Титкова Е.В._ТБм-1707а (2). Исследование современных методов очистки выбросов цехов амселитры и карбамида от пыли продукта на примере пао
 Скачать 2.97 Mb.
|
|
3 Современные методы очистки выбросов химических предприятий от пыли Очистка выбросов химических предприятий от пыли основана, прежде всего, на использовании сырья минимизацией количества отходов, а также увеличением безотходных производств (увеличение КПД процессов, оптимизация технологического процесса, совершенствование существующих технологий. Кроме того, к способам борьбы с пылевыми компонентами являются внедрение прогрессивных приемов и методов борьбы с возникающими вредными процессами (бездымное тушение – снижение выбросов в атмосферу. Проблема очистки выбросов химических предприятий также заложена в причинах, предшествующих данной проблеме. А именно, целью обеспечения безопасности деятельности химических предприятий является эффективная очистка от вредных примесей, а также аэрозолей до их выбросав атмосферу. Система очистки характеризуется ее степенью (КПД, а также материальными затратами на ее монтаж и дальнейшее функционирование регулярные технические осмотры, энергетические расходы, замена вышедшего из строя оборудования, частей и элементов системы. На данном этапе следует определить термин промышленная очистка. Это очищение газов с целью последующей утилизации или возврата в производство отделенного газа или превращенного в безвредное состояние продукта. Данная очистка – обязательный и необходимый этап при функционировании технологического процесса химического производства. Также имеет место в данном контексте понятие санитарная очистка, процесс очищения газового потока от загрязняющих веществ по уровню ПДК в воздухе. Санитарная очистка проводится перед тем, как отходящие газы поступают в атмосферу. На данном этапе предусматривается необходимость отбора проб для замера и сравнения с ПДК. В зависимости от направленности технологического 64 процесса, объемов производства контролируется содержание вредных примесей. Кроме того, производится оценка эффективности обеспечения безопасности систем очистки химического предприятия. Для определения выбора систем очистки от пыли важны такие показатели, как температура отходящих газов, физико-химические свойства примесей, состав примесей. Также важными показателями являются капитальные затраты и экологическая обстановка на прилегающей территории. Оборудование и аппараты системы очистки от пыли выбираются после проведения организационно-технических мероприятий, снижающих выбросы веществ. Система очистки газа на предприятии – комплекс аппаратов и оборудования, который всецело предназначен для отделения вредных веществ из промышленного источника газа. Данные системы предназначены также превращать примеси и аэрозоли в безвредные вещества, в крайнем случае, снижать степень их концентрации. Аппараты очистки бывают пылеулавливающие и газоочистные. Аппаратом очистки газа принято считать, что это основной элемент системы очистки, в котором происходит процесс улавливания пылевых или других загрязняющих веществ. Среди газоочистных аппаратов выделяют семь основных групп 1 (С) - сухие пылеуловители (сухие инерционные, а также гравитационные 2 (М) - скрубберы (механические, ударно-инерционные, полые, насадочные, центробежные, скрубберы Вентури, мокрые пылеуловители инерционные, конденсационные 3 (Ф) - промышленные фильтры (рукавные, волокнистые, карманные, зернистые, с регенерацией (импульсной обратной промывкой ультразвуком, с механическими вибровстряхиванием; 4 (Э) - электрические пылеуловители (сухие и мокрые электрофильтры 65 5 (Х) - аппараты сорбционные (химической) очистки газа от газообразных примесей (адсорберы, абсорберы 6 (Т) - аппараты термической и термокаталитической очистки газов от газообразных примесей (печи сжигания, каталитические реакторы 7 (Д) - аппараты других методов очистки. Процесс работы данных устройств характеризуется основным показателем – степенью очистки. Также среди характеристик газоочистных аппаратов принято считать влажность газового потока, технологические условия очистки, аэродинамическое сопротивление, плотность пылевой взвеси. Нормальное и эффективное функционирование системы очистки промышленного предприятия характеризуется бесперебойной работой всех ее элементов на показателях, принятых заводом-изготовителем. Кроме того, данные технические системы сертифицируются и учитываются в органах Минприроды РФ, на каждый заводится паспорт. Все элементы систем очистки от пыли подлежат регулярной проверке (технический осмотр, по итогу которой составляется акт. Периодичность контрольных проверок и технических осмотров – 1 разв год при проектных показателях, внеочередные ремонты проводятся при превышении показателей датчиков систем очистки. Эффективность систем очистки проверяется 2 раза в год. 3.1 Технические принципы и методы очистки выбросов карбамида и амселитры от пыли Пыль – совокупность мельчайших летучих частиц твердых веществ, грубодисперсный аэрозоль, характеризующийся тем, что вещества неспособны выпадать в осадок. Пыль является загрязнителем в хозяйственной и промышленной деятельности человека, она способна оседать на поверхности и загрязнять значительные объемы биосферы. Природоохранные органы РФ принуждают руководителей производственных предприятий осуществлять очистку отходящих промышленных газов 66 от пыли. В связи с этим, часть производственных объектов закрывается вследствие наложенных санкций исполнительными органами государственной власти. Возникает многозначительный и требующий изучения вопрос обеспечения промышленной безопасности. Следует двигаться в ответе на данный вопрос в направлении модернизации производства и закупки современного оборудования для очистки газов от взвешенных частиц и механических примесей. Существует огромное количество конструкций и аппаратов, так называемых, пылеуловителей. Их устройство основано на осаждении взвешенной фазы. В дисперсной среде пылинки рассредоточены в определенном порядке, где движущими силами являются сила тяжести и сила диффузии (перемешивания вещества. Силой тяжести по физическим законам осаждаются относительно крупные пылинки, следовательно, принцип действия большинства основан на использовании силового поля такое поле создается искусственно. Для того чтобы процесс пылеулавливания имел замкнутый цикл, то есть частицы обратно не возвращались в поток газа, организуют смачивание поверхности. Методы очистки выбросов химических предприятий, направленность которых связана с производством амселитры и карбамида, делятся на механическую очистку, звуковую и ультразвуковую и электростатическую. Механическая очистка производится посредством, так называемых сухих и мокрых методов. Сухими методами механической очистки являются пылеулавливание центробежное и инерционное, гравитационное осаждение, а также фильтрационные мероприятия. Можно утверждать, что промышленные предприятия РФ, которые производят тонны продукции в год, используют совокупность методов очистки производственных процессов от пыли. В большинстве своем, это совокупность конструкций и установок по очистке газов. Размеры площадки для технической территории объекта по ХХО и промплощадки объекта УХО должны быть достаточными для размещения 67 основных и вспомогательных сооружений, включая пылегазоочистные и локальные очистные сооружения, места для сбора и временного хранения разрешенных промышленных и бытовых отходов, а также устройства по обезвреживанию, утилизации отходов и полигона (участка) захоронения отходов Содержание пыли и вредных веществ в воздухе, подаваемом в системы приточной вентиляции, согласно строительным нормами правилам не должно превышать 30% предельно допустимой концентрации их в воздухе рабочей зоны производственных помещений [6]. 3.1.1 Гравитационное осаждение, как сухой метод механической очистки от пыли Гравитационное осаждение механических методов очистки – это осаждение частиц при движении запыленного газа с малыми скоростями под действием силы тяжести. Данный метод очистки проводится в местах пылеосаждения, либо отстойных газоходах. Осадительные камеры оснащены горизонтальными полками (4), для того чтобы уменьшить высоту осаждения частиц в камерах. Горизонтальные полки на 40-100 мм отделены друг от друга, вследствие чего газовый поток разбивается на плоские струи. На рисунке 17 представлена схема устройства пылеосадительной камеры гравитационного осаждения (механический метод очистки. 68 1- выходной канал 2 – сборный канал 3 – шиберы 4 – горизонтальная полка 5 – дверцы, 6 – всасывающий канал Рисунок 17 – Схема устройства пылеосадительной камеры Особенность представленного метода очистки от пыли заключается в том, что происходит очистка лишь крупных частиц (размером не меньше, чем 50-100 мкм. Для предприятия производственного масштаба, конкретно для ПАО «КуйбышевАзот» данный метод очистки может быть использован только в качестве предварительного этапа очистки. Степень очистки представленного метода составляет до 45-50%. 3.1.2 Инерционное осаждение - метод механической очистки от пыли Инерционное осаждение осуществляется путем осаждения пыли при изменении направленного движения газового потока (его пропускают через жалюзи. Метод, также как и предыдущий, является грубым, эффективность очистки не более 65%. На рисунке 18 изображена схема устройства инерционного скруббера. 69 1 – пластина коллектора 2 – разделительные рамки 3 – отбойная пластина 4 – разделительный элемент 5 – подстилающий слой 6 – входная пластина 7 – заслонка 8 – цементный резервуар Рисунок 18 – Схема устройства инерционного скруббера Входящие в газовый поток молекулы в отверстия данного устройства инерционного скруббера, сосредотачиваются и далее сталкиваются с отражательными пластинами (1). Далее частицы осаждаются на этих пластинах в виде жидкостных капель. В качестве материалов для отражательных пластин применяют свинец, стекло (жаропрочное. Данные материалы характеризуются низким пределом хрупкости, тем не менее, они устойчивы к высоким температурам. За отражательными пластинами толщиной не более 3 мм располагают отбойные листы (3). Скорость частиц газового потока в рассматриваемом скруббере варьируется в пределах 30-35 мс. Очевидно, что при увеличении скоростей происходит повторный захват частиц, приуменьшении скоростей – снижение эффективности предлагаемого устройства. Эффективность современных инерционных скрубберов может достигать и 70%, что значительно выше предыдущих гравитационное осаждение механических методов очистки. Недостаток метода – относительно быстрое изнашивание (деформация, истирание) пластин инерционного скруббера, забивание щелей. 70 3.1.3 Центробежные методы очистки - методы механической очистки от пыли Центробежный метод очистки газов от пыли основан на принципе действия центробежной силы, которая возникает в результате вращения газового потока в самом аппарате скруббера. Центробежные аппараты очистки могут быть в виде циклонов или вращающихся пылеуловителей. В промышленности широко распространено применение циклонов для осаждения твердых аэрозолей. На рисунке 19 приведена схема устройства центробежного скруббера с внутренними завихрителями. 1 - раскручиватель для выравнивания потока 2 – ороситель; 3 – завихритель; 4 – сосуд для сбора жидкости 5 - насос Рисунок 19 – Схема устройства центробежного скруббера с внутренними завихрителями Центробежный скруббер выполняется в виде цилиндра, форма которого переход в коническую. Газ через входной патрубок поступает в аппарат (1), приобретает вращательное движение. Форсунки, расположенные в верхней части аппарата, подают водный поток (2) в том же направлении, что и газовый (3). Образуется водяная пленка, стекающая в бункер (4). Пылевые частицы отбрасываются к поверхности аппарата, затем смываются 71 водой в бункер. Далее очищенный газовый поток выходит черех верхний патрубок. При техническом осмотре и проверке циклонов необходимо: а) проверить герметичность циклона и коммуникаций (подводящих воздуховодов, наличие утечек газов или сверхдопустимых подсосов воздуха. Подсос в бункер циклона около 15% воздуха от расхода газа снижает коэффициент очистки почти до нуля; б) определить степень изношенности аппарата отсутствие (наличие) неплотностей, вмятин, коррозионный и абразивный износ корпуса и бункера циклона, газоходов; в) проверить работу пылевыгрузочного устройства и регулярность удаления пыли. При переполнении бункера могут забиваться конусы элементов, в результате чего эффективность работы циклонов существенно снижается; г) проверить состояние внутренних поверхностей циклона отсутствие значительных отложений пыли в корпусе и конусе циклона, наличие уловленной пыли в бункере аппарата, отсутствие посторонних предметов. Слой пыли в бункере при наибольшем его заполнении должен быть не ближе чем на 20 - 25 см от пылевыпускного отверстия циклона; д) проверить качество теплоизоляции и антикоррозийных покрытий; е) проверить наличие и исправность предусмотренных проектом контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА), необходимых для обеспечения нормальной и эффективной работы установки; ж) количество газа, поступающего на очистку в циклон, должно находиться строго в пределах, предусмотренных проектом. Приуменьшении количеств газа более чем на 5 - 8% уменьшается скорость его движения, что ведет к снижению эффективности очистки. При увеличении количества газа более чем на 20% значительно возрастает гидравлическое сопротивление циклона, часто с уменьшением эффективности очистки из-за вторичного уноса пыли [5]. 72 3.1.4 Электростатическая очистка газов от аэрозолей Электростатическая очистка широко применима, поскольку эффективность данного метода распространяется на дисперсные среды с любым размером частиц. Принцип метода заключается в ионизации, а также заряду пылевых частиц при прохождении газового потока через электрическое поле с высоким напряжением. Его создают при помощи коронирующих электродов. Частицы осаждаются на заземленные электроды. Промышленные аппараты-фильтры спроектированы посредством соединения труби пластин, где проходит нужный для очищения газовый поток. Заявленная эффективность заводов-изготовителей данных аппаратов- фильтров 99,96%. Современные аппараты-электрофильтры представлены на рисунке 20. Рисунок 20 – Электрофильтр ЭТМ 2-7.2.1 73 3.2 Двухзонный электрофильтр для очистки газов Изобретение относится к области электрогазоочистки и может быть использовано в малообъемных пылящих технологических процессах, а также для очистки аэрозолей. Задача изобретения - уменьшение числа и/или длины параллельно ycтанавливаемых электродов за счет использования неравномерности распределения зарядов по поперечному сечению фильтра. Фильтр содержит зарядную камеру в виде параллельных заземленных пластин, между которыми в плоскости симметрии перпендикулярно продольной оси расположен коронируюший электрод. Осадительная камера содержит систему плоских параллельных электродов, один из которых расположен в плоскости симметрии. Водном варианте решения ближайшие к плоскости симметрии осадительные электроды расположены на большем расстоянии от электрода, лежащего в плоскости симметрии, чем расстояние между парами других соседних электродов. В другом варианте электрод в плоскости симметрии и ближайшие к плоскости симметрии осадительные электроды выполнены меньшей длины, чем соседние осадительные электроды [30]. На рисунке 21 представлена схема двухзонного электрофильтра для очистки газов Рисунок 21 – Схема двухзонного электрофильтра для очистки газов 74 Прибор относится к области электрогазоочистки, а именно, к очистке газов от твердых и жидких примесей с помощью электрического поля коронного разряда и может быть использовано для очистки газов при малообъемных пылящих технологических процессах, а также для очистки аэрозолей Способ очистки газа Устройство способа очистки относится к способам электрической очистки газов, содержащих сернистый ангидрид, от высокоомной пыли для обеспыливания газовых выбросов в различных отраслях промышленности (металлургической, химической, нефтеперерабатывающей, строительных материалов и др. Предлагаемый способ основан на пропускании части пылегазового потока, увлажненной до величины не менее 90 %, содержащего сернистый ангидрид, через зону барьерного разряда, где в среде радикалов происходит эффективная конверсия диоксида серы в трехокись серы (до 90%)» [31]. Частицы пыли в разрядной зоне очищаются от углеводородных загрязнений и эффективно заряжаются ионами. Во влажном газе на них конденсируется растворы триоксида серы, приводящие к снижению их удельного электрического сопротивления. Попадая в основной газоход, частицы пыли, смешиваясь с пылегазовым потоком, дополнительно снижают общее удельное электрическое сопротивление, полученное за счет ввода триоксида серы. В отличие от существующих способов очистки газа от высокоомной пыли , связанных с уменьшением удельного электрического сопротивления пыли путем увлажнения всего пылевого потока или его обработки электронным облучением, пропускание части увлажненного газа через зону барьерного разряда позволяет уменьшать удельное электрическое сопротивление пыли без значительного повышения влажности основного потока, что благоприятно отражается на состоянии осажденной пыли на электродах 75 для их эффективного регенерирования, уменьшается налипание пылевых отложений, снижается коррозия конструктивных элементов [31]. Предлагаемое изобретение относится к способам электрической очистки газа и может быть использовано для эффективного обеспыливания технологических среди газовых выбросов от дисперсной высокоомной фазы в различных отраслях промышленности металлургической, химической, нефтеперерабатывающей, строительных материалов и др [31]. На рисунке 22 приведена схема способа очистки газов от пыли. Рисунок 22 – Способ очистки газов Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности очистки пылегазовых выбросов, содержащих высокоомную пыль, снижение коррозии конструктивных элементов аппарата очистки. Поставленная цель достигается тем, что перед очисткой газов, содержащих сернистый ангидрид и высокоомную пыль, в электрофильтре, часть запыленного потока отводят, повышают влагосодержание ее до относительной влажности не менее 90% и пропускают через зону барьерного разряда при напряжении на электродах 35 40 КВ промышленной частоты с последующим введением этой части газа в основной пылегазовый поток для получения содержания в нем 76 триоксида серы в объемных долях в интервале от 0,003 до 0,005% Введенный таким образом в основной газоход триоксид серы позволяет снизить удельное электрическое сопротивление пыли перед очисткой газа в электрофильтре не переувлажняя основной газовый потоки тем самым способствовать снижению коррозии очистных сооружений и повышению эффективности очистки газа. На чертеже изображена схема установки для осуществления данного способа очистки газов. Вентилятором 1 производится отведение части пылегазового потока, из основного газопровода 2, которая попадает в увлажнитель 3, где повышают влагосодержание отведенного потока до относительной влажности не менее 90%. Далее поток пропускают через разрядный блок 4. Разрядный блок содержит корпус 5, покрытый внутри слоем диэлектрика и систему плоскопараллельных металлических электродов, покрытых слоем диэлектрика 6, находящиxся на расстоянии 20 мм друг от друга. К электродам последовательно в чередующемся порядке подведено переменное высокое напряжение. Затем газы возвращаются в основной газоход и попадают для очистки в электрофильтр 7» [31]. |