В связи с интенсивными темпами развития промышленного производства остро встал вопрос об ухудшении экологической обстановки в общемировом масштабе. Для решения этой проблемы были созданы очистные устройства, которые широко используются предприятиями разного типа. Одним из методов борьбы с загрязнением окружающей среды стала газо- и воздухоочистка, которая делится на три вида: грубая, средняя и тонкая. К устройствам грубой очистки относятся: осадительные камеры и скрубберы.
Осадительная камера – громоздкая конструкция, предназначенная для отделения крупных частиц под силой тяжести. Для эффективной очистки газов необходимо, чтобы частицы в камере находились длительное время при снижении скорости потока. На степень очистки влияет и высота самой камеры. Чтобы ее ослабить используют специальные осадительные полки. Добиться инерционного эффекта (помимо гравитационного) помогают цепные и проволочные завесы, отклоняющие перегородки. К преимуществам этого устройства можно отнести: высокую производительность, низкие затраты, способность гасить пламя, низкую потерю давления (<20 Па). К недостаткам: низкую степень улавливания (10-15%), большие размеры. В настоящее время как самостоятельный аппарат используется редко.
Скрубберы (от англ. «скрести, чистить») – устройства охлаждения и мокрой газоочистки (захват частиц пыли жидкостью и вывода их в виде шлама). Удалению частиц способствует эффект конденсации, в результате которого происходит укрупнение частиц пыли (водяные пары оседают на них). Чем больше образуется водяных капель, тем эффективнее происходит процесс удаления. Этот процесс обычно сопровождается охлаждением газов. В качестве орошающей жидкости в скрубберах чаще всего используют воду.
Скрубберы бывают нескольких типов:
Насадочные – предназначены для очистки и охлаждения запыленных газов. Материал – сталь. Применяются в сейсмических районах не более 7 баллов.
Насадочный скруббер типа СДК (Россия) представляет собой вертикальную колонну, внутри установлены поддерживающие и ограничительные ре¬шетки с подвижной сферической насадкой из пористой резины между ними. Система оро¬шения состоит из трех ярусов форсунок. В нижнем ярусе орошения факелы распыла направлены вверх, а в двух верхних – вниз. Верху аппарата установлен центробежный каплеуловитсль с коническим завихрителем и ряд форсунок для промывки лопастей и кармана завихрителя.
Технические характеристики СДК:
– скорость газа в скруббере 4-7,5 м/с;
– температура очищаемого газа 5-120 °С;
– давление газа внутри аппарата 15 кПа;
– плотность орошения 25-35 м3/м2/ч;
– производительность по очищенному газу 20000-80000м3/с;
– энергетические затраты на очистку не более 1,99 кВт/ч.
Насадочный скруббер типа СНАН-Ц (Россия) предназначен для санитарной очистки аспирационного воздуха с температурой 5-50 °С от гальванических ванн с применением электролитов, содержащих соли цианисто-водородной (синильной) кислоты. Фильтр состоит из корпуса, кассет с фильтрующими перегородками и узла орошения. Кассеты изготовлены из складок фильтровального материала, наложенного на сетчатый каркас и прижатого решеткой. Установка и смена их осуществляется через монтажный люк. В корпусе приставки расположены гидравлические форсунки постоянного орошения. Поглощение газообразного цианистого водорода происходит как в потоке за счет контакта с каплями орошающего щелочного раствора, так и на поверхности фильтровального материала, смоченного этим раствором. Улавливание цианистых солей и капелек орошающего раствора щелочи осуществляется в фильтрующей перегородке. Фильтр работает в режиме рециркуляции.
Центробежные скрубберы – предназначены для мокрой очистки нетоксичных и невзрывоопасных газов от средне- и крупнодисперсной пыли. Материал – сталь. Применяются в сейсмических районах не более 6 баллов. Состоит из четырех контактных циклонных элементов, шламовой камеры и камеры очищенного газа.
Внутренняя поверхность корпуса и конусного днища центробежного скруббера типа ЦС-ВТИ (Россия) покрыта керамической плиткой, чтобы избежать абразивного износа и коррозии. Кроме подачи воды для создания пленки на внутренней поверхности цилиндрической части, во входном патрубке устанавливают смывные сопла. Они удаляют отложения пыли, сопла можно поворачивать на угол 90°.
Технические характеристики ЦС-ВТИ:
– диаметр корпуса 1300, 1500 и 1800мм;
– максимальная температура газа 170-300 °С;
– скорость газа во входном патрубке 15 м/с;
– максимальная средняя скорость газа в поперечном сечении цилиндрической части не превышает 5,5 м/с;
– удельный расход воды 0,1—0,12 л/м3
В центробежном скруббере «Пиз-Антони» (США) промывная жидкость поступает через сопло, расположенное на центральной оси аппарата. Газ попадает в скруббер через патрубок. Центробежная сила разбрызгивает капельки воды на стенки и потоки стекают по ним в виде пленки. Брызги, уносимые газом, улавливаются в выходном патрубке каплеосадителем. Он одновременно осуществляет раскручивание потока.
Технические характеристики скуббера «Пиз-Антони»:
– скорость газа во входном патрубке до 60 м/с;
– скорость газа в сечении 1,2-2,4 м/с;
– гидравлическое сопротивление аппарата 0,5-1,5 кН/м2;
– расход воды 0,4-1,3 кг/м3 газа.
Полые скубберы предназначены для охлаждения и предварительной очистки от пыли технологических и вентиляционных газов. Материал – сталь. Применяются в сейсмических районах не более 6 баллов, имеют три яруса коллекторов орошения. Скруббер типа СП осуществляет чистку методом щелочной абсорбции водными растворами гидроксида или карбоната натрия, температура очищаемого газа от 5 до 60 °С, производительность по очищенному газу 9100-101000 м3/с, энергетические затраты на очистку 0,903-1,032 кВт.ч.
Скрубберы Вентури – очищают технологические газы, улавливают частицы пыли путем рассеивания газового потока в трубе Вентури. ГВПВ: прямоточный, высокоскоростной, включает диффузор, горловину, конфузор, штуцера, подвода орошающей жидкости и форсунки. Технические характеристики: температура очищаемого газа до 400 ºС, удельный расход воды 0,5-2,5 л/м3, гидравлическое сопротивление 6-12 кПа, запыленность очищаемого газа 30 г/м3.
Каплеуловитель типа КЦТ – каплеуловитель центробежный с тангенциальным подводом газа – предназначен для улавливания капель жидкости с осевшими на них частицами пыли. В основном устанавливается в технологической линии за трубами Вентури типа ГВПВ. Может быть также использован в качестве самостоятельной ступени очистки при улавливании пылей размером частиц более 5 мкм. Представляет собой малогабаритный прямоточный циклон с входным патрубком прямоугольного сечения и выходным патрубком круглого сечения. Технические характеристики: температура очищаемого воздуха до 80 ºС, скорость газа в свободном сечении аппарата 3,5-5 м/с, гидравлическое сопротивление 350 Па, концентрация жидкости в газе, поступающем в аппарат не более 1 л/м3, концентрация капельной влаги на выходе 70 мл/м3.
К преимуществам этих аппаратов можно отнести: возможность регулирования степени улавливания, способность осуществлять очистку и охлаждение высокотемпературных газов с высокой влажностью, одновременные абсорбция и удаление частиц, снижение риска взрыва пыли. К недостаткам: дополнительные затраты на очистку и регенерацию сточных вод, замерзание при холодной погоде, дополнительные затраты на очистку сточных вод, снижение выталкивающей силы.
Циклоны – представляют собой корпус конической и цилиндрической формы. В основном газ поступает в верхнюю его часть. Отделение частиц происходит одновременно двумя способами: под воздействием силы тяжести и центробежных сил (газ поступает по касательной или осевому направлению). Уловленная пыль попадает в бункер, а очищенный газ выбрасывается в атмосферу или поступает на доочистку. Циклоны бывают одиночные и групповые, в зависимости от расхода очищаемого газа. Они предназначены для сухой очистки газов и аспирационного воздуха от мелкой и среднедисперсной пыли.
Циклоны группового исполнения делятся: с левым вращением потока против часовой стрелки и циклоны с правым. На данный момент насчитывается более 20 типов этих устройств. Они могут использоваться как самостоятельно, так и устанавливаться перед электро- и рукавными фильтрами. При очистке воздуха от абразивной пыли, вызывающей износ крыльчаток вентилятора, циклоны рекомендуется устанавливать перед вентилятором. В группе циклонов патрубки с выходом очищенного воздуха могут объединяться сборным коллектором с выходом воздуха вертикально и системой улиток каждого аппарата, объединенных общим фланцем.
К преимуществам этого оборудования можно отнести: небольшие размеры, низкие затраты, сухое непрерывное удаление улавливаемой пыли, простота технического обслуживания, улавливание больших частиц, способность гасить пламя. К недостаткам: чувствительны к колебаниям пылевой нагрузки и скорости потока, низкая степень улавливания мелких частиц, большая габаритная высота.
К устройствам тонкой очистки относятся электрофильтры и рукавные фильтры. Электрофильтры – оборудование для очистки технологических газов и аспирационного воздуха от твердых или жидких частиц. Газ, попадая в фильтр, подвергается воздействию высокого напряжения. Между электродами возникает коронный заряд, образуется межэлектродное пространство. Частицы электризуются и движутся к осадительным электродам, которые бывают трубчатые, коробчатые, желобчатые и другие.
Электрофильтры по способу улавливания частиц и их удаления с электродов делятся на мокрые и сухие. В мокрых – пыль смывается жидкостью или стекает самотеком. В сухих – используются механизмы встряхивания ударно-молоткового, вибрационного, ударно-импульсного типа. Среди электрофильтров, в зависимости от направления движения газа, выделяют два вида: вертикальный и горизонтальный. Если зарядка и осаждение частиц происходит в одной зоне, то такой фильтр называют однозонным, а если в разных (ионизаторе и осадителе) – двухзонным.
К преимуществам этих аппаратов относится: степень улавливания частиц достигает 99%, возможность улавливать влажные и сухие частицы, возможность эксплуатации при высоких температурах (до 4800 ºС), относительно низкие первоначальные затраты. К недостаткам: чувствительны к колебаниям пылевой нагрузки и скорости потока, требуются меры предосторожности для защиты персонала от высокого напряжения, возможно постепенное незаметное ухудшение характеристик улавливания.
Сейчас многие предприятия проводят программу и внедрение системы, соответствующей международному стандарту управления окружающей средой ИСО 14000. Необходимо создать полноценную многоступенчатую систему очистки воздуха и сточных вод предприятия, чем значительно сократить количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу и водные ресурсы. Предприятия, продвигающие концепцию «чистого производства» внушают доверие не только потенциального потребителя, но и собственных работников, жителей региона. Приятно думать, что руководство стоит на страже здоровья нации, прилагает к этому интеллектуальные и финансовые затраты.
