Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Факультет энергетического строительства

Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»

По дисциплине «Введение в инженерное образование»

РЕФЕРАТ

На тему: «Очистка вентиляционных выбросов»

Подготовил:

Гавриловец Д.Н.

Принял:

Нестеров Л.В.

Минск 2015

Оглавление

Введение

1. Способы очистки вентиляционных выбросов

1.1 Термический дожиг

2. Концентрация пыли в вентиляционных выбросах

Заключение

Список литературы

Введение

Увеличение производственных мощностей и повышение качества выпускаемой продукции в современных условиях возможно лишь за счет применения передовых технологий и новых материалов, как правило, синтетических, органического и неорганического происхождения.

Технологии переработки таких материалов сопровождаются значительными выделениями побочных продуктов в окружающую среду, прежде всего пылегазовыделения в воздух рабочей зоны.

Данное обстоятельство предопределяет использование средств локализации пылегазовыделений (вентиляционных укрытий различных конструкций) и систем приточно-вытяжной вентиляции.

При этом обеспечение санитарно-гигиенических условий труда приводит к загрязнению вентиляционного воздуха вытяжных вентиляционных систем веществами различного класса опасности и в концентрациях значительно превышающих нормативы предельно-допустимых (ПДВ, ПДК), что приводит к загрязнению окружающей среды.

Рассмотрим некоторые особенности, влияющие на качественные показатели загрязнителей вентиляционных выбросов и влияние их на показатели работы пылегазоулавливающих установок в цехах промышленных предприятий.

В литейном производстве, в зависимости от принятой технологии, такими особенностями являются значительное содержание пыли, сажи, маслянистых и смолистых погонов, азот-, фосфор-, хлор- и серосодержащих соединений, органических составляющих типа спиртов, фенола, формальдегида, цианида, фурфурола, высокая температура и влажность вентиляционных выбросов.

При производстве минераловатных плит в вентиляционном воздухе содержатся взвешенные волокнистые вещества, выделяющиеся в процессе волокноосаждения и обрезки плиты, а также значительное количество фенола, формальдегида и смолистых возгонов, выделяющихся в процессе волокноосаждения, формирования ковра и полимеризации плиты.

Негативным фактором является также и высокая температура вентиляционного воздуха. При производстве изделий из пластмасс способом литья, горячего прессования и экструзии вентиляционный воздух загрязняется парами стирола, акрилонитрила, хлорвинила и т.п. веществами.

Следует учитывать также наличие смолистых веществ и повышенной температуры. Производство олифы характеризуется выделениями формальдегида, акролеина, метанола, однако львиную долю загрязнителей вентвоздуха составляют уксусная кислота и масляный туман.

Окрасочные производства характеризуются значительными выделениями красочной аэрозоли, особенно при пневматическом способе нанесения ЛКМ на изделия, а также парами летучих органических соединений при окраске и сушке изделий. При использовании порош-ковых красок проблему составляют газообразные и смолистые вещества, выделяющиеся в процессе полимеризации покрытия.

Производство пропитанных полимерами тканей и нитей (в основном тентовых и кордных материалов) характеризуется значительными загрязнениями вентвоздуха фенолом, формальдегидом, углеводородами, волокнистой пылью полимеров и парами замасливателей. Как видно из вышеописанного, загрязнители вентвыбросов имеют сложный химический состав и агрегатное состояние, связанные между собой в одном потоке.

Нет сомнений, что каждое производство, и не только вышеописанные, требуют тщательного анализа техпроцессов переработки материалов с точки зрения происходящих физико-химических процессов, влияющих на качественные и количественные показатели загрязнений вентиляционных выбросов. Добавим и то, что содержание загрязняющих веществ колеблется в широких интервалах от 1 до 2000 мг/м3 и выше.

В любом случае, кроме улавливания взвешенных веществ в виде твердых частиц или капель жидкости способами осаждения, фильтрации или конденсации необходимо предусматривать процессы улавливания и обезвреживания газообразных примесей вентиляционного воздуха до естественного, природного состояния.

Достигая такого результата, можно минимизировать или даже исключить вредное техногенное воздействие на окружающую среду, что благоприятно скажется и на социальном и на экономическом положении предприятия.

1. Способы очистки вентиляционных выбросов

1.1 Термический дожиг

Сущность термического способа очистки газовых выбросов заключается в нагреве их до температур, превышающих температуру самовоспламенения токсичных компонентов и выдержке их в присутствии кислорода. При этом горючие компоненты выбросов переходят в менее токсичные или нейтральные вещества.

Рисунок 1. Схема термического обезвреживания вентиляционных выбросов

Данный способ, на взгляд многих специалистов, является довольно простым и эффективным решением по обезжириванию вентвыбросов. Однако, практика показывает, что если в обезвреживаемом вентвоздухе содержатся взвешенные вещества, маслянистые аэрозоли, продукты взгонки полимерных материалов, то наблюдается следующее:

1). абсолютной эффективности не достигается (98-99%);

2). обильное образование пыли и сажи;

3).на выходе зарастание воздуховодов пожароопасными отложениями с нередкими периодическими возгораниями;

4).высокая температура вентиляционного выброса (500-600°С);

5). значительное увеличение в составе выброса СО, NOх и SO2.

Поэтому для обезвреживания вентиляционного выброса термическим способом требуется предварительное обеспыливание, последующее охлаждение вентиляционного выброса, периодическая профилактическая чистка или замена газоходов, использование дополнительных ступеней пылеочистки и конденсации.

Термический дожиг целесообразно использовать в рецикле вентиляционного выброса в качестве дутья в топки, но даже в таком случае образование избыточного венттиляционного выброса неизбежно.

1.2 Адсорбция

Очистка способом адсорбции заключается в том, что выбросы пропускают через твердые вещества, способные концентрировать на поверхности внутренних пор содержащиеся в газах вредные компоненты. В качестве адсорбентов используют активированный уголь, селикагели, алюмогели, циолиты, торф. Для проведения расчета процесса адсорбции необходимо иметь данные в виде сетки изотерм, отражающих равновесие поглощаемого компонента с адсорбентом в рабочем интервале температур очистки и десорбции. На основе этих данных, исходя из количества выбросов, концентрации вредных компонентов в них и необходимой продолжительности цикла улавливания, находят массу адсорбентов. После выбора конструкции адсорбера необходимо дать аппаратурное оформление и обосновать параметры последующих стадий процесса: десорбции, сушки и охлаждения адсорбента.

Попытки использовать данный способ в нескольких случаях закончились отрицательным результатом через 1-2 месяца эксплуатации по причине присутствия в вентиляционных выбросах взвешенных и аэрозольных примесей.

Ресурс адсорбента быстро иссякал, а технология его регенерации не позволяла восстанавливать первоначальные свойства.

Рисунок 2. Цикл адсорбции

Именно поэтому и данный способ требует предварительных ступеней очистки вентиляционного воздуха от взвешенных, смолистых и маслянистых включений.

1.3 Озонирование

Сам процесс озонирования вентиляционных выбросов довольно прост и достаточно эффективен с точки зрения окисления газообразных загрязнителей вентиляционных выбросов. Наличие пыли, аэрозолей смолистых и маслянистых веществ значительно снижают эффективность действия озона. Кроме этого имеет место проблема избыточного озона, а также некоторые особенности эксплуатации электрооборудования генераторов озона.

В результате опыта промышленной эксплуатации установок озонирования вентиляционных выбросов происходит их «утяжеление» дополнительными ступенями очистки, такими как обеспыливание и осаждение смолисто-маслянистых аэрозолей до озонирования и утилизация избыточного озона использованием восстановителей, таких например, как активные металлы и природный газ. В этом случае требуется также автоматизация массообменного процесса с использованием датчиков-контролеров исходного и обработанного вентиляционного потока.

Рисунок 3. Технологическая схема озонирования

1.4 Абсорбция

Процесс абсорбционной очистки вентиляционных выбросов заключается в избирательном поглощении одного или нескольких вредных компонентов жидким поглотителем.

Рисунок 4.Схема абсорбции

В качестве абсорбента может быть использована практически любая жидкость, в которой растворяются данные вредные вещества выбросов. На первой стадии расчета процесса абсорбции необходимо выбрать абсорбент и дать его обоснование. Абсорбент должен удовлетворять ряду требований: обладать высокой поглотительной способностью, минимальной летучестью, хорошими кинетическими свойствами, способностью к регенерации; не оказывать коррозийного воздействия на аппаратуру; не быть токсичным. Затем строят равновесные линии процесса абсорбции с концентрациями вредных веществ в газовой и жидкой фазах и находят рабочую линию процесса очистки.

1.5 Конденсация

Очистку способом конденсации применяют для выбросов, содержащих повышенное количество паров различных водяных растворов, углеводородов и других органических соединений, имеющих повышенные температуру кипения и присутствующих в газовой фазе в относительно повышенных концентрациях.

Рисунок 5. Схема конденсации

Такие установки эффективно работают в том случае, если объем очищаемого потока невелик (20-100 м3/ч), достаточно нагрет (150°С и выше) и увлажнен (5-10%). Наличие пыли в вентиляционном воздухе значительно ухудшает работу конденсаторов, а присутствие смолистой аэрозоли ставит использование конденсаторов под большое сомнение.

Процесс конденсации следует рассматривать как первую ступень очистки, за которой последуют другие способы, например, дожигание, обеспечивающие выполнение санитарно-гигиенических требований к составу выбросов. термический выброс окисление атмосфера

1.6 Химическое окисление

Суть способа химического окисления вредных веществ вентиляционных выбросов состоит в воздействии на вредные компоненты реагентами, обладающими сильными окислительными свойствами. К таким реагентам можно отнести озон, хлор, перманганаты и др. Способ химического окисления рекомендуется применять для очистки вентиляционных выбросов, когда концентрация вредных веществ в них мала, например, на уровне запахов.

Рисунок 6. Схема химического окисления

Источники выделения запахов широко распространены в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. К ним относятся животноводческие комплексы, мясокомбинаты, предприятия пищевой, машиностроительной, химической, парфюмерной, кожгалантерейной, электротехнической и других отраслей промышленности.

1.7 Биологическая очистка

Суть способа биологической очистки вентиляционных выбросов состоит в разложении, окислении и ассимиляции микроорганизмами вредных компонентов. Особенностью способа является использование естественных биологических процессов без применения чуждых экологической системе материалов и реагентов.

Рисунок 7. Схема очитки дымовых выбросов биологическим способом

Биологический способ очистки может быть реализован в устройствах трех типов: в фильтрах со слоем увлажненной почвы или компоста, через который пропускаются очищенные выбросы (земляные фильтры); в фильтрах с инертной насадкой, на поверхности которой искусственно выращивается биопленка (аэробиофильтры); в аппаратах барботажного типа с водной суспензией активного ила (абсорберы биоочистки).

Кроме этого процесс биологического воздействия на загрязняющие вещества не происходит мгновенно, а следовательно в биофильтре необходимо поддерживать избыточную концентрацию микробов, а для их жизнедеятельности достаточное количество биогенного питания, в том числе и загрязнителей вентиляционного воздуха.

Достичь такого баланса в производственных условиях практически невозможно.

1.8 Каталитическая очистка

В некоторых публикациях способ также называется плазменно-каталитическим (с газоразрядными ячейками). Наиболее яркими представителями установок такого типа, эксплуатирующихся в производстве, являются установки типа «Плазкат» и «Ятаган». По сути массообменного процесса это тоже, что и озонирование. Отличие состоит в том, что озон получают электро-разрядом не в озонаторах, а на газоразрядных элементах, установленных непосредственно в газоходном тракте аппарата, ионизацией кислорода воздуха.

Следует учитывать, что молекула озона состоит из трех атомов кислорода, в то время как состояние плазмы достигается только в определенных условиях, при этом отсутствуют атомы, а вещество состоит из ядер и электронов, без электронных оболочек, поэтому непонятно каким образом плазма присутствует в массообменных процессах.

При практическом использовании установок типа «Плазкат», «Плазкат аэро» и «Ятаган» (плазмокаталитическая очистка, газоконвертор «Ятаган») отмечается эффективность их работы по нейтрализации органических газов в течение лишь нескольких месяцев, и также по причине присутствия в вентиляционном выбросе пыли, влаги и аэрозольных примесей.

Типичная неполадка - выход из строя газоразрядных элементов и наличие отложений на рабочих поверхностях аппарата.

Оснащение установок блоками фильтрации для обеспыливания и улавливания аэрозолей, а также каталитическими блоками для утилизации избыточного озона приводит к необходимости регенерации или замены фильтровального элемента, а также к дополнительному расходу реагента-восстановителя или катализатора.

Рисунок 8. Схема установки каталитического дожигания выбросов

Таким образом, в описываемых установках также требуется процесс многоступенчатой очистки вентиляционных выбросов с присущими достоинствами и недостатками способа каждой ступени.

1.9 Рассеивание выбросов в атмосфере

Распространение в атмосфере выбрасываемых из труб и вентиляционных устройств, промышленных выбросов подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывает состояние атмосферы, расположение предприятий и источников выбросов, характер местности, физические и химические свойства выбрасываемых веществ, высота источника и т. п. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное - распределением температур в вертикальном направлении.

На Рисунке 1 показано распределение концентрации вредных веществ в атмосфере над факелом организованного высокого источника выброса. По мере удаления от трубы в направлении распространения промышленных выбросов можно условно выделить три зоны загрязнения атмосферы:

1) переброс факела выбросов, характеризующийся относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы;

2) задымление с максимальным содержанием вредных веществ;

3) постепенное снижение уровня загрязнения.

Зона задымления является наиболее опасной для населения и должна быть исключена из селитебной застройки. Размеры этой зоны в зависимости от метеорологических условий находятся в пределах 10 - 49 высот трубы.

Рисунок 2

2. Концентрация пыли в вентиляционных выбросах

Максимальная концентрация прямо пропорциональна производительности источника и обратно пропорциональна квадрату его высоты над землёй.

На Рисунке 2 представлен график зависимости концентрации пыли от высоты.

Рисунок 2

При выбросах через высокие трубы или при факельном выбросе в условиях безветрия рассеивание вредных веществ происходит главным образом под действием вертикальных потоков. Высокие скорости ветра увеличивают разбавляющую роль атмосферы, способствуя более низким приземным концентрациям в направлении ветра. Движение загрязняющих веществ вместе с воздушными массами, перемещаемыми ветром, приводит к тому, что турбулентные вихри изгибают, разрывают поток и перемешивают его с окружающими воздушными массами. Разбавление вдоль оси струи пропорционально средней скорости ветра на высоте струи. Вместе с тем с увеличением уменьшается высота факела над устьем трубы. Поэтому для источников выбросов вводят понятие опасной скорости ветра, при которой приземные концентрации имеют наибольшие значения. Для того чтобы предотвратить отклонение струи вблизи от горловины трубы, скорость выбрасываемого газа должна вдвое превышать опасную скорость ветра на уровне горловины трубы.

Распространение газообразных примесей и пылевых частиц диаметром менее 10 мкм, имеющих незначительную скорость осаждения, подчиняется общим закономерностям. Для более крупных частиц эта закономерность нарушается, так как скорость их осаждения под действием силы тяжести возрастает. Поскольку при очистке токсичной пыли крупные частицы улавливаются, как правило, легче, чем мелкие, в выбросах остаются очень мелкие частицы, их рассеивание в атмосфере рассчитывают так же, как и газовые выбросы.

Предельно допустимая концентрация пыли, в технологических и вентиляционных выбросах, подвергаемых рассеиванию, определятся в зависимости от объема выбрасываемого воздуха. При объеме более 15 = 100k, при объеме 15 и менее = k(160-4L), где k -- коэффициент, принимаемый в зависимости от ПДК пыли в воздухе рабочей зоны помещения на постоянных рабочих местах. Выбросы воздуха с концентрацией пыли, превышающей, не допускается рассеивать в атмосферу без предварительной очистки. При устройстве систем очистки запылённого воздуха от пыли с частицами размером 20 мкм и более эффективность очистки должна быть не менее 0.90.

В зависимости от расположения и организации выбросов источники загрязнения воздушного пространства подразделяют на затененные и незатененные, линейные и точечные. Точечные источники используют, когда удаляемые загрязнения сосредоточены в одном месте (выбросные трубы, шахты, крышные вентиляции). Линейные источники имеют значительную протяженность в направлении, перпендикулярном ветру (аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты, крышные вентиляторы). Незатененные, или высокие, источники свободно расположены в недеформированном потоке ветра (высокие трубы, точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую в 2.5 раза высоту здания).

Заключение

Очистку промышленных вентиляционных выбросов проводят различными способами, чему есть достаточное количество примеров использования тех или иных методов и аппаратов газоочистки. Всем методам очистки присущи как достоинства, так и недостатки.

Выбор метода - это поиск наиболее оптимального сочетания эффективности, экономичности, экологичности, показателей конструкторских, технологических решений, а также оптимально аппаратурного оформления.

В любом случае, выбор метода должен основываться на тщательном анализе как состава и количества загрязнителей вентиляционного воздуха, так и физико-химических возможностей и особенностей технологии газоочистки.

Список литературы

1. .Качан В.Н., Акишина А.Г. Теоретические основы очистки воздуха. -Макеевка: Дон РАСА, 2003.-130 с.

2. .Константинов З.И. Защита воздушного бассейна от промышленных выбросов.- М.: Стройиздат,1981.-104 с.

3. В.Н. Богословский, В.П. Щеглов, Н.Н. Разумов Отопление и вентиляция: Учебник для ВУЗов. М.: Стройиздат, 1980.- 295с..

Размещено на Allbest.ru