Методы очистки воздуха с помощью туманоуловителя

Характеристика загрязнения атмосферы (на примере Астраханской области). Методы и средства защиты атмосферного воздуха, их классификация и основные параметры. Очистка воздуха с использованием туманоуловителя. Эффективность очистки в разнообразных условиях.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 17.05.2015
Размер файла 1,7 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Предельный заряд частиц размером более 1 мкм пропорционален напряженности электрического поля и квадрату радиуса частицы.

Каждая секция электропылеуловителя имеет электрическое поле высотой 8,5 м с поперечным сечением 2,8X4,3 м. Скорость вертикального перемещения запыленного воздуха составляет 1,75-2 м/с. Пропускная способность одной секции 75 000-100 000 м3/ч очищаемого воздуха.

Осадительные электроды, выполненные в виде металлических пластин, опираются на балки корпуса. Система коронирующих электродов представляет собой раму из труб с натянутыми между ними горизонтальными проводами из проволоки сечением 4X4 мм. Тяги, на которых подвешены рамы коронирующих электродов, проходят через изоляторы.

Для удаления пыли с осадительных и коронирующих электродов предусмотрены механизмы встряхивания. При встряхивании электродов пыль осыпается по пылевым желобам в сборные бункера, откуда и удаляется.

Расход электроэнергии данным пылеуловителем 0,2 кВт на 1000 м3/ч очищаемого воздуха. Сопротивление 98 Па (10 кгс/м2). При комбинации пылеуловителя ДВП с батарейными циклонами эффективность его достигает 98%.

Фильтры

Воздушные фильтры могут быть разделены на три класса, из которых фильтры I класса задерживают пылевые частицы всех размеров (при низшем пределе эффективности очистки атмосферного воздуха 99%), фильтры II класса - частицы размером более 1 мкм (при эффективности 85%), а фильтры III класса - частицы размером от 10 до 50 мкм (при эффективности 60%).

Фильтры I класса (волокнистые) задерживают пылевые частицы всех размеров в результате диффузии и соприкасания, а также крупные частицы в результате их зацепления волокнами, заполняющими фильтр.

В фильтрах II класса (волокнистых с более толстыми волокнами) частицы мельче 1 мкм задерживаются неполностью. Более крупные частицы эффективно задерживаются в результате механического зацепления и инерции. Задержание частиц крупнее 4-5 мкм в сухих фильтрах этого класса малоэффективно.

В фильтрах III класса, заполненных более толстыми волокнами, проволокой, перфорированными и зигзагообразными листами и т.п., в основном действует инерционный эффект. Для уменьшения пор и каналов в заполнении фильтров последние смачиваются.

Эффективность и сопротивление фильтров внутри каждого из классов неодинаковы.

3. Очистка воздуха с использованием туманоуловителя

3.1 Общая характеристика туманоуловителя

Для улавливания туманов применяют волокнистые и сеточные фильтры-туманоуловители и мокрые электрофильтры. Принцип действия волокнистых фильтров-туманоуловителей основан на захвате частиц жидкости волокнами при пропускании туманов через волокнистый слой. При контакте с поверхностью волокна происходит коалесценция уловленных частиц и образование пленки жидкости, которая движется внутри слоя волокон и затем распадается на отдельные капли, которые удаляются с фильтра.

Достоинство фильтров: высокая эффективность улавливания (в том числе тонкодисперсных туманов), надежность в работе, простота конструкции, монтажа и обслуживания.

Недостатки: возможность быстрого зарастания при значительном содержании в тумане твердых частиц или при образовании нерастворимых солей вследствие взаимодействия солей жесткости воды с газами (СО2, SO2, HF и др.).

Перемещение уловленной жидкости в фильтре происходит под действием гравитационной, аэродинамических и капиллярных сил, оно зависит от структуры волокнистого слоя (диаметра волокон, пористости и степени однородности слоя, расположения волокон в слое), скорости фильтрации, смачиваемости волокон, физических свойств жидкости и газа. При этом чем больше плотность упаковки слоя и меньше диаметр волокон, тем больше жидкости удерживается в нем.

Волокнистые туманоуловители

Волокнистые туманоуловители разделяют на низкоскоростные и высокоскоростные. Те и другие представляют собой набор фильтрующих элементов. Фильтрующие элементы низкоскоростного туманоуловителя включают две соосно расположенные цилиндрические сетки из проволоки диаметром 3,2 мм, приваренные к дну и входному патрубку. Пространство между сетками заполнено тонким волокном диаметром от 5 до 20 мкм с плотностью упаковки 100-400 кг/м3 и толщиной слоя от 0,03 до 0,10 м. Волокна изготовляют из специальных стекол или полипропилена, полиэфиров, поливинилхлорида, фторопласта и других материалов.

Фильтрующие элементы крепят на трубной решетке в корпусе колонны (до 50-70 элементов). Туманоуловители работают при скорости газа vг<0,2 м/с и имеют производительность до 180000 м3/ч.

Высокоскоростные туманоуловители выполняются в виде плоских элементов, заполненных пропиленовыми войлоками. Их можно использовать для улавливания тумана кислот (H2SO4, НС1, HF, НзРO4) и концентрированных щелочей. Войлоки выпускают из волокон диаметром 20, 30, 50 и 70 мкм.

Наиболее часто применяют двухступенчатые установки (с различными по конструкции фильтрами), которые могут быть двух типов. В установках первого типа головной фильтр предназначен для улавливания крупных частиц и снижения концентрации тумана. Второй фильтр служит для очистки от высокодисперсных частиц. В установках второго типа первый фильтр служит агломератором, в котором осаждаются частицы всех размеров, а уловленная жидкость выносится потоком газов в виде крупных капель, поступающих во второй фильтр-брызгоуловитель. В фильтрах-брызгоуловителях используются войлоки из волокон диаметром 70 мкм. При скорости фильтрации 1,5-1,7 м/с сопротивление составляет 0,5 кПа, а эффективность очистки для частиц более 3 мкм близка к 100%.

Фильтры для очистки аспирационного воздуха от частиц тумана хромовой и серной кислоты имеют производительность от 2 до 60 тыс. м3/ч. При скорости фильтрации 3-3,5 м/с эффективность очистки составляет 96-99,5%, сопротивление фильтров 150-500 Па.

Для улавливания масла разработаны фильтры с вращающимся цилиндрическим фильтрующим элементом, что обеспечивает эффективную и непрерывную регенерацию слоя от уловленного масла. Производительность таких фильтров от 500 до 1500 м3/ч, эффективность очистки составляет 85-94%.

Для очистки воздуха от туманов, кислот, щелочей, масел и других жидкостей используются волокнистые фильтры, принцип действия которых основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим их стеканием под действием гравитационных сил. В пространстве между двумя цилиндрами, изготовленными из сеток, размещается волокнистый фильтрующий материал. Жидкость, оседающая на фильтрующем материале, стекает через гидрозатвор в приемное устройство. Крепление к корпусу туманоуловителя осуществляется фланцами.

В качестве материала фильтрующего элемента используется войлок, лавсан, полипропилен и другие материалы толщиной 5…15 см. Эффективность туманоуловителей для размеров частиц менее 3 мкм может достигать 0,99.

Для улавливания кислотных туманов применяются также сухие электрофильтры.

Волокнистые туманоуловители разделяют на низкоскоростные и высокоскоростные. Те и другие представляют собой набор фильтрующих элементов. Фильтрующие элементы низкоскоростного туманоуловителя включают две соосно-расположенные цилиндрические сетки из проволоки диаметром 3,2 мм, приваренные к дну и входному патрубку. Пространство между сетками заполнено тонким волокном диаметром от 5 до 20 мкм с плотностью упаковки 100-400 кг/м3 и толщиной слоя от 0,03 до 0,10 м. Волокна изготовляют из специальных стекол или полипропилена, полиэфиров, поливинилхлорида, фторопласта и других материалов.

Фильтрующие элементы крепят на трубной решетке в корпусе колонны (до 50-70 элементов).

Высокоскоростные туманоуловители выполняются в виде плоских элементов, заполненных пропиленовыми войлоками. Их можно использовать для улавливания тумана кислот (Н2SO4, НС1, HF, Н3РО4) и концентрированных щелочей.

Наиболее часто применяют двухступенчатые установки (с различными по конструкции фильтрами), которые могут быть двух типов. В установках первого типа головной фильтр предназначен для улавливания крупных частиц и снижения концентрации тумана. Второй фильтр служит для очистки от высокодисперсных частиц. В установках второго типа первый фильтр служит агломератором, в котором осаждаются частицы всех размеров, а уловленная жидкость выносится потоком газов в виде крупных капель, поступающих во второй фильтр-брызгоуловитель. В фильтрах-брызгоуловителях используются войлоки из волокон диаметром 70 мкм. При скорости фильтрации 1,5-1,7 м/с сопротивление составляет 0,5 кПа. а эффективность очистки для частиц более 3 мкм близка к 100%.

Фильтры для очистки аспирационного воздуха от частиц тумана хромовой и серной кислоты имеют производительность от 2 до 60 тыс. м3/ч. При скорости фильтрации 3-3,5 м/с эффективность очистки составляет 96-99,5%, сопротивление фильтров 150-500 Па.

Для улавливания масла разработаны фильтры с вращающимся цилиндрическим фильтрующим элементом, что обеспечивает эффективную и непрерывную регенерацию слоя от уловленного масла. Производительность таких фильтров от 500 до 1500 м3/ч, эффективность очистки составляет 85-94%.

Для очистки от грубодисперсных примесей брызг используют каплеуловители, состоящие из пакетов вязаных металлических сеток, из легированных сталей, сплавов на основе титана и других коррозионностойких материалов. Сетки (с диаметром проволоки 0,2-0,3 мм) гофрируют и укладывают в пакеты толщиной от 50 до 300 мм и в качестве сепараторов устанавливают в колонне. Для повышения эффективности улавливания тумана предусматривают две ступени сеточных сепараторов. Сепараторы эффективно работают при концентрации пара в газах не более 100-120 г/м3. Сетки могут быть изготовлены также из фторопласта и полипропилена.

Для улавливания тумана кислот применяют мокрые электрофильтры. По принципу действия они не отличаются от сухих электрофильтров.

3.2 Расчёт туманоуловителя

Расчет напорного зернистого фильтра

Задание: Рассчитать напорный зернистый фильтр.

Исходные данные:

Q = 250 м3/ч;

Режим взрыхляющей промывки B;

Диаметры стандартных фильтров D, мм: 700, 1000, 1500, 2000, 2600, 3000, 3400;

В - промывка водой:

интенсивность подачи воды i = 12 л/ (с•м2);

продолжительность подачи воды t = 20 мин.

Зернистые фильтры применяют для глубокой очистки вод от мелкодисперсных частиц, а также для доочистки сточных вод после биологической или физико-химической очистки.

Фильтры с зернистым слоем подразделяют на медленные (скорость фильтрования до 0,3 м/ч) и скоростные (скорые - 2-15 м/ч и сверхскорые - более 25 м/ч), открытые и закрытые (напорные), с мелкозернистой фильтрующей загрузкой (размер частиц 0,4 мм), среднезернистой (0,4-0,8 мм) и крупнозернистой (более 0,8 мм), однослойные и многослойные, вертикальные и горизонтальные.

Высота слоя в открытых фильтрах равна 1-2 м, в закрытых 0,5-1 м. Напор воды в закрытых фильтрах создается насосами.

Наиболее широко применяются фильтрующие материалы: кварцевый песок, дробленый антрацит, керамическая крошка и другие.

Промывку фильтров, как правило, производят очищенной водой (фильтратом), подавая ее снизу вверх. При этом зерна загрузки переходят во взвешенное состояние и освобождаются от прилипших частиц загрязнений. Может быть произведена водовоздушная промывка, при которой сначала зернистый слой продувают воздухом для разрыхления, а затем подают воду [2-4].

Схема вертикального напорного зернистого фильтра представлена на рис. 9.

Фильтр состоит из цилиндрического корпуса 1, нижнего распределительного устройства 2, верхнего распределительного устройства 3 и размещенного внутри корпуса слоя фильтрующего материала 4. Снаружи фильтра расположены трубопроводы подвода и отвода воды и сжатого воздуха.

Нижнее распределительное устройство 2 предназначено для обеспечения равномерного сбора очищенной воды и равномерного распределения по площади поперечного сечения фильтра взрыхляющей воды и сжатого воздуха.

Верхнее распределительное устройство 3 предназначено для подвода в фильтр и равномерного распределении по площади поперечного сечения обрабатываемой воды, а также для удаления из фильтра промывной воды.

Распределительное устройство состоит из вертикального коллектора и радиально расположенных перфорированных распределительных труб.

1 - корпус; 2 - нижнее распределительное устройство; 3 - верхнее распределительное устройство; 4 - слой зернистого фильтрующего материала

Рис. 9. Схема вертикального напорного зернистого фильтра

Подготовка насыпного фильтра к работе заключается в промывке слоя фильтрующей загрузки от задержанных загрязнений. Для хорошей промывки необходимо, чтобы зерна фильтрующего материала находились во взвешенном состоянии. При этом надо создать такие условия, при которых зерна фильтрующего материала сталкивались между собой и происходило бы полное оттирание с их поверхности налипших загрязнений.

Промывку фильтрующего материала осуществляют восходящим потоком воды, которую подают в фильтр через нижнее распределительное устройство 2. Необходимым условием промывки является расширение объема слоя фильтрующего материала на 40 - 50 %, позволяющее зернам фильтрующего материала свободно перемещаться в потоке воды.

Отлетающие с поверхности фильтрующих зерен частицы загрязнений вместе с восходящим потоком воды отводятся из фильтра через верхнее распределительное устройство 3.

Необходимое расширение фильтрующего слоя достигается при соответствующей скорости потока воды, которая характеризуется интенсивностью промывки.

Качество промывки контролируют, анализируя пробы воды, выходящей из фильтра, на мутность.

Для повышения качества промывки в фильтр через нижнее распределительное устройство подают сжатый воздух. Фильтрующий слой обрабатывают сжатым воздухом в течение 3-5 мин до подачи в фильтр промывной воды.

По окончании промывки мутный фильтрат сбрасывают либо в дренаж, либо в емкость повторного использования промывной воды.

Во время работы фильтра вода подается через верхнее распределительное устройство 2 на слой зернистого фильтрующего материала 4, проходит его и с помощью нижнего распределительного устройства 3 собирается и отводится из фильтра в общий коллектор.

При снижении прозрачности фильтрата, а также при достижении максимально допустимого перепада давления на слое фильтрующего материала фильтр отключают на промывку.

При производительности установки до 70 м3/ч устанавливается не менее трех фильтров, свыше 70 м3/ч - не менее четырех фильтров.

Решение

Приближенно необходимая общая площадь фильтрования F, м2, при нормальном режиме работы определяется следующим образом:

,

где Q - производительность фильтрационной установки по осветленной воде, м3/ч;

v - допускаемая скорость фильтрования, при нормальном режиме работы v = 5 м/ч;

б - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды, принимается б = 1,1.

Площадь фильтрования f, м2, каждого фильтра определяется из уравнения:

гдеа - количество фильтров, минимальное количество фильтров а = 2.

5S=

Определяется диаметр фильтра D, м

.

Объем воды V, м3, на одну отмывку осветлительного фильтра равен

где i и t - соответственно интенсивность (л/ (с•м2) и продолжительность (мин) взрыхляющей промывки фильтра, в зависимости от принятого характера промывки (водой или с воздухом)

= 6,6

Среднечасовой расход воды на собственные нужды q, м3/ч, равен

где n - число промывок в сутки осветлительного фильтра, принимаем n = 2.

Для выбранных стандартных фильтров определяется скорость фильтрования

, м/ч

Если скорость фильтрования превышает допускаемую (v = 5 м/ч), то необходимо увеличить диаметр или количество установленных фильтров.

Заключение

Оценка и прогноз химического состояния приземной атмосферы, связанного с природными процессами ее загрязнения, существенно отличается от оценки и прогноза качества этой природной среды, обусловленного антропогенными процессами. Вулканической и флюидной активностью Земли, другими природными феноменами нельзя управлять. Речь может идти только о минимизации последствий негативного воздействия, которое возможно лишь в случае глубокого понимания особенностей функционирования природных систем разного иерархического уровня, и, прежде всего, Земли как планеты. Необходим учет взаимодействия многочисленных факторов, изменчивых во времени и пространстве, К главным факторам относятся не только внутренняя активность Земли, но и ее связи с Солнцем, космосом. Поэтому мышление "простыми образами" при оценке и прогнозе состояния приземной атмосферы недопустимо и опасно.

Антропогенные процессы загрязнения воздушного бассейна в большинстве случаев поддаются управлению.

Экологическая практика в России и за рубежом показала, что ее неудачи связаны с неполным учетом негативных воздействий, неумением выбрать и оценить главные факторы и последствия, низкой эффективностью использования результатов натурных и теоретических экологических исследований при принятии решений, недостаточной разработанностью методов количественной оценки последствий загрязнения приземной атмосферы и других жизнеобеспечивающих природных сред.

Во всех развитых странах приняты законы об охране атмосферного воздуха. Они периодически пересматриваются с учетом новых требований к качеству воздуха и поступления новых данных о токсичности и поведении загрязняющих веществ в воздушном бассейне. В США сейчас обсуждается уже четвертый вариант закона о чистом воздухе. Борьба идет между сторонниками охраны окружающей среды и компаниями, экономически не заинтересованными в повышении качества воздуха. Г1равительством Российской Федерации разработан проект закона об охране атмосферного воздуха, который в настоящее время обсуждается. Улучшение качества воздуха на территории России имеет важное социально-экономическое значение.

Это обусловлено многими причинами, и, прежде всего, неблагополучным состоянием воздушного бассейна мегаполисов, крупных городов и промышленных центров, в которых проживает основная часть квалифицированного и трудоспособного населения.

Легко сформулировать формулу качества жизни в столь затяжной экологический кризис: гигиенически чистый воздух, чистая вода, качественная сельскохозяйственная продукция, рекреационная обеспеченность потребностей населения. Сложнее это качество жизни реализовать при наличии экономического кризиса, ограниченных финансовых ресурсов. В такой постановке вопроса необходимы исследования и практические мероприятия, составляющие основу "экологизации" общественного производства.

Экологическая стратегия, прежде всего, предполагает разумную экологически обоснованную технологическую и техническую политику. Эту политику можно сформулировать коротко: производить больше с меньшими затратами, т.е. сберегать ресурсы, использовать их с наибольшим эффектом, совершенствовать и быстро менять технологии, внедрять и расширять рециклинг. Иными словами, должна быть обеспечена стратегия превентивных экологических мер, заключающаяся во внедрении самых совершенных технологий при структурной перестройке хозяйства, обеспечивающих энерго - и ресурсосбережение, открывающая возможности совершенствования и быстрой смены технологий, внедрение рециклинга и минимизацию отходов. Концентрация усилий при этом должна быть направлена на развитие производства потребительских товаров и увеличение доли потребления. В целом хозяйство России должно максимально сократить энерго - и ресурсоемкость валового национального продукта и потребление энергии и ресурсов в расчете на одного жителя. Сама рыночная система и конкуренция должны способствовать реализации этой стратегии.

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы еще успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями. Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

Список использованной литературы

1. Буторина М.В., Воробьев П.В., Дмитриева А.П. и др. Инженерная экология и экологический менеджмент. - М.: Логос, 2008.

2. Гарин В.М., Клёнова И.А., Колесников В.И. Экология для технических вузов. - Ростов н/Д: Феникс, 2009.384 с.

3. Еремичев И.А. Основы экологического права. Учебное пособие. - М.: Центр юридической литературы "Щит", 2009.

4. Инженерная экология: Учебник / Под ред. проф.В.Т. Медведева. - М.: Гардарики, 2008.

5. Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник / Под ред.Н.И. Иванова, И.М. Фадина. - М.: Логос, 2009.

6. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология. М.: Высшая школа, 2009.

7. Охрана окружающей природной среды. / Под редакцией Г.В. Дуганова. - Киев: "Выща школа”, 2009.

8. Родзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. - М.: Просвещение, 2009.

9. Степановских А.С. Охрана окружающей среды. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000.559 с.

10. Экология города: Учебник. / Под ред. Ф.В. Стромберга. - К.: Либра, 2008.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Основные источники загрязнения атмосферного воздуха и экологические последствия. Средства защиты атмосферы: сухие и мокрые пылеуловители, фильтры. Абсорбционная, адсорбционная, каталитическая и термическая очистка воздуха. Расчет циклона ЦН-24 и бункера.

    курсовая работа [466,5 K], добавлен 17.12.2014

  • Строение и состав атмосферы. Загрязнение атмосферы. Качество атмосферы и особенности ее загрязнения. Основные химические примеси, загрязняющие атмосферу. Методы и средства защиты атмосферы. Классификация систем очистки воздуха и их параметры.

    реферат [362,1 K], добавлен 09.11.2006

  • Общее понятие и классификация пыли. Нормирование уровня запыленности атмосферного воздуха. Виды отрицательных воздействий пыли на организм человека. Применяемые методы очистки атмосферного воздуха от пыли. "Циклон" - аппарат сухой очистки воздуха.

    курсовая работа [91,6 K], добавлен 18.12.2015

  • Краткое описание технологии очистки воздуха. Применение и характеристика адсорбционного метода защиты атмосферы. Адсорбционные угольные фильтры. Очистка от серосодержащих соединений. Адсорбционная регенерационная система очистки воздуха "АРС – аэро".

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 26.10.2010

  • Основные загрязнители атмосферного воздуха и глобальные последствия загрязнения атмосферы. Естественные и антропогенные источники загрязнения. Факторы самоочищения атмосферы и методы очистки воздуха. Классификация типов выбросов и их источников.

    презентация [468,7 K], добавлен 27.11.2011

  • Виды и источники загрязнения атмосферного воздуха, основные методы и способы его очистки. Классификация газоочистного и пылеулавливающего оборудования, работа циклонов. Сущность абсорбции и адсорбции, системы очистки воздуха от пыли, туманов и примесей.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 09.12.2011

  • Количество вредных веществ, выделяемых в атмосферу. Подразделение атмосферы на слои в соответствии с температурой. Основные загрязнители атмосферы. Кислотные дожди, влияние на растения. Уровни фотохимического загрязнения воздуха. Запыленность атмосферы.

    реферат [29,8 K], добавлен 18.01.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.