Промышленная и бытовая очистка воздуха. Очистка вентиляционного воздуха от пыли Основные виды деятельности

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методы очистки воздуха от пыли

Для обезвреживания аэрозолей (пылей и туманов) используют сухие, мокрые и электрические методы. Кроме того, аппараты отличаются друг от друга как по конструкции, так и по принципу осаждения взвешенных частиц. В основе работы сухих аппаратов лежат гравитационные, инерционные и центробежные механизмы осаждения или фильтрационные механизмы. В мокрых пылеуловителях осуществляется контакт запыленных газов с жидкостью. При этом осаждение происходит на капли, на поверхность газовых пузырей или на пленку жидкости. В электрофильтрах отделение заряженных частиц аэрозоля происходит на осадительных электродах.

К сухим механическим пылеуловителям относятся аппараты, в которых использованы различные механизмы осаждения: гравитационный, инерционный и центробежный.

Инерционные пылеуловители. При резком изменении направления движения газового потока частицы пыли под воздействием инерционной силы будут стремиться двигаться в прежнем направлении и после поворота потока газов выпадают в бункер. Эффективность этих аппаратов небольшая.

Жалюзийные аппараты. Эти аппараты имеют жалюзийную решетку, состоящую из рядов пластин или колец. Очищаемый газ, проходя через решетку, делает резкие повороты. Пылевые частицы вследствие инерции стремятся сохранить первоначальное направление, что приводит к отделению крупных частиц из газового потока, тому же способствуют их удары о наклонные плоскости решетки, от которых они отражаются и отскакивают в сторону от щелей между лопастями жалюзи В результате газы делятся на два потока. Пыль в основном содержится в потоке, который отсасывают и направляют в циклон, где его очищают от пыли и вновь сливают с основной частью потока, прошедшего через решетку. Скорость газа перед жалюзийной решеткой должна быть достаточно высокой, чтобы достигнуть эффекта инерционного отделения пыли.

Обычно жалюзийные пылеуловители применяют для улавливания пыли с размером частиц >20 мкм.

Эффективность улавливания частиц зависит от эффективности решетки и эффективности циклона, а также от доли отсасываемого в нем газа.

Циклоны. Циклонные аппараты наиболее распространены в промышленности.

По способу подвода газов в аппарат их подразделяют на циклоны со спиральными, тангенциальным и винтообразным, а также осевым подводом. Циклоны с осевым подводом газов работают как с возвратом газов в верхнюю часть аппарата, так и без него.

Газ вращается внутри циклона, двигаясь сверху вниз, а затем движется вверх. Частицы пыли отбрасываются центробежной силой к стенке. Обычно в циклонах центробежное ускорение в несколько сот, а то и тысячу раз больше ускорения силы тяжести, поэтому даже весьма маленькие частицы пыли не в состоянии следовать за газом, а под влиянием центробежной силы движутся к стенке.

В промышленности циклоны подразделяются на высокоэффективные и высокопроизводительные.

При больших расходах очищаемых газов применяют групповую компоновку аппаратов. Это позволяет не увеличивать диаметр циклона, что положительно сказывается на эффективности очистки. Запыленный газ входит через общий коллектор, а затем распределяется между циклонами.

Батарейные циклоны - объединение большого числа малых циклонов в группу. Снижение диаметра циклонного элемента преследует цель увеличения эффективности очистки.

Вихревые пылеуловители. Отличием вихревых пылеуловителей от циклонов является наличие вспомогательного закручивающего газового потока.

В аппарате соплового типа запыленный газовый поток закручивается лопаточным завихрителем и движется вверх, подвергаясь при этом воздействию трех струй вторичного газа, вытекающих из тангенциально расположенных сопел. Под действием центробежных сил частицы отбрасываются к периферии, а оттуда в возбуждаемый струями спиральный поток вторичного газа, направляющий их вниз, в кольцевое межтрубное пространство. Вторичный газ в ходе спирального обтекания потока очищаемого газа постепенно полностью проникает в него. Кольцевое пространство вокруг входного патрубка оснащено подпорной шайбой, обеспечивающей безвозвратный спуск пыли в бункер. Вихревой пылеуловитель лопаточного типа отличается тем, что вторичный газ отбирается с периферии очищенного газа и подается кольцевым направляющим аппаратом с наклонными лопатками.

В качестве вторичного газа в вихревых пылеуловителях может быть использован свежий атмосферный воздух, часть очищенного газа или запыленные газы. Наиболее выгодным в экономическом отношении является использование в качестве вторичного газа запыленных газов.

Как и у циклонов, эффективность вихревых аппаратов с увеличением диаметра падает. Могут быть батарейные установки, состоящие из отдельных мультиэлементов диаметром 40 мм.

Динамические пылеуловители. Очистка газов от пыли осуществляется за счет центробежных сил и сил Кориолиса, возникающих при вращении рабочего колеса тягодутьевого устройства.

Наибольшее распространение получил дымосос-пылеуловитель. Он предназначен для улавливания частиц пыли размером >15 мкм. За счет разности давлений, создаваемых рабочим колесом, запыленный поток поступает в «улитку» и приобретает криволинейное движение. Частицы пыли отбрасываются к периферии под действием центробежных сил и вместе с 8-10% газа отводятся в циклон, соединенный с улиткой. Очищенный газовый поток из циклона возвращается в центральную часть улитки. Очищенные газы через направляющий аппарат поступают в рабочее колесо дымососа-пылеуловителя, а затем через кожух выбросов в дымовую трубу.

Фильтры. В основе работы всех фильтров лежит процесс фильтрации газа через перегородку, в ходе которого твердые частицы задерживаются, а газ полностью проходит сквозь нее.

В зависимости от назначения и величины входной и выходной концентрации фильтры условно разделяют на три класса: фильтры тонкой очистки, воздушные фильтры и промышленные фильтры.

Рукавные фильтры представляют собой металлический шкаф, разделенный вертикальными перегородками на секции, в каждой из которых размещена группа фильтрующих рукавов. Верхние концы рукавов заглушены и подвешены к раме, соединенной с встряхивающим механизмом. Внизу имеется бункер для пыли со шнеком для ее выгрузки. Встряхивание рукавов в каждой из секций производится поочередно. (рис 6)

Волокнистые фильтры. Фильтрующий элемент этих фильтров состоит из одного или нескольких слоев, в которых однородно распределены волокна. Это фильтры объемного действия, так как они рассчитаны на улавливание и накапливание частиц преимущественно по всей глубине слоя. Сплошной слой пыли образуется только на поверхности наиболее плотных материалов. Такие фильтры используют при концентрации дисперсной твердой фазы 0,5-5 мг/м 3 и только некоторые грубоволокнистые фильтры применяют при концентрации 5-50 мг/м 3 . При таких концентрациях основная доля частиц имеет размеры менее 5-10 мкм.

Различают следующие виды промышленных волокнистых фильтров:

Сухие - тонковолокнистые, электростатические, глубокие, фильтры предварительной очистки (предфильтры);

Мокрые - сеточные, самоочищающиеся, с периодическим или непрерывным орошением.

Процесс фильтрации в волокнистых фильтрах состоит из двух стадий. На первой стадии уловленные частицы практически не изменяют структуры фильтра во времени, на второй стадии процесса в фильтре происходят непрерывные структурные изменения вследствие накопления уловленных частиц в значительных количествах.

Зернистые фильтры. Применяются для очистки газов реже, чем волокнистые фильтры. Различают насадочные и жесткие зернистые фильтры.

Полые газопромыватели. Наиболее распространены полые форсуночные скрубберы. Они представляют колонну круглого или прямоугольного сечения, в которой осуществляется контакт между газом и каплями жидкости. По направлению движения газа и жидкости полые скрубберы делят на противоточные, прямоточные и с поперечным подводом жидкости.

Насадочные газопромыватели представляют собой колонны с насадкой навалом или регулярной. Их используют для улавливания хорошо смачиваемой пыли, но при невысокой концентрации.

Газопромыватели с подвижной насадкой имеют большое распространение в пылеулавливании. В качестве насадки используют шары из полимерных материалов, стекла или пористой резины. Насадкой могут быть кольца, седла и т.д. Плотность шаров насадки не должна превышать плотности жидкости.

Скрубберы с подвижной шаровой насадкой конической формы (КСШ). Для обеспечения стабильности работы в широком диапазоне скоростей газа, улучшения распределения жидкое и уменьшения уноса брызг предложены аппараты с подвижной шаровой насадкой конической формы. Разработано два типа аппаратов: форсуночный и эжекционный

В эжекционном скруббере орошение шаров осуществляет жидкостью, которая всасывается из сосуда с постоянным уровнем газами, подлежащими очистке.

Тарельчатые газопромыватели (барботажные, пенные). Наиболее распространены пенные аппараты с провальными тарелками или тарелками с переливом. Тарелки с переливом имеют отверстия диаметром 3-8 мм. Пыль улавливается пенным слоем, который образуется при взаимодействии газа и жидкости.

Эффективность процесса пылеулавливания зависит от величины межфазной поверхности.

Пенный аппарат со стабилизатором пенного слоя. На провальной решетке устанавливается стабилизатор, представляющий собой сотовую решетку из вертикально расположенных пластин, разделяющих сечение аппарата и пенный слой на небольшие ячейки. Благодаря стабилизатору происходит значительное накопление жидкости на тарелке, увеличение высоты пены по сравнению с провальной тарелкой без стабилизатора. Применение стабилизатора позволяет существенно сократить расход воды на орошение аппарата.

Газопромыватели ударно-инерционного действия. В этих аппаратах контакт газов с жидкостью осуществляется за счет удара газового потока о поверхность жидкости с последующим пропусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной конфигурации или непосредственным отводом газожидкостной взвеси в сепаратор жидкой фазы. В результате такого взаимодействия образуются капли диаметром 300-400 мкм.

Г азопромыватели центробежного действия. Наиболее распространены центробежные скрубберы, которые по конструктивному признаку можно разделить на два вида: 1) аппараты, в которых закрутка газового потока осуществляется при помощи центрального лопастного закручивающего устройства; 2) аппараты с боковым тангенциальным или улиточным подводом газа.

Скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури). Основной частью аппаратов является труба-распылитель, в которой обеспечивается интенсивное дробление орошаемой жидкости газовым потоком, движущимся со скоростью 40-150 м/с. Имеется также каплеуловитель.

Электрофильтры. Очистка газа от пыли в электрофильтрах происходит под действием электрических сил. В процессе ионизации молекул газов электрическим разрядом происходит заряд содержащихся в них частиц. Ионы абсорбируются на поверхности пылинок, а затем под воздействием электрического поля они перемещаются и осаждаются к осадительным электродам.

Для обезвреживания отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных веществ применяют следующие методы: абсорбции (физической и хемосорбции), адсорбции, каталитические, термические, конденсации и компримирования.

Абсорбционные методы очистки отходящих газов подразделяют по следующим признакам: 1) по абсорбируемому компоненту; 2) по типу применяемого абсорбента; 3) по характеру процесса - с циркуляцией и без циркуляции газа; 4) по использованию абсорбента - с регенерацией и возвращением его в цикл (циклические) и без регенерации (не циклические); 5) по использованию улавливаемых компонентов - с рекуперацией и без рекуперации; 6) по типу рекуперируемого продукта; 7) по организации процесса - периодические и непрерывные; 8) па конструктивным типам абсорбционной аппаратуры.

Для физической абсорбции на практике применяют воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемым газом, и водные растворы этих веществ. При хемосорбции в качестве абсорбента используют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ.

Выбор метода очистки зависит от многих факторов: концентрации извлекаемого компонента в отходящих газах, объема и температуры газа, содержания примесей, наличия хемосорбентов, возможности использования продуктов рекуперации, требуемой степени очистки. Выбор производят на основании результатов технико-экономических расчетов.

Адсорбционные методы очистки газов используют для удаления из них газообразных и парообразных примесей. Методы основаны на поглощении примесей пористыми телами-адсорбентами. Процессы очистки проводят в периодических или непрерывных адсорберах. Достоинством методов является высокая степень очистки, а недостатком - невозможность очистки запыленных газов.

Каталитические методы очистки основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов. Очистке подвергаются газы, не содержащие пыли и катализаторных ядов. Методы используются для очистки газов от оксидов азота, серы, углерода и от органических примесей. Их проводят в реакторах различной конструкции. Термические методы применяют для обезвреживания газов от легко окисляемых токсических примесей.

Методы очистки воздуха от пыли при выбрасывании в атмосферу

Для очистки воздуха от пыли при меняют пылеуловители и фильтры:

Фильтры - устройства, в которых отделение пылевых частиц от воздуха производится путем филь трации через пористые материалы.

Типы пылеулавливающих аппаратов:

Основными показателями являются:

производительность (или пропускная способность аппарата), оп ределяемая объемом воздуха, который может быть очищен от пыли за единицу времени (м 3 /час);

аэродинамическое сопро тивление аппарата прохождению че рез него очищаемого воздуха (Па). Оно определяется разностью давле ний на входе и выходе.

общий коэффициент очи стки или общая эффективность пыле улавливания, определяемая отношени ем массы пыли, уловленной аппаратом С у, к массе пыли, поступившей в него с загрязненным воздухом С вх: С у /С вх х 100 (%);

фракционный коэффици ент очистки, т. е. эффективность пылеулавливания аппарата по отно шению к различным по крупности фракциям (в долях единицы или в %)

Пылеосадительные камеры, эффективность пылеулавливния - 50 … 60 %. Принцип очистки - истечение запыленного воздуха из камеры со скоростью меньшей скорости витания пыли, т.е. пыли успевает осесть (см. рис. 1).

Циклоны - эффективность пылеулавливния - 80...90%. Принцип очистки - отброс тяжелых частиц пыли на стенки циклона при закручивании потока запыленного воздуха (см. рис. 2). Гидравлическое сопротивление циклонов колеблется в пределах 500... 1100 Па. Применяются для тяжелых пылей: цементной, песчаной, древесной…

Рукавные фильтры (для улавлива ния сухих неслипающихся пылей) эффективность пылеулавливния - 90...99 %. Принцип очистки - задерживание частиц пыли на фильтрующих элементах (см. рис. 3). Основные рабочие эле менты - ма терчатые рукава, подвешиваемые к встря хивающему устройству. Применяются для тяжелых пылей: древесной, мучной, …

Гидравлическое сопротивление фильт ра в зависимости от степени запыления рукавов колеблется в пределах 1...2.5 кПа.

Фильтр-циклоны - комбинация циклона (отделение тяжелых частиц) и рукавного фильтра (отделение легких частиц). См. рис. 3.

Электрические фильтры - отделение пылевых частиц от воздуха производит ся под воздействием эле ктростатического поля высокой напряжен ности. В металлическом корпусе, стенки которых заземлены и являются осадительными электродами, размещены коронирующие электроды, соединенные с источником постоянного тока. Напря жение - 30...100 кВ.

Вокруг отрицательно заряженных электродов образуется электрическое поле. Проходящий через электрофильтр запыленный газ ионизируется и пылевые частицы приобретают отрицательные заряды. Последние начинают перемещаться к стенкам фильтра. Очистка осадительных электродов производится путем их остукивания или вибрации, а иногда путем смыва водой. аэрозоль фильтр скруббер

Эффективность пылеулавливания - 99,9 %. Низкое гидравлическое сопротивление 100...150 Па,

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Плавка цинка и сплавов. Промышленные выбросы пыли при плавке, предельно допустимые концентрации. Классификация систем очистки воздуха и их параметры. Сухие и мокрые пылеуловители. Электрофильтры, фильтры, туманоуловители. Метод абсорбции, хемосорбции.

дипломная работа , добавлен 16.11.2013


Характеристика методов очистки воздуха. "Сухие" механические пылеуловители. Аппараты "мокрого" пылеулавливания. Созревание и послеуборочное дозревание зерна. Сушка зерна в зерносушилке. Процесс помола зерна. Техническая характеристика Циклона ЦН-15У.

курсовая работа , добавлен 28.09.2009


Основные физико-химические свойства пыли. Оценка пылеулавливания батарейного циклона БЦ 250Р 64 64 после модернизации. Анализ метода обеспыливания газов для обеспечения эффективного улавливания с использованием физико-химических свойств коксовой пыли.

дипломная работа , добавлен 09.11.2014


Микробиологические методы обезвреживания промышленных органических жидких отходов. Подбор аппарата для очистки сточных вод от фенола и нефтепродуктов: выбор носителя культуры микроорганизмов и метода иммобилизации; технологический и механический расчеты.

дипломная работа , добавлен 19.12.2010


Основные методы очистки масличных семян от примесей. Технологические схемы, устройство и работа основного оборудования. Бурат для очистки хлопковых семян. Сепаратор с открытым воздушным циклом. Методы очистки воздуха от пыли и пылеуловительные устройства.

контрольная работа , добавлен 07.02.2010


Образование пыли при производстве цемента, экономическая необходимость ее регенерации. Получение цемента из обжиговой пыли и остатков товарного бетона. Экологический мониторинг атмосферного воздуха в зонах загрязнения отходами цементного производства.

курсовая работа , добавлен 11.10.2010


Организация машинного производства. Методы очистки технологических и вентиляционных выбросов от взвешенных частиц пыли или тумана. Расчет аппаратов очистки газов. Аэродинамический расчет газового тракта. Подбор дымососа и рассеивание холодного выброса.

курсовая работа , добавлен 07.09.2012


Анализ схем очистки пылей, образующихся на свинцовом производстве. Токсичность свинцовой пыли. Характеристика эксплуатационных показателей пылеулавливающего оборудования. Расчет размеров аппаратов, используемых для очистки выбросов от свинцовой пыли.

курсовая работа , добавлен 19.04.2011


Методы и технологические схемы очистки пылевоздушных выбросов от каменно-угольной пыли с применением пылеосадительных камер, инерционных и центробежных пылеуловителей, фильтровальных перегородок. Расчет материального баланса калорифера, циклона, фильтра.

курсовая работа , добавлен 01.06.2014


Знакомство с наиболее распространенными и эффективными методами очистки воздуха. Характеристика аппарата Циклон-ЦН15У: анализ сфер использования, рассмотрение функций. Особенности разработки и промышленного изготовления дешевых фильтровальных тканей.

Очистка воздуха от пыли с целью уменьшения содержания в нем пылевых частиц - сложная, но необходимая в современных условиях задача. Решение этой задачи зависит прежде всего от правильного выбора системы пылеочистки и квалифицированной эксплуатации пылеочистных устройств.

Многие производственные технологические процессы приводят к выбросу в воздух мелких твердых частиц или пыли. Пыль образуется в процессе измельчения, шлифовки, полировки, истирания, а также при транспортировке или пересыпании различных материалов.

Зачем нужна очистка от пыли

Воздух, удаляемый местными вентиляционными , запыленный или загрязненный ядовитыми газами или парами, необходимо очищать перед выпуском его в атмосферу. Способ очистки удаляемого воздуха от загрязнений, высота выброса и допустимые концентрации вредных веществ в нем должны соответствовать действующим нормативным документам и стандартам. Если от ядовитых газов и паров технически невыполнима, то неочищенный воздух необходимо выбрасывать в высокие слои атмосферы.

Сегодня в нашей стране на многих действующих производствах существующие системы аспирации (пылеудаления) и вентиляции не справляются с задачами пылеудаления или делают это с недостаточным качеством. В основном, это происходит:

• в связи с износом действующего аспирационного и технологического оборудования,
• при подключении новых точек пыления к существующей системе аспирации, не рассчитанной на такое увеличение нагрузки.

Чтобы довести содержание пыли в удаляемом из производственных помещений воздухе до уровня, соответствующего действующим санитарным нормам, используются пылеочистные или газоочистные устройства.

Выбор пылеочистного устройства

Пылеочистное устройство выбирают в зависимости от ряда параметров, к числу которых относят: степень требуемой очистки воздуха, величину пылинок, свойства частиц пыли (пыль сухая, волокнистая, липкая, гигроскопичная и т.д.), начальное пылесодержание, а также температуру очищаемого воздуха и ценность частиц пыли.

Пылеочистные устройства делятся на:

• устройства грубой очистки воздуха,
• устройства очистки воздуха средней степени,
• устройства очистки воздуха тонкой степени.

Дмитрий Захаров, Генеральный директор

«Рукавные фильтры не очищают от газовой составляющей, только от пыли.
Рукавные фильтры работают с температурой не более 250°С на входе в фильтр. При более высоких температурах требуется охлаждение газов или применение электрофильтров, которые имеют более низкую эффективность очистки по сравнению с рукавными (в 2 и более раз)».

Чтобы эффективно удалить пыль, следует знать ее классификацию. По размеру частиц (дисперсности) бывает:

• мелкая пыль (частицы менее 100 мкм в диаметре);
• средняя пыль (частицы более 100 мкм, но менее 200 мкм);
• крупная пыль (частицы более 200 мкм).

Устройства грубой очистки воздуха применяют чаще всего на стадии предварительной очистки при многоступенчатой очистке воздуха. Они задерживают главным образом частицы крупной пыли.

Устройства средней степени очистки воздуха находят свое использование в тех случаях, когда воздух выбрасывается в атмосферу, при этом остаточное содержание пыли в нем должно быть не более 150 мг/куб. м.

Устройства тонкой степени очистки воздуха применяются для обеспечения остаточного пылесодержания очищенного воздуха на уровне не более 2 мг/куб. м. Они могут задержать пылевые частицы величиной до 10 мкм. Такие устройства следует использовать как для очистки приточного, так и рециркуляционного воздуха, а также для улавливания ценной пыли (например, частиц цветных металлов, муки, цемента и т.п.).

Виды пылеочистных устройств

По принципу действия различают следующие виды пылеочистных устройств:

• Механического типа:
  • Сухие:
    • Гравитационные,
    • Инерционные,
    • Центробежные,
    • Вихревые,
  • Мокрые (скрубберы):
    • Капельные,
    • Пленочные,
    • Барботажные.
• Электрического типа:
  • Сухие горизонтальные,
  • Сухие вертикальные,
  • Мокрые,
  • Двузонные.

К инерционным очистным устройствам относятся пылеосадительные камеры, в которых частицы загрязнения удаляются из потока газа под действием инерционных сил. Центробежные пылеотделители - это циклоны, мультициклоны и другие аппараты, работа которых основана на использовании сил инерции, выделении частиц пыли при изменении направления потока очищаемого газа.

Одним из самых эффективных мокрых пылеуловителей является скруббер Вентури, в котором турбулентный поток загрязненного газа пропускают через воду. При этом происходит захват каплями воды частиц пыли, коагуляции (слипание в более крупные комья) этих частиц с последующим осаждением в каплеуловителе инерционного типа.

В фильтрующих устройствах улавливание частиц пыли происходит при прохождении газа через пористые материалы. Различают тканевые (к ним относятся каркасные и рукавные фильтры), волокнистые (ячейковые, панельные, рукавные) и зернистые (ячейковые, барабанные) .

В мокрых электрофильтрах вода подается в виде пленки на осадительные электроды. Применение пылеулавливающих устройств мокрой очистки ограничивается теми случаями, когда допустимо увлажнение очищаемого газа.

Небольшая подсказка . Для эффективной очистки от пыли с размерами частиц до 4 мкм применяют главным образом рукавные фильтры и электрофильтры. Если размеры частиц лежат в диапазоне 4-8 мкм, то для очистки лучше применять циклоны с мокрой пленкой или скрубберы. Циклоны чаще всего используются для очистки от пыли с размерами частиц более 8 мкм.

Расчет степени очистки воздуха пылеочистным устройством

Существует формула, по которой можно рассчитать эффективность устройств пылеочистки. Эффективность характеризует, насколько устройство способно очистить воздух и измеряется в процентах:

N 0 = ((A 1 - A 2)/A 1)*100%,

• N 0 - степень (эффективность) очистки воздуха,
• A 1 - концентрация пыли в воздухе после очистки,
• A 2 - концентрация пыли в воздухе до очистки.

При многоступенчатой очистке воздуха используют специальную формулу, в которой учитывается эффективность очистки на каждой ступени. К примеру, для двухступенчатой очистки эта формула такова:

N 0 = N 1 + N 2 - N 1 *N 2 ,

• N 0 - общая степень (эффективность) очистки воздуха,
• N 1 - степень (эффективность) очистки воздуха на первой ступени,
• N 2 - степень (эффективность) очистки воздуха на второй ступени.

Чтобы сравнить эффективность разных пылеочистных устройств, пользуются такой формулой:

N = (100% - N 1) / (100% - N 2),

• N - сравнительная степень (эффективность) очистки воздуха,
• N 1 - степень (эффективность) очистки воздуха первого устройства,
• N 2 - степень (эффективность) очистки воздуха на второго устройства.

Пусть N 1 = 90%, а N 2 = 95%. Воспользуемся формулой и получим, что эффективность второго устройства в 2 раза превышает степень очистки первого. А не на 5%, как думают некоторые.

На заметку

«Для эффективной очистки от пыли с размерами частиц до 4 мкм применяют главным образом рукавные фильтры и электрофильтры. Если размеры частиц лежат в диапазоне 4-8 мкм, то для очистки лучше применять циклоны с мокрой пленкой или скрубберы. Циклоны чаще всего используются для очистки от пыли с размерами частиц более 8 мкм».

Если нужно рассчитать эффективность очистки для каждой фракции пыли, то концентрация измеряется только по исследуемой фракции. Но поскольку частицы пыли имеют разнообразную форму (шарики, палочки, пластинки, иглы, волокна и т.д.), то для них понятие размера условно. В общем случае принято характеризовать размер частицы величиной, определяющей скорость ее осаждения, - седиментационным диаметром. Т.е. фактически приводят частицы неправильной формы к некоему абстрактному шару, скорость осаждения и плотность которого равны скорости осаждения и плотности исследуемых частиц, а потом определяют диаметр этого шара и пользуются им для отнесения частиц к той или иной фракции.

Другие значимые характеристики пылеочистных устройств

Помимо эффективности очистки, при выборе пылеочистных устройств нужно учитывать и другие их характеристики. К их числу относят:

• производительность устройства (единица измерения - куб. м/ч);
• стоимость очистки воздуха (руб.);
• энергоемкость , измеряется как расход электроэнергии, требуемый на очистку 1000 куб. м воздуха (кВт*ч);
• скорость фильтрации (куб. м/кв. м);
• аэродинамическое сопротивление (Па);
• пылеёмкость (измеряется только для матерчатых и пористых фильтров), - количество пыли, повышающее сопротивление фильтра до определенной пороговой величины (г или кг).

Последние три показателя характеризуют главным образом фильтрующие устройства. Скорость фильтрации (ее еще называют нагрузкой по газу) рассчитывается, как отношение объемного расхода очищаемого газа к площади фильтрующей поверхности. Аэродинамическое сопротивление определяется как разность давлений газа на входе и на выходе в очистное устройство. А пылеёмкость равна массе пыли, которая накапливается на фильтре в промежутке между очередными процессами регенерации. Регенерацию фильтра следует проводить, когда аэродинамическое сопротивление очистного устройства возрастает в 2-3 раза от начального уровня.

В публикации использованы информационные материалы компании .

Очистку газообразных выбросов от пыли или тумана на практике осуществляют в различных по конструкции аппаратах , которые можно разделить на четыре основные группы:

1. механические пылеуловители (пылеотстойные или пылеосадочные камеры, инерционные пыле- и брызгоуловители, циклоны и мультициклоны). Аппараты этой группы применяют обычно для предварительной очистки газов;

2. мокрые пылеуловители (полые, насадочные или барботажцые скрубберы, пенные аппараты, трубы Вентури и др.). Эти устройства более эффективны, чем сухие пылеуловители;

3. фильтры (волокнистые, ячейковые, с насыпными слоями зернистого материала, масляные и др.). Наиболее распространены рукавные фильтры;

4. электрофильтры – аппараты тонкой очистки газов–улавливают частицы размером от 0,01 мкм.

Методы очистки. Одной из актуальных проблем на сегодняшний день является очистка воздуха от различного рода загрязнителей. Как раз от их физико-химических свойств необходимо исходить при выборе того или иного метода очистки. Рассмотрим основные современные способы удаления загрязняющих веществ из воздушной среды.

Механическая очистка

Сущность данного метода заключается в механической фильтрации частиц при прохождении воздуха через специальные материалы, поры которых способны пропускать воздушный поток, но при этом удерживать загрязнителя. От размера пор, ячеек фильтрующего материала зависит скорость и эффективность фильтрации. Чем больше размер, тем быстрее протекает процесс очистки, но эффективность его ниже при этом. Следовательно, перед выбором данного метода очистки необходимо изучить дисперсность загрязняющих веществ среды, в которой он будет применяться. Это позволит производить очистку в пределах требуемой степени эффективности и за минимальный период времени.

Абсорбционный метод. Абсорбция представляет собой процесс растворения газообразного компонента в жидком растворителе. Абсорбционные системы разделяют на водные и неводные. Во втором случае применяют обычно малолетучие органические жидкости. Жидкость используют для абсорбции только один раз или же проводят ее регенерацию, выделяя загрязнитель в чистом виде. Схемы с однократным использованием поглотителя применяют в тех случаях, когда абсорбция приводит непосредственно к получению готового продукта или полупродукта.

В качестве примеров можно назвать:

· получение минеральных кислот (абсорбция SO3 в производстве серной кислоты, абсорбция оксидов азота в производстве азотной кислоты);

· получение солей (абсорбция оксидов азота щелочными растворами с получением нитрит-нитратных щелоков, абсорбция водными растворами извести или известняка с получением сульфата кальция);

· других веществ (абсорбция NH3 водой для получения аммиачной воды и др.).

Схемы с многократным использованием поглотителя (циклические процессы) распространены шире. Их применяют для улавливания углеводородов, очистки от SO2 дымовых газов ТЭС, очистки вентгазов от сероводорода железно-содовым методом с получением элементарной серы, моноэтаноламиновой очистки газов от CO2 в азотной промышленности.

В зависимости от способа создания поверхности соприкосновения фаз различают поверхностные, барботажные и распыливающие абсорбционные аппараты.

· В первой группе аппаратов поверхностью контакта между фазами является зеркало жидкости или поверхность текучей пленки жидкости. Сюда же относят насадочные абсорбенты, в которых жидкость стекает по поверхности загруженной в них насадки из тел различной формы.

· Во второй группе абсорбентов поверхность контакта увеличивается благодаря распределению потоков газа в жидкость в виде пузырьков и струй. Барботаж осуществляют путем пропускания газа через заполненный жидкостью аппарат либо в аппаратах колонного типа с тарелками различной формы.

· В третьей группе поверхность контакта создается путем распыления жидкости в массе газа. Поверхность контакта и эффективность процесса в целом определяется дисперсностью распыленной жидкости.

Наибольшее распространение получили насадочные (поверхностные) и барботажные тарельчатые абсорберы. Для эффективного применения водных абсорбционных сред удаляемый компонент должен хорошо растворяться в абсорбционной среде и часто химически взаимодействовать с водой, как, например, при очистке газов от HCl, HF, NH3, NO2. Для абсорбции газов с меньшей растворимостью (SO2, Cl2, H2S) используют щелочные растворы на основе NaOH или Ca(OH)2. Добавки химических реагентов во многих случаях увеличивают эффективность абсорбции благодаря протеканию химических реакций в пленке. Для очистки газов от углеводородов этот метод на практике используют значительно реже, что обусловлено, прежде всего, высокой стоимостью абсорбентов. Общими недостатками абсорбционных методов является образование жидких стоков и громоздкость аппаратурного оформления.

Электрический метод очистки. Данный метод применим для мелкодисперсных частиц. В электрических фильтрах создается электрическое поле, при прохождении через которое частица заряжается и осаждается на электроде. Основными преимуществами данного метода является его высокая эффективность, простота конструкции, легкость в эксплуатации – нет необходимости в периодической замене элементов очистки.

Адсорбционный метод. Основан на химической очистке от газообразных загрязнителей. Воздух контактирует с поверхностью активированного угля, в процессе чего загрязняющие вещества осаждаются на ней. Данный метод в основном применим при удалении неприятных запахов и вредных веществ. Минусом является необходимость систематической замены фильтрующего элемента.

Можно выделить следующие основные способы осуществления процессов адсорбционной очистки:

· После адсорбции проводят десорбцию и извлекают уловленные компоненты для повторного использования. Таким способом улавливают различные растворители, сероуглерод в производстве искусственных волокон и ряд других примесей.

· После адсорбции примеси не утилизируют, а подвергают термическому или каталитическому дожиганию. Этот способ применяют для очистки отходящих газов химико-фармацевтических и лакокрасочных предприятий, пищевой промышленности и ряда других производств. Данная разновидность адсорбционной очистки экономически оправдана при низких концентрациях загрязняющих веществ и (или) многокомпонентных загрязнителей.

· После очистки адсорбент не регенерируют, а подвергают, например, захоронению или сжиганию вместе с прочно хемосорбированным загрязнителем. Этот способ пригоден при использовании дешевых адсорбентов.

Фотокаталитическая очистка. Является одним из самых перспективных и эффективных методов очистки на сегодняшний день. Главное его преимущество – разложение опасных и вредных веществ на безвредные воду, углекислый газ и кислород. Взаимодействие катализатора и ультрафиолетовой лампы приводит к взаимодействию на молекулярном уровне загрязнителей и поверхности катализатора. Фотокаталитические фильтры абсолютно безвредны и не требуют замены очищающих элементов, что делает их использование безопасным и весьма выгодным.

Термическое дожигание. Дожигание представляет собой метод обезвреживания газов путем термического окисления различных вредных веществ, главным образом органических, в практически безвредных или менее вредных, преимущественно СО2 и Н2О. Обычные температуры дожигания для большинства соединений лежат в интервале 750-1200 °C. Применение термических методов дожигания позволяет достичь 99%-ной очистки газов.

При рассмотрении возможности и целесообразности термического обезвреживания необходимо учитывать характер образующихся продуктов горения. Продукты сжигания газов, содержащих соединения серы, галогенов, фосфора, могут превосходить по токсичности исходный газовый выброс. В этом случае необходима дополнительная очистка. Термическое дожигание весьма эффективно при обезвреживании газов, содержащих токсичные вещества в виде твердых включений органического происхождения (сажа, частицы углерода, древесная пыль и т.д.).

Важнейшими факторами, определяющими целесообразность термического обезвреживания, являются затраты энергии (топлива) для обеспечения высоких температур в зоне реакции, калорийность обезвреживаемых примесей, возможность предварительного подогрева очищаемых газов. Повышение концентрации дожигаемых примесей ведет к значительному снижению расхода топлива. В отдельных случаях процесс может протекать в автотермическом режиме, т. е. рабочий режим поддерживается только за счет тепла реакции глубокого окисления вредных примесей и предварительного подогрева исходной смеси отходящими обезвреженными газами.

Принципиальную трудность при использовании термического дожигания создает образование вторичных загрязнителей, таких как оксиды азота, хлор, SO2 и др.

Термические методы широко применяются для очистки отходящих газов от токсичных горючих соединений. Разработанные в последние годы установки дожигания отличаются компактностью и низкими энергозатратами. Применение термических методов эффективно для дожигания пыли многокомпонентных и запыленных отходящих газов.

Промывочный способ. Осуществляется промывкой жидкостью (водой) потока газа (воздуха). Принцип действия: жидкость (вода) вводимая в поток газа (воздуха) движется с высокой скоростью, дробиться на мелкие капли мелкодисперсную взвесь) обвалакивает частицы взвеси (происходит слияние жидкостной фракции и взвеси) в результате укрупненные взвеси гарантированно улавливаются промывочным пылеуловителем. Конструкция: конструктивно промывочные пылеуловители представлены скрубберами, мокрыми пылеуловителями, скоростными пылеуловителями, в которых жидкость движется с большой скоростью и пенными пылеуловителями, в которых газ в виде мелких пузырьков проходит через слой жидкости (воды).

Плазмохимические методы. Плазмохимический метод основан на пропускании через высоковольтный разряд воздушной смеси с вредными примесями. Используют, как правило, озонаторы на основе барьерных, коронных или скользящих разрядов, либо импульсные высокочастотные разряды на электрофильтрах. Проходящий низкотемпературную плазму воздух с примесями подвергается бомбардировке электронами и ионами. В результате в газовой среде образуется атомарный кислород, озон, гидроксильные группы, возбуждённые молекулы и атомы, которые и участвуют в плазмохимических реакциях с вредными примесями. Основные направления по применению данного метода идут по удалению SO2, NOx и органических соединений. Использование аммиака, при нейтрализации SO2 и NOx, дает на выходе после реактора порошкообразные удобрения (NH4)2SO4 и NH4NH3, которые фильтруются.

Недостатком данного метода являются:

· недостаточно полное разложение вредных веществ до воды и углекислого газа, в случае окисления органических компонентов, при приемлемых энергиях разряда

· наличие остаточного озона, который необходимо разлагать термически либо каталитически

· существенная зависимость от концентрации пыли при использовании озонаторов с применением барьерного разряда.

Гравитационный способ. Основан на гравитационном осаждении влаги и (или) взвешенных частиц. Принцип действия: газовый (воздушный) поток попадает в расширяющуюся осаждающую камеру (емкость) гравитационного пылеуловителя, в которой замедляется скорость потока и под действием гравитации происходит осаждение капельной влаги и (или) взвешенных частиц.

Конструкция: Конструктивно осаждающие камеры гравитационных пылеуловителей могут быть прямоточного типа, лабиринтного и полочного. Эффективность: гравитационный способ очистки газа позволяет улавливать крупные взвеси.

Плазмокаталитический метод. Это довольно новый способ очистки, который использует два известных метода – плазмохимический и каталитический. Установки, работающие на основе этого метода, состоят из двух ступеней. Первая – это плазмохимический реактор (озонатор), вторая - каталитический реактор. Газообразные загрязнители, проходя зону высоковольтного разряда в газоразрядных ячейках и взаимодействуя с продуктами электросинтеза, разрушаются и переходят в безвредные соединения, вплоть до CO2 и H2O. Глубина конверсии (очистки) зависит от величины удельной энергии, выделяющейся в зоне реакции. После плазмохимического реактора воздух подвергается финишной тонкой очистке в каталитическом реакторе. Синтезируемый в газовом разряде плазмохимического реактора озон попадает на катализатор, где сразу распадается на активный атомарный и молекулярный кислород. Остатки загрязняющих веществ (активные радикалы, возбужденные атомы и молекулы), не уничтоженные в плазмохимическом реакторе, разрушаются на катализаторе благодаря глубокому окислению кислородом.

Преимуществом этого метода являются использование каталитических реакций при температурах, более низких (40-100 °C), чем при термокаталитическом методе, что приводит к увеличению срока службы катализаторов, а также к меньшим энергозатратам (при концентрациях вредных веществ до 0,5 г/м³.).

Недостатками данного метода являются:

· большая зависимость от концентрации пыли, необходимость предварительной очистки до концентрации 3-5 мг/м³,

· при больших концентрациях вредных веществ(свыше 1 г/м³) стоимость оборудования и эксплуатационные расходы превышают соответствующие затраты в сравнении с термокаталитическим методом

Центробежный способ

Основан на инерционном осаждении влаги и (или) взвешенных частиц за счет создания в поле движения газового потока и взвеси центробежной силы. Центробежный способ очистки газа относится к инерционным способам очистки газа (воздуха). Принцип действия: газовый (воздушный) поток направляется в центробежный пылеуловитель в котором, за счет изменении направления движения газа (воздуха) с влагой и взвешенными частицами, как правило по спирали, происходит очистка газа. Плотность взвеси в несколько раз больше плотности газа (воздуха) и она продолжает двигаться по инерции в прежнем направлении и отделяется от газа (воздуха). За счет движения газа по спирали создается центробежная сила, которая во много раз превосходит силу тяжести. Конструкция: Конструктивно центробежные пылеуловители представлены циклонами. Эффективность: осаждается сравнительно мелкая пыль, с размером частиц 10 – 20 мкм.

Не стоит забывать об элементарных методах очистки воздуха от пыли, как влажная уборка, регулярное проветривание, поддержание оптимального уровня влажности и температурного режима. При этом периодически избавляться от скоплений в помещении большого количества хлама и ненужных предметов, которые являются «пылесборниками» и не несут в себе никаких полезных функций.

Основные схемы, формулы и т.д., иллюстрирующие содержание : схемы приводятся в тексте

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое атмосфера?

2. Что такое смог? Чем отличается Лос-Анжелевский от Лондонского типа смога?

3. Какие методы очистки атмосферного воздуха Вы знаете?

4. Как классифицируются загрязнения атмосферного воздуха?

5. Как классифицируются источники загрязнения воздуха?

6. Какие основные пути предотвращения загрязнения атмосферы представлены в лекции?

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В., Экология. Человек-экономика-биота-среда., М., «ЮНИТИ», 2007

2. Бигалиев А.Б., Халилов М.Ф., Шарипова М.А. Основы общей экологии Алматы, «Қазақ университеті», 2006

3. Кукин П.П., Лапин В.Л., Пономарев Н.Л., Сердюк Н.И. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (ОТ). – М.: Высшая школа, 2002. – 317 с.

ЛЕКЦИЯ 5. Очистка и повторное использование технической воды и промыш­ленных стоков.

Цель:

Изучить современные методы очистки сточных вод

Задачи:

- Изучить жидкую оболочку Земли

Знать экологические проблемы, связанные с нехваткой пресной воды и загрязнением поверхностных вод.

Уметь различать способы очистки сточных вод.

Характеристика водной оболочки Земли. Свойства воды.

Источники и уровни загрязнения гидросферы.

Экологические последствия загрязнения гидросферы.

Сточные воды и их классификация.

Методы водоочистки.

Трудности очистки воздуха на производстве

Очистка воздуха на производстве является весьма сложной задачей, поскольку предполагает устранение из него сразу всех известных типов загрязняющих веществ. Загрязняющие вещества подразделяются на следующие типы:

• Газы;
• Аэрозоли (механические частицы, взвешенные в воздухе);
• Органические соединения.

Нужно удалить их все, доведя воздух до требуемых санитарных и технологических норм. Это связано с необходимостью применения комплексных систем механической, физической и химической очистки.

При очистке воздуха на производстве наибольшую сложность представляет удаление и нейтрализация органических соединений. Под органическими соединениями принято понимать микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, представляющие собой сложные биохимические молекулярные структуры, рассеянные в воздухе в виде сгустков различной дисперсности.

Удаление газов и аэрозолей тоже связано с немалыми трудностями, особенно, если учесть, что мы говорим об очистке воздуха на производстве, а значит масштабы загрязнения очень велики. Затраты на оборудование сопоставимы с его размерами. А ведь ему требуется еще и обслуживание, которое отличается значительной сложностью, и потому неизбежно влечет к новым, стабильно высоким тратам!

Очистка воздуха на производстве с использованием передовых технологий

Решить вопрос очистки воздуха на производстве трудно еще и потому, что каждое предприятие имеет уникальный состав загрязнения, а значит, универсальных решений тут быть не может. Так думали еще совсем недавно, пока в продаже не появились первые установки «PlazmaiR Industry», способные очищать воздух от всех трех разновидностей загрязняющих веществ, устраняя их одинаково эффективно.

Упомянутая технология очистки воздуха на производстве стала настоящим открытием, причем не только в России, но и на Западе, где к вопросам устранения вредных производственных факторов подходят с традиционно высокой ответственностью. На данный момент установки «PlazmaiR» не имеют аналогов за рубежом, поэтому их просто не с чем сравнить.

Здесь нужно добавить, что принцип работы этих установок, не ориентирован исключительно для очистки воздуха на производстве, поэтому область их применения не ограничена только промышленностью. Установки «PlazmaiR» могут применяться в жилых и общественных зданиях, например, ресторанах или супермаркетах, добиваясь ничуть не меньшего результата!

Очистка воздуха на производстве установками «PlazmaiR Industry»

Высокая эффективность установок «PlazmaiR Industry», применяемых для очистки воздуха на производстве, обусловлена комплексным подходом к задаче. Конструкционно установки «PlazmaiR» состоят из трех блоков, каждый из которых устраняет загрязняющие вещества определенного типа:

• Блок механической фильтрации (предварительная очистка);
• Блок физического разложения (плазменная очистка);
• Блок нормализации газового состава воздуха (каталитическая очистка).

Для очистки воздуха на производстве, связанном с высокой влажностью в технологических помещениях, необходимо использовать установки «PlazmaiR» с дополнительно установленными модулями осушения. Если воздух в технологических помещениях насыщен парами агрессивных веществ, нужны установки, изготовленные из высокостойких материалов.

Все установки «PlazmaiR Industry», используемые для очистки воздуха на производстве, производятся компанией «Перспектива» на территории России, без привлечения подрядчиков. Выпускаемое ею оборудование адаптировано к эксплуатации в условиях нашей страны, а его обслуживание обходится значительно дешевле, нежели обслуживание прочих промышленных систем очистки воздуха.

Безопасность труда имеет большое значение в организации производственного процесса, именно поэтому крупные предприятия и небольшие организации уделяют особое внимание очистке воздуха от пыли на производстве. Предотвратить ее накопление, обеспечить благоприятные и безопасные условия труда позволяют очистительные установки.

Качественная очистка воздуха включает себя условия, которые напрямую связаны с влажностью и температурой испарений, продуктов горения, степенью агрессивности и объемом газа, а также уровнем скопления пыли и климатическими условиями. Негативное влияние пылевых частиц на организм человека – одна из важнейших причин для установки очистителей воздуха на производстве. Кроме того, это поможет сохранить оборудование от частых поломок.

Оборудование для промышленно очистки воздуха от пыли

Современный рынок насыщен предложениями, которые помогают установить специализированное оборудование для крупных предприятий и маленьких производственных цехов. У системы очистки воздуха есть несколько уровней: глубокая, средняя и тонкая. Каждая из них позволяет обезвредить микрочастицы любого размера.