8.1.4 Подход к выбору газоочистных устройств для улавливания взвешенных частиц

Сравнительные характеристики применяемых на практике пылеуловителей приведены в табл. 7.1 [16]. Улавливание достаточно крупных частиц пыли целесообразно осуществлять в центробежных пылеуловителях. В случае же улавливания мелких частиц пыли, а также повышенных требований к эффективности очистки применяются мокрые пылеуловители (скрубберы), тканевые фильтры или электрофильтры (сухие и мокрые) [29,30].

Решающее значение при выборе между мокрым и сухим способами очистки приобретают производственные факторы. Скрубберы просты в эксплуатации и меньше по объему, чем фильтры, т.е. их применение связано с меньшими капзатратами. В то же время обеспечение высоких значений эффективности улавливания пыли в скрубберах требует больших энергетических (эксплуатационных) затрат.

Плохое смачивание улавливаемых частиц сказывается на эффективности только при работе мокрых аппаратов с рециркуляцией (без промежуточных отстойников, осветлителей и т.п.). Концентрация взвеси в оборотной воде в этом случае не должна превышать 2-3 г/л.

К общим недостаткам мокрых аппаратов относятся:

- необходимость обработки шламов, отходящих из аппаратов, с целью возвращения оборотной воды на газоочистку;

- возможность зарастания систем трубопроводов отложениями, если пыль обладает склонностью к цементации при обработке водой;

- коррозионное воздействие среды при наличии в газе агрессивных соединений, ухудшение условий рассеивания при выбросе очищенных газов из трубы за счет низких температур газов, так как газы после прохождения мокрых газоочисток, как правило, имеют температуру точки росы.

Мокрые методы предпочтительны, если необходимо глубокое охлаждение газов или улавливаемые частицы используются в дальнейшем в производстве в виде растворов или суспензий. Следует также иметь в виду, что мокрый отвод уловленной пыли значительно проще, чем организация герметичной выгрузки пыли из сухих пылеуловителей.

Кроме того, применение скрубберов оправдано, когда одновременно с улавливанием пыли осуществляется абсорбция газообразных веществ. Мокрые методы приходится применять для улавливания пыли из взрывоопасных или токсичных газов, так как аппараты мокрой газоочистки из-за малого объема позволяют значительно лучше обеспечить герметизацию корпусов, их эффективную и быструю продувку, чем крупногабаритные сухие аппараты: электрофильтры или рукавные фильтры.

Снижение энергозатрат в мокрых схемах может быть получено при применении мокрых электрофильтров, однако при этом значительно увеличиваются капитальные затраты и габариты установок.

8.1.5 Подход к выбору метода улавливания и газоулавливающего оборудования для очистки выбросов от газообразных загрязняющих веществ

На практике применяются следующие методы очистки газов от газообразных ЗВ [20,18,28]: абсорбционный, адсорбционный, конденсационный, каталитическое дожигание, огневое обезвреживание.

В последние годы получают распространение и новые методы улавливания газообразных ЗВ: ионообменный [24] и биохимический [22]. Выбор того или иного метода зависит от параметров газового потока и свойств ЗВ. Рекомендуемые технические решения по улавливанию газообразных ЗВ приведены в табл.7.2. [16].

Абсорбционный метод целесообразно применять для извлечения из выбросов в атмосферу ЗВ кислого (диоксиды серы и азота, хлор, сероводород, диоксид хлора, фторид и хлорид водорода и др.) и щелочного (аммиак, пары щелочей и др.) характера. Для эффективной (80-90%) реализации метода в качестве абсорбента используют водно-щелочные, водно-кислотные растворы, реже – воду.

Наиболее надежным, технологичным и апробированным является способ абсорбционной очистки газов с использованием в качестве абсорбента технологических растворов. В этом случае ЗВ не только извлекается из газового потока, но и возвращается в производство, т.е. рекуперируется. Способ применяется тогда, когда ЗВ входит в состав абсорбента, обычно в связанном состоянии.

При наличии в очищаемых газах растворимых взвешенных ЗВ абсорбционная очистка газов может быть осуществлена одновременно с извлечением пыли в одном мокром аппарате [25 ,26,27].

Адсорбционная очистка газов наиболее эффективна при обработке газов больших объемов с малым содержанием примесей, например, для тонкой очистки газов от сернистых соединений и диоксида углерода, очистки аспирационных газов, при удалении паров ядовитых веществ, предполагаемых канцерогенов и дурно пахнущих ЗВ (особенно в тех случаях, когда содержание примесей необходимо уменьшить до нескольких миллионных долей и даже ниже).

Адсорбционный метод рекомендуется обычно для очистки вентиляционных выбросов, содержащих ЗВ, не растворимых в воде, при этом желательно, чтобы ЗВ были однотипны (сольвент, уайт-спирит, бензин, керосин и др.) или в выбросах присутствовал только один компонент (толуол, бутилацетат и т.п.).

Наиболее распространенной, надежной и апробированной в промышленности является схема, предусматривающая рекуперацию уловленных из газового потока паров ЗВ. Она включает обеспыливание газов до концентрации взвешенных веществ 20-50 мг/м ; адсорбцию ЗВ; их десорбцию, обычно острым водяным паром, с последующей конденсацией десорбата, отстаиванием конденсата и съемом рекуперата; сушкой и охлаждением адсорбента. Схема может быть использована для рекуперации (или утилизации) диоксида серы и других газообразных ЗВ, в этом случае конечный продукт получают на выходе из конденсатора в виде концентрированного газа, который возвращают в производство (рекуперация), либо используют как сырьевой материал в другом производстве (утилизация). Схема применима для очистки и рекуперации органических веществ, плохо растворимых в воде, концентрация индивидуального ЗВ в выбросах должна быть не менее 2-3 г/м .

В последние годы получили распространение адсорбционные установки, в которых происходит одновременно улавливание газообразных и взвешенных ЗВ.

Некоторые из них предусматривают подачу распыленного адсорбента в газовый поток перед пылеуловителем (электрофильтром или рукавным фильтром). В газовом потоке при этом обеспечиваются термокинетические условия для интенсивного поглощения ЗВ (так называемая «сухая» или «полусухая» абсорбция) [27], а в пылеуловителе осуществляется одновременное улавливание пыли и адсорбента, поглотившего газообразное ЗВ.

В других установках (фильтрах) предусматривается использование специально обработанных (импрегированных) фильтровальных материалов, позволяющих одновременно улавливать пыль и осуществлять адсорбирование газообразных ЗВ [27].

Метод конденсации наиболее эффективен в случае очистки от углеводородов и др. органических соединений, имеющих достаточно высокую температуру кипения и присутствующих в газовой смеси с достаточно высокой концентрацией. Как правило, процесс используется для предварительной обработки газовых потоков в случаях, когда газ необходимо охладить, например перед адсорбцией, или возвратить в производство ценные продукты, например растворители, содержащиеся в вентвыбросах покрасочных камер.

Каталитическое дожигание применяют обычно для обезвреживания сложных по составу вентиляционных выбросов, загрязненных парами органических веществ со сравнительно невысокими значениями концентраций. Этот метод является наиболее предпочтительным для обезвреживания дымовых газов от монооксида углерода (путем окисления его до диоксида углерода) и оксидов азота (путем восстановления их до молекулярного азота и паров воды).

Для производств с периодическим характером операций целесообразно использовать комбинированные способы, в частности, адсорбционно-окислительный, предусматривающий предварительное концентрирование ЗВ в адсорбере.

Метод огневого обезвреживания [23] применяется для очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов достаточно редко. Промышленная реализация метода ограничивается объемом обезвреживаемых газов не более 5-10 тыс. м³/ч.