Очистка вредных газов Аэрология карьеров 01 02 2018

Очистка вредных газов Аэрология карьеров 01. 02. 2018 1

Охрана атмосферного воздуха n n n При строительстве, вводе в эксплуатацию, реконструкции предприятий должны предусматриваться меры по улавливанию, обезвреживанию вредных веществ, снижению или полному исключению загрязняющих выбросов в атмосферу (ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» ). Загрязняющие и потенциально опасные вещества подлежат обязательной регистрации (Минприроды) Выброс загрязняющих веществ в атмосферу допускается на основании разрешения, определяющего ПДВ и др. условия (территор. органы Минприроды) 01. 02. 2018 2

Введение Очистку газов производят с целью дальнейшего использования самого газа или содержащихся в нём примесей; выбрасываемые в атмосферу промышленные газы очищают с целью охраны воздушного пространства от загрязнений вредными веществами. До 2 -й половины 19 в. борьба с вредным влиянием выбрасываемых в атмосферу промышленных газов сводилась к запрету или ограничению строительства тех или иных предприятий. Однако эти меры в связи с ростом промышленности, транспорта и крупных городов оказались недейственными. Быстрое развитие промышленности, концентрация предприятий и увеличение масштабов производства явились причиной возникновения самой проблемы очистки промышленных газов. В промышленно развитых странах насыщенность территории предприятиями и транспортом такова, что локальное загрязнение атмосферы перешло во всеобщее, в загрязнение всего (или по крайней мере огромной части) воздушного бассейна. 01. 02. 2018 3

Источники и формы загрязнения промышленных газов n n n Крупные промышленные предприятия, ж. -д. и автомобильный транспорт выбрасывают в атмосферу огромное количество газов, несущих разнообразные, в том числе и вредные, примеси. Например, тепловая электростанция мощностью 2400 Мвт, работающая на угле средней зольности, выбрасывает в атмосферу около 9 млн. м 3/час дымовых газов, содержащих 180 т золы. Особенно загрязнены отходящие газы металлургических предприятий, цементных заводов, тепловых электростанций, химических и нефтехимических заводов. 01. 02. 2018 4

Источники и формы загрязнения промышленных газов n n n Отходящие промышленные газы содержат примеси в виде твёрдых частиц, капелек жидкости, а также вредные газообразные продукты. Твёрдые примеси в промышленных газах мелко раздроблены и находятся в виде пыли или дыма. Размеры частиц пыли — от сотен мкм до долей мкм, размеры частиц дыма обычно меньше 1 мкм, но в отдельных случаях достигают и 2— 3 мкм. Частицы пыли отличаются от частиц дыма не только размером, но и химическим составом. Сравнительно крупные частицы пыли представляют измельченный материал, перерабатываемый на данном предприятии (например, компоненты металлургической шихты). Частицы дыма резко отличаются по составу от исходного материала, из которого они образовались. В частности, во время плавки, при обжиге руд и при других металлургических процессах происходит испарение летучих металлов и их соединений с последующей конденсацией и образованием дыма. В результате содержащаяся в отходящих газах тонкая пыль нередко обогащается этими металлами настолько, что становится выгодным их извлечение. Такой побочный концентрат в виде пыли является единственным промышленным сырьём для получения многих редких элементов (селен, теллур, индий и др. ), т. к. при очень низком содержании этих элементов в полиметаллических рудах прямое их извлечение экономически невыгодно. При неполном сгорании топлива в состав дыма входит также сажа. 01. 02. 2018 5

Источники и формы загрязнения промышленных газов n n n n Твёрдые частицы выпадают из отходящих газов, засоряют воздух, вредно действуют на организм человека, растительность, загрязняют почву. Жидкие примеси присутствуют в промышленных газах в виде брызг или туманов, т. е. взвеси в газе весьма мелких капелек (обычно меньше 1 мкм и до тысячных долей мкм), которые образовались в результате конденсации веществ, находившихся в газообразном состоянии. Характерным примером промышленных газов с примесью капелек жидкости являются газы сернокислотного производства, содержащие брызги и туман серной кислоты; улавливание её из этих газов составляет необходимую стадию технологического процесса, а выброс в атмосферу влечёт за собой гибель растительности в окружающей местности. Генераторный и коксовый газы содержат капельки смолы и масел; извлечение их позволяет получать ценные продукты и является необходимой подготовительной стадией перед дальнейшим использованием газа. 01. 02. 2018 6

Источники и формы загрязнения промышленных газов n n Газообразные примеси (обычно вредные или нежелательные) в промышленных газах образуются, как правило, в ходе производства этих газов. Так, например, генераторный и коксовый газы содержат сероводород, сероуглерод и др. органических соединения серы (тиофен, меркаптаны и пр. ), которая всегда присутствует в исходном сырье — каменном угле. Газы металлургических печей и продукты горения топлива — дымовые газы почти всегда содержат в том или ином количестве сернистый ангидрид. В связи с возникновением и ростом ряда отраслей промышленности синтетических материалов (аммиак, спирты и др. ), потребляющих газы как сырьё, получила распространение тонкая очистка газов от различных, в том числе газообразных, примесей. Широкое использование природных газов как топлива для промышленных и бытовых нужд вызывает необходимость в ряде случаев подвергать их очистке от сероводорода до установленных санитарных норм. 01. 02. 2018 7

Способы очистки газов. n В промышленности применяют механический, электрический и физико-химический способы очистки газов. Механическую и электрическую очистку используют для улавливания из газов твёрдых и жидких примесей, а газообразные примеси улавливают физико-химическими способами. n Механическую очистку газов производят осаждением частиц примесей под действием силы тяжести или центробежной силы, фильтрацией сквозь волокнистые и пористые материалы, промывкой газа водой или др. жидкостью. Наиболее простым, но малоэффективным и редко применяемым является способ осаждения крупной пыли под действием силы тяжести в т. н. пылевых камерах. n Инерционный способ осаждения частиц пыли (или капель жидкости) основан на изменении направления движения газа со взвешенными в нём частицами. Т. к. плотность частиц примерно в 1— 3 тыс. раз больше плотности газа, они, продолжая двигаться по инерции в прежнем направлении, отделяются от газа. Инерционными уловителями пыли служат т. н. пылевые мешки, жалюзийные решётки, зигзагообразные отделители и т. п. В некоторых аппаратах используется и сила удара частиц. Всеми такими аппаратами пользуются для улавливания сравнительно крупных частиц; высокой степени очистки газов эти методы не дают. 01. 02. 2018 8

Способы очистки газов. n Для очистки газов широко применяют циклоны, в которых отделение от газа твёрдых и жидких частиц происходит под действием центробежной силы (при вращении газового потока). Т. к. центробежная сила во много раз превосходит силу тяжести, в циклонах осаждается и сравнительно мелкая пыль, с размером частиц примерно 10— 20 мкм. n Тканевые и бумажные фильтры, а также фильтры в виде слоя коксовой мелочи, гравия или какихлибо пористых материалов (например, пористой керамики) применяют для очистки газов посредством фильтрации. Наиболее распространёнными газоочистителями такого типа являются тканевые мешочные, или рукавные, фильтры. В зависимости от характера пыли и состава газа мешки изготовляют из шерстяной, хлопчато-бумажной или специальной (например, стеклянной) ткани. Газ проходит сквозь ткань, а частицы пыли задерживаются в мешках (рукавах). n Рукавные фильтры служат главным образом для улавливания весьма тонкой пыли; например, при очистке газов, отходящих от ленточных агломерационных машин или от шахтных печей, в рукавных фильтрах улавливается 98— 99% всей пыли. 01. 02. 2018 9

Способы очистки газов. n Очистку газов от пыли промывкой водой применяют в аппаратах различного типа. Наиболее широкое распространение получили скрубберы, мокрые циклоны, скоростные пылеуловители и пенные пылеуловители. n В скоростных (турбулентных) пылеуловителях вода, вводимая в поток запылённого газа, движущегося с высокой скоростью, дробится на мелкие капли. Высокая степень турбулизации газового потока при такой скорости способствует слиянию частиц пыли с каплями воды. Относительно крупные капли воды вместе с частицами пыли легко отделяются затем в простейших уловителях (например, в мокрых циклонах). n Аппараты этого типа широко применяются для улавливания очень мелкой пыли (возгонов) и могут обеспечить высокую степень очистки газов. В пенных пылеуловителях запылённый газ в виде мелких пузырьков проходит через слой жидкости с определённой скоростью, вследствие чего образуется пена с высокоразвитой поверхностью контакта между жидкостью и газом. В пенном слое происходит смачивание и улавливание частиц пыли. n Благодаря высокой степени улавливания пыли с размерами частиц более 2— 3 мкм и малому гидравлическому сопротивлению (порядка 80— 100 мм вод. ст. ) пенные пылеуловители получили большое распространение. 01. 02. 2018 10

Способы очистки газов. n Электрическая очистка газов основана на воздействии сил неоднородного электрического поля высокого напряжения (до 80 000 в). Аппараты для очистки газов этим методом называются электрическими фильтрами. n При пропускании через такие фильтры загрязнённого газа происходит его ионизация, заряженные частицы увлекаются к осадительному электроду и осаждаются на нём. n Применение электрических фильтров для очистки газов чрезвычайно распространено, особенно для тонкой очистки дымовых газов тепловых электростанций, в цементной промышленности, чёрной и цветной металлургии. 01. 02. 2018 11

Способы очистки газов. Методы физико-химической очистки применяют для удаления газообразных примесей. n К таким методам относятся промывка газов растворителями (абсорбция); n промывка газов растворами реагентов, связывающих примеси химически (химическая абсорбция); n поглощение примесей твёрдыми активными веществами (адсорбция); n n физическое разделение (например, конденсация компонентов), каталитическое превращение примесей в безвредные соединения. Абсорбция газообразных примесей растворителями производится путём промывки газов в орошаемых аппаратах типа скрубберов либо в барботёрах ( Барботирование), в последних газ проходит сквозь жидкий растворитель, хорошо растворяющий газообразные примеси и очень плохо — остальные компоненты газовой смеси. n n n Так производится, например, улавливание водой аммиака из коксового газа, улавливание различными маслами ароматических углеводородов из коксового газа, извлечение двуокиси углерода из различных газов и т. д. В том случае, если необходимо использовать уловленные продукты, их извлекают из насыщенного ими растворителя путём десорбции. Очистка газов средствами химической абсорбции производится в аппаратах аналогичного типа. Извлекаемые газовые примеси химически связываются растворами реактивов. Затем растворы нередко регенерируют, т. е. в результате тех или иных операций выделяют связанные примеси, и свойства растворов восстанавливаются. Адсорбция газообразных примесей производится с помощью различных пористых активных веществ: активного угля, силикагеля, бокситов и др. n Вредные примеси адсорбируются на поверхности поглотителя, а после его насыщения отгоняются продувкой горячим воздухом, газом или перегретым паром. 01. 02. 2018 12

Способы очистки газов. Системы и методы очистки вредных выбросов От пыли Сухие пылеуловители Электрофильтры Мокрые пылеуловители От туманов От газообразных примесей Фильтры 01. 02. 2018 Туманоуловители Абсорбционные Адсорбционные Хемосорбционные Термические Каталитические 13

Фильтр − циклон картриджный ФЦКИ – С: n n n Фильтр-циклоны картриджные с импульсной продувкой картриджей типа ФЦКИ-С представляют собой надежные и эффективные пылеулавливающие аппараты, предназначенные для улавливания мелкодисперных пылей с медианным диаметром частиц не менее 0, 5 мкм из воздуха и негорючих газов. Фильтры используются для очистки неагрессивных, невзрывоопасных и не склонных к слипанию и образованию конденсата газопылевых смесей. Возможно размещение картриджных фильтров в ограниченных помещениях, рядом с оборудованием. Картриджные фильтры позволяют возвращать очищенный воздух в цех (если это не пыль вещества 1 класса опасности). Области применения: обработка металлов и полимеров, сварочные процессы, производство порошковых красителей и стройматериалов, техпроцессы пищевой и табачной промышленности, производства, выделяющие пыль и аэрозоль сильнодействующих ядовитых веществ (соединения свинца, кадмия, хризотил – асбест и т. п. ), деревообработка. 01. 02. 2018 14

Циклон 01. 02. 2018 15

Фильтр − циклон картриджный ФЦКИ – С: n n n Устройство и принцип работы: Принцип работы фильтра основан на улавливании пыли фильтрующим материалом при прохождении через него запыленного воздуха. По мере увеличения толщины слоя пыли на поверхности картриджей возрастает аэродинамическое сопротивление фильтра и снижается его пропускная способность, во избежание чего предусмотрена автоматическая регенерация запыленных картриджей импульсом сжатого воздуха. Запыленный воздух (рис. 1) поступает по воздуховоду через патрубок (1) в корпус (2) с сепаратором (3), проходит через картриджи (4), собранные на панели (5), при этом частицы пыли задерживаются на их наружной поверхности, а очищенный воздух поступает в отсек “чистого” воздуха (6) и через патрубок (7) отводится из фильтра. К отсеку “чистого” воздуха подключен ресивер сжатого воздуха (8) с электромагнитными клапанами (9). Воздух из ресивера через электромагнитные клапаны поступает на продувочные трубы (10). Бункер (11). Шлюзовый питатель (12). Регенерация запыленных картриджей осуществляется импульсом сжатого воздуха. 01. 02. 2018 16

Технические характеристики: Наименование показателя ФЦКИ-С 1. Производительность по очищаемой газовоздушной смеси, тыс. м 3/час от 1 до 20 2. Массовая концентрация частиц на входе, г/м 3, не более 20 3. Гидравлическое сопротивление, Па, не более 1800 4. Максимальная температура очищаемых газов на входе, 0 С, до 120 5. Степень очистки (проектная), %, не менее 99, 6 01. 02. 2018 17

n Характеристики фильтрующего материала, удельная газовая нагрузка на фильтрующий материал, площадь поверхности фильтрования, размеры и количество фильтрующих элементов, оптимальные режимы регенерации картриджей, конструктивное исполнение фильтров определяются исходя из условий эксплуатации установок у Заказчика, свойств очищаемых газопылевых потоков. n Материал основных деталей – Ст 3 кп (ГОСТ 380 -71). n n n n Нормальная работа фильтра обеспечивается при давлении воздуха в системе регенерации 0, 35 -0, 6 МПа. Сжатый воздух, применяемый для регенерации картриджей, должен быть очищен по 1 классу загрязнения ГОСТ 17433 -80. 01. 02. 2018 18

Скруббер n n Скруббер это установка очистки воздушных выбросов: от пыли, кислотных, щелочных примесей; легкорастворимых в воде веществ и масляного тумана. Скруббера можно приспособить для улавливания паров растворителей, а также многих других веществ с подбором соответствующих видов реагентов-поглотителей. Принцип работы Скруббера: n n n 01. 02. 2018 Парогазовоздушная среда от источника загрязнения подаётся в технологический блок скруббера. В нём газовая среда совместно с жидкой поступает в камеру инжектора через закручиватели, расположенные в нижней его части. При этом в объёме образующейся в камере динамической пены происходит интенсивный массообмен между фазами. Соединения из газовой фазы переходят в жидкую технологическую среду. Очищенная газовая среда направляется в атмосферу, а жидкая среда через сливной патрубок поступает в приёмно-разделительную ёмкость скруббера. Потери жидкой технологической среды за счёт уноса компенсируются её резервным содержанием из бачка жидкой технологической среды. 19

n Абсорберы. Низконапорные трубы Вентури применяются для абсорбции газов и выполняются нормализованными по геометрии с форсуночным узлом орошения. Примером областей применения могут быть: очистка газа от диоксида серы с получением стандартного сульфит-бисульфитного раствора; абсорберы сернокислотного производства; очистка вентвыбросов от паров соляной кислоты ванн травления металла; очистка воздуха от сернокислотного аэрозоля травильных и гальванических ванн; выбросы от реакторов получения продуктов, удаление аэрозолей, паров и туманов, др. n Для охлаждения с обеспыливанием и абсорбции средне- и плохорастворимых газов компоновка труб Вентури двух или трехступенчатая противоточная либо труба Вентури и насадочная башня. n Скрубберы. Для обеспыливания используются укороченные высоконапорные скрубберы Вентури с бесфорсуночным узлом орошения и полым увеличенным каплеотделителем. Трубы Вентури изготавливаются круглого или прямоугольного сечения. Система рециркуляции орошающей жидкости проектируется с тонкослойным отстойником и узлом подачи реагента (коагулянт, флокулянт) для очистки от уловленной пыли. n Скрубберы Вентури рекомендуются для охлаждения газа и улавливания растворимых пылей, например после охладителей, сушильных барабанов, аппаратов кипящего слоя, печей кальцинации производства минудобрений и пр. продуктов. В этом случае орошающий оборотный раствор упаривается за счет охлаждения сушильного агента, улавливает уносимый продукт. Упаренный оборотный раствор при определенной концентрации возвращается в голову процесса, например на выпарку. 01. 02. 2018 20

Схема скруббера 01. 02. 2018 21

Рукавные фильтры: n 01. 02. 2018 Фильтр рукавный с импульсной регенерацией рукавов типа ФРИ-С представляет собой надежный и эффективный пылеулавливающий аппарат, предназначенный для обеспыливания воздуха и негорючих газов. Область применения: в стройиндустрии, металлургии, машиностроении, химической, пищевой промышленности и др. отраслях. Фильтрующим элементом рукавных фильтров является рукав, сшитый из специального материала, который выбирается исходя из условий эксплуатации установок у Заказчика. 22

Устройство и принцип работы Рукавного фильтра: n n n 01. 02. 2018 Принцип работы рукавного фильтра основан на улавливании пыли фильтрующей тканью при прохождении через нее запыленного воздуха. По мере увеличения толщины слоя пыли на поверхности рукавов возрастает сопротивление движению воздуха и снижается пропускная способность фильтра, во избежание чего предусмотрена регенерация запыленных рукавов импульсами сжатого воздуха. Запыленный воздух поступает в рукавный фильтр (рис. 1) по воздуховоду через патрубок (1) в камеру «запыленного» воздуха (2), проходит через рукава (3), при этом частицы пыли задерживаются на их наружной поверхности, а очищенный воздух поступает в камеру «чистого» воздуха (4) и отводится из фильтра. К камере «запыленного» воздуха подключен ресивер сжатого воздуха (5) с электромагнитными клапанами (6). Воздух из ресивера через электромагнитные клапана поступает в продувочные трубы (7). Регенерация запыленных рукавов в рукавном фильтре осуществляется импульсом сжатого воздуха. Пыль, отряхиваемая с рукавов, осыпается в бункер и через питатель (8) удаляется из фильтра. 23

Технические характеристики Рукавного фильтра: n Технические характеристики рукавного фильтра, фильтрующего материала, удельная газовая нагрузка на ткань, площадь поверхности фильтрования, размеры и количество фильтрующих элементов, оптимальные режимы регенерации рукавов, конструктивное исполнение фильтров определяются исходя из условий эксплуатации установок у Заказчика, свойств очищаемых газопылевых потоков. Материал основных деталей – Ст 3 кп (ГОСТ 380 -71). 01. 02. 2018 Наименование показателя ФРИ-С 1. Производительность по очищаемой газовоздушной смеси, тыс. м 3/час от 5 до 150 2. Массовая концентрация частиц на входе, г/м 3, не более 50, 0 4. Максимальная температура очищаемых газов на входе, С, до 260 5. Степень очистки (проектная), %, не менее 99, 0 24

Кассетный фильтр: n Фильтр кассетный ФКИ-С: Фильтры кассетные с импульсной продувкой картриджей типа ФКИ-С представляют собой надежные и эффективные пылеулавливающие аппараты, предназначенные для улавливания высокодисперсных пылей из воздуха и негорючих газов. n n 01. 02. 2018 Фильтры используются для очистки неагрессивных, невзрывоопасных и не склонных к слипанию и образованию конденсата газопылевых смесей. Возможно размещение Кассетных фильтров в ограниченных помещениях, рядом с оборудованием. Кассетные фильтры позволяют возвращать очищенный воздух в цех (если это не пыль вещества 1 класса опасности). Области применения: обработка металлов и полимеров, сварочные процессы, производство порошковых красителей и стройматериалов, техпроцессы пищевой и табачной промышленности, производства, выделяющие пыль и аэрозоль сильнодействующих ядовитых веществ (соединения свинца, кадмия, хризотил – асбест и т. п. ), деревообработка 25

Устройство и принцип работы: n Принцип работы кассетного фильтра основан на улавливании пыли фильтрующим материалом при прохождении через него запыленного воздуха. По мере увеличения толщины слоя пыли на поверхности материала картриджей возрастает сопротивление движению воздуха и снижается пропускная способность фильтра, во избежание чего предусмотрена регенерация запыленных картриджей импульсом сжатого воздуха. В случае использования кассетного фильтра для очистки воздуха от легких пылей, он комплектуется отсечными секционными клапанами (на входе и на выходе) по тракту воздуха, либо регенерация осуществляется при отключенном вентиляторе. Запыленный воздух поступает в фильтр (рис. 1) по воздуховоду через патрубок (1), в камеру «запыленного» воздуха (2), проходит через картриджи (3), при этом частицы пыли задерживаются на их наружной поверхности, а очищенный воздух поступает в камеру «чистого» воздуха (4) и через патрубок (5) отводится из фильтра. Сжатый воздух из ресивера через электромагнитные клапана поступает в продувочные трубы (6). Пыль, отряхиваемая с картриджей, осыпается в бункер (7) и удаляется из фильтра. Призма (8). Фильтрэлемент (9). 01. 02. 2018 26

Технические характеристики кассетного фильтра ФКИ-С: n 1. Производительность по очищаемой газовоздушной смеси, тыс. м 3/час от 1 до 150 2. Массовая концентрация частиц на входе, г/м 3, не более 10, 0 3. Максимальная температура очищаемых газов на входе, 0 С, до 120 4. Степень очистки (проектная), % , не менее 99, 5 Характеристики фильтрующего материала, удельная газовая нагрузка на фильтрующий материал, площадь поверхности фильтрования, размеры и количество фильтрующих элементов, оптимальные режимы регенерации картриджей, конструктивное исполнение фильтров определяются исходя из условий эксплуатации установок у Заказчика, свойств очищаемых газопылевых потоков. Материал основных деталей – Ст 3 кп (ГОСТ 380 -71). Нормальная работа фильтра обеспечивается при давлении воздуха в системе регенерации 0, 35 -0, 6 МПа. Сжатый воздух, применяемый для регенерации картриджей, должен быть очищен по 1 классу загрязнения ГОСТ 17433 -80. 01. 02. 2018 27