Билет № 33. 1. Очистка воздуха от пыли и вредных химических веществ

1. Очистка воздуха от пыли и вредных химических веществ. Все известные методы и средства защиты атмосферы от хими­ческих примесей можно объединить в три группы.

В первую группу входят мероприятия, направленные на сни­жение мощности выбросов, т.е. уменьшение количества выбра­сываемого вещества в единицу времени. Во вторую группу входят мероприятия, направленные на защиту атмосферы путем обра­ботки и нейтрализации вредных выбросов специальными системами очистки. В третью группу входят мероприятия по нор­мированию выбросов как на отдельных предприятиях и устройст­вах, так и в регионе в целом. Для снижения мощности выбросов химических примесей в атмосферу наиболее широко используют: 1.замену менее экологичных видов топлива экологичными; 2. сжигание топлива по специальной технологии; 3.создание замкнутых производственных циклов.

Одним из перспективных способов защиты атмосферы от хи­мических примесей является внедрение замкнутых производст­венных процессов, которые сводят к минимуму выбрасываемые в атмосферу отходы, вторично используя их и потребляя, т. е. пре­вращая их в новые продукты.

Системы очистки воздуха от пыли делятся на четыре основные группы: сухие и мокрые пылеуловители, а также элек­трофильтры и фильтры.

При повышенном содержании пыли в воздухе используют пылеуловители и электрофильтры. Фильтры применяют для тон­кой очистки воздуха с концентрацией примесей менее 100 мг/м³.

Для очистки воздуха от туманов (например, кислот, щелочей, масел и др. жидкостей) используют системы фильтров, называе­мых туманоуловителями. Средства защиты воздуха от газопарообразных примесей зави­сят от выбранного метода очистки. По характеру протекания фи­зико-химических процессов выделяют метод абсорбции (про­мывка выбросов растворителями примеси), хемосорбции (про­мывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически), адсорбции (поглощение газообразных примесей за счет катализаторов) и термической нейтрализации. Сжигание топлива по особой технологии осуществ­ляется либо в кипящем (псевдоожиженном) слое, либо предвари­тельной их газификацией. Для уменьшения мощности выброса серы твердое, порошко­образное или жидкое топливо сжигают в кипящем слое, который формируется из твердых частиц золы, песка или других веществ (инертных или реакционно-способных). Твердые частицы вдува­ются в проходящие газы, где они завихряются, интенсивно пере­мешиваются и образуют принудительно равновесный поток, ко­торый в целом обладает свойствами жидкости.

Все процессы извлечения из воздуха взвешенных частиц включают, как правило, две операции: осаждение частиц пыли или капель жидкости на сухих или смоченных поверхностях и удаление осадка с поверхностей осаждения. Основной операцией является осаждение, по ней собственно и классифицируются все пылеуловители. Однако вторая операция несмотря на кажущуюся простоту связана с преодолением ряда технических трудностей, часто оказывающих решающее влияние на эффективность очист­ки или применимость того или иного метода.

Для очистки выбросов от жидких и твердых примесей приме­няют различные конструкции улавливающих аппаратов, рабо­тающих по принципу:

- инерционного осаждения путем резкого изменения направ­ления вектора скорости движения выброса, при этом твердые частицы под действием инерционных сил будут стремиться дви­гаться в прежнем направлении и попадать в приемный бункер; осаждения под действием гравитационных сил из-за раз­личной кривизны траекторий движения составляющих выброса (газов и частиц), вектор скорости движения которого направлен горизонтально;

- осаждения под действием центробежных сил путем прида­ния выбросу вращательного движения внутри циклона, при этом твердые частицы отбрасываются центробежной силой к сетке, так как центробежное ускорение в циклоне до тысячи раз больше ус­корения силы тяжести, это позволяет удалить из выброса даже весьма мелкие частицы;

- механической фильтрации - фильтрации выброса через по­ристую перегородку (с волокнистым, гранулированным или по­ристым фильтрующим материалом).

К сухим пылеуловителям относятся та­кие, в которых очистка движущегося воздуха от пыли происходит механически под действием сил гравитации и инерции. Эти сис­темы называются инерционными, так как в них при резком изме­нении направления движения газового потока частицы пыли, по инерции сохраняя направление своего движения, ударяются о по­верхность, теряют свою энергию и под действием сил гравитации осаждаются в специальном бункере.

Для сухой очистки газов наиболее употребительны центро­бежные обеспыливающие системы (циклоны).

Кроме циклонов, применяются и другие типы сухих пылеуло­вителей, например ротационные, вихревые, радиальные. При об­щих принципах действия они различаются системами пылеулавли­вания и способами подачи воздуха. К наиболее эффективным сле­дует ротационный пылеуловитель.

Мокрые пылеуловители.Особенностью этих систем очистки является высокая эф­фективность очистки от мелкодисперсной пыли (менее 1,0 мкм). Эти системы обеспечивают возможность очи­стки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Эти системы работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель (или пленки) жидкости под действием сил инерции и броуновского дви­жения. Конструктивно мокрые пылеуловители разделяют на форсу­ночные скрубберы и скрубберы Вентури, а также аппараты ударно-инерционного и барботажного и других типов).

Среди систем мокрой пылеочистки высокая эффективность отмечена в скрубберах ударно-инерционного действия. В этих аппаратах контакт газов с жидкостью осуществляется при ударе газового потока о поверхность жидкости с последующим пропусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной конфигурации или непосредственным отводом газожидкостной взвеси в сепаратор жидкой фазы.

Электрофильтры.Их работа основана на одном из наиболее эффективных видов очистки газов от пыли - электрическом. Электрофильтры также используются и для очистки тумана. Основной принцип работы - ударная ионизация газа в неоднородном электрическом поле, которое создается в зазоре между коронирующим и осадительным электродами.

Фильтры.Широко используются для тонкой очистки про­мышленных выбросов. Работа их основана на фильтровании воз­духа через пористую перегородку, в процессе которой твердые частицы примесей задерживаются на ней. В общем случае в кор­пусе фильтра расположена возду­хопроницаемая перегородка, на которой осаждаются улавливаемые частицы.

В фильтрах применяются пе­регородки различных типов:

1) в виде зернистых слоев, на­пример гравия (неподвижные сво­бодно насыпанные материалы);

2) гибкие пористые (ткани, войлоки, губчатая резина, пенополиуретан);

3) полужесткие пористые (вязаные сетки, прессованные спи­рали и стружка);

4) жесткие пористые (пористая керамика, пористые металлы).