Характеристика газообразных промышленных выбросов

   Содержание:

   1 Классификация  газообразных промышленных выбросов……………………..3

   2. Фильтрование  аэрозолей ………………………………………………………...6

   3. Основные  конструкции фильтров, расчет фильтров, виды фильтрующих материалов  ……………………………………………………………………………..7

   3.1 Тканевые  фильтры……………………………………………………………...9

   3.2 Волокнистые  фильтры…………………………………………………………13

   3.3 Зернистые  фильтры………………………………………………………….…17

   3.4 Очистка  газов в электрофильтрах…………………………………………..…18

   Список использованной литературы……………………………………………...23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   1. Классификация газообразных промышленных выбросов

   В газообразных промышленных выбросах вредные  примеси можно разделить на две группы:

   а) взвешенные частицы (аэрозоли) твердых  веществ — пыль, дым; жидкостей  — туман;

   б) газообразные и парообразные вещества.

   К аэрозолям относятся взвешенные твердые частицы неорганического и органического происхождения, а также взвешенные частицы жидкости (тумана). Пыль – это дисперсная малоустойчивая система, содержащая больше крупных частиц, чем дымы и туманы. Счетная концентрация (число частиц в 1 см3) мала по сравнению с дымами и туманами. Неорганическая пыль в промышленных газовых выбросах образуется при горных разработках, переработке руд, металлов, минеральных солей и удобрений, строительных материалов, карбидов и других неорганических веществ. Промышленная пыль органического происхождения – это, например, угольная, древесная, торфяная, сланцевая, сажа и др. К дымам относятся аэродисперсные системы с малой скоростью осаждения под действием силы тяжести. Дымы образуются при сжигании топлива и его деструктивной переработке, а также в результате химических реакций, например при взаимодействии аммиака и хлороводорода, при окислении паров металлов в электрической дуге и т.д. Размеры частиц в дымах много меньше, чем в пыли и туманах, и составляют от 5 мкм до субмикронных размеров, т.е. менее 0,1 мкм. Туманы состоят из капелек жидкости, образующихся при конденсации паров или распылении жидкости. В промышленных выхлопах туманы образуются главным образом из кислоты: серной, фосфорной и др. Вторая группа – газообразные и парообразные вещества, содержащиеся в промышленных газовых выхлопах, гораздо более многочисленна. К ней относятся кислоты, галогены и галогенопроизводные, газообразные оксиды, альдегиды, кетоны, спирты, углеводороды, амины, нитросоединения, пары металлов, пиридины, меркаптаны и многие другие компоненты газообразных промышленных отходов.

   В настоящее время, когда безотходная  технология находится в периоде  становления и полностью безотходных  предприятий еще нет, основной задачей газоочистки служит доведение содержания токсичных примесей в газовых примесях до предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных санитарными нормами.

   При содержании в воздухе нескольких токсичных соединений их суммарная  концентрация не должна превышать 1, то есть

   с₁/ПДК₁ + с₂/ПДК₂ + ... + с_n/ПДК_n = 1,

   где c₁, с₂, …, с_n – фактическая концентрация загрязнителей в воздухе, мг/м³;

   ПДК₁, ПДК₂, …, ПДК_n – предельно допустимая концентрация, мг/м³.

   При невозможности достигнуть ПДК очисткой иногда применяют многократное разбавление токсичных веществ или выброс газов через высокие дымовые трубы для рассеивания примесей в верхних слоях атмосферы. Теоретическое определение концентрации примесей в нижних слоях атмосферы в зависимости от высоты трубы и других факторов связано с законами турбулентной диффузии в атмосфере и пока разработано не полностью. Высоту трубы, необходимую, чтобы обеспечить ПДК токсичных веществ в нижних слоях атмосферы, на уровне дыхания, определяют по приближенным формулам, например:

    ,

   где ПДВ – предельно допустимый выброс вредных примесей в атмосферу, обеспечивающий концентрацию этих веществ в приземном слое воздуха не выше ПДК, г/с;

   Н — высота трубы, м; V – объем газового выброса, м³/с;

   Dt –разность между температурами газового выброса и окружающего воздуха, °С;

   A – коэффициент, определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в воздухе, с^2/3- (ОС)^1/3 (например, для района Урала А = 160);

   F—  безразмерный коэффициент, учитывающий скорость седиментации вредных веществ в атмосфере (для Cl₂, HCl, HF  F = 1);

   т — коэффициент, учитывающий условия выхода газа из устья трубы, его определяют графически или приближенно по формуле

    ,

   где – средняя скорость на выходе из трубы, м/с;

   D_T — Диаметр трубы, м.

   Метод достижения ПДК с помощью «высоких труб» служит лишь паллиативом, так  как не предохраняет атмосферу, а  лишь переносит загрязнения из одного района в другие.

   В соответствии с характером вредных  примесей различают методы очистки  газов от аэрозолей и от газообразных и парообразных примесей. Все способы очистки газов определяются в первую очередь физико-химическими свойствами примесей, их агрегатным состоянием, дисперсностью, химическим составом и др. Разнообразие вредных примесей в промышленных газовых выбросах приводит к большому разнообразию методов очистки, применяемых реакторов и химических реагентов.

 

    2. Фильтрование аэрозолей

   Основана  на прохождении очищаемого газа через различные фильтрующие ткани (хлопок, шерсть, химические волокна, стекловолокно и др.) или через другие фильтрующие материалы (керамика, металлокерамика, пористые перегородки из пластмассы и др.). Наиболее часто для фильтрации применяют специально изготовленные волокнистые материалы — стекловолокно, шерсть или хлопок с асбестом, асбоцеллюлозу. В зависимости от фильтрующего материала различают тканевые фильтры (в том числе рукавные), волокнистые, из зернистых материалов (керамика, металлокерамика, пористые пластмассы).

   Фильтрация  – весьма распространенный прием  тонкой очистки газов. Ее преимущества – сравнительная низкая стоимость  оборудования (за исключением металлокерамических фильтров) и высокая эффективность тонкой очистки. Недостатки фильтрации высокое гидравлическое сопротивление и быстрое забивание фильтрующего материала пылью. 
 

 

    3. Основные конструкции фильтров, расчет фильтров, виды фильтрующих материалов

         В основе работы пористых фильтров всех видов лежит процесс  фильтрации газа через пористую перегородку, в ходе которого твердые частицы задерживаются, а газ полностью проходит сквозь нее.

   

   Рисунок 1 Динамический пылеуловитель:

   1 - «улитка»; 2 - циклон; 3 - пылесборный бункер.

   Фильтрующие перегородки весьма разнообразны по своей структуре, но в основном они состоят из волокнистых или зернистых элементов и условно подразделяются на следующие типы:

       гибкие пористые перегородки - тканевые материалы   из  природных, синтетических или минеральных волокон: нетканыеволокнистые материалы (войлоки, клены   и иглопробивные материалы, бумага, картон, волокнистые маты); ячеистые листы (губчатая   резина, пенополиуретан, мембранные фильтры);

       полужесткие пористые перегородки — слои      волокон,   стружка,  вязаные сетки, положенные   на опорных устройствах или зажатые между ними;

       жесткие пористые перегородки —    зернистые   материалы   (пористая керамика или пластмасса, спеченные или спрессованные порошки металлов, пористые стекла,    углеграфитовые материалы и др.); волокнистые материалы (сформированные слои из стеклянных и металлических волокон); металлические сетки и перфорированные листы. 

        В процессе очистки запыленного газа частицы приближаются к волокнам или к поверхности зерен материала, сталкиваются с ними и осаждаются главным образом в результате действия сил диффузии, инерции и электростатического притяжения.

        Проходя через фильтрующую перегородку, поток разделяется на тонкие непрерывно разъединяющиеся и смыкающиеся струйки. Частицы, обладая инерцией, стремятся перемещаться прямолинейно, сталкиваются с волокнами, зернами и удерживаются ими. Такой механизм характерен для захвата крупных частиц и проявляется сильнее при увеличении скорости фильтрования. Электростатический механизм захвата пылинок проявляется в том случае, когда волокна несут заряды или поляризованы внешним электрическим полем.

        В фильтрах уловленные частицы накапливаются в порах или образуют пылевой слой на поверхности перегородки, и таким образом сами становятся для вновь поступающих частиц частью фильтрующей среды. По мере накопления пыли пористость перегородки уменьшается, а сопротивление возрастает. Поэтому возникает необходимость удаления пыли и регенерации фильтра.

         В зависимости от назначения и величины входной и выходной концентрации фильтры условно разделяют на три класса:

        фильтры тонкой очистки (высокоэффективные или абсолютные фильтры)  предназначены для улавливания с очень высокой эффективностью (>99%) в основном субмикронных частиц из промышленных газов с низкой входной концентрацией (<1 мг/м³) и скоростью фильтрования <10 см/с. Фильтры применяют для улавливания особо токсичных частиц, а также для ультратонкой очистки воздуха при проведении некоторых технологических процессов. Они не подвергаются регенерации;

       воздушные фильтры - используют в системах приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. Работают при концентрации пыли менее 50 мг/м³, при высокой скорости фильтрации - до 2,5-3 м/с. Фильтры могут быть нерегенерируемые и регенерируемые;   

   промышленные  фильтры (тканевые, зернистые, грубоволокнистые) применяются для очистки промышленных газов концентрацией до 60 г/м³. Фильтры регенерируются.

   3.1 Тканевые фильтры

   Тканевые  фильтры, чаще всего рукавные, применяются при температуре очищаемого газа не выше 60-65°С. В зависимости от гранулометрического состава пыли и начальной запыленности степень очистки (КПД) составляет 85-99%. Гидравлическое сопротивление фильтра DР около 1000 Па; расход энергии ~ 1 кВт*ч на 1000 м³ очищаемого газа. Для непрерывной очистки ткани продувают воздушными струями, которые создаются различными устройствами – соплами, расположенными против каждого рукава, движущимися наружными продувочными кольцами и др. Сейчас применяют автоматическое управление рукавными фильтрами с продувкой их импульсами сжатого воздуха.

     Эти фильтры имеют наибольшее  распространение. Возможности их  использования расширяются в  связи с созданием новых температуростойких  и устойчивых к воздействию  агрессивных газов тканей. Наибольшее  распространение имеют рукавные  фильтры (Рисунок 2).

   Корпус  фильтра представляет собой металлический  шкаф, разделенный вертикальными  перегородками на секции, а каждой из которых размещена группа фильтрующих  рукавов. Верхние концы рукавов  заглушены и подвешены к раме, соединенной с встряхивающим  механизмом. Внизу имеется бункер для пыли со шнеком для ее выгрузки. Встряхивание рукавов каждой из секций производится поочередно.

   В тканевых фильтрах применяют фильтрующие  материалы двух типов: обычные ткани, изготавливаемые на ткацких станках  и войлоки, получаемые путем сволачивания или механического перепутывания волокон иглопробивным методом. В типичных фильтровальных тканях размер сквозных пор между нитями достигает 100—200 мкм. 
 

   

   Рисунок 2 - Рукавный фильтр: