Файл: Тема Введение в безопасность. Вредные и опасные производственные факторы Цель получение практических навыков идентификации опасных и вредных производственных факторов, профессиональных рисков на рабочем месте.docx

Теоретические сведения
Выбросы в атмосферу
1. Методы очистки воздуха
Среди методов сухого пылеулавливания широкое применение получили циклоны (рис. 4.1), в которых газовый поток вводится через патрубок 2 по касательной и внутренней поверхности корпуса 1. Далее поток совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса по бункеру 4. Отделение частиц пыли от газа происходит под действием центробежных сил, возникающих при вращении газа и его повороте ко входу выходной трубы 3.


Рис. 4.1. Схема циклона
«Электрическая очистка (электрофильтры) – один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах. Для этого применяют электрофильтры» [2].

«Аэрозольные частицы, поступающие в зону между коронирующим 1 и осадительным 2 электродами (рис. 4.2), адсорбируют на своей поверхности ионы, приобретая электрический заряд, и получают тем самым ускорение, направленное в сторону электрода с зарядом противоположного знака. Процесс зарядки частиц зависит от подвижности ионов, траектории их движения и времени пребывания частиц в зоне коронирующего заряда. Учитывая, что в воздухе и дымовых газах подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных, электрофильтры обычно делают с короной отрицательной полярности. Время зарядки аэрозольных частиц невелико и измеряется долями секунды. Движение заряженных частиц к осадительному электроду происходит под действием аэродинамических сил и силы взаимодействия электрического поля и заряда частицы» [2].

Рис. 4.2. Схема электрофильтра
Для тонкой очистки газов от частиц и капельной жидкости применяют различные фильтры. Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении через них дисперсных сред. Принципиальная схема процесса фильтрования в пористой перегородке показана на рис. 4.3. Фильтр представляет собой корпус

---

1, разделенный пористой перегородкой (фильтроэлементом) 2 на две полости. В фильтр поступают загрязненные газы, которые очищаются при прохождении фильтроэлемента. Частицы примесей оседают на входной части пористой перегородки, образуя на поверхности перегородки слой 3, и задерживаются в порах. Для вновь поступающих частиц этот слой становится частью фильтровой перегородки, что увеличивает эффективность очистки фильтра и п
ерепад давления на фильтроэлементе.
Рис. 4.3. Схема фильтра
Наибольшее распространение в промышленности для сухой очистки газовых выбросов получили рукавные фильтры (рис. 4.4).

«В корпусе таких фильтров расположены рукава из ткани (чаще всего используется орлон, байка или стекловолоконная ткань), через которые проходит поток загрязненного воздуха из нижнего патрубка. Грязь оседает на ткани, а чистый воздух выходит из патрубка в верхней части фильтра. В качестве профилактики рукава периодически встряхиваются, грязь с рукавов падает в специальный отстойник» [3].


Рис. 4.4. Рукавный фильтр: 1 – рукав; 2 – корпус; 3 – выходной патрубок; 4 – блок регенерации; 5 – входной патрубок
«Аппараты мокрой очистки газов – мокрые пылеуловители – имеют широкое распространение, так как характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсных пылей с d_ч > 0,3 мкм, а также возможностью очистки от пыли нагретых и взрывоопасных газов. Однако мокрые пылеуловители обладают рядом недостатков, ограничивающих область их применения: образование в процессе очистки шлама, что требует специальных систем для его переработки; вынос влаги в атмосферу и образование отложений в отводящих газоходах при охлаждении газов до температуры точки росы; необходимость создания оборотных систем подачи воды в пылеуловитель» [1].

«Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением частиц пыли на поверхность капель на практике более применимы скрубберы Вентури (рис. 4.5). Основная часть скруббера – сопло Вентури 2. В него подводится запыленный поток газа и через центробежные форсунки 1 жидкость на орошение. В конфузорной части сопла происходит разгон газа от входной скорости (W_T= 15–20 м/с) до скорости в узком сечении сопла 80–200 м/с и более» [1].

---

«Процесс осаждения пыли на капли жидкости обусловлен массой жидкости, развитой поверхностью капель и высокой относительной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла. Эффективность очистки в значительной степени зависит от равномерности распределения жидкости по сечению конфузорной части сопла. В диффузорной части сопла поток тормозится до скорости 15–20 м/с и подается в каплеуловитель 3. Каплеуловитель обычно выполняют в виде прямоточного циклона.

Скрубберы Вентури широко используют в системах очистки газов от туманов. Эффективность очистки воздуха от тумана со средним размером частиц более 0,3 мкм достигает 0,999» [1].

Рис. 4.5. Схема скруббера Вентури
К мокрым пылеуловителям относятся барботажно-пенные пылеуловители с провальной (рис. 4.6, а) и переливной решетками (рис. 4.6, б). Их используют для очистки сильнозапыленных газов.

«В таких аппаратах газ на очистку поступает под решетку 3, проходит через отверстия в решетке и, барботируя через слой жидкости и пены 2, очищается от пыли путем осаждения частиц на внутренней поверхности газовых пузырей. Режим работы аппаратов зависит от скорости подачи воздуха под решетку. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы аппарата. Дальнейший рост скорости газа в корпусе 1 аппарата до 2–2,5 м/с сопровождается возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки газа и брызгоуноса из аппарата» [1].

Современные барботажно-пенные аппараты обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли – 0,95–0,96 при удельных расходах воды 0,4–0,5 л/м³. Практика эксплуатации этих аппаратов показывает, что они весьма чувствительны к неравномерности подачи газа под провальные решетки. Неравномерная подача газа приводит к местному сдуву пленки жидкости с решетки. Кроме того, решетки аппаратов склонны к засорению.


а б

Рис. 4.6. Барботажно-пенные пылеуловители с провальной (а) и переливной решетками (б)
Насадочные скрубберы (рис. 4.7), они же башня с насадкой – внутри таких скрубберов расположены различные насадки (седла Берля, кольца Рашига, кольца с перегородками, седла Берля и т. д.), которые увеличивают площадь соприкосновения загрязненного воздуха и очищающей жидкости. Внутри корпуса также расположены форсунки для орошения потока загрязненного газа.

---

Рис. 4.7. Пример насадочного скруббера
Абсорбция – поглощение газа жидкостью с помощью растворения или же избирательной химической реакции.

Абсорбция бывает полной (газ растворяется полностью) или частичной (растворяется только часть газа). На уровень абсорбции влияют как химические факторы – тип поглощающей жидкости и газа, так и физические факторы – площадь соприкосновения газа и жидкость, температура и давление в рабочей камере.

Процесс абсорбции протекает в специальных устройствах – абсорберах, которые представляют из себя вертикальный корпус, внутри него – тарелкообразные насадки, на которые поступает жидкость. Газ, контактируя с жидкостью, абсорбируется, после чего очищенный воздух выводится в атмосферу.



Рис. 4.8. Пример абсорбера

Адсорбция – процесс поглощения газа из воздушного потока твердым веществом (адсорбентом). На сегодняшний день самыми популярными адсорбентами являются активированный уголь и оксидные адсорбенты. Как и в случае с абсорбцией, качество очистки зависит от исходного материала, применяемого адсорбента, а также от физических показателей – температуры и давления (идеальные условия – низкая температура и высокое давление в рабочей камере).

Адсорбционная установка – аппарат для очистки воздуха путем адсорбции – представляет из себя емкость, заполненную адсорбентом. Загрязненный поток газа подается под давлением на рабочую поверхность, очищенный газ выводится через патрубок в верхней части аппарата. Стоит отметить, что поглощающая способность адсорбера ограничена, тут можно провести аналогию с фильтром, который со временем забивается. Для достижения непрерывной работы существуют сдвоенные адсорбционные установки, которые состоят из двух емкостей, работающих поочередно, пока в одной емкости очищается газ, в другой регенерирует адсорбент, и наоборот.


Рис. 4.9. Пример сдвоенной адсорбционной установки

Сжигание – способ очистки газа путем термической обработки. Очень эффективен для удаления горючих органических компонентов из газовой среды (например, попутного газа). Способ простой и действенный, но имеющий свои недостатки, так как в процессе горения выделяются углекислый газ, оксид серы, хлористый водород и оксид азота, поэтому для полной очистки исходного материала потребуются дополнительные очистные средства.

---

Сжигание газа происходит в специальных печах, температура в рабочей камере примерно 600–800 градусов Цельсия. Для предотвращения образования сажи в рабочую камеру подают водяной пар, который улавливает мелкодисперсные частицы.



Рис. 4.10. Пример печи для сжигания

Конденсация – метод очистки воздуха путем конденсирования необходимой газовой фракции. В основе метода – свойство вещества менять свое агрегатное состояние под воздействием температуры (самый простой пример – вода, которая в зависимости от температуры существует в трех агрегатных состояниях – лед, жидкость, пар).

Способ не является универсальным в силу своей специфичности – необходимо, чтобы температура конденсации отделяемого газа была ниже, чем температура конденсации газа-носителя. Если же температура конденсации газов близка, то их разделение с помощью конденсации невозможно.

Очистка происходит в специальных конденсаторах, внутри которых располагаются охлаждающие трубки, заполненные хладагентом. Поток воздуха проходит через конденсатор, газ конденсируется на трубках, а очищенный воздух выводится из аппарата.



Рис. 4.11. Пример конденсата

«Катализация – процесс очистки воздуха, путем использования катализаторов – активных веществ, которые при взаимодействии с газами в воздушном потоке в ходе химической реакции преобразуют вещество в менее вредное или же полностью безвредное. К примеру, на предприятиях используют окись хрома для превращения опасной окиси углерода (угарный газ) в менее вредную двуокись углерода (углекислый газ)» [4].

«Каталитическая очистка происходит в катализационных реакторах, которые представляют из себя вертикальные емкости, внутри которых находится тарелкообразная насадка, где располагается химический катализатор. Реактор также может быть оснащен дополнительными устройствами для нагрева или охлаждения газа (если каталитическая реакция проходит при определенной температуре), отвода тепла (если каталитическая реакция – экзотермическая) и т. д.» [4].
2. Методы очистки воды
Для очистки сточных вод применяют механические, химические, физико-химические и биологические методы. Выбор метода зависит от множества факторов

---