Schutz der Atmosphäre vor Verschmutzung: Ökologiesemester. Schutz der Atmosphäre Nennen und beschreiben Sie Möglichkeiten zum Schutz der atmosphärischen Luft

I. Struktur und Zusammensetzung der Atmosphäre
II. Luftverschmutzung:

Die Qualität der Atmosphäre und die Merkmale ihrer Verschmutzung;
Die wichtigsten chemischen Verunreinigungen, die die Atmosphäre verschmutzen.

Grundlegende Methoden zum Schutz der Atmosphäre vor chemischen Verunreinigungen;
Klassifizierung von Luftreinigungssystemen und deren Parameter.

I. Struktur und Zusammensetzung der Atmosphäre

Atmosphäre - Das ist die gasförmige Hülle der Erde, die aus einem Gemisch verschiedener Gase besteht und sich bis in eine Höhe von mehr als 100 km erstreckt. Es hat eine geschichtete Struktur, die eine Reihe von Sphären und dazwischen liegenden Pausen enthält. Die Masse der Atmosphäre beträgt 5,91015 Tonnen, das Volumen– 13,2-1020 m 3. Die Atmosphäre spielt eine große Rolle bei allen natürlichen Prozessen und reguliert vor allem das thermische Regime und die allgemeinen klimatischen Bedingungen und schützt die Menschheit auch vor schädlicher kosmischer Strahlung.
Die Hauptgasbestandteile der Atmosphäre sind Stickstoff (78 %), Sauerstoff (21 %), Argon (0,9 %) und Kohlendioxid (0,03 %). Die Gaszusammensetzung der Atmosphäre ändert sich mit der Höhe. In der Oberflächenschicht nimmt aufgrund anthropogener Einflüsse die Menge an Kohlendioxid zu und der Sauerstoff ab. In manchen Regionen steigt infolge wirtschaftlicher Aktivitäten die Menge an Methan, Stickoxiden und anderen Gasen in der Atmosphäre an, was zu negativen Phänomenen wie Treibhauseffekt, Abbau der Ozonschicht, saurem Regen und Smog führt.
Die atmosphärische Zirkulation beeinflusst das Regime von Flüssen, Böden und Vegetationsbedeckungen sowie exogene Prozesse der Reliefbildung. Und schließlich die Luft– eine notwendige Bedingung für das Leben auf der Erde.
Die dichteste Luftschicht an der Erdoberfläche wird als Troposphäre bezeichnet. Seine Dicke beträgt: in mittleren Breiten 10-12 km, über dem Meeresspiegel und an den Polen 1-10 km und am Äquator 16-18 km.
Aufgrund der ungleichmäßigen Erwärmung durch Sonnenenergie bilden sich in der Atmosphäre starke vertikale Luftströme, und in der Oberflächenschicht wird eine Instabilität ihrer Temperatur, relativen Feuchtigkeit, ihres Drucks usw. festgestellt. Gleichzeitig ist aber die Temperatur in der Troposphäre höhenstabil und nimmt im Bereich von +40 bis -50°C pro 100 m um 0,6°C ab. Die Troposphäre enthält bis zu 80% der gesamten in der Atmosphäre vorhandenen Feuchtigkeit, es bilden sich Wolken und alle Arten von Niederschlägen, die im Wesentlichen Luftreiniger aus Verunreinigungen sind.
Oberhalb der Troposphäre befindet sich die Stratosphäre und dazwischen die Tropopause. Die Dicke der Stratosphäre beträgt etwa 40 km, die darin enthaltene Luft ist geladen, ihre Luftfeuchtigkeit ist gering, während die Lufttemperatur von der Troposphäre bis zu einer Höhe von 30 km über dem Meeresspiegel konstant ist (etwa -50 ° C) und dann ab einer Höhe von 50 km steigt sie allmählich auf + 10 ° C an. Unter dem Einfluss der kosmischen Strahlung und des kurzwelligen Anteils der ultravioletten Sonnenstrahlung werden Gasmoleküle in der Stratosphäre ionisiert, was zur Bildung von Ozon führt. Die bis zu 40 km entfernte Ozonschicht spielt eine sehr wichtige Rolle und schützt alles Leben auf der Erde vor ultravioletten Strahlen.
Die Stratopause trennt die Stratosphäre von der darüber liegenden Mesosphäre, in der das Ozon abnimmt und die Temperatur auf etwa 80 km über dem Meeresspiegel -70 °C beträgt. Der starke Temperaturunterschied zwischen Stratosphäre und Mesosphäre wird durch das Vorhandensein der Ozonschicht erklärt.

II. Luftverschmutzung

1) Die Qualität der Atmosphäre und die Merkmale ihrer Verschmutzung

Unter der Qualität der Atmosphäre wird die Gesamtheit ihrer Eigenschaften verstanden, die den Grad der Einwirkung physikalischer, chemischer und biologischer Faktoren auf Mensch, Flora und Fauna sowie auf Materialien, Bauwerke und die Umwelt insgesamt bestimmen. Die Qualität der Atmosphäre hängt von ihrer Verschmutzung ab, und die Verschmutzung selbst kann aus natürlichen und anthropogenen Quellen in sie eindringen. Mit der Entwicklung der Zivilisation überwiegen immer mehr anthropogene Quellen in der Luftverschmutzung.
Je nach Form der Materie wird die Verschmutzung in Material (Inhaltsstoff), Energie (parametrisch) und Material-Energie unterteilt. Erstere umfassen mechanische, chemische und biologische Belastungen, die üblicherweise unter dem Oberbegriff „Verunreinigungen“ zusammengefasst werden, letztere – thermische, akustische, elektromagnetische und ionisierende Strahlung sowie Strahlung im optischen Bereich; zum dritten - Radionuklide.
Die größte Gefahr im globalen Maßstab ist die Verschmutzung der Atmosphäre mit Verunreinigungen, da die Luft als Vermittler bei der Verschmutzung aller anderen Naturobjekte fungiert und zur Ausbreitung großer Schadstoffmassen über große Entfernungen beiträgt. Luftgetragene Industrieemissionen verschmutzen die Ozeane, versauern Böden und Gewässer, verändern das Klima und bauen die Ozonschicht ab.
Unter Luftverschmutzung versteht man das Einbringen von Verunreinigungen, die in der natürlichen Luft nicht enthalten sind oder das Verhältnis zwischen den Inhaltsstoffen der natürlichen Luftzusammensetzung verändern.
Die Bevölkerung der Erde und ihre Wachstumsrate sind die bestimmenden Faktoren für die Erhöhung der Verschmutzungsintensität aller Geosphären der Erde, einschließlich der Atmosphäre, da mit ihrer Zunahme die Volumina und Raten von allem, was extrahiert, produziert und verbraucht wird und zur Abfallvermehrung geschickt. Die größte Luftverschmutzung wird in Städten beobachtet, in denen Staub, Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid, Stickstoffdioxid, Schwefelwasserstoff usw. übliche Schadstoffe sind. In einigen Städten enthält die Luft aufgrund der Besonderheiten der industriellen Produktion spezifische Schadstoffe wie Schwefelsäure und Salzsäure, Styrol, Benz(a)pyren, Ruß, Mangan, Chrom, Blei, Methylmethacrylat. Insgesamt gibt es in Städten mehrere hundert verschiedene Luftschadstoffe.
Besonders besorgniserregend ist die Luftverschmutzung durch neu entstandene Stoffe und Verbindungen. Die WHO stellt fest, dass von 105 bekannten Elementen des Periodensystems 90 in der industriellen Praxis verwendet werden und auf ihrer Basis über 500 neue chemische Verbindungen erhalten wurden, von denen fast 10% schädlich oder besonders schädlich sind.
2) Größere chemische Verunreinigungen,
luftverschmutzer

Es gibt natürliche Verunreinigungen, d.h. verursacht durch natürliche Prozesse und anthropogen, d.h. die sich aus der wirtschaftlichen Tätigkeit der Menschheit ergeben (Abb. 1). Das Niveau der Luftverschmutzung durch Verunreinigungen aus natürlichen Quellen ist Hintergrund und weist im Laufe der Zeit geringfügige Abweichungen vom durchschnittlichen Niveau auf.

Reis. 1. Schema der Prozesse der Emissionen von Stoffen in die Atmosphäre und Umwandlung
Ausgangsstoffe zu Produkten mit anschließender Fällung in Form von Fällung

Die anthropogene Belastung zeichnet sich durch die Vielfalt der Arten von Verunreinigungen und die zahlreichen Quellen ihrer Freisetzung aus. Die stabilsten Zonen mit hohen Schadstoffkonzentrationen treten an Orten mit aktiver menschlicher Aktivität auf. Es wurde festgestellt, dass sich alle 10-12 Jahre das Volumen der weltweiten Industrieproduktion verdoppelt, und dies mit einer ungefähr gleichen Zunahme der in die Umwelt emittierten Schadstoffmengen einhergeht. Bei einer Reihe von Schadstoffen sind die Wachstumsraten ihrer Emissionen weit überdurchschnittlich hoch. Dazu gehören Aerosole von Schwer- und seltenen Metallen, synthetische Verbindungen, die nicht existieren und in der Natur nicht gebildet werden, radioaktive, bakteriologische und andere Verschmutzungen.
Verunreinigungen gelangen in Form von Gasen, Dämpfen, flüssigen und festen Partikeln in die Atmosphäre. Gase und Dämpfe bilden mit Luft Gemische, flüssige und feste Partikel bilden Aerosole (disperse Systeme), die in Staub (Partikelgröße über 1 µm), Rauch (Partikelgröße unter 1 µm) und Nebel (Flüssigkeitspartikelgröße unter 1 µm) unterteilt werden 10 µm). ). Staub wiederum kann grob (Partikelgröße über 50 Mikron), mittel (50-10 Mikron) und fein (weniger als 10 Mikron) sein. Flüssigkeitspartikel werden je nach Größe in Feinstnebel (bis 0,5 µm), Feinnebel (0,5-3,0 µm), Grobnebel (3-10 µm) und Sprühnebel (über 10 µm) eingeteilt. Aerosole sind oft polydispers; enthalten Partikel unterschiedlicher Größe.
Die wichtigsten chemischen Verunreinigungen, die die Atmosphäre verschmutzen, sind die folgenden: Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO 2), Schwefeldioxid (SO 2), Stickoxide, Ozon, Kohlenwasserstoffe, Bleiverbindungen, Freone, Industriestaub.
Die Hauptquellen der Luftverschmutzung durch anthropogene Aerosole sind Wärmekraftwerke (TPP), die aschereiche Kohle, Verarbeitungsanlagen, Hütten-, Zement-, Magnesit- und andere Anlagen verbrauchen. Aerosolpartikel aus diesen Quellen zeichnen sich durch eine große chemische Vielfalt aus. Am häufigsten werden Verbindungen von Silizium, Kalzium und Kohlenstoff in ihrer Zusammensetzung gefunden, seltener– Metalloxide: Eisen, Magnesium, Mangan, Zink, Kupfer, Nickel, Blei, Antimon, Wismut, Selen, Arsen, Beryllium, Cadmium, Chrom, Kobalt, Molybdän und Asbest. Eine noch größere Vielfalt ist charakteristisch für organischen Staub, einschließlich aliphatischer und aromatischer Kohlenwasserstoffe, Säuresalze. Es entsteht bei der Verbrennung von Erdölrückständen, während des Pyrolyseprozesses in Ölraffinerien, petrochemischen und anderen ähnlichen Unternehmen.
Industriedeponien sind permanente Quellen der Aerosolbelastung.– künstliche Böschungen aus wieder abgelagertem Material, hauptsächlich Abraum, entstanden im Bergbau oder aus Abfällen der verarbeitenden Industrie, Wärmekraftwerke. Auch die Herstellung von Zement und anderen Baustoffen ist eine Quelle der Luftverschmutzung mit Staub.
Die Verbrennung von Steinkohle, die Herstellung von Zement und die Verhüttung von Roheisen führen zu einer Gesamtstaubemission in die Atmosphäre von 170 Millionen Tonnen/Jahr.
Ein erheblicher Teil der Aerosole entsteht in der Atmosphäre, wenn feste und flüssige Partikel miteinander oder mit Wasserdampf interagieren. Zu den gefährlichen anthropogenen Faktoren, die zu einer ernsthaften Verschlechterung der Atmosphäre beitragen, gehört die Belastung mit radioaktivem Staub. Die Verweildauer kleiner Partikel in der unteren Schicht der Troposphäre beträgt im Durchschnitt mehrere Tage, in der oberen– 20-40 Tage. Partikel, die in die Stratosphäre gelangt sind, können dort bis zu einem Jahr und manchmal länger bleiben.

III. Methoden und Mittel zum Schutz der Atmosphäre

1) Die wichtigsten Methoden zum Schutz der Atmosphäre
vor chemischen Verunreinigungen

Alle bekannten Verfahren und Mittel zum Schutz der Atmosphäre vor chemischen Verunreinigungen lassen sich in drei Gruppen einteilen.
Die erste Gruppe umfasst Maßnahmen zur Verringerung der Emissionsrate, d. h. Abnahme der emittierten Stoffmenge pro Zeiteinheit. Die zweite Gruppe umfasst Maßnahmen zum Schutz der Atmosphäre durch Aufbereitung und Neutralisierung schädlicher Emissionen mit speziellen Reinigungssystemen. Die dritte Gruppe umfasst Maßnahmen zur Standardisierung von Emissionen sowohl bei einzelnen Unternehmen und Geräten als auch in der Region insgesamt.
Um die Emissionsleistung chemischer Verunreinigungen in die Atmosphäre zu verringern, werden am häufigsten verwendet:

weniger umweltfreundliche Kraftstoffe durch umweltfreundliche ersetzen;
Kraftstoffverbrennung nach spezieller Technologie;
Schaffung geschlossener Produktionskreisläufe.

Zur Reduzierung der Schwefelemissionsrate werden feste, pulverförmige oder flüssige Brennstoffe in einer Wirbelschicht verbrannt, die aus festen Partikeln von Asche, Sand oder anderen (inerten oder reaktiven) Stoffen gebildet wird. Feste Partikel werden in die vorbeiströmenden Gase eingeblasen, wo sie verwirbeln, sich intensiv vermischen und eine erzwungene Gleichgewichtsströmung bilden, die im Allgemeinen die Eigenschaften einer Flüssigkeit hat.
Kohle- und Ölbrennstoffe werden einer Vorvergasung unterzogen, aber in der Praxis wird am häufigsten Kohlevergasung verwendet. Da die Produktions- und Abgase in Kraftwerken effektiv gereinigt werden können, sind die Konzentrationen von Schwefeldioxid und Feinstaub in ihren Emissionen minimal.
Einer der vielversprechenden Wege, die Atmosphäre vor chemischen Verunreinigungen zu schützen, ist die Einführung geschlossener Produktionsprozesse, die die in die Atmosphäre freigesetzten Abfälle minimieren, indem sie wiederverwendet und verbraucht werden, d. h. in neue Produkte umgewandelt werden.

2) Klassifizierung von Luftreinigungssystemen und deren Parameter

Luftschadstoffe werden je nach Aggregatzustand in Staub, Nebel und Gasdampfverunreinigungen eingeteilt. Industrielle Emissionen, die suspendierte Feststoffe oder Flüssigkeiten enthalten, sind Zweiphasensysteme. Die kontinuierliche Phase im System sind Gase und die dispergierte– feste Partikel oder Flüssigkeitströpfchen.
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Staatliche Haushaltsbildungseinrichtung

höhere Berufsausbildung

"Don State Technical University" (DSTU)

Mittel und Wege zum Schutz der Atmosphäre und Bewertung ihrer Wirksamkeit

Aufgeführt:

Schüler der MTS-Gruppe IS 121

Kolemasova A.S.

Rostow am Don

Einführung

2. Mechanische Reinigung von Gasen

Verwendete Quellen

Einführung

Die Atmosphäre zeichnet sich durch eine extrem hohe Dynamik aus, die sowohl auf die schnelle Bewegung von Luftmassen in seitlicher und vertikaler Richtung als auch auf hohe Geschwindigkeiten und eine Vielzahl von darin ablaufenden physikalischen und chemischen Reaktionen zurückzuführen ist. Die Atmosphäre wird als riesiger „chemischer Kessel“ betrachtet, der von zahlreichen und variablen anthropogenen und natürlichen Faktoren beeinflusst wird. In die Atmosphäre freigesetzte Gase und Aerosole sind hochreaktiv. Staub und Ruß, die bei der Verbrennung von Brennstoffen und Waldbränden entstehen, absorbieren Schwermetalle und Radionuklide und können, wenn sie sich an der Oberfläche ablagern, große Flächen verschmutzen und über die Atemwege in den menschlichen Körper gelangen.

Luftverschmutzung ist die direkte oder indirekte Einführung eines Stoffes in einer solchen Menge, die die Qualität und Zusammensetzung der Außenluft beeinflusst und Menschen, belebte und unbelebte Natur, Ökosysteme, Baumaterialien, natürliche Ressourcen - die gesamte Umwelt - schädigt.

Reinigung der Luft von Verunreinigungen.

Um die Atmosphäre vor negativen anthropogenen Einflüssen zu schützen, werden folgende Maßnahmen eingesetzt:

Ökologisierung technologischer Prozesse;

Reinigung von Gasemissionen von schädlichen Verunreinigungen;

Ableitung gasförmiger Emissionen in die Atmosphäre;

Anordnung von Sanitärschutzzonen, architektonische und planerische Lösungen.

Abfallfreie und abfallarme Technik.

Die Ökologisierung technologischer Prozesse ist die Schaffung geschlossener technologischer Kreisläufe, abfallfreier und abfallarmer Technologien, die den Eintrag schädlicher Schadstoffe in die Atmosphäre ausschließen.

Der zuverlässigste und wirtschaftlichste Weg, die Biosphäre vor schädlichen Gasemissionen zu schützen, ist der Übergang zu abfallfreier Produktion oder abfallfreien Technologien. Der Begriff „abfallfreie Technologie“ wurde erstmals von Akademiker N.N. Semenov. Es impliziert die Schaffung optimaler technologischer Systeme mit geschlossenen Stoff- und Energieflüssen. Eine solche Produktion sollte kein Abwasser, schädliche Emissionen in die Atmosphäre und feste Abfälle haben und sollte kein Wasser aus natürlichen Reservoirs verbrauchen. Das heißt, sie verstehen das Prinzip der Organisation und Funktionsweise von Industrien mit der rationellen Nutzung aller Rohstoff- und Energiekomponenten in einem geschlossenen Kreislauf: (Primärrohstoffe - Produktion - Verbrauch - Sekundärrohstoffe).

Natürlich ist das Konzept der „Nicht-Abfall-Produktion“ etwas willkürlich; Dies ist ein ideales Produktionsmodell, da es unter realen Bedingungen unmöglich ist, Verschwendung vollständig zu beseitigen und die Auswirkungen der Produktion auf die Umwelt zu beseitigen. Genauer gesagt sollten solche Systeme als abfallarme Systeme bezeichnet werden, die minimale Emissionen verursachen und bei denen die Schäden an natürlichen Ökosystemen minimal sind. Low-Waste-Technologie ist ein Zwischenschritt zur Schaffung einer abfallfreien Produktion.

1. Entwicklung abfallfreier Technologien

Derzeit sind mehrere Hauptrichtungen zum Schutz der Biosphäre identifiziert worden, die letztendlich zur Schaffung abfallfreier Technologien führen:

1) Entwicklung und Umsetzung grundlegend neuer technologischer Prozesse und Systeme, die in einem geschlossenen Kreislauf arbeiten und die es ermöglichen, die Bildung der Hauptabfallmenge auszuschließen;

2) Verarbeitung von Produktions- und Verbrauchsabfällen als Sekundärrohstoffe;

3) Schaffung territorial-industrieller Komplexe mit einer geschlossenen Struktur der Materialströme von Rohstoffen und Abfällen innerhalb des Komplexes.

Die Bedeutung des sparsamen und rationellen Umgangs mit natürlichen Ressourcen bedarf keiner Begründung. Weltweit wächst der Bedarf an Rohstoffen, deren Herstellung immer teurer wird. Als Querschnittsproblem erfordern die Entwicklung abfallarmer und abfallfreier Technologien sowie der rationelle Umgang mit Sekundärrohstoffen sektorübergreifende Entscheidungen.

Die Entwicklung und Umsetzung grundlegend neuer technologischer Verfahren und Systeme, die in einem geschlossenen Kreislauf arbeiten und es ermöglichen, die Bildung der Hauptabfallmenge auszuschließen, ist die Hauptrichtung des technischen Fortschritts.

Reinigung von Gasemissionen von schädlichen Verunreinigungen

Gasemissionen werden nach der Organisation der Entfernung und Kontrolle eingeteilt - in organisiert und unorganisiert, nach Temperatur in erhitzt und kalt.

Eine organisierte Industrieemission ist eine Emission, die durch speziell konstruierte Gaskanäle, Luftkanäle, Rohre in die Atmosphäre gelangt.

Unorganisiert bezieht sich auf industrielle Emissionen, die in Form von ungerichteten Gasströmen infolge von Gerätelecks in die Atmosphäre gelangen. Fehlende oder unbefriedigende Funktion von Gasabsauggeräten an den Orten des Be- und Entladens und der Lagerung des Produkts.

Um die Luftverschmutzung durch Industrieemissionen zu reduzieren, werden Gasreinigungssysteme eingesetzt. Die Reinigung von Gasen bezieht sich auf die Trennung von Gas oder die Umwandlung eines aus einer industriellen Quelle stammenden Schadstoffs in einen unschädlichen Zustand.

2. Mechanische Reinigung von Gasen

Es umfasst Trocken- und Nassverfahren.

Reinigung von Gasen in trockenmechanischen Staubabscheidern.

Trockenmechanische Staubabscheider umfassen Geräte, die verschiedene Ablagerungsmechanismen verwenden: Gravitation (Staubabsetzkammer), Trägheit (Kammern, in denen sich Staub infolge einer Richtungsänderung des Gasstroms oder der Installation eines Hindernisses in seinem Weg ablagert) und zentrifugal.

Gravitationsabsetzung basiert auf dem Absetzen von Schwebstoffen unter Einwirkung der Schwerkraft, wenn sich ein staubiges Gas mit geringer Geschwindigkeit bewegt, ohne die Strömungsrichtung zu ändern. Der Prozess wird in Beruhigungsgaskanälen und Staubberuhigungskammern durchgeführt (Bild 1). Um die Höhe der sich in den Absetzkammern absetzenden Partikel zu verringern, sind mehrere horizontale Regale in einem Abstand von 40–100 mm installiert, die den Gasstrom in flache Strahlen brechen. Das Absetzen durch Schwerkraft ist nur bei großen Partikeln mit einem Durchmesser von mehr als 50–100 Mikron wirksam, und der Reinigungsgrad beträgt nicht mehr als 40–50 %. Das Verfahren eignet sich nur zur groben Vorreinigung von Gasen.

Staubabsetzkammern (Abb. 1). Die Sedimentation von im Gasstrom schwebenden Partikeln in den Staubabsetzkammern erfolgt unter Einwirkung der Schwerkraft. Die einfachste Bauart derartiger Apparate sind Beruhigungsgaskanäle, die teilweise mit senkrechten Leitblechen zur besseren Sedimentation von Feststoffpartikeln versehen sind. Staubabscheidekammern mit mehreren Böden werden häufig zur Reinigung heißer Ofengase verwendet.

Die Staubabscheidekammer besteht aus: 1 - Einlassrohr; 2 - Auslassrohr; 3 - Körper; 4 - Trichter mit Schwebstoffen.

Das Trägheitsabsetzen beruht auf der Tendenz von Schwebeteilchen, ihre ursprüngliche Bewegungsrichtung beizubehalten, wenn sich die Richtung des Gasstroms ändert. Unter den Trägheitsgeräten werden am häufigsten Lamellenentstauber mit einer großen Anzahl von Schlitzen (Lamellen) verwendet. Die Gase werden entstaubt, treten durch die Risse aus und ändern die Bewegungsrichtung, die Gasgeschwindigkeit am Eingang der Vorrichtung beträgt 10-15 m/s. Der hydraulische Widerstand der Apparatur beträgt 100-400 Pa (10-40 mm Wassersäule). Staubpartikel mit d< 20 мкм в жалюзийных аппаратах не улавливаются. Степень очистки в зависимости от дисперсности частиц составляет 20-70%. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа. Помимо малой эффективности недостаток этого метода - быстрое истирание или забивание щелей.

Diese Geräte sind einfach herzustellen und zu bedienen und werden in der Industrie häufig eingesetzt. Aber die Erfassungseffizienz ist nicht immer ausreichend.

Zentrifugalverfahren zur Gasreinigung basieren auf der Wirkung der Zentrifugalkraft, die durch die Rotation des zu reinigenden Gasstroms in der Reinigungsvorrichtung oder durch die Rotation von Teilen der Vorrichtung selbst entsteht. Als Zentrifugalentstauber werden Zyklone (Abb. 2) verschiedener Typen verwendet: Batteriezyklone, rotierende Staubsammler (Rotoklone) usw. Zyklone werden in der Industrie am häufigsten zur Abscheidung fester Aerosole verwendet. Zyklone zeichnen sich durch hohe Gasproduktivität, einfaches Design und zuverlässigen Betrieb aus. Der Grad der Entstaubung hängt von der Größe der Partikel ab. Bei Zyklonen hoher Produktivität, insbesondere Batteriezyklonen (mit einer Kapazität von mehr als 20.000 m 3 /h), liegt der Reinigungsgrad bei etwa 90 % bei einem Partikeldurchmesser d > 30 µm. Bei Partikeln mit d = 5–30 µm reduziert sich der Reinigungsgrad auf 80 % und bei d == 2–5 µm auf weniger als 40 %.

Atmosphäre industrielle Abfallreinigung

Auf Abb. In Fig. 2 wird Luft tangential in das Einlaßrohr (4) des Zyklons, der ein Drallapparat ist, eingeleitet. Die dabei gebildete Rotationsströmung fällt entlang des durch den zylindrischen Teil des Zyklons (3) und das Abgasrohr (5) gebildeten Ringraums in dessen konischen Teil (2) und verlässt dann den Zyklon unter fortgesetzter Rotation durch das Abgasrohr . (1) - Staubauslass.

Aerodynamische Kräfte krümmen die Flugbahn der Partikel. Während der rotierenden Abwärtsbewegung der Staubströmung erreichen Staubpartikel die Innenfläche des Zylinders und werden von der Strömung getrennt. Unter dem Einfluss der Schwerkraft und der Mitreißwirkung der Strömung sinken die abgeschiedenen Partikel nach unten und gelangen durch den Staubauslass in den Trichter.

Ein höherer Grad der Luftreinigung von Staub im Vergleich zu einem Trockenzyklon kann in Nassentstaubern (Abb. 3) erreicht werden, in denen Staub durch Kontakt von Partikeln mit einer benetzenden Flüssigkeit aufgefangen wird. Dieser Kontakt kann an benetzten, luftdurchströmten Wänden, an Tropfen oder an der freien Wasseroberfläche erfolgen.

Auf Abb. 3 zeigt einen Wasserfilmzyklon. Staubige Luft wird durch den Luftkanal (5) dem unteren Teil der Vorrichtung tangential mit einer Geschwindigkeit von 15-21 m/s zugeführt. Der wirbelnde Luftstrom, der sich nach oben bewegt, trifft auf einen Wasserfilm, der an der Oberfläche des Zylinders (2) herunterströmt. Die gereinigte Luft wird aus dem oberen Teil der Vorrichtung (4) ebenfalls tangential in Rotationsrichtung des Luftstroms ausgetragen. Der Wasserfilmzyklon hat kein für Trockenzyklone charakteristisches Abgasrohr, wodurch der Durchmesser seines zylindrischen Teils verringert werden kann.

Die Innenfläche des Zyklons wird kontinuierlich mit Wasser aus umlaufend angeordneten Düsen (3) bewässert. Der Wasserfilm auf der Innenfläche des Zyklons muss durchgehend sein, daher werden die Düsen so eingebaut, dass die Wasserstrahlen tangential zur Zylinderfläche in Drehrichtung des Luftstroms gerichtet sind. Der vom Wasserfilm erfasste Staub fließt zusammen mit Wasser in den konischen Teil des Zyklons und wird durch das in das Wasser des Sumpfes eintauchende Abzweigrohr (1) entfernt. Das abgesetzte Wasser wird wieder dem Zyklon zugeführt. Die Luftgeschwindigkeit am Zykloneintritt beträgt 15-20 m/s. Der Wirkungsgrad von Zyklonen mit Wasserfilm beträgt 88-89 % für Staub mit einer Partikelgröße von bis zu 5 Mikron und 95-100 % für Staub mit größeren Partikeln.

Andere Arten von Zentrifugalentstaubern sind Rotoclone (Abb. 4) und Scrubber (Abb. 5).

Zyklongeräte sind in der Industrie am weitesten verbreitet, da sie keine beweglichen Teile im Gerät und eine hohe Zuverlässigkeit bei Gastemperaturen von bis zu 500 0 C, trockene Staubsammlung, nahezu konstanten hydraulischen Widerstand des Geräts, einfache Herstellung und hohen Reinigungsgrad aufweisen .

Reis. 4 - Gaswäscher mit zentralem Fallrohr: 1 - Einlassrohr; 2 - Reservoir mit Flüssigkeit; 3 - Düse

Das staubförmige Gas tritt durch das Zentralrohr ein, trifft mit hoher Geschwindigkeit auf die Flüssigkeitsoberfläche und wird um 180° gedreht aus der Apparatur entfernt. Staubpartikel dringen beim Aufprall in die Flüssigkeit ein und werden periodisch oder kontinuierlich in Form von Schlamm aus der Vorrichtung ausgetragen.

Nachteile: hoher hydraulischer Widerstand 1250-1500 Pa, schlechtes Einfangen von Partikeln kleiner als 5 Mikron.

Hohldüsenwäscher sind runde oder rechteckige Säulen, in denen Gase und Flüssigkeitströpfchen, die durch Düsen versprüht werden, miteinander in Kontakt kommen. Je nach Bewegungsrichtung von Gasen und Flüssigkeiten werden Hohlwäscher in Gegenstrom-, Direktstrom- und Querstromwäscher eingeteilt. In der Nassentstaubung werden meist Apparate mit gegenläufiger Bewegung von Gasen und Flüssigkeiten eingesetzt, seltener mit querlaufender Flüssigkeitszufuhr. Einflutige Hohlwäscher werden häufig bei der Verdunstungskühlung von Gasen eingesetzt.

In einem Gegenstromwäscher (Abb. 5.) fallen Tropfen aus den Düsen in Richtung des Staubgasstroms. Die Tröpfchen müssen groß genug sein, um nicht von der Gasströmung mitgerissen zu werden, deren Geschwindigkeit üblicherweise vg = 0,61,2 m/s beträgt. Daher werden in der Regel Grobsprühdüsen in Gaswäschern eingebaut, die mit einem Druck von 0,3–0,4 MPa arbeiten. Bei Gasgeschwindigkeiten über 5 m/s muss nach dem Gaswäscher ein Tropfenabscheider installiert werden.

Reis. 5 - Hohldüsenwäscher: 1 - Körper; 2 - Gasverteilungsnetz; 3 - Düsen

Die Höhe der Apparatur beträgt üblicherweise das 2,5-fache ihres Durchmessers (H = 2,5D). Die Düsen sind in einem oder mehreren Abschnitten in der Vorrichtung installiert: manchmal in Reihen (bis zu 14-16 im Querschnitt), manchmal nur entlang der Achse der Vorrichtung Der Düsenstrahl kann vertikal von oben nach unten oder in einem bestimmten Winkel gerichtet sein zur horizontalen Ebene. Wenn sich die Düsen in mehreren Ebenen befinden, ist eine kombinierte Installation von Zerstäubern möglich: Ein Teil der Fackeln wird entlang der Rauchgase gerichtet, der andere Teil - in die entgegengesetzte Richtung. Zur besseren Verteilung der Gase über den Apparatequerschnitt ist im unteren Teil des Wäschers ein Gasverteilungsrost eingebaut.

Hohlstrahlwäscher werden häufig zur Grobstaubentfernung sowie zur Gaskühlung und Klimatisierung eingesetzt. Der spezifische Durchfluss der Flüssigkeit ist gering – von 0,5 bis 8 l/m 3 gereinigtes Gas.

Filter werden auch zur Reinigung von Gasen verwendet. Die Filtration basiert auf der Passage des gereinigten Gases durch verschiedene Filtermaterialien. Filterleitbleche bestehen aus faserigen oder körnigen Elementen und werden herkömmlicherweise in die folgenden Typen unterteilt.

Flexible poröse Trennwände - Gewebematerialien aus natürlichen, synthetischen oder mineralischen Fasern, nicht gewebte Fasermaterialien (Filz, Papier, Pappe), Zellplatten (Schaumgummi, Polyurethanschaum, Membranfilter).

Die Filtration ist eine weit verbreitete Technik zur Feingasreinigung. Seine Vorteile sind die vergleichsweise geringen apparativen Kosten (mit Ausnahme von Metallkeramikfiltern) und die hohe Effizienz der Feinreinigung. Nachteile der Filtration Hoher hydraulischer Widerstand und schnelles Zusetzen des Filtermaterials mit Staub.

3. Reinigung von Emissionen gasförmiger Stoffe, Industrieunternehmen

Gegenwärtig, wenn die abfallfreie Technologie noch in den Kinderschuhen steckt und es noch keine vollständig abfallfreien Unternehmen gibt, besteht die Hauptaufgabe der Gasreinigung darin, den Gehalt an toxischen Verunreinigungen in Gasverunreinigungen auf die von festgelegten maximal zulässigen Konzentrationen (MPC) zu bringen Hygienestandards.

Industrielle Verfahren zur Reinigung von Gasemissionen von gas- und dampfförmigen toxischen Verunreinigungen lassen sich in fünf Hauptgruppen einteilen:

1. Absorptionsverfahren - besteht in der Absorption einzelner Komponenten eines Gasgemisches durch ein Absorptionsmittel (Absorber), das eine Flüssigkeit ist.

In der Industrie verwendete Absorptionsmittel werden nach folgenden Indikatoren bewertet:

1) Absorptionskapazität, d.h. Löslichkeit der extrahierten Komponente im Absorber in Abhängigkeit von Temperatur und Druck;

2) Selektivität, gekennzeichnet durch das Verhältnis der Löslichkeiten der getrennten Gase und ihrer Absorptionsraten;

3) minimaler Dampfdruck, um eine Verunreinigung des gereinigten Gases mit Absorptionsmitteldämpfen zu vermeiden;

4) Billigkeit;

5) keine korrosive Wirkung auf die Ausrüstung.

Als Absorptionsmittel dienen Wasser, Lösungen von Ammoniak, Ätz- und Karbonatalkalien, Mangansalze, Ethanolamine, Öle, Suspensionen von Calciumhydroxid, Mangan- und Magnesiumoxiden, Magnesiumsulfat usw. Beispielsweise zur Reinigung von Gasen von Ammoniak, Chlorwasserstoff u Fluorwasserstoff als Absorptionsmittel wird Wasser verwendet, zum Einfangen von Wasserdampf - Schwefelsäure, zum Einfangen von aromatischen Kohlenwasserstoffen - Öle.

Die Absorptionsreinigung ist ein kontinuierlicher und in der Regel zyklischer Prozess, da die Absorption von Verunreinigungen meist mit einer Regenerierung der Absorptionslösung und deren Rückführung zu Beginn des Reinigungszyklus einhergeht. Bei der physikalischen Absorption erfolgt die Regenerierung des Absorptionsmittels durch Erhitzen und Absenken des Drucks, wodurch die absorbierte gasförmige Beimischung desorbiert und konzentriert wird.

Zur Durchführung des Reinigungsprozesses werden Absorber unterschiedlicher Bauart (Folie, Packung, Schlauch etc.) eingesetzt. Der gebräuchlichste gepackte Wäscher wird verwendet, um Gase von Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, Chlorwasserstoff, Chlor, Kohlenmonoxid und -dioxid, Phenolen usw. zu reinigen. In gepackten Wäschern ist die Geschwindigkeit der Stoffaustauschprozesse aufgrund des hydrodynamischen Regimes mit geringer Intensität dieser Reaktoren, die mit einer Gasgeschwindigkeit von 0,02–0,7 m / s betrieben werden, gering. Die Volumina der Apparate sind daher groß und die Installationen sind umständlich.

Reis. 6 - Verpackter Wäscher mit Querbewässerung: 1 - Gehäuse; 2 - Düsen; 3 - Bewässerungsvorrichtung 4 - Stützgitter; 5 - Düse; 6 - Schlammsammler

Absorptionsverfahren zeichnen sich durch Kontinuität und Vielseitigkeit des Verfahrens, Wirtschaftlichkeit und die Fähigkeit aus, große Mengen an Verunreinigungen aus Gasen zu extrahieren. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass Füllkörperwäscher, Sprudel- und sogar Schaumapparate nur mit einer Vielzahl von Reinigungsstufen einen ausreichend hohen Grad an Extraktion schädlicher Verunreinigungen (bis MPC) und eine vollständige Regenerierung von Absorbern bieten. Daher sind Nassbehandlungsfließbilder normalerweise komplex, mehrstufig, und Behandlungsreaktoren (insbesondere Wäscher) haben große Volumina.

Jedes Verfahren zur Nassabsorptionsreinigung von Abgasen von gas- und dampfförmigen Verunreinigungen ist nur dann sinnvoll, wenn es kreislauffähig und abfallfrei ist. Aber zyklische Nassreinigungssysteme sind nur in Kombination mit Staubreinigung und Gaskühlung konkurrenzfähig.

2. Chemisorptionsverfahren - basiert auf der Absorption von Gasen und Dämpfen durch feste und flüssige Absorber, was zur Bildung von schwer flüchtigen und schwer löslichen Verbindungen führt. Die meisten Chemisorptions-Gasreinigungsprozesse sind reversibel; Mit steigender Temperatur der Absorptionslösung zersetzen sich die bei der Chemisorption gebildeten chemischen Verbindungen mit der Regeneration der aktiven Komponenten der Absorptionslösung und mit der Desorption des aus dem Gas absorbierten Zusatzstoffes. Diese Technik liegt der Regeneration von Chemisorbentien in zyklischen Gasreinigungssystemen zugrunde. Die Chemisorption eignet sich besonders zur Feinreinigung von Gasen bei einer relativ niedrigen anfänglichen Verunreinigungskonzentration.

3. Das Adsorptionsverfahren basiert auf der Aufnahme von schädlichen Gasverunreinigungen durch die Oberfläche von Feststoffen, hochporösen Materialien mit einer entwickelten spezifischen Oberfläche.

Adsorptionsverfahren werden für verschiedene technologische Zwecke eingesetzt - Trennung von Gas-Dampf-Gemischen in Komponenten mit Trennung von Fraktionen, Gastrocknung und zur sanitären Reinigung von Gasabgasen. In jüngster Zeit haben sich Adsorptionsverfahren als zuverlässiges Mittel zum Schutz der Atmosphäre vor giftigen gasförmigen Substanzen durchgesetzt, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, diese Substanzen zu konzentrieren und zu nutzen.

Industrielle Adsorptionsmittel, die am häufigsten in der Gasreinigung verwendet werden, sind Aktivkohle, Kieselgel, Alumogel, natürliche und synthetische Zeolithe (Molekularsiebe). Die Hauptanforderungen an industrielle Sorbentien sind hohe Aufnahmekapazität, Wirkungsselektivität (Selektivität), thermische Stabilität, lange Lebensdauer ohne Veränderung der Struktur und Eigenschaften der Oberfläche und die Möglichkeit der einfachen Regenerierung. Am häufigsten wird Aktivkohle aufgrund ihrer hohen Absorptionskapazität und leichten Regenerierbarkeit für die sanitäre Gasreinigung verwendet. Es sind verschiedene Bauformen von Adsorptionsmitteln bekannt (vertikal, Einsatz bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten, horizontal, bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten, ringförmig). Die Gasreinigung erfolgt durch feste Adsorptionsschichten und bewegliche Schichten. Das gereinigte Gas durchströmt den Adsorber mit einer Geschwindigkeit von 0,05–0,3 m/s. Nach der Reinigung schaltet der Adsorber auf Regeneration. Die aus mehreren Reaktoren bestehende Adsorptionsanlage arbeitet in der Regel kontinuierlich, da sich gleichzeitig einige Reaktoren in der Reinigungsstufe, andere in der Regenerations-, Kühlphase usw. befinden. Die Regeneration erfolgt z. B. durch Erhitzen, B. durch Verbrennen organischer Stoffe, Durchleiten von Frisch- oder Heißdampf, Luft, Inertgas (Stickstoff). Manchmal wird ein Adsorptionsmittel, das an Aktivität verloren hat (abgeschirmt durch Staub, Harz), vollständig ersetzt.

Am vielversprechendsten sind kontinuierliche zyklische Prozesse der Adsorptionsgasreinigung in Reaktoren mit bewegtem oder suspendiertem Adsorbensbett, die sich durch hohe Gasdurchflussraten (eine Größenordnung höher als in periodischen Reaktoren), hohe Gasproduktivität und Arbeitsintensität auszeichnen.

Allgemeine Vorteile von Adsorptions-Gasreinigungsverfahren:

1) Tiefenreinigung von Gasen von toxischen Verunreinigungen;

2) die relative Leichtigkeit der Regenerierung dieser Verunreinigungen mit ihrer Umwandlung in ein kommerzielles Produkt oder Rückführung in die Produktion; damit wird das Prinzip der Wasteless-Technologie umgesetzt. Das Adsorptionsverfahren ist besonders rationell, um toxische Verunreinigungen (organische Verbindungen, Quecksilberdämpfe usw.) zu entfernen, die in geringen Konzentrationen enthalten sind, d.h. als letzte Stufe der sanitären Reinigung von Abgasen.

Die Nachteile der meisten Adsorptionsanlagen sind die Periodizität.

4. Verfahren der katalytischen Oxidation – basierend auf der Entfernung von Verunreinigungen aus dem gereinigten Gas in Gegenwart von Katalysatoren.

Die Wirkung von Katalysatoren manifestiert sich in der intermediären chemischen Wechselwirkung des Katalysators mit den Reaktanten, was zur Bildung von intermediären Verbindungen führt.

Als Katalysatoren werden Metalle und deren Verbindungen (Oxide von Kupfer, Mangan usw.) eingesetzt, die die Form von Kugeln, Ringen oder anderen Formen haben. Dieses Verfahren wird besonders häufig zur Reinigung von Abgasen eingesetzt. Durch katalytische Reaktionen werden Verunreinigungen im Gas in andere Verbindungen umgewandelt, d.h. Im Gegensatz zu den betrachteten Verfahren werden Verunreinigungen nicht aus dem Gas extrahiert, sondern in harmlose Verbindungen umgewandelt, deren Vorhandensein im Abgas akzeptabel ist, oder in Verbindungen, die leicht aus dem Gasstrom entfernt werden können. Sollen die entstehenden Stoffe entfernt werden, sind zusätzliche Arbeitsgänge erforderlich (z. B. Extraktion mit flüssigen oder festen Sorbentien).

Durch die Tiefenreinigung von Gasen von toxischen Verunreinigungen (bis zu 99,9 %) bei relativ niedrigen Temperaturen und Normaldruck sowie bei sehr geringen Anfangskonzentrationen an Verunreinigungen werden katalytische Verfahren immer weiter verbreitet. Katalytische Verfahren ermöglichen es, die Reaktionswärme zu nutzen, d.h. energietechnische Systeme erstellen. Katalytische Behandlungsanlagen sind einfach zu bedienen und klein.

Der Nachteil vieler katalytischer Reinigungsverfahren ist die Bildung neuer Stoffe, die durch andere Verfahren (Absorption, Adsorption) aus dem Gas entfernt werden müssen, was die Installation erschwert und die Gesamtwirtschaftlichkeit schmälert.

5. Das thermische Verfahren besteht darin, Gase zu reinigen, bevor sie durch Hochtemperatur-Nachverbrennung in die Atmosphäre freigesetzt werden.

Thermische Verfahren zur Neutralisierung von Gasemissionen sind bei hohen Konzentrationen brennbarer organischer Schadstoffe oder Kohlenmonoxid anwendbar. Die einfachste Methode, das Abfackeln, ist möglich, wenn die Konzentration brennbarer Schadstoffe nahe der unteren Zündgrenze liegt. Dabei dienen Verunreinigungen als Brennstoff, die Prozesstemperatur beträgt 750-900°C und die Verbrennungswärme der Verunreinigungen kann genutzt werden.

Wenn die Konzentration brennbarer Verunreinigungen geringer als die untere Zündgrenze ist, muss etwas Wärme von außen zugeführt werden. Meistens wird Wärme durch Zugabe von brennbarem Gas und dessen Verbrennung in dem zu reinigenden Gas zugeführt. Brennbare Gase passieren das Wärmerückgewinnungssystem und werden in die Atmosphäre freigesetzt.

Solche energietechnischen Regelungen werden bei einem ausreichend hohen Gehalt an brennbaren Verunreinigungen eingesetzt, da sonst der Verbrauch des zugesetzten brennbaren Gases steigt.

Verwendete Quellen

1. Ökologische Lehre der Russischen Föderation. Offizielle Website des Staatlichen Dienstes für Umweltschutz Russlands - eco-net/

2. Vnukov A.K., Schutz der Atmosphäre vor Emissionen aus Energieanlagen. Handbuch, M.: Energoatomizdat, 2001

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1. Anforderungen an Emissionen in die Atmosphäre.

Schutzausrüstung sollte das Vorhandensein von Schadstoffen in der Luft der menschlichen Umgebung auf ein Niveau begrenzen, das den MPC nicht überschreitet: für jeden Schadstoff, wo ist die Hintergrundkonzentration.

Und bei Vorhandensein mehrerer Schadstoffe mit einseitiger Wirkung gilt die Bedingung (*) in Kapitel 1.4 §2. Die Einhaltung dieser Anforderungen wird durch die Lokalisierung von Schadstoffen am Ort ihrer Entstehung durch Entfernung aus dem Raum oder aus dem Gerät und Verteilung in der Atmosphäre erreicht. Wenn gleichzeitig die Schadstoffkonzentration in der Atmosphäre den MPC überschreitet, werden die Emissionen in den im Abgassystem installierten Reinigungsvorrichtungen von Schadstoffen gereinigt. Am gebräuchlichsten sind Lüftungs-, Technologie- und Förderanlagen.

In der Praxis werden folgende Möglichkeiten zum Schutz der atmosphärischen Luft umgesetzt:

a) Entfernung giftiger Stoffe aus den Räumlichkeiten durch allgemeine Belüftung;

b) Lokalisierung toxischer Substanzen in der Zone ihrer Bildung durch lokale Belüftung, Reinigung verschmutzter Luft in speziellen Geräten und Rückführung in die Produktionsräume, wenn die Luft den gesetzlichen Anforderungen für Zuluft entspricht;

c) Lokalisierung toxischer Substanzen in der Zone ihrer Bildung durch lokale Belüftung, Reinigung verschmutzter Luft in speziellen Geräten, Freisetzung und Verteilung in der Atmosphäre;

d) Reinigung von technologischen Gasemissionen in speziellen Geräten, Emission und Ausbreitung in die Atmosphäre; in einigen Fällen werden Abgase vor dem Freisetzen mit atmosphärischer Luft verdünnt;

e) Reinigung der Abgase in speziellen Apparaten und Freisetzung in die Atmosphäre oder den Produktionsbereich.

Um die MPC von Schadstoffen in der atmosphärischen Luft von besiedelten Gebieten einzuhalten, wird die maximal zulässige Emission (MAE) von Schadstoffen aus Abluftsystemen, verschiedenen Technologie- und Kraftwerken festgelegt. Die maximal zulässigen Emissionen von Gasturbinentriebwerken von Flugzeugen der Zivilluftfahrt werden von GOST 17.2.2.04 - 86 bestimmt; Emissionen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren GOST 17.2.2.03 - 87 usw.; Für Industrieunternehmen wird MPE durch die Anforderungen von GOST 17.2.3.02 - 78 festgelegt.

2. Ableitung von Emissionen in die Atmosphäre.

Das Hauptdokument, das die Berechnung der Ausbreitung und Bestimmung der Oberflächenkonzentrationen von Emissionen aus Industrieunternehmen regelt, ist die „Methode zur Berechnung der Konzentration von Schadstoffen in der atmosphärischen Luft, die in Emissionen von Unternehmen enthalten sind OND - 86.

Bei der Bestimmung des MPE einer Verunreinigung aus einer berechneten Quelle muss ihre Konzentration in der Atmosphäre aufgrund von Emissionen aus anderen Quellen berücksichtigt werden. Bei Ableitung erwärmter Emissionen durch ein einziges nicht schraffiertes Rohr:

, wo

h- Rohrhöhe;

Q- das Volumen des verbrauchten Gas-Luft-Gemisches, das durch das Rohr ausgestoßen wird;

Dies ist die Differenz zwischen der Temperatur des emittierten Gas-Luft-Gemisches und der Temperatur der atmosphärischen Umgebungsluft, gleich der Durchschnittstemperatur des heißesten Monats um 13:00 Uhr;

ABER ist ein Koeffizient, der vom Temperaturgradienten der Atmosphäre abhängt und die Bedingungen für die vertikale und horizontale Ausbreitung von Schadstoffen bestimmt.

KF- Koeffizient unter Berücksichtigung der Absetzgeschwindigkeit von Schwebstoffen der Emission in der Atmosphäre;

m Und n sind dimensionslose Koeffizienten, die die Bedingungen für den Austritt des Gas-Luft-Gemisches aus der Rohrmündung berücksichtigen.

3. Emissionsbehandlungsausrüstung.

Geräte zur Reinigung von Lüftungs- und technologischen Emissionen in die Atmosphäre sind unterteilt in:

a) Staubabscheider (trocken, elektrisch, Filter, nass);

b) Tropfenabscheider (niedrige und hohe Geschwindigkeit);

c) Vorrichtungen zum Auffangen von Dämpfen und Gasen (Absorption, Chemisorption, Adsorption und Neutralisatoren);

d) mehrstufige Reinigungsvorrichtungen (Staub- und Gasabscheider, Nebel- und Feststoffabscheider, mehrstufige Staubabscheider).

Ihre Arbeit zeichnet sich durch eine Reihe von Schlüsselparametern aus:

a) Reinigungseffizienz: , wobei

und - Massenkonzentrationen von Verunreinigungen im Gas vor und nach dem Gerät.

b) hydraulischer Widerstand von Reinigungsgeräten: , wobei

und - Druck des Gasstroms am Ein- und Ausgang des Geräts;

Der Koeffizient des hydraulischen Widerstands des Geräts;

und sind die Dichte und Geschwindigkeit des Gases im berechneten Abschnitt der Apparatur.

Der Wert wird experimentell oder nach dieser Formel berechnet.

c) Leistungsaufnahme des Gasbewegungsstimulators: , wobei

Q - Volumenstrom des gereinigten Gases;

k - Gangreservefaktor

- Effizienz der Kraftübertragung vom Elektromotor zum Lüfter;

Lüftereffizienz.

Emissionsanforderungen. Mittel zum Schutz der Atmosphäre sollten das Vorhandensein von Schadstoffen in der Luft der menschlichen Umgebung auf ein Niveau begrenzen, das den MPC nicht überschreitet. In allen Fällen die Bedingung

C+c f £ MPC (6.2)

für jeden Schadstoff (mit f - Hintergrundkonzentration) und bei Vorhandensein mehrerer Schadstoffe mit einseitiger Wirkung - Bedingung (3.1). Die Einhaltung dieser Anforderungen wird durch Lokalisierung von Schadstoffen am Ort ihrer Entstehung, Entfernung aus dem Raum oder der Ausrüstung und Verteilung in der Atmosphäre erreicht. Wenn gleichzeitig die Schadstoffkonzentration in der Atmosphäre den MPC überschreitet, werden die Emissionen in den im Abgassystem installierten Reinigungsvorrichtungen von Schadstoffen gereinigt. Am gebräuchlichsten sind Lüftungs-, Technologie- und Transportabgassysteme.

Reis. 6.2. Schemata für die Verwendung von Atmosphärenschutzmitteln:

/- Giftstoffquelle; 2- Gerät zur Lokalisierung toxischer Substanzen (lokale Absaugung); 3- Reinigungsgeräte; 4- eine Vorrichtung zum Entnehmen von Luft aus der Atmosphäre; 5- Emissionsableitungsrohr; 6- Gerät (Gebläse) zum Zuführen von Luft zum Verdünnen von Emissionen

In der Praxis werden folgende Möglichkeiten zum Schutz der atmosphärischen Luft umgesetzt:

Entfernung giftiger Substanzen aus den Räumlichkeiten durch allgemeine Belüftung;

Lokalisierung toxischer Substanzen in der Zone ihrer Bildung durch lokale Belüftung, Reinigung verschmutzter Luft in speziellen Geräten und Rückführung in die Produktions- oder Wohnräume, wenn die Luft nach der Reinigung im Gerät die gesetzlichen Anforderungen für Zuluft erfüllt (Abb. 6.2 , ein);

Lokalisierung toxischer Substanzen in der Zone ihrer Bildung durch lokale Belüftung, Reinigung verschmutzter Luft in speziellen Geräten, Emission und Ausbreitung in die Atmosphäre (Abb. 6.2, b );

Reinigung von technologischen Gasemissionen in speziellen Geräten, Emission und Verteilung in der Atmosphäre; in einigen Fällen werden Abgase vor der Freisetzung mit atmosphärischer Luft verdünnt (Abb. 6.2, c);

Reinigung von Abgasen aus Kraftwerken, z. B. Verbrennungsmotoren in Spezialeinheiten, und Freisetzung in die Atmosphäre oder den Produktionsbereich (Bergwerke, Steinbrüche, Lager usw.) (Abb. 6.2, d).

Um die MPC von Schadstoffen in der atmosphärischen Luft von besiedelten Gebieten einzuhalten, wird die maximal zulässige Emission (MAE) von Schadstoffen aus Abluftsystemen, verschiedenen Technologie- und Kraftwerken festgelegt. Die maximal zulässigen Emissionen von Gasturbinentriebwerken von Flugzeugen der Zivilluftfahrt werden von GOST 17.2.2.04-86, Emissionen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren-GOST 17.2.2.03-87 und einer Reihe anderer bestimmt.

Gemäß den Anforderungen von GOST 17.2.3.02-78 wird für jedes geplante und betriebene Industrieunternehmen die MPE von Schadstoffen in die Atmosphäre festgelegt, sofern die Emissionen von Schadstoffen aus dieser Quelle in Kombination mit anderen Quellen (unter Berücksichtigung die Aussichten für ihre Entwicklung) wird keine Rizem-Konzentration schaffen, die den MPC übersteigt.

Ableitung von Emissionen in die Atmosphäre. Prozessgase und Belüftungsluft gehorchen nach dem Austritt aus Rohren oder Lüftungsgeräten den Gesetzen der turbulenten Diffusion. Auf Abb. 6.3 zeigt die Verteilung der Schadstoffkonzentration in der Atmosphäre unter der Fackel einer organisierten Hochemissionsquelle. Wenn Sie sich vom Rohr weg in Richtung der Ausbreitung von Industrieemissionen bewegen, können herkömmlicherweise drei Zonen der Luftverschmutzung unterschieden werden:

Flare-Übertragung B, gekennzeichnet durch einen relativ geringen Gehalt an Schadstoffen in der Oberflächenschicht der Atmosphäre;

Rauch IN mit dem maximalen Gehalt an Schadstoffen und einer allmählichen Abnahme des Verschmutzungsgrades G. Die Rauchzone ist die gefährlichste für die Bevölkerung und sollte von der Wohnbebauung ausgenommen werden. Die Abmessungen dieser Zone liegen je nach meteorologischen Bedingungen innerhalb von 10 ... 49 Rohrhöhen.

Die maximale Konzentration von Verunreinigungen in der Oberflächenzone ist direkt proportional zur Produktivität der Quelle und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Höhe über dem Boden. Das Aufsteigen heißer Strahlen ist fast ausschließlich auf die Auftriebskraft von Gasen zurückzuführen, die eine höhere Temperatur als die umgebende Luft haben. Eine Erhöhung der Temperatur und des Impulses der emittierten Gase führt zu einer Erhöhung des Auftriebs und einer Verringerung ihrer Oberflächenkonzentration.

Reis. 6.3. Die Verteilung der Schadstoffkonzentration in

Atmosphäre in der Nähe der Erdoberfläche von einem organisierten Hoch

Emissionsquelle:

A - Zone unorganisierter Verschmutzung; B - Fackeltransferzone; IN - Rauchzone; G - allmähliche Reduktionszone

Die Verteilung von gasförmigen Verunreinigungen und Staubpartikeln mit einem Durchmesser von weniger als 10 μm, die eine unbedeutende Sinkgeschwindigkeit haben, gehorcht allgemeinen Gesetzen. Bei größeren Partikeln wird dieses Muster verletzt, da die Geschwindigkeit ihrer Sedimentation unter Einwirkung der Schwerkraft zunimmt. Da große Partikel bei der Entstaubung tendenziell leichter eingefangen werden als kleine Partikel, verbleiben sehr kleine Partikel in den Emissionen; ihre Ausbreitung in die Atmosphäre wird wie gasförmige Emissionen berechnet.

Je nach Ort und Organisation der Emissionen werden Luftschadstoffquellen in verschattete und nicht verschattete, linienförmige und Punktquellen eingeteilt. Punktquellen werden verwendet, wenn die entfernte Verschmutzung an einem Ort konzentriert ist. Dazu gehören Auspuffrohre, Schächte, Dachventilatoren und andere Quellen. Die von ihnen bei der Ausbreitung emittierten Schadstoffe überlagern sich im Abstand von zwei Gebäudehöhen (an der Luvseite) nicht. Lineare Quellen haben eine erhebliche Ausdehnung in Richtung senkrecht zum Wind. Dies sind Belüftungsleuchten, offene Fenster, eng beieinander liegende Abluftschächte und Dachventilatoren.

Unbeschattete oder hohe Federn liegen lose in einer deformierten Windströmung. Dazu gehören hohe Rohre sowie Punktquellen, die Verschmutzungen bis zu einer Höhe von mehr als 2,5 N zd entfernen. Verschattete oder niedrige Quellen befinden sich in der Zone des Rückstaus oder des aerodynamischen Schattens, der auf dem Gebäude oder hinter ihm (infolge von Wind, der es weht) in einer Höhe h £ gebildet wird , 2,5 N zd.

Das Hauptdokument, das die Berechnung der Ausbreitung und Bestimmung der Oberflächenkonzentrationen von Emissionen aus Industrieunternehmen regelt, ist die „Methode zur Berechnung der Konzentrationen von Schadstoffen in der atmosphärischen Luft, die in Emissionen von Unternehmen enthalten sind OND-86“. Diese Technik ermöglicht es, die Probleme der Bestimmung des MPE im Fall der Ausbreitung durch einen einzelnen nicht abgeschatteten Schornstein, im Falle der Emission durch einen niedrigen abgeschatteten Schornstein und im Falle der Emission durch eine Laterne aus der Bedingung zu lösen, dass der MPC in der gewährleistet ist oberflächliche Luftschicht.

Bei der Bestimmung des MPE einer Verunreinigung aus einer berechneten Quelle muss ihre Konzentration c f in der Atmosphäre aufgrund von Emissionen aus anderen Quellen berücksichtigt werden. Für den Fall der Ableitung erwärmter Emissionen durch ein einziges nicht schraffiertes Rohr

wo N- Rohrhöhe; Q- das Volumen des verbrauchten Gas-Luft-Gemisches, das durch das Rohr ausgestoßen wird; ΔT ist die Differenz zwischen der Temperatur des emittierten Gas-Luft-Gemisches und der Temperatur der atmosphärischen Umgebungsluft, gleich der Durchschnittstemperatur des heißesten Monats um 13:00 Uhr; ABER - ein Koeffizient, der vom Temperaturgradienten der Atmosphäre abhängt und die Bedingungen für die vertikale und horizontale Ausbreitung von Schadstoffen bestimmt; kF- Koeffizient unter Berücksichtigung der Absetzgeschwindigkeit von Schwebstoffen der Emission in der Atmosphäre; m und n sind dimensionslose Koeffizienten, die die Bedingungen für den Austritt des Gas-Luft-Gemisches aus der Rohrmündung berücksichtigen.

Emissionsbehandlungsausrüstung. In Fällen, in denen die tatsächlichen Emissionen die maximal zulässigen Werte überschreiten, müssen Geräte zur Reinigung von Gasen von Verunreinigungen im Emissionssystem verwendet werden.

Geräte zur Reinigung von Lüftungs- und technologischen Emissionen in die Atmosphäre werden unterteilt in: Staubabscheider (trocken, elektrisch, Filter, nass); Tropfenabscheider (niedrige und hohe Geschwindigkeit); Geräte zum Auffangen von Dämpfen und Gasen (Absorption, Chemisorption, Adsorption und Neutralisatoren); mehrstufige Reinigungsvorrichtungen (Staub- und Gasabscheider, Nebel- und Feststoffabscheider, mehrstufige Staubabscheider). Ihre Arbeit ist durch eine Reihe von Parametern gekennzeichnet. Die wichtigsten sind Reinigungseffizienz, hydraulischer Widerstand und Stromverbrauch.

Reinigungseffizienz

wobei C in und C out die Massenkonzentrationen von Verunreinigungen im Gas vor und nach der Apparatur sind.

In einigen Fällen wird für Stäube das Konzept der fraktionierten Reinigungseffizienz verwendet.

wobei C in i und C in i die Massenkonzentrationen der i-ten Staubfraktion vor und nach dem Entstauber sind.

Zur Beurteilung der Wirksamkeit des Reinigungsprozesses wird auch der Durchbruchskoeffizient von Stoffen herangezogen ZU durch die Reinigungsmaschine:

Wie aus den Formeln (6.4) und (6.5) hervorgeht, stehen der Durchbruchkoeffizient und die Reinigungseffizienz durch die Beziehung K in Beziehung = 1 - h|.

Der hydraulische Widerstand der Reinigungsvorrichtung Δp wird als Druckdifferenz des Gasstroms am Einlass der Vorrichtung p in und am Auslass p aus derselben bestimmt. Der Wert von Δp wird experimentell gefunden oder durch die Formel berechnet

wo ς - Koeffizient des hydraulischen Widerstands des Geräts; ρ und W - Dichte und Geschwindigkeit des Gases im Konstruktionsbereich des Geräts.

Ändert sich während des Reinigungsvorgangs der hydraulische Widerstand des Apparates (meist erhöht), so ist es notwendig, dessen Anfangs-Δp start und Endwert Δp end zu regeln. Bei Erreichen von Δр = Δр con muss der Reinigungsvorgang abgebrochen und eine Regeneration (Reinigung) des Gerätes durchgeführt werden. Letzterer Umstand ist für Filter von grundlegender Bedeutung. Für Filter ist Δhell = (2...5)Δр initial

Leistung n Gasbewegungserreger wird durch hydraulischen Widerstand und Volumenstrom bestimmt Q gereinigtes Gas

wo k- Leistungsfaktor, normalerweise k= 1.1...1.15; h m - Wirkungsgrad der Kraftübertragung vom Elektromotor zum Lüfter; normalerweise hm = 0,92 ... 0,95; h a - Lüftereffizienz; normalerweise h a \u003d 0,65 ... 0,8.

Weit verbreitete Verwendung zur Reinigung von Gasen von erhaltenen Partikeln trockene Staubsammler- Zyklone (Abb. 6.4) verschiedener Typen. Der Gasstrom wird durch das Rohr 2 tangential zur Innenfläche des Gehäuses in den Zyklon eingeleitet 1 und führt eine Rotations-Translations-Bewegung entlang des Körpers zum Bunker aus 4. Staubpartikel bilden unter Einwirkung der Zentrifugalkraft eine Staubschicht an der Zyklonwand, die zusammen mit einem Teil des Gases in den Trichter eintritt. Die Abscheidung von Staubpartikeln aus dem in den Trichter eintretenden Gas erfolgt, wenn der Gasstrom im Trichter um 180° gedreht wird. Der von Staub befreite Gasstrom bildet einen Wirbel und verlässt den Trichter, wodurch ein Gaswirbel entsteht, der den Zyklon durch das Auslassrohr verlässt 3. Die Dichtheit des Trichters ist für den normalen Betrieb des Zyklons erforderlich. Wenn der Trichter nicht hermetisch ist, wird aufgrund des Ansaugens von freundlicher Luft Staub mit der Strömung durch das Auslassrohr getragen.

Viele Probleme der Gasreinigung von Staub werden erfolgreich durch zylindrische (TsN-11, TsN-15, TsN-24, TsP-2) und konische (SK-Tsts 34, SK-TsN-34M und SDK-TsN-33) Zyklone gelöst NIIOGAZ. Zylindrische Zyklone von NIIO-GAZ wurden entwickelt, um trockenen Staub aus Aspirationssystemen aufzufangen. Sie werden zur Vorbehandlung von Gasen empfohlen und vor Filtern oder Elektrofiltern installiert.

Die konischen Zyklone von NIIOGAZ der SK-Serie, die für die Gasreinigung von Ruß ausgelegt sind, haben im Vergleich zu Zyklonen des TsN-Typs eine erhöhte Effizienz, die durch den größeren hydraulischen Widerstand der Zyklone der SK-Serie erreicht wird.

Zur Reinigung großer Gasmassen werden Batteriezyklone eingesetzt, die aus einer Vielzahl von parallel installierten Zyklonelementen bestehen. Sie sind baulich zu einem Gebäude zusammengefasst und haben eine gemeinsame Gaszu- und -abführung. Betriebserfahrungen mit Batteriezyklonen haben gezeigt, dass die Reinigungseffizienz solcher Zyklone aufgrund der Gasströmung zwischen den Zyklonelementen etwas geringer ist als die Effizienz einzelner Elemente. Die Methode zur Berechnung von Zyklonen ist in der Arbeit angegeben.

Reis. 6.4. Zyklon-Schema

Elektrische Reinigung(Elektrofilter) - eine der fortschrittlichsten Arten der Gasreinigung von darin schwebenden Staub- und Nebelpartikeln. Dieses Verfahren beruht auf der Stoßionisation von Gas im Bereich der Koronaentladung, der Übertragung der Ladung von Ionen auf Verunreinigungspartikel und deren Abscheidung auf den Niederschlags- und Koronaelektroden. Dazu werden Elektrofilter verwendet.

Aerosolpartikel, die in die Zone zwischen der Korona 7 und dem Niederschlag eintreten 2 Elektroden (Abb. 6.5), adsorbieren Ionen auf ihrer Oberfläche, nehmen eine elektrische Ladung an und erhalten dadurch eine auf die Elektrode gerichtete Beschleunigung mit einer Ladung mit entgegengesetztem Vorzeichen. Der Aufladungsprozess der Teilchen hängt von der Beweglichkeit der Ionen, der Bewegungsbahn und der Verweilzeit der Teilchen in der Zone der Koronaladung ab. Da die Mobilität negativer Ionen in Luft und Rauchgasen höher ist als die positiver, werden Elektrofilter normalerweise mit einer Korona negativer Polarität hergestellt. Die Aufladezeit von Aerosolpartikeln ist kurz und wird in Sekundenbruchteilen gemessen. Die Bewegung geladener Teilchen zur Sammelelektrode erfolgt unter Einwirkung aerodynamischer Kräfte und der Wechselwirkungskraft zwischen dem elektrischen Feld und der Ladung des Teilchens.

Reis. 6.5. Schema des Elektrofilters

Von großer Bedeutung für den Prozess der Staubabscheidung auf Elektroden ist der elektrische Widerstand von Staubschichten. Je nach Größe des elektrischen Widerstands unterscheiden sie:

1) Staub mit niedrigem elektrischem Widerstand (< 10 4 Ом"см), которые при соприкосновении с электродом мгновенно теряют свой заряд и приобретают заряд, соответствующий знаку электрода, после чего между электродом и частицей возникает сила отталкивания, стремящаяся вернуть частицу в газовый поток; противодействует этой силе только сила адгезии, если она оказывается недостаточной, то резко снижается эффективность процесса очистки;

2) Staub mit einem elektrischen Widerstand von 10 4 bis 10 10 Ohm-cm; sie lagern sich gut auf den Elektroden ab und lassen sich beim Schütteln leicht von ihnen entfernen;

3) Staub mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 10 10 Ohm-cm; sie sind in Elektrofiltern am schwierigsten abzufangen, da Partikel langsam an den Elektroden entladen werden, was die Ablagerung neuer Partikel weitgehend verhindert.

Unter realen Bedingungen kann der spezifische elektrische Widerstand von Staub durch Befeuchten des Staubgases verringert werden.

Die Bestimmung des Reinigungswirkungsgrades von Staubgas in Elektrofiltern erfolgt üblicherweise nach der Deutsch-Formel:

wo wir - Geschwindigkeit eines Teilchens in einem elektrischen Feld, m/s;

F sp ist die spezifische Oberfläche der Niederschlagselektroden, gleich dem Verhältnis der Oberfläche der Niederschlagselemente zur Strömungsgeschwindigkeit der zu reinigenden Gase, m 2 s/m 3 . Aus Formel (6.7) folgt, dass die Effizienz der Gasreinigung vom Exponenten W e F sp abhängt:

Das Design von Elektrofiltern wird durch die Zusammensetzung und Eigenschaften der zu reinigenden Gase, die Konzentration und Eigenschaften von Schwebeteilchen, die Parameter des Gasflusses, die erforderliche Reinigungseffizienz usw. bestimmt. Die Industrie verwendet mehrere typische Designs für trocken und nass Elektrofilter zur Behandlung von Prozessabgasen (Abb. 6.6) .

Die Betriebseigenschaften elektrostatischer Abscheider sind sehr empfindlich gegenüber Änderungen in der Gleichmäßigkeit des Geschwindigkeitsfeldes am Filtereinlass. Um eine hohe Reinigungseffizienz zu erzielen, ist es notwendig, eine gleichmäßige Gaszufuhr zum elektrostatischen Abscheider sicherzustellen, indem der Versorgungsgasweg richtig organisiert und Verteilergitter im Einlassteil des elektrostatischen Abscheiders verwendet werden

Reis. 6.7. Filterschema

Zur Feinreinigung von Gasen von Partikeln und tropfender Flüssigkeit werden verschiedene Verfahren eingesetzt. Filter. Der Filtrationsprozess besteht darin, Partikel von Verunreinigungen auf porösen Trennwänden zurückzuhalten, wenn sich dispergierte Medien durch sie bewegen. Ein schematisches Diagramm des Filtrationsprozesses in einer porösen Trennwand ist in Abb. 1 dargestellt. 6.7. Der Filter ist ein Körper 1, getrennt durch eine poröse Trennwand (Filterelement) 2 in zwei Hohlräume. In den Filter gelangen kontaminierte Gase, die beim Durchgang durch das Filterelement gereinigt werden. Partikel von Verunreinigungen setzen sich auf dem Einlassteil der porösen Trennwand ab und verweilen in den Poren, wobei sie eine Schicht auf der Oberfläche der Trennwand bilden 3. Für neu ankommende Partikel wird diese Schicht Teil der Filterwand, was die Filterreinigungseffizienz und den Druckabfall über dem Filterelement erhöht. Die Ablagerung von Partikeln auf der Oberfläche der Poren des Filterelements erfolgt als Ergebnis der kombinierten Wirkung des Berührungseffekts sowie von Diffusion, Trägheit und Gravitation.

Die Klassifizierung von Filtern basiert auf der Art der Filterabtrennung, der Konstruktion des Filters und seines Zwecks, der Reinigungsfeinheit usw.

Filter sind je nach Art der Trennwand: mit körniger Schichtung (fixierte, frei gegossene körnige Materialien, Pseudo-Wirbelschichten); mit flexiblen porösen Trennwänden (Stoffe, Filze, Fasermatten, Moosgummi, Polyurethanschaum usw.); mit halbstarren porösen Trennwänden (gestrickte und gewebte Netze, gepresste Spiralen und Späne usw.); mit starren porösen Trennwänden (poröse Keramiken, poröse Metalle usw.).

Schlauchfilter werden in der Industrie am häufigsten zur Trockenreinigung von Gasemissionen eingesetzt (Abb. 6.8).

Nassgaswäscher - Nassentstauber - sind weit verbreitet, da sie sich durch eine hohe Reinigungsleistung von Feinstaub mit d h auszeichnen > 0,3 Mikrometer sowie die Möglichkeit, Staub aus erhitzten und explosiven Gasen zu entfernen. Nassentstauber haben jedoch eine Reihe von Nachteilen, die ihren Anwendungsbereich einschränken: die Bildung von Schlamm während des Reinigungsprozesses, der spezielle Systeme für seine Verarbeitung erfordert; Entfernung von Feuchtigkeit in die Atmosphäre und Bildung von Ablagerungen in den Auslassgaskanälen, wenn die Gase auf die Taupunkttemperatur abgekühlt werden; Umwälzsysteme zur Wasserversorgung des Entstaubers benötigen.

Reis. 6.8. Filterbeutel:

1 - Ärmel; 2 - Rahmen; 3 - Auslassrohr;

4 - Gerät zur Regeneration;

5- Einlassrohr

Nassreinigungsgeräte arbeiten nach dem Prinzip der Ablagerung von Staubpartikeln auf der Oberfläche von Tropfen oder Flüssigkeitsfilmen. Die Sedimentation von Staubpartikeln auf der Flüssigkeit erfolgt unter Einwirkung von Trägheitskräften und Brownscher Molekularbewegung.

Reis. 6.9. Schema eines Venturiwäschers

Unter den Nassreinigungsgeräten mit Ablagerung von Staubpartikeln auf der Tropfenoberfläche sind Venturiwäscher in der Praxis eher anwendbar (Abb. 6.9). Der Hauptteil des Wäschers ist eine Venturi-Düse 2. Ein staubiger Gasstrom wird seinem Konfuserteil und durch Zentrifugaldüsen zugeführt 1 Spülflüssigkeit. Im Konfuserteil der Düse wird das Gas von der Eintrittsgeschwindigkeit (W τ = 15...20 m/s) bis zu Geschwindigkeiten im engen Bereich der Düse 30...200 m/s und mehr. Der Prozess der Staubabscheidung auf Flüssigkeitstropfen ist auf die Masse der Flüssigkeit, die entwickelte Oberfläche der Tropfen und die hohe Relativgeschwindigkeit der Flüssigkeit und der Staubpartikel im Verwirrteil der Düse zurückzuführen. Die Reinigungseffizienz hängt weitgehend von der Gleichmäßigkeit der Flüssigkeitsverteilung über den Querschnitt des Konfuserteils der Düse ab. Im Diffusorteil der Düse wird die Strömung auf eine Geschwindigkeit von 15...20 m/s abgebremst und dem Tropfenfänger zugeführt 3. Der Tropfenfänger ist üblicherweise in Form eines Durchlaufzyklons ausgeführt.

Venturiwäscher bieten eine hohe Effizienz der Aerosolreinigung bei einer anfänglichen Verunreinigungskonzentration von bis zu 100 g/m 3 . Wenn der spezifische Wasserverbrauch für die Bewässerung 0,1 ... 6,0 l / m 3 beträgt, ist die Reinigungseffizienz gleich:

Venturi-Wäscher werden häufig in Gasreinigungssystemen aus Nebeln verwendet. Die Effizienz der Luftreinigung von Nebel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von mehr als 0,3 Mikron erreicht 0,999, was durchaus vergleichbar mit Hochleistungsfiltern ist.

Zu den Nassentstaubern gehören Blasenschaum-Entstauber mit Ausfall (Abb. 6.10, a) und Überlaufgitter (Abb. 6.10, B). Bei solchen Geräten tritt Gas zur Reinigung unter dem Rost ein 3, geht durch die Löcher im Rost und sprudelt durch eine Flüssigkeits- und Schaumschicht 2, wird durch Ablagerung von Partikeln auf der Innenfläche der Gasblasen von Staub gereinigt. Die Funktionsweise der Geräte hängt von der Geschwindigkeit der Luftzufuhr unter dem Rost ab. Bei einer Geschwindigkeit von bis zu 1 m/s wird eine sprudelnde Betriebsweise der Apparatur beobachtet. Eine weitere Erhöhung der Gasgeschwindigkeit im Körper 1 der Vorrichtung auf bis zu 2...2,5 m/s geht mit dem Auftreten einer Schaumschicht über der Flüssigkeit einher, was zu einer Erhöhung der Effizienz der Gasreinigung und des Sprays führt Mitnahme aus dem Gerät. Moderne Sprudelschaumgeräte gewährleisten einen Wirkungsgrad der Gasreinigung von Feinstaub ~ 0,95 ... 0,96 bei spezifischen Wasserdurchflussraten von 0,4 ... 0,5 l / m. Die Betriebspraxis dieser Geräte zeigt, dass sie sehr empfindlich auf die ungleichmäßige Gaszufuhr unter den ausgefallenen Gittern reagieren. Ungleichmäßige Gaszufuhr führt zu lokalem Abblasen des Flüssigkeitsfilms vom Rost. Außerdem neigen die Roste der Vorrichtung zum Verstopfen.

Feige. 6.10. Schema eines Bubble-Foam-Staubabscheiders mit

gescheitert (aber) und Überlauf (B) Gitter

Um die Luft von Nebeln aus Säuren, Laugen, Ölen und anderen Flüssigkeiten zu reinigen, werden Faserfilter verwendet - Tropfenabscheider. Das Funktionsprinzip basiert auf der Ablagerung von Tropfen auf der Oberfläche der Poren, gefolgt vom Flüssigkeitsstrom entlang der Fasern zum unteren Teil des Tropfenabscheiders. Die Abscheidung von Flüssigkeitströpfchen erfolgt unter Einwirkung der Brownschen Diffusion oder des Trägheitsmechanismus der Abscheidung von Schadstoffpartikeln aus der Gasphase an den Filterelementen, abhängig von der Filtrationsrate Wf. Tropfenabscheider werden unterteilt in langsam laufende (W f ≤ d 0,15 m/s), bei denen der Mechanismus der diffusen Tropfenabscheidung überwiegt, und schnell laufende (W f = 2...2,5 m/s), bei denen Die Abscheidung erfolgt hauptsächlich unter dem Einfluss von Trägheitskräften.

Das Filterelement des Niedergeschwindigkeits-Tropfenabscheiders ist in Abb. 1 dargestellt. 6.11. In den Raum zwischen zwei Zylindern 3, aus Netzen, wird ein faseriges Filterelement eingelegt 4, die mit einem Flansch befestigt ist 2 zum Körper des Tropfenabscheiders 7. Flüssigkeit lagert sich am Filterelement ab; fließt nach unten zum unteren Flansch 5 und durch das Wasserdichtungsrohr 6 und Glas 7 wird aus dem Filter abgelassen. Faserförmige Tropfenabscheider mit niedriger Geschwindigkeit bieten eine hohe Gasreinigungseffizienz (bis zu 0,999) von Partikeln, die kleiner als 3 µm sind, und fangen größere Partikel vollständig ein. Faserige Schichten werden aus Glasfasern mit einem Durchmesser von 7...40 Mikron gebildet. Die Schichtdicke beträgt 5...15 cm, der hydraulische Widerstand von Trockenfilterelementen beträgt -200...1000 Pa.

Reis. 6.11. Filterelementdiagramm

Nebelabscheider mit niedriger Geschwindigkeit

Hochgeschwindigkeits-Tropfenabscheider sind kleiner und bieten eine Reinigungseffizienz von 0,9...0,98 bei D/"= 1500...2000 Pa von Nebel mit Partikeln kleiner als 3 µm. In solchen Tropfenabscheidern, die erfolgreich in verdünnten und konzentrierten Säuren und Laugen arbeiten, werden Filze aus Polypropylenfasern als Filterpackung verwendet.

In Fällen, in denen die Durchmesser der Nebeltröpfchen 0,6 ... 0,7 µm oder weniger betragen, ist es zum Erzielen einer akzeptablen Reinigungseffizienz erforderlich, die Filtrationsgeschwindigkeit auf 4,5 ... 5 m/s zu erhöhen, was zu a führt merkliche Spritzermitnahme von der Ausgangsseite des Filterelements (Splash-Drift tritt normalerweise bei Geschwindigkeiten von 1,7 ... 2,5 m / s auf). Durch den Einsatz von Tropfenabscheidern in der Konstruktion des Tropfenabscheiders ist es möglich, den Strahlmitriss deutlich zu reduzieren. Um Flüssigkeitspartikel größer als 5 Mikrometer abzufangen, werden Sprühfallen aus Maschenpackungen verwendet, bei denen Flüssigkeitspartikel aufgrund von Berührungseffekten und Trägheitskräften aufgefangen werden. Die Filtrationsgeschwindigkeit in den Sprühfallen darf 6 m/s nicht überschreiten.

Auf Abb. 6.12 zeigt schematisch einen Hochgeschwindigkeits-Faserabscheider mit zylindrischem Filterelement. 3, das ist eine perforierte Trommel mit einem Blinddeckel. In der Trommel ist grobfaseriger Filz mit einer Dicke von 3...5 mm eingebaut. Um die Trommel herum ist an ihrer Außenseite eine Sprühfalle 7 angeordnet, die aus einem Satz perforierter flacher und gewellter Schichten aus Vinylkunststoffbändern besteht. Der Spritzfänger und das Filterelement sind unten in der Flüssigkeitsschicht eingebaut

Reis. 6.12. Diagramm eines Hochgeschwindigkeits-Tropfenabscheiders

Zur Reinigung der Ansaugluft von Verchromungsbädern, die Nebel und Spritzer von Chrom- und Schwefelsäure enthält, werden Faserfilter vom Typ FVG-T eingesetzt. Im Körper befindet sich eine Kassette mit einem Filtermaterial - Nadelfilz, bestehend aus Fasern mit einem Durchmesser von 70 Mikrometern, einer Schichtdicke von 4 ... 5 mm.

Das Absorptionsverfahren - Reinigung von Gasemissionen aus Gasen und Dämpfen - basiert auf der Absorption letzterer durch Flüssigkeit. Für diesen Einsatz Absorber. Entscheidende Bedingung für die Anwendung des Absorptionsverfahrens ist die Löslichkeit der Dämpfe oder Gase im Absorptionsmittel. Um Ammoniak, Chlor oder Fluorwasserstoff aus Prozessabgasen zu entfernen, ist es daher ratsam, Wasser als Absorptionsmittel zu verwenden. Für einen hocheffizienten Absorptionsprozess sind spezielle Konstruktionslösungen erforderlich. Sie werden in Form von Packungstürmen (Abb. 6.13), Düsensprudelschaum und anderen Wäschern verkauft. Die Beschreibung des Reinigungsprozesses und die Berechnung der Geräte sind in der Arbeit enthalten.

Reis. 6.13. Gepacktes Turmschema:

1 - Düse; 2 - Sprinkler

Arbeit Chemisorber basiert auf der Absorption von Gasen und Dämpfen durch flüssige oder feste Absorber unter Bildung schwerlöslicher oder schwerflüchtiger chemischer Verbindungen. Die Hauptapparate zur Durchführung des Verfahrens sind Füllkörperkolonnen, Sprudelschaumapparate, Venturiwäscher etc. Chemisorption - eines der gängigen Verfahren zur Reinigung von Abgasen von Stickoxiden und Säuredämpfen. Die Reinigungseffizienz von Stickoxiden beträgt 0,17 ... 0,86 und von Säuredämpfen - 0,95.

Das Adsorptionsverfahren basiert auf der Fähigkeit einiger feiner Feststoffe, einzelne Komponenten eines Gasgemisches selektiv an ihrer Oberfläche zu extrahieren und zu konzentrieren. Verwenden Sie für diese Methode Adsorptionsmittel. Als Adsorbentien oder Absorber werden Substanzen verwendet, die eine große Oberfläche pro Masseneinheit haben. So erreicht die spezifische Oberfläche von Aktivkohlen 10 5 ... 10 6 m 2 /kg. Sie werden verwendet, um Gase von organischen Dämpfen zu reinigen, unangenehme Gerüche und gasförmige Verunreinigungen zu entfernen, die in geringen Mengen in Industrieabgasen enthalten sind, sowie flüchtige Lösungsmittel und eine Reihe anderer Gase. Als Adsorptionsmittel werden auch einfache und komplexe Oxide (Aktivtonerde, Kieselgel, Aktivtonerde, synthetische Zeolithe oder Molekularsiebe) eingesetzt, die eine höhere Selektivität als Aktivkohlen aufweisen.

Strukturell werden Adsorber in Form von Behältern hergestellt, die mit einem porösen Adsorptionsmittel gefüllt sind, durch das der zu reinigende Gasstrom gefiltert wird. Adsorber werden verwendet, um Luft von Dämpfen von Lösungsmitteln, Ether, Aceton, verschiedenen Kohlenwasserstoffen usw. zu reinigen.

Adsorber werden häufig in Atemschutzgeräten und Gasmasken verwendet. Patronen mit einem Adsorptionsmittel sollten streng gemäß den im Pass des Atemschutzgeräts oder der Gasmaske angegebenen Betriebsbedingungen verwendet werden. Daher sollte das filtrierende Antigas-Atemschutzgerät RPG-67 (GOST 12.4.004-74) gemäß den in der Tabelle angegebenen Empfehlungen verwendet werden. 6.2 und 6.3.

Alle bekannten Verfahren und Mittel zum Schutz der Atmosphäre vor chemischen Verunreinigungen lassen sich in drei Gruppen einteilen.

Die erste Gruppe umfasst Maßnahmen zur Verringerung der Emissionsrate, d. h. Abnahme der emittierten Stoffmenge pro Zeiteinheit. Die zweite Gruppe umfasst Maßnahmen zum Schutz der Atmosphäre durch Aufbereitung und Neutralisierung schädlicher Emissionen mit speziellen Reinigungssystemen. Die dritte Gruppe umfasst Maßnahmen zur Standardisierung von Emissionen sowohl bei einzelnen Unternehmen und Geräten als auch in der Region insgesamt.

Um die Emissionsleistung chemischer Verunreinigungen in die Atmosphäre zu verringern, werden am häufigsten verwendet:

Weniger umweltfreundliche Kraftstoffe durch umweltfreundliche ersetzen;

Verbrennung von Kraftstoff mit spezieller Technologie;

Schaffung geschlossener Produktionskreisläufe.

Im ersten Fall wird Kraftstoff mit einer niedrigeren Luftverschmutzungsnote verwendet. Bei der Verbrennung verschiedener Brennstoffe können Indikatoren wie der Aschegehalt, die Menge an Schwefeldioxid und Stickoxiden in den Emissionen stark variieren, daher wurde ein Gesamtindikator der Luftverschmutzung in Punkten eingeführt, der den Grad der schädlichen Auswirkungen auf den Menschen widerspiegelt. So ist es für Schiefer 3,16, Kohle in der Nähe von Moskau - 2,02, Ekibastuz-Kohle - 1,85, Berezovsky-Kohle - 0,50, Erdgas - 0,04.

Die Brennstoffverbrennung nach einer speziellen Technologie (Abb. 4.2) erfolgt entweder in einem Wirbelbett oder durch deren Vorvergasung.

Zur Reduzierung der Schwefelemissionsrate werden feste, pulverförmige oder flüssige Brennstoffe in einer Wirbelschicht verbrannt, die aus festen Partikeln von Asche, Sand oder anderen (inerten oder reaktiven) Stoffen gebildet wird. Feste Partikel werden in die vorbeiströmenden Gase eingeblasen, wo sie verwirbeln, sich intensiv vermischen und eine erzwungene Gleichgewichtsströmung bilden, die im Allgemeinen die Eigenschaften einer Flüssigkeit hat.

Reis. 4.2. Schema eines Wärmekraftwerks mit Rauchgasnachverbrennung und Sorptionsmitteleinspritzung: 1 - Dampfturbine; 2 - Brenner; 3 - Kessel; 4 - Elektroabscheider; 5 - Generator

Kohle- und Ölbrennstoffe werden einer Vorvergasung unterzogen, aber in der Praxis wird am häufigsten Kohlevergasung verwendet. Da die Produktions- und Abgase in Kraftwerken effektiv gereinigt werden können, sind die Konzentrationen von Schwefeldioxid und Feinstaub in ihren Emissionen minimal.

Einer der vielversprechenden Wege, die Atmosphäre vor chemischen Verunreinigungen zu schützen, ist die Einführung geschlossener Produktionsprozesse, die die in die Atmosphäre freigesetzten Abfälle minimieren, indem sie wiederverwendet und verbraucht werden, d. h. in neue Produkte umgewandelt werden.

1. Klassifizierung von Luftreinigungssystemen und deren Parameter

Luftschadstoffe werden je nach Aggregatzustand in Staub, Nebel und Gasdampfverunreinigungen eingeteilt. Industrielle Emissionen, die suspendierte Feststoffe oder Flüssigkeiten enthalten, sind Zweiphasensysteme. Die kontinuierliche Phase in dem System sind Gase und die dispergierte Phase sind feste Teilchen oder Flüssigkeitströpfchen.

Luftreinigungssysteme aus Staub (Abb. 4.3) werden in vier Hauptgruppen unterteilt: Trocken- und Nassentstauber sowie Elektrofilter und Filter.

Reis. 4.3. Systeme und Verfahren zur Reinigung schädlicher Emissionen

Bei erhöhtem Staubgehalt der Luft kommen Entstauber und Elektrofilter zum Einsatz. Filter werden zur Feinreinigung von Luft mit einer Schadstoffkonzentration von weniger als 100 mg/m 3 eingesetzt.

Um die Luft von Nebeln (z. B. Säuren, Laugen, Ölen und anderen Flüssigkeiten) zu reinigen, werden Filtersysteme, sogenannte Tropfenabscheider, verwendet.

Die Mittel zum Schutz der Luft vor Gasdampfverunreinigungen hängen von der gewählten Reinigungsmethode ab. Je nach Art des Ablaufs physikalischer und chemischer Prozesse die Methode der Absorption (Waschen von Emissionen mit Lösungsmitteln von Verunreinigungen), Chemisorption (Waschen von Emissionen mit Lösungen von Reagenzien, die Verunreinigungen chemisch binden), Adsorption (Absorption von gasförmigen Verunreinigungen durch Katalysatoren) und thermische Neutralisation werden unterschieden. Alle Verfahren zum Absaugen von Schwebstoffen aus der Luft umfassen üblicherweise zwei Arbeitsgänge: das Abscheiden von Staubpartikeln oder Flüssigkeitströpfchen auf trockenen oder nassen Oberflächen und das Entfernen von Sedimenten von den Ablagerungsflächen. Die Hauptoperation ist die Sedimentation, nach der eigentlich alle Entstauber klassifiziert werden. Die zweite Operation ist jedoch trotz ihrer scheinbaren Einfachheit mit der Überwindung einer Reihe technischer Schwierigkeiten verbunden, die oft einen entscheidenden Einfluss auf die Reinigungseffizienz oder die Anwendbarkeit eines bestimmten Verfahrens haben.

Die Wahl der einen oder anderen Staubsammelvorrichtung, die ein System von Elementen ist, die einen Staubsammler, eine Entladeeinheit, eine Steuerausrüstung und einen Ventilator umfassen, wird durch die dispergierte Zusammensetzung der aufzufangenden industriellen Staubpartikel vorgegeben. Da die Partikel eine Vielzahl von Formen haben (Kugeln, Stäbchen, Plättchen, Nadeln, Fasern usw.), ist der Größenbegriff für sie beliebig. Im Allgemeinen ist es üblich, die Größe eines Partikels durch eine Größe zu charakterisieren, die die Geschwindigkeit seiner Ablagerung bestimmt – den Sedimentationsdurchmesser. Damit ist der Durchmesser der Kugel gemeint, deren Sinkgeschwindigkeit und Dichte gleich der Sinkgeschwindigkeit und Teilchendichte sind.

Um Emissionen von flüssigen und festen Verunreinigungen zu reinigen, werden verschiedene Ausführungen von Fangvorrichtungen verwendet, die nach dem Prinzip arbeiten:

Trägheitsabsetzen durch eine scharfe Richtungsänderung des Ausstoßgeschwindigkeitsvektors, während feste Partikel unter der Wirkung von Trägheitskräften dazu neigen, sich in die gleiche Richtung zu bewegen und in den Aufnahmetrichter zu fallen;

Sedimentation unter Einwirkung von Gravitationskräften aufgrund der unterschiedlichen Krümmung der Trajektorien der Bewegung der Komponenten des Auswurfs (Gase und Partikel), deren Geschwindigkeitsvektor horizontal gerichtet ist;

Abscheidung unter Einwirkung von Zentrifugalkräften, indem der Auswurf innerhalb des Zyklons in eine Rotationsbewegung versetzt wird, während Feststoffpartikel durch die Zentrifugalkraft auf das Gitter geschleudert werden, da die Zentrifugalbeschleunigung im Zyklon bis zu tausendmal größer ist als die Erdbeschleunigung, dadurch können auch sehr kleine Partikel aus dem Auswurf entfernt werden;

Mechanische Filtration - Filtration des Ausstoßes durch eine poröse Trennwand (mit faserigem, körnigem oder porösem Filtermaterial), bei der Aerosolpartikel zurückgehalten werden und die Gaskomponente vollständig hindurchtritt.

Der Reinigungsprozess von schädlichen Verunreinigungen ist durch drei Hauptparameter gekennzeichnet: Gesamtreinigungseffizienz, hydraulischer Widerstand, Produktivität. Die Gesamtreinigungseffizienz zeigt den Grad der Reduzierung schädlicher Verunreinigungen im verwendeten Mittel und wird durch den Koeffizienten charakterisiert

wobei C in und C out die Konzentrationen schädlicher Verunreinigungen vor und nach dem Reinigungsmittel sind. Der hydraulische Widerstand ist definiert als die Druckdifferenz am Einlass R in und Ausfahrt R Ausfahrt aus dem Reinigungssystem:

wobei ξ der Koeffizient des hydraulischen Widerstands ist; p und v - Dichte (kg / m 3) bzw. Luftgeschwindigkeit (m / s) im Reinigungssystem.

Die Leistung von Reinigungssystemen zeigt, wie viel Luft pro Zeiteinheit (m 3 / h) durch sie hindurchgeht.