Технология утилизации промышленных отходов
План мероприятий по охране воздушного бассейна от выбросов, состоящих из органических веществ (ацетон, фталевый ангидрид, метанол) и пыли. Методы обезвреживания отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных веществ. Утилизация отходов.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.03.2011 |
| Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
23
30
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
«Технология утилизации промышленных отходов»
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Методы обезвреживания отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных веществ
2. Устройства для очистки воздуха от пыли
3. Расчёт
Выводы
ВВЕДЕНИЕ
Проблема защиты окружающей среды - одна из важнейших задач современности. Выбросы промышленных предприятий, энергетических систем и транспорта в атмосферу, водоемы и недра на современном этапе развития науки и техники достигли таких размеров, что в ряде районов, особенно в крупных промышленных центрах, уровни загрязнений в несколько раз превышают допустимые санитарные нормы.
Проблема охраны окружающей среды является комплексной проблемой и имеет глобальный характер. Дальнейшее развитие человечества невозможно без комплексного учета социальных, экологических, технических, экономических, правовых и международных аспектов проблемы применительно не только к конкретному производственному циклу, но и в масштабах регионов, стран и всего мира.
Продолжающиеся загрязнения природной среды твердыми, жидкими и газообразными отходами производства и потребления, вызывающими деградацию окружающей среды, в последнее время остаются острейшей экологической проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое значение.
Несмотря на продолжавшийся в последние годы спад производств, это не вызвало снижения объемов отходов, образующихся на промышленных предприятиях и соответственно поступающих в воздух, водные объекты и почвы, и адекватного уменьшения техногенной нагрузки на окружающую среду. В частности, миллиарды тонн твердых, пастообразных, жидких, газообразных отходов ежегодно поступают в биосферу, нанося тем самым непоправимый урон как живой, так и неживой природе. В глобальных масштабах изменяется круговорот воды и газовый баланс в атмосфере.
Несмотря на давность и большое количество исследований в области экологически чистого производства, проблема утилизации и переработки промышленных отходов остается актуальной до сих пор. Поэтому, появилась экономически, технологически и экологически обоснованная необходимость в разработке и внедрении всё новых прогрессивных и безопасных методов решения проблемы избавления биосферы от опасности ее загрязнения отходами производства и потребления. Для выбора более рационального пути решения проблемы необходим предварительный учет и оценка отходов.
В данной курсовой работе рассмотрен план мероприятий по охране воздушного бассейна от выбросов состоящих из органических веществ (ацетон, фталевый ангидрид, метанол ) и пыли.
Цель же данной работы заключается в рассмотрении основных ныне существующих и перспективных способов утилизации и переработки промышленных отходов.
1. МЕТОДЫ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ
Для снижения загрязнения атмосферы от промышленных выбросов совершенствуют технологические процессы, осуществляют герметизацию технологического оборудования, применяют пневмотранспорт, строят различные очистные сооружения.
Для обезвреживания отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных веществ применяют следующие методы:
абсорбции (физической и хемосорбции);
адсорбции;
каталитические;
термические;
конденсации;
компримирования.
Абсорбционные методы очистки отходящих газов подразделяют по следующим признакам:
По абсорбируемому компоненту
По типу применяемого абсорбента
По характеру процесса - с циркуляцией и без циркуляции газа
По использованию абсорбента - с регенерацией и возвращением его в цикл (циклические) и без регенерации (не циклические)
По использованию улавливаемых компонентов - с рекуперацией и без рекуперации
По типу рекуперируемого продукта
По организации процесса - периодические и непрерывные
По конструктивным типам абсорбционной аппаратуры.
Для физической абсорбции на практике применяют воду; органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемым газом, и видные растворы этих веществ при хемосорбции в качестве абсорбента используют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ.
Выбор метода очистки зависит от многих факторов: концентрации извлекаемого компонента в отходящих газах, объёма и температуры газа, содержание примесей, наличие хемосорбентов, возможности использования продуктов рекуперации, требуемой степени очистки. Выбор производят на основании результатов технико-экономических расчётов.
Адсорбционные методы очистки газов используют для удаления из них газообразных и парообразных примесей. Методы основаны на поглощении примесей пористыми телами-адсорбентами. Процессы очистки проводят в периодических или непрерывных адсорберах. Достоинством методов является высокая степень очистки, а недостатком - невозможность очистки запылённых газов.
Каталитические методы очистки основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные на поверхности твёрдых катализаторов. Очистке подвергаются газы, не содержащие пыли и катализаторных ядов. Методы используются для очистки газов от оксидов азота, серы, углерода и от органических примесей. Их проводят в реакторах различной конструкции.
В рекуперационной технике наряду с другими методами для улавливания паров летучих растворителей используют методы конденсации и компримирования.
В основе метода конденсации лежит явление уменьшения давления насыщенного пара растворителя при понижении температуры. Смесь паров растворителя с воздухом предварительно охлаждают в теплообменнике, а затем конденсируют. Достоинствами метода являются простота аппаратурного оформления и эксплуатации рекуперационной установки. Однако проведение процессов очистки паровоздушных смесей методом конденсации очень осложнено, поскольку содержание паров летучих растворителей в этих смесях обычно превышает нижний предел их взрываемости. К недостаткам метода относятся также высокие расходы холодильного агента и электроэнергии и низкий процент конденсации паров (выход) растворителей - обычно не превышает 70-90%. Метод конденсации является рентабельным лишь при содержании паров растворителя в подвергаемом очистке потоке 100г/м, что существенно ограничивает область применения установок конденсационного типа.
Метод компримирования базируется на том же явлении, что и метод конденсации, но применительно к парам растворителей, находящимся под избыточным давлением. Однако метод компримирования более сложен в аппаратурном оформлении, так как в схеме улавливания паров растворителя необходимо компримирующий агрегат. Кроме того, он сохраняет все недостатки, присущие методу конденсации, и не обеспечивает возможность улавливания паров летучих растворителей при их низких концентрациях.
Термические методы (методы прямого сжигания) применяют для обезвреживания газов от легкоокисляемых токсичных, а также дурнопахнущих примесей. Методы основаны на сжигании горючих примесей в топках печей или факельных горелках. Преимуществом метода является простота аппаратуры, универсальность использования. Недостатки: дополнительный расход топлива при сжигании низкоконцентрированных газов, а также необходимость дополнительной абсорбционной или адсорбционной отчистки газов после сжигания.
Следует отметить, что сложный химический состав выбросов и высокие концентрации токсичных компонентов заранее предопределяют многоступенчатые схемы очистки, представляющие собой комбинацию разных методов.
2. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ТО ПЫЛИ
Пылеулавливающее оборудование при всем его многообразии может быть классифицировано по ряду признаков: по назначению, по основному способу действия, по эффективности, по конструктивным особенностям. Оборудование, применяемое для очистки от пыли воздуха в системах вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления, а также для защиты от загрязнения пылью воздушной среды зданий, сооружений и прилегающих к ним территорий, метрополитенов, подземных и открытых горных выработок, подразделяется на следующие типы:
оборудование, применяемое для очистки от взвешенных частиц пыли воздуха, подаваемого в помещения системами приточной вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления - воздушные фильтры;
оборудование, применяемое для очистки от пыли воздуха, выбрасываемого в атмосферу системами вытяжной вентиляции - пылеуловители. Пылеулавливающее оборудование в зависимости от способа отделения пыли от воздушного потока применяют следующих исполнений: оборудование для улавливания пыли сухим способом, при котором отделенные от воздуха частицы пыли осаждаются на сухую поверхность; оборудование для улавливания пыли мокрым способом, при котором отделение частиц от воздушного потока осуществляется с использованием жидкостей. Пылеулавливающее оборудование по принципу действия подразделяется на группы, по конструктивным особенностям - на виды и действует по сухому (табл. 1) и мокрому (табл. 2) способу.
Группы и виды пылеулавливающего оборудования для улавливания пыли сухим способом
|
Гравитационное |
Полое Полочное |
- - |
+ + |
|
|
Инерционное |
Камерное Жалюзийное Циклонное Ротационное |
- - - - |
+ + + + |
|
|
Фильтрационное |
Тканевое Волокнистое Зернистое Сетчатое Губчатое |
- + - + + |
+ - + - - |
|
|
Электрическое |
Однозонное Двухзонное |
- + |
+ + |
Примечание. Знак «+» означает применение; знак «-» означает неприменение.
|
Группа оборудования |
Вид оборудования |
Область применения |
||
|
воздушных фильтров |
пылеуловителей |
|||
|
Инерционное |
Циклонное Ротационное Скрубберное Ударное |
- - - - |
+ + + + |
|
|
Фильтрационное |
Сетчатое Пенное |
+ - |
- + |
|
|
Электрическое |
Однозонное Двухзонное |
- + |
+ + |
|
|
Биологическое |
Биофильтр |
- |
+ |
Примечание. Знак «+» означает применение; знак «-» означает неприменение. Пылеулавливающее оборудование, в котором отделение пыли от воздушного потока осуществляется последовательно в несколько ступеней, отличающихся по принципу действия, конструктивным особенностям и способу очистки, относят к комбинированному пылеулавливающему оборудованию.
Размещено на http://www.allbest.ru/
23
30
В настоящее время методы очистки запыленных газов классифицируют на следующие группы:
I. «Сухие» механические пылеуловители.
II. Пористые фильтры.
III. Электрофильтры.
IV. «Мокрые» пылеулавливающие аппараты.
Механические («сухие») пылеуловители
Такие пылеуловители условно делятся на три группы:
- пылеосадительные камеры, принцип работы которых основан на действии силы тяжести (гравитационной силы);
- инерционные пылеуловители, принцип работы которых основан на действии силы инерции;
- циклоны, батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители, принцип работы которых основан на действии центробежной силы.
Пылеуловительная камера представляет собой пустотелый или с горизонтальными полками во внутренней полости прямоугольный короб, в нижней части которого имеется отверстие или бункер для сбора пыли (рис. 1.).
Рис. 1. Пылеосадительные камеры:
а - полая: б - с горизонтальными полками; в, г - с вертикальными перегородками: / - запыленный газ; // - очищенный газ; /// - пыль; 1 - корпус; 2 - бункер; 3 - штуцер для удаления;
4 - полки; 5 - перегородки.
Скорость газа в камерах составляет 0,2-1,5 м/с, гидравлическое сопротивление 50-150 Па. Пылеосадительные камеры пригодны для улавливания крупных частиц размером не менее 50 мкм. Степень очистки газа в камерах не превышает 40-50%.
В инерционных пылеуловителях для изменения направления движения газов устанавливают перегородки (рис. 2). При этом наряду с силой тяжести действуют и силы инерции. Пылевые частицы, стремясь сохранить направление движения после изменения направления движения потока газов, осаждаются в бункере. Газ в инерционном аппарате поступает со скоростью 5-15 м/с. Эти аппараты отличаются от обычных пылеосадительных камер большим сопротивлением и высокой степенью очистки газа [З].
Рис. 2. Инерционные пылеуловители с различными способами подачи и распределения газового потока:
а - камера с перегородкой; б - камера с расширяющимся конусом; в - камера с заглубленным бункером.
Предпочтение отдается центробежным циклонам, выполняющим одновременно и роль пылеулавливающего аппарата. Эффективность улавливания пыли в циклонах повышается с уменьшением диаметра корпуса, но при этом снижается их пропускная способность. Для обеспечения соответствующей производительности пневмотранспортной установки небольшие циклоны группируют в батарею. Коэффициент пылеулавливания батареи циклонов составляет 0,76-0,85 и несколько повышается с увеличением входной скорости (с 11 до 23 м/с). Использование вместо циклонов вихревых пылеуловителей обеспечивает улавливание частиц пыли размером 5-7 мкм.
Воздух после разгрузочных устройств или циклонов, насыщенный субмикронными частицами, должен направляться на доочистку в пылеуловители. При выборе типа пылеуловителя в условиях работы таких установок учитывают следующие показатели:
степень пылеулавливания, равную отношению количества пыли, задержанной пылеуловителем, к количеству пыли, содержащейся в воздухе при его поступлении в пылеуловитель;
сопротивление пылеуловителя, от которого зависит экономичность процесса пылеулавливания;
габаритные размеры и масса пылеуловителя, надежность и простота его обслуживания.
Циклоны рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например, фильтрами или электрофильтрами) очистки.
Основными элементами циклонов являются корпус, выхлопная труба и бункер. Газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок, приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и выхлопной трубой. Уловленная пыль ссыпается в бункер, а очищенный газ выбрасывается через выхлопную трубу (рис. 3).
В зависимости от производительности циклоны можно устанавливать по одному (одиночные циклоны) или объединять в группы из двух, четырех, шести или восьми циклонов (групповые циклоны).
Существуют батарейные циклоны. Конструктивной особенностью последних является то, что закручивание газового потока и улавливание пыли в них обеспечивается размещенными в корпусе аппарата циклонными элементами [4].
Пористые фильтры
Для очистки запыленных газов все большее распространение получает на последних ступенях сухая очистка рукавными фильтрами. Степень очистки газов в них при соблюдении правил технической эксплуатации достигает 99,9%.
Классификация рукавных фильтров возможна по следующим признакам:
- форме фильтровальных элементов (рукавные, плоские, клиновые и др.) и наличию в них опорных устройств (каркасные, рамные);
- месту расположения вентилятора относительно фильтра (всасывающие, работающие под разрежением, и нагнетательные, работающие под давлением);
- способу регенерации ткани (встряхиваемые, с обратной продувкой, с импульсной продувкой и др.);
- наличию и форме корпуса для размещения ткани - прямоугольные, цилиндрические, открытые (бескамерные);
- числу секций в установке (однокамерные и многокамерные);
- виду используемой ткани (например, стеклотканевые).
В качестве фильтровальных материалов применяют ткани из природных волокон (хлопчатобумажные и шерстяные), ткани из синтетических волокон (нитроновые, лавсановые, полипропиленовые и др.), а также стеклоткани. Наиболее распространены лавсан, терилен, дакрон, нитрон, орлон, оксалон, сульфон. Последние два материала представляют полиамидную группу волокон, обладающих термостойкостью при температуре 250-280 °С. Для фильтровальных тканей наиболее характерно саржевое переплетение. Применяют также нетканые материалы - фетры, изготовленные свойлачиванием шерсти и синтетических волокон.
Срок службы фильтровального материала не менее одного года. Верхний предел рабочих температур составляет 140-150 °С.
Нагнетательный рукавный фильтр работает следующим образом. Воздух под давлением поступает в верхнюю распределительную коробку и затем в матерчатые вертикальные рукава. Пройдя через рукава и оставив на их внутренней поверхности пыль, очищенный воздух выходит в атмосферу (помещение). Подвижная рама с проволочной сеткой при подъеме и опускании сжимает рукава в поперечном сечении, благодаря чему пыль сбрасывается в пылесборник и удаляется винтовым конвейером. Недостатком таких фильтров является неудовлетворительная очистка фильтрующей ткани, в результате чего значительно возрастает сопротивление фильтра и снижается его КПД.
Наибольшее распространение получил всасывающий рукавный фильтр, который состоит из ряда рукавов, заключенных в герметически закрытый корпус. Подлежащий очистке воздух подается через нижнюю приемную коробку в рукава, заглушенные сверху, проникает сквозь ткань рукавов и удаляется из корпуса через канал. Рукава фильтра очищаются от пыли с помощью специального встряхивающего механизма. Недостатком всасывающих фильтров является значительный подсос воздуха через неплотности (10-15% от объема поступающего на очистку воздуха).
Отечественной промышленностью в настоящее время разработаны следующие тканевые фильтры [4]:
а) с импульсной продувкой каждого каркасного рукава (ФРКИ и др.). Регенерация осуществляется под действием импульсов сжатого воздуха и без отключения секций;
б) с комбинированным устройством регенерации - механическим встряхиванием и обратной посекционной продувкой (ФРУ и др.)
в) с обратной посекционной продувкой (ФР и др.)
г) с регенерацией механическим встряхиванием (ФР-6П и др.). Регенерация рукавов осуществляется вручную или с помощью электромеханического устройства.
В процессе фильтрации запыленный газ проходит через ткань закрытых снизу рукавов внутрь, выходит через верхний коллектор и удаляется из аппарата. Каждый рукав в фильтре натянут на жесткий каркас и закреплен на верхней решетке. В качестве фильтрующего материала используют лавсан и фетр.
В настоящее время для очистки таких отходящих газов от пыли применяют одноступенчатую очистку в циклонах ЦН-15, ЦН-11 или двухступенчатую с использованием дополнительного циклона-промывателя типа СИОТ или ЛИОТ. Однако они не обеспечивают требуемой степени очистки газов, что связано с зарастанием воздухопроводов в местах отделения сухого газа от пыли и газа от капель воды. Поэтому дополнительно используют пылеулавливающие установки, включающие сухие инерционные пылеуловители (циклоны групповые и батарейные), пористые фильтры (ленточные, рамные, рукавные со струйной импульсной и обратной продувкой, зернистые и др.).
Конструкция зернистого фильтра, представлена на рис. 5.
Фильтр имеет корпус 1, фильтрующие элементы 4, бункер 5, систему импульсной регенерации 3. Фильтрующий элемент содержит четыре пары вертикально размещенных фильтрующих ячеек 2. Ячейка содержит наклонные непроницаемые перегородки, верхние и нижние сетки. Между сетками засыпаются частицы слоем 150 мм размером 3-5 мм дробленого материала из магнезита, доломита, гравия и т.д. Перегородки и сетки образуют каналы треугольного сечения, по которым очищенные газы через отверстия в боковине проходят в короб. В каналах для прохода очищенного газа устанавливают перфорированные трубки, служащие для циклической подачи сжатого воздуха из коллектора. Фильтрующие ячейки разделены перегородками на три равные части. При импульсной продувке нижние ячейки работают в режиме фильтрации, а верхние - в режиме регенерации.
Рис. 5. Зернистый фильтр
Наряду с очисткой пылегазовых потоков важной задачей является также очистка и обезвреживание дымовых газов от продуктов сгорания топлива и других газообразных альтерогенов.
С этой целью часто применяют метод адсорбции. В сухом способе очистки дымовых газов фильтрация очищаемых выбросов происходит через неподвижный (адсорберы периодического действия) или движущийся слой твердого поглотителя - адсорбента (адсорберы непрерывного действия). Наиболее распространены адсорберы периодического действия, в которых период контактирования очищаемого газа с адсорбентом чередуется с периодом его регенерации.
Конструктивно адсорберы (рис. 6) выполняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом. Выбор конструкции определяется скоростью газовой смеси, размером частиц адсорбента, требуемой степенью очистки и рядом других факторов. Вертикальные адсорберы применяют при небольших объемах очищаемого газа, а горизонтальные и кольцевые при производительности до десятков и сотен м3/ч.
Рис. 6. Конструктивные схемы адсорберов:
а - вертикальный; б - горизонтальный; в - кольцевой; 1 - адсорбер: 2 - слой активированного угля; 3 - центральная труба для подачи паровоздушной смеси при адсорбции; 4 - барботер для подачи острого пара при десорбции; 5 - труба для выхода инертных по отношению к поглотителю газов при адсорбции; б - труба для выхода пара при десорбции.
При проектировании или выборе конструкции адсорбера используют следующие исходные данные: объемный расход очищаемого газа (м/с), концентрацию удаляемой примеси (мг/м3) и давление отходящих газов (Па). В результате расчета определяют необходимую массу адсорбента, конструктивные размеры, гидравлическое сопротивление аппарата и время защитного действия адсорбера [8].
Электрофильтры
Метод электроосаждения (улавливания пыли в электрическом поле) заключается в следующем. Частицы пыли (или капельки влаги) сначала получают заряд от ионов газа, которые образуются в электрическом поле высокого напряжения, а затем движутся к заземленному осадительному электрозаряду. Попав на заземленный уловитель, частицы прилипают и разряжаются. Когда осадительный электрод обрастает слоем частиц, они стряхиваются под воздействием вибрации и собираются в бункере. Схема электрического осаждения пыли представлена на рис. 7. [2].
Рис. 7. Схема электрического осаждения пыли:
1 - источник электропитания; 2 - коронирующий электрод; 3 - осадительный электрод; 4 -ион газа; 5- частица пыли.
Электрофильтры применяются там, где необходимо очищать очень большие объемы газа и отсутствует опасность взрыва. Эти установки (рис. 8) используются для улавливания летучей золы на современных электростанциях, для улавливания пыли в цементной промышленности, а также в металлургии в мощных системах улавливания дыма, для пылеулавливания в системах кондиционирования воздуха и других смежных отраслях [4,9].
Рис. 8. Двухступенчатый электрофильтр горизонтального потока:
1 - комплект стряхиватвлей для высоковольтных и собирательных электродов; 2 - отдельная сблокированная дверца смотрового люка; 3 - быстрооткрывающиеся панели для извлечения проволочных электродов без отключения установки; 4 - распорные стержни между осадительными электродами; 5 - дырчатый распределительный экран; б - станина, устанавливаемая непосредственно на опорных колоннах: 7 - сблокированное высоковольтное оборудование для каждой электрической секции: в - площадка для размещения изоляторов и газонепроницаемых уплотнителей; 9 - скатная крыша; 10 - клиновидные опоры для проволочных электродов; 11 - упруго закрепленные собирательные электроды; 12-- пластинчатые и щитковые электроды; 13- упруго закрепленная высоковольтная рама: 14 - люк смотрового прохода между ступенями.
Аппараты мокрого пылегазоулавливания
При очистке газов от частиц пыли и для переработки газообразных отходов с целью извлечения из них полезных компонентов или их обезвреживания успешно применяются методы и оборудование, основанные на принципах мокрого пылеулавливания.
Целесообразно сочетание сухой и последующей мокрой очистки, которая в свою очередь может сочетаться с адсорбционной доочисткой. Развитая поверхность контакта фаз способствует увеличению эффективности пылеулавливания. В промышленности используют мокрые пылеуловители (промыватели) капельного, пленочного и барботажного типов. Конструктивно аппараты могут быть полыми, тарельчатыми, механического и ударно-инерционного действия (ротоклоны), а также скоростного типа (трубы Вентури и другие инжекторы).
Необходимо стремиться к созданию мокрых промывателей с минимальным гидравлическим сопротивлением, работоспособных при низких расходах воды. Эффективность очистки пыли зависит от размеров улавливаемых частиц и от других свойств пыли. Необходимость концентрирования системы жидкость - твердое тело с возвратом очищенной воды на пылеулавливание, накопление в орошаемой жидкости растворимых компонентов пыли усложняет систему мокрого пылеулавливания. В общем виде процесс улавливания пыли мокрым методом представляется как перенос твердой фазы из газовой среды в жидкую и удаление последней из аппарата вместе с твердой фазой [2,3]. В зависимости от формы контактирования фаз способы мокрой пылеочистки можно разделить на: 1 - улавливание в объеме (слое) жидкости; 2 - улавливание пленками жидкости; 3 - улавливание распыленной жидкостью в объеме газа (рис. 9).
Р и с. 9. Схемы основных способов мокрого пылеулавливания:
а - в объеме жидкости; б - пленками жидкости; е - распыленной жидкостью; 1 - пузырьки газа; 2 - капли жидкости; 3 - твердые частицы.
Скрубберы (газопромыватели).
При объемно-жидкостном способе поток запыленного газа пропускают через определенный объем жидкости. Для этой цели используют пенные пылеуловители с провальными тарелками или тарельчатые скрубберы, эффективность которых может достигать 90-95%. На рис. 10 представлен тарельчатый скруббер.
Рис. 10. Тарельчатый скруббер: 1 - каплеуловитель; 2 - тарелка.
Рис. 11. Пылеуловитель ПВМ:
1 - корпус; 2,4- перегородки; 3 - водоотбойник; 5 - каплеуловитель; б - вентиляционный агрегат; 7 - устройство для регулирования уровня воды
Улавливание пыли пленками жидкости характеризуется тем, что контакт газа и жидкости происходит на границе двух сред без перемешивания. Захват (собственно улавливание) твердых частиц тонкими пленками жидкости происходит на поверхностях конструктивных элементов. К этой группе устройств относятся скрубберы с насадкой, мокрые циклоны, ротоклоны и т.п. На рис. 11 показана схема пылеуловителя вентиляционного мокрого (ПВМ).
Улавливание пыли распыленной жидкостью заключается в том, что орошающая жидкость вводится в запыленный объем (поток) газа в распыленном или дисперсном виде. Распыление орошающей жидкости производится с помощью форсунок под давлением или за счет энергии самого потока газа. Первый способ распыления используется в полых скрубберах (рис. 12), второй - в турбулентных промывателях и скрубберах Вентури (рис. 13).
Рис. 12. Полый форсуночный скруббер
Рис. 13. Скруббер Вентури 1 - каплеуловитель; 2 - диффузор; 3 - горловина; 4 - конфузор; 5 - устройство для подачи воды
Скрубберы Вентури (сочетание трубы с каплеуловителем центробежного типа) обеспечивают очистку газов от частиц пыли практически любого дисперсного состава. В зависимости от физико-химических свойств улавливаемой пыли, состава и температуры газа выбирают режим работы скруббера Вентури. Скорость газа в горловине может быть 30-200 м/с, а удельное орошение 0,1-6 м3/м3. Эффективность очистки от пыли зависит от гидравлического сопротивления. Скрубберы Вентури эффективно работают при допустимой запыленности очищаемых газов 30 г/м3, предельной температуре очищаемого газа 400 °С, удельном орошении 0,5-2,5 м3/м3 и гидравлическом сопротивлении 6-12 кПа.
Созданы скрубберы центробежные, вертикальные, батарейные СЦВБ-20, обеспечивающие производительность по газу 9000-20000 м3/ч при температуре не выше 60 °С, запыленности не более 10 г/м3 и гидравлическом сопротивлении скрубберов 1,7 кПа.
Мокрую очистку газов с частицами 2-3 мкм можно проводить в скрубберах центробежного типа СЦВП, в которых жидкость дробится непосредственно запыленным газом. Шлам, оседающий в нижней части скруббера, выводится эрлифтом в контейнер, а осветленная жидкость вновь возвращается в скруббер. Производительность таких аппаратов 5000-20000 м /ч, допустимая запыленность 2 г/м3, температура газов 80 "С, гидравлическое сопротивление 2,4 кПа, расход воды на очистку 0,05 м3/м3.
Разработаны скрубберы ударно-инерционного типа с пылеуловителями вентиляционными мокрыми. Производительность таких скрубберов 3000-40000 м3/ч. Запыленность газов 10 г/м , гидравлическое сопротивление аппарата 0,8-2 кПа, расход воды 10-40 г на 1 м3 очищаемого воздуха.
Для химической очистки газов от соединений фтора с содержанием до 1 г/м3 можно рекомендовать скрубберы с шаровой подвижной насадкой и полые. Очистку производят растворами гидроксида или карбоната натрия.
Эффективность очистки газов от пыли зависит от дисперсности, плотности, склонности к слипанию, сыпучести, абразивности, смачиваемости, гигроскопичности, растворимости и др. Однако основным параметром при выборе пылеуловителя является размер частиц. Необходимо знать дисперсный состав пыли, задаваемый в виде таблиц или интегральных кривых. Гранулометрический состав большинства видов пыли подчиняется нормально логарифмическому закону распределения частиц по размерам.
Для очистки или обезвреживания газообразных отходов или технологических газов с целью извлечения из них сопутствующих (полезных) газообразных компонентов широко используют метод абсорбции. Абсорбция основана на непосредственном взаимодействии газов с жидкостями. Различают физическую абсорбцию, основанную на растворении газа в жидкости, и хемосорбцию, в основе которой лежит химическая реакция между газом и жидким поглотителем.
Абсорбционной очистке подвергают газообразные отходы, содержащие один или несколько извлекаемых компонентов. В зависимости от используемого абсорбента (табл. 4) и его селективности можно выделить либо один компонент, либо последовательно несколько. В результате абсорбции получают очищенный газ и насыщенный раствор, который должен быть легко регенерируемым с целью извлечения из него полезных газов и возвращения его на стадию абсорбции [2].
Требования, которым должна удовлетворять абсорбционная аппаратура, вытекают из физического представления явлений массопереноса в системах газ - жидкость. Так как процесс массопереноса протекает на поверхности раздела фаз, то в конструкциях аппаратов необходимо ее максимально развивать.
Для поверхностных абсорберов характерным является конструктивно образованная поверхность, по которой в пленочном режиме стекает абсорбент (жидкость). Наиболее распространенной конструкцией таких противоточных абсорберов являются хорошо известные насадочные. В качестве насадки применяют кольца Рашига, кольца Палля, седла Берля и другую насадку. Насадочные аппараты сложны, так как необходимо создать опорную решетку, оросители, обеспечить эффективное улавливание капель абсорбента.
В распиливающих абсорберах межфазная поверхность образуется мелкими каплями путем дробления, распыления жидкости. В объеме аппарата с помощью форсунок создаются капли, контактирующие с газовым потоком.
В механических абсорберах жидкость распыляется в результате подвода извне механической энергии, например, вращения валков или специальных распылителей. Эти конструкции достаточно сложны.
В поверхностных и распыливающих абсорберах сплошной фазой является газ, а распределенной - жидкость. В барботажных абсорберах в сплошном потоке жидкости распределяется газ, что достигается на так называемых тарелках. Режим, в котором работают такие абсорберы, называют барботажным.
При создании промышленных систем очистки газов абсорбционными методами необходимо различать схемы с одно- и многократным использованием абсорбента. В последней схеме абсорбция сочетается с десорбционными процессами. Однократное использование абсорбента характерно для процессов с низкой стоимостью поглотителя или когда после поглощения образуется готовый (целевой) продукт. Так как в очищаемом газе содержится незначительное количество улавливаемого компонента, то осуществляется циркуляция абсорбента, но без его регенерации.
Существенным недостатком сорбционных методов очистки (абсорбционных и адсорбционных) выбросных газов является необходимость многократной регенерации поглощающих растворов или частичной замены твердого сорбента, что значительно усложняет технологическую схему, увеличивает капитальные вложения и затраты на эксплуатацию.
Комбинированные методы и аппаратура очистки газов
Комбинированные методы и аппаратура очистки газов являются весьма экономичными и наиболее высокоэффективными. Рассмотрим конструкции аппаратов и технологическую схему очистки на примере очистки запыленного воздуха и газов стекольного производства.
Для обеспыливания процессов сушки, измельчения, просеивания, смешивания и транспортирования сырьевых материалов разработан гидродинамический пылеуловитель ГДП-М (рис. 15) производительностью по очищаемому воздуху от 3000 до 40000 м3/ч. Принцип работы аппарата основан на барботаже запыленного воздуха (газа) через слой пены, образующейся на газораспределительной решетке. Решетка при этом погружена в пылесмачивающую жидкость. Запыленный газ поступает в подрешеточное пространство и, вытеснив на решетку часть воды, образует на ней слой высокотурбулентной пены. Пройдя через отверстия, газ очищается от пыли в момент контакта с пылесмачивающей жидкостью. Очищенный газовый поток поступает в центробежный каплеотделитель, а затем выбрасывается в атмосферу. Аппарат ГДП-М максимальной эффективностью обладает на второй ступени очистки (после циклонов) газов от мелкодисперсной пыли.
Рис. 15. Гидродинамический пылеуловитель ГДП-М:
1 - входной патрубок; 2 - газораспределительная решетка; 3 - корпус; 4 -каплеотделитель; 5 - выходной патрубок; 6 - регулятор подачи воды; 7 - разгрузочное устройство.
Рис. 16. Схема очистки технологических выбросов:
1 - железнодорожный вагон; 2 - приемный бункер; 3 - щековая дробилка; 4 - элеватор;
5 - сушильный барабан; б - дробилка; 7 - ситобурат; 8 - ленточный конвейер; 9 - отстойник;
10 - бункер сырья; 11 - весы: 12 - смеситель шихты; 13 - бункер шихты; 14 - дюбель; 15 - циклон ЦН-15; 16- пылеуловитель ГДП-М.
На рис. 16 показан один из вариантов принципиальной схемы комплексной очистки технологических выбросов составных цехов (дозировочно-смесительных отделений). Уловленная циклоном пыль возвращается в расходный бункер соответствующего сырьевого материала. Шлам, образующийся при работе мокрого пылеуловителя, отстаивается и высушивается, после чего может использоваться как добавка к шихте после соответствующей корректировки ее состава. Осветленная вода из отстойника возвращается для повторного использования в пылеуловитель.
3. РАСЧЁТ
утилизация токсичный отход пыль
Исходные данные:
Объем газовой смеси,V1 - 2,8 м3/с
Высота источника выброса, H - 20 м
Диаметр источника выброса, D - 0,9 м
Температура смеси, TГ - 170?
Температура воздуха, Tв - -20?
|
№ |
Вещество |
Концентрация в выбросе, С, мг/м3 |
ПДК, мг/м3 |
|
|
1 |
Ацетон |
5000 |
0,2 |
|
|
2 |
Фталевый ангидрид |
3000 |
0,1 |
|
|
3 |
Метанол |
2000 |
0,06 |
|
|
4 |
Пыль |
5000 |
0,15 |
Рассчитать ПДВ вредных веществ, что содержаться в выбросе, а также необходимую по санитарным нормам степень его очистки.
Решение:
1. Средняя скорость выхода газовоздушной смеси по формуле:
(1.1)
где V1 - объем газовой смеси, 2,8 м3/с
D - диаметр источника выброса, 0,9 м
w==4,4 м/с.
2. Определим параметры f; vm ; vm' и fe по следующим формулам:
(1.2)
(1.3)
(1.4)
(1.5)
где H - высота источника выброса, 20 м;
?T - разность температур смеси и воздуха.
?=10*=0,29 ;
v=0,65*=1,794 ;
v=1,3* = 0,2574 ;
?=800*(0,2574)=13,64.
Поскольку f < 100, то коэффициент m считается согласно формуле:
(1.6)
где f - коэффициент, 0,29
m==1,05 .
Коэффициент n при f < 100 и 0,5? vm ? 2 определяется по формуле (1.7)
(1.7)
n = 0,532*1,794-2,13*1,794+3,13=1,02.
Коэффициент d при f < 100 и 0,5? vm ? 2 определяется по формуле (1.8):
(1.8)
d=4,95*1,794*(1+0,28*)=10,52.
Расстояние XM от источника выброса, на котором приземная концентрация С при неблагоприятных условиях достигает максимального значения СМ определяется по формуле (1.9).
(1.9)
где F - коэффициент, который необходимо принимать:
для газообразных вредных веществ - 1;
для парообразных вредных веществ - 2; для пыли и золы - 3.
d - безразмерный коэффициент;
H - высота источника выброса, 20 м.
Для ацетона, фталевого ангидрида,этанола F - 2; Для пыли F - 3, тогда
Х=Х=Х=*10,52*20=157,8 ;
Х=*10,52*20=105,2.
Дальнейшие расчеты выполняются по формулам для выбросов нагретой парогазовой смеси из высоких источников. Предельно допустимые выбросы вредных веществ определяются по формуле (1.10) при условии, что Сфон = 0.
(1.10)
где ПДК - максимально разовая предельно допустимая концентрация веществ, мг/м3;
Сфон - фоновая концентрация вещества, мг/м3;
Н - высота источника выброса над уровнем земли, м;
?T - разница между температурой газовоздушной смеси, TГ, и температурой атмосферного воздуха, TВ, ?С;
А - коэффициент, который зависит от температуры стратификации атмосферы, , для территории Украины - 160;
F - коэффициент, что учитывает скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;
m, n - коэффициент, что учитывает условия выхода газовоздушной смеси из источника выброса;
? - коэффициент, что учитывает влияние рельефа местности, м3/с
;
;
;
В случае одновременного совместного наличия в атмосферном воздухе нескольких веществ, вредное действие которых, согласно с перечнем, суммируется, значения их концентраций сводятся условно до значений концентраций одного из них.
В выбросе присутствуют вещества, которые суммируются - уксусная кислота и уксусный альдегид.
(1.11)
где С1 - концентрация вещества, к которой осуществляется сведение;
С2 - концентрация вещетсва, что входят в группу суммации;
ПДК1, ПДК2 - ПДК веществ, что входят в группу суммации.
мг/м3;
мг/м3.
Дальнейшие расчеты мощности выброса осуществляем при использовании наибольшего значения Ссм.
Мощность выброса определяем по формуле (1.12),
; (1.12)
А также формула (1.13) если присутствует аффект суммации.
; (1.13)
г/с;
г/с;
г/с;
Максимальное значение приземных концентраций вредных веществ, что возникают при неблагоприятных условиях, определяется по формуле (1.14)
(1.14)
где М - мощность выброса.
00 мг/м3;
мг/м3
мг/м3
Необходимая по санитарным нормам эффективность очистки выбросов в атмосферу рассчитывается по формуле:
, (1.15)
где См - максимальное значение приземных концентраций вредных веществ.
;
;
;
.
Технологическая схема очистки газов от пыли, ацетона, фталевого ангидрида ,метанола
Загрязнённые газы содержат ацетон, фталевый ангидрид, метанол и пыль.
В первую очередь газ очищают от пыли. Для этого газ необходимо сначала направить в электрофильтр, имеющий стальной корпус и снабжённый взрывными клапанами для упразднения пиковых давлений. Во избежание подсоса воздуха и образования взрывоопасных смесей электрофильтр работает род давление Р=50-100 Па. Электрофильтры применяются там, где необходимо очищать очень большие объемы газа и отсутствует опасность взрыва .В электрофильтре происходит частичная коагуляция пылевых частичек, поэтому для улавливания образовавшихся агломератов используют вторую ступень очистки от пыли - устанавливают конический циклон . Эффективность улавливания пыли в циклонах повышается с уменьшением диаметра корпуса.
Далее необходимо обезвредить оставшиеся оргагические соединения -
ацетон, фталевый ангидрид, метанол. Для этого эти соединения направляют в топку для предварительного подогрева повышая их температуру до 390-500°С. Далее нагретые газы направляют в каталитический реактор, где на паладийсодержащемся катализаторе проводят ступеньчатое контактирование и сжигают исходную смесь органических соединений. Этот процесс проводят при t=700-730°С и под Р=0,45-0,57 МПа.
Из каталитического реактора газы направляют в турбину,Э где рекуперируют их энергию, получая на выходе расширенные газы при t=390-410°С. Эти газы далее подают в котёл-утилизатор, где получают нпагретый пар с t=230°С и Р=1,3 МПа. Далее темпеатуру газов снижают до 185°С и после этого выбрасывают в атмосферу через дымовую трубу.
ВЫВОД
Подводя итог всему вышесказанному, можно сказать, что, несмотря на длительность изучения настоящей проблемы, утилизация и переработка отходов промышленности по-прежнему не ведется на должном уровне.
Острота проблемы, несмотря на достаточное количество путей решения, определяется увеличением уровня образования и накопления промышленных отходов. Усилия зарубежных стран направлены, прежде всего, на предупреждение и минимизацию образования отходов, а затем на их рециркуляцию, вторичное использование и разработку эффективных методов окончательной переработки, обезвреживания и окончательного удаления, а захоронения только отходов, не загрязняющих окружающую среду. Все эти мероприятия, бесспорно, уменьшают уровень негативного воздействия отходов промышленности на природу, но не решают проблему прогрессирующего их накопления в окружающей среде и, следовательно, нарастающей опасности проникновения в биосферу вредных веществ под влиянием техногенных и природных процессов. Разнообразие продукции, которая при современном развитии науки и техники может быть безотходно получена и потреблена, весьма ограничено, достижимо лишь на ряде технологических цепей и только высокорентабельными отраслями и производственными объединениями.
Несмотря на длительную ориентацию промышленности нашей страны на ресурсосберегающие технологии, отображало это скорее экономические цели производства, нежели предотвращение вредного воздействия на природу. В СССР на уровне Госснаба была разработана система сбора вторичных ресурсов: макулатуры, текстиля, пиломатериалов, битого стекла, пищевой кости, металлолома и др. - главным образом бытовых отходов.
Ранее считавшееся перспективным способом снижения загрязнения окружающей среды сжигание токсичных бытовых и промышленных отходов, при котором исключение загрязнения окружающей среды высокотоксичными веществами, возможно только на крайне специальных дорогостоящих заводах, не окупающих в результате своей деятельности затраты на строительство и эксплуатацию. Движение к минимизации негативного воздействия промышленных отходов на окружающую среду следует осуществлять по двум магистральным направлениям:
· Технологическое - повышение экологической безопасности производства;
· Экозащитное - стабилизация и изоляция опасных отходов от природной среды.
Многостороннее и глубокое решение проблемы утилизации и переработки промышленных отходов - длительный и кропотливый процесс, которым предстоит заниматься ряду поколений ученых, инженеров, техников, экологов, экономистов, рабочих разного профиля и многих других специалистов.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Классификация твердых отходов. Объемы образования отходов в промышленности. Возможности и пределы утилизации отходов. Утилизация промышленных токсичных отходов. Полигоны для захоронения отходов. Технологическая схема работы полигона.
курсовая работа [82,3 K], добавлен 08.05.2003Особенности утилизации отходов от машиностроительного комплекса, переработки древесины и производства строительных материалов. Анализ тенденций к обработке промышленных отходов на полигонах предприятий с заводской технологией обезвреживания и утилизации.
реферат [21,2 K], добавлен 27.05.2010Общая характеристика утилизации и вариантов использования отходов металлургического комплекса и химического производства в промышленности. Основные направления утилизации графитовой пыли. Оценка золошлаковых отходов как сырья для строительных материалов.
реферат [27,6 K], добавлен 27.05.2010Виды промышленных отходов по источникам образования. Общая технологическая схема переработки отходов пластмасс методами измельчения, экструзии, вальцово-каландровым и автоклавным. Основные способы утилизации и обезвреживания отработанных материалов.
курсовая работа [199,6 K], добавлен 30.07.2010Очистка газов от SOx. Процесс с использованием CuO/CuS04, катализаторы. Угольное топливо с добавками извести. Методы обезвреживания отходящих газов. Очистка отходящих газов от аэрозолей. Адсорбционные и хемосорбционные методы очистки отходящих газов.
реферат [24,7 K], добавлен 23.02.2011Проблема утилизации отходов Уральских городов. Инвестиции и план развития завода по переработке твердых бытовых отходов (ТБО). Интервью у министра природных ресурсов. Проблемы переработки и утилизации промышленных отходов. Методы переработки отходов.
реферат [169,7 K], добавлен 02.11.2008Характеристика и основные физико-химические свойства золы и пыли. Методы определения запыленности газов. Аппараты сухой инерционной и мокрой очистки газов. Способы интенсификации работы пылеуловителей. Основы проектирования систем золоулавливания.
реферат [665,1 K], добавлен 26.08.2013Типы бытовых отходов, проблема утилизации. Биологическая переработка промышленных отходов, отходов молочной промышленности. Отходы целлюлозно-бумажной промышленности. Переработка отходов после очистки воды. Переработка ила, биодеградация отходов.
курсовая работа [78,1 K], добавлен 13.11.2010Наличие в воздухе вредных веществ, пыли и промышленных отходов. Основные причины возникновения новообразований в организме человека. Действие диоксинов и полихлорированных бифенилов. Экологическое состояние и проблемы воздушного бассейна Санкт Петербурга.
реферат [20,9 K], добавлен 14.05.2011Условия, которые предъявляются к устройству полигонов для обезвреживания и захоронения промышленных отходов. Методика выбора и обоснования участка под полигон и рациональной технологической схемы обезвреживания и захоронения промышленных отходов.
реферат [724,9 K], добавлен 16.04.2015
