Способы очистки газовых выбросов в атмосферу

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ, МЕНЕДЖМЕНТА И ПРАВА  
 

                                            Дисциплина «Экология»  
 

Текущий контроль. Эссе

Тема: «Способы очистки газовых выбросов в атмосферу»   
 
 
 

                                      Факультет: Менеджмент

Студентка дистанционной формы обучения

                                                                       Группа №  УЗДт 21.1/Б-11 

                                                               Ф.И.О.   Герасимова Елены Ивановны 

                                                                             Преподаватель        Мария Рыльская 

Москва 2012 
 
 
 
 
 

Введение 

  Двадцатый  век вошел в историю как  век небывалого технического  прогресса, бурного развития науки,  промышленности, энергетики, сельского хозяйства.

  Одновременно  как сопровождающий фактор росло  и продолжает расти вредное  воздействие индустриальной деятельности  человека на окружающую среду.  В результате происходит в  значительной мере непредсказуемое  изменение экосистем и всего облика планеты Земля.

  В настоящее  время с ростом и бурным  развитием промышленности большое  внимание уделяется ее экологической  обоснованности, а именно проблеме  очистке и утилизации отходов.  В данной работе рассматривается  один из видов отходов промышленности - газовые выбросы предприятий. Впервые как проблему газовые выбросы можно рассматривать на примере лондонского «смога», под которым первоначально понимали смесь сильного тумана и дыма. Такого типа смог наблюдался уже в Лондоне уже более 100 лет назад. В настоящее время это уже более широкий термин - над всеми большими и индустриально развитыми мегаполисами помимо дымотуманного смога выделяют и фотохимический смог. Если причиной смога первого типа является в основном сжигание угля и мазута, то причиной второго - выбросы автотранспорта.

  Неудивительно,  что в настоящее время пристальное  внимание уделяется проблеме  удаления первопричин возникновения  таких нежелательных явлений,  как выбросы в атмосферу. В  данной работе тематика проблемы  сознательно ограничена рамками промышленных газовых выбросов, так как именно промышленность является источником опасных и крайне опасных примесей и составляющих явлений типа «смога».

  В газообразных  промышленных выбросах вредные  примеси можно разделить на  две группы:

а) взвешенные частицы (аэрозоли) твердых веществ - пыль, дым; жидкостей - туман 

б) газообразные и парообразные вещества.

  К аэрозолям  относятся взвешенные твердые  частицы неорганического и органического  происхождения, а также взвешенные  частицы жидкости (тумана). Неорганическая пыль в промышленных газовых выбросах образуется при горных разработках, переработке руд, металлов, минеральных солей и удобрений, строительных материалов, карбидов и других неорганических веществ. Промышленная пыль органического происхождения - это, например, угольная, древесная, торфяная, сланцевая, сажа и др. К дымам относятся аэродисперсные системы с малой скоростью осаждения под действием силы тяжести. Дымы образуются при сжигании топлива, а также в результате химических реакций, например при взаимодействии аммиака и хлороводорода, при окислении паров металлов в электрической дуге и т.д.

  Вторая группа - газообразные и парообразные  вещества, содержащиеся в промышленных  газовых выхлопах, гораздо более  многочисленна. К ней относятся кислоты, галогены и галогенопроизводные, газообразные оксиды, альдегиды, кетоны, спирты, углеводороды, амины, нитросоединения, пары металлов, пиридины, меркаптаны и многие другие компоненты газообразных промышленных отходов. 

Методы очистки  выбросов в атмосферу 

  В настоящее  время, когда безотходная технология  находится в периоде становления  и полностью безотходных предприятий  еще нет, основной задачей газоочистки  служит доведение содержания  токсичных примесей в газовых  примесях до предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных санитарными нормами.

При невозможности  достигнуть ПДК очисткой иногда применяют  многократное разбавление токсичных  веществ или выброс газов через  высокие дымовые трубы для  рассеивания примесей в верхних  слоях атмосферы. Метод достижения ПДК с помощью «высоких труб» служит лишь паллиативом, так как не предохраняет атмосферу, а лишь переносит загрязнения из одного района в другие.

  В соответствии  с характером вредных примесей  различают методы очистки газов  от аэрозолей и от газообразных и парообразных примесей. Все способы очистки газов определяются в первую очередь физико-химическими свойствами примесей, их агрегатным состоянием, дисперсностью, химическим составом и др. Разнообразие вредных примесей в промышленных газовых выбросах приводит к большому разнообразию методов очистки, применяемых реакторов и химических реагентов. 

  Очистка газов от аэрозолей. 

 Методы очистки  по их основному принципу можно  разделить на механическую очистку,  электростатическую очистку и  очистку с помощью звуковой и ультразвуковой коагуляции.

  Механическая очистка газов включает сухие и мокрые методы.  К сухим методам относятся: гравитационное осаждение, инерционное и центробежное пылеулавливание, фильтрация. Гравитационное осаждение основано на осаждении взвешенных частиц под действием силы тяжести при движении запыленного газа с малой скоростью без изменения направления потока. Процесс проводят в отстойных газоходах и пылеосадительных камерах. Для уменьшения высоты осаждения частиц в осадительных камерах установлено на расстоянии 40-100 мм множество горизонтальных полок, разбивающих газовый поток на плоские струи. Гравитационное осаждение действенно лишь для крупных частиц. Метод пригоден лишь для предварительной, грубой очистки газов.  Инерционное осаждение основано на стремлении взвешенных частиц сохранять первоначальное направление движения при изменении направления газового потока. Среди инерционных аппаратов наиболее часто применяют жалюзийные пылеуловители с большим числом щелей (жалюзи). Газы обеспыливаются, выходя через щели и меняя при этом направление движения. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа. Помимо малой эффективности недостаток этого метода - быстрое истирание или забивание щелей.

  Центробежные методы очистки газов основаны на действии центробежной силы, возникающей при вращении очищаемого газового потока в очистном аппарате или при вращении частей самого аппарата. В качестве центробежных аппаратов пылеочистки применяют циклоны разных типов: батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители (ротоклоны) и др. Циклоны наиболее часто применяют в промышленности для осаждения твердых аэрозолей. Газовый поток подается в цилиндрическую часть циклона тангенциально, описывает спираль по направлению к дну конической части и затем устремляется вверх через турбулизованное ядро потока у оси циклона на выход.

  Фильтрация основана на прохождении очищаемого газа через различные фильтрующие ткани (хлопок, шерсть, химические волокна, стекловолокно и др.) или через другие фильтрующие материалы (керамика, металлокерамика, пористые перегородки из пластмассы и др.). Наиболее часто для фильтрации применяют специально изготовленные волокнистые материалы - стекловолокно, шерсть или хлопок с асбестом, асбоцеллюлозу. В зависимости от фильтрующего материала различают тканевые фильтры (в том числе рукавные), волокнистые, из зернистых материалов (керамика, металлокерамика, пористые пластмассы).

  Фильтрация - весьма распространенный прием тонкой очистки газов. Ее преимущества - сравнительная низкая стоимость оборудования (за исключением металлокерамических фильтров) и высокая эффективность тонкой очистки. Недостатки фильтрации высокое гидравлическое сопротивление и быстрое забивание фильтрующего материала пылью.

  Мокрая очистка газов от аэрозолей основана на промывке газа жидкостью (обычной водой) при возможно более развитой поверхности контакта жидкости с частицами аэрозоля и возможно более интенсивном перемешивании очищаемого газа с жидкостью. Этот универсальный метод очистки газов от частиц пыли, дыма и тумана любых размеров является наиболее распространенным приемом заключительной стадии механической очистки, в особенности для газов, подлежащих охлаждению. В аппаратах мокрой очистки применяют различные приемы развития поверхности соприкосновения жидкости и газа.

  Орошаемые циклоны (центробежные скрубберы) применяют для очистки больших объемов газа. Центробежные скрубберы высокопроизводительны благодаря большой скорости газа; во входном патрубке. Пенные аппараты применяют для очистки газа от аэрозолей полидисперсного состава. Основной недостаток всех методов мокрой очистки газов от аэрозолей - это образование больших объемов жидких отходов (шлама). Таким образом, если не предусмотрены замкнутая система водооборота и утилизация всех компонентов шлама, то мокрые способы газоочистки по существу только переносят загрязнители из газовых выбросов в сточные воды, т.е. из атмосферы в водоемы.

  Электростатическая очистка газов служит универсальным средством, пригодным для любых аэрозолей, включая туманы кислот, и при любых размерах частиц. Метод основан на ионизации и зарядке частиц аэрозоля при прохождении газа через электрическое поле высокого напряжения, создаваемое коронирующими электродами. Осаждение частиц происходит на заземленных осадительных электродах. Промышленные электрофильтры состоят из ряда заземленных пластин или труб, через которые пропускается очищаемый газ. Недостаток этого метода - большие затраты средств на сооружение и содержание очистных установок и значительный расход энергии на создание электрического поля.

 Звуковая и ультразвуковая коагуляция, а также предварительная электризация пока мало применяются в промышленности и находятся в основном в стадии разработки. Они основаны на укрупнении аэрозольных частиц, облегчающем их улавливание традиционными методами. Звуковые и ультразвуковые методы применимы для агрегирования мелкодисперсных аэрозольных частиц (тумана серной кислоты, сажи) перед их улавливанием другими методами.

  Коагуляцию аэрозолей методом предварительной электризации производят, например, пропусканием газа через электризационную камеру с коронирующими электродами, где происходит зарядка и коагуляция частиц, а затем через мокрый газоочиститель, в котором газожидкостный слой служит осадительным электродом. Осадительным электродом может служить пенный слой в пенных аппаратах, слой газожидкостной эмульсии в насадочных скрубберах и других мокрых газопромывателях, в которых решетки или другие соответствующие детали должны быть заземлены.

  Очистка газов от парообразных и газообразных примесей. Газы в промышленности обычно загрязнены вредными примесями, поэтому очистка широко применяется на заводах и предприятиях для технологических и санитарных (экологических) целей. Промышленные способы очистки газовых выбросов от газо- и парообразных токсичных примесей можно разделить натри основные группы:

- абсорбция жидкостями;

- адсорбция твердыми  поглотителями;

- каталитическая  очистка. 

  В меньших масштабах применяются термические методы сжигания (или дожигания) горючих загрязнений, способ химического взаимодействия примесей с сухими поглотителями и окисление примесей озоном.

  Абсорбция жидкостями применяется в промышленности для извлечения из газов диоксида серы, сероводорода и других сернистых соединений, оксидов азота, паров кислот (НСl, HF, H2SO4), диоксида и оксида углерода, разнообразных органических соединений (фенол, формальдегид, летучие растворители и др.).

  Абсорбционные методы служат для технологической и санитарной очистки газов. Они основаны на избирательной растворимости газо- и парообразных примесей в жидкости (физическая абсорбция) или на избирательном извлечении примесей химическими реакциями с активным компонентомпоглотителя (хемосорбция). Абсорбционная очистка - непрерывный и, как правило, циклический процесс, так как поглощение примесей обычно сопровождается регенерацией поглотительного раствора и его возвращением в начале цикла очистки. При физической абсорбции (и в некоторых хемосорбционных процессах) регенерацию абсорбента проводят нагреванием и снижением давления, в результате происходит десорбция поглощенной газовой примеси и ее концентрированно.