Очистка. Очистка вредных выбросов. Очистка вредных выбросов

• Название: Очистка вредных выбросов
• Анкор: Очистка
• Дата: 09.09.2022
• Размер: 31.56 Kb.
• Имя файла: Очистка вредных выбросов.docx
• Тип: Документы; #669340

Очистка вредных выбросов является обязательным условием при осуществлениитехнологических и вспомогательных процессов на производственных предприятиях. Ежегодно в атмосферу и рабочую зону выбрасываются миллионы тонн вредных и опасных веществ, которые становятся источником профессиональных заболеваний обслуживающего персонала и негативно влияют на окружающую среду. Очистка промышленных выбросов происходит с помощью аспирационных систем, необходимость установки которых закреплена законодательно в Российской Федерации. Превышение предельно-допустимой концентрации (ПДК) и предельно-допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ приводит к большим штрафам, которые могут налагаться на предприятия и на лиц, отвечающих за санитарную и экологическую обстановку на производстве. Повторные нарушения могут стать причиной временной или полной остановки производственного процесса.

Виды, состав и характеристики загрязнений

Загрязнение атмосферы подразумевает собой наличие в выбрасываемом воздухе газов, твердых и жидких веществ, паров, которые негативно влияют на людей, растения и животных, здания и сооружения, материалы. В зависимости от осуществляемых технологических и подготовительных процессов на производстве формируется состав, химические и физические свойства загрязнений, в соответствии с которыми подбирается способ очистки выбросов промышленных предприятий. Основными видами загрязнений, существенно влияющих на состояние окружающей среды, являются:

• 
  оксиды азота;
  
• 
  оксиды серы;
  
• 
  оксиды углерода;
  
• 
  соединения фосфора;
  
• 
  соединения мышьяка;
  
• 
  смолы различного состава и происхождения;
  
• 
  пары кислот;
  
• 
  углеводороды;
  
• 
  пары растворителей;
  
• 
  пары ртути;
  
• 
  фтор и его соединения;
  
• 
  хлор и его соединения;
  
• 
  зола;
  
• 
  сажа;
  
• 
  оксиды металлов;
  
• 
  твердые частицы различных веществ.
  

Методы очистки промышленных выбросов в атмосферу учитывают химические и физические характеристики выбросов, в которые входят состав, температура, агрегатное состояние, размеры частиц, концентрация, адгезия к поверхности, слипаемость, волокнистость и т. д. По своим характеристикам вредные вещества делятся на две группы:

• 
  парогазовые – система газ-газ, при попадании в воздух образуется гомогенная смесь с атмосферным воздухом;
  
• 
  аэрозоли – дисперсные системы, где в качестве среды выступает газ, а в качестве дисперсной фазы – твердые или жидкие составляющие.
  

К аэрозолям относятся различные виды пыли (размер частиц от 5 до 100 мкм), дыма (менее 5 мкм), тумана (капельки жидких веществ в газовой среде с размером частиц менее 5 мкм), сажи (высокодисперсный порошок из углеродных частиц), золы (несгоревший остаток твердого или жидкого топлива). По уровню централизации различают два вида выбросов:

• 
  централизованные;
  
• 
  децентрализованные.
  

В первом случае все выбросы объединяются в один или два источника (трубы), которые обеспечивают чистоту воздуха на рабочей площадке и высокое рассеивание в верхних слоях атмосферы. Вторая схема предусматривает отдельный выброс от каждого агрегата или устройства. К децентрализованным относятся выбросы от перегрузок сыпучих материалов, через фонари зданий, от работающего оборудования, емкостей с химическими веществами. Большое количество децентрализованных выбросов загрязняют нижний (приземной) слой атмосферы и затрудняют организацию забора чистого воздуха для приточной вентиляции.

Режим выбросов может быть трех видов:

• 
  постоянные (равномерные, от работающего технологического оборудования);
  
• 
  периодические (продувка, очистка);
  
• 
  залповые (выброс большого количества загрязнений за короткий отрезок времени).
  

Основными источниками загрязнений атмосферы и выбросов вредных веществ являются предприятия металлургической, химической, энергетической, деревообрабатывающей, горнодобывающей промышленности, автомобильный транспорт, компании по производству строительных материалов, пищевых продуктов, хранению и переработке сельскохозяйственной продукции.

Способы очистки промышленных выбросов

Существуют определенные мероприятия в виде совершенствования технологических процессов, предварительной обработки применяемых материалов, увеличения эффективности уплотнений и укрытий, замены открытых емкостей и оборудования на закрытые, которые применяют для снижения вредных выбросов в атмосферу. Но основным способом уменьшения загрязнений атмосферы является очистка выбросов на предприятии.

Основной целью методов очистки промышленных выбросов и газов является достижение высокой эффективности и степени улавливания вредных и опасных веществ газовоздушных смесей, образующихся на предприятии в результате осуществления технологических, подготовительных и транспортировочных процессов, а также исключение возникновения вторичного загрязнения воздуха. Для достижения этой цели решается комплекс задач:

• 
  оценка количества, состава и характеристик выбросов от каждого источника;
  
• 
  определение необходимой степени очистки для достижения нормативных ПДК и ПДВ;
  
• 
  выбор устройства для вытяжки газов;
  
• 
  выбор способа и устройства очистки;
  
• 
  определение режима работы устройства для эффективной очистки;
  
• 
  разработка процесса транспортировки и утилизации (дальнейшего использования) уловленных веществ;
  
• 
  постоянный контроль эффективности работы газоочистных аппаратов.
  

Решение задач по обеспечению эффективной очистки вредных выбросов производства происходит на стадии создания проекта промышленного объекта, а на действующем предприятии разрабатываются проектные решения по реконструкции.

Очистка атмосферных выбросов от вредных веществ по способу нейтрализации загрязнений производится двумя способами:

• 
  сухим;
  
• 
  мокрым.
  

Сухой способ очистки выбросов от примесей осуществляется в следующем оборудовании:

• 
  циклоны;
  
• 
  рукавные (картриджные) фильтры;
  
• 
  электрические фильтры;
  
• 
  осадительные камеры.
  

Циклоны, рукавные и электрические фильтры относятся к физическим методам очистки выбросов и широко используются в металлургической, химической, горнодобывающей, энергетической, деревообрабатывающей промышленности, в сферах производства строительных материалов, сельском хозяйстве.

Мокрые методы очистки выбросов в атмосферу применяются в определенных установках:

• 
  скрубберы;
  
• 
  труба Вентури;
  
• 
  орошаемый циклон.
  

Очистка выбросов в атмосферу с применением циклонов получила большое распространение в сферах строительства и производства. Принцип действия устройств основан на применении инерционных и центробежных сил и рассчитан на улавливании пыли с размером частиц от 5 мкм. Циклоны для очистки выбросов на предприятии могут применяться в качестве первой или основной ступени очистки.

В аспирационной системе циклоны могут располагаться до вентилятора или после него.

Стандартная конструкция циклона состоит из стального корпуса цилиндрической формы с нижней конической частью, входного спиралевидного патрубка, вертикального выходного патрубка в виде стальной трубы, накопительного бункера с шиберным затвором и стальной рамы, на которой монтируется корпус. В случае применения схемы, когда вентилятор находится после циклона, на выходной трубе крепится спиральный патрубок для подсоединения воздуховодов и снижения гидравлического сопротивления.   

Запыленный воздух под действием давления, создаваемого вентилятором, поступает через входной патрубок внутрь корпуса. Спиральная форма патрубка заставляет поток внутри циклона вращаться вдоль вертикальной оси. Под действием центробежной силы частички загрязнений отбрасываются к стенкам корпуса и опускаются вместе с потоком. В нижней конусной части скорость рабочей среды увеличивается, поток резко меняет свое направление на 180° и выбрасывается наружу, а пыль, под действием сил инерции, продолжает движение в нижнюю часть и оседает в накопительном бункере. Для исключения снижения производительности циклона его пылевой бункер необходимо регулярно очищать. Чтобы повысить производительность аспирационной системы циклоны объединяют в группы или батареи. В зависимости от расположения устройства и схемы включения его в аспирацию различают аппараты с левым или правым вращением, исходя из направления вращения потока внутри корпуса. Степень очистки в циклонах достигает показателя 99%. Популярность и широкое применение устройствам обеспечили их основные преимущества:

• 
  высокая степень очистки;
  
• 
  отсутствие движущихся деталей и механизмов;
  
• 
  высокая универсальность;
  
• 
  возможность очищения загрязненного потока с высокой температурой;
  
• 
  стойкость к агрессивным химическим веществам;
  
• 
  исключение необходимости подключения к различным энергетическим источникам;
  
• 
  простота обслуживания;
  
• 
  длительный срок эксплуатации.
  

Широкий выбор моделей с различными размерами дает возможность применять циклоны как на крупных, так и на небольших предприятиях.

Рукавные фильтры

Очистка выбросов сухим способом с помощью рукавных (картриджных) фильтров позволяет очищать газовые смеси с частицами размером от 0,5 мкм с эффективностью 99,99%. Принцип действия основан на задержании пыли фильтрующим материалом при прохождении через него загрязненного потока.

Конструктивно рукавный фильтр состоит из прямоугольного стального (пластикового) корпуса с конической нижней частью, входного патрубка, рукавной плиты с расположенными на ней в вертикальном положении рукавами, отбойной плиты, выходного патрубка, механизма встряхивания, шнека для удаления пыли. В зависимости от условий эксплуатации, объема очищаемого воздуха и концентрации пыли рассчитывается число рукавов с определенной площадью фильтрации.

Загрязненный воздух под действием вентилятора попадает через входной патрубок внутрь корпуса. Поток, ударяясь в отбойную плиту, теряет свою скорость, что исключает возникновение вторичного запыления и создает оптимальные условия для фильтрации. Проходя чрез фильтрующий материал загрязненный воздух оставляет частички пыли на внешней поверхности рукава. Очищенный воздух по внутренней полости рукава поднимается вверх и через выходной коллектор и патрубок выходит наружу.

Эффективность очистки выбросов сохраняется за счет применения механизма встряхивания рукавов, который может быть механическим или воздушным. Из-за исключения большого количества движущихся механических деталей наибольшее применение получил механизм встряхивания сжатым воздухом. Воздух под давлением подается по трубам к форсункам, которые снабжены электромагнитным клапаном. Клапан автоматически открывается через определенное время и импульс сжатого воздуха с большой скоростью подается внутрь рукава, придавая ему колебательные движения. Пыль с внешней поверхности осыпается в нижнюю часть корпуса и фильтрующая способность материала восстанавливается. Периодичность и время подачи импульса задаются в соответствии с условиями эксплуатации и характеристиками загрязнений. Для исключения деформации и скручивания в рукава вставляются решетчатые каркасы. Пыль удаляется наружу с помощью шнекового механизма.

Широкое применение на производственных предприятиях получила сухая очистка технологических выбросов с помощью электрических фильтров. Принцип работы электрических фильтрующих устройств основан на ионизации и получении заряда под действием электрического поля частиц загрязнений с последующим притягиванием их к электродам с противоположным зарядом. В основном на производстве применяются фильтры с трубчатой и пластинчатой конструкцией электродов.

Конструкция электрофильтра состоит из прямоугольного корпуса с конической нижней частью. В верхнем секторе располагается входной патрубок, а внутренняя полость корпуса разделена перегородками на три части, в средней из которых находятся электроды. Запыленный поток поступает через патрубок в корпус и опускается в нижнюю часть, где разворачивается и направляется в камеру с электродами. Получая заряд частички пыли прилипают к электродам, а чистый воздух переходит в отдельную камеру и выходит наружу. Налипшая на поверхность электродов пыль сбрасывается вниз с помощью встряхивающего механизма и удаляется наружу при помощи шнекового механизма.

Осадительные камеры относятся к простейшим пылеосадителям с сухим способом очистки. Фильтрация загрязнений происходит в них под действием силы тяжести. Конструктивно устройства состоят из стального корпуса с бункером в нижней части, внутри которого располагаются горизонтальные полки и отбойники. Для обеспечения эффективной очистки в осадительной камере необходимо создать баланс скорости загрязненного потока и площади основания. Встречая на своем пути препятствие в виде перегородки или полки, рабочая среда теряет скорость и частицы загрязнений под действием силы тяжести оседают в накопительный бункер.

Мокрые методы очистки

Мокрые методы очистки выбросов в атмосферный воздух подразумевают применение для осаждения твердых загрязнений различного рода жидкостей. Большим плюсом таких технологий является нейтрализация вредных газов и химических веществ с использованием адсорбентов и растворов. Одним из самых применяемых устройств для мокрого метода очистки промышленных выбросов является скруббер.

Очистка выбросов с помощью скруббера проводится двумя способами:

• 
  подача жидкости осуществляется на внутренние поверхности корпуса и находящихся в нем перегородок;
  
• 
  распыление во внутреннюю полость проводится с помощью форсунок.
  

В первом случае происходит смачивание частиц загрязнений непосредственно при контакте запыленного потока с мокрой поверхностью. Твердые включения прилипают к поверхностям и смываются жидкостью в нижнюю часть скруббера. Второй способ подразумевает динамический контакт твердых частиц в турбулентном потоке отходящего газа. Распыляемые форсунками микроскопические капли жидкости оседают на поверхности включений, увеличивая их вес и принуждая оседать в накопительную часть скруббера. Увеличение массы происходит и за счет коагуляции, что в значительной степени повышает эффективность очистки.

Конструктивно скруббер состоит из прямоугольного или круглого стального корпуса с наличием внутри различного количества перегородок или тарелок для увеличения площади соприкосновения запыленного потока и жидкости. Распыление через форсунки может проходить против, поперек или по направлению потока загрязненного газа, а тарелки с жидкостью и адсорбентом могут располагаться в несколько ярусов. Осаждаемые в нижнюю часть корпуса загрязнения в виде пульпы транспортируются дренажной системой и в дальнейшем утилизируются или используются повторно. Применяемые в мокрых скрубберах адсорбенты выбираются с учетом свойств загрязнений и условий технологического промышленного процесса. 

Большое распространение в промышленности для очистки отходящих газов получили центробежные скрубберы-пылеуловители, в которых совмещены две технологии: мокрая и центробежная. Подаваемый в корпус орошаемого циклона запыленный воздух закручивается входным патрубком вокруг вертикальной оси и одновременно орошается жидкостью с помощью форсунок. Центробежная сила отбрасывает твердые включения к стенкам корпуса, которые прилипают к мокрой поверхности и смываются в дренаж. Параллельно пыль смачивается в вихревом потоке жидкостью и за счет коагуляции оседает в нижнюю часть корпуса с дальнейшим удалением.

К мокрым методам очистки вредных выбросов относится фильтрация загрязнений, выбрасываемых в атмосферу промышленными предприятиями, с помощью трубы Вентури. В устройстве применяется технология, основанная на законе Бернулли, который устанавливает зависимость давления и скорости рабочей среды от диаметра трубы, в которой он перемещается. Чередование сечения трубы позволяет регулировать скорость и давление загрязненного потока и создавать оптимальные условия для максимального контакта частиц загрязнений с микроскопическими каплями жидкости, распыляемыми форсунками.

Увеличенная скорость потока в узкой части трубы создает большие завихрения и высокую турбулентность, которые способствуют максимальному контакту твердых включений и жидкости. Переход в широкую часть трубы Вентури значительно замедляет скорость рабочей среды, мокрые загрязнения с увеличившейся массой задерживаются сепаратором (уловителем) и осаждаются в шламоприемник, а чистый воздух выходит в атмосферу. Осажденный шлам поступает в отстойники и в дальнейшем вывозится на утилизацию. Труба Вентури широко применяется в металлургической и энергетической сферах промышленности, так как, не только очищает выбрасываемые газы в атмосферу от твердых включений, но и снижает температуру рабочей среды, образующейся после сжигания топлива и проходящих металлургических процессов.

Методы очистки выбросов выбираются на стадии разработки проекта всего объекта производства и учитывают особенности технологического процесса и условия эксплуатации, количество источников выбросов и объем выбросов, физические и химические характеристики загрязнений.