Фізико-хімічні методи очищення забрудненого повітря - студопедія
Системи і апарати пиловловлювання (механічні методи очищення запиленого повітря).
Класифікація систем очищення повітря.
Методи захисту атмосфери від хімічних домішок.
Тема 3. Методи і засоби захисту атмосфери від забруднюючих її речовин.
Всі відомі методи і засоби захисту атмосфери від хімічних домішок можна об'єднати в три групи:
1.меропріятія, спрямовані на зниження потужності викидів, тобто зменшення кількості речовини, що викидається в одиницю часу. Для зниження потужності викидів хімічних домішок в атмосферу найбільш широко використовують:
-заміну менш екологічних видів палива екологічними (застосовують паливо з більш низьким балом забруднення атмосфери);
-спалювання палива за спеціальною технологією (або в киплячому (псевдозрідженому) шарі, якої попередньої їх газифікацією);
-створення замкнутих виробничих циклів (вдруге використовуються і споживаються викидаються в атмосферу відходи).
2. заходи щодо нормування викидів як на окремих підприємствах і пристроях, так і в регіоні в цілому.
3. заходи, спрямовані на захист атмосфери шляхом обробки і нейтралізації шкідливих викидів спеціальними системами очищення.
По агрегатному стані забруднювачі повітря поділяються на пилу, тумани і газопарообразние домішки.
Механічні системи очищення повітря від пилу (див. Рис.2) діляться на чотири основні групи: сухі і мокрі пиловловлювачі, а також електрофільтри і фільтри. При підвищеному вмісті пилу в повітрі використовують пиловловлювачі і електрофільтри. Фільтри застосовують для тонкого очищення повітря з концентрацією домішок менш 100 мг / м 3. Вибір пиловловлюючого пристрої також визначається дисперсним складом вловлюється частки промислового пилу.
Для механічного очищення повітря від туманів (наприклад, кислот, лугів, масел та ін. Рідин) використовують системи фільтрів, які називаються туманоуловітелі.
Засоби захисту повітря від газопарообразних домішок залежать від обраного методу очищення. За характером протікання фізико-хімічних процесів виділяють методи абсорбції (промивка викидів розчинниками домішки), хемосорбції (промивка викидів розчинами реагентів, що зв'язують домішки хімічно), адсорбції (поглинання газоподібних домішок за рахунок каталізаторів), термічної нейтралізації (спалювання) і каталітичний метод.
Процес очищення від шкідливих домішок характеризується трьома основними параметрами: загальної ефективністю очищення, гідравлічним опором, продуктивністю.
1.Загальна ефективність очищення показує ступінь зниження шкідливих домішок в вживаному засобі і характеризується коефіцієнтом
де Свх і Свих - концентрації шкідливих домішок до і після засоби очищення.
2.Гідравліческое опір визначається як різниця тиску на вході Рт і виході Рвих з системи очищення.
3.Проізводітельность систем очищення показує, яка кількість повітря проходить через неї в одиницю часу (м 3 / год).
Сухі пиловловлювачі. До сухим пиловловлювачами відносяться такі, в яких очищення рухомого повітря від пилу відбувається механічно під дією сил гравітації та інерції. Ці системи називаються інерційними, так як в них при різкій зміні напрямку руху повітря частинки пилу, за інерцією зберігаючи напрямок свого руху, вдаряються об поверхню, втрачають свою енергію і під дією сил гравітації осідають в спеціальному бункері.
Для сухого очищення повітря частіше вживають відцентрові знепилюючі системи (циклони). Повітря, потрапляючи у внутрішній корпус циклону, здійснює обертально-поступальний рух уздовж корпусу у напрямку до бункеру (вниз). Під дією сил інерції частинки пилу осідають на стінках корпусу, а потім потрапляють в бункер. Очищене повітря виходить з бункера через вихідну трубу.
Особливістю таких систем очищення є обов'язкова герметичність бункера, в іншому випадку через підсосу повітря обложені частки пилу падають в вихідну трубу. Ефективність циклонів залежить від концентрації пилу і розмірів її частинок і різко знижується при зменшенні цих показників. Загальна ступінь уловлювання циклону становить 95%. Перевага циклонів - простота конструкції, невеликі розміри, відсутність рухомих частин; недоліки - витрати енергії на обертання і великий абразивний знос частин апарату пилом.
Мокрі пиловловлювачі - скрубери. Особливістю цих систем очищення є висока ефективність очищення повітря від дрібнодисперсного пилу (менше 1,0 мкм). Ці системи забезпечують можливість очищення від пилу гарячих і вибухонебезпечних газів. Вони працюють за принципом осадження частинок пилу на поверхню крапель (або плівки) рідини під дією сил інерції і броунівського руху.
Як зрошуваних агента в скрубер може подаватися хімічний агент (наприклад, вапняне молоко), тоді в апараті буде відбуватися хімічне очищення газів.
Електрофільтри. Їх робота заснована на одному з найбільш ефективних видів очищення газів від пилу - електричному. Основний принцип роботи - ударна іонізація газу в неоднорідному електричному полі, яке створюється в зазорі між коронирующим і осаджувальних електродами. Забруднені гази, потрапивши між електродами, здатні проводити електричний струм внаслідок наявної часткової іонізації. Негативно заряджені частинки рухаються до осадительному електроду, позитивно заряджені осідають на коронирующим електроді. Так як більшість частинок пилу отримують негативний заряд, основна маса пилу осідає на позитивному осадітельного електроді, з якого потім легко видаляється. Ефективність очищення газів електрофільтрами досягає 97%. Переваги: здатність очищати гази від дрібних частинок (від 0,2 мкм). Недоліки: значні витрати енергії, необхідність чистити електроди за допомогою струшуючих пристроїв, високі вимоги до техніки безпеки.
Фільтри широко використовуються для тонкого очищення промислових викидів. Робота їх заснована на фільтруванні повітря через пористу перегородку, в процесі якої тверді частинки домішок затримуються на ній. У промисловості найбільш споживані тканинні рукавні фільтри. У корпусі фільтра встановлюється необхідне число рукавів, на які подається забруднене повітря, при цьому очищене повітря виходить через патрубок. Частинки забруднень осідають на фільтрі. Насичені забрудненими частинками рукава продувають і струшують для видалення обложених частинок пилу. Ефективність таких фільтрів досягає 0,99 для частинок розміром понад 0,5 мкм.
Тумановловлювачі. Для очищення повітря від туманів, кислот, лугів, масел і інших рідин використовуються волокнисті фільтри, принцип дії яких заснований на осадженні крапель на поверхні пір з подальшим їх стеканием під дією гравітаційних сил.
Метод абсорбції полягає в поділі газоповітряної суміші на складові частини шляхом поглинання одного або декількох газових компонентів поглиначем (абсорбентом) з утворенням розчину. Склад абсорбенту вибирається з умови розчинення в ньому поглинається газу. Наприклад, для видалення з технологічних викидів таких газів, як аміак, хлористий водень і ін. Доцільно застосовувати в якості поглинальної рідини воду. Для вловлювання водяної пари використовують сірчану кислоту, а ароматичних вуглеводнів - в'язкі масла.
Абсорбери найчастіше представляють собою скрубери, в які подається не вода, а рідкий реагент. В абсорбера на відміну від звичайних скрубберов є насадка для збільшення площі поверхні контакту рідини і газів. У них відбувається механічна і головним чином хімічне очищення газів від таких шкідливих викидів, як оксиди азоту, сірки, вугілля, а також від сірковуглецю і меркаптанів. Швидкість абсорбції залежить головним чином від температури і тиску: чим вище тиск і нижче температура, тим вище швидкість абсорбції.
Метод хемосорбції базується на поглинанні газів і парів твердими або рідкими поглиначами з утворенням хімічних сполук. Реакції хемосорбції екзотермічні (поглинання тепла). Установки для хемосорбції зовні нагадують абсорбери. Обидва ці методу називаються мокрими і в залежності від того, хто очищається компонента і застосовуваного розчинника або поглинача їх ефективність може досягати 0,75-0,92.
Метод адсорбції заснований на фізичних властивостях деяких пористих матеріалів, витягувати з газоповітряної суміші окремі її компоненти. Широко відомий приклад адсорбенту з ультрамікроскопічних структурою - активоване вугілля. Метод адсорбції дозволяє проводити очистку шкідливих викидів при підвищених температурах. Конструктивно адсорбер виконуються у вигляді вертикальних або горизонтальних ємностей, заповнених адсорбентом, через який проходить потік газів, що очищаються.
При каталітичному методі токсичні компоненти газоповітряної суміші, взаємодіючи із спеціальним речовиною - каталізатором, перетворюються в нешкідливі речовини. В якості каталізаторів використовуються метали або їх сполуки (платина, оксиди міді і марганцю та ін.). Каталізатор, що виконується у вигляді куль, кілець або спірального дроту, грає роль прискорювача хімічного процесу. Добавка благородних металів у вигляді плівки на поверхні каталізатора становить соті частки відсотка до його масі.
Термічний метод вимагає підтримки високих температур газу, що очищається і наявності достатньої кількості кисню. У термічних каталізаторах спалюються такі гази, як, наприклад, вуглеводні, оксид вуглецю, викиди лакофарбового виробництва. Ефективність цих систем очищення досягає 0,9-0,99, температура в зоні горіння 500-750 ° С.