Средства коллективной защиты от вредных выбросов

Для защиты воздуха рабочей зоны на многих предприятиях предусмотрены системы очистки воздуха. Основными параметрами систем очистки воздуха (газа) являются эффективность и гидравлическое сопротивление. Эф­фективность определяет концентрацию вредной примеси на выходе из аппарата, а гидравлическое сопротивление – затраты энергии на про­пуск очищаемых газов через аппараты. Чем выше эффективность и меньше гидравлическое сопротивление, тем лучше.

Эффективность очистки в одном аппарате или системе аппаратов рассчитывается по формуле

(15.1)

где С_вых и С_вх – массовые концентрации примесей в воздухе до и после аппарата или системы аппаратов, мг/м³.

Если эффективности одного аппарата недостаточно для обеспечения требуемой чистоты отходящего воздуха, последовательно ставят несколько газоочистных аппаратов, суммарную эффективность которых можно определить по формуле

(15.2)

где h₁, h₂, h_n – эффективность каждого аппарата в системе газо­очистки.

Зная концентрацию вредного вещества в очищаемом воздухе С_вх и установленный ПДВ, можно определить требуемую эффективность очистки газоочистного аппарата или их системы по каждому веществу по формуле

(15.3)

где Q – расход отходящего воздуха, м³/с;

ПДВ – концентрация предельно-допустимых выбросов, мг/с.

Номенклатура существующих газоочистных аппаратов значитель­на, а их технические возможности позволяют обеспечивать высокие степени очистки отходящих газов практически по всем веществам. Для очистки отходящих газов от пыли имеется широкий выбор аппаратов, которые можно разделить на две большие группы: сухие и мокрые (скрубберы), орошаемые водой. Некоторые из них, получившие наибольшее распространение в технике пылеулавливания, рассмотрены в главе 9.

Для удаления из отходящих газов вредных газовых примесей при­меняют следующие методы:

– абсорбции,

– хемосорбции,

– адсорбции,

– тер­мического дожигания,

– каталитической нейтрализации.

Абсорбция – это явление растворения вредной газовой примеси сорбентом, как правило, водой. Методом абсорбции можно улавливать только хорошо растворимые газовые примеси и пары. Так, хорошей растворимостью в воде обладают аммиак, хлороводород, фтороводород, пары кислот и щелочей. Для проведения процесса абсорбции исполь­зуют аппараты мокрого типа, применяемые в технике пылеулавлива­ния.

Хемосорбцию применяют для улавливания газовых примесей, не­растворимых или плохо растворимых в воде. Метод хемосорбции заключается в том, что очищаемый газ орошают растворами реагентов, вступающих в химическую реакцию с вредными примесями с образо­ванием нетоксичных, малолетучих или нерастворимых химических соединений. Этот метод широко используется для улавливания диок­сида серы. Отходящие газы орошают суспензией известняка (СаСОз), известковым молоком (мелкодисперсной суспензией гашеной Са(ОН)₂ или негашеной СаО извести), суспензией магнезита MgO.

Адсорбция заключается в улавливании поверхностью микропористoгo адсорбента (активированный уголь, селикагель, цеолиты) молекул вредных веществ. Метод обладает очень высокой эффективностью, но жесткими требованиями к запыленности газа – не более 2...5 мг/м³. Одним из лучших адсорбентов является активированный уголь, у которого в 1 г содержится до 1600 м² поверхностей. Адсорбция широко вменяется для улавливания паров растворителей, неприятно пахнущих веществ, органических соединений и множества других газов. Адсорбционная способность адсорбента тем выше, чем меньше его температура и существенно снижается с ее повышением. Это используется в работе адсорберов и при их регенерации. Примером конструкции адсорбера является противогаз. Очищаемый газ проходит через кольцевой слой адсорбента и очищается. Регенерация адсорбента осуществляется путем продувки горячим водяным паром с последующей сушкой горячим воздухом, т. е. работа аппарата про­ходит в три стадии, для осуществ­ления которых необходимы три параллельных линии аппаратов. Каждый аппарат работает на опре­деленной стадии – один в режиме адсорбции, другой – продувки во­дяным паром, третий – сушки воз­духом. Затем происходит перек­лючение их на другой режим. Перед адсорберами установлен холодиль­ник для охлаждения газов, после них также устанавливается холо­дильник-конденсатор для конден­сации удаляемых при регенерации паров воды и примесей, сепаратор для разделения воды и растворите­лей за счет разной плотности. Рас­творители могут вновь направ­ляться в производство.

Термическое дожигание – это процесс окисления вредных ве­ществ кислородом воздуха при вы­соких температурах (900... 1200 °С). С помощью термического дожига­ния окисляют токсичный угарный газ СО до нетоксичного углекислого газа СОз (2СО + О₂ = 2СОз), угле­водороды СnНm до углекислого газа и воды (СnНm + О₂ à СО₂ + Н₂О). Процесс термического окисления при низкой температуре отходящих газов энергоемок, так как требует использования дополнительного топлива для нагрева газов до высоких температур. Термическое дожи­гание применяют для очистки отходящих газов от органических ве­ществ, например, паров растворителей и красок в лакокрасочных производствах, очистки выбросов испытательных станций двигателей, работающих на органических горючих.

Каталитическая нейтрализация достигается применением катализаторов. В качестве катализаторов используются прежде всего платину, палладий в виде тонкослойных напылений на металлические или керамические носители, кроме того применяются монельметалл, диоксид титана, пентаоксид ванадия и т.д. Конструкция промышленного термокаталитического реактора включает слой катализатора, где на его поверхности протекают изотермические окислительные реакции, при этом температура газов может повышаться с 250 до 500°С. Для использования этой энергии и снижения тем самым расхода топлива, подаваемого в горелку для предварительного подогрева очищаемых газов, реактор снабжен трубчатым теплообменником, в котором газы, подаваемые на очистку, подогреваются за счет теплоты отходящих очищенных газов, выходящих из каталитического слоя. Термокаталитические реакторы широко применяют для очистки отходящих газов окрасочных цехов, сушильных камер и т. д. Каталитические нейтрализаторы используют для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания от оксидов азота, углерода, углеводородов.

При сильном и многокомпонентном загрязнении отходящих газов применяют сложные многоступенчатые системы очистки, состоящие последовательно установленных аппаратов различного типа.