Охрана воздушного бассейна на горных предприятиях

       Воздушный электрический фильтр — двухзонный:

1 зона — решётка  из металлических пластин с  натянутыми между ними коронирующими  электродами из проволоки. К  электродам подведен ток 13-15 кВ  положительного знака.

2 зона — осадительная  зона, состоящая из пакета металлических пластин, расположенных параллельно друг другу на расстоянии 8-12 мм, к каждой второй пластине подведён ток 6,5 – 7,5 кВ положительного знака. Пыль осаждается на заземлённых пластинах, к которым ток не подведён. Вокруг коронирующего электрода происходит электрический разряд, от которого образуются О3 и окислы азота при силе тока 0,8 мА и мощности на единицу расхода запыленного воздуха 10 Вт/ 1000 м3/ч воздуха. 

Пылеулавливатели. 

       Рассмотрим второй тип пылеулавливающего оборудования - пылеуловители для очистки выбросов в атмосферу. Эффективность их улавливания — более 95 %. 

1. Пылеосадочная камера.

       Пылеосадочная камера является гравитационным оборудованием. Для осаждения пыли необходимо ламинарное движение воздуха, что бы достичь такого движения нужно строить камеру огромных размеров по длине, а отсутствие требуемой площади под камеру приводит к сокращению длины и в итоге реально движение воздуха турбулентное или переходный между ламинарным и турбулентным течением воздуха режим. Для увеличения эффективности пылеосадочных камер располагают цепи, стержни поперек пути движения пыли, что усиливает процесс пылеосаждения.

       Бывают камеры с мокрой очисткой, например, для сахарной пыли. Максимальная скорость движения воздуха через камеру v=3 м/с. Изготавливают из кирпича, бетона и из других не коррозирующих материалов. Гидравлическое сопротивление пылеосадочной камеры Р = 20 – 15Па. Такие камеры могут уловить только крупную пыль, а мелкая пыль не улавливается. Пылеосадочная камера занимает много места, эффективность очистки 50 – 60 %, применяют для предварительной очистки от крупнодисперсной пыли с большой плотностью, для взрывопожароопасной пыли не используется. Чем ниже камера, тем быстрее частица достигнет дна.

                                    

τ - время пребывания частицы в камере, [с]

Vx - скорость движения частицы в горизонтальном направлении, [м/с]

Vy - скорость движения частиц в вертикальном направлении, [м/с]

l – длина  камеры, м, h – высота камеры, [м].  

2. Инерционные пылеуловители.  

       Работа инерционных пылеуловителей заключается в изменении направления движения частиц, для последующего их осаждения. Такие пылеуловители улавливают крупную пыль 20-30 мкм с эффективностью 60-95 %, применяются для 1 ступени очистки воздуха, стоимость оборудования небольшая, выгодным обстоятельством является простота устройства.

       К этому виду аппаратов относятся:

1. пылеотделитель ИП,

2. жалюзийный пылеуловитель ВТИ,

3. пылевой мешок и др. (простейший вид),

4. экранный инерционный пылеуловитель.

       а) ИП — инерционный пылеуловитель — конус с коническими кольцами уменьшающегося диаметра, воздух входит в основание конуса со скоростью 18 м/с и движется. Воздух выходит через щели колец, а пыль движется дальше с ростом концентрации, у вершины конуса остаётся 5 – 10% воздуха и пылевоздушная смесь поступает в циклон, применяется двухступенчатая обработка воздуха — общая эффективность достигает 90%. 

 

       б) Жалюзийный пылеуловитель ВТИ аналогичен инерциальному пылеулавливателю. Для газов с высокой температурой, выполняется из чугуна или жаропрочной стали. Гидравлическое сопротивление такого пылеулавливателя 100-500 Па.

      в) Мешок.

      В данном пылеуловителе воздух поворачивает на 180 градусов и пыль по инерции оседает на дно мешка. Скорость потока на входе - 10 м/с и 1 м/с - в мешке. Улавливаются частицы размером более 30 мкм в пределах 65-80 %. Гидравлическое сопротивление мешка Р = 150 – 390 Па, применяется данной устройство для предварительной очистки воздуха от пыли, например, в черной металлургии. 

                                             

       г) Экранный инерционный пылеуловитель.

Гидравлическое  сопротивление Р= 25 – 100 Па, для газа с запыленностью 20-70 г/м3 эффективность  пылеулавливания 80-91 %, для частиц размером более 10 мкм эффективность пылеулавливания 62 %.

                                 

3.Циклоны. 

       В циклонах используется центробежная сила. Преимущества циклона: простота устройства, надёжность, небольшие капитальные затраты, позволяет проводить грубая и средняя очистка от сухой и неслипающейся пыли. У циклона мала эффективность при частицах размером до 5 – 10 мкм, а при размерах - до 10 мкм 80% и более, при этом образующийся в циклоне турбулентный поток не даёт оседать мелкодисперсной пыли.

       Циклоны бывают при соотношении высоты цилиндра и конуса:

1. цилиндрические (Нц > Нк),
2. конические (Нк > Нц).

       Циклоны бывают с тангенциальным и спиральным (более эффективны) подводом потока воздуха. Применяют циклоны правые (по часовой стрелке закручивание потока) и левые (против часовой стрелки). Скорость потока воздуха входящего в циклоны v = 14 – 20 м/с.

       Конусообразная часть циклона может быть в форме:

1. прямой конус (А),

2. обратный конус (Б),

3. комбинированный конус (В). 

   
 

Вывод.

        

       По действующим в СССР санитарным нормам, промышленные предприятия, выделяющие производственные вредности (газ, дым, копоть, пыль и др.), не допускается располагать с наветренной стороны по отношению к ближайшему жилому району. При определении всех мероприятий по борьбе с загрязнением воздушного бассейна (технологические мероприятия, очистные установки и их эффективность, высота выведения выбросов, ширина санитарно-защитной зоны и др.) исходят из того, чтобы содержание вредных веществ в воздухе населенных мест находилось на уровне, не превышающем установленных предельно допустимых концентраций. Для обеспечения этих требований органами государственного санитарного надзора созданы специальные станции по контролю за состоянием воздушного бассейна на территории городов.

Представителями 28 государств (в т.ч. CCCP) в 1985 подписана  Венская конвенция по охране озонного слоя. Этот документ предусматривает сотрудничество стран-участниц в организации систематических наблюдений за озонным слоем атмосферы и мер противодействия его изменению. 34 страны Европы, а также США и Канада подписали Конвенцию о трансграничном загрязнении атмосферы, в которой указано, что страны должны стремиться к ограничению и по возможности к постоянному уменьшению и предотвращению загрязнения воздуха. 20 стран-членов региона Европейской экономической комиссии, включая CCCP, УССР и БССР, подписали Протокол (1985) о 30%-ном сокращении в ближайшие 10 лет объёмов выбросов или трансграничных потоков сернистых соединений. Для этого во многих странах широко внедряются приёмы десульфации топлива, увеличивается использование природного газа, практически не содержащего серы, расширяется применение на ТЭС очистных установок по улавливанию диоксида серы; осуществляется также снижение эмиссии соединений азота. В ряде стран-членов СЭВ разрабатываются и внедряются меры по экономии топлива и энергии. Например, внедрение агрегатов с использованием циклонных устройств позволяет снизить на 10% расход топлива и в 10 раз выброс вредных веществ в атмосферу.

       При добыче полезных ископаемых открытым способом производится подавление, связывание и улавливание пыли в процессе буровзрывных и погрузочно-транспортных и других работ (мокрое бурение, бурение с отсосом пыли, взрывание без развала горнорудной массы, орошение водой и растворами, применение пен, нанесение на отвалы, борта карьеров и карьерные дороги эмульсионных и плёночных покрытий, орошение, биологическая рекультивация отвалов и карьерных выемок, утилизация отвальных пород).

       При подземных разработках помимо пылеподавления ведётся борьба с загрязнением атмосферы вредными газами (используются различные газоочистительные установки); терриконики отсыпаются по схемам, исключающим самовозгорание пород.

       На металлургических заводах сооружаются сернокислотные цехи, сырьем для которых служат загрязняющие раньше небо «бросовые» газы, содержащие сернокислый ангидрид.

       Безотходная технология дает возможность по-хозяйски распорядиться сырьем и вместе с тем внести вклад в защиту природы. Существующие методы очистки промышленных газов не всегда могут обеспечить достаточную степень очистки. Кроме того, до сих пор не имеется дешевых и надежных методов очистки от сернистого газа и окислов азота, необходимые исследования в этом плане проводятся.

       Для очистки газов от газовых примесей применяется три основных процесса: абсорбция жидкостью, адсорбция твердым веществом и каталитическое превращение вредных веществ в другие соединения.

       Абсорбционные процессы — наиболее распространенный способ очистки газов. В них используются явления различной растворимости газов, химические реакции, когда в абсорбционной жидкости (обычно вода) применяются такие реагенты, которые образуют с улавливаемым компонентом химические соединения.

       Адсорбционные методы очистки газов основаны на способности мелкопористых адсорбентов (активные угли, силикагели, алюмогели, неолиты, пористые стекла и т. п.) улавливать из газовой фазы при соответствующих условиях те или иные вредные компоненты.

       Основу каталитических методов очистки или обезвреживания газов составляют прежде всего каталитические превращения вредных газообразных веществ в безвредные вещества, непосредственно выбрасываемые в атмосферу или используемые непосредственно в производстве.

       Задача очистки газов от пыли или капель в промышленности основывается на применении инерционной сепарации, мокрой очистки (промывки) газов, фильтрации через различные пористые слои и перегородки, электрическое осаждение.

       Чаще всего применяются комбинации двух или трех из перечисленных методов очистки: вначале осуществляется грубая очистка, при которой улавливаются более крупные частицы, затем — тонкая очистка с улавливанием более мелких частиц.

       При инерционной сепарации осаждение взвешенных твердых частиц происходит благодаря их инерции, возникающей при изменении направления или скорости аэродисперсного потока в аппаратах, называемых циклонами. Эффективность осаждения частиц здесь тем выше, чем крупнее частицы и больше возникающие ускорения.

       Мокрая очистка (промывка) газов является разновидностью инерционного осаждения. Промывная жидкость используется для удаления частиц из газового потока.

       Очистка газа от твердых или жидких взвесей осуществляется путем присасывания его через ту или иную твердую пористую среду, образованную из нитей, волокон, зерен и самой осажденной пыли. Кроме инерции, здесь могут играть роль броуновская диффузия частиц, эффект касания, иногда ситовой эффект. Особое место занимают фильтрационные устройства, использующие ультратонкие полимерные волокна с электростатическим зарядом. Эти фильтры приближаются к абсолютным, однако, к сожалению, не регенерируются и поэтому применяются в основном для фильтрации очень слабо запыленных газов.

       Электрическое осаждение основано на электрическом притяжении к заряженной осадительной поверхности частиц. Электрическое осаждение реализуется в различных электрофильтрах, в которых, как правило, зарядка, и осаждение частиц происходят совместно.

       Аппаратами газоочистки, электрическими и рукавными фильтрами ежедневно улавливается огромное количество обогащенных руд черных и цветных металлов, обожженного клинкера, цемента и золы. Вот один из характерных примеров.

Пыль, казалось бы,— непременный спутник цементного производства. На заводе

«Большевик» в  г. Вильске были усовершенствованы  пылеулавливающие фильтры; коэффициент  их полезного действия возрос с 65 до 99%. Прежде на заводской территории не приживались ни деревья, ни цветы. Сейчас корпуса утопают в зелени.

       Применяются и многие другие технические приемы, позволяющие заметно оздоровить воздух городов. В этом направлении огромное значение имеет внедрение на предприятиях новых технологических процессов, исключающих загрязнение атмосферного воздуха.

       В стране осуществляется санитарный контроль за эффективностью работы газоочистных сооружений путем отбора санитарно-эпидемиологическими станциями проб атмосферного воздуха и последующего их анализа на загрязняющие ингредиенты. В случае выявления загрязнения атмосферного воздуха, превышающего предельно допустимые концентрации, санитарно- эпидемиологические станции предъявляют предприятиям требования для устранения загрязнения атмосферы.