Классификация систем очистки воздуха и их параметры.

Основные методы защиты атмосферы от химических примесей.

Все известные методы и средства защиты атмосферы от химических примесей можно объединить в 3 группы:

1. Мероприятия, направленные на снижение мощности выбросов, т.е. на уменьшение количества выбрасываемого вещества в единицу времени.

2. Мероприятия, направленные на защиту атмосферы путем обработки и нейтрализации вредных выбросов специальными системами очистки.

3. Мероприятия по нормированию выбросов, как на отдельных предприятиях и устройствах, так и в регионе в целом.

Для снижения мощности выбросов химических примесей в атмосферу наиболее широко используют:

- замену менее экологичных видов топлива экологичными. При сжигании различных топлив такие показатели, как зольность, количество диоксида серы и оксидов азота в выбросах, могут сильно различаться между собой, поэтому введен суммарный показатель загрязнения атмосферы в баллах, который отражает степень вредного воздействия на человека. Так, для сланцев – 3,16; подмосковного угля – 2,02; экибастузского угля – 1,85; березовского угля – 0,5; природного газа – 0,4.

- сжигание топлив по специальной технологии осуществляется либо в кипящем слое, либо предварительной их газификацией. Для снижения мощности выброса серы твердое, порошкообразное или жидкое топливо сжигают в кипящем слое, который формируется из твердых частиц золы, песка или других веществ (инертных или реакционно-способных). Твердые частицы вдуваются в проходящие газы, где они завихряются, интенсивно перемешиваются и образуют принудительно равновесный поток, который в целом обладает свойствами жидкости. Предварительной газификации подвергается уголь и нефтяные топлива, однако на практике чаще всего применяют газификацию угля. Поскольку в энергетических установках получаемый и отходящий газы могут быть эффективно очищены, то концентрации диоксида серы и твердых частиц в их выбросах будут минимальны.

- создание замкнутых производственных циклов, которые сводят к минимальному выбрасываемые в атмосферу отходы, вторично используя и потребляя, т.е. превращая их в новые продукты.

Классификация систем очистки воздуха и их параметры.

По агрегатному состоянию загрязнители воздуха подразделяются на пыли, туманы и газообразные примеси. Промышленные выбросы, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы. Сплошной фазой в системе являются газы, а дисперсной – твердые частицы или капельки жидкости.

Системы и методы очистки вредных выбросов

Системы очистки воздуха от пыли делятся на 4 основные группы: сухие и мокрые пылеуловители, а также электрофильтры и фильтры.

При повышенном содержании пыли в воздухе используют пылеуловители и электрофильтры. Фильтры используют для тонкой очистки воздуха с концентрацией примесей менее 100 мг/м³.

Для очистки воздуха от туманов (кислот, щелочей, масел и др. жидкостей) используют системы фильтров, называемых туманоуловителями.

Средства защиты от газообразных примесей зависят от выбранного метода очистки. По характеру протекания физико-химических процессов выделяют метод абсорбции (промывка выбросов растворителями примесей), адсорбции (поглощение газообразных примесей за счет катализаторов), хемосорбции (промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически) и термической нейтрализации.

Все процессы извлечения из воздуха взвешенных частиц включают 2 операции: осаждение частиц пыли или капель жидкости на сухих и смоченных поверхностях и удаление осадка с поверхностей осаждения. Основной операцией является осаждение, по ней особенно и классифицируются все пылеуловители. Однако вторая операция, несмотря на кажущуюся простоту, связана с преодолением ряда трудностей, часто оказывающих решающее влияние на эффективность очистки или применимость того или иного метода.

Выбор того или иного пылеулавливающего устройства, которое представляет систему элементов, включающую пылеуловитель, разгрузочный агрегат, регулирующее оборудование и вентилятор, предопределяется дисперсным составом улавливаемой частицы промышленной пыли. Поскольку частицы имеют разнообразную форму (шарики, палочки, пластинки, игла, волокна и т.д.), то для них понятие размера условно. В общем случае принято характеризовать размер частицы величиной, определяющей скорость её осаждения – седиментационным диаметром. Под ним подразумевают диаметр шара, скорость осаждения и плотность частиц.

Для очистки выбросов от жидких и твердых примесей применяют различные конструкции улавливающих аппаратов, работающих по принципу:

- инертного осаждения путем резкого изменения направления вектора скорости движения выброса, при этом твердые частицы под действием инерционных сил будут стремиться двигаться в прежнем направлении и попадать в приёмный бункер;

- осаждения под действием гравитационных сил из-за различной кривизны траектории движения составляющего выброса (газов и частиц), вектор скорости движения, которого направлен горизонтально;

- осаждения под действием центробежных сил путем придания выбросу вращательного движения внутри циклона, при этом твердые частицы отбрасываются центробежной силой к сетке, т.к. центробежное ускорение в циклоне до 1000 раз больше ускорения силы тяжести, это позволяет удалить из выброса даже весьма мелкие частицы;

- механической фильтрации – фильтрации выброса через пористую перегородку (с волокнистым, гранулированным или пористым фильтрующим материалом), в процессе которой аэрозольные частицы задерживаются, а газовая составляющая полностью проходит через нее.

Процесс очистки от вредных примесей характеризуется 3 основными параметрами: общей эффективностью очистки, гидравлическим сопротивлением, производительностью. Общая эффективность показывает степень снижения вредных примесей в применяемом средстве и характеризуется коэффициентом h=(С_вх-С_вых)/С_вх, где С_вх и С_вых – концентрации вредных примесей до и после средства очистки. Гидравлическое сопротивление определяется как разность давления на выходе Р_вх и выходе Р_вых системы очистки DР=xrV²/2, где x - коэффициент гидравлического сопротивления; r и V – плотность (кг/м³) и скорость воздуха (м/с) в системе очистки соответственно.

Производительность системы очистки показывает, какое количество воздуха проходит через нее в единицу времени (м³/час).