10864

где Qхим – химическая теплота горючих веществ, кВт; Qri – низшая теплота сгорания горючих, кДж/м3; Vг.в. – расход горючих компонентов обезвреживаемых выбросов, м3/с.

По расходу топлива подбирается горелочное устройство. Конструкция и габариты топочного устройства выполняются так, чтобы обеспечить необходимое время пребывания газов в зоне высоких температур. Объём топки, м3 рассчитывается по формуле:

Затем определяется эквивалентный диаметр Deq, длина l и высота h, м топочного устройства:

где Vт – объём камеры дожигания, м3; Vтг – расход топливных газов (суммарный расход продуктов сгорания и выбросов), м3/с.

Примечание: при расчёте Vтг учитывается доля выбросов, используемая в качестве дутьевого воздуха.

Использование топочных камер котлов в качестве инсенераторов

Наименее затратным является метод термического обезвреживания токсичных промышленных выбросов, содержащих токсичные горючие компоненты, в существующих топках котлов и печей.

Схема дожигания вредных выбросов от пропиточных агрегатов картоннорубероидного цеха в существующих топочных камерах котельной установки представлена на рис.2.43.

Рис. 2.43. Схема термического обезвреживания вентиляционных выбросов в топках котлов:1 – технологическое оборудование; 2 – местный отсос; 3 – существующий вентилятор (осевой); 4 –

50

существующий выброс в атмосферу; 5 – технологический вентилятор, транспортирующий выброс в котельную; 6 – сборный коллектор (в непосредственной близости от котельной; 7 – воздухозаборная шахта; 8 – дутьевой вентилятор; 9 – топочная камера; 10 – система шиберов; 11 – опора; 12 – огнепреградители; 13 – взрывные клапаны; 14 – заземление

Это самый малозатратный метод, так как выбросы подаются в существующие топочные камеры, то есть отпадает необходимость в дополнительном расходе топлива для обезвреживания токсичных веществ. Более того, горючие вещества вносят при сгорании некоторую долю теплоты (в зависимости от теплоты сгорания примесей и температуры выбросов), следовательно, снижается расход основного топлива.

Однако перед использованием способа следует убедиться в возможности его применения, а для этого:

-сопоставить режимы работы технологического оборудования, выделяющего токсичные вещества с режимами работы существующих котлов или печей, в которые подаются выбросы с целью дожигания;

-сопоставить расход выбросов (Vвыбр.) с потребностью в дутьевом воздухе (Vдут.) в тех случаях, когда выбросы подаются в качестве дутьевого воздуха для топливосжигающего оборудования;

-убедиться, что подача выбросов не внесет негативных изменений в процесс горения основного топлива и работу поверхностей нагрева.

Таким образом, сначала анализируем величины (Vвыбр) и (Vдут).

Если расход выбросов не превышает потребности в дутьевом воздухе

(Vвыбр≤Vдут) даже при минимальной нагрузке котельной (или печного отделения), то это количество выбросов может быть подано на обезвреживание.

Примечание: При этом нужно ещё убедиться, что сами примеси не окажут негативного воздействия на оборудование или аппаратуру котла (или печи). Например, если в обезвреживаемых газах содержатся смолистые вещества или твердые частицы, то необходима предочистка.

В тех случаях, когда расход выбросов превышает потребность в дутьевом воздухе (Vвыбр > Vдут), возможны следующие варианты:

– герметизация технологического оборудования, выделяющего вредные вещества, с целью снижения расхода выбросов;

– подача одной части выбросов в дутьевой тракт, а другой непосредственно в топочную камеру во избежание отрыва факела; при этом коэффициент избытка воздуха не должен превышать α=1,8. Дальнейшее разбавление газов вызовет резкое снижение температуры в топке и нарушит работу котла. Меньшее разбавление продуктов сгорания в топке

(α=1,3-1,4) не приведет к погасанию факела, но увеличит потери с уходящими газами и аэродинамическое сопротивление котла.

Во всех этих случаях необходимо выполнять поверочный тепловой расчет работы котла в новых условиях и только на основании результатов расчета делать вывод о подаче определенного расхода выбросов на дожигание.

Особое внимание при подаче выбросов в существующие топливосжигающие устройства необходимо уделить их безопасной транспортировке. С позиции техники безопасности трасса воздуховодов должна быть оснащена:

–огнепреградителями;

51

–взрывными клапанами для предотвращения разрушения воздухопроводов;

–заземлением во избежание накопления статического заряда;

–конденсатосборниками в местах возможного скопления конденсирующихся

примесей.

Использование регенеративных аппаратов термического обезвреживания

В тех случаях, когда на данном предприятии отсутствует возможность дожигания вредных выбросов в существующих топках котлов и печей, наиболее перспективно использование регенеративных аппаратов термического обезвреживания.

Процесс обезвреживания вредных веществ происходит в этих аппаратах с максимальной эффективностью при низких удельных расходах топлива, что достигается за счет высокой степени регенерации тепла в теплоаккумулирующих насадках с большой поверхностью теплообмена.

В качестве примера можно привести регенеративную термическую установку очистки выбросов окрасочного производства (паров растворителей) грузовых и легковых автомобилей ОАО «ГАЗ» (рис. 2.44).

Рис.2.44. Схема регенеративной термической установки:1 – дутьевой вентилятор; 2 – вентилятор принудительной тяги; 3 – подача загрязненного воздуха; 4 – подача свежего возду-

ха; 5 – входной канал; 6 – входной дампер; 7 – выходной дампер; 8 – выходной канал;9 – керамическая насадка;10 – теплообменные канистры; 11 – камера сгорания;12 – вытяжная труба; 13 – горелка; 14 – узел газовой линии и панель управления

Загрязненный воздух из сушильных камер окрасочного производства перед попаданием в камеру сгорания проходит через керамические насадки с целью предварительного нагрева. Далее газовая смесь попадает в камеру сгорания и догревается горелкой, работающей на природном газе, до температуры 815° С. Это приводит к разрушению и дожиганию паров растворителя, содержащихся в загрязненном воздухе.

После камеры сгорания воздушный поток направляется вниз и проходит через керамическую среду, нагревая ее для следующего цикла работы. После этого газо-воздушная смесь выбрасывается в атмосферу. Автоматически работающие заслонки направляют поток воздух попеременно через каждую емкость с керамической средой. Потоки воздуха меняют направление через каждые 90 секунд.

52

Кроме метода дожигания для обезвреживания горючих токсичных компонентов может быть использован каталитический метод очистки (подробно см. [8])

Тема: Оборудование для сорбционной очистки выбросов Адсорберы.

Адсорбционный метод основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой выборочно извлекать отдельные компоненты из газовой смеси и удерживать их на своей поверхности [19, 21, и др.]. Концентрация вещества, которую может уловить адсорбент, зависит от его количества у поверхности, площади поверхности, физических, химических и электрических свойств адсорбируемого вещества и адсорбента, температурных условий.

По способу организации процесса адсорбции аппараты могут быть разделены на 2 группы: адсорберы периодического и непрерывного действия. Если адсорбент находится в аппарате в неподвижном состоянии, то после достижения определенной (заданной) тени насыщения его необходимо заменить или регенерировать (десорбировать). На время замены или регенерации процесс адсорбции прерывается. В аппаратах с подвижным адсорбентом можно организовать постоянную замену его части в одном адсорбере, не прекращая подачу загрязненных газов.

Однократное использование адсорбентов в аппаратах периодического действия может предусматриваться при необходимости эпизодической обработки или очистки малых количеств загрязненных газов; при низких концентрациях загрязнителей; при очистке газов, содержащих бактериологические, радиоактивные загрязнения или высокие дозы сильнодействующих ядовитых веществ. В таких случаях удобнее всего упаковывать адсорбент в кассеты совместно с фильтрами помещать в контейнеры с присоединительными элементами.

В большинстве случаев очистка технологических газов ведется в адсорберах периодического действия с регенерацией адсорбента. Непрерывность очистки обеспечивают при этом компоновкой адсорберов, одновременно задействованных на различных стадиях процесса, в группы от 2 до 4: В группе из 4 адсорберов с активированным углем и десорбции паром стадии процесса организуют следующим образом. В одном аппарате происходит адсорбционная очистка газов, в другом - десорбция, в третьем - осушка, в четвертом - охлаждение адсорбента. Время каждой стадии принимают одинаковым с расчетным временем процесса адсорбции. Если задействованы только 2 аппарата, то в одном из них проводят адсорбцию, а в другом - последовательно остальные три стадии. При этом суммарная продолжительность стадий десорбции, осушки и охлаждения должна быть равна продолжительности адсорбции.

Адсорберы периодического действия могут иметь вертикальное или горизонтальное расположение адсорбента. В вертикальном варианте адсорбент помещается между двумя сетками или перфорированными листами с толщиной слоя не более 100 мм (рис.2.45а, б). Ввиду невысокой сорбционной емкости тонкие слои адсорбента используют при обработке газов с низкой концентрацией загрязнителя.

Недостатком вертикального расположения адсорбента является неравномерность слоя по высоте, которая образуется при загрузке, а также в процессе эксплуатации из-за неравномерности усадки от истирания, уноса и других причин. При работе адсорбера че-

53

рез зоны с меньшим сопротивлением проходит большее количество отбросных газов, что ухудшает степь очистки. Неравномерность слоя адсорбента возрастает с увеличением сечения аппарата. Поэтому пропускная способность адсорберов с вертикальным слоем адсорбента обычно не превосходит 1... 1,5 м3/с.

Рис.2.45. Адсорберы с неподвижными адсорбером: а - вертикальный цилиндрический с верти-

кальным кольцевым слоем адсорбента; б -горизонтальный прямоугольного сечения с вертикальным слоем между гофрированными сетками; в - вертикальный цилиндрический системы ВТР с горизонтальным слоем; г - горизонтальный цилиндрический системы ВТР с горизонтальным слоем адсорбента. (стрелками указаны вход и выход отбросных газов или направление их движения).

Адсорберы с горизонтальным расположением адсорбента имеют значительно большую толщину слоя (до 1 м) и существенно более высокую пропускную способность. Так, вертикальные (рис.2.45а,б,в) и горизонтальные (рис.5.8,г) адсорберы ВТР могут обрабатывать до 8 м3/с и более отбросных газов. Конструкция вертикального адсорбера ВТР диаметром 3000 мм приведена на рис. 2.46.

Размещая адсорбент в аппарате горизонтально высоким слоем, можно практически устранить влияние неравномерности слоя на степень очистки газов, но при этом возрастает аэродинамическое сопротивление адсорбера. Кроме того частицы адсорбента в высоком слое интенсивно прогреваются из-за слабого теплоотвода из зоны конденсации, что уменьшает сорбционную емкость адсорбента и нежелательно вследствие возможности возгорания. Если концентрация загрязнителя высока, то может стать необходимым и искусственное охлаждение слоя адсорбента.

Адсорберы непрерывного действия обычно конструируют в виде колонн с провальными или беспровальными тарелками и решетками. В такиx аппаратах организуется противоточное движение адсорбента и обрабатываемых газов. В колоннах с провальными

54

тарелками адсорбент опускается с верхней ступени на нижнюю через все отверстия тарелки, а с провальными - через специальные переточные штуцера.

Рис.2.46. Вертикальный адсорбер ВТР

Технико-экономические показатели процесса адсорбционной очистки отбросных газов во многом зависят от свойств адсорбентов.

Адсорбент должен иметь высокую сорбционную ёмкость, которая в свою очередь зависит от удельной площади поверхности и физико-химических свойств поверхностных частиц. Кроме того, сорбент должен обладать достаточной механической прочностью и малым аэродинамическим сопротивлением. С целью снижения аэродинамического сопротивления используют сорбенты с небольшой плотностью, обтекаемой формой частиц, создают высокую порозность засыпки.

Адсорбент для процесса физической сорбции должен быть химически пассивным к улавливаемым компонентам, а для химической сорбции (хемосорбции) – вступать с молекулами загрязнителей в химические реакции.

Основные твердые сорбенты – силикагель, алюмогель, алюмосиликат, цеолиты, активированный уголь.

Применяется также ряд природных сорбентов – торф, лигнин, фосфатное сырье, бурые угли.

Абсорберы

Абсорбционный метод основан на диффузии (молекулярной и турбулентной) газообразных примесей к поверхности раздела газ-жидкость и на их переходе в жидкую фазу.

55

Для абсорбции газовых загрязнителей наиболее употребительны насадочные и тарельчатые колонны. В насадочных колоннах (рис.2.47) обеспечивается лучший контакт обрабатываемых газов с абсорбентом, чем в полых распылителях, благодаря чему интенсифицируется процесс массопереноса, и уменьшаются габариты очистных устройств.

Некоторые распространенные типы насадок показаны на рис.2.47. Максимальную поверхность контакта на единицу объема образуют седлообразные насадки "Инталокс" (а) и Берля (б). Они имеют и минимальное гидравлическое сопротивление, но стоимость их выше, чем колец. Из кольцевых насадок наилучший контакт создают кольца Палля (в), но они сложны в изготовлении и дороже колец Лессига (г) и Рашига (д). Хордовые деревянные насадки (е) имеют минимальную удельную поверхность и стоимость.

Эффективность массопередачи в насадочных колоннах значительно зависит от равномерности распределения потоков контактирующих фаз, соотношений их скоростей и условий орошения элементов насадки.

Рис.2.47. Схема абсорбера и конструктивные элементы абсорбера

Начальная равномерность распределения абсорбента достигается посредством ее диспергированной подачи на поверхность насадки через распылительные форсунки или распределительные тарелки с большим числом отверстий. При дальнейшем передвижении жидкостное контактирование с газовой фазой ухудшается из-за оттока к стенкам колонны. Поэтому высоту насадки делят на несколько слоев (ярусов), устанавливая между ними перераспределительные устройства. Для этой цели могут использоваться ситчатые или перфорированные диски (тарелки). Одновременно они выполняют функцию несущей конструкции для каждого яруса. Поскольку часть отверстий тарелки может быть завалена элементами насадочного слоя, то она должна превосходить насадку по величине живого сечения.

Рис. 2.48 Рис. 2.49

Конструкции тарелок (по ОСТ 26-705-73) распределительных ТСН-III (а) и перераспределительных ТСН-II (б) для стандартных типоразмеров насадочных колонн показаны на рис.2.47. Устройство насадочной колонны диаметром 1000 мм и расположение ее конструктивных элементов показано на рис. 2.48 .

56

Тема: Пыле - золоулавливающие аппараты. Классификация.

Способы очистки газов от твердых частиц твердых частиц подразделяются:

-электрическая очистка;

-электромагнитная очистка;

-ультразвуковая очистка;

-сухая механическая очистка ,

-мокрая механическая очистка.

Наибольшим разнообразием конструкций пыле-золоуловителей отличаются аппараты сухой и мокрой механической очистки.

Пыле - золоулавливающие аппараты в зависимости от способа осаждения твердых частиц подразделяются:

аппараты сухой очистки:

-гравитационные (осадительные камеры, каналы большого сечения);

-центробежные (циклоны, блоки циклонов, батарейные циклоны, ротоклоны);

-фильтры (насыпные, волокнистые, тканевые).

аппараты мокрой очистки:

-полые скрубберы;

-центробежные скрубберы;

-пенные газопромыватели;

-аппараты ударноинерционного действия.

Пыле - золоулавливающие аппараты достаточно давно разработаны применительно к различным отраслям промышленности, их конструкции представлены широко во всех учебниках по защите воздушного бассейна от загрязнения [19, 21 и др.].

Поэтому в данной лекции достаточно пользоваться плакатами или презентацией. Способы действия каждого из пыле - золоулавливающих аппаратов планируется

обсудить на практических занятиях в ходе семинаров - дискуссий. Информация о пыле - золоулавливающих аппаратах выносится на самостоятельное изучение.

Тема: Основные правила монтажа, пуска и эксплуатации природоохранного оборудования

Основные правила монтажа природоохранного оборудования.

Монтаж природоохранного оборудования производится в полном соответствии с проектом. При этом особое внимание уделяется соответствию устанавливаемого очистного оборудования параметрам технологического оборудования, для которого предназначена очистная установка. В этом случае проверяются:

-реальная производительность технологического оборудования;

-режимы работы оборудования и параметры потока обезвреживаемой смеси (скорость потока, температура, содержание токсичных веществ и др.); В случае несоответствия реальных данных технологической системы заложенным

впроекте обезвреживания необходимо вызвать исполнителя проекта. Монтаж начинать только в случае соответствия природоохранного оборудования новым параметрам технологического потока.

57

Работы по приемке систем очистки вредных выбросов.

При приемке газоочистных и пылеулавливающих установок в эксплуатацию необходимо проверить:

-правильность выполненных монтажных работ в соответствии с проектом;

-качество выполненных изоляционных работ, защитных и антикоррозийных покрытий;

-наличие контрольно-измерительных приборов и средств автоматики, необходимых для нормальной работы установок очистки;

-протоколы испытаний элементов оборудования.

Пусконаладочные работы.

После монтажа пылегазоулавливающих установок (ПГУ) проводится комплекс пусконаладочных работ.

Испытания сводятся к измерению скорости и температуры потоков, перепадов давления и концентраций компонентов пылегазовоздушной смеси в ПГУ в целом и в ее элементах. Для этого намечают места отбора проб и замеров в газовых потоках на входе и выходе в каждой ступени очистки. Точки замеров и отбора проб должны располагаться на прямых участках на удалении от мест возмущения потока. Минимальное удаление - 2 диаметра (эквивалентных по площади диаметра для прямоугольных каналов) до и 6...8 диаметров после места возмущения потока.

В процессе пуско-наладочных работ анализируется соответствие регламентных показателей работы установки фактическим значения параметров по показаниям стационарных приборов для различных режимов работы технологического оборудования

Проверяется запроектированная степень очистки в реальных промышленных условиях. Уточняются схемы систем газоочистки, типы и марки основного и вспомогательного оборудования. Утверждаются правила эксплуатации природоохранных систем.

Правила эксплуатации газоочистных и пылезолоулавливающих установок

Впроцессе эксплуатации необходимо внимательно следить за исправностью установки очистки, коммуникаций, теплоизоляции, защитных и антикоррозийных покрытий; исправным действием приборов, средств автоматизации и блокирования; соответствием показателей работы газоочистных и пылеулавливающих установок с показателями, указанными в технологическом регламенте. Для этого администрация предприятия обязана:

- назначить приказом по предприятию лиц, ответственных за эксплуатацию газоочистных и золо-пылеулавливающих установок;

- осуществлять проверку знаний обслуживающего персонала (не менее одного раза в год;

-утвердить производственные инструкции по эксплуатации очистных установок.

Впроизводственной инструкции должно быть указаны причины и порядок аварийных остановок очистного оборудования. Аварийным режимом считается:

- работа аппарата при отклонениях таких параметров, как объем, температура, давление, влажность, запыленность и химический состав очищаемого газа, физико-химический

идисперсный состав загрязняющих веществ выше пределов, указанных в производственной инструкции;

58

-при нарушениях работы пылевызрузочных устройств, например при переполнении бункеров;

-работа аппарата при подсосах воздуха, превышающих указанные в инструкции

значения;

-нарушение режима удаления твердых частиц (стряхивания, смыва обдувки) с рабочих элементов аппарата (электродов, рукавов, насадок и др.)

Для установок электрической очистки газов аварийным режимом считается:

-работа электрофильтра без подачи на него напряжения, если напряжение подается не на все поля или поддерживается ниже значения, указанного в инструкции;

-перекос рам коронирующих электродов, когда в результате деформации зазор между осями коронирующих и осадительных электродов становится меньше допустимого предела.

Для рукавных фильтров аварийным режимом считается:

-обрыв одного из рукавов или если суммарная площадь отверстиий рукавов вследствии износа или повреждения превышает площадь, эквивалентную площади одного рукава;

-потеря фильтрующих свойств ткани рукавов;

-увеличение температуры очищаемого газа по сравнению с расчетной для данного вида ткани.

Для установок химической и мокрой очистки газа аварийной считают работув случаях:

-на установку не подается в достаточном количестве вода (раствор) или не обеспечивается ее равномерное распределение по всему объему аппарата;

-содержание твердой взвеси в воде (растворе) превышает установленную норму;

-происходит загрязнение фильтрующего слоя катализатора, абсорбента или адсорбента;

-концентрация растворов не соответствует регламенту.

Правила техники безопасности

Установки, в которых очищаются легковоспламеняющиеся газы или взрывоопасные пыли, а также газоходы или газопроводы, подающие горючие газы, должны быть оснащены взрывными или предохранительными клапанами с отводом газов в безопасное место;

Поверхности корпусов аппаратов и другого оборудования, рабочая температура которых превышает 80оС, должны быть изолированы.

Все отверстия в корпусах аппаратов и другого оборудования во избежание отравления токсичными газами должны быть тщательно уплотнены.

Для доступа к люкам, шиберам, измерительным приборам, пробоотборным устройствам, размещенным на высоте более 1,8м, должны быть выполнены площадки с ограждениями или стационарные лестницы.

Для установок электрической очистки – дверцы изоляторных коробок электрофильтров должны иметь автоблокировку, не позволяющую их открывать без снятия напряжения с агрегатов питания и системы коронирующих электродов.

На установках газоочистки и пылеулавливания запрещается использование переносными лампами напряжением выше 12В.

59