Файл: Почему я выбрал направление подготовки "Техносферная безопасность".docx

• 
  класс (I, II, III, IV);
  
• 
  группа (1, 2,..., 19);
  
• 
  подгруппа (1, 2, 3, 4);
  
• 
  индекс группы массового выброса (ГОСТ 17.2.1.01-76).
  

Выбросы подлежат периодической инвентаризации, под которой понимается систематизация сведений о распределении источников выбросов по территории объекта, их количество и состав.

---

Защита атмосферного воздуха от выбросов

Средства защиты атмосферного воздуха от выбросов объектов экономики, средств транспорта и т. п. включают:

• 
  очистку выбросов от примесей в специальных аппаратах и устройствах перед поступлением газов в атмосферу;
  
• 
  рассеивание очищенных выбросов в атмосферном воздухе.
  

Для очистки отходящих газов от примесей нашли свое применение следующие аппараты и устройства:

• 
  сухие пылеуловители (циклоны, фильтры, электро­фильтры, рукавные фильтры, адсорберы);
  
• 
  аппараты мокрой очистки (скрубберы Вентури, барботажно-пенные пылеуловители, туманоуловители, абсорберы, хемосорберы);
  
• 
  аппараты термической и каталитической нейтрализации газовых выбросов.
  

Широкое применение получили циклоны (рис. 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 к входу выходной трубы 3.

Многие задачи по очистке газов от пыли с успехом решаются с помощью цилиндрических (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24, ЦП-2) и конических (СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М и СДК-ЦН-33) циклонов НИИОГАЗа. Цилиндрические циклоны предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем. Их рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед фильтрами или электрофильтрами.

Конические циклоны серии СК, предназначенные для очистки газа от сажи, обладают повышенной эффективностью по сравнению с циклонами типа ЦН, что достигается за счет большего гидравлического сопротивления циклонов серии СК.


Рис. 1. Схема циклона
Для очистки больших масс газов применяют батарейные циклоны, состоящие из большого числа параллельно установленных циклонных элементов. Конструктивно они объединяются в один корпус и имеют общий подвод и отвод газа. Опыт эксплуатации батарейных циклонов показал, что эффективность очистки у таких циклонов несколько ниже эффективности отдельных элементов из-за перетока газов между циклонными элементами.

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.

---

А
эрозольные частицы, поступающие в зону между коронирующим 1 и осадительным 2 электродами (рис. 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.

Рис. 2. Схема электрофильтра
Большое значение для процесса осаждения пыли на электродах имеет электрическое сопротивление слоев пыли. По величине электрического сопротивления различают:

1. 
   Пыли с малым удельным электрическим сопротивлением (<10⁴ Ом·м), которые при соприкосновении с электродом мгновенно теряют свой заряд и приобретают заряд, соответствующий знаку электрода. После чего между электродом и частицей возникает сила отталкивания, стремящаяся вернуть частицу в газовый поток. Противодействует этой силе только сила адгезии. Если она оказывается недостаточной, то резко снижается эффективность процесса очистки.
   
2. 
   Пыли с удельным электрическим сопротивлением от 10⁴ до 10¹⁰ Ом · см. Они хорошо осаждаются на электродах и легко удаляются с них при встряхивании.
   
3. 
   Пыли с удельным электрическим сопротивлением более 10¹⁰ Ом · см; они труднее всего улавливаются в электрофильтрах, так как на электродах частицы разряжаются медленно, что в значительной степени препятствует осаждению новых частиц.
   

В
реальных условиях снижение удельного электрического сопротивления пыли можно осуществить увлажнением запыленного газа.
Рис. 3. Схема фильтра
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 схеме (рис. 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 перепад давления на фильтроэлементе.



Рис. 4. Рукавный фильтр: 1 – рукав; 2 – корпус; 3 – выходной патрубок; 4 – блок регенерации; 5 – входной патрубок
Классификация фильтров основана на типе фильтровой перегородки, конструкции фильтра и его назначении, тонкости очистки и др.

По типу перегородки фильтры бывают следующих разновидностей:

• 
  с зернистыми слоями (неподвижные, свободно насыпанные зернистые материалы, псевдоожиженные слои);
  
• 
  гибкими пористыми перегородками (ткани, войлоки, волок­нистые маты, губчатая резина, пенополиуретан и др.);
  
• 
  полужесткими пористыми перегородками (вязаные и тканые сетки, прессованные спирали и др.);
  
• 
  жесткими пористыми перего­родками (пористая керамика, пористые металлы и др.).
  

Наибольшее распространение в промышленности для сухой очистки газовых выбросов получили рукавные фильтры (рис. 4).

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.
  

Рис. 5. Схема скруббера Вентури
Аппараты мокрой очистки работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность либо капель, либо пленки жидкости. Осаждение частиц пыли на жидкость происходит под действием сил инерции и броуновского движения. Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением частиц пыли на поверхность капель на практике более применимы скрубберы Вентури (рис. 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.

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. К мокрым пылеуловителям относятся барботажно-пенные пылеуловители с провальной (рис. 6а) и переливной решетками (рис. 6б).

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. Рис. 6. Схема барботажно-пенного пылеуловителя с провальной (а) и переливной (б) решетками приведена на рис. 6.




а) б)

Рис. 6. Барботажно-пенные пылеуловители с провальной (а) и переливной решетками (б)
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.

Метод абсорбции – очистка газовых выбросов от газов и паров основан на поглощении последних жидкостью. Для этого используют абсорберы. Решающим условием для применения метода абсорбции является растворимость паров или газов в абсорбенте. Так, для удаления из технологических выбросов аммиака, хлоро- или фтороводорода целесообразно применять в качестве абсорбента воду. Для высокоэффективного протекания процесса абсорбции необходимы специальные конструктивные решения. Они реализуются в виде насадочных башен (рис. 7), форсуночных барботажно-пенных и других скрубберов.

---