производственная санитария

СКРУББЕРЫ

Ударно-инерционные пылеуловители

Простейший тип пылеуловителя ударно-инерционного действия - это камера (яма)

с водой и с установленным ортогонально зеркалу воды патрубком, через который посту-

пает запыленный воздух. Воздушный поток, ударяясь о зеркало воды, резко изменяет на-

правление, а частицы пыли по инерции отбрасываются на ее поверхность. Такого типа пылеуловители применялись на заре пылеочистной техники.

С начала 60-х годов в промышленности стали применять высокоэффективные ударно-инерционные пылеуловители, которые также представляют собой камеру с водой

(рис. 13).

131

Камера разделена на два отсека фигурной перегородкой, не доходящей до дна ре-

зервуара. В перегородке имеется частично затопленная щель, через которую воздух может перетекать из первого отсека во второй. Запыленный воздух входит в первый отсек через патрубок, ударяется о водную поверхность и при перетекании в чистый отсек увлекает с собой некоторый слой воды. Благодаря этому запыленный поток интенсивно контактиру-

ет со струями, каплями и пленками воды.

Отработавшая вода отбрасывается на водную поверхность чистого отсека, уровень которой регулируется устройством. Часть капель, увлекаемая очищенным потоком возду-

ха, улавливается каплеуловителем. Такая схема действия аппарата обеспечивает самообо-

рот воды, которая может рециркулировать до заданных величин осадка пыли в резервуаре или концентрации шлама, удаляемого через отвод. Очищенный воздух, пройдя каплеуло-

витель, удаляется центробежным вентилятором, установленным на пылеуловителе.

Аппараты ударно-инерционного типа: а - ударно-инерционый пылеуловитель; б - пыле-

уловитель ПВМ; в - скруббер Дойля; I - запыленный газ; II - очищенный газ; III - вода; IV -

шлам.

Пенные аппараты

Пенные аппараты обычно делятся по способу отвода жидкости с решетки на два основных типа: с переливными устройствами и с так называемыми провальными решет-

ками (рис.).

Аппараты с переливными решетками не получили широкого применения в пылео-

чистной технике вследствие зарастания решетки пылевыми отложениями. Поэтому в на-

стоящее время их используют в основном и процессах тепломассообмена.

132

Аппараты, в которых вся жидкость «проваливается» сквозь решетку, в настоящее время принято называть противоточными. Их можно применять в качестве пылеуловите-

лей.

В зависимости от скорости газа vг в полном сечении аппарата F устанавливаются различные гидродинамические режимы. Первый режим при vг = 0,2 - 0,6 м/с, называемый режимом смоченной решетки, характеризуется весьма малым количеством жидкости на решетке. При барботажном режиме гидравлическое сопротивление резко понижается, и на решетке образуется слой жидкости, через которую барботируют пузырьки газа. Переход от барботажного режима к пенному происходит при vг = 0,7 - 1,3 м/с. При vг = 0,8 - 2,2 м/с

на решетке наблюдается пенный режим, сопровождающийся образованием турбулизиро-

ванной пены, в которой происходит непрерывное разрушение, слияние и образование но-

вых газовых пузырьков. Дальнейший рост скорости газа приводит к прорыву газовых струй, колебанию слоя пены и образованию так называемого волнового режима.

Мокрый скруббер

Состоит из камеры, в верхней части которой осуществляется подача воды в противотоке воздуху.

Функции:- очистка от пыли;- увлажнение пыли для последующей очистки;- охлаждение воздуха

Н2О

Загрязнённый

воздух

133

Скруббер Вентури

циклон

v ~ 100 м/c

v = 15-20 м/c

распылитель

вода

ФИЛЬТРЫ

4.1. Бумажные фильтры (98-99%) – используются для очистки сухого воздуха

Тканевые или рукавные фильтры (99,9%)

Масляный фильтр (95-98%)

134

многослойная

металлическая

сетка

Электрический фильтр (80-99%) –

как правило, после циклонной системы очистки.

>10 кВт

+

Ультразвуковой фильтр (90%, при Ǿ = 1мкм)

- на малых скоростях УЗК сверху; - на больших скоростях УЗК снизу

Ультразвуковой генератор

УЗГ

Вибрация и

коагуляция (укрупнение)

135

Степень очистки воздуха от пыли различными пылеочистными системами

Наименование	Размер пыли в мкм
	50	5	1
Инерционные:
-пылеосадительная камера	95 %	16 %	3 %
- циклон	94 %	27 %	8 %
- батарея циклонов	98 %	42 %	13 %
-скруббер мокрый	98 %	83 %	40 %
- скруббер Вентури	100 %	99 %	97 %
- бумажный фильтр	100%	99%	99%
- тканевый фильтр (рукавный)	99 %	99 %	99 %
- масляный	98%	96%	94%
- электрофильтр	99%	99%	86%
- ультразвуковой	100%	97%	80%

136

МЕТОДИКИ ГАЗООЧИСТКИ

В настоящее время разработано и опробовано в промышленности большое коли-

чество различных методов очистки газов от технических загрязнений: NOx, SO2, H2S, NH3, оксида углерода, различных органических и неорганических веществ.

Абсорбционный метод. Абсорбция представляет собой процесс растворения га-

зообразного компонента в жидком растворителе. Абсорбционные системы разделяют на водные и неводные. Во втором случае применяют обычно мало летучие органические жидкости. Жидкость используют для абсорбции только один раз или же проводят ее реге-

нерацию, выделяя загрязнитель в чистом виде.

Схемы с однократным использованием поглотителя применяют в тех случаях, ко-

гда абсорбция приводит непосредственно к получению готового продукта или полупро-

дукта. В качестве примеров можно назвать: получение минеральных кислот (абсорбция

SO3 в производстве серной кислоты, абсорбция оксидов азота в производстве азотной ки-

слоты); получение солей (абсорбция оксидов азота щелочными растворами с получением нитрит-нитратных щелоков, абсорбция водными растворами извести или известняка с по-

лучением сульфата кальция); других веществ (абсорбция NH3 водой для получения амми-

ачной воды и др.).

Схемы с многократным использованием поглотителя (циклические процессы)

распространены шире. Их применяют для улавливания углеводородов, очистки от SO2

дымовых газов ТЭС, очистки вентиляционных газов от сероводорода железно-

содовым методом с получением элементарной серы , моноэтаноламиновой очистки газов от CO2 в азотной промышленности.

Взависимости от способа создания поверхности соприкосновения фаз различают поверхностные, барботажные и распыливающие абсорбционные аппараты.

Впервой группе аппаратов поверхностью контакта между фазами является зерка-

ло жидкости или поверхность текучей пленки жидкости. Сюда же относят насадочные аб-

сорбенты, в которых жидкость стекает по поверхности загруженной в них насадки из тел различной формы.

Во второй группе абсорбентов поверхность контакта увеличивается благодаря распределению потоков газа в жидкость в виде пузырьков и струй. Барботаж осуществ-

137

ляют путем пропускания газа через заполненный жидкостью аппарат либо в аппаратах ко-

лонного типа с тарелками различной формы.

В третьей группе поверхность контакта создается путем распыления жидкости в массе газа. Поверхность контакта и эффективность процесса в целом определяется дис-

персностью распыленной жидкости.

Наибольшее распространение получили насадочные (поверхностные) и барбо-

тажные тарельчатые абсорберы. Для эффективного применения водных абсорбционных сред удаляемый компонент должен хорошо растворяться в абсорбционной среде и часто химически взаимодействовать с водой, как, например, при очистке газов от HCl, HF, NH3, NO2.

Для абсорбции газов с меньшей растворимостью (SO2, Cl2, H2S) используют щелочные растворы на основе NaOH или Ca(OH)2. Добавки химических реагентов во многих случаях увеличивают эффективность абсорбции благодаря протеканию химических реакций в пленке. Для очистки газов от углеводородов этот метод на практике используют значи-

тельно реже, что обусловлено, прежде всего, высокой стоимостью абсорбентов. Общими недостатками абсорбционных методов является образование жидких стоков и громозд-

кость аппаратурного оформления.

Адсорбционный метод являются одним из самых распространенных средств за-

щиты воздушного бассейна от загрязнений. Только в США введены и успешно эксплуати-

руются десятки тысяч адсорбционных систем. Основными промышленными адсорбента-

ми являются активированные угли, сложные оксиды и импрегнированные сорбенты. Ак-

тивированный уголь (АУ) нейтрален по отношению к полярным и неполярным молекулам адсорбируемых соединений. Он менее селективен, чем многие другие сорбенты, и являет-

ся одним из немногих, пригодных для работы во влажных газовых потоках. Активирован-

ный уголь используют, в частности, для очистки газов от дурно пахнущих веществ, реку-

перации растворителей и т.д.

Оксидные адсорбенты (ОА) обладают более высокой селективностью по отно-

шению к полярным молекулам в силу собственного неоднородного распределения элек-

трического потенциала. Их недостатком является снижение эффективности в присутствии влаги. К классу ОА относят силикагели, синтетические цеолиты, оксид алюминия.

138

Можно выделить следующие основные способы осуществления процессов ад-

сорбционной очистки:

После адсорбции проводят десорбцию и извлекают уловленные компоненты для повтор-

ного использования. Таким способом улавливают различные растворители, сероуглерод в производстве искусственных волокон и ряд других примесей.

После адсорбции примеси не утилизируют, а подвергают термическому или каталитиче-

скому дожиганию. Этот способ применяют для очистки отходящих газов химико-

фармацевтических и лакокрасочных предприятий, пищевой промышленности и ряда дру-

гих производств. Данная разновидность адсорбционной очистки экономически оправда-

на при низких концентрациях загрязняющих веществ и (или) многокомпонентных загряз-

нителей.

После очистки адсорбент не регенерируют, а подвергают, например, захоронению или сжиганию вместе с прочно хемосорбированным загрязнителем. Этот способ пригоден при использовании дешевых адсорбентов.

Для десорбции примесей используют нагревание адсорбента, вакуумирование,

продувку инертным газом, вытеснение примесей более легко адсорбирующимся вещест-

вом, например, водяным паром. В последнее время особое внимание уделяют десорбции примесей путем вакуумирования, при этом их часто удается легко утилизировать.

Для проведения процессов адсорбции разработана разнообразная аппаратура.

Наиболее распространены адсорберы с неподвижным слоем гранулированного или сото-

вого адсорбента. Непрерывность процессов адсорбции и регенерации адсорбента обеспе-

чивается применением аппаратов с кипящим слоем.

В последние годы все более широкое применение получают волокнистые сорбци-

онно-активные материалы. Мало отличаясь от гранулированных адсорбентов по своим емкостным характеристикам, они значительно превосходят их по ряду других показате-

лей. Например, их отличает более высокая химическая и термическая стойкость, однород-

ность пористой структуры, значительный объем микропор и более высокий коэффициент массопередачи (в 10-100 раз больше, чем у сорбционных материалов).

Установки, в которых используются волокнистые материалы, занимают значи-

тельно меньшую площадь. Масса адсорбента при использовании волокнистых материалов

139

меньше, чем при использовании активированных углей (АУ) в 15-100 раз, а масса аппара-

та в 10 раз. Сопротивление слоя не превышает при этом 100 Па.

Следует отметить эффективность очистки на активированных углях сотовой

(ячеистой) структуры, обладающих улучшенными гидравлическими характеристиками.

Такие сорбенты могут быль получены нанесением определенных композиций с порошком АУ на вспененную синтетическую смолу или вспениванием смеси заданного состава, со-

держащей АУ, а также выжиганием наполнителя из смеси, включающей АУ вместе со связующим.

Еще одним направлением усовершенствования адсорбционных методов очист-

ки является разработка новых модификаций адсорбентов – силикагелей и цеолитов, обла-

дающих повышенной термической и механической прочностью. Однако гидрофильность этих адсорбентов затрудняет их применение.

Наибольшее распространение получили адсорбционные методы извлечения из отходящих газов растворителей, в том числе хлорорганических. Это связано с высокой эффективностью процесса очистки газов (95-99%), отсутствием химических реакций об-

разования вторичных загрязнителей, быстрой окупаемостью рекуперационных установок

(обычно 2-3 года) благодаря повторному использованию растворителей и длительным (до

10 лет) сроком службы АУ. Ведутся активные работы по адсорбционному извлечению из газов оксидов серы и азота.

Адсорбционные методы являются одним из самых распространенных в про-

мышленности способов очистки газов. Их применение позволяет вернуть в производство ряд ценных соединений. При концентрациях примесей в газах более 2-5 мг/м3, очистка оказывается даже рентабельной. Основной недостаток адсорбционного метода заключа-

ется в большой энергоемкости стадий десорбции и последующего разделения, что значи-

тельно осложняет его применение для многокомпонентных смесей.

Термическое дожигание. Дожигание представляет собой метод обезвреживания газов путем термического окисления различных вредных веществ, главным образом органиче-

ских, в практически безвредных или менее вредных, преимущественно СО2 и Н2О. Обыч-

ные температуры дожигания для большинства соединений лежат в интервале 750-1200 oC. Применение термических методов дожигания позволяет достичь 99%-ной очистки газов.

140