Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Апреля 2012 в 00:12, курсовая работа
Как известно, без пищи человек может прожить десятки дней, без воды – несколько дней, а без воздуха – всего несколько минут.
В промышленности и на транспорте воздух является важнейшим сырьем, необходимым главным образом для горения топлива, охлаждения и транспортирования отходов. Главными загрязнителями воздуха в промышленности являются: энергетика, цветная металлургия, черная металлургия, нефтедобыча, нефтепереработка. Возникают экологические проблемы, такие как «озоновые дыры», кислотные дожди «парниковый эффект».
В качестве сухих пылеулавливающих аппаратов используются пылевые камеры, различные типы циклонов, волокнистые и тканевые фильтры.
Аппараты, применяемые для поглощения газовых компонентов, содержащихся в выбросах, в зависимости от способа очистки делятся на абсорбционные, адсорбционные и каталитического окисления. Абсорбционные аппараты находят наибольшее применение в промышленности. Такие аппараты классифицируются по характеру поверхности раздела фаз газ – жидкость: барботажные и распыляющие (струйные газопромыватели, полые скрубберы, аппараты Вентури) и пленочные (скрубберы с различной насадкой) аппараты. На промышленных предприятиях как в нашей стране, так и за рубежом, наибольшее применение получили следующие газоочистные аппараты: циклоны, батарейные и одиночные, пылевые камеры, аппараты Вентури, насадочные и полые скрубберы, струйные и пенные газопромыватели, электрофильтры.
Среди одиночных циклонов наиболее распространены циклоны НИИОГАЗА марок ЦН-11 и ЦН-15, циклоны ВЦНИИОТ и ВНИИОТ. Циклоны такого типа применяются для улавливания пылевых частиц размером более 8 мкм. Батарейные циклоны применяют для очистки больших количеств газов, более 20 м3/с. Они как правило используются в качестве первой ступени очистки дымовых газов.
Насадочные и полые скрубберы нашли успешное применение для поглощения газообразных компонентов из газовых выбросов. Аппарат Вентури можно эффективно использовать как для очистки от пылевых частиц, так и от газов, а также для процессов абсорбции (хемосорбции) различных компонентов из дымовых газов.
Струйный газопромыватель широко применяют для улавливания пыли и газов. Как абсорбер, струйный газопромыватель применяют для поглощения серусодержащих и других компонентов.
В качестве аппаратов электрической очистки газов от пылевых частиц используются электрофильтры. По способу удаления с электродов осажденных частиц пыли электрофильтры подразделяются на сухие и мокрые. По числу электрических полей подразделяются на однопольные и многопольные. В зависимости от направления движения газов в электрофильтре они подразделяются на горизонтальные и вертикальные.
Из сухих электрофильтров, выпускаемых отечественной промышленностью, наиболее широко применяют электрофильтры типа УГ (унифицированные горизонтальные) для очистки газов при температуре до 523 К. Мокрые электрофильтры рассчитаны на очистку газов при температуре 313-333 К. Для очистки газов от серной кислоты, оксидов мышьяка и селена применяют электрофильтры типа ПМК – вертикальные однопольные с шестигранными трубчатыми осадительными и коронирующими электродами.
Для очистки дымовых газов тепловых электростанций широкое применение получили электрофильтры, мокрые золоуловители и батарейные циклоны. Батарейные циклоны являются надежными в эксплуатации золоуловителями. Их положительным качеством по сравнению, например, с электрофильтрами является увеличение степени очистки при росте скорости движения газов[3].
Агрегатное состояние газа как носителя вредных выбросов в отличие от
воды не позволяет его собрать воедино, очистить и пустить снова в технологический процесс. Газообразные выбросы частично очищают и направляют в дымовые трубы. При этом чем они выше, тем лучше происходит рассеивание газов. Кроме того, воздух не является таким ценным сырьем, как вода, и его повторное использование экономически менее эффективно[2].
С целью снижения приземных концентраций вредных веществ до санитарных норм в нашей стране предусмотрена система природоохранных мероприятий, включающая повышение эффективности действующих установок пылеулавливания и газоочистки, внедрение замкнутых воздушных циклов с частичной рециркуляцией воздуха, разработку и внедрение безотходных и малоотходных производств и технологических процессов.
При организации замкнутого воздушного цикла загрязненный воздух, удаляясь от технологического оборудования и из рабочей зоны, проходит пыле- и газоуловители и частично выбрасывается в атмосферу. Из основной массы выбросов такая система позволяет извлекать многие загрязняющие атмосферу вещества. Например, улавливание SO2 из отходящих газов медеплавильных производств не только обеспечивает существенное предотвращение его выброса в атмосферу, но и дает возможность организовать многотоннажное производство утильной серной кислоты, которая используется для производства двойного суперфосфата[3].
В системах кондиционирования воздуха и пневмотранспорта воздух может быть использован многократно, так как он не вступает в химические реакции, однако его необходимо очищать от вредных взвешенных частиц.
При работе в замкнутых системах (под водой или в космосе) без регенерации и повторного использования воздуха обойтись нельзя. Здесь его очистка проходит с учетом высоких гигиенических требований[2].
Важными направлениями предотвращения загрязнения атмосферы
вредными веществами являются переход на использование экологически безопасных источников энергии; замена в автомобилях двигателей внутреннего сгорания, работающих на углеводородном топливе, на электродвигатели;
широкое внедрение видов общественного транспорта, не загрязняющих атмосферный воздух: метрополитен, скоростные железные дороги и т. п.
Новая технология производства черных металлов – бездоменная и бескоксовая металлургия – позволит снизить удельные выбросы вредных газов в три раза.
Огромное значение для охраны окружающей среды имеет новое направление в технике производства металлов – порошковая металлургия. Преимущества – снижение загрязнения атмосферы, имеющего место при работе обычных металлургических заводов.
Требования к качеству воздушной среды, в том числе к чистоте воздуха, постоянно возрастает. В связи с этим необходимо целенаправленно разрабатывать и внедрять новые методы, технологические процессы и оборудование для их осуществления, способствующие значительному снижению или полному предотвращению загрязнения воздушного бассейна технологическими выбросами[3].
Пыль является одной из разновидностей аэрозолей, то есть дисперсных систем, состоящих из твердых или жидких частиц (дисперсной фазы), взвешенных в газовой (дисперсной) среде, а именно аэрозолью с твердыми частицами диспергационного происхождения. Такие частицы образуются при измельчении твердых тел, например при дроблении руд, механической обработке древесины и т. д.
Аэрозоли с твердыми частицами, образовавшимися в результате объемной конденсации перенасыщенных паров, называются дымами. К ним относятся аэрозоли, возникающие при горении, плавке металлов и их сварке.
Аэрозоли с жидкими частицами называют туманами.
Иногда аэрозолями называют дисперсные системы с частицами размером менее 10 мкм.
Пыль, содержащаяся в воздушных выбросах, в зависимости от ее дисперсности либо оседает на поверхность земли вблизи места выброса, либо разносится воздушными потоками, образуя долгоживущее загрязнение атмосферы Земли. И в том, и в другом случае выбрасываемая пыль причиняет ущерб, для ограничения которого необходимо стремиться к возможно более полному ее улавливанию[4].
Устройство пылеулавливающих сооружений необходимо в тех случаях, когда выделяющаяся в технологических процессах пыль при попадании в воздух производственных помещений или в атмосферный воздух может создавать концентрации, превышающие допустимые значения, установленные санитарными нормами или какими-либо другими нормативными документами.
В деревообрабатывающих производствах источники выделения пыли бывают двух видов. К первому виду источников относится технологическое оборудование, при работе которого пыль, а так же более крупные частицы (опилки, стружка) образуются в качестве отходов механической обработки древесных и других материалов. Ко второму виду источников относится технологическое оборудование, в том числе конвейеры, в которых измельченные материалы являются полуфабрикатами в технологических процессах.
Пылеулавливающие сооружения называются системами аспирации.
Ни одно современное деревообрабатывающее производство – от крупных специализированных предприятий, насчитывающих сотни единиц оборудования, до небольших мастерских вспомогательного назначения – не может функционировать без систем аспирации.
Аспирационный воздух в смеси с удаляемыми от технологического оборудования материалами – один из видов технологических выбросов в атмосферу на современных деревообрабатывающих производствах. Содержащаяся в этих выбросах древесная и другая пыль загрязняет атмосферный воздух. Кроме того, пыль и другие измельченные материалы, входящие в состав аспирационных выбросов, - опилки, стружка, - являясь отходами в одних технологических процессах , могут служить сырьем для
других. Поэтому в системах аспирации, как правило, применяются аппараты для улавливания твердых частиц или для очистки аспирационных выбросов[5].
Принятое в проекте оборудование должно соответствовать условиям очистки, то есть физическим и химическим свойствам улавливаемой пыли и очищаемого воздуха, его количеству и особенностям эксплуатации очистного оборудования. Эти условия характеризуются еще большим многообразием, чем условия очистки атмосферного воздуха. В значительно большем диапазоне и в самых различных сочетаниях изменяется дисперсность пыли, являющаяся основным показателем для выбора пылеуловителей требуемой эффективности. Возникает необходимость в учете пластичности пыли, ее слипаемости и влажности.
Некоторые виды пыли способны растворяться в процессе мокрой очистки, а затем образовывать в пылеуловителях кристаллические отложения; другие обладают гидравлическими свойствами и подобно цементу схватываются в увлажненном состоянии, создавая твердые корки. Очищаемый воздух часто содержит пары и возгоны различных веществ, конденсирующихся и выпадающих в процессе очистки, аэрозоли смолистых веществ и агрессивные газовые примеси, разрушающие пылеуловители.
При выборе пылеуловителей обычно стремятся исходить из каталожных показателей эффективности улавливания отдельных фракций пыли, но пока более надежной основой для правильного выбора оборудования является практика эксплуатации. Используя на проектируемом объекте пылеуловители, применение которых в идентичных условиях уже дало хороший эффект, можно быть уверенным в успехе.
Ответственной задачей является выбор сухого или мокрого способа пылеулавливания. Главное преимущество первого способа – получение уловленной пыли в виде порошка, главный недостаток второго – необходимость обработки шламовых вод.
Задача решается однозначно, если необходимая эффективность может быть достигнута применением простых сухих пылеуловителей – гравитационных или инерционных.
Сухие инерционные пылеуловители, как правило, имеют простую конструкцию, обладают большой пропускной способностью и несложны в эксплуатации. Ввиду этих преимуществ некоторые виды инерционных пылеуловителей получили широкое распространение. Наиболее характерными представителями этих пылеуловителей являются циклоны[4].
Циклоны – наиболее распространенный вид пылеулавливающих аппаратов в деревообрабатывающих производствах. Они удовлетворяют требованиям санитарных и природоохранных норм при минимальных затратах на очистку газо-воздушной смеси[5].
В деревообрабатывающей промышленности широко используют циклоны Гипродрева, Гипродревпрома (Ц), циклоны типа К, ВЦНИИОТа, СИОТа и НИИОгаза.
Циклоны Гипродрева предназначены для очистки воздуха от грубых фракций пыли (более 40 мкм).
Более эффективны циклоны Гипродревпрома (Ц). Отличительной особенностью циклона является конструкция выхлопной трубы, поверхность которой во внутренней части циклона образует жалюзи. Такое исполнение повышает эффективность улавливания крупной пыли. К недостаткам конструкции циклона следует отнести повышенное сопротивление и забивание жалюзи в процессе эксплуатации. Это ухудшает пылеосадительные свойства циклона и приводит к увеличению потерь напора.
Циклоны К используют в системах пневмотранспорта стружки и древесных отходов. Циклоны эффективно осаждают только стружку, опилки и крупные Фракции пыли. Циклоны К характеризуются повышенными потерями напора, что объясняется наличием рассекателя в выходном патрубке.
В практике пылеулавливания находят также применение циклоны с расширяющимся конусом конструкции ВЦНИИИТ . Они имеют некоторое
преимущество по сравнению с другими циклонами ввиду отсутствия подсоса в бункере и устойчивости к абразивному износу их конической части.
Существует несколько типов циклонов НИИОГаза: ЦН-11, -15, -15у, -24 и другие. Как наиболее эффективные, циклоны ЦН-11 рекомендованы к широкому внедрению для очистки воздуха от грубых фракций пыли.
Циклон ЦН-15 хотя и менее эффективен, чем ЦН-11, но имеет большее значение коэффициента гидравлического сопротивления при одной и той же эффективности пылеуловителя[7].
Циклоны СИОТ (Свердловского института охраны труда) отличаются высокой эффективностью. Они совсем не имеют цилиндрической части, поэтому их выхлопная труба вводится в конус. Особенностью циклонов СИОТ является также треугольное сечение входного патрубка. Коэффициент местного сопротивления циклона с улиточным раскручивателем = 3,9. Рекомендуемая скорость входа воздуха 15-18 м/с. Производительность циклонов 1,5…10 тыс. м3/ч. Циклоны СИОТ имеют небольшую высоту, их применение целесообразно в невысоких помещениях[4].