Выбросы в атмосферу пыли и аппараты очищения атмосферы

ЗМІСТ

ВВЕДЕННЯ

Промислове виробництво та інші види господарської діяль- 
ності людей супроводжуються виділенням у повітря приміщень і в атмосфер різних речовин, що забруднюють повітряне середовище. В 
повітря надходять аерозольні частинки (пил, дим, туман), гази, пари, а 
також мікроорганізми і радіоактивні речовини.

На сучасному етапі для більшості промислових підприємств 
очистка вентиляційних викидів від шкідливих речовин є одним з 
основних заходів по захисту повітряного басейну. Завдяки очище- 
нню викидів перед їх надходженням в атмосферу запобігається забруд- 
нение атмосферного повітря.

Очищення повітря має найважливіше санітарно-гігієнічне, еколо- 
гічне і економічне значення.

Етап пилеочістки займає проміжне місце в комплексі «охорони 
праці - охорона навколишнього середовища ». В принципі пиловловлювання 
при правильній організації вирішує проблему забезпечення нормативів 
гранично-допустимих концентрацій (ГДК) в повітрі робочої зони. Од- 
нак всі шкідливості через систему пиловловлювання при відсутності систе- 
ми пилеочістки викидаються в атмосферу, забруднюючи її. Тому етап 
пилеочісткі слід вважати невід'ємною частиною системи боротьби з пиллю промислового підприємства.

1. Очищення викидів в атмосферу

Велика роль в очищенні атмосферного повітря належить ґрунтовим  бактеріям та мікроорганізмам. При  температурі 15—35 °С мікроорганізми переробляють на 1 м2 до 81 т на добу оксидів та діоксидів  вуглецю. Однак можливості природи щодо самоочищення мають обмеження, що слід враховувати при розробці нормативів ГДВ.

Ступінь очищення повинен  визначатися за кожною забруднюючою речовиною. Ступінь очищення поділяється  на проектний та фактичний, а за рівнем — на максимальний та експлуатаційний.

За несприятливих метеорологічних  умов, коли викиди із забрудненнями  можуть бути шкідливими для здоров´я населення, підприємства повинні знизити  викиди шкідливих речовин за рахунок  технічних засобів або повної (часткової) зупинки джерел забруднення.

Сучасні вимоги до якості та ступеня очищення викидів досить високі. Для їхнього дотримання необхідно  використовувати технологічні процеси  та обладнання, котрі знижують або  повністю виключають викид шкідливих  речовин в атмосферу, а також  забезпечують нейтралізацію утворених шкідливих речовин; експлуатувати виробниче та енергетичне обладнання, котре виділяє мінімальну кількість шкідливих речовин; закрити невеликі котельні та підключити споживачів до ТЕЦ; застосовувати антитоксичні присадки, перевести теплоенергетичні установки з твердого палива на газ.

Техніка газоочищення має  в розпорядженні різноманітні методи й апарати видалення пилу і  шкідливих газів. Вибір методу для  очищення газоподібних домішок визначається в першу чергу хімічними і  фізико-хімічними властивостями цієї домішки. Великий вплив на вибір методу робить характер виробництва: властивості наявних у виробництві речовин, їхня придатність як поглинача для газу, можливість рекуперації (уловлювання і використання продуктів відходів) чи утилізації уловлених продуктів.

Для очищення газів від  сірчистого ангідриду, сірководню і  метилмеркаптану використовується нейтралізація їх розчином лугу. У  результаті одержують сіль і воду.

Для очищення газів від  незначних концентрацій домішок (не більше 1 % за обсягом) застосовують прямоточні компактні абсорбційні апарати. Поряд з рідкими, для очищення, а також для сушіння (зневоднювання) газів можуть бути застосовані тверді поглиначі. До них відносяться різні марки активного вугілля, силікагель, алюмогель, цеоліти . Останнім часом для видалення з газового потоку газів з полярними молекулами стали застосовувати іоніти. Процеси очищення газів адсорбентами здійснюють в адсорберах періодичної чи безупинної дії.

2. Способи очищення викидів в атмосферу

 

Способи очищення викидів в атмосферу від шкідливих речовин можна об´єднати в такі групи:

— очищення викидів від  пилу та аерозолів шкідливих речовин;

— очищення викидів від  газоподібних шкідливих речовин;

— зниження забруднення  атмосфери вихлопними газами від  двигунів внутрішнього згоряння транспортних засобів та стаціонарних установок;

— зниження забруднення  атмосфери при транспортуванні, навантаженні і вивантаженні сипких вантажів.

Для очищення викидів  від шкідливих речовин використовуються механічні, фізичні, хімічні, фізико-хімічні та комбіновані методи.

Методи очищення викидів від газоподібних речовин за характером фізико-хімічних процесів з очищуваними середовищами поділяються таким чином:

— промивання викидів розчинниками, що не сполучаються із забруднювачами (метод абсорбції);

— промивання викидів розчинами, що вступають в хімічне з´єднання  з забруднювачами (метод хемосорбції);

— поглинання газоподібних забруднювачів  твердими активними речовинами (метод  адсорбції);

— поглинання та використання каталізаторів;

— термічна обробка викидів;

— осаджування в електричних  та магнітних полях;

— виморожування.

Метод абсорбції базується на розділенні газоповітряної суміші на складові частини шляхом поглинання шкідливих компонентів абсорбентом.

В якості абсорбентів вибирають  рідини, здатні поглинати шкідливі домішки. Для видалення з викидів аміаку, хлористого та фтористого водню використовується вода. Один кілограм води здатен розчинити сотні грамів хлористого водню та аміаку. Сірчисті гази у воді розчиняються погано, тому витрата води у цьому випадку дуже велика. Для видалення з викидів ароматичних вуглеводнів, водяної пари та інших речовин застосовується сірчана кислота. Для здійснення процесу очищення газових викидів методом абсорбції застосовуються плівкові, форсункові, трубчасті апарати — абсорбери.

Метод хемосорбції базується на поглинанні газів та пари рідкими і твердими поглиначами з утворенням хімічних сполук. Цей метод використовується при очищенні викидів через вентиляції гальванічних дільниць. При цьому розчинником для очищення викидів від хлористого водню є 3 %-й розчин їдкого натру. Цей метод використовується також для очищення викидів від окисів азоту.

Метод адсорбції базується на селективному вилученні з газових сумішей шкідливих домішок за допомогою твердих адсорбентів. Найбільш широко як адсорбент застосовується активоване вугілля, іонообмінні смоли тощо.

Геометричні параметри адсорбента вибираються та розраховуються за номограмами  або за аналітичними залежностями.

В якості каталізаторів використовують платину, метали платинового ряду, окиси міді, двоокис марганцю, п´ятиокис ванадію тощо.

Каталітичний метод використовується для очищення викидів від окису  вуглецю за рахунок його окислення  до двоокису вуглецю.

Термічний метод базується на допалюванні  та термічній нейтралізації шкідливих речовин у викидах.

Цей метод використовується тоді, коли шкідливі домішки у викидах піддаються спаленню. Термічний метод ефективний у випадку очищення викидів від лакофарбових та просочувальних дільниць. Системи термічного та вогневого знешкодження забезпечують ефективність очищення до 99 %.

3. Апарати для очищення викидів в атмосферу

 

Загалом послідовність  вибору типу очисних пристроїв та фільтрів така:

— виявлення характеристик  викидів (температура, вологість, вид  та концентрація домішок, токсичність, дисперсність тощо);

— визначення типу очисного пристрою або фільтра за витратою газу, необхідним ступенем очищення, можливостями виробництва та іншими факторами;

— знаходження робочої  швидкості газів;

— техніко-економічний  аналіз можливих варіантів очищення;

— розрахунок параметрів очисного пристрою;

— проектування та вибір очисного пристрою або фільтра. При виборі засобів очищення викидів в атмосферу слід керуватися такими рекомендаціями:

сухі механічні способи  та пристрої не ефективні при видаленні  дрібнодисперсного та липкого пилу;

— мокрі методи не ефективні  при очищенні викидів, в котрих містяться речовини, що погано злипаються і утворюють грудки;

— електроосаджувачі  не ефективні у випадку видалення  забруднень з малим питомим опором і котрі погано заряджаються електрикою;

— рукавні фільтри  не ефективні для очищення викидів з липкими та зволоженими забрудненнями;

— мокрі скрубери не можна  застосовувати для роботи поза приміщеннями в зимових умовах.

 Виходячи з сучасної класифікації пилоуловлюючих систем, заснованої на принципових особливостях процесу очищення, пилоочисного обладнання можна розділити на чотири групи: сухі пиловловлювачі, мокрі пиловловлювачі, електрофільтри і фільтри.

Пиловловлювачі різних типів, у тому числі і електрофільтри, застосовують при підвищених концентраціях домішок в повітрі. Фільтри використовуються для тонкого очищення повітря з концентраціями домішок менше 100 мг/м3. Якщо потрібно тонке очищення повітря при високих початкових концентраціях домішок, то очищення ведуть в системі послідовно з'єднаних пиловловлювачів і фільтрів. У процесах пиловловлювання вельми важливе значення мають фізико-хімічні характеристики пилу і туманів, такі, як дисперсний (фракційний) склад, щільність, адгезійні властивості, змочуваність, електрична зарядженість частинок, питомий опір шарів частинок і ін 0К сухим пиловловлювачів відносяться всі апарати, в яких відділення частинок домішок від повітряного потоку відбувається механічним шляхом за рахунок сил гравітації, інерції.

Коріоліс. Конструктивно сухі пиловловлювачі розділяють на циклони, ротаційні, вихрові, радіальні, жалюзійні пиловловлювачі та ін 
Апарати мокрого очищення газів характеризуються високою ефективністю очищення від дрібно дисперсних пилів, можливістю очищення від пилу гарячих і вибухонебезпечних газів. Однак, апарати мокрого очищення володіють деякими недоліками: освіта в процесі очищення шламу.

Електрофільтри. Електрична очистка заснована на ударній іонізації газу в зоні коронирующего розряду, передачі заряду іонів частинкам домішок і осадженні останніх на осаджувальних і коронируючих електродах.

Фільтри. Фільтри широко використовуються в промисловості для тонкої очистки вентиляційного повітря від домішок, а також для промислової та санітарної очистки газових викидів. Процес фільтрування полягає в затриманні частинок домішок на пористих перегородках при русі дисперсних середовищ через них. У фільтр надходять забруднені гази, які очищуються при проходженні фільтроелемента.

Туманоуловлювачі. Для очищення повітря від туманів кислот, лугів, масел та інших рідин використовуються волокнисті фільтри, принцип дії яких заснований на осадженні крапель на поверхні пор з наступним стікання рідини під дією сил тяжіння.

На збільшення витрати  пального та шкідливих речовин у  вихлопних газах карбюраторних  двигунів найістотніше впливають зношеність жиклерів карбюратора, порушення регулювання системи холостого ходу та регулювання рівня пального в карбюраторі, зношеність деталей прискорювального насоса, підвищення гідравлічного опору повітряного фільтра, неправильна установка запалювання, неправильна величина зазору в контактах переривача та їхнього забруднення, нагар на свічках запалювання, знижена температура охолоджувальної рідини, зношеність деталей кривошипно-шутунного механізму, порушення регулювання між клапанами та штовханами тощо.

Згадані несправності збільшують витрату пального на 10 %, а кількість шкідливих речовин у викидах — на 15—50 %.

У дизельних ДВЗ на збільшення витрати пального та складу вихлопних газів впливають наступні несправності: зменшення тиску вприскування, покриття голки форсунки смолистими відкладеннями, закоксовування сопел розпилювачів, зношеність плунжерних пар паливного насоса, засмічування повітроочищувача, зміна кута вприскування, зниження температури охолоджувальної рідини, зношеність деталей паливного насоса, газорозподілу та шатунно-кривошипного механізму.

Залежно від виду несправності витрата пального в дизельних  двигунах може збільшуватися до 20 %, а кількість викидів шкідливих  речовин — на 20—100 %.

Зниження викидів шкідливих  речовин ДВЗ можна досягти  застосуванням таких методів: рідинної та полум´яної нейтралізації; ежекційного допалювання; використанням каталізаторів; подачею повітря у випускний колектор; застосуванням антидимових фільтрів тощо.

Зниження вмісту шкідливих  речовин у викидах ДВЗ можна  забезпечити і за рахунок застосування присадок до пального — метанолу, водню, скрапленого газу та емульсій.

 

ВИСНОВКИ

На сучасному етапі для більшості промислових підприємств 
очистка вентиляційних викидів від шкідливих речовин є одним з 
основних заходів по захисту повітряного басейну. Завдяки очище- 
нню викидів перед їх надходженням в атмосферу запобігається забруд- 
нение атмосферного повітря.