Тема 6 Вопрос 6.6 Методы очистки и обезвреживания промышленных газообразных выбросов

Промышленными газообразными отходами (ПГО) называются технологические газовые выбросы («сдувки») и выбросы вентиляционных систем, подлежащие очистке до санитарных требований от токсичных продуктов. Промышленные газовые выбросы могут быть классифицированы следующим образом:

ПГОт - промышленные газообразные отходы, содержащие токсичные компоненты в виде взвешенных частиц пыли и тумана (ПГОт.н - если токсичные компоненты неорганического происхождения, ПГОт.о - токсичные компоненты органического происхождения).

ПГОг - промышленные газообразные отходы, содержащие токсичные компоненты в виде парообразных и газообразных примесей (ПГОг.н - если токсичные компоненты неорганического происхождения, ПГОг.о - токсичные компоненты органического происхождения, ПГОг.о.н - токсичные компоненты органического и неорганического происхождения).

Предлагаемая классификация промышленных газообразных отходов и методы, применяемые для их очистки (абсорбционные, адсорбционные, электрические, механические, термические и конденсационные), приведены в таблице.

Эффективность применения данных методов очистки определяется в первую очередь санитарными и техническими требованиями и зависит от физико-химических свойств токсичных примесей, от состава и активности реагентов, применяемых для очистки, а также от конструкции оборудования для обезвреживания. Поэтому методы очистки газов для групп ПГОт и ПГОг будут различаться как по конструкциям применяемых аппаратов, так и по технологии обезвреживания.

Очистка газообразных выбросов от взвешенных частиц пыли или тумана (ПГОт).

Очистка технологических и вентиляционных выбросов от взвешенных частиц (пыли или тумана) на практике осуществляется в аппаратах различных конструкций, которые подразделяются на четыре основные группы:

1. Механические пылеуловители (циклоны и мультициклоны, пылеотстойные или пылеосадительные камеры, инерционные пыле- и брызгоуловители). Аппараты этой группы применяются обычно для предварительной очистки газа. Пылеосадительные камеры улавливают частицы размером более 40…50 мк, и их эффективность не превышает 40…50%. Ограниченное применение находят и инерционные пылеуловители - их используют для улавливания пыли с размером частиц более 25…30 мк. Циклоны позволяют улавливать пыль с размером частиц 10…200 мк.

2. Мокрые пылеуловители (полые, насадочные или барботажные скрубберы, пенные аппараты, трубы Вентури и др.) более эффективны, чем сухие механические аппараты по очистке газов. Полый скруббер при гидравлическом сопротивлении 20…25 мм вод. ст. улавливает частицы пыли диаметром более 10 мк, а с помощью трубок Вентури при сопротивлении 1000 мм вод. ст. можно уловить частицы пыли диаметром менее 1 мк.

3. Фильтры (волокнистые, кассетные, с насыпными слоями зерненого материала, масляные и др.) улавливают частицы диаметром от 0,5 мк. Наиболее распространены рукавные фильтры, которые могут обеспечить эффективность очистки до 99% и более. В последнее время для очистки ПГОт получили широкое применение эффективные фильтры, где в качестве фильтрующей ткани используются высокотемпературные и коррозионностойкие материалы (стекловолокно, керамические и металлокерамические фильтры и др.).

4. Электрофильтры - аппараты тонкой очистки газов, они улавливают частицы размером от 0,01 мк. Степень очистки ПГО электрофильтрами зависит от числа электрических полей и может достигать 99,9% и более.

Необходимая степень очистки газов иногда может быть достигнута лишь комбинацией нескольких аппаратов одного или разных типов, например, циклона и рукавного фильтра. Эффективность работы фильтров определяется путем измерения концентрации пыли на выходе с фильтров, например, оптическими пылемерами, при одновременном измерении объема выбрасываемого воздуха, например, ультразвуковыми зондовыми расходомерами. 

Очистка выбросов от газов или паров (ПГОг).

Токсичные примеси, содержащиеся в отходящих газах, могут быть удалены различными способами. Наиболее распространены абсорбционный, адсорбционный, электрический способы, а также конденсация и сжигание:

• Абсорбционный метод очистки основан на поглощении жидкими реагентами токсичных газов и паров из их смесей с воздухом. Одной из установок такого рода является скруббер. Загрязненный воздух поступает в нижнюю часть установки, проходит через смоченную поглотительным раствором насадку и выбрасывается в атмосферу. Поглотительный раствор из специальной емкости насосом подается в верхнюю часть скруббера и стекает вниз, орошая насадку. В зависимости от вида поглощаемого вещества и поглотительного раствора эффективность данного метода колеблется в широких пределах и может достигать значительной величины.

• Адсорбционный метод основан на поглощении вредных газов и паров с помощью твердых сорбентов (силикагелей, активированных углей, цеолитов и др.). Наиболее часто указанный метод применяется для улавливания и возвращения в производство паров органических растворителей для их последующей рекуперации.

• Конденсационный метод очистки газовых выбросов основан на выделении паров из воздуха в специальных аппаратах (конденсаторах). Метод требует значительного расхода энергии и используется в настоящее время крайне редко.

• Метод сжигания органических примесей применяется в тех случаях, когда возвращение примесей в производство невозможно или нецелесообразно. В последнее время получило развитие каталитическое сжигание вредных выбросов. Если термическое сжигание применяется главным образом при высокой концентрации примесей и значительном содержании в газах кислорода при температуре 800…1100 °С, то при каталитическом методе окисления температура не превышает 250…300 °С. Каталитическая очистка в 2-3 раза дешевле высокотемпературного сжигания при достаточно высокой эффективности процесса.

Применение только одного метода очистки выбросов от газов и паров, как правило, не обеспечивает очистку выбросов до санитарных требований. Только комбинация различных методов позволяет решить эту задачу. Наиболее эффективными методами очистки газов от токсичных продуктов органического происхождения являются каталитическое дожигание и сжигание в циклонной печи, причем температура отходящих из печи газов должна быть не ниже 950…1000 °С. При температуре 700…850 °С (что имеет место при сжигании паров акролеина и сточных вод, содержащих фосфорорганические инсектициды) происходит неполное сгорание веществ.