<<
>>

ЗАЩИТА АТМОСФЕРЫ ОТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ


Цель защиты атмосферы от вредных выбросов и выделений сводится к обеспечению концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны и приземном слое атмосферы равным или менее ПДК.
Цель достигается применением следующих методов и средств: рациональным размещением источников вредных выбросов по отно-

Рис.
7.38. Расположение промышленного предприятия по отношению к жилому массиву


шению к населенным зонам и рабочим местам; рассеиванием вредных веществ в атмосфере для снижения концентраций в ее приземном слое, удалением вредных выделений от источника образования посредством местной или обшеобменной вытяжной вентиляции; применением средств очистки воздуха от вредных веществ; применением СИЗ [3], [61, f91 [10], [II].
Рациональное размещение предусматривает максимально возможное удаление промышленных объектов-загрязнителей воздуха от населенных зон, создание вокруг них санитарно-защитных зон; учет рельефа местности и преобладающего направления ветра при размещении источников загрязнений и жилых зон по отношению друг к другу. В частности, промышленное предприятие необходимо располагать по отношению к жилому массиву так, как показано на рис. 7.38, т. е. с учетом направления ветра и расположением предприятий на возвышенных, хорошо продуваемых местах.
Системы очистки. Основными параметрами систем очистки воздуха (газа) являются эффективность и гидравлическое сопротивление. Эффективность определяет концентрацию вредной примеси на выходе из аппарата, а гидравлическое сопротивление — затраты энергии на пропуск очищаемых газов через аппараты. Чем выше эффективность и меньше гидравлическое сопротивление, тем лучше.
Эффективность очистки в одном аппарате или системе аппаратов



где сВЬ1Х ис„- массовые концентрации примесей в воздухе до и после аппарата или системы аппаратов, мг/м!. Если эффективности одного аппарата недостаточно для обеспечения требуемой чистоты отходящего воздуха, последовательно ставят несколько газоочистных аппаратов, суммарную эффективность которых можно определить по формуле

где rii, г|2, г|и — эффективность каждого аппарата в системе газоочистки.
Зная концентрацию вредного вещества в очищаемом воздухе свк и установленный ПДВ, можно определить требуемую эффективность очистки газоочистного аппарата или их системы по каждому веществу по формуле



где Q — расход отходящего воздуха, мI * 3 4/с; ПДВ, мг/с.

Номенклатура существующих газоочистных аппаратов значительна, а их технические возможности позволяют обеспечивать высокие степени очистки отходящих газов практически по всем веществам. Для очистки отходящих газов от пьши имеется широкий выбор аппаратов, которые можно разделить на две большие группы: сухие и мокрые



(скрубберы), орошаемые водой. Рассмотрим лишь некоторые из них, получившие наибольшее распространение в технике пылеулавливания.
Пылеуловители сухого типа. Широкое распространение получили циклоны различных видов: одиночные, групповые, батарейные. На рис. 7.39 изображена конструкция одиночного циклона. Очищаемый газ из входного патрубка 1 через винтообразный вход 2 поступает сначала в цилиндрическую 4, а затем коническую 5 части корпуса, где во вращающемся потоке под действием центробежных сил более тяжелые, чем частицы воздуха, пылевые частицы сепарируются к периферии, а затем под действием силы тяжести собираются в пылевой бункер 7, выход из которого закрыт пылевым затвором 6. Более чистый газ из центральной части корпуса через выхлопную трубу 3 поступает в камеру 8 очищенного газа, а из нее в патрубок 9 выхода очищенного газа. Пылевой затвор б обычно выполняют в виде мигалки с конусным клапаном. Когда масса накопившейся в пылевом бункере пыли превысит силу прижатия конусного клапана, создаваемого контргрузом, клапан откроется, сбросит пыль в приемную емкость и под действием груза вновь закроется.
Существует много различных типов циклонов, но наибольшее распространение получили циклоны типов ЦН и СК-1ДН (СК-сажевые конические), с помощью которых можно решить большинство задач по пылеулавливанию. Разработана номенклатура стандартных циклонов с диаметрой цилиндрической части от 200 до 3000 мм. Все размеры, необходимые для изготовления циклона, представлены в долях от диаметра d цилиндрической части. Для оптимального режима работы циклона в его цилиндрической части должна обеспечиваться оптимальная скорость к,*™ известная для каждого типа циклонов. При заданной производительности Q (м3/с) необходимый диаметр циклона определяется как



Диаметр rfHeo6, округляют до ближайшего из стандартной номенклатуры. Оптимальные скорости циклонов приведены ниже:



Циклоны с диаметром более 1 м применять не рекомендуется. Лучше применять групповые циклоны, в которых несколько одиночных циклонов (как правило 4 или 6) сгруппированы в один блок обычно с единым пылевым бункером и выходной камерой. Расчет группового циклона аналогичен одиночному с тон лишь разницей, что общий объем очищаемого газа равномерно распределяется между одиночными циклонами, образующими группу.






Для очистки больших объемов газа с высокой эффективностью применяют батарейные циклоны (рис. 7.40), у которых в общем корпусе 1 располагается большое число циклонных элементов 2 диаметром всего лишь 250...300 мм. В кольцевом зазоре между корпусом и выхлопной трубой 4 каждого циклонного элемента расположен заверитель потока газа. Завихритель или закручивающий поток элемента может быть выполнен в виде винта или розетки — лопаток, расположенных под утлом коси циклонного элемента. Завихритель закручивает поток очищаемого газа, и отделение пыли происходит аналогично одиночному циклону.
Циклоны можно применять при концентрациях пыли на входе до 400 г/м3, при температурах газов до 500 °С, однако существуют проблемы при улавливании слипающихся и пожаровзрывоопасных пыл ей.
В технике пылеулавливания широко применяют фильтры, которые обеспечивают высокую эффективность улавливания крупных и мелких частиц. Процесс очистки заключается в пропускании очищаемого газа через пористую перегородку или слой пористого материала. Перегородка работает как сито, не пропуская частицы с размером,




большим диаметра пор. Частицы же меньшего размера проникают внутрь перегородки и задерживаются там за счет инерционных, электрических и диффузионных механизмов улавливания, некоторые просто заклиниваются в искривленных и разветвленных поровых каналах. По типу фильтровального материала фильтры разделяются на тканевые, волокнистые и зернистые.
У тканевых фильтров фильтровальная перегородка может быть хлопчатобумажная, шерстяная, лавсановая, нейлоновая, стеклянная, металлическая и т. д. с регулярной структурой переплетения нитей (саржевой, полотняной и т. д.). Основной механизм фильтрования у таких фильтров — это ситовый, при котором фильтрует не только и даже не столько фильтровальная ткань, сколько пылевой слой, образующийся на ее поверхности. Такие фильтры можно регенерировать путем сброса слоя пыли с поверхности ткани. Наибольшее распространение в технике очистки промышленных выбросов нашли тканевые рукавные фильтры. Конструкция такого фильтра показана на рис. 7.41. В корпусе 2 расположено большое число рукавов 8 аналогично циклонным элементам батарейного циклона. Газ очищается при прохождении через ткань каждого рукава. В процессе фильтрования на ткани 210




накапливается слой пыли, который уплотняется. Фильтровальные рукава регенерируются посредством их встряхивания и обратной продувки. На рис. 7.42 показан механизм импульсной продувки рукава сжатым воздухом. Рукава регенерируются периодически, причем одни группы рукавов работают в режиме фильтрования, а другие — регенерации.
Волокнистые фильтры — это слой тонких и ультратонких волокон с нерегулярной, хоатичной структурой (например войлок). Частицы пыли проходят внутрь слоя и задерживаются там, т. е. механизм фильтрования объемный. Такие фильтры плохо регенерируются.
Зернистые фильтры представляют собой свободные засыпки зерен (гранул), например кварцевого песка, различной крупности или перегородки связанных (спеченных) между собой зерен, через которые

пропускают очищаемый воздух. Зернистые фильтры в технике очистки отходящих газов применяют реже, чем тканевые и волокнистые.
Для очистки больших объемов газа с высокой эффективностью применяют электрофильтр ы.
Наибольшее применение они нашли в металлургии и теплоэнергетике, использующей угольное топливо. Конструкция вертикального цилиндрического электрофильтра показана на рис. 7.43. Основным элементом электрофильтра являются пары электродов, один из которых корониру- ющий, а другой осадительный. На электроды подается посто-
янное высокое напряжение (от 14 до 100 кВ).
Сущность работы электрофильтра состоит в следующем (рис. 7.44, о). При высоких напряжениях у коронирующего электрода возникает коронный разряд и начинается ионизация воздуха — образуются отрицательные и положительные ионы. Через пространство между электродами пропускают очищаемый газ, ионы адсорбируются на поверхности частиц пыли, заряжая их. Отрицательно заряженные частицы пыли начинают перемешаться к положительному осадительному электроду и прилипают к нему, удерживаясь электрической силой. Электроды выполняют различной формы. На рис. 7.44, б показана конструкция пары электродов с трубчатым осадительным электродом.
Затраты электроэнергии в электрофильтрах на единицу объема

очищаемого газа невелики, они конкурируют и даже превосходят по этому критерию другие типы пылеуловителей. Однако сложное электрическое хозяйство, опасность очень высоких напряжений, требует специально подготовленного обслуживающего персонала. Поэтому их применяют на крупных промышленных объектах и при необходимости очистки больших объемов отходящего и сильно запыленного газа.
Пылеуловители мокрого типа.
Их целесообразно применять для очистки высокотемпературных газов, улавливания пожаровзрывоопасных пылей и в тех случаях, когда наряду с улавливанием пыли требуется улавливать токсичные газовые примеси и пары. Аппараты мокрого типа называют скрубберами. Номенклатура типов аппаратов разнообразна. Рассмотрим принцип их действия и особенности работы на примере пенного аппарата (рис. 7.45). 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, ПАВы — поверхностно-активные вещества). Частицы пыли коагулируют в пене, проваливаются через отверстия решеток и в виде шлама собираются в нижней части аппарата, откуда отводятся в шламосборник. На рис. 7.46 показана схема, поясняющая принцип действия пенного аппарата. Недостатком аппаратов мокрого типа является наличие систем водоснабжения и рециркуляции воды.




Для удаления из отходящих газов вредных газовых примесей применяют следующие методы: абсорбции, хемосорбции, адсорбции, термического дожигания, каталитической нейтрализации.
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, хяороводород, фтороводород, пары кислот и щелочей. Для проведения процесса абсорбции используют аппараты мокрого типа, применяемые в технике пылеулавливания.
Хемосорбцию применяют для улавливания газовых примесей, нерастворимых или плохо растворимых в воде. Метод хемосорбции заключается в том, что очищаемый газ орошают растворами реагентов, вступающих в химическую реакцию с вредными примесями с образованием нетоксичных, малолетучих или нерастворимых химических соединений. Этот метод широко используется для улавливания диоксида серы. Отходящие газы орошают суспензией известняка (СаСОз), 214


Рис. 7.48. Схема установки адсорбции:


1 - источник выделения 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; II — выход рекуиератл; 12 — вход сушильного воздуха; 13 — холодильник-конденсатор; 14 — сепаратор; 15 — вода: 16— бензин; 77—емкость известковым молоком (мелкодисперсной суспензией гашеной Са(ОН)2 или негашеной СаО извести), суспензией магнезита MgO.
Адсорбция заключается в улавливании поверхностью микропористого адсорбента (активированный уголь, селикагель, цеолиты) молекул вредных веществ. Метод обладает очень высокой эффективностью, но жесткими требованиями к запыленности газа — не более 2...5 мг/м3. Одним из лучших адсорбентов является активированный уголь, у которого в 1 г содержится до 1600 м2 поверхностей. Адсорбция широко применяется для улавливания паров растворителей, неприятно пахнущих веществ, органических соединений и множества других 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. Конструкция промышленного кольцевого адсорбера представлена на рис. 7.47. 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. 7.48. Каждый аппарат работает на определенной стадии — один в режиме адсорбции, другой — продувки водяным паром, третий — сушки воздухом. Затем происходит переключение их на 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). С помощью термического дожигания окисляют токсичный угарный газ СО до нетоксичного углекислого газа С02 (2СО + 02 = 2С02), углеводороды С„НИ до углекислого газа и воды (C„H„, + 02 -» С02 + Н20). Процесс термического окисления при низкой температуре отходящих газив энергоемок, так как требует использования дополнительного
топлива для нагрева газов до высоких температур. Термическое дожигание применяют для очистки отходящих газов от органических веществ, например, паров растворителей и красок в лакокрасочных производствах, очистки выбросов испытательных станций двигателей, работающих на органических горючих.

Каталитическая нейтрализация достигается применением катализаторов — материалов, которые ускоряют протекание реакций или делают их возможными при значительно' более низких температурах (250...400 °С). В качестве катализаторов используются прежде всего благородные металлы — платину, палладий в виде тонкослойных напылений на металлические или керамические носители, кроме того применяются монельметалл, диоксид титана, пентаоксид ванадия и т. д. Конструкция промышленного термокаталитического реактора кольцевого типа показана на рис. 7.49. Очищаемый газ пропускается через слой катализатора 7, где на поверхности катализатора протекают экзотермические (идущие с выделением теплоты) окислительные реакции, при этом температура газов может повышаться с 250...400 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 теплоты 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.
При сильном,и многокомпонентном загрязнении отходящих газов применяют сложные многоступенчатые системы очистки, состоящие из последовательно установленных аппаратов различного типа.
В загрязненном воздухе в качестве индивидуальных средств защиты применят респираторы и противогазы. 
<< | >>
Источник: Под общ. ред. С.В. Белова. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для студентов средних спец. учеб. заведений. 2003 {original}

Еще по теме ЗАЩИТА АТМОСФЕРЫ ОТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ:

  1. 3. ЗАЩИТА СРЕДЫ МИРОВОГО ОКЕАНА, ОХРАНА АТМОСФЕРЫ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА, ЗАЩИТА ЖИВОТНОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО МИРА
  2. Классификация технологий и средств защиты атмосферы
  3. Глава 14. ЗАЩИТА АТМОСФЕРЫ
  4. Системы комплексной очистки газопылевых выбросов
  5. ОЧИСТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВЫБРОСОВ
  6. 33 ВРЕДНЫХ СОВЕТА ДЛЯ БАБУШЕК И ДЕДУШЕК
  7. 6. МЕЖДУНАРОДНО-ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ОБРАЩЕНИЯ С ВРЕДНЫМИ ОТХОДАМИ
  8. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ (ст. 251 УК РФ).
  9. Загрязнение атмосферы и контроль ее качества
  10. Отрицательный перенос: полезный опыт, вредное применение
  11. 13.4. Атмосфера
  12. § 1. АТМОСФЕРА И ПРОЦЕССЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ
  13. 12.5. Меры предупреждения загрязнения атмосферы воздушным транспортом
  14. Атмосфера угрозы после 11 сентября
  15. АТМОСФЕРА, В КОТОРОЙ ПРАВДА БЫВАЕТ УСЛЫШАНА
  16. § 8. Основание защиты владения: Постановка проблемы. Теории защиты владения (п. 1313-1318)
  17. 2. Образование нашей планеты: «холодная» и «горячая» гипотезы. Гравитационная дифференциация недр. Происхождение атмосферы и гидросферы.
  18. 2. Требаций, который жил на берегу, однажды нашел сундук, где были разные товары. Поскольку указания на то, чьи это товары, не было, он забрал сундук себе. Через некоторое время к нему пришел раб Муция с листом от последнего и просьбой вернуть вещи. Кому принадлежат вещи, которые в бурю выбросило за борт для облегчения судна?
  19. Глава 16. ЗАЩИТА ЛИТОСФЕРЫ