Очистка газовых выбросов фильтрами (стр. 1 из 5)
Реферат по дисциплине «Экология»
Министерство образования РФ
Вятский государственный университет
Кафедра промышленной экологии и безопасности
Киров 2003
До определенного этапа развития человеческого общества, в частности индустрии, в природе существовало экологическое равновесие, т.е. деятельность человека не нарушала основных природных процессов или очень незначительно влияла на них. Экологическое равновесие в природе с сохранением естественных экологических систем существовало миллионы лет и после появления человека на Земле. Так продолжалось до конца XIX в. Двадцатый век вошел в историю как век небывалого технического прогресса, бурного развития науки, промышленности, энергетики, сельского хозяйства. Одновременно как сопровождающий фактор росло и продолжает расти вредное воздействие индустриальной деятельности человека на окружающую среду. В результате происходит в значительной мере непредсказуемое изменение экосистем и всего облика планеты Земля.
В настоящее время с ростом и бурным развитием промышленности большое внимание уделяется ее экологической обоснованности, а именно проблеме очистке и утилизации отходов. В данном реферате рассматривается один из видов отходов промышленности – газовые выбросы предприятий и их механическая очистка фильтрами.
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.
В таблице 1 выборочно приведены ПДК некоторых атмосферных загрязнителей./1,с.342/
Таблица 1 – ПДК некоторых атмосферных загрязнителей.
| ВЕЩЕСТВА | ПДК, мг/м3максимальная разовая среднесуточная | |
| Аммиак | 0,2 | 0,2 |
| Ацетальдегид | 0,1 | 0,1 |
| Ацетон | 0,35 | 0,35 |
| Бензол | 1,5 | 1,5 |
| Гексахлоран | 0,03 | 0,03 |
| Ксилолы | 0,2 | 0,2 |
| Марганец и его соединения | — | 0,01 |
| Мышьяк и его соединения | — | 0,003 |
| Метанол | 1,0 | 0,5 |
| Нитробензол | 0,008 | 0,008 |
| Оксид углерода (СО) | 3,0 | 1,0 |
| Оксиды азота (в пересчете на N2O5) | 0,085 | 0,085 |
| Оксиды фосфора (в пересчете на P2O5) | 0,15 | 0,05 |
| Ртуть | 0,0003 | 0,0003 |
| Свинец | — | 0,0007 |
| Сероводород | 0,008 | 0,008 |
| Сероуглерод | 0,03 | 0,005 |
| Серы диоксид SO2 | 0,5 | 0,05 |
| Фенол | 0,01 | 0,01 |
| Формальдегид | 0,035 | 0,012 |
| Фтороводород | 0,05 | 0,005 |
| Хлор | 0,1 | 0,03 |
| Хлороводород | 0,2 | 0,2 |
| Тетрахлорид углерода | 4,0 | 2,0 |
При содержании в воздухе нескольких токсичных соединений их суммарная концентрация не должна превышать 1, то есть
с1/ПДК1 + с2/ПДК2 + ... + сn/ПДКn = 1,(1)
где c1, с2, …, сn – фактическая концентрация загрязнителей в воздухе, мг/м3;
ПДК1, ПДК2, …, ПДКn – 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:
,(2)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, с2/3- (ОС)1/3 (например, для района Урала А = 160);
F— безразмерный коэффициент, учитывающий скорость седиментации вредных веществ в атмосфере (для Cl2, HCl, HFF = 1);
т — коэффициент, учитывающий условия выхода газа из устья трубы, его определяют графически или приближенно по формуле
,(3)где
– средняя скорость на выходе из трубы, м/с;DT — 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.
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).
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.
Волокнистые фильтры, имеющие поры, равномерно распределенные между тонкими волокнами, работают с высокой эффективностью; степень очистки h = 99,5¸99,9 % при скорости фильтруемого газа 0,15-1,0 м/с и DР=500¸1000 Па.
На фильтрах из стекловолокнистых материалов возможна очистка агрессивных газов при температуре до 275°С. Для тонкой очистки газов при повышенных температурах применяют фильтры из керамики, тонковолокнистой ваты из нержавеющей стали, обладающие высокой прочностью и устойчивостью к переменным нагрузкам; однако их гидравлическое сопротивление велико – 1000 Па.
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.
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.