Очистка газовых выбросов от вредных примесей

Экологизация технологических процессов

РАЗДЕЛ 3. ЗАЩИТА АТМОСФЕРЫ. ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

ЛЕКЦИЯ № 3.

Это наиболее радикальная мера охраны воздушного бассейна от загрязнения. Это создание технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ.

Например, это предварительное очищение топлива и сырья от вредных примесей, замена угля и мазута на природный газ и др.

Уровень развития экологизации техно­логических процессов, внедрения замкнутых технологических цик­лов и т. д. недостаточен для полного предотвращения выбросов ток­сичных веществ в атмосферу. Поэтому на предприятиях повсеместно используются различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли, золы, сажи) и токсичных газо- и парообразных примесей (NO,NO₂,SO₂, SО₃идр.).

Для очистки выбросов от аэрозолей применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки.

Сухие пылеуловители (циклоны (рис. 1), пылеосадительные камеры) предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли. Принцип работы — оседание частиц под действием центробежных сил и сил тяжести.

Рис. 1. Схема работы циклона

Циклонные аппараты являются наиболее распространенным типом механи­ческого пылеуловителя вследствие дешевизны и простоты устройства и эксплуатации, относительно небольшого сопротивления и высокой про­изводительности. Циклонные пылеуловители имеют следующие преимущества перед другими аппаратами: отсутствие движущихся ча­стей; надежная работа при температуре до 500 °С без конструктивных изменении; пыль улавливается в сухом виде; воз­можность работы циклонов при высоких дав­лениях; стабильная величина гидравлического сопротивления; простота изготовления и воз­можность ремонта; повышение концентрации пыли не приводит к снижению эффективности аппарата. К недостаткам мож­но отнести высокое гидравлическое сопротив­ление, достигающее 1250—1500 Па, и низкую эффективность при улавливании частиц разме­ром <5 мкм.

Работа циклона основана на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газопылевого потока внутри корпуса аппарата.

Мокрые пылеуловители (скрубберы (рис. 2), турбулентные газопромыватели и др.) требуют подачи воды, работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции и броуновского движения. Наибольшее практическое применение получили скрубберы Вентури. Скрубберы Вентури обеспечивают 99% очистки от частиц размером более 2 мкм, используются также при очистке от пыли взрывоопасных и горючих газов.

Рис. 2. Полый скруббер:

1 — корпус; 2 — форсунки

Скрубберы представляют собой ко­лонну круглого или прямоугольного сечения, в которой осуществляется контакт между очищаемыми газами и каплями жидкости, распыливаемой форсунками. Другими словами, в полых газопромывателях запыленные газы пропускаются через завесу распыленной жидкости. При этом частицы пыли за­хватываются каплями жидкости и осаждаются.

Обычно применяются аппараты с противонаправленным движением газов и жидкости и реже с поперечным подводом жидкости, в которых жидкость вводится под прямым углом к направлению газового потока.

Скрубберы Вентури (рис. 3) — наиболее эф­фективные из аппаратов мокрой очистки газов. Осаждению частиц на каплях оро­шающей жидкости способствуют высокие относительные скорости между ним в трубах-распылителях. Скрубберы Вентури обеспечивают 99% очистки от частиц размером более 2 мкм, используются также при очистке от пыли взрывоопасных и горючих газов.

Рис. 3. Скруббер Вентури:

1 - труба Вентури; 2 - скруббер-каплеуловитель

Фильтры задерживают мелкодисперсные частицы пыли до 0,05 мкм. Особенно эффективны фильтры с тканями из синтетических волокон повышенной термостойкости (250—300 °С), дающие высокую степень очистки (99,9%).

Электрофильтры — наиболее совершенный способ очистки газов от частиц пыли размером до 0,01 мкм при высокой эффективности очистки газов (99,0—99,5%). Принцип работы основан на ионизации пылегазового потока у поверхности коронирующих электродов. Электроды требуют большого расхода электроэнергии — это их основной недостаток.

Наиболее эффективны комбинированные методы очистки.

Способы очистки выбросов от токсичных газо- и парообразных примесей (NO, NO₂, SO₂ и др.) подразделяют на три основные группы:

1) поглощение примесей путем применения каталитического превращения. Превращение токсичных компонентов выбросов в менее вредные путем введения в систему катализаторов;

С помощью каталитического метода превращают токсичные компоненты промышленных выбросов в вещества безвредные или извне вредные для окружающей среды путем введения катализаторов (палладийсодержащие, ванадиевые).

Одна из разновидностей метода – дожигание вредных примесей с помощью факельных горелок (факельное сжигание, широко применяющееся на нефтеперерабатывающих заводах)

2) промывка выбросов растворителями примеси (абсорбционный метод).Основан на поглощении вредных газообразныx примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента - вода, растворы щелочей, аммиака и др. Устройство, в котором осуществляют процесс абсорбции, называют абсорбером (рис. 4). Абсорберы используют для поглоще­ния хорошо растворимых газов с выделением большого количества теплоты, поскольку эти аппараты снабжены высоко­эффективной системой ее отвода.

Рис. 4. Абсор­бер:

1— насадка; 2 — опорная решетка; 3 — распределитель жидкости; 4 — перераспределитель жидкости

3) поглощение газообразных примесей твердыми телами с ультрамикроскопической структурой (адсорбционный метод). Позволяет извлекать вредные компоненты с помощью адсорбентов — твердых тел с ультрамикроскопической структурой (активированный уголь и глинозем, силикагель, цеолиты и др.). Устройство, в котором осуществляют процесс абсорбции, называют адсорбером (рис. 5). Адсорберычаще всего представляют собой вертикально установленную цилиндрическую емкость 1, заполненную адсорбентом, подаваемым через штуцер 8 ивыгружаемым после окончания срока службы через люки 2 (рис. 7).

Рис. 5. Схема адсорбера: 1 – емкость; 2 – люк; 3, 4, 5 – патрубки; 6, 7, 8 – штуцеры