Тема 4 расчет концентрации загрязнений и пдв.

Методы очистки пылегазовых смесей (2 часа)

Цель занятия: ознакомление с основными промышленными ме­тодами и устройствами для защиты атмосферы от загрязнений; с ме­тодом расчета концентраций загрязнений в приземном слое воздуха, расчета ПДВ; методом рассеивания загрязнений в атмосфере.

Вопросы, подлежащие изучению:

1.Усвоить основные биологические меры борьбы с загрязнениями

2.Усвоить основные промышленные методы, принципы работы очистных устройств ПГС.

3.Изучить метод расчета рассеивания загрязнений в атмосфере.

1. Эффективность мероприятий по охране воздушного бассейна требует комплексного подхода к проблеме, в которой определяющее место отводится созданию малоотходной технологии, предусматри­вающей полное использование и переработку сырья без образования отходов.

В настоящее время для предприятий, на которых не разработаны безотходные процессы, продолжает оставаться актуальной проблема очистки отходящих газов от вредных примесей.

Загрязненный воздух становится новым, существенно отрица­тельным экологическим фактором, в некоторых районах равносильным засухе и засолению почв.

Существуют различные пути предотвращения загрязнения воздуха: технологические, биологические, а также санитарно-гигиеническке, организационные, правовые, социальные.

Рассмотрим только технологические и биологические меры борьбы с загрязнениями.

Биологические меры борьбы с загрязнениями

Существующие технические средства не в состояния полностью предотвратить дальнейшее загрязнение атмосферы. Растительность суши является основным поглотителем углекислоты и поставщиком кислорода в атмосферу (66% О₂ выделяют растения суши).

Особое место среди различных сообществ занимают леса, покры­вающие 25% суши. Лес является важным фактором регулирования климата, регулятором экологического равновесия в природе.

Лес обладает высокой пылезадерживающей и пылеосаждающей способностью. Так 1га елового леса за год очищает 32 тонны воздуха, соснового - 36 т, дубового - 56 т.

В промышленных городах 1 м³ воздуха содержит до 14 мг пыли. В городских парках запыленность снижается на 52%, в загородных - на 86,3%, в пригородных лесах - на 96,5%. Благодаря снижению силы ветра среди растений увеличивается оседание пыли и микроорганизмов из атмосферы. На окраине Киева за вегетационный период тополь черный осаждает 44 кг пыли, тополь белый - 53 кг, клен ясенелистный - 30 кг (в расчете на одно дерево). Зеленые насаждения не только способствуют осаждению пыли, но и снижают в 2-3 раза концентрацию вредных веществ в воздухе.

Высокими шумопоглощающими свойствами обладают (в порядке убывания) клен остролистный, липа крупнолистная, калина, тополь канадский, клен ясенелистный, береза.

Деревья способствуют ионизации воздуха, насыщают его фитон­цидами, снижают скорость ветра, температуру воздуха летом, увели­чивают влажность.

Некоторые породы деревьев и кустарников обладают избирательной поглотительной способностью по отношению к окислам серы и азота, к фенолам и др.

 

 

Листья овса, пшеницы и гороха активно поглощают окислы азота. Самой высокой поглотительной способностью к окислам серы обладает липа, клен остролистный, каштан конский (содержание серы в листьях - до 3,3%). Ивы, тополя, ясени, лох, акация за вегетационный период поглощают 150-250 г хлора. Хорошим аккумулятором фенола являются шелковица, бузина красная, сирень обыкновенная.

Устойчивы к окислам серы: акация белая, вяз перистоветвистый, клен полевой, тополь канадский, барбарис, вязы, липа, бирючина, бузина, лох, снежноягодник.

Нормальное жизнеобеспечение человека в современном крупном городе возможно при наличии 21-24 м² зеленых насаждений на человека (предусмотрено 25-33 м²).

Придорожные полосы (особенно двухъярусные) снижают концен­трацию окислов углерода на 45-60%. Плотная полоса из боярышника или клена полевого уменьшает содержание свинца в овощах, возделываемых вдоль автострад на 35-50%.

Задание: назвать значение растений в защите атмосферы от за­грязнений пылевидных и газообразных; сделать подбор древесных пород для выращивания в санитарно-защитных зонах: ТЭЦ, предприятий металлургии, предприятий нефтепереработки, производства кислот.

2. Технологические меры борьбы с загрязнениями атмосферы

В связи с загрязнением атмосферы различными группами загряз­няющих веществ (пылью, кислыми компонентами, оксидами углерода, галогенами и их соединениями, ртутью, растворителями, пестицидами и др.), различной концентрацией вредных примесей и их дисперсионным составом применяются разнообразные методы очистки пылегазовых смесей.

Для очистки газов от твердых дисперсных веществ применяются циклоны, электрофильтры, тканевые фильтры, абсорберы.

Для очистки газа в промышленности обычно применяет адсорбцию жидкостью или твердым веществом, химическое превращение вредных соединений в менее токсичные, в частности, путем сжигания (термического или каталитического).

Сухие пылеуловители. Циклоны. Широкое применение для сухой очистки газов получили циклоны различных типов. Газовый поток вводится в циклон через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру 4.

Под действием центробежной силы частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа попадает в бункер. Отделение частиц пыли от газа, попавшего в бункер, происходит при повороте газового потока в бункере на 180°. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из бункера через выходную трубу 3 (рис.1).

 

 

Циклоны изготавливаются цилиндрические (ЦН-11, ЦН-15. ЦН-2) и коническими (СК-ЦН-34, СДК-ЦН-33). Степень очистки в циклонах невелика и не превышает 95%, поэтому их часто применяют в комплексе с другим оборудованием, или в виде батарей (мультициклонов).

Ротационные пылеуловители относят к аппаратам центробежного действия, которые одновременно с перемещением воздуха очищают его от фракции пыли крупнее 5 мкм (4-1 групп по дисперсности). Обладают большой компактностью. При работе вентиляторного колеса 1 частицы пыли за счет центробежных сил отбрасываются к стенке кожуха 2 и движутся по ней в направлении выхлопного отверстия 3. Газ, обогащенный пылью, через пылеприемное отверстие 3 отводится в пылевой бункер, а очищенный газ поступает в выхлопную трубу 4 (рис. 2). Перспективно использование ПРП - противопоточных ротационных пылеотделителей, состоящих из встроенного в кожух 1 полого ротора 2 с перфорированной поверхностью и колеса вентилятора 3. Ротор и колесо вентилятора насажены на общий вал (рис.3).

Вихревые пылеуловители (ВПУ) способны очищать газ от тончайших фракций (<3-5 мкм), что позволяет им конкурировать с фильтрами.

 

 

 

Существуют две конструктивные разновидности ВПУ: соплового (рис.4а) и лопаточного (рис.4б) типов. Запыленный газ поступает в камеру 5 через изогнутый патрубок 4. Для предварительного закручивания запыленного газа в камеру 5 встроен лопаточный завихритель типа "розетки" 2. В ходе своего движения вверх к выхлопному патрубку газовый поток подвергается действию вытекающих из завихрителя 1 (наклонные сопла или наклонные лопатки) струй вторичного воздуха (чаще всего загрязненный или очищенный газ), которые придают потоку вращательное движение. Под действием центробежных сил частицы пыли устремляются к его периферии, откуда спиральными струями вторичного потока перемещаются к низу аппарата в кольцевое межтрубное пространство. Безвозвратный спуск пыли в бункер обеспечивается подпорной шайбой 3.

Радиальные пылеуловители используют для улавливания частиц крупнее 25-30 мкм (эффективность 65-85%). Отделение твердых частиц происходит при совместном действий гравитационных и инерционных сил, возникающих при повороте газового потока на 180° за срезом входной трубы 2 (рис.5).

Для разделения газового потока на очищенный газ и обогащенный пылью газ используют жалюзийные пылеотделители (рис.6). Отделение частиц пыли от основного газового потока на жалюзийной решетке происходит под действием инерционных сил, возникающих при повороте газового потока на входе в жалюзийную решетку, а также за счет эффекта отражения частиц от поверхности решетки при соударении. Обогащенный пылью газ после жалюзийной решетки направляется к циклону, где очищается от частиц и вновь вводится в трубопровод за жалюзийной решеткой. Эффективность очистки 80% и более для частиц размером более 20 мкм.

Электрофильтры. Электрическая очистка - один из наиболее совершенных видов очистки газов от частиц пыли и тумана. Процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирущего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах. В зазоре между коронирующим 1 и осадительным 2 электродами создается электрическое поле убывающей напряженности с силовыми линиями 3. Напряжение (50 кВ) к электродам подается от выпрямителя 4 (рис.7). Основная масса пыли осаждается на положительном осадительном электроде. Осевшая пыль периодически удаляется встряхиванием. Используются электрофильтры сухого и мокрого типов.

Фильтры. Широко используются для тонкой очистки газовых выбросов от примесей. Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении через них дисперсных сред.

По типу фильтрующие перегородки бывают с зернистыми слоями с гибкими пористыми перегородками, с полужесткими пористыми перегородками (вязаные и тканные сетки, стружка, прессованные спирали), с жесткими пористыми перегородками (керамика, металлы и др.). По конструкции газовые фильтры делят на рукавные, ячейковые и рулонные.

Мокрые пылеуловители. Аппараты мокрой очистки газов имеют широкое распространение, т к характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсных пылей (0,3-1 мкм). Аппараты мокрой очистки работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность либо капель жидкости либо пленки жидкости. Конструктивно мокрые пылеуловители разделяют на скрубберы Вентури, форсуночные и центробежные скрубберы, аппараты ударно-инерционного типа, барботажно-пенные аппараты и др.

Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением частиц пыли на поверхность капель на практике более применимы скрубберы Вентури (рис 8) Основная часть скруббера - сопло Вентури 2, в конфузорную часть которого подводится запыленный поток газа и через центробежные форсунки 1 жидкость на орошение.

К мокрым пылеуловителям относятся барботажно-пенные пыле­уловители (рис.9). Эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли 95-97%.