Обоснование проектных решений при размещении производственных объектов

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оглавление 

Глава 1. Очистка отходящих газовых выбросов химических предприятий……………………………………………………………………….3

1. Методы очистки газовых выбросов от гетерогенных     примесей………….…………………………………...……………………..…….3

   1.2. Очистка газовых выбросов от гомогенных примесей……………..…..9

   1.3. Методы очистки отходящих газов от сероводорода и сероуглерода..13

Глава 2. Охрана окружающей среды и задачи восстановления природных    ресурсов……………………..………………………………………………..…..18

   2.1. Концепция устойчивого развития……………………………….……..18

   2.2. Социально-этические проблемы охраны окружающей среды…….…20

   2.3. Международное сотрудничество и природоохранное законодательство………………………………………………………...………23

Список  использованной литературы………………………………….…….29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. Очистка отходящих газовых выбросов

химических  предприятий 

   В большинстве промышленных стран  проблемы предотвращения загрязнения воздуха относятся к разряду важнейших и контролируются государством.

   В серии мер, направленных на снижение уровня загрязнения воздуха, наиболее действенными являются технические методы. Все они направлены на минимизацию выбросов.

   Здесь остановимся на методах очистки  газов.

   В состав загрязняющих компонентов газа могут входить гетерогенные (твердые и жидкие частицы) и гомогенные примеси.

   1.1. Методы очистки газовых выбросов от гетерогенных примесей

   Твердые загрязняющие вещества образуются в результате природных явлений и техногенной деятельности человека. К природным загрязнителям относят космическую и метеоритную пыль; неорганическую (геологическую пыль, а также пыль, образующуюся при вулканической деятельности, природных пожарах, песчаных бурях и т.д.) и органическую (пыльца растений, планктон, семена растений и т.д.) пыль.

   Источниками промышленной пыли служат крупные производства, например топливная промышленность. Получение тепловой, электрической энергии и пара базируется на сжигании твердых, жидких и газообразных топлив. В результате процессов горения в воздух поступает наибольшее количество твердых и газообразных выбросов. В газовую фазу выделяются частицы негорючих (минеральных) составляющих топлива или не полностью сгоревшие частицы органических компонентов в виде сажи или кокса.

   Основными источниками твердых выбросов в  металлургической промышленности (производство черных и цветных металлов и литье полупродуктов) является производство сырого чугуна (агломерация и доменные печи), производства стали (кислородные конверторы и тандем-печи), литейные производства, получение ферросплавов и вспомогательные процессы, такие, как коксование.

   В промышленности цветных металлов большое  количество пыли образуется при производстве алюминия (в зависимости от способа производства получают отходящие газы с температурой от 100 до 250 "С и содержанием пыли от 15 до 80 г/м³).

   В машиностроительных производствах твердые выбросы, переходящие в газовую фазу, образуются на всех стадиях обработки металлов.

   Еще один источник твердых загрязняющих материалов — предприятия строительной промышленности (производство цемента, кирпича и других строительных материалов). Самые крупные поставщики пыли в атмосферу — цементные заводы, известковые печи, установки по производству магнезита.

   Жидкие  загрязнения (туман, капли) образуются при конденсации паров, распылении или разливе жидкостей, в результате вторичных химических или фотохимических реакций.

   Пары  могут конденсироваться в результате охлаждения их в смеси с воздухом или другим неконденсирующимся газом. В зависимости от точки плавления конденсирующихся веществ образуются жидкие или твердые частицы, методы удаления которых во многом основаны на аналогичных принципах. Поэтому далее они будут рассмотрены совместно.

   Различают четыре основные группы методов очистки  промышленных газов от взвешенных частец: сухая механическая газоочистка; мокрая газоочистка — промывка газа жидкостью, которая поглощает взвешенные в газе частицы; фильтрация газа; электрическая очистка газа.

   Механические  методы очистки. Основаны на использовании в аппаратах силы тяжести или сил инерции.

   Сухие механические сепараторы используют в своей работе действие силы тяжести. При небольшой скорости движения газового потока твердые частицы под действием силы тяжести будут оседать на дно аппаратов.

   Простейшим  сепаратором является осадительная емкость, где для удаления твердых частиц из газового потока используются силы гравитации.

   Различные конструкции пылеосадительных аппаратов  показаны на рис. 1.1.

   

Рис. 1.1. Пылеосадительные камеры (а — полая; б— с горизонтальными полками; в, г — с вертикальными перегородками):

   1—  корпус; 2— бункер; 3— штуцер для удаления пыли; 4— полки; 5— перегородки

   Инерционные пылеуловители. Если в пылеосадительных камерах устанавливают перегородки, то на взвешенные частицы при изменении направления движения газов наряду с силой тяжести действуют и силы инерции. Пыль, стремясь сохранить направление движения после изменения траектории движения потока газов, осаждается в бункере. При таком методе очистки частицы пыли крупнее 25—30 мкм улавливаются на 65 — 85%.

   Циклонные сепараторы являются наиболее часто применяемыми аппаратами и характеризуются разнообразием конструкций. Запыленный газ вводится со значительной скоростью в цилиндрическую часть циклона через патрубок по касательной или по спирали к внутренней поверхности корпуса. В аппарате газ совершает вращательно-поступательное движение и движется по спирали вниз вдоль корпуса аппарата. Под действием центробежной силы, возникающей при вращательном движении газа, частицы пыли отбрасываются к периферии и образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа движется вниз и попадает в бункер. Отделение частиц пыли происходит в бункере под действием сил инерции при перемене направления движения газового потока на 180°. Освободившись от пыли, газ образует вторичный поток и выходит из циклона через выходную трубу.

   Мокрые  механические скрубберы  предусматривают промывку газов водой. Они были разработаны на основе сухих скрубберов для повышения эффективности аппарата при работе с тонкодисперсной пылью. Мокрые пылеуловители имеют ряд преимуществ: небольшая стоимость, высокая эффективность улавливания пыли, возможность применения для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм и работ при высокой температуре и со взрывоопасными газами. Однако они имеют и ряд недостатков: улавливаемый продукт выделяется в виде шлама, следовательно, необходимо обрабатывать дополнительно сточные воды; в случае очистки агрессивных газов аппаратуру и коммуникации необходимо защищать антикоррозионными материалами.

   

Рис. 4.9. Различные типы скрубберов Вентури  с мокрой системой очистки:

   а— с инжектором; 6— Иматра—Вентури; в— SF Вентури с дополнительным потоком; г— Бег—Вентури 

   В полых газопромывателях запыленные газы пропускают через завесу распыляемой  жидкости.

   Частицы пыли захватываются каплями промывной  жидкости и осаждаются в промывателе, а очищенные газы удаляются из аппарата.

   На  рис. 1.2. представлены различные типы мокрых скрубберов Вентури. Их применяют для очистки газов от тонкодисперсной пыли.

   Скруббер  Вентури представляет собой трубу  с плавным сужением на входе газа (конфузор) и плавным расширением на выходе (диффузор).Узкая часть трубы Вентури получила название горловины. Принцип действия этих аппаратов основан на интенсивном дроблении газовым потоком, движущимся с высокой скоростью, орошающей его жидкостью. Аппараты характеризуются высокой степенью очистки, большими гидравлическими потерями и необходимостью установки каплеуловителя.

   Метод фильтрации. Основан на прохождении запыленных газов через различные фильтрующие материалы. В процессе фильтрации газа частицы пыли приближаются к поверхности зерен материала, сталкиваются с ними и осаждаются на них в результате действия сил диффузии и инерции. Твердые примеси, содержащиеся в газе, задерживаются на фильтрах, а газ проходит сквозь них и таким образом очищается. Со временем пыль, собранная в порах фильтра, накапливается. Образуется пылевой слой, который сам становится частью фильтрующей среды. Возрастает гидравлическое сопротивление, снижается скорость фильтрации и возникает необходимость в регенерации фильтра. Таким образом процесс фильтрации состоит из двух стадий: стадии очистки газов и стадии регенерации или очистки фильтра. В некоторых случаях отработанный фильтрующий материал не регенерируют, а заменяют на новый.

   Преимущество  метода фильтрации заключается в высокой эффективности очистки газов и сравнительно низкой стоимости оборудования. Недостаток метода состоит в высоком сопротивлении и быстром забивании фильтрующего материала пылью.

   Текстильные материалы для фильтров могут  быть ткаными, вязаными, слоистыми или прессованными; очень гладкими (из длинных, прямых синтетических волокон или стекловолокон); гладкими (хлопок, шерсть или синтетические волокна); мало и сильно ворсистыми.

   В настоящее время применяют различные  типы материалов. Современные шерстяные или хлопковые волокна заменяют более термостойкими синтетическими (полиэфирными и др.) материалами или гибким стекловолокном.

   При выборе материала фильтра учитывают  его износо-, термо- и ударостойкость, а также адсорбирующую способность. Важными характеристиками является собирающая способность и падение рабочего сопротивления при работе. Ворсистые материалы по сравнению с гладкими материалами имеют большую поверхность сбора пыли, но гладкие материалы легче очистить от пыли.

   Электростатические методы очистки. Очистка газов на электрофильтрах является универсальным и высокоэффективным средством очищения газов от твердых и жидких примесей. Электрофильтры применяются в различных отраслях промышленности для очистки технологических газов от любых аэрозолей, включая туманы кислот и другие агрессивные жидкости. Преимуществом этого вида очистки являются:

   - возможность улавливать твердые  и жидкие частицы размером  от 0,01 мкм (вирусы, табачный дым)  до десятков микрометров;

   - возможность работы при высокой температуре газов — до -40 °С;

   - высокая эффективность процесса  очистки — от 98,0 до 99,9 %;

   - широкий диапазон производительности  — от сотен до миллионов м³/ч;

   - низкое гидравлическое сопротивление  — 0,2 кПа. 

   Основные  недостатки метода состоят в потребности больших пространств и высоких капитальных затратах на установку электрофильтров и их эксплуатацию. Вследствие этого они применяются там, где высоки требования к пылеудалению, требуется высокая пропуская способность, и основные производства в качестве техногенных выбросов образуют тонкодисперсную пыль. Расход электроэнергии составляет 0,1—0,5 кВт на 1 000 м³ газа.

   Электрофильтр состоит из осадительной камеры с  электродами и источника напряжения. Основные элементы электрофильтра —  коронирующие и осадительные электроды, к которым подводится высокое напряжение от 30 до 150 кВ. В пространстве между электродами формируется сильно неоднородное электрическое поле, напряженность которого уменьшается по мере удаления от коронирующего электрода. У поверхности коронирующего электрода (электрод с большой кривизной поверхности, например, острие или проволока) возникает коронный разряд, в зоне которой происходит ионизация молекул. Отрицательные ионы, сталкиваясь с гетерогенными частицами, содержащимися в газе, осаждаются на них, и сообщают частицам заряд. Время зарядки аэрозольных частиц невелико и измеряется долями секунды. Гетерогенные частицы приобретают заряд и направленное движение к осадительному электроду. На электроде частицы теряют заряд, осаждаются и укрупняются. Эффективность очистки зависит от физико-химических параметров пылегазового потока и времени пребывания газа в электрофильтре [4, с.113].