hitrost procesov prenosa mase nizka zaradi nizkointenzivnega hidrodinamičnega režima teh reaktorjev, ki delujejo pri hitrosti plina 0,02–0,7 m/s. Prostornine naprav so zato velike, inštalacije pa okorne.
riž. 6 - Pakirani čistilnik s prečnim namakanjem: 1 - telo; 2 - šobe; 3 - naprava za namakanje; 4 - podporna mreža; 5 - šoba; 6 - zbiralnik blata
Za absorpcijske metode je značilna kontinuiteta in vsestranskost procesa, ekonomičnost in sposobnost izločanja velikih količin nečistoč iz plinov. Pomanjkljivost te metode je, da pakirani čistilniki, aparati za mehurčke in celo za peno zagotavljajo dovolj visoko stopnjo ekstrakcije škodljivih nečistoč (do MPC) in popolno regeneracijo absorberjev le z velikim številom stopenj čiščenja. Zato so shemi poteka mokre obdelave običajno zapleteni, večstopenjski, čistilni reaktorji (zlasti čistilniki) pa imajo velike prostornine.
Vsak postopek mokrega absorpcijskega čiščenja izpušnih plinov iz plinastih in parohlapenih nečistoč je primeren le, če je cikličen in brez odpadkov. Toda ciklični sistemi mokrega čiščenja so konkurenčni le, če so kombinirani s čiščenjem prahu in plinskim hlajenjem.
2. Metoda kemisorpcije - temelji na absorpciji plinov in hlapov s trdnimi in tekočimi absorberji, kar povzroči nastanek nizko hlapnih in slabo topnih spojin. Večina postopkov čiščenja kemisorpcijskih plinov je reverzibilnih; Ko se temperatura absorpcijske raztopine dvigne, se kemične spojine, ki nastanejo med kemisorpcijo, razgradijo z regeneracijo aktivnih sestavin absorpcijske raztopine in z desorpcijo primesi, absorbirane iz plina. Ta tehnika je osnova za regeneracijo kemisorbentov v sistemih cikličnega čiščenja plinov. Kemisorpcija je še posebej uporabna za fino čiščenje plinov pri relativno nizki začetni koncentraciji nečistoč.
3. Adsorpcijska metoda temelji na zajemanju škodljivih plinskih nečistoč s površino trdnih snovi, visoko poroznih materialov z razvito specifično površino.
Adsorpcijske metode se uporabljajo za različne tehnološke namene - ločevanje mešanic plina in hlapov na komponente z ločevanjem frakcij, sušenje plina in za sanitarno čiščenje plinskih izpušnih plinov. V zadnjem času so v ospredju adsorpcijske metode kot zanesljivo sredstvo za zaščito ozračja pred strupenimi plinastimi snovmi, ki zagotavljajo možnost koncentriranja in izrabe teh snovi.
Industrijski adsorbenti, ki se najpogosteje uporabljajo pri čiščenju plinov, so aktivno oglje, silikagel, alumogel, naravni in sintetični zeoliti (molekularna sita). Glavne zahteve za industrijske sorbente so visoka vpojna sposobnost, selektivnost delovanja (selektivnost), toplotna stabilnost, dolga življenjska doba brez spreminjanja strukture in lastnosti površine ter možnost enostavne regeneracije. Najpogosteje se aktivno oglje uporablja za čiščenje sanitarnih plinov zaradi visoke vpojne sposobnosti in enostavne regeneracije. Znane so različne izvedbe adsorbentov (vertikalni, ki se uporabljajo pri nizkih pretokih, horizontalni, pri visokih pretokih, obročasti). Čiščenje plina se izvaja preko fiksnih adsorbentnih plasti in gibljivih plasti. Prečiščeni plin prehaja skozi adsorber s hitrostjo 0,05-0,3 m/s. Po čiščenju se adsorber preklopi na regeneracijo. Adsorpcijska naprava, sestavljena iz več reaktorjev, praviloma deluje neprekinjeno, saj so hkrati nekateri reaktorji v fazi čiščenja, drugi pa v fazah regeneracije, hlajenja itd. Regeneracijo izvajamo s segrevanjem npr. z zgorevanjem organskih snovi, s prehajanjem žive ali pregrete pare, zraka, inertnega plina (dušika). Včasih se adsorbent, ki je izgubil aktivnost (zaščiten s prahom, smolo), popolnoma zamenja.
Najbolj obetavni so neprekinjeni ciklični procesi čiščenja adsorpcijskih plinov v reaktorjih s premično ali visečo adsorbentno plastjo, za katere so značilni visoki pretoki plina (red velikosti višji kot v periodičnih reaktorjih), visoka produktivnost plina in delovna intenzivnost.
Splošne prednosti metod čiščenja adsorpcijskih plinov:
1) globinsko čiščenje plinov iz strupenih nečistoč;
2) relativna enostavnost regeneracije teh nečistoč z njihovo pretvorbo v komercialni izdelek ali vrnitvijo v proizvodnjo; s tem se izvaja načelo brezodpadne tehnologije. Metoda adsorpcije je še posebej racionalna za odstranjevanje strupenih nečistoč (organske spojine, hlapi živega srebra itd.), ki jih vsebujejo nizke koncentracije, t.j. kot zadnja faza sanitarnega čiščenja izpušnih plinov.
Pomanjkljivosti večine adsorpcijskih naprav so periodičnost.
4. Metoda katalitične oksidacije – temelji na odstranitvi nečistoč iz prečiščenega plina v prisotnosti katalizatorjev.
Delovanje katalizatorjev se kaže v vmesni kemični interakciji katalizatorja z reaktanti, kar povzroči nastanek vmesnih spojin.
Kot katalizatorji se uporabljajo kovine in njihove spojine (bakreni, manganovi itd.) Katalizatorji so v obliki kroglic, obročev ali druge oblike. Ta metoda se še posebej pogosto uporablja za čiščenje izpušnih plinov. Zaradi katalitskih reakcij se nečistoče v plinu pretvorijo v druge spojine, t.j. Za razliko od obravnavanih metod se nečistoče iz plina ne ekstrahirajo, temveč se pretvorijo v neškodljive spojine, katerih prisotnost je sprejemljiva v izpušnem plinu, ali v spojine, ki se zlahka odstranijo iz plinskega toka. Če je treba odstraniti nastale snovi, so potrebne dodatne operacije (na primer ekstrakcija s tekočimi ali trdnimi sorbenti).
Katalitične metode postajajo vse bolj razširjene zaradi globinskega čiščenja plinov iz strupenih nečistoč (do 99,9 %) pri relativno nizkih temperaturah in normalnem tlaku ter pri zelo nizkih začetnih koncentracijah nečistoč. Katalitične metode omogočajo izrabo reakcijske toplote, t.j. ustvarjanje energetskih tehnoloških sistemov. Katalitične čistilne naprave so enostavne za uporabo in majhne velikosti.
Pomanjkljivost številnih procesov katalitskega čiščenja je nastajanje novih snovi, ki jih je treba iz plina odstraniti z drugimi metodami (absorpcija, adsorpcija), kar oteži namestitev in zmanjša celoten gospodarski učinek.
5. Toplotna metoda je čiščenje plinov, preden se izpustijo v ozračje z visokotemperaturnim naknadnim sežiganjem.
Toplotne metode za nevtralizacijo emisij plinov so uporabne pri visokih koncentracijah gorljivih organskih onesnaževal ali ogljikovega monoksida. Najenostavnejša metoda, sežiganje, je možna, ko je koncentracija gorljivih onesnaževal blizu spodnje meje vnetljivosti. V tem primeru nečistoče služijo kot gorivo, temperatura procesa je 750-900°C in toplota zgorevanja nečistoč se lahko izkoristi.
Kadar je koncentracija gorljivih nečistoč nižja od spodnje meje vnetljivosti, je treba dovajati nekaj toplote od zunaj. Najpogosteje se toplota pridobi z dodajanjem gorljivega plina in zgorevanjem v plinu, ki ga je treba očistiti. Gorljivi plini prehajajo skozi sistem za rekuperacijo toplote in se sproščajo v ozračje.
Takšne energetsko-tehnološke sheme se uporabljajo pri dovolj visoki vsebnosti gorljivih nečistoč, sicer se poraba dodanega gorljivega plina poveča.
Uporabljeni viri
1. Ekološka doktrina Ruske federacije. Uradna spletna stran Državne službe za varstvo okolja Rusije - eco-net/
2. Vnukov A.K., Zaščita ozračja pred emisijami iz energetskih objektov. Priročnik, M.: Energoatomizdat, 2001
Gostuje na Allbest.ru
...Podobni dokumenti
Oblikovanje strojno-tehnološke sheme za zaščito ozračja pred industrijskimi emisijami. Ekološka utemeljitev sprejetih tehnoloških odločitev. Zaščita naravnega okolja pred antropogenim vplivom. Kvantitativne značilnosti emisij.
diplomsko delo, dodano 17.04.2016
Pregrevanje nehlapnih snovi. Fizične utemeljitve dosegljivih pregret. Termodinamična stabilnost metastabilnega stanja snovi. Shema namestitve kontaktne termične analize in registratorja. Slabosti glavnih metod čiščenja ozračja.
povzetek, dodan 11.8.2011
Kratek opis tehnologije čiščenja zraka. Uporaba in značilnosti adsorpcijske metode za zaščito ozračja. Adsorpcijski ogljikovi filtri. Čiščenje iz spojin, ki vsebujejo žveplo. Sistem za čiščenje zraka z adsorpcijsko regeneracijo "ARS-aero".
seminarska naloga, dodana 26.10.2010
Osnovni pojmi in definicije procesov zbiranja prahu. Gravitacijske in inercialne metode kemičnega čiščenja plinov in zraka iz prahu. Mokri zbiralniki prahu. Nekateri inženirski razvoj. Zbiralnik prahu, ki temelji na centrifugalnem in inercijskem ločevanju.
seminarska naloga, dodana 27.12.2009
Tehnologija brez odpadkov in malo odpadkov. Čiščenje emisij plinov iz škodljivih nečistoč. Čiščenje plinov v suhih mehanskih zbiralnikih prahu. Industrijske metode čiščenja plinskih emisij pred hlapnimi strupenimi nečistočami. Metoda kemisorpcije in adsorpcije.
kontrolno delo, dodano 6.12.2010
Struktura in sestava ozračja. Onesnaževanje zraka. Kakovost ozračja in značilnosti njegovega onesnaženja. Glavne kemične nečistoče, ki onesnažujejo ozračje. Metode in sredstva varovanja ozračja. Klasifikacija sistemov za čiščenje zraka in njihovi parametri.
povzetek, dodan 11.09.2006
Motor kot vir onesnaženja atmosfere, značilnost strupenosti njegovih izpušnih plinov. Fizikalne in kemijske osnove čiščenja izpušnih plinov od škodljivih sestavin. Ocena negativnega vpliva obratovanja ladij na okolje.
seminarska naloga, dodana 30.04.2012
Značilnosti emisij v lesnopredelovalni delavnici pri brušenju: onesnaževanje zraka, vode in tal. Vrste brusilnih strojev. Izbira metode čiščenja emisij. Odstranjevanje trdnih odpadkov. Strojna in tehnološka zasnova sistema za zaščito ozračja.
seminarska naloga, dodana 27.02.2015
Uporaba tehničnih sredstev za čiščenje dimnih plinov kot glavni ukrep za zaščito ozračja. Sodobne metode za razvoj tehničnih sredstev in tehnoloških procesov za čiščenje plina v Venturijevem pralniku. Izračuni projektnih parametrov.
seminarska naloga, dodana 01.02.2012
Vpliv na ozračje. Zajem trdnih snovi iz dimnih plinov termoelektrarn. Navodila za varstvo ozračja. Glavni kazalniki delovanja zbiralnika pepela. Osnovno načelo delovanja elektrofilterja. Izračun akumulatorskega ciklona. Emisije pepela in čiščenje iz njih.
Zahteve glede emisij. Sredstva za zaščito ozračja morajo omejiti prisotnost škodljivih snovi v zraku človekovega okolja na ravni, ki ne presega MPC. V vseh primerih stanje
C+c f £ MPC (6,2)
za vsako škodljivo snov (c - koncentracija ozadja), v prisotnosti več škodljivih snovi enosmernega delovanja pa - pogoj (3.1). Skladnost s temi zahtevami se doseže z lokalizacijo škodljivih snovi na mestu njihovega nastanka, odstranitvijo iz prostora ali opreme in razpršitvijo v ozračje. Če hkrati koncentracija škodljivih snovi v ozračju presega MPC, se emisije očistijo iz škodljivih snovi v čistilnih napravah, nameščenih v izpušnem sistemu. Najpogostejši so prezračevalni, tehnološki in transportni izpušni sistemi.
riž. 6.2. Sheme za uporabo atmosferske zaščite pomenijo:
/- vir strupenih snovi; 2- naprava za lokalizacijo strupenih snovi (lokalno sesanje); 3- čistilni aparati; 4- naprava za odvzem zraka iz ozračja; 5- cev za odvajanje emisij; 6- naprava (puhalo) za dovajanje zraka za razredčene emisije
V praksi se izvajajo naslednje možnosti za zaščito atmosferskega zraka:
Odstranjevanje strupenih snovi iz prostorov s splošnim prezračevanjem;
Lokalizacija strupenih snovi v območju njihovega nastajanja z lokalnim prezračevanjem, čiščenjem onesnaženega zraka v posebnih napravah in njegovim vračanjem v proizvodne ali gospodinjske prostore, če zrak po čiščenju v napravi izpolnjuje predpisane zahteve za dovodni zrak (slika 6.2). , a);
Lokalizacija strupenih snovi v območju njihovega nastanka z lokalnim prezračevanjem, čiščenjem onesnaženega zraka v posebnih napravah, emisijami in razpršitvijo v ozračje (slika 6.2, b );
Čiščenje emisij tehnoloških plinov v posebnih napravah, emisija in disperzija v ozračju; v nekaterih primerih se izpušni plini pred sproščanjem razredčijo z atmosferskim zrakom (slika 6.2, c);
Čiščenje izpušnih plinov iz elektrarn, na primer motorjev z notranjim zgorevanjem v posebnih enotah, in izpust v ozračje ali proizvodno območje (rudniki, kamnolomi, skladišča itd.) (slika 6.2, d).
Za izpolnjevanje MPC škodljivih snovi v atmosferskem zraku naseljenih območij je določena največja dovoljena emisija (MAE) škodljivih snovi iz izpušnih prezračevalnih sistemov, različnih tehnoloških in elektrarn. Največje dovoljene emisije plinskoturbinskih motorjev letal civilnega letalstva so določene z GOST 17.2.2.04-86, emisije vozil z motorji z notranjim zgorevanjem - GOST 17.2.2.03-87 in številni drugi.
V skladu z zahtevami GOST 17.2.3.02-78 se za vsako načrtovano in delujoče industrijsko podjetje določi NDP škodljivih snovi v ozračje, pod pogojem, da se emisije škodljivih snovi iz tega vira v kombinaciji z drugimi viri (ob upoštevanju možnosti za njihov razvoj) ne bodo ustvarili koncentracije Rizema, ki bi presegla MPC.
Disipacija emisij v ozračje. Procesni plini in prezračevalni zrak po izstopu iz cevi ali prezračevalnih naprav upoštevajo zakone turbulentne difuzije. Na sl. 6.3 prikazuje porazdelitev koncentracije škodljivih snovi v ozračju pod baklo organiziranega vira visoke emisije. Ko se odmikate od cevi v smeri širjenja industrijskih emisij, lahko konvencionalno ločimo tri cone onesnaženosti atmosfere:
prenos flare B, značilna sorazmerno nizka vsebnost škodljivih snovi v površinski plasti ozračja;
dim AT z največjo vsebnostjo škodljivih snovi in postopnim zniževanjem stopnje onesnaženosti G. Dimno območje je najbolj nevarno za prebivalstvo in ga je treba izključiti iz stanovanjske zasnove. Dimenzije te cone, odvisno od meteoroloških razmer, so znotraj 10 ... 49 višin cevi.
Največja koncentracija nečistoč v površinskem območju je neposredno sorazmerna s produktivnostjo vira in obratno sorazmerna s kvadratom njegove višine nad tlemi. Dvig vročih curkov je skoraj v celoti posledica dvižne sile plinov, ki imajo višjo temperaturo kot okoliški zrak. Povečanje temperature in zagona izpuščenih plinov vodi do povečanja dviga in zmanjšanja njihove površinske koncentracije.
riž. 6.3. Porazdelitev koncentracije škodljivih snovi v
atmosfero blizu zemeljskega površja z organizirane višine
vir emisije:
A - območje neorganiziranega onesnaženja; B - cona prenosa plamena; AT - dimna cona; G - območje postopnega zmanjšanja
Porazdelitev plinastih nečistoč in prašnih delcev s premerom manj kot 10 μm, ki imajo nepomembno stopnjo usedanja, je v skladu s splošnimi zakoni. Pri večjih delcih je ta vzorec kršen, saj se hitrost njihove sedimentacije pod vplivom gravitacije poveča. Ker se veliki delci med odpraševanjem lažje ujamejo kot majhni delci, ostanejo zelo majhni delci v emisijah; njihova disperzija v atmosferi se izračuna na enak način kot plinaste emisije.
Glede na lokacijo in organizacijo emisij se viri onesnaževanja zraka delijo na osenčene in nesenčene, linearne in točkovne vire. Točkovni viri se uporabljajo, ko je odstranjeno onesnaženje koncentrirano na enem mestu. Sem spadajo izpušne cevi, jaški, strešni ventilatorji in drugi viri. Škodljive snovi, ki se iz njih oddajajo pri razprševanju, se med seboj ne prekrivajo na razdalji dveh višin stavbe (na privetrni strani). Linearni viri imajo pomemben obseg v smeri, pravokotni na veter. To so prezračevalne luči, odprta okna, tesno razporejeni izpušni jaški in strešni ventilatorji.
Nesenčene ali visoke vzmeti so ohlapno nameščene v deformiranem vetrnem toku. Sem spadajo visoke cevi, pa tudi točkovni viri, ki odstranjujejo onesnaženje do višine, ki presega 2,5 N zd. Senčni ali nizki viri se nahajajo v coni zaledne ali aerodinamične sence, ki nastane na stavbi ali za njo (zaradi vetra, ki jo piha) na višini h £ , 2,5 N zd.
Glavni dokument, ki ureja izračun razpršenosti in določanje površinskih koncentracij emisij iz industrijskih podjetij, je "Metoda za izračun koncentracij škodljivih snovi v atmosferskem zraku, ki jih vsebujejo emisije iz podjetij OND-86". Ta tehnika omogoča reševanje problemov določanja NDP pri odvajanju skozi en sam nezasenčeni dimnik, pri izmetanju skozi nizko senčen dimnik in pri izmetu skozi luč iz pogoja zagotavljanja MPC v površinski zračni plasti.
Pri določanju NDP nečistoče iz izračunanega vira je treba upoštevati njeno koncentracijo c f v ozračju, zaradi emisij iz drugih virov. Za primer odvajanja segretih emisij skozi eno samo nezasenčeno cev
kje N- višina cevi; Q- prostornina porabljene mešanice plina in zraka, ki se izlije skozi cev; ΔT je razlika med temperaturo izpuščene mešanice plina in zraka in temperaturo zunanjega atmosferskega zraka, ki je enaka povprečni temperaturi najbolj vročega meseca ob 13:00; AMPAK - koeficient, ki je odvisen od temperaturnega gradienta atmosfere in določa pogoje za vertikalno in horizontalno razpršitev škodljivih snovi; kF- koeficient, ki upošteva stopnjo usedanja suspendiranih delcev emisije v ozračje; m in n sta brezdimenzionalna koeficienta, ki upoštevata pogoje za izstop mešanice plina in zraka iz ustja cevi.
Oprema za obdelavo emisij. V primerih, ko realne emisije presegajo največje dovoljene vrednosti, je treba uporabiti naprave za čiščenje plinov od nečistoč v emisijskem sistemu.
Naprave za čiščenje prezračevanja in tehnoloških izpustov v ozračje delimo na: zbiralnike prahu (suhi, električni, filtrski, mokri); odstranjevalci megle (nizke in visoke hitrosti); naprave za zajemanje hlapov in plinov (absorpcija, kemisorpcija, adsorpcija in nevtralizatorji); večstopenjske čistilne naprave (lovilci prahu in plina, lovilci meglic in trdnih nečistoč, večstopenjski lovilci prahu). Za njihovo delo so značilni številni parametri. Glavni med njimi so učinkovitost čiščenja, hidravlični upor in poraba energije.
Učinkovitost čiščenja
kjer sta C in in C out masni koncentraciji nečistoč v plinu pred in za napravo.
V nekaterih primerih se za prah uporablja koncept učinkovitosti delnega čiščenja.
kjer sta C in i in C in i masni koncentraciji i-te frakcije prahu pred in za zbiralnikom prahu.
Za oceno učinkovitosti postopka čiščenja se uporablja tudi prebojni koeficient snovi Za skozi čistilni stroj:
Kot izhaja iz formul (6.4) in (6.5), sta koeficient preboja in učinkovitost čiščenja povezana z razmerjem K = 1 - h|.
Hidravlični upor čistilne naprave Δp se določi kot razlika v tlakih toka plina na vstopu v napravo p in izstopu p iz nje. Vrednost Δp najdemo eksperimentalno ali izračunamo po formuli
kjer je ς - koeficient hidravličnega upora naprave; ρ in W - gostota in hitrost plina v konstrukcijskem delu aparata.
Če se med postopkom čiščenja hidravlični upor aparata spremeni (običajno se poveča), je potrebno uravnavati njegovo začetno Δp start in končno vrednost Δp end. Ko dosežemo Δр = Δр con, je treba postopek čiščenja ustaviti in izvesti regeneracijo (čiščenje) naprave. Slednja okoliščina je za filtre temeljnega pomena. Za filtre Δbright = (2...5)Δр začetni
Moč N Vzbujevalnik gibanja plina je določen s hidravličnim uporom in volumetričnim pretokom Q prečiščen plin
kje k- faktor moči, običajno k= 1,1...1,15; h m - učinkovitost prenosa moči z elektromotorja na ventilator; običajno h m = 0,92 ... 0,95; h a - učinkovitost ventilatorja; običajno h a \u003d 0,65 ... 0,8.
Široka uporaba za čiščenje plinov iz prejetih delcev suhi zbiralniki prahu- cikloni (slika 6.4) različnih vrst. Pretok plina se dovaja v ciklon skozi cev 2 tangencialno na notranjo površino ohišja 1 in izvede rotacijsko-translacijsko gibanje vzdolž telesa do bunkerja 4. Pod delovanjem centrifugalne sile prašni delci tvorijo plast prahu na steni ciklona, ki skupaj z delom plina vstopi v zalogovnik. Ločitev prašnih delcev od plina, ki vstopa v zalogovnik, se zgodi, ko se tok plina v zalogovniku zavrti za 180°. Osvobojen prahu, tok plina tvori vrtinec in izstopi iz lijaka, kar povzroči plinski vrtinec, ki zapusti ciklon skozi izstopno cev 3. Tesnost lijaka je potrebna za normalno delovanje ciklona. Če lijak ni hermetičen, se zaradi sesanja prijaznega zraka prah odvaja s tokom skozi izhodno cev.
Številne probleme čiščenja plinov iz prahu uspešno rešujejo cilindrični (TsN-11 TsN-15, TsN-24, TsP-2) in stožčasti (SK-Tsts 34, SK-TsN-34M in SDK-TsN-33) cikloni NIIOGAZ. Cilindrični cikloni NIIO-GAZ so zasnovani za zajemanje suhega prahu iz aspiracijskih sistemov. Priporočljivo jih je uporabljati za predobdelavo plinov in jih namestiti pred filtri ali elektrofilterji.
Konični cikloni NIIOGAZ serije SK, zasnovani za čiščenje plina iz saj, imajo večjo učinkovitost v primerjavi s cikloni tipa TsN, kar je doseženo zaradi večje hidravlične odpornosti ciklonov serije SK.
Za čiščenje velikih mas plinov se uporabljajo baterijski cikloni, ki so sestavljeni iz velikega števila vzporedno nameščenih ciklonskih elementov. Strukturno so združeni v eno zgradbo in imajo skupno oskrbo in odvajanje plina. Izkušnje delovanja z baterijskimi cikloni so pokazale, da je učinkovitost čiščenja takšnih ciklonov nekoliko nižja od učinkovitosti posameznih elementov zaradi pretoka plinov med ciklonskimi elementi. V delu je podana metoda za izračun ciklonov.
riž. 6.4. Ciklonski diagram
Električno čiščenje(elektrostatski filtri) - ena najnaprednejših vrst čiščenja plina iz prahu in delcev megle, suspendiranih v njih. Ta proces temelji na udarni ionizaciji plina v coni koronskega razelektritve, prenosu naboja ionov na delce nečistoč in odlaganju slednjih na zbiralne in koronske elektrode. Za to se uporabljajo elektrofiltri.
Delci aerosola, ki vstopajo v območje med korono 7 in padavinami 2 elektrode (slika 6.5), adsorbirajo ione na svoji površini, pridobijo električni naboj in s tem prejmejo pospešek, usmerjen proti elektrodi z nabojem nasprotnega predznaka. Postopek polnjenja delcev je odvisen od mobilnosti ionov, poti gibanja in časa zadrževanja delcev v območju koronskega naboja. Glede na to, da je mobilnost negativnih ionov v zraku in dimnih plinih večja od pozitivnih, so elektrofilterji običajno izdelani s korono negativne polarnosti. Čas polnjenja aerosolnih delcev je kratek in se meri v delcih sekunde. Premikanje nabitih delcev do zbiralne elektrode se pojavi pod delovanjem aerodinamičnih sil in sile interakcije med električnim poljem in nabojem delca.
riž. 6.5. Shema elektrostatičnega filtra
Velik pomen za proces odlaganja prahu na elektrodah je električna upornost plasti prahu. Glede na velikost električnega upora razlikujejo:
1) prah z nizko električno upornostjo (< 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) prah z električno upornostjo od 10 4 do 10 10 Ohm-cm; dobro se nanesejo na elektrode in se ob stresanju zlahka odstranijo z njih;
3) prah s specifično električno upornostjo več kot 10 10 Ohm-cm; najtežje jih je zajeti v elektrofilterjih, saj se delci na elektrodah počasi odvajajo, kar v veliki meri preprečuje odlaganje novih delcev.
V realnih pogojih lahko električno upornost prahu zmanjšamo z vlaženjem prašnega plina.
Določanje učinkovitosti čiščenja prašnega plina v elektrostatičnih filtrih se običajno izvaja po nemški formuli:
kjer W E - hitrost delca v električnem polju, m/s;
F sp je specifična površina zbirnih elektrod, enaka razmerju med površino zbirnih elementov in pretokom plinov, ki se čistijo, m 2 s/m 3 . Iz formule (6.7) sledi, da je učinkovitost čiščenja plina odvisna od eksponenta W e F sp:
| W e F utripa | 3,0 | 3,7 | 3,9 | 4,6 |
| η | 0,95 | 0,975 | 0,98 | 0,99 |
Zasnovo elektrofilterjev določajo sestava in lastnosti plinov, ki se čistijo, koncentracija in lastnosti suspendiranih delcev, parametri pretoka plina, zahtevana učinkovitost čiščenja itd. Industrija uporablja več tipičnih izvedb suhih in mokrih elektrostatični filtri, ki se uporabljajo za obdelavo procesnih emisij (slika 6.6).
Delovne lastnosti elektrofilterjev so zelo občutljive na spremembe v enakomernosti hitrostnega polja na vstopu v filter. Za doseganje visoke učinkovitosti čiščenja je potrebno zagotoviti enakomerno dovod plina v elektrofilter s pravilno organizacijo poti dovodnega plina in uporabo distribucijskih mrež v dovodnem delu elektrofiltra.
riž. 6.7. Shema filtra
Za fino čiščenje plinov iz delcev in kapljajoče tekočine se uporabljajo različne metode. filtri. Postopek filtracije sestoji iz zadrževanja delcev nečistoč na poroznih predelnih stenah, ko se razpršeni mediji premikajo skozi njih. Shematski diagram postopka filtracije v porozni predelni steni je prikazan na sl. 6.7. Filter je telo 1, ločen s porozno pregrado (filtrirni element) 2 v dve votlini. V filter vstopijo onesnaženi plini, ki se ob prehodu skozi filtrirni element očistijo. Delci nečistoč se usedejo na vstopni del porozne predelne stene in se zadržijo v porah ter tvorijo plast na površini predelne stene 3. Za novo prispele delce ta plast postane del filtrske stene, kar poveča učinkovitost čiščenja filtra in padec tlaka na filtrskem elementu. Odlaganje delcev na površino por filtrirnega elementa nastane kot posledica kombiniranega delovanja učinka dotika, pa tudi difuzijskega, inercialnega in gravitacijskega.
Razvrstitev filtrov temelji na vrsti filtrske pregrade, izvedbi filtra in njegovem namenu, finosti čiščenja itd.
Po vrsti pregrade so filtri: z zrnatimi plastmi (fiksne, prosto vlite zrnate snovi, psevdofluidizirane plasti); s fleksibilnimi poroznimi predelnimi stenami (tkanine, klobučevine, vlaknene preproge, gobasta guma, poliuretanska pena itd.); s poltrdimi poroznimi predelnimi stenami (pletene in tkane mreže, stisnjene spirale in ostružki itd.); s trdimi poroznimi predelnimi stenami (porozna keramika, porozne kovine itd.).
Za kemično čiščenje emisij plinov so v industriji najbolj razširjeni vrečasti filtri (slika 6.8).
Mokri plinski čistilniki - zbiralniki mokrega prahu - se široko uporabljajo, saj jih odlikuje visoka učinkovitost čiščenja finega prahu z d h > 0,3 mikrona, kot tudi možnost čiščenja prahu iz segretih in eksplozivnih plinov. Vendar imajo mokri zbiralniki prahu številne pomanjkljivosti, ki omejujejo obseg njihove uporabe: nastajanje blata med postopkom čiščenja, ki zahteva posebne sisteme za njegovo obdelavo; odstranjevanje vlage v ozračje in nastanek usedlin v izstopnih plinskih kanalih, ko se plini ohladijo na temperaturo rosišča; potrebujete Urejanje cirkulacijskih sistemov za dovod vode v zbiralnik prahu.
riž. 6.8. vrečasti filter:
1 - rokav; 2 - okvir; 3 - izhodna cev;
4 - naprava za regeneracijo;
5- dovodna cev
Naprave za mokro čiščenje delujejo na principu odlaganja prašnih delcev na površino bodisi kapljic bodisi tekočih filmov. Sedimentacija prašnih delcev na tekočini nastane pod delovanjem vztrajnostnih sil in Brownovega gibanja.
riž. 6.9. Shema venturijevega čistilnika
Med napravami za mokro čiščenje z odlaganjem prašnih delcev na površino kapljic so v praksi bolj uporabni Venturi čistilci (slika 6.9). Glavni del čistilnika je Venturijeva šoba 2. Prašni plinski tok se dovaja v njegov konfuzni del in skozi centrifugalne šobe 1 tekočina za namakanje. V konfuznem delu šobe se plin pospeši od vhodne hitrosti (W τ = 15...20 m/s) do hitrosti v ozkem delu šobe 30...200 m/s in več. Proces odlaganja prahu na kapljice tekočine je posledica mase tekočine, razvite površine kapljic ter visoke relativne hitrosti tekočine in prašnih delcev v zmedenem delu šobe. Učinkovitost čiščenja je v veliki meri odvisna od enakomernosti porazdelitve tekočine po prečnem prerezu mešalnega dela šobe. V difuzorskem delu šobe se tok upočasni na hitrost 15...20 m/s in se dovaja v lovilec kapljic 3. Lovilnik kapljic je običajno izdelan v obliki pretočnega ciklona.
Venturi čistilniki zagotavljajo visoko učinkovitost aerosolnega čiščenja pri začetni koncentraciji nečistoč do 100 g/m 3 . Če je specifična poraba vode za namakanje 0,1 ... 6,0 l / m 3, je učinkovitost čiščenja enaka:
| d h, µm. ……………. η ……………………. | 0.70...0.90 | 5 0.90...0.98 | 0.94...0.99 |
Venturi čistilniki se pogosto uporabljajo v sistemih za čiščenje plina iz megle. Učinkovitost čiščenja zraka iz megle s povprečno velikostjo delcev več kot 0,3 mikrona doseže 0,999, kar je precej primerljivo z visoko učinkovitimi filtri.
Mokri zbiralniki prahu vključujejo zbiralnike prahu z mehurčkasto peno z okvaro (slika 6.10, a) in prelivne rešetke (slika 6.10, b). V takšnih napravah plin za čiščenje vstopi pod rešetko 3, prehaja skozi luknje v rešetki in mehurčki skozi plast tekočine in pene 2, se očisti prahu z odlaganjem delcev na notranji površini plinskih mehurčkov. Način delovanja naprav je odvisen od hitrosti dovoda zraka pod rešetko. Pri hitrosti do 1 m/s opazimo brbotajoč način delovanja aparata. Nadaljnje povečanje hitrosti plina v telesu 1 aparata do 2...2,5 m/s spremlja pojav pene nad tekočino, kar vodi do povečanja učinkovitosti čiščenja in razprševanja plina. odvzem iz aparata. Sodobne naprave za mehurčkanje pene zagotavljajo učinkovitost čiščenja plina iz finega prahu ~ 0,95 ... 0,96 pri specifičnih pretokih vode 0,4 ... 0,5 l / m. Praksa delovanja teh naprav kaže, da so zelo občutljive na neenakomerno oskrbo s plinom pod okvarjenimi rešetkami. Neenakomerna oskrba s plinom vodi do lokalnega odpihovanja tekočega filma z rešetke. Poleg tega so rešetke aparata nagnjene k zamašitvi.
sl. 6.10. Shema zbiralnika prahu iz mehurčkov s peno s
ni uspelo (a) in prelivanje (b) rešetke
Za čiščenje zraka iz meglic kislin, alkalij, olj in drugih tekočin se uporabljajo vlaknasti filtri - odstranjevalci megle. Načelo njihovega delovanja temelji na odlaganju kapljic na površino por, čemur sledi tok tekočine vzdolž vlaken do spodnjega dela eliminatorja megle. Obarjanje tekočinskih kapljic nastane pod vplivom Brownove difuzije ali inercialnega mehanizma ločevanja delcev onesnaževal iz plinske faze na filtrirnih elementih, odvisno od hitrosti filtracije Wf. Odstranjevalce megle delimo na nizkohitrostne (W f ≤d 0,15 m/s), pri katerih prevladuje mehanizem razpršenega odlaganja kapljic, in na hitre (W f = 2...2,5 m/s), kjer odlaganje poteka predvsem pod vplivom inercialnih sil.
Filtrirni element nizkohitrostnega eliminatorja megle je prikazan na sl. 6.11. V prostor med dvema valjema 3, iz mrež je nameščen vlaknasti filtrirni element 4, ki je pritrjen s prirobnico 2 na telo eliminatorja megle 7. Tekočina, odložena na filtrski element; teče navzdol do spodnje prirobnice 5 in skozi vodno tesnilno cev 6 in steklo 7 se izprazni iz filtra. Vlaknasti eliminatorji megle z nizko hitrostjo zagotavljajo visoko učinkovitost čiščenja plina (do 0,999) iz delcev manjših od 3 µm in popolnoma ujamejo večje delce. Vlaknene plasti so oblikovane iz steklenih vlaken s premerom 7...40 mikronov. Debelina sloja je 5...15 cm, hidravlični upor suhih filtrirnih elementov je -200...1000 Pa.
riž. 6.11. Diagram filtrirnega elementa
lovilec megle pri nizki hitrosti
Visokohitrostni eliminatorji meglice so manjši in zagotavljajo učinkovitost čiščenja, ki je enaka 0,9...0,98 pri D/"= 1500...2000 Pa iz meglice z delci, manjšimi od 3 µm. Filter iz polipropilenskih vlaken se uporablja kot filtrirna embalaža v tovrstnih odstranjevalcih megle, ki uspešno delujejo v razredčenih in koncentriranih kislinah in alkalijah.
V primerih, ko so premeri kapljic megle 0,6...0,7 µm ali manj, je za dosego sprejemljive učinkovitosti čiščenja potrebno povečati hitrost filtracije na 4,5...5 m/s, kar vodi do opazen umik škropiva z izhodne strani filtrirnega elementa (razprševanje se običajno pojavi pri hitrostih 1,7 ... 2,5 m / s). Možno je znatno zmanjšati zajem škropiva z uporabo eliminatorjev škropljenja pri zasnovi eliminatorja megle. Za lovljenje delcev tekočine, večjih od 5 mikronov, se uporabljajo razpršilni lovilci iz mrežastih paketov, kjer se tekoči delci zajamejo zaradi učinkov dotika in inercialnih sil. Hitrost filtracije v škropilnih lovilcih ne sme presegati 6 m/s.
Na sl. 6.12 prikazuje diagram hitrega odstranjevalca megle iz vlaken s cilindričnim filtrirnim elementom. 3, ki je perforiran boben s slepim pokrovom. V boben je nameščen filc iz grobih vlaken debeline 3...5 mm. Okoli bobna na njegovi zunanji strani je razpršilni lovilec 7, ki je niz perforiranih ravnih in valovitih plasti vinilnih plastičnih trakov. Lovec za brizganje in filtrirni element sta nameščena v plast tekočine na dnu
riž. 6.12. Shema hitrega odstranjevalca megle
Za čiščenje aspiracijskega zraka kromiranih kopeli, ki vsebuje meglo in brizganje kromove in žveplove kisline, se uporabljajo vlaknasti filtri tipa FVG-T. V ohišju je kaseta s filtrirnim materialom - iglo iz klobučevine, sestavljena iz vlaken s premerom 70 mikronov, debeline plasti 4 ... 5 mm.
Absorpcijska metoda - čiščenje plinskih emisij iz plinov in hlapov - temelji na absorpciji slednjih s tekočino. Za to uporabo absorberji. Odločilni pogoj za uporabo absorpcijske metode je topnost hlapov ali plinov v absorbentu. Tako je za odstranjevanje amoniaka, klora ali vodikovega fluorida iz tehnoloških emisij priporočljivo uporabiti vodo kot absorbent. Za visoko učinkovit proces absorpcije so potrebne posebne oblikovalske rešitve. Prodajajo se v obliki nabitih stolpov (slika 6.13), šobe, ki mehurčkajo-pena in drugih čistilcev. Opis postopka čiščenja in izračun naprav sta podana v delu.
riž. 6.13. Shema zloženega stolpa:
1 - šoba; 2 - škropilnik
Delo kemisorberji temelji na absorpciji plinov in hlapov s tekočimi ali trdnimi absorberji s tvorbo slabo topnih ali nizko hlapnih kemičnih spojin. Glavni aparati za izvedbo procesa so nabojni stolpi, aparati za mehurčkanje pene, Venturi čistilniki itd. Kemisorpcija - ena izmed pogostih metod za čiščenje izpušnih plinov iz dušikovih oksidov in kislih hlapov. Učinkovitost čiščenja iz dušikovih oksidov je 0,17 ... 0,86 in iz kislih hlapov - 0,95.
Metoda adsorpcije temelji na sposobnosti nekaterih finih trdnih snovi, da selektivno ekstrahirajo in koncentrirajo posamezne sestavine mešanice plinov na svoji površini. Za to metodo uporabite adsorbenti. Kot adsorbenti ali absorberji se uporabljajo snovi, ki imajo veliko površino na enoto mase. Tako specifična površina aktivnega oglja doseže 10 5 ... 10 6 m 2 /kg. Uporabljajo se za čiščenje plinov iz organskih hlapov, odstranjevanje neprijetnih vonjav in plinastih nečistoč, ki jih v majhnih količinah vsebujejo industrijske emisije, ter hlapnih topil in številnih drugih plinov. Kot adsorbenti se uporabljajo tudi enostavni in kompleksni oksidi (aktiviran aluminijev oksid, silikagel, aktiviran aluminijev oksid, sintetični zeoliti ali molekularna sita), ki imajo večjo selektivnost kot aktivno oglje.
Strukturno so adsorberji izdelani v obliki posod, napolnjenih s poroznim adsorbentom, skozi katerega se filtrira tok prečiščenega plina. Adsorberji se uporabljajo za čiščenje zraka iz hlapov topil, etra, acetona, različnih ogljikovodikov itd.
Adsorberji se pogosto uporabljajo v respiratorjih in plinskih maskah. Kartuše z adsorbentom je treba uporabljati strogo v skladu s pogoji delovanja, navedenimi v potnem listu respiratorja ali plinske maske. Torej je treba uporabiti filtrirni respirator proti plinom RPG-67 (GOST 12.4.004-74) v skladu s priporočili iz tabele. 6.2 in 6.3.
Glavni načini za zaščito ozračja pred industrijskim onesnaževanjem.
Čiščenje tehnoloških in prezračevalnih emisij. Čiščenje izpušnih plinov iz aerosolov.
1. Glavni načini zaščite ozračja pred industrijskim onesnaževanjem.
Varstvo okolja je kompleksen problem, ki zahteva prizadevanja znanstvenikov in inženirjev številnih specialnosti. Najbolj aktivna oblika varstva okolja je:
Ustvarjanje tehnologij brez odpadkov in malo odpadkov;
Izboljšanje tehnoloških procesov in razvoj nove opreme z nižjo stopnjo emisij nečistoč in odpadkov v okolje;
Ekološka ekspertiza vseh vrst industrij in industrijskih izdelkov;
Zamenjava strupenih odpadkov z nestrupenimi;
Zamenjava odpadkov, ki jih ni mogoče reciklirati, z recikliranimi;
Široka uporaba dodatnih metod in sredstev za varstvo okolja.
Kot dodatna sredstva za varstvo okolja se uporabljajo:
naprave in sistemi za čiščenje emisij plinov iz nečistoč;
prenos industrijskih podjetij iz velikih mest v redko poseljena območja z neprimernimi in neprimernimi zemljišči za kmetijstvo;
optimalna lokacija industrijskih podjetij ob upoštevanju topografije območja in vrtnice vetrov;
vzpostavitev sanitarno varstvenih con okoli industrijskih podjetij;
racionalno načrtovanje urbanega razvoja, ki zagotavlja optimalne pogoje za ljudi in rastline;
organiziranje prometa za zmanjšanje sproščanja strupenih snovi v stanovanjskih območjih;
organizacija nadzora kakovosti okolja.
Mesta za gradnjo industrijskih podjetij in stanovanjskih območij je treba izbrati ob upoštevanju aeroklimatskih značilnosti in terena.
Industrijski objekt naj bo postavljen na ravnem, dvignjenem mestu, ki ga dobro pihajo vetrovi.
Stanovanjska lokacija ne sme biti višja od lokacije podjetja, sicer je prednost visokih cevi za odvajanje industrijskih emisij skoraj izničena.
Medsebojno lokacijo podjetij in naselij določa povprečna vrtnica vetrov toplega obdobja leta. Industrijski objekti, ki so vir izpustov škodljivih snovi v ozračje, se nahajajo izven naselij in na zavetrni strani stanovanjskih območij.
Zahteve sanitarnih standardov za projektiranje industrijskih podjetij SN 245 71 določajo, da je treba objekte, ki so vir škodljivih in smrdljivih snovi, ločiti od stanovanjskih stavb s sanitarno varstvenimi conami. Dimenzije teh con so določene glede na:
zmogljivost podjetja;
pogoje za izvedbo tehnološkega procesa;
narava in količina škodljivih in neprijetnega vonja, ki se sproščajo v okolje.
Določenih je pet velikosti sanitarnovarstvenih con: za podjetja razreda I - 1000 m, razreda II - 500 m, razreda III - 300 m, razreda IV - 100 m, razreda V - 50 m.
Po stopnji vpliva na okolje so strojegradna podjetja večinoma v razrede IV in V.
Sanitarno zaščitno območje se lahko poveča, vendar ne več kot trikrat, z odločbo Glavnega sanitarno-epidemiološkega direktorata Ministrstva za zdravje Rusije in Gosstroja Rusije ob prisotnosti neugodnih aeroloških razmer za razpršitev industrijskih emisij v ozračje. ali v odsotnosti ali nezadostni učinkovitosti čistilnih naprav.
Velikost sanitarnovarstvenega območja je mogoče zmanjšati s spremembo tehnologije, izboljšanjem tehnološkega procesa in uvedbo visoko učinkovitih in zanesljivih čistilnih naprav.
Sanitarno varstveno območje se ne sme uporabljati za širitev industrijskega območja.
Dovoljeno je postaviti predmete nižjega razreda nevarnosti od glavne proizvodnje, gasilskega doma, garaž, skladišč, poslovnih zgradb, raziskovalnih laboratorijev, parkirišč itd.
Sanitarno varstveni pas naj bo urejen in urejen s plinoodpornimi drevesnimi in grmovnimi vrstami. S strani stanovanjskega območja mora biti širina zelenih površin najmanj 50 m, s širino cone do 100 m - 20 m.
Priporočamo tudi
Produktivno in reproduktivno razmišljanje
Razumni egoizem - kaj je teorija razumnega egoizma?
Boris Nikolajevič Jelcin, prvi predsednik Rusije
Podzemni boji. Podzemni kralji. Kaj je "borba ne za množice"? Kje se lahko borite za denar?
Jakov Pavlov in drugi heroji Stalingrada, ki jih morate vedeti
Preživeti nesrečo na morju v sanjah - v resnici doživite novo ljubezen
Nalaganje...