Материал: Гончарук учебник

РАЗДЕЛ IV. САНИТАРНАЯ ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

испытывают действие двух основных сил: собственно силы инерции и силы сопротивления омывающего газа. В нижней части камеры уровень воды дол­ жен быть постоянным и образовывать водяной затвор. Над ним расположен распределительный экран для равномерного движения ГВС по сечению уста­ новки. В верхней части колонны устанавливают брызгоотбойник, предназна­ ченный для отделения избыточных капель как чистой воды, так и загрязнен­ ных, которые слишком малы и не могут опускаться в потоке поднимающегося газа. Используют такие установки для предварительной очистки газа в черной и цветной металлургии, где одновременно необходимо снизить температуру и увлажнить горячие газы. Эффективность очистки ГВС от пылевых частиц диа­ метром 1 мкм составляет 60%, 5 мкм — 94%, 25 мкм — 99%. Применение пе­ регородок для увеличения продолжительности контакта между газом и жидкос­ тью приводит к повышению эффективности очистки от частиц диаметром 5 мкм до 97%, 10 мкм — до 100%.

Насадочные абсорберы, или пылеуловители со смоченными поверхностями.

Широко применяют в промышленности колонные аппараты, наполненные на­ садкой. Контакт ГВС с жидкостью в таких аппаратах происходит обычно на смоченной поверхности насадки, по которой стекает жидкость-ороситель. От вы­ бора типа насадки и ее загрузки зависят гидравлический режим и эффектив­ ность работы абсорбера. Насадки должны иметь малую насыпную массу, боль­ шую удельную поверхность и значительный свободный объем, хорошо смачи­ ваться, не забиваться осадком, равномерно распределять жидкость, отличаться высокой механической прочностью и коррозионной стойкостью. В промышлен­ ности используют следующие типы насадок. Кольцевые насадки: 1) кольца Рашига (тонкостенные тела из керамики, фарфора, реже — из металлов, углеграфитовых и пластичных масс); 2) кольца Лессинга (с одной или двумя кресто­ образными перегородками); 3) спиральные кольца (имеют одну, две или три спирали); 4) кольца Палля (с перфорированными стенками). Седла Берля и Инталокс из керамики загружают насыпью высот от 6 до 25 мм. Такие насадки имеют большую удельную поверхность и свободный объем, лучше смачивают­ ся и обусловливают меньшее гидравлическое сопротивление. Плоскопараллель­ ные насадки имеют вид вертикальных пакетов высотой 400—800 мм из плоских или волнистых металлических пластин, которые устанавливают с интервалом 10 мм. Контакт между жидкостью и газом достигается за счет пленочного стекания жидкости по стенкам пластин. Плавающая насадка: полые или цельные пластмассовые шары, которые при достаточно высокой скорости газа переходят во взвешенное состояние. Блочная насадка: большие пустотелые керамические блоки прямоугольной формы. Имеются также насадки в виде кусков материалов (кокс, кварц), проволочных спиралей, розеток, перфорированных металлических полос, пластмассовых и стекловолокнистых материалов {пропеллерная насадка).

Насадочный абсорбер (рис. 98) — вертикальная колонна с опорной (колос­ никовой) решеткой в нижней части. На решетку навалом или рядами уклады­ вают насадку. Оросительную жидкость подают на насадку сверху при помо­ щи оросительных устройств. В нижней части аппарата имеются штуцера для подачи газа и отведения жидкости. Запыленный газ движется снизу вверх со

526

Рис. 98. Насадочный абсорбер

скоростью 0,8—1,5 м/с и орошается водой из форсунок, или брызгал (с диамет­ ром отверстий 1—10 мм), которые устанавливают по всей высоте аппарата. При этом сечение скруббера перекрывается распыленной жидкостью. Части­ цы пыли захватывает пленка жидкости, и они выводятся из газового потока. Степень очистки ГВС от пыли составляет 75—85%.

Скоростные турбулентные газопромыватели, или скрубберы Вентури.

Скрубберы Вентури (рис. 99) применяют для тонкой очистки газов от пыли. Этот процесс состоит в том, что запыленный газ через конфузор, встроенный в газопровод для разгона газового потока, попадает в горловину (диаметром 250—1000 мм), где газ движется с наибольшей скоростью — 50—70 м/с. Через отверстия в горловине под давлением со скоростью 70—100 м/с поступает во­ да, которая, сталкиваясь с газовым потоком, разбрызгивается на мелкие ка­ пельки (диаметром 10 мкм). При столкновении с частицами пыли капельки жидкости поглощают их и коагулируют. Эти капли вместе с газом проходят через диффузор, в котором скорость газового потока снижается до 25 м/с, и по­ ступают в циклонный сепаратор. В циклоне скорость газожидкостной смеси составляет 5 м/с, и капли под действием центробежной силы отделяются от га­ за, и вместе со шламом попадают в отстойник. В отстойнике воду отделяют от шлама и вновь подают насосом в скруббер. Эффективность очистки от частиц пыли диаметром 0,2—2 мкм составляет 99%.

В скруббере Вентури также эффективно улавливаются продукты сублима­ ции или туман, который образуется при производстве серной кислоты.

527

Рис. 99. Скруббер Вентури

Барботажные абсорберы применяют для очистки очень загрязненных га­ зов. Принцип работы таких абсорберов основывается на прохождении (барботаже) пузырьков газа через слой жидкости. Поверхность массообмена в этом случае, когда жидкость является сплошной фазой, а газ — дисперсной, эквива­ лентна суммарной поверхности пузырьков газа или пены, которая образуется вследствие барботажа. В зависимости от способа образования межфазной по­ верхности (поверхности массообмена) различают барботажные абсорберы со сплошным барботажным слоем, тарельчатого типа, с плавающей насадкой, с механическим перемешиванием жидкости.

Абсорбер со сплошным барботажным слоем имеет вид камеры с круглым или прямоугольным сечением, внутри которой установлена перфорированная плита для разбивания потока газа на струи. Вода или другая жидкость поступа­ ет на плиту через штуцер, а загрязненный газ подается в аппарат через патру­ бок со скоростью 6—13 м/с. Он проходит в направлении снизу вверх через от­ верстия в плите, барботирует жидкость и превращает ее в слой подвижной пе­ ны. В этом слое пены пыль поглощается жидкостью, основная часть которой (80%) удаляется вместе с пеной через регулированный порог; 20% жидкости сливаются через отверстия в плите и улавливают в пространстве под плитой частицы пыли. Эта суспензия удаляется через штуцер (рис. 100).

Для повышения степени очистки газов применяют аппараты, в которых по высоте устанавливают не одну, а несколько ступеней (тарелок). Широко рас­ пространены колпачковые тарелки. В таких аппаратах ГВС проходит через центральное отверстие и прорези в колпачках, барботирует в виде пузырьков

528

Циклонно-ротационные пылеулови­ тели. В этих аппаратах воплощен принцип двухступенчатого распределения

неоднородных пылегазовых систем в поле центробежных сил: на первой сту­ пени газ очищается в циклоне, а на второй — в ротационном пылеуловителе.

К установкам ударно-инерционного типа относится ротоклон (роторный сепаратор), который состоит из статоров и роторов. Жидкость подается сквозь сопла в ротор и разбивается на капельки. Запыленный газ проходит через зону распыленной воды, в которой частицы пыли смачиваются, отбрасываются на лопатки ротора, покрытые пленкой воды, и выносятся из аппарата в шламонакопитель.

Каталитические методы очистки ГВС являются наиболее перспектив­ ными. Они основываются на превращении вредных примесей в нейтральные вещества, которые легко удалить из газа (экологический катализ). При этом вещества, принимающие участие в химической реакции (катализаторы), не из­ меняются. Во время гомогенного катализа и катализатор, и реагирующее ве­ щество находятся в одной фазе, например в газовой, а во время гетерогенного катализа — в разных фазах. Для очистки газов от примесей в качестве катали­ заторов применяют твердые вещества (металлы группы рутения, палладия, ро­ дия, платины), которые наносят на основу из сплава никеля, меди, марганца и алюминия. Чтобы произошла химическая реакция между атомами, молеку­ лами или ионами, необходимо их взаимодействие (столкновение) при наличии энергии (активации). При температуре 500 °С в 1 см3 рекреационной смеси происходит 1028 столкновений частиц в 1 с. Катализ на твердых катализаторах проходит такие стадии: внешней диффузии веществ к поверхности катали­ затора; внутренней диффузии в порах катализатора; активированной — хими-

529

РАЗДЕЛ IV. САНИТАРНАЯ ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

ческой адсорбции компонентов на поверхности катализатора; перегруппиров­ ки атомов (химическая реакция).

На предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промыш­ ленности ГВС обезвреживают термическими методами. Однако при этом необ­ ходимо учитывать токсичность продуктов, образующихся в процессе окисле­ ния. Аппараты термического обезвреживания ГВС имеют: камерные печи, печи с использованием циклонного принципа смешивания газов, печи со струйным смешиванием газов.

Планировочные мероприятия в градостроительстве определяются схе­ мами районных планировок, генпланом города, санитарными нормами и прави­ лами. К ним относятся: 1) рациональное расположение селитебной территории по отношению к промышленной зоне с учетом розы ветров, опасной скорости ветра, микроклимата данной местности, неблагоприятных метеорологических ситуаций для рассеивания промышленных выбросов, рельефа местности, тем­ пературной инверсии, образования туманов, фоновых концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе, перспективы развития районов города; 2) озе­ ленение города; 3) организация СЗЗ для объектов, являющихся источниками загрязнения атмосферного воздуха.

СЗЗ устанавливают непосредственно от источников загрязнения до гра­ ниц селитебной территории в зависимости от количества газо- и пылеобраз­ ных выбросов, концентрации вредных веществ и веществ с неприятным запа­ хом в атмосферном воздухе, уровня шума, вибрации ультразвука, интенсив­ ности электромагнитных излучений, с учетом реальной санитарной ситуации (фонового загрязнения, особенностей рельефа, метеоусловий). В тех случаях, когда расчетами не подтверждается размер СЗЗ или невозможна ее организа­ ция в конкретных условиях, необходимо изменение технологии производства для снижения выбросов вредных веществ в атмосферу, его перепрофилирова­ ние или закрытие.

В соответствии с санитарной классификацией, для предприятий, произ­ водств и сооружений IA класса размер СЗЗ составляет 3000 м, ІБ класса — 1000 м, II класса — 500 м, III класса — 300 м, IV класса — 100 м, V класса — 50 м. Для предприятий и объектов, которые проектируются с внедрением но­ вой технологии или реконструируются, при необходимости и надлежащем тех­ нико-экономическом и гигиеническом обосновании СЗЗ может быть увели­ чена, но не более чем в 3 раза, при: отсутствии способов очистки выбросов; не­ возможности уменьшить поступление в атмосферный воздух химических ве­ ществ, ограничить влияние электромагнитного и ионизирующего излучения

идругих вредных факторов до пределов, установленных нормативами; распо­ ложении жилой застройки, оздоровительных и других приравненных к ним объектов с подветренной стороны по отношению к предприятиям в зоне воз­ можного загрязнения атмосферы. При организации новых, не изученных в са­ нитарно-гигиеническом отношении производств и технологических процессов,

атакже строительстве или реконструкции предприятий I и II класса опасности

иих комплексов, которые могут неблагоприятно влиять на качество атмосфер­ ного воздуха и здоровье населения, размеры СЗЗ определяют в каждом конк-

530