Охорона повітряного басейну. Мокрі пиловловлювачі. Скрубер Вентурі
Поняття, будова та основні характеристики атмосфери, проблеми її забруднення. Класифікація забруднень атмосфери, їх екологічний вплив. Парниковий ефект, озонова діра в атмосфері, кислотні дощі. Методи знешкодження викидів в атмосферу забруднюючих речовин.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 28.09.2009 |
| Размер файла | 1,4 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.
кислі опади спричинюють вимивання з ґрунту кальцію, калію й магнію, що викликає деградацію фауни та флори;
деградують і гинуть ліси (особливо вразливими до дії кислотних дощів виявилися кедр, бук і тис);
отруюється вода озер і ставків, у яких гине риба (в першу чергу цінні види - лосось, форель тощо) і численні види комах;
зникнення комах у водоймах призводить до щезання птахів і тварин, які ними живляться;
зникнення лісів у гірських районах (Карпати) зумовлює збільшення кількості гірських зсувів і селів;
різко прискорюється руйнування пам'ятників архітектури, житлових будинків, особливо тих, що оздоблені мармуром, вапняком;
вдихання людьми повітря, забрудненого кислотним туманом, спричинює захворювання дихальних шляхів, подразнення очей тощо.
Взимку поблизу ТЕС, металургійних заводів тощо інколи випадає також кислотний сніг. Він є ще більш шкідливим, ніж кислотний дощ. Як встановив англійський дослідник Т. Девіс, райони, де випадає такий сніг, одержують одразу чотирьох-п'ятимісячну дозу забруднення, а під час танення навесні відбувається процес концентрації шкідливих речовин, тому тала вода інколи містить вдесятеро більше кислот, ніж сніг, який Девіс називає "екологічною бомбою уповільненої дії".
Деякі країни вже нині відчувають шкідливу дію кислотних дощів. Так, за даними екологів, у Швейцарії від кислотних дощів засихає третина лісів, 69% оглянутих букових дерев у лісах Великобританії всихають з верхівок. У Швеції 18 тис. озер отруєно цими дощами, з них у 9 тис. риба вже частково вимерла, а в 4 тис. зникла зовсім. Великою загрозою є "інтернаціональний" характер цього забруднення, бо повітряні течії розносять кислотні тумани на тисячі кілометрів від місць їх виникнення. Ті ж, наприклад, шведські озера пошкодили кислотні дощі, які утворилися через викиди ТЕС і металургійних підприємств Великобританії. Пануючі в цьому районі західні вітри розносять отруту далеко від Британських островів - аж до Скандинавії. Кислотні дощі в Канаді принесені з США, в Україні - з Румунії, а в Румунії - з України тощо.
Розділ 3. Охорона атмосферного повітря
3.1 Охорона і раціональне використання атмосфери
Вище наведено лише кілька прикладів антропогенних забруднень атмосфери, які досягли критичної межі. На жаль, цей перелік можна було б продовжити. Досить нагадати про аварію на Чорнобильській АЕС, коли в атмосферу було викинуто в тисячі разів більше радіоактивних забруднень, ніж під час бомбардування американцями Хіросіми чи Нагасакі. Від цього постраждали десятки мільйонів людей України, Білорусі, Росії. Головним проявом цього є руйнування генофонду українського і білоруського народів. Чорнобильська катастрофа згадана тому, що набутий в зв'язку з нею досвід вказує шляхи запобігання подальшим екологічним катастрофам. Необхідно створити кілька паралельних і незалежних національних і міжнародних груп експертів, які б оцінювали стан атмосферних забруднень, можливий вплив на атмосферу нових великих технічних проектів, а також видавали прогнози подальших антропогенних змін атмосфери [11].
Чи існують об'єктивні умови для запобігання подальшим катастрофічним антропогенним змінам атмосфери? Вже з наведених прикладів очевидно, що існують. Викиди в атмосферу галогенорганічних сполук будуть різко скорочені в найближчі роки. Найбільше в світі вугілля і нафти видобував СРСР, і більша частина їх витрачалась на гонку озброєнь.
Міста на території колишнього СРСР дуже отруєні СО, свинцем, бензопіренами внаслідок технічної недосконалості автодвигунів, додавання до бензину тетраетилсвинцю, небажання відрегулювати вже наявні двигуни. За рахунок раціонального використання енергії і матеріалів Японія, Західна Європа, США при зростанні виробництва продукції зменшують спалювання вугілля, нафти, газу, дров, торфу.
Більш складна проблема збереження тропічних лісів: без їхнього вирубування і продажу країни на шляху розвитку втратять багато мільярдів доларів, які їм абсолютно необхідні. Однак ці мільярди повинні в тій чи іншій формі надати розвинуті країни і метрополії колоніальних імперій, які для себе вже вирубали свої й чужі ліси, а на непотрібну гонку озброєнь викидали трильйони доларів. Ці ж країни відповідальні і за забруднення атмосфери. Наприклад, внаслідок хижацької експлуатації за відносною площею лісів (12-14%) Україна стоїть на останньому місці в Європі.
У Франції ядерної енергії вироблялось більше, ніж у колишньому СРСР, але не було жодного великомасштабного викиду радіоактивних забруднень в атмосферу. Після аварії в США американці на відміну від СРСР витратили сотні мільярдів доларів на удосконалення своїх атомних станцій [11].
Щодо локальних і регіональних забруднень повітря, то досвід країн Західної Європи вказує на можливість розв'язання цих проблем - при значно більших обсягах виробництва на одиницю площі, ніж у колишньому СРСР.
Отже, існує цілком реальна об'єктивна можливість раціонального використання атмосферного повітря без істотного забруднення атмосфери. Проте для цього необхідно відмовитись від безглуздої гонки озброєнь, екстенсивного розвитку промисловості, транспорту і сільського господарства, а також ввести суворий міжнародний контроль забруднень атмосфери.
3.2 Методи знешкодження викидів в атмосферу забруднюючих речовин
З метою визначення токсичних речовин, що містяться в атмосферному повітрі у вигляді газів, пари, аерозолів і пилу, проводять дослідження атмосферних забруднень. Взагалі забруднення токсичними речовинами, які можуть міститися в складному поєднанні, нелегко дослідити і проаналізувати. Дослідження атмосферного повітря пов'язані з визначенням мікрограмових кількостей речовин, тому для його аналізу слід застосовувати високочутливі методи. Проте для оцінки забруднення атмосферного повітря самих визначень концентрації забрудників, нехай навіть і точних, недостатньо. Потрібно ще визначити ГДК, щоб мати можливість порівняти, наскільки визначена концентрація домішок перевищує допустиму межу. Як вже зазначалося, для повітря встановлені ГДКр. з - гранично допустимі концентрації робочої зони - та ГДК шкідливих речовин в атмосферному повітрі населених місць. Гранично допустимі концентрації дають змогу сформулювати вимоги до очисних споруд та визначити санітарно-захисну зону. Тому ГДК можна розглядати як один із шляхів запобігання надмірним забрудненням атмосфери. Однак ГДК санкціонують на законних засадах забруднення атмосферного повітря до певної межі. Крім того, слід завжди пам'ятати, що ГДК встановлені для однієї речовини, а на практиці в повітря викидається кілька одночасно, їхню спільну дію не вивчено. Крім того, визначення ГДК проводили на тваринах, і ці дані ми переносимо на людей. А тому все це слід враховувати в практичних умовах, зокрема визначати сумаційний ефект комплексу забруднювальних речовин.
З метою стабілізації стану повітряного середовища та поліпшення якості повітря в країні передбачається розробити стандарти якості повітря, пов'язавши їх з міжнародною системою стандартів. Передбачається також створити нову систему екологічного нормування. Будуть уведені технологічні стандарти і нормативи для забруднювальних речовин викидних газів з урахуванням можливостей новітніх технологій.
Значення ГДК деяких забруднювальних речовин в атмосферному повітрі населених пунктів наведено в табл.3.1 Важливим нормативом, який дає змогу кількісно оцінити викид забруднювальних речовин в атмосферу, є гранично допустимий викид.
Таблиця 3.1. Гранично допустимі концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі населених пунктів [14]
|
Речовина |
Гранично допустима концентрація, мг/м3 |
Клас небезпечності |
||
|
максимальна разова |
середньодобова |
|||
|
Оксид нітрогену (IV) NO; |
0,085 |
0,085 |
2 |
|
|
Аміак NН3 |
0,2 |
0,2 |
4 |
|
|
Ацетон |
0,35 |
0,35 |
4 |
|
|
Бензин нафтовий (малосірчистий) |
5,0 |
1,5 |
4 |
|
|
Бензопірен |
- |
0,1 мкг / 100 м3 |
1 |
|
|
Бутиловий спирт |
0,1 |
0,1 |
3 |
|
|
Оксид ванадію (V) |
- |
0,002 |
1 |
|
|
Дихлоретан |
3,0 |
1,0 |
2 |
|
|
Метанол |
1,0 |
0,5 |
3 |
|
|
Нітробензол |
0,008 |
0,008 |
2 |
|
|
Ртуть металева |
- |
0,0003 |
1 |
|
|
Сажа (кіптява) |
0,15 |
0,05 |
3 |
|
|
Свинець та його сполуки в перерахунку на Рb |
0,0007 |
1 |
||
|
Сірчистий ангідрид SO3 |
0,5 |
0,05 |
3 |
|
|
Гідрогенсульфід H2S |
0,008 |
0,008 |
2 |
|
|
Карбондисульфід |
0,03 |
0,005 |
2 |
|
|
Ціанідна кислота HCN |
- |
0,01 |
2 |
|
|
Хлоридна кислота НСl |
0,2 |
0,2 |
2 |
|
|
Оксид карбону (II) CO |
3,0 |
1,0 |
4 |
|
|
Фенол |
0,01 |
0,01 |
3 |
|
|
Хром СrО3 |
0,0015 |
0,0015 |
1 |
|
|
Етанол |
5,0 |
5,0 |
4 |
|
|
Етилен |
3,0 |
3,0 |
3 |
З метою зменшення забруднення атмосферного повітря пилом та іншими шкідливими домішками потрібно на всіх промислових підприємствах організувати ефективне очищення відхідних газових викидів. Усі методи очищення можна розподілити на три групи: механічні, фізико-хімічні й хімічні (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Методи очищення відхідних газодимових викидів [9]
Вибір методу очищення залежить від кількості відхідних газів та їхнього складу. Механічні методи застосовують для очищення вентиляційних та інших газових викидів від грубодисперсного пилу. В них пил відокремлюється під дією сили гравітації, інерції або відцентрової сили.
Вибираючи систему пиловловлювання, слід враховувати швидкість газового потоку, вміст пилу та його фізико-хімічні властивості, розмір часточок і наявність водяної пари. Існує два види пиловловлювання: сухе і мокре. З екологічного й економічного погляду досконалішими є сухі пиловловлювачі. Вони дають змогу повернути у виробництво вловлений пил, тоді як при мокрому утворюються водяні суспензії, переробка яких потребує більших матеріальних затрат. Недоліком сухого пилоочищення є те, що воно забезпечує високий ступінь очищення тільки у разі малої запиленості відхідних газів.
Механічне сухе пиловловлювання здійснюють в осаджувальних камерах, циклонних сепараторах, механічних та електричних фільтрах. В осаджувальних камерах очищають гази з грубодисперсними часточками пилу розміром від 50 до 500 мкм і більше. Ефективнішою є осаджувальна камера Говарда в якій газовий потік розбивається горизонтальними пластинами на окремі секції. Незважаючи на незначний аеродинамічний опір і невисоку вартість, ці апарати застосовують рідко через труднощі їх очищення. З них відхідні гази направляють в інші, ефективніші апарати для подальшого очищення.
Значно поширеніші циклонні сепаратори. У них запилений газ, обертаючись по спіралі, відкидає часточки пилу на стінки апарата, звідки вони потрапляють у пилоосаджувальну камеру. Циклонні сепаратори ефективно очищають гази, що містять часточки розміром не менш як 25 мкм. Коефіцієнт корисної дії циклонів залежить від концентрації пилу і розмірів його часточок. Середня ефективність знепилення газів у циклонах становить 78-86% для пилу розміром 30-40 мкм. Основний недолік циклонів - значне абразивне спрацювання частин апарата пилом. Тому ці частини вкривають синтетичними матеріалами або зносостійкими сплавами, що здорожує конструкцію апарата. Циклони використовують для очищення запилених газів і повітря з великими часточками в різних галузях промисловості.
У фільтрах газовий потік проходить крізь пористий матеріал різної щільності й товщини. Очищення від грубодисперсного пилу здійснюють у фільтрах, заповнених коксом, піском, гравієм, насадкою різної природи й форми. Для очищення від тонкодисперсного пилу використовують фільтрувальний матеріал типу паперу, повсті або тканини різної щільності. Папір використовують для очищення атмосферного повітря або газів з низьким вмістом пилу. В промислових умовах застосовують тканини або рукавні фільтри. Вони мають форму барабана, тканинних мішків або кишень, що працюють паралельно. Їх очищують струшуванням або продуванням повітря. Останнім часом як фільтрувальні тканини широко використовують синтетичні матеріали та скловолокно, що можуть витримувати температуру 150-250 °С, вони хімічно і механічно стійкіші і менш вологоємні порівняно з шерстю та бавовною. Останні дають змогу очищати гази з температурою не вище за 100 °С. Головною перевагою рукавних фільтрів є висока ефективність очищення, яка досягає 99% для всіх розмірів часточок. Для тонкого очищення застосовують керамічні фільтри, фільтри з пластмас або скла. Ефективність пиловловлювання в них може досягати 99,99%, а температура очищуваного газу - 500 °С.
Для тонкого очищення газів від пилу використовують електрофільтри. Крім пилу вони можуть також очищати гази від аеро- та гідрозолів, тобто вловлювати більш дисперговані часточки.
Для підвищення ефективності роботи електроди інколи змочують водою. Такі електрофільтри називають мокрими. У мокрих пиловловлювачах запилений газ зрошується рідиною або контактує з нею. Найпростішою конструкцією є промивна башта, заповнена кільцями Рашіга, скловолокном або іншими матеріалами. До апаратів такого типу належать скрубери та труби Вентурі. Часто для видалення шламів, що утворюються, труби Вентурі доповнюють циклонами. Скрубери працюють за принципом протитечії: газ рухається знизу вгору, а поглинальна рідина (частіше вода) розпилюється форсунками згори вниз. Скрубери можна застосовувати для холодних і гарячих газів, які не містять токсичних речовин (кислот, хлору тощо), оскільки вони видаляються в атмосферу разом з очищеним газом у вигляді туману [12].
У барботажних апаратах запилений газ пропускають крізь рідину (воду). Їх доцільно використовувати для очищення гарячих газів з часточками пилу розміром понад 5 мкм. Барботаж використовують також у пінних апаратах. Для створення піни у воду добавляють ПАР. Ефективність очищення в цих апаратах досягає 97-99%.
Недоліком мокрого очищення газів є те, що вловлений пил перетворюється на мокрий шлам. Для видалення останнього потрібно будувати шламову каналізацію, що здорожує конструкцію.
В апаратах інерційного пиловловлювання різко змінюється напрямок потоку. Часточки пилу за інерцією вдаряються об поверхню, осаджуються і через розвантажувальний пристрій видаляються з апарата. Усередині апаратів розміщені пластини або кільця, об які вдаряється газ. Зверху апарати можуть зрошуватися водою. Тоді пил з них видаляється у вигляді шламу.
Ультразвукові апарати використовують для підвищення ефективності роботи циклонів або рукавних фільтрів. Ультразвук сприяє адгезії і закріпленню часточок пилу. Ці апарати ефективні у разі високої концентрації пилу в очищуваному газі. Для збільшення ефективності роботи апарата його зрошують водою. Такі апарати в комплексі з циклоном застосовують для уловлювання сажі, туману різних кислот тощо.
До фізико-хімічних методів очищення газових викидів належать абсорбція і адсорбція. Абсорбція - це процес хімічного осадження або зв'язування забруднювальних речовин під час пропускання очищуваного газу крізь рідкий поглинач. Апарати для такого очищення називають абсорберами. В цих апаратах очищуваний газ і абсорбувальна рідина рухаються назустріч один одному. Абсорбцію застосовують для очищення повітря і відхідних газів, що містять токсичні забруднення - кислотні тумани, оксиди карбону (IV) і (II), ціанідну або ацетатну кислоти, сірчистий газ, оксиди нітрогену, різні розчинники тощо. Як поглинач використовують суспензії, що містять оксиди магнію і кальцію або вапняк. Ефективність очищення становить 90-95%. Шлами після очищення можуть використовуватись для подальшого перероблення й отримання продуктів. Недоліком цих апаратів є ускладнення процесу видалення шламів у разі утворення важкорозчинних речовин.
Адсорбційний метод очищення газів - це сорбція газуватих речовин на поверхні або в об'ємі мікропор твердого тіла. Тверду речовину, на поверхні або в об'ємі пор якої відбувається концентрування очищуваних речовин, називають адсорбентом. Поглинювані забруднювальні речовини, що перебувають у газовій або рідкій фазі, називають адсорбтивом, а після переходу в адсорбований стан - адсорбатом. У техніці використовують тверді адсорбенти з сильно розвинутою внутрішньою поверхнею. Найчастіше як адсорбент використовують активоване вугілля, силікагель та глини, що мають велику поверхню. Один грам активованого вугілля має поверхню близько 5 км2. Вилучені з очищуваних газів речовини - адсорбтиви, які в подальшому видаляють шляхом десорбції, можуть бути використані для тих чи інших цілей. Цей процес називають регенерацією адсорбента і здійснюють здебільшого нагріванням перегрітою парою. Апарати, в яких здійснюють адсорбцію, називають адсорберами. Їх виконують вертикальними, горизонтальними і з кільцевими полицями, на яких розташовують адсорбент.
Адсорбцією на активованому вугіллі очищають відхідні гази від гідрогенсульфіду у виробництві штучного волокна. За допомогою адсорбції на силікагелі очищають газові викиди від оксидів нітрогену. Цей метод широко застосовують для очищення викидних газів від багатьох інших шкідливих домішок.
Хімічні методи очищення викидних газів засновані на хімічному зв'язуванні шкідливих забруднювальних речовин. Дуже поширеним методом є хемосорбція, коли очищуваний газ промивають розчином речовин, що реагують із забруднювальними домішками. Так, для вловлювання оксидів нітрогену застосовують торфолужні композиції з гідроксидом кальцію або аміаком. У результаті хемосорбції утворюється добриво з 6-8% -м вмістом зв'язаного азоту у вигляді нітратів кальцію і амонію. Спалювання використовують для знешкодження горючих вуглеводнів, що не використовуються у виробництві. З економічного погляду це малоефективний процес, оскільки теплота не використовується і тільки призводить до теплового забруднення навколишнього середовища. Якщо концентрація горючих речовин недостатня для горіння, то застосовують термічне окиснення. При цьому очищуваний газ спалюють у полум'ї пальника.
У багатьох випадках для знешкодження відхідних газів застосовують каталітичні процеси окиснення, відновлення та розкладання.
Розділ 4. Розрахункова частина
4.1 Апарати мокрого очищення газів
Апарати мокрого очищення газів мають широке розповсюдження, оскільки характеризуються високою ефективністю очищення від мелкодисперсного пилу з dч е (0,3-1,0) мкм, а також можливістю очищення від пилу гарячих і вибухонебезпечних газів. Проте мокрі пиловловлювачі володіють рядом недоліків, що обмежує сферу їх застосування: освіта в процесі очищення шламу, що вимагає спеціальних систем для його переробки; винесення вологи в атмосферу і утворення відкладень у відвідних газовідходах при охолоджуванні газів до точки роси; необхідність створення оборотних систем подачі води в пиловловлювач.
Апарати мокрого очищення працюють за принципом осадження частинок пилу або на поверхню крапель рідини, або на поверхню плівки рідини. Осадження частинок пилу на рідину відбувається під дією сил інерції і броунівського руху.
Сили інерції діють на частинки пилу і капель рідини при їх зближенні. Ці сили залежать від маси крапель і частинок, а також від швидкості їх руху. Частинки пилу малого розміру (менше 1 мкм) не володіють достатньою кінетичною енергією і при зближенні зазвичай огинають краплі і не уловлюються рідиною. Броунівський рух характерний для частинок, малого розміру (менше 1 мкм). Для досягнення високої ефективності очищення газу від частинок домішок за рахунок броунівського руху необхідно зменшити швидкість руху газового потоку в апараті.
Окрім цих основних сил на процес осадження впливають турбулентна дифузія, взаємодія електрично заряджених частинок, процеси конденсації, випаровування і ін. У всіх випадках очищення газу в мокрих пиловловлювачах важливим чинником є змочуваність частинок рідиною (чим краще змочуваність, тим ефективніше процес очищення).
Конструктивно мокрі пиловловлювачі розділяють на скрубери Вентурі, скрубери форсунок і відцентрових, апарати ударно-інерційного типу, барботажно-пінні апарати і ін.
Серед апаратів мокрого очищення з осадженням частинок пилу на поверхню крапель найбільше практичне застосування знайшли скрубери Вентурі (рис.16). Основна частина скрубера - сопло Вентурі 2, в конфузорную частину якого підводиться запилений потік газу і через відцентрові форсунки 1 рідина на зрошування. У конфузорной частині сопла відбувається розгін газу від вхідної швидкості (W=15-20 м/с) до швидкості у вузькому перетині сопла 60-150 м/с і більш. Процес осадження частинок пилу на краплі рідини обумовлений масою рідини, розвиненою поверхнею крапель і високою відносною швидкістю частинок рідини і пилу в конфузорной частині сопла. Ефективність очищення в значній мірі залежить від рівномірності розподілу рідини по перетину конфузорной частини сопла. У диффузорной частині сопла потік гальмується до швидкості 15-20 м/с і подається в каплеуловитель 3. Каплеуловітель зазвичай виконують у вигляді прямоточного циклону або скрубера ВТІ. Скрубери Вентурі забезпечують ефективність очищення 0,96-0,98 аерозолів і більш з середнім розміром частинок 1-2 мкм при початковій концентрации примесей до 100 г/м3. Питома витрата води на зрошування при цьому складає 0,4-0,6 л/м3. Круглі скрубери Вентурі застосовують до витрат газу 80000 м3/год. При великих витратах газу і великих розмірах труби можливості рівномірного розподілу зрошуючої рідини по перетину труби погіршуються, тому застосовують або декілька паралельно працюючих круглих труб, або переходять на труби прямокутного перетину.
Рис. 4.1.1. Скруббер Вентури
Одним з вдалих конструктивних вирішень сумісної компоновки скрубера Вентурі і каплеуловителя може служити конструкція (мал.17) коагуляци-онно-центробежного мокрого пиловловлювача (КЦМП). Сопло Вентурі 1 встановлено в корпусі циклону 2, а для закручування повітря використовується спеціальний закручнватель 3. Промислові КЦМП працюють при швидкостях у вузькому перебігу труби Вентурі 40-70 м/с, питомих витратах води на зрошування 0,1-0,5 л/м3 і мають габарити на 30% менше, ніж звичайні скрубери Вентурі.
Рис. 4.1.2 Коагуляційно-центробіжний мокрий пилеуловитель
Скрубери Вентурі широко використовуються в системах очищення газів від туманів. Ефективність очищення повітря від туману з середнім розміром частинок близько 0,3 мкм досягає 0,999, що цілком порівняно з високоефективними фільтрами.
Різновидом апаратів для уловлювання пилу осадженням частинок на краплях рідини є скрубери форсунок (мал.18, а). Запилений газовий потік поступає в скрубер по патрубку 3 і прямує на дзеркало води; де осідають найбільш крупні частинки пилу. Газовий потік і мелкодисперсная пил, розподіляючись по всьому перетину корпусу 1, піднімаються вгору назустріч потоку крапель, що подаються в скрубер через пояси форсунок 2. Питома витрата води в скруберах форсунок складає 3,0-6,0 л/м3, гідравлічний опір апарату до 250 Па при швидкостях руху потоку газу в корпусі скрубера 0,7-1,5 м/с. Загальна ефективність очищення, що отримується на скруберах форсунок, невисока і складає, наприклад, 0,6-0,7 при очищенні доменного газу. У скруберах форсунок ефективно уловлюються частинки розміром >10 мкм. Одночасно з очищенням газ, що проходить через скрубер форсунки, охолоджується і зволожується до стану насичення. У тих випадках, коли потрібне очищення невеликих мас гарячих газів від забруднень з розміром частинок більше 15-20 мкм, можна застосовувати прості зрошувальні пристрої, які виконуються у вигляді ряду форсунок, вбудованих в газохід. Питома витрата води в таких системах вибирається рівною від 0,1 до 0,3 л/м3. Швидкість газового потоку в газоході в цілях виключення інтенсивного каплеуноса не повинна перевищувати 3 м/с.
Рис. 4.1.3 Форсуночний (а) и центробіжний (б) скрубери
У апаратах відцентрового типу (мал.18,6) частинки пилу відкидаються на плівку рідини 2 відцентровими силами, що виникають при обертанні газового потоку в апараті за рахунок тангенціального розташування вхідного патрубка 5 в корпусі апарату. Плівка рідини завтовшки не менше 0,3 мм створюється подачею води через сопла і безперервно стікає вниз, захоплюючи в бункер 4 частинки пилу. Ефективність очищення газу від пилу в апаратах такого типу залежить головним чином від діаметру корпусу апарату 3, швидкості газу у вхідному патрубку і дисперсності пилу. У табл.21 приведені фракційні коефіцієнти очищення відцентрових скруберів ЦС-ВТІ [26] діаметром 1 м. Із зростанням діаметру скрубера ефективність очищення падає.
Ефективність очищення зростає при збільшенні висоти корпусу до H= (3-4) D, після чого практично залишається постійною, тому зазвичай приймають H=4D. Гідравлічний опір визначають по формулі (4), приймаючи ж=33-46. Питома витрата води у відцентрових скруберах складає 0,09-0,18 л/м3. Вхідна запилена газового потоку = 20 г/м3.
Апарати ударно-інерційного типу працюють за принципом осадження частинок пилу на поверхню рідини при повороті на 180° пилегазового потоку, рухомого із швидкістю 25-50 м/с. Зважені в газі частинки за рахунок сил інерції після виходу з сопла не встигають за лініями струму і потрапляють на поверхню рідини. Добре уловлюються частинки розміром більше 20 мкм. Основна перевага апаратів ударно-інерційного типу - мала питома витрата води, яка складає не більше 0,03 л/м3 і визначається тільки випаровуванням і втратами рідини з шламом. Ефективність очищення газу в таких апаратах вельми чутлива до зміни відстані між зрізом сопла і дзеркалом рідини.
До мокрих пиловловлювачів відносяться барботажно-пінні пиловловлювачі з провальними (мал. 4.2, а) і переливними гратами (мал. 4.2, б). У таких апаратах газ на очищення поступає під грати 3, проходить через отвори в гратах і, барботуючи через шар рідини і піни 2, очищається від частинок пилу за рахунок осадження частинок на внутрішні поверхні газових міхурів. Режим роботи апаратів залежить від швидкості подачі повітря під грати. При швидкості до 1 м/с спостерігається барботажний режим роботи апарату. Подальше зростання швидкості газу в корпусі апарату до 2-2,5 м/с супроводжується виникненням пінного шару над рідиною, що приводить до підвищення ефективності очищення газу і бризгоуноса з апарату. Сучасні барботажно-пінні апарати забезпечують ефективність очищення газу від мелкодисперсного пилу близько 0,95-0,96 при питомих витратах води 0,4-0,5 л/м3.
Практика експлуатації барботажно-пінних апаратів показує, що вони вельми чутливі до нерівномірності подачі газу під провальні грати. Нерівномірна подача газу приводить до місцевого здування плівки рідини з грат. Крім того, грати апаратів схильні до засмічення.
Рис. 4.1.2. Барботажно-пінний пилевловлювач з провальною (а) та переливною (б) решітками.
4.2 Розрахунок Скрубера Вентурі
Скрубери Вентурі знайшли найбільше застосування серед апаратів мокрого очищення газів з осадженням частинок пилу на поверхні крапель рідини. Вони забезпечують ефективність очищення 0.96-.0.98 на пилі з середнім розміром частинок 1.2 мкм при початковій концентрації пилу до 100 г/м3
Забруднювачі: - мартиновський пил В=1,915·10-2, п=0,5688
Туман фосфорної кислоти В=1,34·10-2 п=0,6312
Щільність газу в горловині сг=1,78кг/м3
Швидкість газу в горловині Wг = 200 м/с
Питома витрата рідини qрід= 2,4 л/м3
Щільність рідини срід = 1000 кг/м3
Коефіцієнт гідравлічного опору сухої труби гс=10
Обємні витрати газу Qг=80000 м3/год
б1=16о б2=8о
Завдання: Зробити розрахунок геометричних розмірів скрубера Вентурі і дати його схематичний малюнок.
РОЗРАХУНОК:
1). Визначаю гідравлічний опір сухої трубки Вентурі:
2). Розраховуємо гідравлічний опір, обумовлений введенням зрошуючої рідини
Н/м2, де
грід - коефіцієнт гідравлічного опору труби, обумовлений введенням рідини
3). Знаходимо гідравлічний опір труби Вентурі, Н/м2
4). Знаходимо сумарну енергію опору Кт, Па
де Vрід і Vг - об'ємні витрати рідини і газу відповідно, м3/с
Vг = тг/сг = м3/с
Vрід = трід/срід = м3/с
5). Визначаємо ефективність скрубера Вентурі
Для очищення від Мартиновського пилу:
Для очищення туману фосфорної кислоти:
Ефективність скрубера Вентурі, отримана в результаті розрахунків (величина з), забезпечує очищення газів від забруднень. Характерні розміри труб Вентурі круглого перерізу складають
Характерні розміри труб Вентурі круглого перерізу звичайно:
б1 = 16°;
б2 = 8°; ;
Діаметри d1, d2, d3 розраховують для конкретних умов очистки повітря від пилу. Для розрахунку d1, d2, d3 слід використати рівняння неперервності потоку, приймаючи що умови, при яких газ рухається через переріз d1, та d3 однакові. Діаметр d2 знаходимо з рівняння:
=
6). Визначаю сумарну енергію дотику Е за формулою:
Дж
Висновок
Отже, земля оточена потужною газовою оболонкою - атмосферою. В атмосфері завжди присутні також тверді або рідкі частинки, що плавають в повітрі - аерозолі.
Розрізняють постійний газовий склад атмосфери, в якому існує стабільне співвідношення вмісту; різних газів, і змінну складову частину повітря, вміст окремих компонентів якої може змінюватись у широких межах. З основних компонентів атмосфери найбільше змінюється вміст у повітрі водяної пари і аерозолів. У приземному шарі повітря в різних місцевостях і в різний час може змінюватись у дуже широких межах вміст деяких домішок - внаслідок потужних антропогенних викидів в атмосферу або дії локальних природних процесів (геологічних, метеорологічних, біологічних). Атмосфера Землі підтримується в стані динамічної рівноваги внаслідок дії багатьох процесів притоку газів і аерозолів в атмосферу і їхньої втрати. З екстенсивним розвитком промисловості, енергетики, транспорту, сільського господарства й інших форм людської діяльності швидкими темпами зростають кількісно і якісно антропогенні викиди в атмосферу різних газів і аерозолів. Ще років п'ятдесят тому масштаби цих викидів майже по всіх видах газів і аерозолів були на кілька порядків меншими від їхніх природних надходжень в атмосферу. Тому існуючі в природі механізми утримання рівноваги і стабільності характеристик атмосфери істотно істотно не порушувались.
Однак за останні десятиріччя масштаби все нових і нових видів антропогенних викидів наблизились до їхніх природних надходжень або навіть перевищують їх. Крім того, відбуваються якісні зміни: в атмосферу викидається все більша кількість речовин, яких там раніше не було або було дуже мало, отже, в природі можуть бути відсутніми механізми очищення від них атмосфери. При цьому найбільші порушення природної рівноваги можуть викликати забрудники каталітичної дії, які лише прискорюють деякі природні аерономічні реакції, а самі після завершення циклу з кількох хімічних або фотохімічних реакцій відновлюються і можуть послідовно брати участь у величезній кількості таких циклів.
Література
Білявський Г.О. та ін. Основи загальної екології: Підручник / Г.О. Білявський, М.М. Падун, Р.С. Фурдуй. - 2-е вид., зі змінами. - К.: Либідь, 1995. - 368 с.
Брасье Г., Соломон С. Аэрономия средней атмосфери. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987.
Будыко М.И. Изменения климата. - Л.: Гидрометеоиздат, 1974.
Владимиров А.М., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т., Орлов В.Г. Охрана окружающей среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991.
Войткевич Г.В., Кокин А.В., Мирошников А.Е., Проскуров В.Г. Справочник по геохимии. - М.: Недра, 1990.
Гайнріх Д., Гергт М. Екологія: dtv - Atlas. - К.: Знання; Прес, 2001. - 275
Джигирей В.С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища: Навч. посіб. для вузів. - К.: Знання, 2000.
Джигирей В.С. та ін. Основи екології та охорона навколишнього природного середовища: Навч. посіб. для вузів. / В.С. Джигирей, В.М. Сторожук, Р.А. Яцюк - Львів: Афіша, 2000.
Запольський А.К., Салюк А.I. Основи екології: Підручник / За ред. К.М. Ситника. - К.: Вища шк., 2001. - 358 с.
Злобін Ю.А. Основи екології: Підручник. - К.: Либідь, 1998.
Калыгин В.Т. Промышленная экология. Курс лекций. - М.: Изд-во МНЭПУ, 2000. - 240 с.
Коротило Д.М. Екологія і економіка: Навч. посібник. - К.: КНЕУ, 1999.
Кучерявий В.П. Екологія. - Львів: Світ, 2000. - 499 с.
Кучерявий В.П. Проблеми екології. - Л.: Вид-во "Світ", 2000. - 481 с.;
Лебединец В.И., Курбанмуратов О. Роль кометного и метеорного вещества в генезисе серебристых облаков // Астроном, вести. - 1992. - Т.2, №1.
Лебединец В.Н. О доле потенциальных метеоритообразующих тел среди твердых тел межпланетной среды // Астрон. вестн. - 1991. - Т.25, № 2.
Лебединец В.Н. Пылевое облако Земли и атмосферный кислород // Астрон. вестн. - 1991. - Т.25, № 3.
Мизун Ю.Г. Озоновые дыры: мифы и реальность. - М. - Мысль, 1993.
Основи соціоекології: Навч. посібник / Г.О. Бачинський Н.В. Беренда, В.Д. Бондаренко та ін.; За ред. Г.О. Бачинського. - К.: Вища шк., 1995. - 238 с.
Паршенков С. Промышленное загрязнение // Природа. - 1991, № 5.
Роев Г.А. Очистные сооружения. Охрана окружающей среды. - М.: Недра, 1993.
Роун Ш. Озоновый кризис. - М.: Мир, 1993.
Подобные документы
Парниковий ефект, кислотні дощі та смог. Промислові викиди в атмосферу. Природні джерела забруднення атмосфери. Вплив діяльності людини забруднення атмосферного повітря та його наслідки. Заходи, здійсненні для сповільнення руйнування озонового шару.
реферат [171,2 K], добавлен 20.06.2015Екологія як наука. Що таке атмосфера Землі, її газовий состав. Тиск атмосфери і властивості. Взаємозв’язок між діяльністю людини і забрудненням атмосфери. Роль промислових викидів в атмосферу і вплив на неї викиду автомобілями забруднюючих речовин.
презентация [1,9 M], добавлен 28.02.2011Забруднення атмосфери при випробуванні і експлуатації енергетичних установок. Характер шкідливих викидів в атмосферу від палива, яке використовується на теплових електростанціях. Вплив гідроелектростанцій на природне середовище. Засоби захисту природи.
реферат [27,5 K], добавлен 19.06.2010Класифікація пристроїв для очищення повітря від пилу. Розрахунки забруднення повітряного басейну шкідливими речовинами, що викидаються в атмосферу джерелами викидів Ізюмського Державного лісогосподарського підприємства. Розробка проекту нормативів ГДВ.
дипломная работа [247,1 K], добавлен 16.02.2012Основні забруднення навколишнього середовища та їх класифікація. Головні джерела антропогенного забруднення довкілля. Роль галузей господарства у виникненні сучасних екологічних проблем. Вплив на здоров'я людини забруднювачів біосфери та атмосфери.
реферат [24,3 K], добавлен 15.11.2010Класифікація забруднювачів повітряного басейну. Суть абсорбційного, адсорбційного, термокаталітичного, озонного, біохімічного та плазмокаталітичного методів очистки промислових газових викидів. Опис апаратів для знешкодження промислових газових викидів.
курсовая работа [58,6 K], добавлен 14.12.2010Джерела і речовини хімічного забруднення атмосфери. Контроль за викидами в атмосферу. Забруднення від автотранспорта, літаків. Вплив оксидів вуглецю, азоту, діоксида сірки, сірчаного ангідрида, радіоактивних речовин на людину, рослинний і тваринний світ.
реферат [43,1 K], добавлен 23.09.2009Екологія та екологічні проблеми в Україні. Характеристика та екологічна оцінка Хмельницької області. Вербальний опис ТОВ "Дунаєвецький арматурний завод". Умови забруднення атмосферного повітря. Інвентаризації викидів забруднюючих речовин в атмосферу.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 09.09.2014Пестициди як забруднюючий фактор. Аерозольне забруднення атмосфери. Фотохімічний туман (змог). Теплове, шумове, електромагнітні форми забруднення. Кислі атмосферні випади на сушу (кислотні дощі). Органічне, біологічне забруднення або "червоний приплив".
курсовая работа [46,1 K], добавлен 11.09.2014Атмосфера, як частина природного середовища. Атмосферне повітря. Склад атмосфери. Баланс газів в атмосфері. Природне й штучне забрудненя атмосфери. Наслідки забруднення атмосфери людством. Заходи щодо охорони атмосферного повітря від забруднення.
реферат [27,7 K], добавлен 15.07.2008
