Аппаратурные методы снижения вредных выбросов в атмосферу и их классификация

Выбросы в атмосферу подразделяются на организованные, неорганизованные и мобильные.

Организованные выбросы попадают в атмосферу через дымовые трубы, что позволяет рассеивать вредные вещества на большей территории, а следовательно, снижает их концентрацию в приземном слое атмосферы.

Неорганизованные выбросы выбрасываются в окружающую среду либо непосредственно от источников их образования, либо через аэрационные фонари и окна зданий.

Мобильные выбросы – это выбросы транспортных средств, они непосредственно попадают в приземный слой атмосферы.

В атмосферу поступают твердые, жидкие, газообразные, органические и неорганические вещества. По агрегатному состоянию выбросы подразделяются на твердые, жидкие, газообразные и смешанные.

Отходящие газы, содержащие твердые и жидкие частицы, называют аэрозолями, которые разделяются на пыли, дымы и туманы. Пыли содержат твердые частицы 5-5 мкм; дымы – твердые частицы 1-5 мкм; туманы – капли жидкости 0,3-5 мкм.

Газовые выбросы по организации отвода и контроля делятся на организованные и неорганизованные, по температуре – на нагретые и холодные.

Выбор метода очистки зависит от множества факторов: концентрации извлекаемого компонента, объема, температуры, концентрации примесей, наличия хемосорбентов, возможности использования продуктов рекуперации, требуемой степени очистки. Выбор производится на основании технико-экономического обоснования (ТЭО). Далее разрабатывается технологическое задание на проектирование (ТЛЗ), затем выполняется проект. Сложный химический состав выбросов и выяснение концентрации токсичных компонентов определяют многоступенчатые схемы очистки – комбинацию различных методов.

Схема очистки отходящих газов в промышленности представлена на рисунке 3.2 (не только ЧМ, но и других отраслей СНГ).

Снижение выбросов пыли. Работа пылеуловительных аппаратов основана на использовании различных механизмов осаждения частиц:

– гравитационном – под действием силы тяжести в период пребывания в пылеуловителе;

– осаждение под действием центробежной силы;

– инерционном осаждении – при резком изменении направления потока газа;

– осаждении методом вильтрации запыленного газового потока;

– электрическом осаждении в результате ионизации газа - частицы заряжаются и осаждаются на электродах.

Для очистки применяют различные конструкции аппаратов. По способам улавливания пыли их подразделяют на аппараты сухой, мокрой и электрической очистки газов.

Рисунок 3.2 – Схема очистки отходящих газов в промышленности

К аппаратам сухой очистки относятся:

– гравитационные (пылеусадительные камеры, пылевые мешки и т.д.);

– инерционные (жалюзийные пылеуловители и т.д.);

– центробежные (циклоны, батарейные циклоны);

– фильтрующие (с использованием волокнистых, тканевых (рукавных) и зернистых фильтров).

К аппаратам мокрой очистки относятся:

– капельные (полые скруббера, скрубберы Вентури);

– пленочные (насадочные скрубберы);

– барботажные (пенные, с ситчатыми и провальными тарелками).

Электрическая очистка запыленных газов осуществляется в электрофильтрах:

–сухих;

– вертикальных;

– мокрых.

Грубая пыль (с размером от 5 до 10 мкм) обычно улавливается в гравитационных, инерционных аппаратах и в циклонах, а для улавливания тонкодисперсной пыли применяется фильтрующая засыпка, электрофильтры и аппараты мокрой очистки.

Работа пылеуловителя характеризуется степенью очистки (η), под которой понимают отношение количества удаленной пыли (ΔМ) к количеству пыли, поступающей в пылеуловитель (М₁):

(3.9)

где – масса пыли поступающей в пылеуловитель;

– масса пыли, выходящей из пылеуловителя;

– количество удаленной пыли.

Величина, обратная степени очистки (η), получила название «степень проскока» (ε):

(3.10)

Эффективность сухих пылеуловителей определяется обычно на основании замера концентрации пыли в газе до пылеулавливания (Z₁) и после него (Z₂):

(3.11)

где Z₁ и Z₂– концентрация пыли в газе до и после пылеулавливания;

V₁ и V₂ – расходы газа соответственно на входе пылеулавливателя и на выходе из него, отличается на величину прососа воздуха в пылеулавливателе.

Известно, что эффективность очистки для частиц пыли различных размеров неодинакова. Крупная пыль улавливается лучше. Зависимость парциальной степени очистки (например, для циклонов) построена в lg-координатах имеет вид прямых для различных типов циклонов.

Под фракционной степенью очистки понимают массовую долю данной фракции, улавливаемой в пылеуловителе.

Зная фракционный состав пыли и фракционные очистки газа в пылеулавителе, можно определить общую степень очистки газа в аппарате из выражения:

(3.12)

где фракционный состав пыли;

фракционная степень.

Степень очистки в значительной степени зависит от свойств пыли и параметров газового потока. При последовательном соединении нескольких пылеулавливающих аппаратов степень проскока через первый, второй и третий аппараты будут соответственно равны:

; ; ;

Общая степень очистки в трех последовательно включенных аппаратах будет равна:

(3.13)

Остаточную запыленность газа можно найти по начальной запыленности и степени проскока:

(3.14)

Зная Z₂, можно определить количество пыли, поступающей с газами в атмосферу.

Требуемая степень очистки η, пылевая нагрузка (в ед. времени) и ПДВ связаны следующей зависимостью:

(3.15)

Основные виды пылеочистительных аппаратов, применяемые в металлургической промышленности, и их характеристики приведены в таблице 3.1. Исходя из характеристик пылегазового потока, может быть выбран аппарат, обеспечивающий необходимую степень очистки газов.

Таблица 3.1 – Технические характеристики пылеочистных аппаратов

Характеристика	Наименование аппарата
Инерцион- ная камера	Циклон	Тканевый фильтр	Электро- фильтр	Форсуночный скруббер	Скруббер Вентури
Запыленность газового потока, г/м3	-			50-90	-
Улавливаемые частицы, мкм			субмик- ронные	1-2	10-15	1-2
Температура, оС			100-180	330-425
Разрежение в газоходе, кПа	-	2,5		4-15
Гидравлическое сопротивление, кПа	0,2-0,3	1,2-2,5	1-1,8	0,15-0,2	0,25	10-20
Расход электроэнергии на 1000 м3 газа, кВт*ч	-	0,2-0,25	0,4-0,5	0,5-1,0	0,15-0,2	4-6
Расход воды, л/м3	-	-	-	-	3-6	0,12-4
*Эффективность,	<60	95-98	99,5	99,5	60-70	96-98
*Приведенные значения эффективности улавливания соответствуют указанному значению улавливаемых частиц.