Очистка газов от пыли

 

    Министерство  образования и науки РФ

    Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

    Тульский  государственный университет

                            Кафедра аэрологии, охраны труда и окружающей среды 
 
 
 
 
 

    КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Промышленная экология»

на  тему:

  «Очистка газов  от пыли». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                    Выполнила:                                ст. гр.320671 Британова В. В.

Проверил:                                            доц., к.т.н. Пузырева В.М. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                      Тула 2011 г.

  СОДЕРЖАНИЕ 

Введение……………………………………………………………………….3

1. Очистка газов от пыли……………………………….……………......5
2. Очистка доменного газа……………………………………………….20
3. Обезвоживание шламов…………………………………………….....22
4. Физико-химические свойства оксида железа III…………………...22
5. Воздействие пыли на человека………………………………………23
6. Расчет пенного газопромывателя для очистки газа от пыли………27

Список  литературы……………………………………………………...…...32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ.  

До определенного  этапа развития человеческого общества, в частности индустрии, в природе  существовало экологическое равновесие, т.е. деятельность человека не нарушала основных природных процессов или  очень незначительно влияла на них. Экологическое равновесие в природе с сохранением естественных экологических систем существовало миллионы лет и после появления человека на Земле. Так продолжалось до конца XIX в. Двадцатый век вошел в историю как век небывалого технического прогресса, бурного развития науки, промышленности, энергетики, сельского хозяйства. Одновременно как сопровождающий фактор росло и продолжает расти  вредное воздействие индустриальной деятельности человека на окружающую среду. В результате происходит в значительной мере непредсказуемое изменение экосистем и всего облика планеты Земля.

  В настоящее  время с ростом и бурным развитием  промышленности большое внимание уделяется  ее экологической обоснованности, а  именно проблеме очистке и утилизации отходов. В данной работе рассматривается один из видов отходов промышленности – газовые выбросы предприятий. Впервые как проблему газовые выбросы можно рассматривать на примере лондонского «смога» (от англ. smoke – дым), под которым первоначально понимали смесь сильного тумана и дыма. Такого типа смог наблюдался уже в Лондоне уже более 100 лет назад. В настоящее время это уже более широкий термин – над всеми большими и индустриально развитыми мегаполисами помимо дымотуманного смога выделяют и фотохимический смог. Если причиной смога первого типа является в основном сжигание угля и мазута, то причиной второго – выбросы автотранспорта. Конечно же, все это усугубляется некоторым кумулятивным действием большого количества примесей. Zb, при дымотуманном смоге сернистый газ дает аэрозоль серной кислоты (из ряда кислотных дождей) который, естественно, намного реактивней по своему действию.

  Неудивительно, что в настоящее время пристальное  внимание уделяется проблеме удаления первопричин возникновения таких  нежелательных явлений, как выбросы в атмосферу. В данной работе тематика проблемы сознательно ограничена рамками промышленных газовых выбросов, так как именно промышленность является источником опасных и крайне опасных примесей и составляющих явлений типа «смога».

  В газообразных промышленных выбросах вредные примеси можно разделить на две группы:

         а) взвешенные частицы (аэрозоли) твердых  веществ — пыль, дым; жидкостей  — туман 

         б) газообразные и парообразные вещества. [8], [12],[18],[26], [49].

  К аэрозолям  относятся взвешенные твердые частицы неорганического и органического происхождения, а также взвешенные частицы жидкости (тумана). Пыль – это дисперсная малоустойчивая система, содержащая больше крупных частиц, чем дымы и туманы. Счетная концентрация (число частиц в 1 см³) мала по сравнению с дымами и туманами. Неорганическая пыль в промышленных газовых выбросах образуется при горных разработках, переработке руд, металлов, минеральных солей и удобрений, строительных материалов, карбидов и других неорганических веществ. Промышленная пыль органического происхождения – это, например, угольная, древесная, торфяная, сланцевая, сажа и др. К дымам относятся аэродисперсные системы с малой скоростью осаждения под действием силы тяжести. Дымы образуются при сжигании топлива и его деструктивной переработке, а также в результате химических реакций, например при взаимодействии аммиака и хлороводорода, при окислении паров металлов в электрической дуге и т.д. Размеры частиц в дымах много меньше, чем в пыли и туманах, и составляют от 5 мкм до субмикронных размеров, т.е. менее 0,1 мкм. Туманы состоят из капелек жидкости, образующихся при конденсации паров или распылении жидкости. В промышленных выхлопах туманы образуются главным образом из кислоты: серной, фосфорной и др. Вторая группа – газообразные и парообразные вещества, содержащиеся в промышленных газовых выхлопах, гораздо более многочисленна. К ней относятся кислоты, галогены и галогенопроизводные, газообразные оксиды, альдегиды, кетоны, спирты, углеводороды, амины, нитросоединения, пары металлов, пиридины, меркаптаны и многие другие компоненты газообразных промышленных отходов[33], [42], [50].

  В настоящее  время, когда безотходная технология находится в периоде становления  и полностью безотходных предприятий  еще нет, основной задачей газоочистки служит доведение содержания токсичных примесей в газовых примесях до предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных санитарными нормами. В данной таблице выборочно приведены ПДК некоторых атмосферных загрязнителей. 

 

  При содержании в воздухе нескольких токсичных  соединений их суммарная концентрация не должна превышать 1, т.е.

  с₁/ПДК₁ + с₂/ПДК₂ + ... + с_n/ПДК_n = 1

  где c₁, с₂, ..., с_n – фактическая концентрация загрязнителей в воздухе, мг/м³;

  ПДК₁, ПДК₂, ..., ПДК_n – предельно допустимая концентрация, мг/м³.

  При невозможности  достигнуть ПДК очисткой иногда применяют многократное разбавление токсичных веществ или выброс газов через высокие дымовые трубы для рассеивания примесей в верхних слоях атмосферы. Теоретическое определение концентрации примесей в нижних слоях атмосферы в зависимости от высоты трубы и других факторов связано с законами турбулентной диффузии в атмосфере и пока разработано не полностью.

  Метод достижения ПДК с помощью «высоких труб»  служит лишь паллиативом, так как  не предохраняет атмосферу, а лишь переносит  загрязнения из одного района в другие.

  В соответствии с характером вредных примесей различают методы очистки газов от аэрозолей и от газообразных и парообразных примесей. Все способы очистки газов определяются в первую очередь физико-химическими свойствами примесей, их агрегатным состоянием, дисперсностью, химическим составом и др. [2], [17]. Разнообразие вредных примесей в промышленных газовых выбросах приводит к большому разнообразию методов очистки, применяемых реакторов и химических реагентов. 

1.ОЧИСТКА  ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ.  

Методы очистки  по их основному принципу можно разделить на механическую очистку, электростатическую очистку и очистку с помощью звуковой и ультразвуковой коагуляции. [10], [37], [15],[23],[40].

  Механическая  очистка газов включает сухие и мокрые методы. К сухим методам относятся:

1. гравитационное осаждение;
2. инерционное и центробежное пылеулавливание;
3. фильтрация.

 

Современные сухие механические пылеуловители  используют инерционный (осаждение пыли за счет резкого изменения направления движения газового потока) и центробежный (циклоны, вихревые и динамические пылеуловители) механизмы осаждения. Самостоятельную группу аппаратов сухой очистки составляют пылеуловители фильтрационного действия, в основе работы которых лежит процесс фильтрации газа через пористую перегородку. Аппараты фильтрационного действия условно можно разделить на пылеуловители с гибкими и полугибкими пористыми перегородками (тканевые рукавные и каркасные фильтры) и пылеуловители с жесткими пористыми и зернистыми фильтрующими слоями [11], [29], [35], [38]. 

  В большинстве промышленных газоочистительных установок комбинируется несколько приемов очистки от аэрозолей, причем конструкции очистных аппаратов весьма многочисленны. 

  Гравитационное  осаждение основано на осаждении взвешенных частиц под действием силы тяжести при движении запыленного газа с малой скоростью без изменения направления потока[3], [20], [28], [36], [44], [47]. Процесс проводят в отстойных газоходах и пылеосадительных камерах. Для уменьшения высоты осаждения частиц в осадительных камерах установлено на расстоянии 40–100 мм множество горизонтальных полок, разбивающих газовый поток на плоские струи. Производительность осадительных камер П = Sw_О, где S — площадь горизонтального сечения камеры, или общая площадь полок, м²; w_O — скорость осаждения частиц, м/с. Гравитационное осаждение действенно лишь для крупных частиц диаметром более 50-100 мкм, причем степень очистки составляет не .выше 40-50%. Метод пригоден лишь для предварительной, грубой очистки газов. 

  Инерционное осаждение основано на стремлении взвешенных частиц сохранять первоначальное направление движения при изменении направления газового потока[9], [16], [21], [34]. Среди инерционных аппаратов наиболее часто применяют жалюзийные пылеуловители с большим числом щелей (жалюзи). Газы обеспыливаются, выходя через щели и меняя при этом направление движения, скорость газа на входе в аппарат составляет 10-15 м/с. Гидравлическое сопротивление аппарата 100 - 400 Па (10 - 40 мм вод. ст.). Частицы пыли с 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. 

  

  Рис. 1 Инерционные пылеуловители: а) камера с перегородкой, б)камера с плавным поворотом потока 

  

 
  

  - 

Рис. 2 Инерционные  пылеосадители: а) с центральной  трубой, б) с газораспределителем. 

      Механизм  разделения в аппаратах данного  типа основан на действии сил инерции на частицы пыли. При резком повороте запыленного газового потока частицы твердой фазы под воздействием инерционной силы будут стремиться двигаться в прежнем направлении и могут быть выделены из этого потока. На этом принципе работает целый ряд пылеуловителей. На рис.1-а показан осадитель типа камеры с перегородкой, в котором обеспечивание потока происходит за счет его резкого поворота при обтекании перегородки [39].