Страус В. - Промышленная очистка газов, страница 3

п. д. Чс — к. и. д. улавливания перехватом Ча — к. и. д. диффузионного улавливании Ч» — к.п.д. инерционно-ударного улавливания Чз — общий к. и. д, )гсо†комбинированный к.я.д. Ч, — к.п.д. улавливания частиц на ткани В в угол движении частиц — параметр цилиндрической координаты м — коэффиписнт проницаемости — теплопроводность — постоянная коагуляции не в теплопроеодность газа мч — теллопроводность частицы Х вЂ” средний свободный пробег молекул газа — длина звуковых волн )г — вязкость газа ра — вязкость капли ч — частота к — постоянная в уравнении свободного завихрения Р— плотность газа Рг — плотность слоя фильтруюшей ткани Р» — плотность жидкости Рч †плотнос паров Рч — плотность частицы а в диаметр молекулы — поверхиосгное натяжение — пространственный заряд иа единицу объема охз — сумма радиусов двух взаимодействующих молекул ио между центрами) т — бсзразмсрный параметр времени — постоянная времени — бсзразмериая длина электрофильтра (х/Ц)0)) — период вибрапии га†иапрягкеине сдвига жидкости у стенки — параметр, равный глигзгЗтциИз ф — коэффициент трения для циклонов (формула Стермакда) Чг — плотность тока (А)мз) — бсзразмсрный параметр скорости дрейфа зг — внутренняя пористость твердых гранул — округлость частиц ф — параметр инерционной ударности Ч' — сферичность генЂ скорость дрсйфа ы' — эффсктивная скорость миграции ВВЕДЕНИ1'.

Е ЗАЧЕМ НУЖНО ОЧИЩАТЬ ГАЗЫ? Существуют две основные причины для очисвки промышленных газов: зкономическая выгода и защита окружающей среды в широком смысле слова. Так, прибыль может быть получена при использовании отходящих доменных газов для получения тепла и электрической энергии,при условии, что из газов будут удалены пылевидные примеси для наиболее полного сгорания. С другой стороны, из отходящих газов можно извлекать оксид серы(1Ч) [9511 и восстанавливать его до серы экономически выгодным путем или, например, выделять германий из летучей золы некоторых углей. Зашита рабочих, занятых в промышленности, и населения вообще от воздействия врсдных примесей, а также сохранение чистоты окружающей среды является другой причиной очистки газов.

Например, отходящие газы, содержащие такие токсичные примеси, как мышьяк нли свинсц, представляют серьезную опасность для здоровья работников предприятия и оиружаюшего населения [3531. Другие отходящие газы, содержащие, например, фтористые соединения или оксид серы(1ч'), хотя и не представляют непосредственной опасности для здоровья людей при данной концентрации, но могут уничтожать растительность, постепенно разрушать окружающие нас сооружения, усложняя жизнь в промышленном городе [5001. Степень очистки газов в промышленности определяется главным образом экономическими факторами: так, в некоторых случаях газоочистная уста~нонка снижает экономичность работы завода в целом или потребует его коронной реконструкции, в то время, как другая установка, хотя и не столь эффективная, позволит продолжать производство. Если улавливаемый материал является основным продуктом процесса, например, твердые частицы в процессе распылительной сушки, выбор оптимального типа коллектора будет зависеть от зкономического соотнашения между стоимостью теряемого продукта и стоимостью высокоэффективного коллектора.

Поскольку на практике глубокая очистка газов осуществляется с целью предотвращения загрязнения атмосферы, здесь будет рассмотрена природа таких загрязнений. 2, ПРИРОДА ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ АТМОСФЕРУ ВЕЩЕСТВ Загрязнение воздуха может быть естественным илн возникать в результате деительности человеке. Естественное загрязнение обусловлено морскими брызгами, эрозией почвы или извержениями вулканов.

Наиболее известное из них— извержение вулкана Каркатау в Индонезии в 1883 г.— вызвало искусственное затемнение Солнце в округе на многие сотни миль. Брызги морской воды, содержащие в основном хлорид натрия, составляют значительную долю водорастворимой фракции наносных мзтериалов, отобранных иа расстоянии около 30 км от береговой линии, в то время как в более отдаленных местах содержатся другие природные соли, главным образом сульфат кальции (840]. Биологическое разложение, в частности жизнедеятельность почвенных бактерий, ведет к образованию больших количеств сероводорода, аммиака, углеводородов, оксидов азота (6)зО, НО, НОз) и углерода (СО, СОз). Во всех этих случаях результаты деятельности природных источников намного превышают результаты «рукотворной» деятельности.

Исключением в этой области является эмиссия СО (около 220.10' кг ежегодно), которая обусловлена практически полностью выхлопными газами и намного превосходит количества, созданные природными источниками, например, лесными пожарами !612, 688]. Загризиение атмосферы вследствие деятельности человека возникает либо при сжигании углеродсодержащих веществ — угля и продуктов его переработки, нефти и древесины, либо как отход производства химических веществ и цемента, мегвллургической и горнодобывающей промышленности, а также при сжигании бытовых отходов.

На рис. 1 предстаилены главные источники и основные компоненты загрязнений воздушного бассейна (603]. Наиболее важными компонентами с количественной точки зрения являются как газообразные продукты сгорания СО, СОз и 80з и 80з, так и пылевидные: летучая зола, состоищая в основном из неорганических веществ, н несгоревший углерод. На рис. 2 представлено количественное распределение компонентов загризнеиий дли современной страны с высокорвэантым транспортом и промышленностью. Улавливание твердых частиц в настоящее время осуществляется на всех тепловых электростанциях, поддержание же минимальной концентрации оксида углерода (П) в отходящих газах достигается в результате ряда эффективных операций. Тзк, хотя пребывание в среде холодных неразбавленных дымовых газов, содержзщих около 0,27з СО, очень опасно, концентрации, существующие вблизи тепловых электростанций, не представляют опасности.

В то же время кумулятивный эффект выхлопных газов автомобилей при возникновении автомобильной пробки в дорожном тоннеле может привести к опасным концентрациям СО, поэтому длинные дорожные тоннели должны быть снзбжеиы датчиками дли предотврзщения подобного риска. Улавливание 80з из отходящих газов, где его концентрация может превышать 0,4'/з в зависимости от солергкаиия серы в топливе, остается одной из наиболее сложных проблем зашиты воздушного бассейна. Максимально допустимая концентрация (МА.С.)', представляющая собой рекомендуемую предельную максимальную концентрацию при 6-часовой экспозиции, равна 6 частим на 1 мли.

частей (ррт, нли млн-') для оксида серы (1Ч), однако даже при концентрации 0,2 млн-' возможно поражение сосновых деревьев, клевера и люцерны (другие растения, например капуста, несколько более стойки) (958]. Конхебель (803] унизал, что потенциальная эмиссия $0з — Нз$Оа от современйой тепловой электростанции номинальной мощностью 1000 МВт равна 5,6 1О' кг/сут, поэтому необходимо принять особые меры для удаления оксида серы (!Ч) перед ее выбросом в атмосферу либо удостовериться в том, что концентрация газа в результате эмиссии ие превысит 0,1 млн-' даже в том случае, когда атмосферные условия не способствуют его рассеиванию.

* Махппшп а!!ожаЫе сопсеп1га(юц. Вместо М.А.С. в настоящее время в США, Соединенном Королевстве и повсюду широко используются предельные пороговые значения (ППЗ, или Т( Ч вЂ” Тпгезпо!д Е!ш!! Ча1иез), Численно они совладают с М.А.С. 20 1Рии0)е~тт54а1аг'0010 НЕ Обо О 5(„О О Сйнз,+а ©ОО, О Чаетицй( ПР5Мышненнгтщыа,0 1л;г2 100не 0тмпениет0 510.100не Йв' преиз6адатбо 0егеиеилие етла!!ее! електремреииг 00% ~ 0 10ене 11г0%; 1$'100иЕ Рис. В-2.

Основные источники загрязнения воздуха в США (данные за )965 г.) [25)). Фториды поражают растения уже при концентрации 5 частей на миллиард (7 — 9 сут. экспозиции). Они содержатся в значительных количествах в отходящих газах заводов по производству минеральных удобрений, выплавке алюминия и других, где фтористые соединения входят в состав сырья или флюсов.

ПДК для фтористых газов равна 3 млн-', Наряду с газообразными загрязнениями большую проблему при очистке промышленных газов и охране воздушного бассейна представляют собой мелкие частицы твердых веществ и капельки тумана. Дымы, образующиеся при производстве и рафинировании низкоплавких металлов, таких как свинеп, мышьяк, бериллий, кадмий и цинк, чрезвычайно ядовиты и их очистку необходимо проводить особенно тщательно.

Содержание кислотных туманов, например, образующихся при производство серной или фосфорной кислоты, очень часто ограничивается законодательством; обычно в таких цехах устанавливают эффективное газоочистное оборудование. Твердые частицы и жидкие капельки имеют различное название: зола (грит), пыль, дым, копоть, туман, аэрозоль или смок. Ниже и на рис. 3 приведено распределение частиц по различным ка~егориям в зависимости от их приблизительных размеров, основных методов определения размеров и от визуального эффекта присутствующих частиц: Крупные частицы размером более 76 мкм, не проходящие чсрез сито размером 200 меш. Частицы размером менее 76 мкм (т.