В.Ф. Панин
Теоретические основы защиты окружающей среды
Конспект лекций по учебной дисциплине. Томск: ТПУ, 2009. – 115с.
1. Охрана воздушной среды
1.5. Уменьшение загрязнения воздушной среды
1.5.1. Уменьшение загрязнения от промышленных предприятий
Существует ряд мероприятий, направленных одновременно
на уменьшение загрязнения внутренней и наружной среды. Рассмотрим некоторые из
них [7]:
- уменьшение загрязнения внутренней производственной
среды, которое может быть достигнуто:
1) заменой токсичных веществ, обращающихся в
технологическом процессе, нетоксичными или малотоксичными, т.е.
совершенствованием технологического процесса;
2)
использованием выбросов для других
процессов и производств, т.е. созданием малоотходных технологий;
3) герметизацией аппаратуры и коммуникаций,
проведением технологических процессов в вакууме. При невозможности герметизации
в местах выделения вредных веществ устраивают вентиляционные укрытия и отсосы;
4) гидроподавлением – разбрызгиванием на
источник пыли воды;
5) проведением технологических процессов с выделением
особо токсичных веществ в изолированных помещениях с применением роботов и
манипуляторов;
- очистка технологических и вентиляционных выбросов -
улавливание взвешенных частиц. Для улавливания взвешенных частиц применяются
аппараты сухой и мокрой очистки.
Работа сухих аппаратов основана на использовании
гравитационных, инерционных, центробежных или фильтрационных механизмов
осаждения.
В электрофильтрах – сообщение взвешенные частицы
получают электрический заряд и осаждаются на электроде.
В мокрых пылеуловителях используется контакт
запылённых газов с жидкостью.
На рисунке 1.1 представлена схема циклона. Газопылевая
смесь подводится к корпусу циклона тангенциально, поэтому частички пыли,
вращаясь около внутренней поверхности корпуса, осаждаются под действием
центробежных сил и удаляются снизу, а очищенный газ через расположенную в
центре трубу уходит в атмосферу. Для повышения эффективности пылеулавливания
применяют гидроциклоны, в которых внутренняя поверхность корпуса смачивается
водой.
1 – загрязненный поток; 2 – улов-ленная взвесь; 3 –
очищенный воздух
Рисунок 1.1 – Схема циклона
|
1 – загрязненный газ; 2 – корпус;
3 – встряхивающее устройство;
4 – очищенный газ; 5 – рукава;
6 – распределительная решетка; 7 – пыль
Рисунок 1.2 – Рукавный фильтр
|
Распространёнными пылеуловителями являются матерчатые
рукавные фильтры, где пыль задерживается на ворсистом материале (рисунок 1.2).
Корпус фильтра представляет собой металлический шкаф, разделённый вертикальными
перегородками на секции, в каждой из которых размещена группа фильтрующих
рукавов. Верхние концы рукавов заглушены и подвешены к раме, соединённой со
встряхивающим механизмом, внизу имеется бункер для пыли.
Более эффективными аппаратами для улавливания пыли
являются электрофильтры, устанавливаемые, например, в котельных
теплоэлектростанций для улавливания сажи и золы. Схема простейшего
электрофильтра, иллюстрирующая принцип его действия, представлена на рисунке
1.3. Под действием соответствующей разности потенциалов между электродами 2 и 3
создаётся коронный разряд, поставляющий в междуэлектродное пространство
электроны. Очищаемый поток газов проходит через пространство между электродами,
где частицы пыли заряжаются (посредством "прилипания" к ним
электронов), и основная их масса оседает на осадительном электроде.
Большое распространение для очистки воздуха от
взвешенных частиц получили аппараты мокрой очистки: ротоклоны, барботеры,
скрубберы. На рисунке 1.4 представлена схема полого форсуночного скруббера [8]. Он представляет собой колонну круглого или
прямоугольного сечения, в которой осуществляется контакт между газом и каплями
жидкости.
1
– загрязненный поток; 2 – осадительный электрод; 3 - коронирующий
электрод;
4 – очищенный поток;
5
- взвесь
Рисунок 1.3 – Схема электрофильтра
|
1 – запыленный газ; 2 – форсунки;
3 – очищенный газ; 4 – корпус;
5 – шлам
Рисунок 1.4 – Схема скруббера
|
Для очистки технологических и вентиляционных выбросов
от газообразных примесей применяются адсорберы и абсорберы.
В адсорберах (рисунок 1.5) очищаемый поток пронизывает
слой адсорбента, который связывает вредные газы и пары. Существуют адсорберы с
неподвижным слоем адсорбента и с так называемым «кипящим» слоем, где адсорбент
поддерживается во взвешенном состоянии. В абсорберах (рисунок 6) для очистки
применяют жидкие вещества: воду или растворы солей, поглощающие газообразные
примеси.
Термическая нейтрализация основана на способности
горючих газов и паров, входящих в состав технологических или вентиляционных
выбросов, сгорать с образованием менее токсичных веществ. Для этого используют
нейтрализаторы [8,11]. Различают три схемы
термической нейтрализации: прямое сжигание; термическое окисление;
каталитическое дожигание.
Прямое сжигание используют в тех случаях, когда
очищаемые газы обладают значительной энергией, достаточной для поддержания
горения. Примером такого процесса является факельное сжигание горючих отходов.
Так нейтрализуют циановодород в вертикально направленных факелах на
нефтехимических заводах. Существуют схемы камерного сжигания отходов, которые
можно использовать для нейтрализации паров токсичных горючих или окислителей
при их сдувах из емкостей.
1
– сетка; 2 – адсорбент; 3 – очищенный поток; 4 – загрязненный поток
Рисунок 1.5 – Схема адсорбера
|
1
– абсорбент; 2 – очищенный поток; 3 – насадка; 4 – сетка; 5 – загрязненный
поток; 6 – выброс в канализацию
Рисунок 1.6 – Схема абсорбера
|
Термическое окисление применяется в тех случаях, когда
очищаемые газы имеют высокую температуру, но не содержат достаточно кислорода
или когда концентрация горючих веществ незначительна и недостаточна для
поддержания горения. В первом случае процесс термического окисления проводят в
камере с подачей свежего воздуха (дожигание оксида углерода и углеводородов), а
во втором – при подаче дополнительно природного газа.
Каталитическое дожигание используют для превращения
токсичных компонентов, содержащихся в отходящих газах, в нетоксичные или менее
токсичные путем их контакта с катализаторами. Для реализации процесса
необходимо, кроме катализаторов, поддержание таких параметров газового потока,
как температура и скорость газов. В качестве катализаторов используют платину,
палладий, медь и др. Температуры начала каталитических реакций газов и паров
изменяются в пределах 200…400°С. Объемные скорости процесса
каталитического дожигания обычно устанавливают в пределах 2000…6000 ч-1
(объемная скорость – отношение скорости движения газов к объему катализатороной
массы). Каталитические нейтрализаторы применяют для обезвреживания оксида
углерода, летучих углеводородов, растворителей и т.п.
Уменьшение
загрязнения воздушной среды может быть достигнуто и при строительстве
промышленных предприятий в районах с отсутствием температурных инверсий.
|