Презентация на тему Очистка промышленных выбросов в атмосферный воздух

ред. О.Е. Кондратьевой – М.: Издательство Юрайт, 2016.
Экотехника. Аппаратура

процессов очистки промышленных газов и жидкостей: учебное пособие/Под общей ред. Л.В. Чекалова, А.В. Сугака – Ярославль: Издательство Ярославского государственного технического университета, 2013.
Очистка газов от дисперсной фазы в нефтехимическом комплексе и энергоресурсрсбережение/Под ред. А.Г. Лаптева – Казань, Издательство «Отечество», 2014.
Экотехника. Защита атмосферного воздуха от выбросов пыли, аэрозолей и туманов/под ред. Л.В. Чекалова – Ярославль: Издательство «Русь», 2004
Ветошкин А.Г. Процессы инженерной защиты окружающей среды (теоретические основы): учебное пособие. – Издательство Пензенского государственного университета, 2004.

года Об охране атмосферного воздуха
Атмосферный воздух - жизненно важный компонент

окружающей природной среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений
Вредное (загрязняющее) вещество - химическое или биологическое вещество либо смесь таких веществ, которые содержатся в атмосферном воздухе и которые в определенных концентрациях оказывают вредное воздействие на здоровье человека и окружающую природную среду
Загрязнение атмосферного воздуха - поступление в атмосферный воздух или образование в нем вредных (загрязняющих) веществ в концентрациях, превышающих установленные государством гигиенические и экологические нормативы качества атмосферного воздуха.
В числе загрязняющих веществ могут быть как свойственные атмосфере, так и чуждые ей.

не присутствует в концентрациях, способных нанести ущерб здоровью человека,

животным, растительности или вызвать ухудшение эстетического восприятия окружающей среды (например, при наличии пыли, грязи, неприятных запахов или при недостатке солнечного освещения в результате задымленности воздуха).

ЧИСТЫЙ АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ

разделяют на:
механическое - загрязнение окружающей среды агентами, которые оказывают

механическое воздействие (например, захламление мусором разных видов);
химическое - загрязнение химическими веществами, оказывающими токсическое действие на живые организмы или вызывающими ухудшение химических свойств объектов окружающей среды;
физическое - антропогенное воздействие, вызывающее негативные изменения физических свойств окружающей среды (тепловых, световых, шумовых, электромагнитных и др.);
радиационное - антропогенное воздействие ионизирующего излучения радиоактивных веществ, превышающее природный уровень радиоактивности;
биологическое - отличается большим разнообразием и включает привнесение в экосистему чуждых ей живых организмов и биогенных веществ.

капелек жидкости или пузырьков газа, равномерно распределённых в окружающей

(дисперсионной) среде.
Дисперсионная среда - материальная среда, в которой находится дисперсная фаза.
Дисперсная система - система, в которой одно вещество (дисперсная фаза) распределено в среде другого (дисперсионная среда), причем между частицами и дисперсионной средой есть граница раздела фаз.
Дисперсная фаза и дисперсионная среда образуют дисперсные системы (запыленные дымовые газы)

ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ПРОМЫШЛЕННЫМИ ВЫБРОСАМИ

(воздух, газы) и твердой дисперсной фазой, состоящей из частиц

от квазимолекулярного до макроскопического размеров, обладающих свойством находиться во взвешенном состоянии более или менее продолжительное время.
Пыль технологического происхождения характеризуется большим разнообразием по химическому составу, размеру частиц, их форме, плотности и проч.
По происхождению различают пыль неорганическую (минеральная и металлическая), органическую (растительная, животная, искусственная) и смешанную.
Порошок - тонкоизмельченное твердое вещество (твердая дисперсная фаза), размеры частиц которого находятся в тех же пределах, что и размеры пылевых частиц.

ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ПРОМЫШЛЕННЫМИ ВЫБРОСАМИ

и твердой или жидкой дисперсными фазами, частицы которых могут

неопределенно долгое время находиться во взвешенном состоянии.
Различают дисперсионные и конденсационные аэрозоли.
Дисперсионные аэрозоли образуются при измельчении (диспергировании) твердых и жидких веществ.
Конденсационные аэрозоли образуются при конденсации насыщенных паров, а также в результате газовых реакций.
Дисперсионные частицы обычно значительно грубее, чем конденсационные, обладают большей полидисперсностью, имеют неправильную форму.
Конденсационные аэрозоли имеют как правило правильную шарообразную (жидкость) или кристаллическую (твердое вещество) форму и при коагуляции, сливаясь, снова получают шарообразную форму.

ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ПРОМЫШЛЕННЫМИ ВЫБРОСАМИ

конденсационными, так и дисперсионными, независимо от их дисперсности.
Туманы

образуются вследствие термической конденсации паров или в результате химического взаимодействия веществ.
Дымы - конденсационные аэрозоли с твердой и/или жидкой дисперсной фазой (продукты сгорания органических топлив).
Газ – агрегатное состояние вещества, характеризующееся очень слабыми связями между составляющими его частицами (молекулами, атомами, ионами), а также их большой подвижностью.
Пар —газообразное состояние вещества в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой или твердой фазами того же вещества (пар-это газообразное состояние вещества в специальных условиях).
При повышении давления насыщенный пар частично превращается в жидкость, газ - нет.

ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ПРОМЫШЛЕННЫМИ ВЫБРОСАМИ

коксовании углей), пыль производственная (содержит окислы железа, алюминия, марганца,

кальция, мышьяка), сернистые газы, водяные пары.
Цветная металлургия: пыль (включая соединения тяжелых металлов), диоксид серы, фтористые соединения.
Нефтеперерабатывающая промышленность: углеводороды, диоксид серы, сероводород, оксид углерода, оксиды азота, пентаоксид ванадия, фтористые соединения, метилмеркаптан, газы и аэрозоли с неприятным запахом.
Химическая промышленность: производства неорганической химии – оксиды серы, азота, взвешенные частицы, аммиак, хлороводород, фтороводород; производства органической химии - углеводороды и оксиды углерода, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), сероводород, сероуглерод, хлористые и фтористые соединения, газы и аэрозоли с неприятным запахом.
Целлюлозно-бумажная промышленность: диоксид серы и пахучие вещества с неприятным запахом (метантион, диаметилсульфид, метилмеркаптан), диоксины.
Теплоэнергетика: окись углерода, оксиды азота и серы, твердые частицы (зола, сажа), ПАУ, пентаоксид ванадия
Мусоросжигательные заводы: окись углерода, оксиды азота, оксиды серы, твердые частицы (зола, сажа), углеводороды, диоксины, фураны, пентаоксид ванадия.
Производство цемента и строительных материалов: пыль.
Атомная промышленность: пыль и аэрозоли, содержащие радионуклиды.

млн. м3/ч)
(16,5 жд вагонов)

СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА. Вредные вещества. Классификация и общие

требования безопасности

в воздухе (в соответствии с ГН 2.1.6.1338-03 и ГН

2.2.5.1314-03)

* При кратковременной деятельности в атмосфере, содержащей монооксид углерода, предельно допустимая концентрация может быть повышена: 1 час – до 50 мг/м3, 30 минут – до 100 мг/м3, 15 минут – до 200 мг/м3. Повторные работы могут проводиться не ранее чем через 2 часа.
** Эти нормативы установлены для взвешенных веществ, относящихся к недифференцированной по составу пыли (аэрозолю), содержащейся в воздухе населенных пунктов; они не распространяются на аэрозоли органических и неорганических соединений (металлов, их солей, пластмасс, биологических, лекарственных препаратов и др.), для которых установлены соответствующие ПДКсс и ПДКмр Отметим, что эти нормативы на порядок менее жесткие, чем нормативы, установленные для мелкодисперсных взвешенных частиц в странах-членах ЕС.
*** Норматив ПДКмр для диоксида азота установлен на уровне 0,2 мг/м3 в 2006 г.; до этого времени действовал норматив ПДКмр = 0,085 мг/м3.

Е Р Е Ч Е Н Ь загрязняющих веществ,

в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды (принято в соответствии с Федеральным законом от 21.07.2014 № 219-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "Об охране окружающей среды" и отдельные законодательные акты Российской Федерации«)

Для атмосферного воздуха - всего 254 загрязняющих веществ:
- 55 вредных веществ
- 105 веществ группы летучих органических соединений (ЛОС)
- 94 радиоактивных изотопа

Для ТЭС требования о непрерывном инструментальном контроле выбросов загрязняющих веществ в атмосферу распространяются на следующие контролируемые (маркерные) вещества:
твердые частицы,
оксид углерода CO,
оксиды азота NOX,
диоксид серы SO2.

ГАЗОВ
Выбор методов и аппаратов очистки зависит от:
концентрации извлекаемого компонента

в отходящих газах;
дисперсного состава;
объема газа;
температуры газа;
наличия в газе других примесей;
требуемой степени очистки;
возможности повторного использования продуктов рекуперации в рабочем цикле.

в газах перед ПУ, приведенная к нормальным условиям (0°C,

101,3 кПа = 760 мм рт. ст.), Ci , г/м3 (мг/м3)

г/см3 – масса единицы объема частиц без учета внутренних

пор (истинная плотность)

Истинная плотность частицы - отношение массы гладкой монолитной частицы к занимаемому ею объему.

г/м3 – масса свободно насыпанной в какую-либо емкость уловленной

пыли к ее объему (включая объем пор и трещин внутри частиц, а также объем воздушных зазоров между частицами свеженасыпанной пыли)

Насыпной плотностью пользуются для определения объема, который занимает пыль в бункерах в первое время до начала ее слеживания.

Насыпная плотность слежавшейся пыли обычно в 1,2−1,5 раза больше, чем у свеженасыпанной.

На величину насыпной плотности пыли существенное влияние оказывают различные физико-химические процессы (вибрация, коагуляция, спекание, смачивание, окисление и т.д.).

пыли (ДСП) - это характеристика состава дисперсной фазы, показывающая,

какую долю по массе, объему или числу частиц составляют частицы в любом диапазоне размеров или скоростей оседания.

Дисперсность характеризует степень измельчения вещества.
Распределение пыли по дисперсности:
Грубая пыль – пыль с размером более 100 мкм
Средняя пыль - пыль с размером более 10 мкм
Тонкая пыль - пыль с размером менее 10 мкм

до 300 мкм в зависимости от режимов сжигания: 1

– уголь №1, нагрузка 100%; 2 – уголь №1, нагрузка 40%; 3 – уголь №2, нагрузка 100%; 4 – уголь №2, нагрузка 40%.

ДИСПЕРСНЫЙ СОСТАВ ПЫЛИ

Ri – доля массы порошкообразного материала, оставшегося на сите

с i-тым размером ячеек, от общей массы просеиваемого материала, %

R200 = 5%
R90 = 10%

склонность частиц к сцеплению друг с другом, обусловленная силами

электрического, молекулярного и капиллярного происхождения.
В качестве показателя слипаемости принимают прочность пылевого слоя на разрыв, Р, Па.

По слипаемости пыль делится на 4 группы:
неслипающаяся (I) – Р < 60 Па ;
слабослипающаяся (II) – Р = от 60 до 300 Па;
среднеслипающаяся (III) – Р = свыше 300 до 600 Па;
сильнослипающаяся (IV) – Р > 600 Па.

Пыль с высокой слипаемостью забивает циклоны и мокрые ЗУ, плохо удаляется из золовых бункеров.

СЛИПАЕМОСТЬ ПЫЛИ (ДЛЯ ИНЕРЦИОННЫХ И МОКРЫХ ПУ)

относительно друг друга и их способность перемещаться под действием

внешней силы.
Характеристики сыпучести используются при определении угла наклона стенок бункеров, течек и других устройств, связанных с накоплением и перемещением пыли и пылевидных материалов.

ПОКАЗАТЕЛИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ВЫБОРЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙИ

углу естественного откоса, который принимает пыль в свеженасыпанном состоянии

(а).
Различают динамический (б) и статический (в) и угол естественного откоса.

естественного откоса относится к случаю, когда происходит падение частиц

на плоскость.

откоса (его называют также углом обрушения) понимают угол, который

образуется при обрушении слоя в результате удаления подпорной стенки.
Статический угол естественного откоса всегда больше динамического угла естественного откоса.

степени уплотнения.
Характеристики сыпучести используются при определении угла наклона стенок

бункеров, течек и других устройств, связанных с накоплением и перемещением пыли и пылевидных материалов.

ПОКАЗАТЕЛИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ВЫБОРЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙИ

оказывает влияние на эффективность мокрых пылеуловителей.
Смачиваемость пыли определяется методом

пленочной флотации: в сосуд с дистиллированной водой высыпают навеску пыли и определяют количество осевшей (затонувшей) пыли.
О смачиваемости пыли судят по доле затонувших частиц:
плохо смачиваемая (доля затонувших частиц - менее 30%),
умеренно смачиваемая (доля затонувших частиц – 30 - 80%),
хорошо смачиваемая (доля затонувших частиц - свыше 80%).

ПОКАЗАТЕЛИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ВЫБОРЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ

пыли поглощать и удерживать влагу (водяные пары) из воздуха

(влияет на слипаемость, электропроводность, сыпучесть).
Гигроскопичность зависит от химического состава, размера, формы и степени шероховатости поверхности частиц.
Гигроскопичность способствует улавливанию частиц в аппаратах мокрого типа.

Влагосодержание – отношение количества влаги в пыли к количеству абсолютно сухой пыли.
Влажность – отношение количества влаги в пыли ко всему количеству влажной пыли.

и элементов, с которыми соприкасается пылегазовый поток.
Абразивность зависит от

твердости, формы, размера и плотности частиц.
Абразивность учитывается при выборе:
скорости запыленного потока,
толщины стенок газоходов и аппарата,
облицовочных материалов.

АБРАЗИВНОСТЬ ПЫЛЕВЫХ ЧАСТИЦ

утонение стенки (в метрах) поперечно обтекаемой трубы из стали

20 в местах ее максимального износа при ее обтекании в течение 1 часа при комнатной температуре потоком с концентрацией частиц 1 г/м3 и скоростью потока 1 м/с при равномерном поле скоростей и концентраций.

АБРАЗИВНОСТЬ ПЫЛИ

удельного сопротивления в СИ (Ом·м). Физический смысл удельного сопротивления:

сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 м², т.е. через куб со стороной 1 м)
низкоомная (ρ < 102 Ом·м);
среднеомная (102 < ρ < 108 Ом·м);
высоомная (ρ > 108 Ом·м).

ПОКАЗАТЕЛИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ВЫБОРЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ

частицы заряжаются положительно, а металлические – отрицательно.

Вещества с

положительным зарядом: апатит, крахмал, мрамор, песок, уголь, сера, соли NaCl, CaCl2
Вещества с отрицательным зарядом: кальций, кварцевый песок, мука, оксид железа, оксид цинка, цинк, СаСО3; Аl2О3; Fe2O3; MgCO3

ПОКАЗАТЕЛИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ВЫБОРЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ

результате взаимодействия частиц под воздействием различных физических факторов:
тепловая,
градиентная,
турбулентная,

кинематическая,
электрическая,
акустическая.

ПОКАЗАТЕЛИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ВЫБОРЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ

с воздухом взрывоопасную смесь и способность к воспламенению.
Пыль, находящаяся

во взвешенном состоянии в воздухе помещений, взрывоопасна, осевшая пыль - пожароопасна.

I класс – наиболее взрывоопасные пыли с НКПРП до 15 г/м3,
II класс – взрывоопасные пыли с НКПРП от 16 до 65 г/м3,
III класс – наиболее пожароопасные пыли с температурой самовоспламенения в потоке воздуха до 250°C,
IV класс – пожароопасные пыли с температурой самовоспламенения выше 250°C.

НКПРП – нижний концентрационный предел распространения пламени

ПОКАЗАТЕЛИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ВЫБОРЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ

(КПД); %

ηЗУ =

где GВХ – массовый расход

частиц на входе; г/с
GВЫХ - массовый расход частиц на выходе; г/с
GУЛ = GВХ - GВЫХ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

(i = вх/вых, соответственно на входе в аппарат и

на выходе из него, т.е. в очищенном газе), г/с

Gi = Ci ∙ Vг
где Ci − концентрация пыли в газе (величина запыленности) при нормальных условиях (0°C, 101,3 кПа = 760 мм рт. ст.), г/м3;
Vг − объемный расход газа, поступившего на очистку при нормальных условиях (0°C, 101,3 кПа = 760 мм рт. ст.), м3/с

через аппарат; %

ε = (GВЫХ/GВХ) · 100% = 100

- ηЗУ, %

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

= ηI + ηII · (1 - ηI /100);

Суммарную степень очистки газа в системе, состоящей из двух и более аппаратов,
ηΣ = 100 · [1 − (1 − η1/100)(1 − η2/100)…(1 − ηn/100)], %
где η1, η2,…,ηn − степени очистки газа в отдельных аппаратах, %

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯ

пылезадержания одного и того же аппарата при прочих равных

условиях зависит от дисперсности пыли. Чем крупнее частицы пыли и больше их плотность, тем лучше они осаждаются в аппаратах газоочистки.
Для оценки степени очистки в пылеуловителе пылей разных фракций используется коэффициент фракционной эффективности ηфi - отношение массового расхода пыли данной (i-ой) фракции, уловленной в аппарате, GУЛФi к массовому расходу пыли этой же фракции, содержащейся в газе на входе в аппарат GВХФi :

ηфi = (GУЛФi / GВХФi )100%.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

для пылей разных фракций.

Коэффициенты фракционной эффективности ηфi для аппаратов

разных типов приведены в каталогах газоочистного оборудования, паспортах аппаратов и справочной литературе.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

по ее фракционному составу на входе в аппарат и

по коэффициентам фракционной эффективности аппарата:

η = [ Σ(GВХФi · ηфi )/Σ(GВХФi )] =
= [ Σ(GВХФi · ηфi )/GВХ ] =
= Σ( Фi· ηфi ) ; %

где i = 1-n – количество фракций пыли; GВХФi − массовый расход частиц i-ой фракции на входе в аппарат; ηфi − коэффициенты фракционной очистки данного аппарата для пыли i-ой фракции. GВХ = Σ(GВХФi ) - общий массовый расход пыли, которая содержится в газе, поступающем в аппарат на очистку. Фi = GВХФi / GВХ - доля каждой фракции в общей массе пыли

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

атмосферу через дымовую трубу, не должна уменьшать прозрачность атмосферы,

поглощать световые лучи и задерживать ультрафиолетовую солнечную радиацию.
Поэтому газ не должен быть окрашен в коричневый или черный цвет и содержать различные примеси более установленных нормативов.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

больших количеств дымовых газов (сотни тысяч м3/ч

и более);
- малых концентраций вредных примесей (мг/м3 и г/м3);
- присутствия большого количества веществ в дымовых газах (Н2О, СО, СО2, ПАУ, тв. частицы и др.)

газа;
восстановлением в безвредные вещества;
химическим превращением в другие вещества

и их удалением из газа.

или отдельных газообразных компонентов в зависимости от их свойств

и свойств очищаемого газа используют разные по конструкции и принципу действия аппараты.
Все методы очистки могут быть разделены на четыре основные группы:
Механическая или сухая очистка, при которой осаждение частиц пыли происходит под действием механической силы: силы тяжести, инерции или центробежной силы.
Мокрая очистка путем пропускания газа через слой жидкости или орошения его жидкостью.
Фильтрование газов через пористые материалы, не пропускающие частицы, взвешенных в газе.
Электрическая очистка газов путем осаждения взвешенных в газе частиц в электрическом поле высокого напряжения.
Аппараты газоочистки чаще всего классифицируют по принципу действия и области применения.

можно подразделить на две группы:
Пылеуловители грубой очистки газа

- устройства, обеспечивающие задержание пыли с размером частиц более 10 мкм (все инерционные пылеуловители и некоторые пористые фильтры).
Аппараты тонкой очистки газа – устройства, в которых задерживаются частицы размером менее 10 мкм (большинство пористых фильтров, электрофильтры и скоростные пылеуловители с трубами Вентури).