Методи та засоби захисту атмосфери Основні методи захисту атмосфери від хімічних домішок. Засоби та засоби захисту атмосфери та оцінка їх ефективності Засоби захисту атмосфери

Усі відомі методи та засоби захисту атмосфери від хімічних домішок можна об'єднати у три групи.

У першу групу входять заходи, створені задля зниження потужності викидів, тобто. зменшення кількості речовини, що викидається в одиницю часу. До другої групи входять заходи, спрямовані на захист атмосфери шляхом обробки та нейтралізації шкідливих викидів спеціальними системами очищення. До третьої групи входять заходи щодо нормування викидів як на окремих підприємствах і пристроях, так і в регіоні загалом.

Для зниження потужності викидів хімічних домішок в атмосферу найбільше широко використовують:

Заміну менш екологічних видів палива екологічними;

Спалювання палива за спеціальною технологією;

Створення замкнених виробничих циклів.

У першому випадку застосовують паливо з нижчим балом забруднення атмосфери. При спалюванні різних палив такі показники, як зольність, кількість діоксиду сірки та оксидів азоту у викидах можуть сильно відрізнятися між собою, тому введено сумарний показник забруднення атмосфери в балах, який відображає ступінь шкідливого впливуна людину. Так, для сланців він дорівнює 3,16, підмосковного вугілля – 2,02, екібастузького вугілля – 1,85, березівського вугілля – 0,50, природного газу – 0,04.

Спалювання палива за особливою технологією (рис. 4.2) здійснюється або в киплячому (псевдозрідженому) шарі, або їх попередньої газифікацією.

Для зменшення потужності викиду сірки тверде, порошкоподібне або рідке паливо спалюють у киплячому шарі, що формується з твердих частинок золи, піску або інших речовин (інертних або реакційно-здатних). Тверді частинки вдуваються в гази, що проходять, де вони завихряються, інтенсивно перемішуються і утворюють примусово рівноважний потік, який в цілому володіє властивостями рідини.

Рис. 4.2.Схема теплової електростанції з використанням допалювання топкових газів та впорскуванням сорбенту: 1 – парова турбіна; 2 - пальник; 3 - бойлер; 4 - електроосаджувач; 5 - генератор

Попередній газифікації піддаються вугілля та нафтові палива, проте на практиці найчастіше застосовують газифікацію вугілля. Оскільки в енергетичних установках одержуваний і газ, що відходить, можуть бути ефективно очищені, то концентрації діоксиду сірки і твердих частинок в їх викидах будуть мінімальними.

Одним з перспективних способів захисту атмосфери від хімічних домішок є впровадження замкнутих виробничих процесів, які зводять до мінімуму відходи, що викидаються в атмосферу, вдруге використовуючи їх і споживаючи, тобто перетворюючи їх на нові продукти.

1. Класифікація систем очищення повітря та їх параметри

За агрегатним станом забруднювачі повітря поділяються на пилу, тумани та газопароподібні домішки. Промислові викиди, що містять зважені тверді або рідкі частинки, є двофазними системами. Суцільною фазою у системі є гази, а дисперсної - тверді частинки чи крапельки рідини.

Системи очищення повітря від пилу (рис. 4.3) поділяються на чотири основні групи: сухі та мокрі пиловловлювачі, а також електрофільтри та фільтри.

Рис. 4.3.Системи та методи очищення шкідливих викидів

При підвищеному вмісті пилу в повітрі використовують пиловловлювачі та електрофільтри. Фільтри застосовують для тонкої очистки повітря з концентрацією домішок менше 100 мг/м 3 .

Для очищення повітря від туманів (наприклад, кислот, лугів, масел та ін рідин) використовують системи фільтрів, званих туманоуловітелями.

Засоби захисту повітря від газопароподібних домішок залежить від обраного методу очищення. За характером перебігу фізико-хімічних процесів виділяють метод абсорбції (промивання викидів розчинниками домішки), хемосорбції (промивання викидів розчинами реагентів, що зв'язують домішки хімічно), адсорбції (поглинання газоподібних домішок за рахунок каталізаторів) та термічної нейтралізації. Всі процеси вилучення з повітря зважених частинок включають, як правило, дві операції: осадження частинок пилу або крапель рідини на сухих або змочених поверхнях та видалення осаду з осадових поверхонь. Основною операцією є осадження, за нею власне і класифікуються всі пиловловлювачі. Однак друга операція, незважаючи на простоту, пов'язана з подоланням низки технічних труднощів, що часто надають вирішальний вплив на ефективність очищення або застосовність того чи іншого методу.

Вибір того чи іншого пиловловлюючого пристрою, який представляє систему елементів, що включає пиловловлювач, розвантажувальний агрегат, регулювальне обладнання і вентилятор, визначається дисперсним складом частинки промислового пилу, що вловлюється. Оскільки частки мають різноманітну форму (кульки, палички, платівки, голка, волокна тощо.), то їм поняття розміру умовно. У випадку прийнято характеризувати розмір частинки величиною, визначальною швидкість її осадження, - седиментаційним діаметром. Під ним мають на увазі діаметр кулі, швидкість осадження і щільність якої дорівнюють швидкості осадження та щільності частинок.

Для очищення викидів від рідких та твердих домішок застосовують різні конструкціїуловлювальних апаратів, що працюють за принципом:

Інерційного осадження шляхом різкої зміни напрямку вектора швидкості руху викиду, при цьому тверді частинки під дією інерційних сил прагнутимуть рухатись у колишньому напрямку та потрапляти у приймальний бункер;

Осадження під дією гравітаційних сил через різну кривизну траєкторій руху складових викиду (газів і частинок), вектор швидкості руху якого спрямований горизонтально;

Осадження під дією відцентрових сил шляхом надання викиду обертального руху всередині циклону, при цьому тверді частинки відкидаються відцентровою силою до сітки, так як відцентрове прискорення в циклоні до тисячі разів більше прискорення сили тяжіння, це дозволяє видалити з викиду навіть дуже дрібні частинки;

Механічної фільтрації - фільтрації викиду через пористу перегородку (з волокнистим, гранульованим або пористим матеріалом, що фільтрує), в процесі якої аерозольні частинки затримуються, а газова складова повністю проходить через неї.

Процес очищення від шкідливих домішок характеризується трьома основними параметрами: загальною ефективністю очищення, гідравлічним опором, продуктивністю. Загальна ефективність очищення показує ступінь зниження шкідливих домішок у застосовуваному засобі та характеризується коефіцієнтом

де З вх і С вих – концентрації шкідливих домішок до та після засобу очищення. Гідравлічний опір визначається як різниця тиску на вході Р вх та виході Р вих із системи очищення:

де ξ - коефіцієнт гідравлічного опору; р і V - щільність (кг/м 3) та швидкість повітря (м/с) у системі очищення відповідно.

Продуктивність систем очищення показує, скільки повітря проходить через неї в одиницю часу (м 3 /год).

Пасивні методи поділяються на:

1) обмеження викидів:

Санітарно-захисна зона – це смуга землі, яка відокремлює підприємство від житлової забудови. Ширина залежить від потужності, обсягу викидів, концентрації викидів, створюваного шуму. Територія санітарно-захисних зон має бути обов'язково озелененою (>

Методи знепилення повітря. Основні технічні показники пиловловлювачів.

Для очищення від пилу використовують сухі та мокрі пиловловлювачі, а також сухі та мокрі електрофільтри. Вибір методу та апарату для уловлювання аерозолів залежить від дисперсного складу (розміру частинок, що знаходяться в повітрі), ефективності, витрати або продуктивності апарату.

Ефективність уловлювання або ступінь очищення - виражається кількістю уловленого матеріалу, що надійшов у газоочисний апарат із газовим потоком за певний період часу. (G 1 , G 2 - масова витрата (концентрація) частинок пилу, що містяться в газі на вході та на виході з апарату [кг/год]).

В основі роботи сухих апаратів лежать гравітаційні, інерційні та відцентрові механізми осадження або фільтраційні механізми. До основних апаратів сухого очищення відносяться: пилоосаджувальні камери, циклони, фільтри, електрофільтри.

«+»- температура викидів після очищення досягає до 50 () ° С (є можливість утилізації):

При викиді гарячих газів покращується їхнє розсіювання в атмосфері;

Відсутність споживання води та освіти стічних вод;

Можливість повернути вловлений пил назад у виробництво.

«-» - можлива конденсація парів на стінках апарату, що призводить до корозії стінок і утворення відкладень пилу, що важко вловлюються;

Труднощі з видаленням уловленого пилу (можливість вторинного забруднення повітря).

Відцентрові пиловловлювачі.

До них відносяться різні типи циклонів і вихрові пиловловлювачі.

Циклон. Набули найбільшого поширення в промисловості (для уловлювання золи на ТЕС, на деревообробних заводах). η=90%, d>10мкм.

«+» -Відсутність рухомих частин в апараті;

Надійність роботи за високих температур (до 500°C)-при роботі з вищими °t виготовляються зі спец. матеріалів;

Можливість уловлювання абразивних матеріалів (внутрішня поверхня циклону обробляється спец.покриттям);

Постійний гідравлічний опір;

Хороша робота при високих тисках газу;

Простота виготовлення.

«-» -низька ефективність при уловлюванні частинок менше 5мкм;

Високий гідравлічний опір (1,2-1,5кПа).

1-вхідний патрубок

У циклоні відбувається спіралеподібне закручування потоку, в результаті чого частинки відкидаються до стінок і поступово опускаються в бункер 2. ВВ через вихідний отвір 3 викидається в атмосферу. Частинки аерозолі рухаються вздовж результуючої сили Fp і притискаються до внутрішніх поверхонь корпусу (труби) і по цій поверхні ковзають вниз і потрапляють у пилозбірник. Періодично нижня частина пилозбірника відкривається і таким чином видаляється пил, на цей час заслінку на патрубку закривають. Ефективність уловлювання частинок пилу в циклоні прямо пропорційна швидкості газу в ступені ½ і обернено пропорційна діаметру апарату.

Для збільшення відцентрової сили Fц необхідно (для підвищення ефективності):

Збільшувати швидкість пилоповітряного струменя;

Зменшувати діаметр циклону.

З практики відомо, що швидкість струменя має бути від 15 до 18 м/с. Відношення висоти циклону до D д.б. 2/3.

При високих витратах очищених газів застосовуються групові/батарейні циклони – це дозволяє не збільшувати D циклону. Запилений газ входить до загального колектора і розподіляється по циклонах (працюють паралельно).

Вихрові пиловловлювачі.Η<90%, d>2мкм.

Основною відмінністю від циклонів є наявність допоміжного закручування потоку. В апараті соплового типу запилений газовий потік подається знизу апарата і закручується за допомогою лопаткового завихрювача. Закручений газовий потік рухається вгору, при цьому піддаючись дії кількох струменів вторинного газу. Вторинний газ подається з тангенціально розташованих сопел зверху апарату. Під дією відцентрових сил частинки відкидаються до периферії корпусу апарату, а звідти в потік вторинного газу, що створюється струменями, що направляє їх вниз в кільцеве міжтрубне простір. Кільцевий міжтрубний простір навколо вхідного патрубка оснащений шайбою, що забезпечує спуск пилу в бункер.

1-камера; 2-вихідний патрубок; 3-сопла;

4-лопатковий завихрювач; 5-вхідний патрубок; 6-підпірна шайба;

7-пиловий бункер.

Електрофільтри.

Електрофільтр - найбільш сучасний пиловловлюючий апарат. η=99-99,5%, d=0,01-100мкм. температура очищ-го газу до 450 ° C.

У електрофільтрі використовується високовольтне електростатичне поле. Напруга на електродах до 50 кВ. Частинки проходять через дві зони. У 1-й зоні частка набуває Ел. потенціал (заряджається), у 2-й зоні заряджений пил рухається до протилежного електростатичного заряду та осідає на ньому. Тому для очищення повітря від пилу використовується 3 види сил: сила тяжіння; сила повітряного напору та електростатична сила.

За конструкцією вони м.б. вертикальними ігоризонтальними.

1 – коронуючий електрод

2 – осаджувальний електрод

3 – бункер

4 – джерело напруги

При подачі високовольтної напруги між коронуючим та осаджувальним електродами створюється електростатичне поле високої напруженості. При надходженні забрудненого повітря через патрубок утворюється ламінарний струмінь (потік), який рухається ветрикально вгору через електростатичне поле. При цьому на частку діють сили: G, Fh, і Рел.ст.. При цьому Fh перевищує G на кілька відсотків. При такій схемі сил частка відхиляється від вертикальної осі і рухається у бік осадового електрода і прилипає до внутрішньої поверхні труби. Відбувається передача негативного заряду частинкам пилу та їх осадження на осадних електродах. Регенерація фільтра здійснюється струшуванням.

«-» велика витратаенергії (0,36-1,8 МДж на 1000 м3 газу).

Чим вище напруженість поля і нижче швидкість газу в апараті, тим краще вловлювання пилу.

Проціджування та відстоювання.

Проціджування- це процес пропускання стічних вод через грати та сита перед більш тонким очищенням

Ґрати вловлюють домішки щонайменше 10-20 мм, грати періодично очищають;

Ефективність роботи трохи більше 70%

Проціджування використовується тільки для попереднього очищення СВ

У деяких областях використовують сита розміром осередків до 1 мм, які дозволяють видаляти речовини 0,5-1 мм.

За допомогою розрахунку здійснюється підбір ґрат, і визначаються втрати натиску в ній.

Відстоювання- це осадження грубодисперсних домішок під впливом сили тяжкості.

Використовуються:

1) пісковловлювачі, застосовуються для видалення мінеральних частинок і піску (0,15-0,25 мм). Пісколовка - це резервуар з тропецеїдальною або трикутною основою (<0,3м/с, эффективность не более 95%).

Бувають: - Вертикальні (рух знизу вгору); - Горизонтальні; -аеровані.

Н = 0,25 - 2 м

v = 0,15 -0,3 м/с

В = 3 - 4,5 м

Довжина робочої частини:

L = (1000 * s * H s * υ s) / u s, де:

H s -розрахункова глибина пісколовки, k s - к-т, що приймається залежно від типу пісколовки, υ s - швидкість руху води в пісколовці, u s - гмдравлічна крупність (14 - 24 мм / с)

2) відстійники.

За конструктивним виконанням: горизонтальні, вертикальні, радіальні, трубчасті та з похилими пластинами. За призначенням: первинні - вторинні.

Горизонтальні - прямокутні резервуари, що мають 2 і більше одночасно працюючих відділення.

1 - вхідний латок;

2 – вихідний лоток;

3 – камера відстоювання;

4 –лоток для видалення домішок, що спливли.

Q – понад 15 000 м3/добу

Н = 1,5 - 4 м, L = 8 -27 м, В = 3-6 м, v = 0,01 м / с.

Вертикальні – круглі у плані резервуари, діаметром 4, 6, 9м з конічним днищем. Стічні води підводять по центру до труби, і після надходження всередину вона рухається знизу вгору.

1- центральна труба;

2 - жолоб для отвору;

3-циліндрична частина;

4-конічна частина.

Q - менше 20000 м 3 / добу;

Діаметр – 4, 6, 9; висота-4 -5 м, швидкість - 0,5 - 0,6 м / с.

Радіальні – круглі у плані резервуари, вода надходить через центр труби і рухається від центру до периферії.

2- розподільний пристрій;

3-скребковий механізм;

Q - понад 20000 м 3 / добу;

Висота – 1,5-5 м, діаметр – 16 – 60 м.

Розрахунок відстійника проводитися по кінетиці випадання завислих речовин з урахуванням необхідного ефекту освітлення. Розрахунком визначається гідравлічна крупність, за якою розраховуються параметри відстійника.

Збільшити ефективність осадження можна:

Збільшивши розміри частинок коагуляцією; - Зменшуючи в'язкість води (наприклад, нагріванням); - Збільшивши площу відстоювання.

3) нафтовик

1 корпус;

2-шар нафти;

3 - труба для збирання нафти (жиру);

4- перегородка для утримання нафтопродуктів, що спливли;

5- приямок для опадів

Ступінь очищення менше ніж 70%. Для підвищення ефективності знизу подають повітря. Розраховуються як відстійники з урахуванням гідравлічної крупності спливаючих частинок.

Освітлювачі застосовуються для очищення природних вод і для попереднього освітлення СВ. в освітлювачах створюється зважений шар осаду, через який фільтруються СВ.

Процес відстоювання використовується і для очищення частинок, що мають щільність менше, ніж щільність води, такі частинки спливають і забираються з поверхні відстійника (жироловушки та нафтовик). Ефективність для нафти 96-98% для жиру не більше 70%.

Методи захисту атмосфери, їхня класифікація.

Активні – вони передбачають екологізацію технологічних процесів, тобто. створення безвідходних технологій; створення замкнутих технологічних циклів (рідко).

Пасивні методи поділяються на:

1) обмеження викидів:

Удосконалення палива та заміна іншим видом;

Забезпечення повного згоряння палива;

Попереднє очищення сировини від летких домішок;

Підвищення ролі безвідходних джерел енергії (АЕС, сонячна, вітрова).

2) розосередження, локалізація та розсіювання викидів

Вибір провадиться на стадії проектування, будівництва об'єкта викиду;

Не можна будувати у місцях застою повітря;

на певній відстані від житлових зон з урахуванням троянди вітрів;

Д. б. мінімальна кількість днів на рік, у які вітер дме від підприємства до міста;

Розташування виробничих та житлових будівель повинні сприяти наскрізному провітрюванню;

При компонуванні будівель біля магістралі слідує: у центрі лікарні, дит. сади...

Локалізація - це пристрій витяжних шаф видалення ЗВ. Централізація - кілька дрібних джерел поєднують в одне велике джерело для найбільш ефективної роботи очисних споруд (низька вартість очищення повітря). Розсіювання - викид ЗВ у верхній шар атмосфери через труби та подальше його розведення з чистим (найбільш небезпечний з низьких труб). Розосередження – розташування підприємств біля з урахуванням розташування міста, троянди вітрів (на стадії проектування).

3) влаштування санітарно-захисних зон:

Для зниження впливу підприємств на навколишнє середовищенавколо них робляться санітарно-захисні зони;

Санітарно-захисна зона – це смуга землі, яка відокремлює підприємство від житлової забудови. Ширина залежить від потужності, обсягу викидів, концентрації викидів, створюваного шуму. Територія санітарно-захисних зон повинна бути обов'язково озеленена (>=60% від площі) та впорядкована (крім лікарень, парків, стадіонів...)

4) очищення викидів - це уловлювання ЗВ з газів, що відходять.

Всі викиди діляться на парогазові та аерозольні викиди, на виробництві завжди проводиться очищення від пилу від газів.

Очищення від пилу: -сухі методи (пилоосаджувальні камери, пиловловлювачі (інерційні, динамічні, вихрові), циклони, фільтри (волокнисті, тканинні, зернисті, керамічні)); -мокрі методи (газопромивачі (порожнисті, насадкові, тарілчасті, ударно-інерційні, відцентрові, механічні, швидкісні)); -електричні методи (сухі та мокрі електрофільтри).

Очищення від туманів та бризок: - фільтри туманоуловлювачі; - сітчасті бризкоуловлювачі.

I. Будова та склад атмосфери
ІІ. Забруднення атмосфери:

Якість атмосфери та особливості її забруднення;
Основні хімічні домішки, які забруднюють атмосферу.

Основні засоби захисту атмосфери від хімічних домішок;
Класифікація систем очищення повітря та їх параметри.

I. Будова та склад атмосфери

Атмосфера – це газоподібна оболонка Землі, що складається з суміші різних газів і що простягається на висоту понад 100 км. Вона має шарувату будову, що включає ряд сфер та розташовані між ними паузи. Маса атмосфери складає 5,91015 т, об'єм– 13,2-1020 м3. Атмосфера відіграє величезну роль у всіх природних процесах і насамперед регулює тепловий режим та загальні кліматичні умови, а також захищає людство від шкідливого космічного випромінювання.
Основними газовими компонентами атмосфери є азот (78%), кисень (21%), аргон (0,9%) та вуглекислий газ (0,03%). Газовий склад атмосфери змінюється із висотою. У приземному шарі через антропогенні дії кількість вуглекислого газу зростає, а кисню знижується. В окремих регіонах внаслідок господарської діяльності в атмосфері збільшується кількість метану, оксидів азоту та інших газів, що спричиняють такі несприятливі явища, як парниковий ефект, руйнування озонового шару, кислотні дощі, смог.
Циркуляція атмосфери впливає режим річок, грунтово-рослинний покрив, і навіть екзогенні процеси рельєфообразования. І, нарешті, повітря– необхідна умова життя Землі.
Найбільш щільний шар повітря, що прилягає до земної поверхніносить назву тропосфери. Товщина її складає: на середніх широтах 10-12 км, над рівнем моря та на полюсах 1-10 км, а на екваторі 16-18 км.
Через нерівномірність нагрівання сонячної енергії в атмосфері утворюються потужні вертикальні потоки повітря, а в приземному шарі відзначається нестійкість його температури, відносної вологості, тиску і т.п. Але при цьому температура у тропосфері за висотою є стабільною і зменшується на 0,6°С на кожні 100 м у діапазоні від +40 до -50°С. У тропосфері міститься до 80% усієї вологи, що є в атмосфері, у ній утворюються хмари та формуються всі види опадів, які за своєю суттю є очищувачами повітря від домішок.
Вище за тропосферу розташована стратосфера, а між ними знаходиться тропопауза. Товщина стратосфери становить близько 40 км, повітря в ній заряджене, вологість його невисока, при цьому температура повітря від межі тропосфери до висоти 30 км над рівнем моря постійна (близько -50 ° С), а потім вона поступово підвищується до +10 ° С висотою 50 км. Під впливом космічного випромінювання та короткохвильової частини ультрафіолетового випромінювання Сонця молекули газів у стратосфері іонізуються, у результаті утворюється озон. Озоновий шар, розташований до 40 км, відіграє дуже велику роль, оберігаючи все живе Землі від ультрафіолетових променів.
Стратопауза відокремлює стратосферу від мезосфери, що лежить вище, в якій кількість озону зменшується, а температура на висоті приблизно 80 км над рівнем моря становить -70°С. Різкий перепад температур між стратосферою та мезосферою пояснюється наявністю озонового шару.

ІІ. Забруднення атмосфери

1) Якість атмосфери та особливості її забруднення

Під якістю атмосфери розуміють сукупність її властивостей, що визначають ступінь впливу фізичних, хімічних та біологічних факторів на людей, рослинний та тваринний світ, а також на матеріали, конструкції та навколишнє середовище в цілому. Якість атмосфери залежить від її забрудненості, причому самі забруднення можуть потрапляти до неї від природних та антропогенних джерел. З розвитком цивілізації у забрудненні атмосфери дедалі більше превалюють антропогенні джерела.
Залежно від форми матерії забруднення поділяють на речовинні (інгредієнтні), енергетичні (параметричні) та речовинно-енергетичні. До перших відносять механічні, хімічні та біологічні забруднення, які зазвичай поєднують загальним поняттям «домішки», до других – теплові, акустичні, електромагнітні та іонізуючі випромінювання, а також випромінювання оптичного діапазону; до третіх – радіонукліди.
У глобальному масштабі найбільшу небезпеку становить забруднення атмосфери домішками, оскільки повітря виступає посередником забруднення від інших об'єктів природи, сприяючи поширенню великих мас забруднення значні відстані. Промисловими викидами, що переносяться повітрям, забруднюється Світовий океан, закисляються грунт і вода, змінюється клімат і руйнується озоновий шар.
Під забрудненням атмосфери розуміють привнесення до неї домішок, які у природному повітрі чи змінюють співвідношення між інгредієнтами природного складу повітря.
Чисельність населення Землі та темпи його зростання є визначальними факторами підвищення інтенсивності забруднення всіх геосфер Землі, в тому числі і атмосфери, тому що з їх збільшенням зростають обсяги та темпи всього того, що видобувається, виробляється, споживається та вирушає у відходи. Найбільше забруднення атмосфери спостерігається в містах, де звичайні забруднювачі - це пил, сірчистий газ, оксид вуглецю, діоксид азоту, сірководень та ін. , Метилметакрилат. Загалом у містах налічується кілька сотень різних забруднювачів повітря.
Особливу тривогу викликають забруднення атмосфери новоствореними речовинами та сполуками. ВООЗ зазначає, що із 105 відомих елементів таблиці Менделєєва 90 використовуються у виробничій практиці, а на їх базі отримано понад 500 нових хімічних сполук, майже 10% з яких шкідливі чи особливо шкідливі.
2) Основні хімічні домішки,
забруднюючі атмосферу

Розрізняють природні домішки, тобто. обумовлені природними процесами, та антропогенні, тобто. що виникають у результаті господарську діяльність людства (рис. 1). Рівень забруднення атмосфери домішками від природних джерел є тлом і має малі відхилення від середнього рівня часу.

Рис. 1. Схема процесів викидів речовин в атмосферу та трансформації
вихідних речовин у продукти з наступним випаданням у вигляді опадів

Антропогенні забруднення відрізняються різноманіттям видів домішок та численністю джерел їх викиду. Найбільш стійкі зони із підвищеними концентраціями забруднень виникають у місцях активної життєдіяльності людини. Встановлено, що кожні 10-12 років обсяг світового промислового виробництва подвоюється, а це супроводжується приблизно таким самим зростанням обсягу забруднення, що викидається в навколишнє середовище. По ряду забруднень темпи зростання їх викидів значно вищі за середні. До таких відносяться аерозолі важких та рідкісних металів, синтетичні сполуки, що не існують і не утворюються в природі, радіоактивні, бактеріологічні та інші забруднення.
Домішки надходять в атмосферу у вигляді газів, парів, рідких та твердих частинок. Гази та пари утворюють з повітрям суміші, а рідкі та тверді частинки - аерозолі (дисперсні системи), які поділяють на пил (розміри частинок більше 1 мкм), дим (розміри твердих частинок менше 1 мкм) та туман (розмір рідких частинок менше 10 мкм) ). Пил, у свою чергу, може бути великодисперсним (розмір частинок більше 50 мкм), середньодисперсним (50-10 мкм) і дрібнодисперсним (менше 10 мкм). Залежно від розміру рідкі частинки поділяються на супертонкий туман (до 0,5 мкм), тонкодисперсний туман (0,5-3,0 мкм), грубодисперсний туман (3-10 мкм) та бризки (понад 10 мкм). Аерозолі найчастіше полідисперсні, тобто. містять частинки різного розміру.
Основними хімічними домішками, що забруднюють атмосферу, є: оксид вуглецю (СО), діоксид вуглецю (СО 2), діоксид сірки (SO 2), оксиди азоту, озон, вуглеводні, сполуки свинцю, фреони, промислові пилу.
Основними джерелами антропогенних аерозольних забруднень повітря є теплоелектростанції (ТЕС), що споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові та інші заводи. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються великою хімічною різноманітністю. Найчастіше в їх складі виявляються сполуки кремнію, кальцію та вуглецю, рідше– оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селену, миш'яку, берилію, кадмію, хрому, кобальту, молібдену, а також азбесту. Ще більша різноманітність властиво органічному пилу, що включає аліфатичні та ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утворюється при спалюванні залишкових нафтопродуктів, у процесі піролізу на нафтопереробних, нафтохімічних та інших підприємствах.
До постійних джерел аерозольного забруднення належать промислові відвали.– штучні насипи з перевідкладеного матеріалу, переважно розкривних порід, що утворюються при видобутку корисних копалин або з відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС. Виробництво цементу та інших будівельних матеріалів є джерелом забруднення атмосфери пилом.
Спалювання кам'яного вугілля, виробництво цементу та виплавка чавуну дають сумарний викид пилу в атмосферу, що дорівнює 170 млн т/р.
Значна частина аерозолів утворюється в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяною парою. До небезпечних факторів антропогенного характеру, які сприяють серйозному погіршенню якості атмосфери, слід зарахувати її забруднення радіоактивним пилом. Час перебування дрібних частинок у нижньому шарі тропосфери становить у середньому кілька діб, а у верхньому– 20-40 діб. Що стосується частинок, що потрапили до стратосфери, то вони можуть перебувати в ній до року, а іноді й більше.

ІІІ. Методи та засоби захисту атмосфери

1) Основні методи захисту атмосфери
від хімічних домішок

Усі відомі методи та засоби захисту атмосфери від хімічних домішок можна об'єднати у три групи.
У першу групу входять заходи, створені задля зниження потужності викидів, тобто. зменшення кількості речовини, що викидається в одиницю часу. До другої групи входять заходи, спрямовані на захист атмосфери шляхом обробки та нейтралізації шкідливих викидів спеціальними системами очищення. До третьої групи входять заходи щодо нормування викидів як на окремих підприємствах і пристроях, так і в регіоні загалом.
Для зниження потужності викидів хімічних домішок в атмосферу найбільше широко використовують:

заміну менш екологічних видів палива екологічними;
спалювання палива за спеціальною технологією;
створення замкнутих виробничих циклів

Для зменшення потужності викиду сірки тверде, порошкоподібне або рідке паливо спалюють у киплячому шарі, що формується з твердих частинок золи, піску або інших речовин (інертних або реакційно-здатних). Тверді частинки вдуваються в гази, що проходять, де вони завихряються, інтенсивно перемішуються і утворюють примусово рівноважний потік, який в цілому володіє властивостями рідини.
Попередній газифікації піддаються вугілля та нафтові палива, проте на практиці найчастіше застосовують газифікацію вугілля. Оскільки в енергетичних установках одержуваний і газ, що відходить, можуть бути ефективно очищені, то концентрації діоксиду сірки і твердих частинок в їх викидах будуть мінімальними.
Одним з перспективних способів захисту атмосфери від хімічних домішок є впровадження замкнутих виробничих процесів, які зводять до мінімуму відходи, що викидаються в атмосферу, вдруге використовуючи їх і споживаючи, тобто перетворюючи їх на нові продукти.

2) Класифікація систем очищення повітря та їх параметри

За агрегатним станом забруднювачі повітря поділяються на пилу, тумани та газопароподібні домішки. Промислові викиди, що містять зважені тверді або рідкі частинки, є двофазними системами. Суцільною фазою в системі є гази, а дисперсною– тверді частинки чи крапельки рідини.
і т.д.................

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти та науки Російської Федерації

Федеральна державна бюджетна освітня установа

вищої професійної освіти

"Донський державний технічний університет" (ДДТУ)

Способи та засоби захисту атмосфери та оцінка їх ефективності

Виконала:

студентка групи МТС ІС 121

Колемасова О.С.

Ростов-на-Дону

Вступ

2. Механічна очистка газів

Використовувані джерела

Вступ

Для атмосфери характерна надзвичайно висока динамічність, обумовлена ​​як швидким переміщенням повітряних мас у латеральному та вертикальному напрямках, так і високими швидкостями, різноманітністю фізико-хімічних реакцій, що протікають у ній. Атмосфера сприймається як величезний " хімічний котел " , який під впливом численних і мінливих антропогенних і природних чинників. Гази та аерозолі, що викидаються в атмосферу, характеризуються високою реакційною здатністю. Пил та сажа, що виникають при згорянні палива, лісових пожежах, сорбують важкі металиі радіонукліди при осадженні на поверхню можуть забруднити великі території, проникнути в організм людини через органи дихання.

Забрудненням атмосфери вважається пряме або опосередковане введення в неї будь-якої речовини в такій кількості, яка впливає на якість та склад зовнішнього повітря, завдаючи шкоди людям, живій та неживій природі, екосистемам, будівельним матеріалам, природним ресурсам - всьому довкіллю.

Очищення повітря від домішок.

Для захисту атмосфери від негативного антропогенного впливу використовують такі заходи:

Екологізацію технологічних процесів;

Очищення газових викидіввід шкідливих домішок;

розсіювання газових викидів в атмосфері;

Влаштування санітарно-захисних зон, архітектурно-планувальні рішення.

Безвідходна та маловідходна технологія.

Екологізація технологічних процесів - це створення замкнутих технологічних циклів, безвідходних і маловідходних технологій, що унеможливлюють потрапляння в атмосферу шкідливих забруднюючих речовин.

Найбільш надійним і економічним способом охорони біосфери від шкідливих газових викидів є перехід до безвідходного виробництва, або безвідходним технологіям. Термін "безвідходна технологія" вперше запропоновано академіком М.М. Семеновим. Під ним мається на увазі створення оптимальних технологічних систем із замкнутими матеріальними та енергетичними потоками. Таке виробництво не повинно мати стічних вод, шкідливих викидів в атмосферу та твердих відходів та не повинно споживати воду з природних водойм. Тобто розуміють принцип організації та функціонування виробництв, при раціональному використанні всіх компонентів сировини та енергії у замкнутому циклі: (первинні сировинні ресурси – виробництво – споживання – вторинні сировинні ресурси).

Звичайно, поняття "безвідходне виробництво" має дещо умовний характер; це ідеальна модель виробництва, тому що в реальних умовах не можна повністю ліквідувати відходи та позбутися впливу виробництва на довкілля. Точніше слід називати такі системи маловідходними, що дають мінімальні викиди, за яких шкода природним екосистемам буде мінімальною. Маловідходна технологія є проміжним ступенем під час створення безвідходного виробництва.

1. Розробка безвідходних технологій

Нині визначилося кілька основних напрямів охорони біосфери, які зрештою ведуть до створення безвідходних технологій:

1) розробка та впровадження принципово нових технологічних процесів та систем, що працюють за замкненим циклом, що дозволяють виключити утворення основної кількості відходів;

2) переробка відходів виробництва та споживання як вторинна сировина;

3) створення територіально-промислових комплексів із замкнутою структурою матеріальних потоків сировини та відходів усередині комплексу.

Важливість економного та раціонального використання природних ресурсівне потребує обґрунтувань. У світі безперервно зростає потреба у сировині, виробництво якої обходиться все дорожче. Будучи міжгалузевою проблемою, розробка маловідходних та безвідходних технологій та раціональне використання вторинних ресурсів потребує прийняття міжгалузевих рішень.

Розробка та впровадження принципово нових технологічних процесів та систем, що працюють за замкненим циклом, що дозволяють виключити утворення основної кількості відходів, є основним напрямом технічного прогресу.

Очищення газових викидів від шкідливих домішок

Газові викиди класифікуються з організації відведення та контролю - на організовані та неорганізовані, за температурою на нагріті та холодні.

Організований промисловий викид - це викид, що надходить в атмосферу через спеціально споруджені газоходи, димарі, труби.

Неорганізовані називають промислові викиди, що у атмосферу як ненаправлених потоків газу результаті порушення герметичності устаткування. Відсутність або незадовільну роботу обладнання з відсмоктування газу в місцях завантаження, вивантаження та зберігання продукту.

Для зниження забруднення атмосфери від промислових викидів використовують системи очищення газів. Під очищенням газів розуміють відокремлення від газу або перетворення на нешкідливий стан забруднюючої речовини, що надходить від промислового джерела.

2. Механічна очистка газів

Вона включає сухі та мокрі методи.

Очищення газів у сухих механічних пиловловлювачах.

До сухих механічних пиловловлювачів відносяться апарати, в яких використані різні механізми осадження: гравітаційний (пилоосаджувальна камера), інерційний (камери, осадження пилу в яких відбувається в результаті зміни напрямку руху газового потоку або установки на його шляху перешкоди) і відцентровий.

Гравітаційне осадження засноване на осадженні завислих частинок під дією сили тяжіння під час руху запиленого газу з малою швидкістю без зміни напрямку потоку. Процес проводять у відстійних газоходах та пилоосаджувальних камерах (рис. 1). Для зменшення висоти осадження частинок в камерах для осадження встановлено на відстані 40-100 мм безліч горизонтальних полиць, що розбивають газовий потік на плоскі струмені. Гравітаційне осадження діє лише для великих частинок діаметром понад 50-100 мкм, причому ступінь очищення не перевищує 40-50%. Метод придатний лише попередньої, грубої очищення газів.

Пилоосаджувальні камери (рис. 1). Осадження зважених у газовому потоці частинок у пилеосаджувальних камерах відбувається під дією сил тяжіння. Найпростішими конструкціями апаратів цього є відстійні газоходи, снабжаемые іноді вертикальними перегородками для кращого осадження твердих частинок. Для очищення гарячих пічних газів широко застосовують багатополочні пилоосаджувальні камери.

Пилоосаджувальна камера складається: 1 - вхідний патрубок; 2 – вихідний патрубок; 3 – корпус; 4 - бункер завислих частинок.

Інерційне осадження засноване на прагненні зважених частинок зберігати початковий напрямок руху при зміні напряму газового потоку. Серед інерційних апаратів найчастіше застосовують жалюзійні пиловловлювачі з великою кількістю щілин (жалюзі). Гази знепилюються, виходячи через щілини і змінюючи при цьому напрямок руху, швидкість газу на вході в апарат становить 10-15 м/с. Гідравлічний опір апарату 100-400 Па (10-40 мм вод. ст.). Частинки пилу з d< 20 мкм в жалюзийных аппаратах не улавливаются. Степень очистки в зависимости от дисперсности частиц составляет 20-70%. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа. Помимо малой эффективности недостаток этого метода - быстрое истирание или забивание щелей.

Дані апарати відрізняються простотою виготовлення та експлуатації, їх досить широко використовують у промисловості. Але ефективність уловлювання не завжди достатня.

Відцентрові методи очищення газів засновані на дії відцентрової сили, що виникає при обертанні газового потоку, що очищається, в очисному апараті або при обертанні частин самого апарату. Як відцентрові апарати пилеочищення застосовують циклони (рис.2) різних типів: батарейні циклони, що обертаються пиловловлювачі (ротоклони) та ін. Циклони найбільш часто застосовують у промисловості для осадження твердих аерозолів. Циклони характеризуються високою продуктивністю газу, простотою пристрою, надійністю в роботі. Ступінь очищення від пилу залежить від розмірів частинок. Для циклонів високої продуктивності, зокрема батарейних циклонів (продуктивністю понад 20 000 м 3 /год), ступінь очищення становить близько 90% при діаметрі часток d > 30 мкм. Для частинок з d = 5-30 мкм ступінь очищення знижується до 80%, а при d = = 2-5 мкм вона не перевищує 40%.

атмосфера промисловий викид очищення

На рис. 2 повітря вводиться тангенціально у вхідний патрубок (4) циклону, що являє собою закручує апарат. Потік, що тут сформувався, опускається по кільцевому простору, утвореному циліндричною частиною циклону (3) і вихлопною трубою (5), в його конусну частину (2), а потім, продовжуючи обертатися, виходить з циклону через вихлопну трубу. (1) - пиловипускний пристрій.

Аеродинамічні сили викривляють траєкторію частинок. При обертально-низхідному русі запиленого потоку пилові частинки досягають внутрішньої поверхні циліндра, відокремлюються від потоку. Під впливом сили тяжіння і захоплюючої дії потоку частинки, що відокремилися, опускаються і через пиловипускний отвір проходять в бункер.

Більш висока ступінь очищення повітря від пилу в порівнянні з сухим циклоном може бути отримана в пиловловлювачів мокрого типу (рис. 3), в яких пил уловлюється в результаті контакту частинок з рідиною, що змочує. Цей контакт може здійснюватися на змочених стінках, обтічних повітрям, краплях або вільної поверхні води.

На рис. 3 представлений циклон з водяною плівкою. Запилене повітря подається через повітропровід (5) у нижню частину апарату тангенційно зі швидкістю 15-21 м/с. Закручений повітряний потік, рухаючись вгору, зустрічає плівку води, що стікає вниз поверхнею циліндра (2). Очищене повітря відводиться з верхньої частини апарату (4) також тангенційно за напрямом обертання повітряного потоку. У циклоні з водяною плівкою немає вихлопної труби, властивої сухим циклонам, що дозволяє зменшити діаметр його циліндричної частини.

Внутрішня поверхня циклону безперервно зрошується водою із сопл (3), розміщених по колу. Плівка води на внутрішній поверхні циклону має бути суцільною, тому сопла встановлені так, що струмені води направлені по дотичній до поверхні циліндра по ходу обертання повітряного потоку. Пил, захоплений водяною плівкою, стікає разом з водою в конічну частину циклону і видаляється через патрубок (1), занурений у воду відстійника. Відстоялася вода знову подається в циклон. Швидкість повітря на вході циклону 15–20 м/с. Ефективність циклонів з водяною плівкою становить для пилу розміром частинок до 5 мкм - 88-89%, для пилу з більшими частинками - 95-100%.

Іншими типами відцентрового пиловловлювача служать ротоклон (рис. 4) і скрубер (рис. 5).

Циклонні апарати найбільш поширені в промисловості, так як у них відсутні рухомі частини в апараті і висока надійність роботи при температурі газів до 500 0 С, уловлювання пилу в сухому вигляді, майже постійний гідравлічний опір апарату, простота виготовлення, високий ступінь очищення.

Рис. 4 - Газопромивач з центральною опускною трубою: 1 - вхідний патрубок; 2 – резервуар з рідиною; 3 - сопло

Запилений газ входить центральною трубою, з великою швидкістю вдаряється об поверхню рідини і, повертаючи на 180°, видаляється з апарату. Частинки пилу при ударі проникають у рідину та у вигляді шламу періодично або безперервно відводяться з апарату.

Недоліки: високий гідравлічний опір 1250-1500 Па, погане вловлювання частинок розміром менше 5 мкм.

Порожнисті форсуночні скрубери є колонами круглого або прямокутного перерізу, в яких здійснюється контакт між газами та краплями рідини, що розпорошується форсунками. У напрямку руху газів та рідини порожнисті скрубери діляться на протиточні, прямоточні та з поперечним підведенням рідини. При мокрому знепилюванні зазвичай застосовують апарати з протиспрямованим рухом газів та рідини, рідше – з поперечним підведенням рідини. Прямотувальні порожнисті скрубери широко використовуються при випарному охолодженні газів.

У протиточному скрубері (рис. 5) краплі з форсунок падають назустріч запиленому потоку газів. Краплі мають бути досить великими, щоб не бути віднесеними газовим потоком, швидкість якого зазвичай становить vг = 0,61,2 м/с. Тому в газопромивателях зазвичай встановлюють форсунки грубого розпилення, що працюють при тиску 0,3-0,4 МПа. При швидкостях газів більше 5 м/с після газопромивача необхідна установка краплеуловлювача.

Рис. 5 - Порожнистий скруббер форсунки: 1 - корпус; 2 - газорозподільні грати; 3 - форсунки

Висота апарату зазвичай у 2,5 рази перевищує його діаметр (Н = 2,5D). Форсунки встановлюють в апараті в одному або декількох перерізах: іноді рядами (до 14-16 в перерізі), іноді тільки по осі апарату. При розташуванні форсунок у кілька ярусів можлива комбінована установка розпилювачів: частина смолоскипів спрямована по ходу газів, інша частина – у протилежному напрямку. Для кращого розподілу газів по перерізу апарата в нижній частині скрубера встановлюють газорозподільні грати.

Порожнисті скрубери форсунок широко використовують для уловлювання великого пилу, а також при охолодженні газів і кондиціонування повітря. Питома витрата рідини невелика – від 0,5 до 8 л/м 3 очищеного газу.

Для очищення газів використовують також фільтри. Фільтрація заснована на проходженні очищуваного газу через різні матеріали, що фільтрують. Перегородки, що фільтрують, складаються з волокнистих або зернистих елементів і умовно поділяються на наступні типи.

Гнучкі пористі перегородки - тканинні матеріали із природних, синтетичних або мінеральних волокон, неткані волокнисті матеріали (повсті, папери, картон) пористі листи (губчаста гума, пінополіуретан, мембранні фільтри).

Фільтрація - дуже поширений прийом тонкого очищення газів. Її переваги – порівняльна низька вартість обладнання (за винятком металокерамічних фільтрів) та висока ефективність тонкого очищення. Недоліки фільтрації високий гідравлічний опір та швидке забивання фільтруючого матеріалу пилом.

3. Очищення викидів газоподібних речовин, промислових підприємств

В даний час, коли безвідходна технологія знаходиться в періоді становлення і повністю безвідходних підприємств ще немає, основним завданням газоочищення є доведення вмісту токсичних домішок у газових домішках до гранично допустимих концентрацій (ГДК), встановлених санітарними нормами.

Промислові способи очищення газових викидів від газо- та пароподібних токсичних домішок можна розділити на п'ять основних груп:

1. Метод абсорбції - полягає в поглинанні окремих компонентів газоподібної суміші абсорбентом (поглиначем), в якості якого виступає рідина.

Абсорбенти, що застосовуються у промисловості, оцінюються за такими показниками:

1) абсорбційна ємність, тобто. розчинність видобутого компонента в поглиначі в залежності від температури та тиску;

2) селективність, що характеризується співвідношенням розчинностей газів, що розділяються, і швидкостей їх абсорбції;

3) мінімальний тиск пари, щоб уникнути забруднення очищуваного газу парами абсорбенту;

4) дешевизна;

5) відсутність корозії на апаратуру.

Як абсорбенти застосовують воду, розчини аміаку, їдких і карбонатних лугів, солей марганцю, етаноламіни, масла, суспензії гідроксиду кальцію, оксидів марганцю і магнію, сульфат магнію та ін. Наприклад, для очищення газів від аміаку, хлористого і фтористого водню використовують воду, для уловлювання водяної пари - сірчану кислоту, для уловлювання ароматичних вуглеводнів - олії.

Абсорбційне очищення - безперервний і, як правило, циклічний процес, оскільки поглинання домішок зазвичай супроводжується регенерацією поглинального розчину та його поверненням на початку циклу очищення. При фізичній абсорбції регенерацію абсорбенту проводять нагріванням та зниженням тиску, внаслідок чого відбувається десорбція поглиненої газової домішки та її концентровано.

Для реалізації процесу очищення застосовують абсорбери різних конструкцій (плівкові, насадкові, трубчасті та ін.). Найбільш поширений насадковий скрубер, що застосовується для очищення газів від діоксиду сірки, сірководню, хлороводню, хлору, оксиду та діоксиду вуглецю, фенолів і т.д. У насадкових скруберах швидкість масообмінних процесів мала через малоінтенсивного гідродинамічного режиму цих реакторів, що працюють при швидкості газу 0,02-0,7 м/с. Об'єми апаратів тому великі та установки громіздкі.

Рис. 6 - Насадковий скрубер з поперечним зрошенням: 1 - корпус; 2 – форсунки; 3 - зрошувальний пристрій; 4 - опорні грати; 5 – насадка; 6 - шламозбірник

Абсорбційні методи характеризуються безперервністю та універсальністю процесу, економічністю та можливістю вилучення великих кількостей домішок із газів. Недолік цього в тому, що насадочні скрубери, барботажные і навіть пінні апарати забезпечують достатньо високий рівеньвилучення шкідливих домішок (до ГДК) та повну регенерацію поглиначів тільки при великій кількості щаблів очищення. Тому технологічні схеми мокрого очищення, як правило, складні, багатоступінчасті та очисні реактори (особливо скрубери) мають великі обсяги.

Будь-який процес мокрого абсорбційного очищення вихлопних газів від газо- і пароподібних домішок доцільний тільки у разі його циклічності та безвідходності. Але й циклічні системи мокрого очищення конкурентоспроможні лише тоді, коли вони поєднані з пилеочищенням та охолодженням газу.

2. Метод хемосорбції - заснований на поглинанні газів і пар твердими та рідкими поглиначами, внаслідок чого утворюються мало леткі та малорозчинні сполуки. Більшість хемосорбційних процесів газоочищення оборотні, тобто. при підвищенні температури поглинального розчину хімічні сполуки, що утворилися при хемосорбції, розкладаються з регенерацією активних компонентів поглинального розчину та десорбцією поглиненої з газу домішки. Цей прийом покладено основою регенерації хемосорбентів в циклічних системах газоочистки. Хемосорбція особливо застосовна для тонкої очистки газів при порівняно невеликій початковій концентрації домішок.

3. Метод адсорбції - заснований на уловлюванні шкідливих газових домішок поверхнею твердих тіл, високопористих матеріалів, що мають розвинену питому поверхню.

Адсорбційні методи застосовують для різних технологічних цілей - поділ парогазових сумішей на компоненти з виділенням фракцій, осушення газів та для санітарного очищення газових вихлопів. Останнім часом адсорбційні методи виходять на перший план як надійний засібзахисту атмосфери від токсичних газоподібних речовин, що забезпечує можливість концентрування та утилізації цих речовин.

Промислові адсорбенти, які найчастіше застосовуються в газоочищенні, - це активоване вугілля, силікагель, алюмогель, природні та синтетичні цеоліти (молекулярні сита) Основні вимоги до промислових сорбентів – висока поглинальна здатність, вибірковість дії (селективність), термічна стійкість, тривала служба без зміни структури та властивостей поверхні, можливість легкої регенерації. Найчастіше для санітарного очищення газів застосовують активне вугілля завдяки його високій поглинальній здатності та легкості регенерації. Відомі різні конструкції адсорбентів (вертикальні, які використовуються при малих витратах, горизонтальні, при великих витратах, кільцеві). Очищення газу здійснюють через нерухомі шари адсорбенту і шари, що рухаються. Газ, що очищається, проходить адсорбер зі швидкістю 0,05-0,3 м/с. Після очищення адсорбер перемикається на регенерацію. Адсорбційна установка, що складається з декількох реакторів, працює в цілому безперервно, тому що одночасно одні реактори знаходяться на стадії очищення, а інші - на стадіях регенерації, охолодження та ін Регенерацію проводять нагріванням, наприклад, випалюванням органічних речовин, Пропусканням гострої або перегрітої пари, повітря, інертного газу (азоту). Іноді адсорбент, який втратив активність (екранований пилом, смолою) повністю замінюють.

Найбільш перспективні безперервні циклічні процеси адсорбційної очистки газів в реакторах з рухомим або зваженим шаром адсорбенту, які характеризуються високими швидкостями газового потоку (на порядок вище, ніж у періодичних реакторах), високою продуктивністю газу і інтенсивністю роботи.

Загальні переваги адсорбційних методів очищення газів:

1) глибоке очищення газів від токсичних домішок;

2) порівняльна легкість регенерації цих домішок із перетворенням їх у товарний продукт або поверненням у виробництво; у такий спосіб здійснюється принцип безвідходної технології. Адсорбційний метод особливо раціональний видалення токсичних домішок (органічних сполук, парів ртуті та інших.), які у малих концентраціях, тобто. як завершальний етап санітарного очищення газів, що відходять.

Недоліки більшості адсорбційних установок – періодичність.

4. Метод каталітичного окислення - заснований на видаленні домішок з газу, що очищається в присутності каталізаторів.

Дія каталізаторів проявляється у проміжному хімічному взаємодії каталізатора з реагуючими речовинами, у результаті утворюється проміжні сполуки.

В якості каталізаторів застосовують метали та їх сполуки (оксиди міді, марганцю та ін.). Каталізатори мають вигляд куль, кілець або іншу форму. Особливо широко цей метод використовують для очищення вихлопних газів. Через війну каталітичних реакцій домішки, що у газі, перетворюються на інші сполуки, тобто. на відміну від розглянутих методів домішки не вилучаються з газу, а трансформуються в нешкідливі сполуки, присутність яких допустимо у вихлопному газі, або сполуки, що легко видаляються з газового потоку. Якщо речовини, що утворилися, підлягають видаленню, то потрібні додаткові операції (наприклад, вилучення рідкими або твердими сорбентами).

Каталітичні методи набувають все більшого поширення завдяки глибокого очищеннягазів від токсичних домішок (до 99,9%) при порівняно невисоких температурах та звичайному тиску, а також за дуже малих початкових концентрацій домішок. Каталітичні способи дозволяють утилізувати реакційну теплоту, тобто. створювати енерготехнологічні системи. Установки каталітичного очищення прості в експлуатації та малогабаритні.

Недолік багатьох процесів каталітичного очищення - утворення нових речовин, які підлягають видаленню з газу іншими методами (абсорбція, адсорбція), що ускладнює встановлення та знижує загальний економічний ефект.

5. Термічний метод полягає у очищенні газів перед викидом в атмосферу шляхом високотемпературного допалювання.

Термічні методи знешкодження газових викидів застосовні за високої концентрації горючих органічних забруднювачів чи оксиду вуглецю. Найпростіший метод- факельне спалювання - можливе, коли концентрація горючих забруднювачів близька до нижньої межі займання. У цьому випадку домішки є паливом, температура процесу 750-900°С і теплоту горіння домішок можна утилізувати.

Коли концентрація горючих домішок менше нижньої межі займання, необхідно підводити деяку кількість теплоти ззовні. Найчастіше теплоту підводять добавкою пального газу і його спалюванням в газі, що очищається. Горючі гази проходять систему утилізації теплоти та викидаються в атмосферу.

Такі енерготехнологічні схеми застосовують при досить високому вмісті горючих домішок, інакше зростає витрата палива, що додається.

Використовувані джерела

1. Екологічна доктрина Російської Федерації. Офіційний сайт державної службиохорони навколишнього природного середовища Росії - eco-net/

2. Внуков А.К., захист атмосфери від викидів енергооб'єктів. Довідник, М: Енергоатоміздат, 2001

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Проектування апаратурно-технологічної схеми захисту атмосфери промислових викидів. Екологічне обґрунтування технологічних рішень, що приймаються. Захист природного середовища від антропогенної дії. Кількісна характеристика викидів.

дипломна робота , доданий 17.04.2016


Перегрів нелетких речовин. Фізичні обгрунтування перегрівів. Термодинамічна стабільність метастабільного стану речовини. Схема встановлення контактного термічного аналізу та реєстратора. Недоліки основних способів очищення атмосфери.

реферат, доданий 08.11.2011


Короткий опис технології очищення повітря. Застосування та характеристика адсорбційного методу захисту атмосфери. Адсорбційні вугільні фільтри. Очищення від сірковмісних сполук. Адсорбційна регенераційна система очищення повітря "АРС – аеро".

курсова робота , доданий 26.10.2010


Основні поняття та визначення процесів пиловловлення. Гравітаційні та інерційні методи сухого очищення газів та повітря від пилу. Мокрі пиловловлювачі. Деякі інженерні розробки. Пилоуловлювач на основі відцентрової та інерційної сепарації.

курсова робота , доданий 27.12.2009


Безвідходна та маловідходна технологія. Очищає газові викиди від шкідливих домішок. Очищення газів у сухих механічних пиловловлювачах. Промислові засоби очищення газових викидів від пароподібних токсичних домішок. Метод хемосорбції та адсорбції.

контрольна робота , доданий 06.12.2010


Будова та склад атмосфери. Забруднення атмосфери. Якість атмосфери та особливості її забруднення. Основні хімічні домішки, які забруднюють атмосферу. Методи та засоби захисту атмосфери. Класифікація систем очищення повітря та їх параметри.

реферат, доданий 09.11.2006


Двигун як джерело забруднення атмосфери, характеристика токсичності відпрацьованих газів. Фізико-хімічні засади очищення відпрацьованих газів від шкідливих компонентів. Оцінка негативного впливу експлуатації судна на навколишнє середовище.

курсова робота , доданий 30.04.2012


Характеристика викидів у деревообробному цеху при шліфуванні: забруднення атмосфери, води та ґрунту. Види шліфувальних верстатів. Вибір способу очищення викидів. Утилізація твердих відходів. Апаратно-технологічне оформлення системи захисту атмосфери.

курсова робота , доданий 27.02.2015


Застосування технічних засобівочищення димових газів як основний захід із захисту атмосфери. Сучасні методикирозробки технічних засобів та технологічних процесів очищення газів у скрубері Вентурі. Розрахунки конструктивних властивостей.

курсова робота , доданий 01.02.2012


Вплив на атмосферу. Уловлювання твердих речовин із димових газів ТЕС. Напрями захисту атмосфери. Основні показники роботи золоуловлювача. Основний принцип роботи електрофільтру. Розрахунок батарейного циклону. Викиди золи та очищення від них.

Забруднювачі повітря можуть перебувати в різному агрегатному стані- це може бути стан пилу, туману, газопароподібних домішок. Їх можна поділити на первинні– ці забруднювачі безпосередньо надходять в атмосферу та вторинні, що є результатом їх перетворень.

Зауваження 1

Наприклад, сірчистий газ, що надходить в атмосферу, окислюється до сірчаного ангідриду. Взаємодіючи з водяною парою сірчаний ангідрид, утворює краплі сірчаної кислоти, утворюючи кислотні дощі.

У викидах промислових підприємств містяться тверді завислі або рідкі частинки. Вони є двофазнісистеми. Газив цій системі є суцільною фазою, а тверді чи рідкічастинки відносяться до дисперсної фази. Виходячи з цього, системи очищення повітря мають бути різні.

Очищення від пилу складається з 4-х основних груп:

1. Сухі пиловловлювачі;
2. Мокрі пиловловлювачі;
3. Електрофільтри;
4. Фільтри.

Пилоуловлювачі та електрофільтривикористовуються тоді, коли вміст пилу у повітрі підвищено. Тонка очищення повітря при концентрації домішок менше $100$ мг/куб. м здійснюється за допомогою фільтрів. Присутні у повітрі домішки у вигляді рідин – кислот, лугів, масел, що створюють туман, прибирають за допомогою туманоуловлювачіві використовують для цього волокнисті фільтри. Від обраного способу очищення повітря залежать засоби захисту від газоподібних домішок.

У зв'язку з цим виділяють:

1. Метод промивання шкідливих речовинїх розчинниками або метод абсорбції;
2. Метод адсорбції. Газоподібні домішки поглинаються з допомогою каталізаторів;
3. Метод хемосорбції, за допомогою якого відбувається промивання викидів розчинами реагентів Реагенти пов'язують хімічно домішки;
4. Спалювання чи метод термічної нейтралізації;
5. Каталітичний метод.

Весь процес очищення повітря можна охарактеризувати основними параметрами:

Наскільки ефективне загальне очищення повітря, що показує ступінь зниження шкідливих речовин у застосовуваному засобі. Ефективність характеризується коефіцієнтом $h= \frac(C_(вх) – C_(вих))(C_(вх)).$ Cвх і Cвих, що становлять концентрацію шкідливих речовин до і після очищення повітря.

Виявляється гідравлічний опір. Це різниця тиску на вході та виході із системи очищення $DP=\frac(xrV2)(2)$, $X$ – гідравлічний опір, $r$– щільність повітря (кг/ куб. м), $V$ – швидкість повітря (М/с). Продуктивність процесу показує, який обсяг повітря проходить через систему за одиницю часу (куб.м/годину).

Механічні системи очищення повітря

Щоб промислові викиди очистити від твердих та рідких шкідливих домішок використовують уловлювальні апаратирізних конструкцій.

Принцип їхньої роботи:

Інертне осадження. Суть його у тому, що напрям вектора швидкості руху викиду різко змінюється. Під дією інерційних сил тверді частинки рухатимуться в колишньому напрямку і потраплятимуть до приймального бункеру.

Осадження гравітаційними силами . Осадження під їх дією відбувається через різну кривизну траєкторії руху газів та частинок. Вектор швидкості руху спрямований горизонтально.

Осадження відцентровими силами. Суть його в тому, що шкідливим викидам надається обертальний рух усередині. циклонуі тверді частинки внаслідок цього відцентрової силою відкидаються до сітки. Оскільки відцентрове прискорення більше прискорення сили тяжкості в $1000 разів, то можна видалити навіть дрібні частинки. Циклони, як правило, використовуються для сухого очищення повітря. Частинки пилу осідають на стінках корпусу, а потім потрапляють у бункер. Через спеціальну вихідну трубу виходить чисте повітря. Важливим у цьому процесі є герметичністьбункера, щоб частинки пилу, що осаджуються, не потрапили у вихідну трубу. Концентрація та розмір частинок пилу впливають на ефективність циклонів. Уловлююча здатність циклонів загальною мірою становить $95$%. Невеликі розміри, відсутність рухомих деталей, простота конструкції є основними перевагамициклонів. До недоліківвідносяться витрати енергії на обертання та значний абразивний знос його частин.

Механічна фільтрація викидучерез пористу перегородку. У процесі такої фільтрації затримуються аерозольні частинки і повністю проходить газова складова.

До механічної системиочищення повітря відносяться мокрі пиловловлювачі. Це скрубери, особливістю яких є ефективність очищення від дрібнодисперсного пилу Дані системи очищають від пилу гарячі та вибухонебезпечні гази. Принцип роботи полягає в осадженні частинок пилу під дією сил інерції на поверхню рідких крапель. Як такий хімічний зрошувальний агент може бути вапняне молоко, що подається в скрубер. У цьому випадку відбуватиметься хімічне очищення газів. Сухі пиловловлювачіочищення від пилу повітря, що рухається, виробляють механічно під дією сил гравітації та інерції і називаються інерційними. Якщо напрямок руху повітря буде різко змінено, то частинки пилу за інерцією збережуть напрямок свого руху, вдаряться об поверхню, втратить свою енергію і під дією сил гравітації осядуть у спеціальному бункері.

Один з ефективних способівочищення газів від пилу є електричний спосіб, що здійснюється за допомогою електрофільтрів. У неоднорідному електричному полі, Створюваному між коронуючим і осаджувальним електродами, діє ударна іонізація газу. Забруднені гази, що потрапили між електродами, внаслідок часткової іонізації, проводять електричний струм. Частинки з негативним зарядом прямують до осаджувального електрода, з позитивним зарядом осідають на коронуючому електроді. Якщо врахувати, що частинки пилу отримують в основному негативний заряд, то її основна маса перебуватиме на позитивному осаді. Видалити її з цього електрода не є великою складністю. За допомогою електрофільтрів очищення газів сягає $97$ %. У цьому процесі також є свої переваги- Видаляються дрібні частинки від $ 0,2 $ мкм і свої недоліки– велика витрата енергії, необхідність стежити за чистотою електродів, високі вимоги до техніки безпеки.

Тонку очищення викидіввиробляють за допомогою фільтрів, що мають пористу перегородку. У процесі фільтрування повітря затримує перегородка тверді частинки. Найчастіше промисловість використовує тканинні рукавні фільтри,у корпусі яких встановлюється необхідна кількість рукавів. Забруднене повітря подається на рукави, а очищене повітря виходить через патрубок. Оскільки рукави містять забруднені частинки і насичені ними, їх зазвичай продувають і струшують видалення осадженої пилу.

Фізико-хімічні методи очищення забрудненого повітря

Серед фізико-хімічних методів очищення повітря слід назвати метод абсорбції. Суть його полягає у поділі на складові частини газоповітряної суміші. Відбувається цей поділ при поглинанні газових компонентів абсорбентом, який і є поглиначем. Абсорбент має певний склад і вибирається виходячи з того, як у ньому розчиняється поглинається газ.

Зауваження 2

Наприклад, щоб видалити з викидів аміак, хлористий водень, як поглинальну рідину застосовують воду. Сірчана кислотавикористовується для уловлювання водяної пари, а в'язкими оліямивидаляють ароматичні вуглеводні.

Найчастіше в абсорбери подається рідкий реагентзамість води. Від скруберів абсорберивідрізняються тим, що мають насадку, яка збільшує площу поверхні контакту газу та рідини. Відбувається механічне і, в основному, хімічне очищення газів від низки шкідливих викидів, серед яких оксиди азоту, сірка, вугілля, сірковуглець, меркаптан. Висока швидкість абсорбції досягається при високому тиску та низькій температурі.

Метод адсорбції, серед усіх методів захисту повітряного басейну він відноситься до одного з найбільш поширеніх. В основі методу лежать Фізичні властивостіряду пористих матеріалів, здатних видобувати окремі компоненти з газоповітряної суміші. Основним адсорбентому промисловості є активований вугілля. За допомогою адсорбції проводиться очищення шкідливих викидів за високих температур. Використовують активоване вугілля для очищення газів від рекуперації розчинників, погано пахнуть речовин та ін. З точки зору конструкції адсорбери є заповнені адсорбентом вертикальні або горизонтальні ємності і через них проходить потік газів, що очищаються.

Хемосорбціяяк метод очищення заснована на поглинанні парів та газів. Поглинання здійснюється рідкими або твердими поглиначами з утворенням хімічних сполук. Застосовувані цього методу установки нагадують абсорбери.

Каталітичний методвикористовує спеціальну речовину – каталізаторПри взаємодії з яким токсичні компоненти газоповітряної суміші стають нешкідливими речовинами. Каталізаторами можуть бути металита їх сполуки, наприклад, платина, оксиди міді, марганцю. Каталізатори прискорюють хімічний процес і можуть бути у вигляді куль, кілець, спірального дроту.

Щоб очистити газ від шкідливих речовин використовують термічний методщо вимагає підтримки високих температур та наявності кисню. За допомогою термічних каталізаторів спалюються вуглеводні, оксид вуглецю, викиди, виготовлені з лакофарбового виробництва.

Класичним прикладом очищення газів у такий спосіб є смолоскипи на нафтопереробних заводах. Відпрацьовані гази підприємства, що мають різний вміст горючих речовин, збирають в одну магістраль і на висоті близько $100 м спалюються. Спалювання цих газів обов'язкове, тому що вони отруйні та вибухонебезпечні. Внаслідок спалювання шкідливих домішок відбувається повне очищеннягазів з виділенням оксиду вуглецю та пари, але при цьому витрачається багато палива.