Рациональное использование воздуха газоочистка Всё что попадает в

Рациональное использование воздуха (газоочистка) «Всё, что попадает в воздух, рано или поздно возвращается на землю, чтобы принять участие в природных процессах, происходящих в почве и воде» . Барри Коммонер, Замыкающийся круг

Ниже представлен вклад (%) в загрязнение атмосферного воздуха основных отраслей промышленности: Транспорт 40 Электроэнергетика 28, 5 Цветная металлургия Черная металлургия Нефтедобыча 21, 6 15, 2 7, 9 Нефтепереработка 5, 1 Машиностроение 3, 6 Угольная промышленность 3, 6 Газовая промышленность 3, 3 Производство строительных материалов 3, 2 Химическая промышленность 2, 7 Деревообработка 2, 6 Пищевая промышленность 1, 5 Оборонная промышленность 0, 6 Легкая промышленность 0, 4

Концентрация аэрозолей (см 3) Антарктида 100 -1000 Природные территории 10000 1000 – Городской воздух млн. 10 ---------------------------------Ядра Айткена N (см 3) N (мкг/м 3) Большие Гигантские 105 100 1 40 20 20

Зависимость эффективности улавливания от фракционного состава твёрдых частиц и аэрозолей в газовом потоке для различных типов оборудования Тип оборудования Общая эффективность, % Эффективность улавливания, % <5 мкм 5 -10 мкм 10 -20 мкм 20 -40 мкм >40 мкм Пылеосади-тельная камера 58, 6 7, 5 22 43 80 90 Обычный циклон 65, 3 12 33 57 82 91 Циклон с удлинённым конусом 84, 2 40 79 92 95 97 Электрофильтр 97, 0 72 94, 5 97 99, 5 100 Полый скруббер, орошаемый водой 98, 5 90 96 98 100 Скруббер Вентури 99, 5 99 99, 5 100 100 Рукавный фильтр 99, 7 99, 5 100 100

Схема работы рукавного фильтра: а – очистка от пыли, б – регенерация фильтра сжатым воздухом.

Очистка топочных газов от диоксида серы Известковый и известняковый методы Основные химические реакции, протекающие при взаимодействии SО 2 с пульпой гидроксида кальция или известняка, описываются следующими уравнениями: Ca. O + H 2 O Сa(OH)2 Ca(OH)2 + СO 2 Са. СО 3 + H 2 O Ca. CO 3 + CO 2 + H 2 O Са(НСО 3)2 + SO 2 + H 2 O Ca. SO 3 * 2 H 2 O + 2 СO 2 Ca. SO 3 * 2 H 2 O + 1/2 О 2 Ca. SO 4 * 2 H 2 O

Скруббер

Магнезитовый метод Сущность метода состоит во взаимодействии SO 2 с суспензией Мg(ОН)2 по реакции: Мg(ОН)2 + SO 2 + 5 Н 2 О Мg. SО 3 * 6 Н 2 О Кристаллический сульфит магния подвергают сушке и обжигу, получая при этом концентрированный поток SO 2 и Мg. О. Окись магния возвращается в цикл, а SO 2 направляется на переработку (например, на получение серной кислоты по стандартной технологии). Часть сульфита магния под действием кислорода воздуха окисляется до сульфата: Мg. SО 3 + 1/2 О 2 Мg. SО 4

Достоинствами магнезитового метода являются его цикличность, высокая эффективность (степень очистки 9092%), возможность утилизации SO 2 Основной недостаток процесса - большое количество твердофазных стадий, что приводит к сильному абразивному износу аппаратуры и загрязнению среды твердыми частицами. Весьма значительными являются и энергетические затраты на разложение сульфита и сульфата магния. Аммиачные методы В основе этих методов лежит процесс абсорбции SO 2 раствором сульфита аммония: SO 2 + (NH 4 )2 SO 3 + H 2 O 2 NH 4 НSO 3

Очистка отходящих газов от оксидов азота Адсорбционные методы В случае небольших объемов газов нашли применение адсорбционные методы. Хорошим сорбентом оксидов азота служит активированный уголь, но его применение затрудняется из-за легкой окисляемости, что может привести к сильному разогреву и даже к возгоранию угля (при значительных концентрациях оксидов азота). Силикагель по адсорбционным свойствам несколько уступает углю, но он более прочен и не окисляется кислородом, а окисление NO в NO 2 в его присутствии протекает даже быстрее. Однако широкому распространению этих методов препятствует то, что одновременно сорбируются и другие примеси, в результате снижается адсорбционная емкость сорбентов и осложняются процесс десорбции и использование ценных компонентов.

Каталитическое восстановление Одним из основных, хорошо освоенных промышленных методов очистки отходящих газов от оксидов азота является их восстановление на катализаторе до молекулярного азота. При использовании неселективного катализатора восстановитель расходуется не только на восстановление азота, но и вступает во взаимодействие с кислородом, обычно содержащимся в газовом потоке. В качестве восстановителя применяются водород, природный газ, оксид углерода и др. Катализаторами обычно служат элементы платиновой группы. Температура процесса колеблется от 400 до 800 о. С.

Наиболее широкое распространение получило селективное каталитическое восстановление оксидов азота аммиаком: 6 NO + 4 NH 3 5 N 2 + 6 H 2 О, 6 NO 2 + 8 NH 3 7 N 2 + 12 H 2 O. В нашей стране для этих целей разработан специальный алюмо-ванадиевый катализатор (АВК-10). Процесс восстановления протекает при 200 -3600 С, степень очистки составляет 96 -98, 5%. Основным недостатком метода является необходимость точного дозирования аммиака, что при переменном составе отходящих газов (меняется концентрация оксидов азота) практически невозможно. При недостатке аммиака происходит проскок оксидов азота, а при избытке – проскок аммиака, и отходящие газы загрязняются токсичными соединениями.

Карбамидный метод В РХТУ им. Д. И. Менделеева разработан Карбамидный метод, позволяющий очищать дымовые газы от оксидов азота на 95% и практически полностью удалять оксиды серы из них. Процесс не требует предварительной подготовки газов, в результате очистки образуются нетоксичные продукты - N 2, СО 2, Н 2 О и (NH 4)2 SO 4. Величина р. Н абсорбционного раствора колеблется в пределах 5 -9, поэтому коррозии аппаратуры не наблюдается. Эффективность метода практически не зависит от колебаний входных концентраций оксидов азота и серы. В общем виде процесс описывается приведенными ниже уравнениями реакций: Н 2 О NO + NO 2 + (NH 2)2 CO 2 Н 2 О + СО 2 + 2 N 2, SO 2 + (NH 2)2 CO + 2 Н 2 О + 1/2 О 2 (NH 4)2 SO 4 + СО 2

Рис…Схема установки для очистки дымовых газов от оксидов азота и серы с получением гипса: 1 – электрофильтр; 2 и 3 – распылительные сушилки; 4 – циклон; 5 – емкость для суспензии Ca. SO 3 и Ca(OH)2; 6 – емкость для суспензии Ca(OH)2; 7 – реакционный аппарат; 8 – абсорбер; 9 – емкость для рабочего раствора карбамида; 10 – емкость для концентрированного раствора карбамида.

Снижение выбросов оксидов азота в атмосферу путем регулирования процесса горения Наряду с установкой газоочистного оборудования в конце технологического цикла сжигания топлива весьма эффективными являются ряд режимных и технологических мероприятий, позволяющих существенно снизить количество образующихся в процессе горения оксидов азота. К этим мероприятиям относятся: • сжигание с низким коэффициентом избытка воздуха (а – альфа); • рециркуляция части дымовых газов в зону горения; • сжигание топлива в две и три ступени; • применение горелок, позволяющих понизить выход NOх; • подача влаги в зону горения; • интенсификация излучения в топочной камере; • выбор профиля топочной камеры, которому отвечает наименьший выход NOх. Следует отметить, что указанные мероприятия способны в той или иной мере подавить образование NOх из азота воздуха, но не могут предотвратить их образования из азотосодержащих соединений, имеющихся в составе топлива.

Очистка отходящих газов от фтор- и хлорсодержащих соединений Очистка от газовых выбросов, содержащих, чаще всего, хлористый водород, в основном, проводится известковым молоком. При граммовых концентрациях хлористого водорода, его можно абсорбировать четырёххлористым углеродом или трихлорэтиленом, с последующим выделением в концентрированном виде при нагревании смеси (не забывая об исключительной токсичности последних). Очистка отходящих газов от оксида углерода и углеводородов Основным методом очистки от углеводородов и оксида углерода в промышленности являются сжигание в пламени, а также термическое и каталитическое окисление. Наиболее известным примером сжигания является широко применяемое в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности сжигание в факеле, т. е. в открытой горелке, направленной вверх. К недостаткам процесса, помимо потерь углеводородов при горении следует отнести образование оксидов азота, а следовательно, вторичное загрязнение атмосферы.

В условиях термического и каталитического окисления обезвреживание углеводородов и оксида углерода протекает при более низких температурах и образования значительных количеств оксидов азота не происходит. Отходящие газы на очистку Очищенный газ Термокаталитический реактор (ТКР- КС-1): 1 – входной патрубок, 2 – корпус, 3 – рекуператор тепла, 4 – кассета фильтра, 5 – теплоэлектронагреватели, 6 – съемные кассеты, 7, 8 – боковая и верхняя крышки, 9 – защитный кожух, 10 – бункер, 11 – опора.

Содержание загрязняющих веществ в дымовых газах при мусоросжигании Компонент Типичная концентрация в дымовых газах до очистки, мг/нм 3 Состав дымовых газов МСЗ № 2, мг/нм 3 До После очистки ПДКс. с. , мг/нм 3 Летучая зола (пыль) HCl HF SO 2 6980 2740 8 0, 1 750 10 250 1220 40 300 9 0, 7 39 0, 2 0, 005 0, 05 NOx Hg Cd Tl Др. тяжелые металлы 260 0, 2 2 (общая) 50 (общая) 420 - 98 0, 06 - 0, 06 СО Органические вещества 250 100 (общая) 40 4, 3 40 4, 2 0, 04 0, 0003 (у каждого) 0, 001 (в среднем у каждого) 3, 0 1 ∙ 10 -7 (бенз(а)-пирен)

Рис. 6. 7. Мусоросжигательный завод № 2: 1 – приемное отделение; 2 – приемный бункер ТБО; 3 – котлоагрегат; 4, 5, 6 – отделение газоочистки; 7, 8 – шлаковое отделение; 9 – загрузка ТБО в печь.

Рис. 6. 9. Мусоросжигательный завод № 4: 1 – печь для сжигания отходов; 2 – газовые горелки; 3 – котел-утилизатор; 4 – циклон; 5 – распылительный абсорбер; 6 – реактор с активированным углем; 7 – рукавный фильтр; 8 – турбогенератор; 9 – контроль дымовых газов; 10 – дымовая труба.

Рис. 1. Модифицированный вариант системы газоочистки: 1 – абсорбер; 2 – емкость для приготовления рабочей суспензии известкового молока; 3 – емкость для приготовления рабочего раствора карбамида; 4 – емкость для сбора летучей золы; 5 – рукавный фильтр; 6 – адсорбер; 7 – контрольный рукавный фильтр; 8 – емкость для сбора отработанного активированного угля; 9 – дымосос; 10 – дымовая труба.

Пенно-вихревой промыватель ПВП Создана и внедрена в производство серия высокоэффективных аппаратов ПВП (пенновихревых промывателей) для абсорбционной (химической) очистки газов от различных примесей производительностью от 15 до 500 тыс. м 3/ч. Эти аппараты позволяют очищать кислые, сильно запыленные газы, имеющие температуру до 200 -250 о. С. Аппараты данной серии предназначены для санитарной очистки газов обжиговых печей металлургических производств, печей по переплаву вторичных цветных металлов, коксохимических батарей, дымовых газов энергетических установок, работающих на различных видах топлива. Основными достоинствами пенно-вихревых промывателей является высокая эффективность очистки газов, низкое гидравлическое сопротивление (80 -120 мм вод. ст. или 800 -1200 Па), раздельное шламоудаление, минимальная площадь размещения оборудования,

Тип аппарата Производительно сть м 3/час Высота Диаметр М М ПВП-30 8 3, 2 ПВП-60 60000 8 3, 8 ПВП-100 100000 8 4, 6 ПВП-500 3 -х ступенчатое орошение на вихревом, встречном и заторможенном потоках газовой смеси обеспечивают эффективную пылеочистку, а подбираемые при наладке химический состав и р. Н орошающей жидкости– абсорбцию химических примесей. 30000 500000 8 5, 5

ГАЗОПЫЛЕОЧИСТИТЕЛЬ ПЕННЫЙ ТИПА ПГП-И (пенно-газовый промыватель инерционный) эффективно очищает газы, содержащие NOx, SO 2, HF, HCl и пр. Производительность этих аппаратов составляет от 4 до 30 тыс. м 3/ч. Основная область применения ПГП-И – это гальванические производства и процессы, связанные с электрохимическим получением металлов. Для достижения высокой эффективности очистки аппараты данной серии оснащаются двумя секциями орошения с провальными решетками и жалюзийным каплеуловителем.

Две или три ступени орошения с пенным слоем на провальных решетках обеспечивают эффективную очистку технологических газов от химических соединений, аэрозолей и твердых примесей. По желанию Заказчика опционально возможна установка устройств для дополнительной фильтрации орошающей жидкости и отбора шлама. Технические характеристики. Размер Тип Производиаппарата ПГП-И-15 ПГП-И-12 ПГП-И-9 ПГП-И-6, 5 ПГП-И-4 тельность, м 3/час каплеуловителя, мм 12500 -18000 9500 -14000 7000 -10500 5500 -7500 4500 -6000 3000 -4500 1700 1550 1400 1250 1150 1050 Размер рабочей Площадь части аппарата, мм сечения, м 2 1300 1150 1000 850 750 650 1, 69 1, 325 1, 00 0, 722 0, 56 0, 424 Масса аппарата, кг 1005 852 725 595 525 400

АБСОРБЕР СЕРИИ АКУ-6 Абсорберы серии АКУ-6 (абсорбер шестисекционный комбинированный унифицированный) эффективно очищают отходящие газы сложного химического состава, содержащие взвешенные вещества с плотностью ниже воды. В таких аппаратах эффективно очищаются газы производств пищевой промышленности, производства комбикормов, цехов по переработке отходов мясокомбинатов на мясо-костную муку и пр. , поскольку в них могут использоваться от 1 до 3 -х абсорбентов различного химического состава (вода, кислые и щелочные растворы). В настоящее время освоен выпуск аппаратов производительностью 15 и 30 тыс. м 3/ч.

Производительность, м 3/час 15000 -30000 Гидравлическое сопротивление, Па 1400 -2200 Рабочий диапазон температур, 0 С Полипропилен Нержавеющая сталь до 90 200 -600 Габаритные размеры одной секции, мм 1800*1200*2800 Материал реактора Полипропилен, нержавеющая сталь Поликомпонентные газовые выбросы очищаются от химических примесей и аэрозолей на многоступенчатых аппаратах с использованием орошающих жидкостей различных составов с индивидуальным подбором при наладке для каждой из последовательных ступеней.

Установка обезвреживания высокотоксичных газов: термокаталитический реактор – ТКР-КС Особую сложность представляет решение проблемы предовращения загрязнения воздуха высокотоксичными органическими соединениями, в т. ч. полиароматическими и другими высокомолекулярными углеводородами. Для очистки газов данного состава выпускаются термокаталитические реактора (ТРК-КС) производительностью 5 -15 тыс. м 3/ч. В аппаратах данного типа используется стабилизированный муллиткремнеземистый носитель - катализатор, не содержащий металлов платиновой группы, и обладающий большой емкостью по отношению к отравляющим катализатор газам. ТРК-КС успешно используются для очистки технологических газов печей обжига радиоэлектронного лома, катализаторов сжигания высокотоксичных органических отходов, на линиях рулонного окраса металлов.

Термокаталитическая обработка высокотоксичных газов обеспечивает обезвреживание окисляемых примесей до безвредных соединений. Предварительный разогрев слоя катализатора может быть задан как в варианте электронагрева, так и с газопламенным прогревом. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Температура газа на входе в реактор, С От 50 до 900 Температура в каталитическом слое, С Не менее 300 Расход газа на нагрев реактора , м 3/час на 1000 м 3/час отх. Газов 2 -3 Гидравлическое сопротивление реактора, Па 300 -600 Материал реактора Нерж. сталь, шамотный кирпич Производительность, 1000 м 3/час 5 -50

ФИЛЬТР-ПОГЛОТИТЕЛЬ АДСОРБЦИОННЫЙ ФПА Освоен выпуск высокоэффективных адсорберов ФПА (фильтр-поглотитель адсорбционный). Эти аппараты имеют низкое гидравлическое сопротивление и обеспечивают надежную очистку воздуха емкостей для хранения воды, жидких пищевых продуктов, емкостей хранения жидкого топлива. ФПА устанавливаются на дыхательные патрубки резервуаров и работают по принципу фильтрации на вдох / выдох. ФПА применяется в качестве защитного барьерного устройства для емкостей хранения воды, нефтепродуктов, реагентных растворов предотвращающего попадание паров во внешнюю атмосферу, а также пыли, газов и микрофлоры из внешней среды в емкости– накопители. Изготавливаются и комплектуются под заданные скорости опорожнения / заполнения емкостей.

чистый воздух Производительность, м 3/час 50 -200 Удельная емкость, г/г 100/1000 Гидравлическое сопротивление, Па 5 -50 Объем адсорбента, кг 2, 5 Рабочий диапазон температур, 0 С -40…+40 Габаритные размеры, хh, мм 250 х600 Масса, кг 9 бензин, солярка, керосин и др.