Современные достижения в области технологии плазменно-каталитической очистки воздуха
Газоочистные компании, работающие в секторе плазменно-каталитической очистки газов применяют оборудование, основанное на трехступенчатой обработке газо-воздушной смеси (ГВС). Первая ступень – противопылевая, вторая - плазмохимическая, где происходит разрушение, окисление молекул газов, бомбардировка быстрыми электронами, энергетический разрыв молекулярных связей, образование нестабильных комплексов и радикалов. Третья – каталитическая, где происходит глубокое окисление, разрушение и стабилизация простых молекулярных форм.
Конструкции плазменно-каталитических газоочистных установок (ПКГОУ) различны, несмотря на одинаковость технологического процесса. Это влияет на капитальные и эксплуатационные затраты, а также на их технические характеристики. Рассмотрим их подробнее.
Оборудование «прямоточного» типа. Предусматривает прохождение ГВС последовательно через три ступени: противопылевую, плазмохимическую, каталитическую. Конструктивно эти аппараты имеют прямоугольное сечение. Важной характеристикой конструкции является время контакта ГВС в каждой ступени. Так, например, в пылевой ступени скорости должны лежать в пределах 1,0-1,5 м/с, в плазмохимической - 2-5 м/с (иногда до 10 м/с), каталитической 0,2-0,4 м/с. Требования разных скоростей в разных ступенях установки накладывают свои ограничения на их конструкцию, что сказывается на габаритах и массе.
Для примера можно рассмотреть установку средней производительности – 10 000 м3/час. Расчет показывает, что при проходе ГВС через все ступени, соотношения площадей сечений составляют 1,85:0,55:6,9 м2 соответственно. В рассматриваемой модели вопрос такой большой разницы в сечениях при требовании одинаковых габаритов установки решается путем совмещения вертикального и горизонтального расположения модулей и кассет с фильтрами и катализатором.
2 Оборудование «распределительного» типа. Аппараты этого типа имеют три ступени очистки в своем составе (рис.2). В данной конструкции противопылевая ступень также расположена первой по направлению потока. В объединенных в единый модуль плазмохимической и каталитической ступенях воздух распределяется от центральной оси к периферии по всему сечению. Одновременно с этим, стенки каталитической ступени реактора являются электродами плазмохимической. Происходит процесс одновременной обработки очищаемого газа. Благодаря такой конструкции устраняются тепловые и электромагнитные потери. Вся энергия идет на возбуждение катализатора и в разряд. Разрядная зона занимает практически весь объем модуля за исключением мест крепления электродов и опорно-проходного изолятора. При таком распределении активной зоны разряда и размещении катализатора, обрабатываемый газ подвергается максимально возможной обработке всеми активными частицами, синтезируемыми в разряде.
Конструкция модуля установки «распределительного» типа унифицирована и рассчитана на 800 ± 5% м3/час очищаемой ГВС. Таким образом, любое количество воздуха можно очистить путем мультипликации (набора) данных модулей.
ВЭР.( вторичные энергетические ресурсы) Способы экономии энергоресурсов.
Одно из направлений ресурсосберегающих технологий – использование побочных и вторичных энергоресурсов. Под вторичными энергетическими ресурсами (ВЭР) понимаются ресурсы, полученные в качестве побочного продукта или отхода основного производства.
С точки зрения экономии затрат необходимо стремиться к максимальному сокращению выхода побочных энергоресурсов за счет лучшего использования первичного энергетического топлива в самом технологическом агрегате, установления рациональных режимов его работы. Для этого разрабатываются методы улучшения организации технологических процессов и режимов работы агрегатов, улучшения теплоизоляции, применения рекуперации, регенерации, промежуточных подогревов, изоляция труб с использованием минераловатных цилиндров и матов и т.п. Если эти мероприятия не обеспечивают полного использования энергетических ресурсов в пределах технологического агрегата, то образуются побочные энергетические ресурсы.
Не менее важно создать условия для эффективной очистки уходящих газов, получения дополнительной продукции. Экономия топлива, извлечение серы и других элементов из уходящих газов обеспечивают заметный экологический эффект, поскольку не требуется дополнительной добычи сырья, топлива и их применения для обеспечения того же объема конечной продукции, что и при использовании ВЭР.
Вторичные энергетические ресурсы могут использоваться либо непосредственно для удовлетворения потребности в теплоте, топливе, либо в утилизационных установках для производства теплоты, электроэнергии, холода, механической работы.
Возможны четыре основных направления использования побочных энергоресурсов: топливное – непосредственное использование горючих энергоресурсов в качестве топлива; тепловое – использование теплоты, получаемой непосредственно в виде побочных ресурсов и вырабатываемой за счет ВЭР в утилизационных установках; выработка холода за счет побочных энергетических ресурсов в абсорбционных холодильных установках, для выработки пара в котлах – утилизаторах; использование утилизированной теплоты отработавших газов газовых турбин компрессорных станций магистральных газопроводов для опреснения воды и др.; силовое – использование потребителями механической или электрической энергии, вырабатываемой в утилизационных установках за счет ВЭР; комбинированное – использование теплоты и электроэнергии, одновременно вырабатываемых за счет ВЭР в утилизационных установках (утилизационных ТЭЦ) по теплофикационному циклу.