Охрана труда
 Скачать 5.35 Mb.
|
|
Один из вариантов конструкции полых скрубберов представлен на рис. 3.85. Рисунок 3.85 Полый форсуночный скруббер: 1 — корпус скруббера; 2 — входной патрубок; 3 — форсунки; 4 — форсунка промывки каплеуловителя; 5 — центробежный каплеуловитель; 6 — выходной патрубок; 7 — слив жидкости, отделенной в каплеуловителе; 8 — коллектор подачи воды; 9 — отвод шлама Скруббер имеет цилиндрическую форму корпуса в который снизу через входной патрубок подается очищаемый воздух. Воздух, поднимаясь вверх, проходит через водяную пелену, создаваемую форсунками 3. При этом мелкие частицы пыли оседают на каплях жидкости, укрупняются, слипаясь друг с другом, и под действием силы тяжести, которая начинает превосходить аэродинамическую силу, действующую со стороны восходящего потока воздуха, оседают вниз. Все аппараты мокрого типа снабжаются капле- уловителями 5. Наиболее распространены каплеуловители центробежного типа, в которых капельки воды отделяются от очищенного газа под действием центробежной силы во вращающемся потоке, создаваемом при прохождении газа через закручивающие лопатки. На рис. 3.86 изображен пенный аппарат. Он устроен аналогичным образом, только сечение аппарата перекрыто несколькими рядами решеток. Каждый ряд состоит из пенообразующей и стабилизирующей пену решеток 3, 4. Сверху на решетки через оросительное устройство 5 подается вода или какой-либо водный раствор. Для улучшения образования пены в воду могут добавлять пенообразователи (например, ПАВ — поверхностно-активные вещества). Частицы пыли агрегируются в пене, проваливаются через отверстия решеток и в виде шлама собираются в нижней части аппарата, откуда отводятся в шламосборник. Рисунок 3.86 Пенный скруббер: 1 — корпус; 2 — подвод очищаемого газа; 3 — пенообразующая решетка; 4 — стабилизатор пены; 5 — оросительное устройство; 6 — форсунка промывки каплеуловителя; 7 — цетробежный каплеуловитель; 8 — коллектор слива воды, отделенной в каплеуловителе; 9 — выход очищенного газа; 10 — отвод шлама На рис. 3.87 показана схема, поясняющая принцип действия пенного аппарата. Рисунок 3.87 Принцип действия пенного скруббера: 1 — пенообразуюшая решетка; 2 — турбулизированная пена; 3 — стабилизатор слоя пены; 4 — орошающая жидкость; 5 — шлам Особенностью представленной конструкции является то, что вход очищаемого воздуха в аппарат направлен на поверхность шлама. Это повышаетэффективность аппарата, т. к. проявляется ударно-инерционный механизм очистки. Газ ударяется о поверхность шлама и разворачивается на 180° для подъема вверх. Частицы пыли при ударе прилипают к шламу и выделяются из потока под действием возникающей инерционной силы. Недостатком аппаратов мокрого типа является наличие систем водоснабжения, рециркуляции воды и ее очистки перед повторной подачей на орошение аппарата. Газоуловители. Для удаления из отходящего воздуха вредных газовых примесей применяют следующие методы: абсорбция, хемосорбция, адсорбция, термическое дожигание, каталитическая нейтрализация. Абсорбция — это явление растворения вредной газовой примеси сорбентом, как правило водой. Методом абсорбции можно улавливать только хорошо растворимые газовые примеси и пары. Так, хорошей растворимостью в воде обладают: аммиак, хлористый водород, фтористый водород, пары кислот и щелочей. Для проведения процесса абсорбции применяют аппараты мокрого типа, используемые в технике пылеулавливания, только в этом случае их принято называть абсорберами. Для того чтобы процесс диффузии из газовой фазы в водную протекал интенсивнее, желательно абсорбент (воду) иметь холодным. С этой целью воду перед подачей на орошение абсорбера целесообразно охлаждать. По мере циркуляции воды она насыщается вредной газовой примесью и перестает ее абсорбировать. Абсорбент регенерируют путем нагрева и вакуумирования в специальных аппаратах. При этом вредный газ выделяется в концентрированном виде, собирается в емкости и направляется на переработку и утилизацию. Хемосорбция. Для газовых примесей нерастворимых или плохо растворимых в воде применяют метод хемосорбции, который заключается в том, что очищаемый воздух орошают растворами реагентов, вступающих в реакцию с вредными примесями с образованием нетоксичных, малолетучих или нерастворимых химических соединений. Этот метод широко используется для улавливания сернистого ангидрида (S0 2 ). Отходящий воздух орошают суспензией известняка (СаС0 3 ), известковым молоком (мелкодисперсной суспензией гашеной Са(ОН) 2 или негашеной СаО извести), суспензией магнезита MgO. Эти вещества вступают в реакцию с сернистым ангидридом с образованием нерастворимого сульфита кальция, например: O 2 H 3 CaSo 2 ) OH ( Ca 2 So В этом методе реагент не регенерируется, сульфит кальция в конечном итоге превращается в твердый гипс. Очень хорош и находит применение магнезитовый метод, при котором газы орошают суспензией окиси магния: 3 MgSO MgO 2 SO Регенерация магнезита осуществляется путем обжига с нагревом до 800...900 °С: 2 SO MgO 3 MgSO Сернистый ангидрид выделяется в концентрированном виде, собирается и используется для производства товарной серной кислоты или чистой серы. Адсорбция. Метод адсорбции заключается в улавливании микропористой поверхностью адсорбента (активированный уголь, селикагель) молекул вредных веществ. Метод обладает очень высокой эффективностью, но жесткими требованиями к запыленности воздуха — не более 2...5 мг/м 3 . Одним из лучших адсорбентов является активированный уголь, у которого на 1 г приходится до 1600 м 2 поверхности. Методом адсорбции очистка может осуществляться практически до следовых уровней вредных веществ. Адсорбция широко применяется для улавливания паров растворителей, неприятно пахнущих веществ, органических соединений и множества др. газов. Адсорбционная способность адсорбента тем выше, чем меньше его температура, и существенно снижается с ее повышением. Это используется в работе адсорберов и при их регенерации. Примером конструкции адсорбера является противогаз. Одна из конструкций промышленного кольцевого адсорбера представлена на рис. 3.88. Рисунок 3.88 Адсорбер: 1 — корпус; 2 — вход рекуперата; 3 — корзина для сорбента; 4 — сорбент; 5 — выход паровоздушной смеси; 6 — люк загрузки сорбента; 7 — вход пара; 8 — вход паровоздушной смеси, 9 — канал выгрузки сорбента Очищаемый газ проходит через кольцевой слой адсорбента и очищается. Регенерация адсорбента осуществляется путем продувки горячим водяным паром с последующей сушкой горячим воздухом, т. е. работа аппарата проходит в три стадии, для осуществления которых необходимы три параллельных линии аппаратов. Схема, поясняющая процесс адсорбции и работы адсорбционной установки, показана на рис. 3.89. Рисунок 3.89 Принципиальная схема адсорбционной установки: 1 — источник загрязнений; 2 — рукавный фильтр; 3 — огнепреградитель; 4 — вентилятор; 5 — холодильник; 6 — клапан входа очищаемой смеси; 7 — адсорбер; 8 — клапан входа сушильного газа; 9 — клапан выброса очищенного газа; 10 труба выброса очищенного газа; 11 — выход рекуперата; 12 — вход сушильного воздуха; 13 — холодильник конденсатор; 14 — сепаратор; 15 — вода; 16 — бензин; 17 — сборная емкость Каждый аппарат работает в определенном режиме — один в режиме адсорбции, другой — продувки водяным паром, третий — сушки воздухом. Затем происходит их переключение, и они переходят в другой режим. Перед адсорберами установлен холодильник для охлаждения газов, после них также устанавливается холодильник-конденсатор для конденсации удаляемых при регенерации паров воды и примесей, сепаратор для разделения воды и растворителей за счет разной плотности. Растворители могут вновь направляться в производство. Термическое дожигание — это процесс окисления вредных веществ кислородом воздуха при высоких температурах (900... 1200 °С). Различают прямое сжигание и термическое окисление. Прямое сжигание используют, когда отходящий из технологического процесса поток газа содержит кислород, а вредные примеси относятся к горючим и выделяют при горении энергию, достаточную для поддержания реакции. Так дожигают циановодород и попутные газы в вертикальных открытых факелах на нефтехимических заводах. Термическое окисление осуществляют в специальных дожигателях, в которые подается воздух в необходимом для окисления количестве. При недостаточной температуре отходящих газов для проведения процесса термического окисления газы подогревают дежурным факелом специальной горелки, работающей на топливе (наилучшее для этих целей топливо — малосернистый природный газ). С помощью термического дожигания окисляют токсичный угарный газ СО до малотоксичного углекислого газа С0 2 : 2СО + 0 2 = 2С0 2 Углеводороды С х Н у окисляют до углекислого газа и воды: O 2 Н 2 СO 2 О у Н х С Процесс термического окисления при низкой температуре отходящих газов энергоемок, т. к. требует использования дополнительного топлива для нагрева газов до высоких температур. Каталитическая нейтрализация позволяет снизить энергетический порог для начала окислительных реакций до 250...400 С. Это достигается применением катализаторов — материалов, которые ускоряют протекание реакций или делают их возможным при значительно более низких температурах, что обеспечивает снижение энергоемкости процесса. В качестве катализаторов используют прежде всего благородные металлы — платину, палладий в виде тонкослойных напылений на металлические или керамические носители, кроме того, применяются монельметалл, двуокись титана, пятиокись ванадия и т. д. Одна из конструкций промышленного каталитического реактора кольцевого типа показана на рис. 3.90. Рисунок 3.90 Каталитический нейтрализатор (реактор): 1 — резервный штуцер; 2 — корпус; 3 — штуцер входа очищаемых газов; 4 — труба для охлаждения очищенных газов и подогрева очищаемых; 5, 6 — разделяющие обечайки; 7 — корзина с катализатором; 8 — перфорированные цилиндры; 9 — катализатор; 10 — штуцер для замера температуры; 11 — штуцер для замера давления; 12 — штуцер предохранительной разрывной мембраны; 13 — резервный штуцер; 14 — вихревой смеситель; 15 — штуцер выхода очищенного газа; 16 — горелка Конструкция аналогична конструкции кольцевого адсорбера. Очищаемый воздух пропускается через слой катализатора 9, при этом на поверхности катализатора протекают экзотермические (идущие с выделением тепла) окислительные реакции, температура газов может повышаться с 250...400 °С до 500 °С. Для использования этой энергии и снижения тем самым расхода топлива, подаваемого в горелку 16 для предварительного подогрева очищаемых газов, реактор снабжен трубчатым теплообменником, в котором газы, подаваемые на очистку, подогреваются за счет тепла горячих очищенных газов, выходящих из каталитического слоя. Термокаталитические реакторы широко применяют для очистки отходящих газов окрасочных цехов, сушильных камер и т. д. Каталитические нейтрализаторы используют для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания от оксидов азота, углерода, углеводородов. Нейтрализатор двухступенчатый. Первая ступень содержит восстанавливающий слой катализатора, на поверхности которого без доступа воздуха происходит восстановление оксидов азота и углерода пореакциям , 2 CO 2 2 N CО 2 NO 2 , O 2 H 2 2 N 2 H 2 NO 2 Во второй ступени в окисляющем слое катализатора в присутствии воздуха, подаваемого через специальный воздухозаборник, происходит доокисление оставшегося СО и углеводородов по реакциям , 2 CO 2 2 O CO 2 O 2 Н 2 / у 2 СO х 2 О ) 4 / у x ( у Н х С В качестве катализаторов для двигателей внутреннего сгорания используются платина, палладий, родий в количестве 2...4 г на одно устройство. При сильном и многокомпонентном загрязнении отходящих газов применяют сложные многоступенчатые системы очистки, состоящие из последовательно установленных аппаратов различного типа. Описанные выше аппараты могут использоваться в системах централизованной и индивидуальной очистки воздуха. Централизованная система очищает загрязненный воздух, удаляемый от источников и из зон загрязнения цеха, предприятия централизованной системой вентиляции, как это показано на рис. 3.76. Индивидуальная система очищает воздух, удаляемый из одной зоны или источника, и после его очистки вновь направляет в рабочую зону. Наибольшее распространение получили индивидуальные пылеуловители. Как правило, в едином корпусе таких пылеуловителей расположены: вентилятор, отсасывающий воздух из зоны пылеобразования, и устройства очистки от пыли. Наиболее часто устройство очистки включает циклон в качестве первой ступени и фильтр — в качестве второй. На рис. 3.91 изображен индивидуальный пылеуловитель, входящий в комплект сверлильного или вертикально-фрезерного станка. Рисунок 3.91 Индивидуальный пылестружкоулавливающий агрегат: 1 — пылестружкоприемник; 2 — гибкий рукав; 3 — кожух; 4 — вентилятор; 5 — глушитель шума; 6 — циклон; 7 — кронштейн крепления; 8 — рукавный фильтр; 9 — патрубок отвода пыли; 10 — тележка с контейнером для сбора пыли Если в системах пыле- и газоочистки не удается достичь требуемой эффективности, для обеспечения нормативного качества воздуха на территории промышленного предприятия и расположенной поблизости населенной местности, выброс недоочищенного воздуха осуществляют через высокие трубы, снижая за счет рассеивания вредных веществ их приземную концентрацию. Максимальная концентрация примесей в приземном слое прямо пропорциональна производительности источника и обратно пропорциональна квадрату высоты трубы. Повышение температуры и скорости выхода потока загрязненного воздуха из устья трубы приводит к увеличению температурного и инерционного подъема струи, улучшению рассеивания вредных выбросов и снижению их концентраций в приземном слое атмосферы. В районе источника выброса образуется несколько характерных зон: зона переброски факела, включающая зону неорганизованного загрязнения; зона задымления с максимальным содержанием вредных веществ и зона, характеризующаяся постепенным снижением концентраций по мере удаления от источника. Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания и определения приземных концентраций выбросов промышленных предприятий, является «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий ОНД—86». В соответствии с этой методикой максимальная приземная концентрация, создаваемая от одиночного источника, может быть рассчитана по формуле , 3 T Q 2 H n m AMF max C где А — коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных примесей (он зависит от климатической зоны, например для центральной части европейской территории России он равен 120); М — мощность выброса вредного вещества, мг/с; F — коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере (для газов равен 1, для пыли при эффективности очистки газоочистной установки более 90 % — 2, от 75 до 90 % — 2,5, менее 75 % — 3); m и n — коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья трубы (определяются по графическим зависимостям, приведенным в ОНД—86); г η — коэффициент учета рельефа местности (для ровного рельефа — перепад высот не более 50 м на 1 км, равен 1); Н — высота трубы, м; Q — объемная скорость выброса отходящих газов, м 3 /с; Т — разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси и окружающего атмосферного воздуха. В приземном слое от источника загрязнений по каждой вредной примеси должна создаваться такая максимальная концентрация, чтобы при сложении с фоновой концентраций ф С этой же примеси, уже имеющей место в атмосфере (за счет других источников), не превышалась предельно допустимая максимально разовая концентрация, т. е. ПДК ф С max С Из приведенной выше формулы можно определить минимальную высоту трубы, обеспечивающую выполнение этого условия: , м , 3 T Q 1 ф С ПДК n m АМF min Н а также предельно допустимый выброс каждого вредного вещества, если высота трубы задана: , м , 3 T Q 1 ф С ПДК n m АМF min Н 2.2 Защита от загрязнения водной среды 2.2.1 Методы и средства очистки воды Образующиеся на промышленных предприятиях сточные воды (сточные воды, образующиеся в технологических процессах, сточные воды с загрязненной территории предприятия) должны перед сбросом в водоемы или городскую канализацию очищаться до нормативного качества. Требования к загрязненности воды вредными веществами при сбросе в водоемы и канализацию различны. При сбросе в канализацию и на городские очистные сооружения они менее жесткие. Содержание вредных веществ в сточных водах определяются установленными для предприятия предельно допустимыми сбросами. Задача очистки вредных сбросов не менее, а даже более сложна и масштабна, чем очистки выбросов. В отличие от рассеивания выбросов в атмосфере разбавление и снижение концентраций вредных веществ в водоемах происходит хуже. Поэтому требуется глубокая очистка сточных вод, тем более что водная экосистема очень ранима и чувствительна к загрязнениям. Защита водной среды от вредных сбросов осуществляется применением следующих методов и средств: * рациональным размещением источников сбросов и организацией водозабора и водоотвода; * разбавлением вредных веществ в водоемах до допустимых концентраций путем создания рассредоточенных выпусков; * применением средств очистки стоков. С целью стимулирования предприятий к качественной очистке собственных стоков целесообразно организовать водозабор на технологические нужды ниже по течению реки, нежели сброс сточных вод. Если для технологических нужд требуется чистая вода, предприятие будет вынуждено осуществлять высокоэффективную очистку собственных стоков. |