Очистка промышленных выбросов

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Загрязнение атмосферного воздуха вредными выбросами - одна из основных глобальных экологических проблем современного человечества. Международный стандарт определяет вредные выбросы как любое загрязнение атмосферы веществами, которые вредны для здоровья или опасны по другим причинам, независимо от их агрегатного состояния.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, приведенным в докладе в мае 2018 года, каждые 9 из 10 человек на планете дышат загрязненным воздухом, а загрязнение атмосферного воздуха твердыми частицами ежегодно приводит к гибели около 7 миллионов человек во всем мире.

1. Источники и состав промышленных выбросов

Все вещества, загрязняющие атмосферу, в зависимости от условий их образования делятся на вещества естественного (природного) и искусственного (антропогенного) происхождения.

Основными источниками поступающих в атмосферу загрязняющих веществ выступают:

· источники природного происхождения, такие как извержение вулканов, ветровая эрозия, лесные пожары и пр.

· сжигание ископаемых видов топлива транспортом;

· промышленные производства, такие как металлургия, нефте- и газохимия;

· сжигание бытовых отходов;

· сельскохозяйственное производство;

· добыча полезных ископаемых открытым способом.

Выбросы промышленных производств являются наиболее опасными по составу загрязняющих веществ и, поскольку данные выбросы подвижны, то могут влиять на окружающую среду на больших площадях.

Методы очистки промышленных выбросов в атмосферный воздух весьма разнообразны. На выбор того или иного метода очистки в первую очередь влияют химических состав и концентрация загрязняющих веществ в выбросах. К наиболее вредным для здоровья и окружающей среды загрязняющим веществам антропогенного происхождения относятся следующие вещества:

· твердые частицы (PM);

· диоксид азота (NO2);

· озон (O3);

· окись углерода (СО);

· диоксид серы (SO2);

· свинец (Pb);

· летучие органические соединения (бензопирен).

Токсичные свойства загрязняющих веществ и, как следствие, причиняемый ими вред, привели к принятию ряда нормативно-правовых актов, которые обязывают осуществлять контроль их содержания и концентрации в газообразных отходах различных промышленных производств. Один из основных правовых актов в области охраны окружающей среды - Федеральный закон от 10 января 2002 года N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды", определяющий «правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды, обеспечивающие сбалансированное решение социально-экономических задач, сохранение благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов…».

В целях предотвращения негативного воздействия на окружающую среду хозяйственной и (или) иной деятельности данным законом устанавливаются нормативы допустимого воздействия на окружающую среду, в том числе нормативы выбросов в атмосферный воздух, количественные значения которых, как для стационарных, так и для передвижных источников, определяются в порядке, установленном Правительством РФ и с использованием методов, утвержденных Приказом Минприроды России.

2. Методы очистки промышленных выбросов в атмосферный воздух: основные принципы

Основными принципами использования методов очистки промышленных выбросов являются:

1. Превентивность, что предполагает: изменение технологического процесса; использование другого сырья, содержащего меньшее количество вредных компонентов (например, замена стандартных реагентов безопасными вариантами); изменение организации труда и внедрение экологических принципов на всех этапах производства.

2. Вторичность, подразумевающая использование промышленных установок для очистки газовых производственных выбросов.

Реализация первого принципа сопровождается высокими временными и материальными затратами. Очевидно, что сложнее изменить технологию производства, чем использовать устройство для сокращения выбросов, которое является побочным для производственного процесса. Но, в конечном итоге, по ряду причин превентивные решения являются более перспективными. Что касается реализации второго принципа, то он как раз лишен недостатков первого, и зачастую является единственно возможным.

3. Очистка промышленных выбросов: методы вторичного сокращения количества загрязнений

Для очистки содержащих парообразные и газообразные загрязнители промышленных выбросов в атмосферу используются следующие методы:

· Адсорбция на активированном угле. Это универсальный метод с широким спектром применения. Метод адсорбции предназначен для очистки отработанных газов от органических растворителей с относительно низкими или переменными концентрациями во времени. Установки, реализующие этот метод разработаны и изготавливаются в широком диапазоне мощностей - от 100 до 100 000 м3/ч и концентрации органических соединений от 0,5 до 100 мг/м3. Эффективность очистки высокая (около 90%), и до 98% в зависимости от типа загрязняющих веществ. Проблема применения этого метода для экологии состоит в том, как использовать отработанный активированный уголь.

· Сжигание в каталитическом слое. Очистка газовых промышленных выбросов сжиганием в каталитическом слое применима к отработанным газам, не содержащим хлористых соединений. Благодаря низкому энергопотреблению технология, основанная на этом методе, особенно подходит для обеззараживания загрязнителей, выбрасываемых промышленностью в воздух. Такие установки предназначены для очистки газов, образующихся при работе таких производств, как например мебельных, химических и пищевых фабрик, фармацевтических предприятий и других промышленных объектов. При концентрациях соединений выше заданных стандартом, установка работает автотермически (без подачи энергии на нагрев реактора).

· Адсорбция и десорбция теплого воздуха и каталитическое сгорание. Газоочистные установки, использующие адсорбционный метод с десорбцией и окислением газов на каталитическом слое, предназначены для очистки отходящих газов от примесей с относительно низкими или переменными концентрациями во времени. Установки этого типа используются в широком диапазоне мощностей от 2000 до 100000 м3/ч и концентрациях соединений от 30 мг/м 3 до 500 мг/м3. Эффективность очистки в зависимости от типа загрязняющих веществ достигает 98%. Это метод, аналогичный по своему принципу методу адсорбции на активированном угле, с той разницей, что десорбированная смесь конденсируется, затем из нее отделяется растворитель, который возвращается в рабочий процесс. Эффективность метода зависит от параметров оборудования и составляет около 95%.

· Термическое сгорание. Этот метод очистки промышленных выбросов в атмосферу включает различные процедуры. При использовании метода термического сгорания газы направляются в трехкамерный реактор (дожигатель). В нем происходит процесс термического разложения паров растворителя, и тепло, выделяемое во время этой реакции, используется для нагрева входных газов, а его избыток - для технологических целей. Благодаря трехступенчатому процессу дожигания эффективность снижения загрязнения составляет 99%. При низких концентрациях органических соединений в отходящем газе необходимо обеспечить энергию, которая используется для сжигания природного газа в газовой горелке. Дымовая составляющая может подаваться в форсажную камеру с содержанием выбросов в пределах 2-5 г/м3

· Биофильтрация. Очистка выбросов на предприятии - эффективный способ для нейтрализации запахов и органических соединений. Условием служит подходящая температура (выше 5 °C) и влажность выбросов (от 40 до 70%). Основным элементом биофильтра вступает слой пористого фильтрующего материала, заселенного микроорганизмами, способными к биологическому разложению загрязняющих воздух веществ. Во время медленной продувки газа, через слой фильтрующего материала загрязняющие вещества поглощаются, а затем разрушаются микроорганизмами.

4. Другие методы очистки промышленных выбросов

Очистка вредных выбросов также может осуществляться:

· Поглощением. С использованием эфира полиэтиленгликоля в качестве абсорбента в колонне со структурным заполнением в противоточной системе удаляются выхлопные газы. Процесс протекает при температуре около 5°С. Десорбция осуществляется из пост-абсорбционной жидкости. Пары растворителя собираются в сепараторе и собираются для дальнейшей обработки, а чистый абсорбент рециркулируется. Такая система позволяет сократить выбросы примерно на 93%.

· Конденсацией. Когда газ охлаждается до достаточно низкой температуры, большинство летучих органических соединений конденсируется. Такой метод относится к одним из самых дорогостоящих, так как для достижения температуры конденсации необходимо использовать более одной ступени охлаждения.

· Горением в факелах. Метод включает сжигание вредных соединений непосредственно в потоке газовой или масляной горелки. Получаемое тепло может быть использовано для отопления или технологических целей. Важным моментом является использование достаточного объема воздуха для полного сжигания летучих органических загрязнителей (ЛОС). Эффективность метода составляет до 99%, но в настоящее время его применяют редко по причине значительных затрат на энергоносители.

· Мембранным разделением. Технология основана на селективной проницаемости газовой смеси через мембраны. Фильтры обычно изготавливают из полидиметилсилоксана - силиконовой резины в виде полых волокон. Такие системы лучше всего подходят для удаления загрязнений из концентрированных потоков промышленных выбросов. Стоимость разделения увеличивается пропорционально расходу газа, но не зависит от концентрации ЛОС. Мембранное разделение часто сочетается с конденсацией, что обеспечивает более эффективную очистку, чем при использовании одного метода. Другим способом снижения выбросов соединений диоксинов и фуранов, а также ртути и других летучих металлов является технология сухой адсорбции (введение порошкообразного активированного угля в поток выхлопных газов с последующей очисткой газов в фильтре).

5. Где необходима очистка воздуха

В целом, аспирационные установки есть почти на каждом производстве. Где-то они больше, где-то меньше. Могут иметь разные задачи, производительность и т.д.

Чаще всего системы очистки воздуха необходимы таким сферам: Металлургия:

черная металлургия (сажа, оксиды серы, углерода, марганец, фосфор, пары ртути, свинец, фенол, аммиак и т.д.) цветная металлургия (твердые частицы, оксиды серы, углерода и другие токсичные вещества). Горно-обогатительные комбинаты (сажа, оксиды азота, серы, углерода, формальдегиды).

· Нефтеперерабатывающая промышленность (сероводород, оксиды серы, азота и углерода).

· Химических производства (оксиды серы и азота, хлор, аммиак, фторовые соединения и т.д.).

· ТЭС и АЭС (оксиды углерода, серы и азота, твердые частицы).

РукавныйРазмещено на http://www.allbest.ru

фильтр для производства минерального порошка

6. Назначение аспирационных установок

Выделяют 3 основные задачи, которые решают системы очистки воздуха на предприятии.

Улавливание частиц. Это могут быть остатки продуктов горения, пыли, аэрозольных частиц и т.д. После очистки воздуха, все частицы утилизируются.

1. Фильтрация посторонних примесей (различные газы и пары).

2. Улавливание частиц, для дальнейшего использования.

7. Методы очистки воздуха

На данный момент не существует одного универсального метода очистки воздуха для всех производств. Под каждое предприятие подбирается свой метод очистки воздуха. Очень часто устанавливаются целые системы, состоящие из разных типов фильтров.

Механическая очистка газов

Данный тип очистки включает в себя сухие и мокрые методы.

Сухие методы очистки

К сухим методам очистки обычно относят: гравитационное осаждение;

· инерционное и центробежное пылеулавливание;

· фильтрация.

Гравитационное осаждение основано на силе тяжести. Под её действием происходит осаждение взвешенных частиц без изменения направления потока воздуха. Такой метод чаще всего используется для грубой, первичной очистки.

В инерционном осаждении взвешенные частицы стремятся сохранить первоначальное направление движения при изменении направления основного потока газа. Такой способ также подходит только для грубой очистки.

Центробежный метод очистки газов основаны на действии центробежной силы. Самым популярным аппаратом, основанным на центробежной силе можно назвать циклон. Циклоны зарекомендовали себя как простые устройства с высокой производительностью и надежной работой.

Метод фильтрации основан на очистке газа с помощью самых разнообразных фильтровальных материалах (хлопок, шерсть, химические волокна, металлокерамика и др.). Самый распространенный аппарат -- рукавный фильтр. Фильтрация подходит для тонкой очистки газа.

Подробнее о сухих методах очистки читайте в статье.

Картриджный фильтр

Мокрые методы очистки

При мокрой очистке газа происходит его промывка жидкостью. Данный метод подходит для очистки от пыли, дыма, тумана и других загрязнителей. Часто используется как дополнительный этап очистки после механической. Одним из самых популярных аппаратов мокрой очистки воздуха является скруббер Вентури.

О мокрых методах очистки можно посмотреть в статье.

Электростатическая очистка газов

Данный метод подходит для различных аэрозолей, туманов кислот, для любых размеров пыльных частиц. В основе метода лежит ионизация и зарядка частиц аэрозоля во время прохождения газовоздушного потока через электрическое поле высокого напряжения. Частицы оседают на заземленных электродах. Данный метод часто используется в металлургии, на тепловых электростанциях, в цементных цехах и др.

Методы физико-химической очистки

Данный метод подходит для очистки газов от парообразных и газообразных примесей.

Выделяют 3 основные группы:

1. Абсорбция -- промывка газов растворами реагентов.

2. Адсорбция -- поглощение примесей твёрдыми активными веществами, например активированным углём, силикагелем.

3. Каталитическая очистка -- на катализаторе происходит окислительное или восстановительное разложение токсичных примесей до безвредных -- воды, азота, диоксида углерода.

8. Сферы применения сухой очистки воздуха

Сухая очистка газа подходит тем производствам, на которых образуется большое количество различной пыли.

Наиболее популярные отрасли применения: цементные силосы, асфальтобетонные и бетонные заводы, добыча минералов, лазерная резка, сельское хозяйство, деревообработка, пищевые продукты, фармацевтика, порошковые покрытия, химикаты, литье, металлизация, резина и пластмассы.

Оборудование, основанный на сухом методе очистки хорошо справляются с такими типами загрязнений: слипаемая и не слипаемая пыль, древесные отходы, зола из дымовых газов; пыль из сушилок; пыль из аппаратов, в которых протекают процессы со взвешенными в газе частицами; зерновой и мучной пылью и т.д.

Сухая очистка воздуха на производстве

9. Виды сухих методов очистки

· гравитационное осаждение;

· инерционное пылеулавливание;

· центробежное пылеулавливание;

· фильтрация.

Гравитационное осаждение основано на силе тяжести. Под её действием происходит осаждение взвешенных частиц без изменения направления потока воздуха. Такой метод чаще всего используется для грубой, первичной очистки. Обычно такой процесс очистки воздуха протекает в отстойных газоходах и пылеосадительных камерах.

В инерционной очистке воздуха взвешенные частицы стремятся сохранить первоначальное направление движения при изменении направления основного потока газа. Такой способ также подходит только для грубой очистки. К установкам, работающим на основе инерционного осаждения, относят жалюзийные пылеуловители с большим числом щелей (жалюзи).

Центробежный метод очистки газов основаны на действии центробежной силы, которая возникает при вращении очищаемого воздушного потока в очистной установке или при вращении частей самой установки. Самым популярным устройством, основанном на очистке газов под действием центробежных сил, является циклон. По сравнению с другими типами фильтров, циклоны меньше подвержены забиваемости и абразивному износу. Очистка воздуха достигает 99,9%.

Метод фильтрации основан на очистке газа с помощью самых разнообразных фильтровальных материалов (хлопок, шерсть, химические волокна, металлокерамика и др.). Самые распространенные аппараты -- рукавный фильтр и картриджный фильтр. Фильтры работают практически с любой запыленностью. Имеют высокую производительность до 700 000 мі/ч. Очищают воздух от загрязнений до 99.9%. Рукавный фильтр «Буран» для крахмального производства

10. Преимущества и недостатки сухих методов очистки

Преимущества:

1. Простая конструкция оборудования.

2. Пылевые частицы не изменяют состава и свойств.

3. Отсутствие шлама. Не нужно будет делать шламовое хозяйство.

Недостатки:

1. Большие размеры оборудования.

2. Абразивный износ оборудования.

11. Как выбрать аспирационную установку?

Фильтровальную установку выбирают исходя из многих факторов.

Необходимо определить какая требуется степень очистки воздуха (грубая, средняя, тронкая), размер пылевых частиц, свойства пыли (слипаемая или не слипаемая, волокнистая, липкая и т.д.), температуру воздуха.

Также необходимо учитывать другие важные характеристики: нужную производительность, энергоемкость, скорость очистки воздуха, пылеёмкость.

Мокрый тип очистки газов относится к механической очистке, которая направлена на задержание твердых крупных частиц пыли. В основе мокрого метода -- контакт газового потока с водой или другой жидкостью и последующее их осаждение в бункер.

Во многих аппаратах мокрой очистки воздуха имеется оборотное водоснабжение -- использованная жидкость поступает в отстойник, где отделяются твердые частицы, а жидкость идет для повторного использования. В шламе могут оказаться ценные веществ, которые также можно использовать.

Аппараты мокрой очистки надежны и не прихотливы. Имеют продуманную конструкцию, которая компактно располагается на любом производстве. Степень очистки воздуха доходит до 99,9%.

Сферы применения

Мокрую очистку газов и воздуха применяют, когда на производстве допустимы увлажнение и охлаждение очищаемого газового потока, а отделяемые частицы могут иметь ценность.

Наиболее популярные отрасли применения: очистка от органических соединений, очистка от серосодержащих соединений, очистка от частиц пыли не органических соединений, очистка от фенола и формальдегида, аэрозолей, паров, смесей кислот.

12. Принцип работы мокрых пылеуловителей

Мокрый способ очистки основан на взаимодействии газа с водой или специальной жидкостью. Грязный газ заходит через воздуховод внутрь корпуса. Далее при помощи аэродинамических сил он закручивается. Вода подается через насосную станцию, проходит через трубопровод, форсунки и смачивает газ. Частицы воды улавливают пыль и падают вниз. Грязная вода сливается в бак-отстойник или переходит в очищающее оборудование.

13. Виды мокрых пылеуловителей

Самым популярным аппаратом для мокрой очистки воздуха являются скрубберы.

Скрубберы бывают разных типов: полый или форсуночный скруббер, тарельчатые барботажные скрубберные установки, насадочные скрубберы, скруббер Вентури.

Подробно работу скрубберов мы рассматривали в статье.

Также иногда к мокрым пылеуловителям относят мокрые электрофильтры, орошаемые волокнистые фильтры и аппараты конденсационного действия.

Пылеуловители можно разделить еще по затратам энергии:

· Низконапорные -- гидравлическое сопротивление не превышает 1500 Па.

· Средненапорные -- гидравлическое сопротивление составляет от 1500 до 3000 Па.

· Высоконапорные -- сопротивление больше 3000 Па.

14. Преимущества и недостатки мокрой очистки

В целом, мокрые пылеуловители имеют более высокую эффективность при сравнительно небольшой стоимости, по сравнению с аппаратами сухой очистки.

Преимущества:

· Относительно небольшая стоимость изготовления;

· Высокая эффективность. Степень очистки до 99,9% даже для маленьких частиц.

· Можно использовать даже при высоких температурах и влажности воздуха, при опасности взрыва очищаемого газа или пыли.

· Совмещение сразу нескольких процессов -- улавливание пыли, абсорбция, охлаждение газа (контактный теплообмен).

Недостатки:

· Необходимо создавать шламовое хозяйство, что приводит к удорожанию процесса очистки.

· Для газа с агрессивными частицами необходимо изготавливать аппарат с антикоррозийным материалом.

15. Подбор оборудования

Выбирая фильтр на производство следует обращать внимание на ряд характеристик:

Производительность. Подбирается в зависимости от потребностей производства, конкретного процесса или оборудования. Для увеличения производительности могут использоваться фильтровальные комплексы. Степень очистки. Чистота выходящего газа. Может быть от 90 до 99,99%. Мощность одного вентилятора. Емкость (бассейн) под циркуляцию воды и растворов (абсорберов

Заключение

загрязнение выброс экологический пылеуловитель

Представленные методы сокращения промышленных газовых выбросов в атмосферный воздух, используются при проектировании как новых очистных систем, так и при модернизации существующего оборудования. Их задача состоит в том, чтобы уменьшить влияние производственных процессов на состояние экологии.

Компания «Экоэнерготех» специализируется на проектировании технологического оборудования и установок для очистки промышленных выбросов методом каталитической очистки. В каталоге предприятия вы можете ознакомиться с нашими предложениями в этой области.

Многие отрасли промышленности, такие как цементная, деревообрабатывающая, текстильная, химическая, производство стройматериалов и др., сталкиваются с необходимостью очищать воздух, т.к. в процессе производства образуется пыль, которая наносит урон здоровью работников. Чтобы рабочая зона предприятия любого ранга была чистой, необходимы специальные системы очистки воздуха. При крупных объёмах производства целесообразно применение централизованной системы аспирации. Она весьма эффективна и позволяет добиваться максимальной очистки загрязнённого воздуха. Промышленная аспирация - это целый комплекс оборудования, очищающего воздух от вредных газов и примесей. Может быть установлена как на рабочем месте, так и охватывать несколько единиц промышленного оборудования.

Аспирационное оборудование (вентиляторы, создающие разряжение) располагается непосредственно на производственной территории. Они втягивают загрязнённый воздух и предотвращают оседание пыли в помещении и в дыхательной системе человека. Вентиляторы транспортируют загрязнённый воздух по воздуховодам в специальную очистительную установку. Особенно распространено здесь использование рукавных фильтров ФРИ с системой импульсной регенерации. Их преимущество - доступная стоимость обслуживания и большая эффективность очистки воздуха (до 99%). Повторное использование очищенного воздуха требует повысить результат до 99,9%. И здесь на помощь приходят многоступенчатые фильтры, где рукавные элементы дополнены картриджными, масляными и др.

Размещено на Allbest.ru

...