Рекомендації до вивчення окремих тем дисципліни

 

3.1.Ключовою проблемою в справі охорони навколишнього середовища єобмеження речовинного забруднення біосфери.

Забруднюючі атмосферу речовини швидко і вільно переносяться в глобаль­ному масштабі, в той же час в атмосфері, як у величезному реакторі створюються умови для різноманітних хімічних перегрупувань речовини. В ході можливих фізико-хімічних перетворень утворюються кінцеві продукти, які випадають шляхом су­хого осаджування або з опадами на поверхню суходолів і водних об'єктів. Таким чином, атмосферні забруднювачі в перетвореному чи первісному вигляді додають забруднення ґрунтам і водам. Подальша міграція речовин або їх складових у тро­фічних ланцюгах і мережах супроводжується багатьма видами небезпечних впли­вів на живі організми Спостереження і моніторинг забруднення біосфери, які вра­ховують, як накопичення за попередній період (XX ст.) так і сучасне надходження, обґрунтовують принцип обмеження і заборони викидання відходів в навколишнє середовище [1, 2, розд. 3.6].

3.2.Речовинні забруднювачі атмосфери поділяються на 2 основні групи: ае­розолі і гази. До аерозолів відносять пил, дими і тумани [3, с. 22]. Шкідливість пилуі вибір засобів для його вилучення з забруднених викидів залежать від його фізико-хімічних властивостей. Середфізичних характеристик, по-перше, розглядаєтьсядисперсний склад [3, с. 23-29; 5, с. 7-17]. Методика дослідження дисперсного
складу (ДС) і його відображення з використанням властивостей імовірнісного роз­поділення дають зручний спосіб визначення різноманітних дисперсій за допомо­гою двох параметрів - медіанного діаметра і стандартного відхилення в функціїрозподілення. На базі такого підходупобудована класифікаційна номограма пилу. якаохоплює реальний діапазон діаметрів частинок пилу штучного(антропо­генного) і природного походження.

Встановлені п'ять класифікаційних груп пилу, яким відповідають п'ять класів пиловловлюючого обладнання [2, с. 166-168; 3, с. 22-35; 4, т.1 с. 169-179; 5, с. 6-12]. Суттєве значення для вибору засобів пиловловлювання мають і інші власти­вості аерозолів: злипання і абразивність частинок, питомий електричний опір шару частинок і здібність до набуття електричних зарядів, змочуваність частинок, поже­жо- та вибухонебезпечність частинок пилу [5, с. 17-29].

Пилові частинки в аерозольних системах знаходяться під впливом масових сил (тяжіння, інерції), гідродинамічних сил (опір руху), дифузійних сил (броунівський рух, термо-, фото- і дифузіофорєз), сил поверхневої взаємодії (адгезія і ауто-гезія) і сил електричної взаємодії [3, с. 38-54; 2, 4, т.1, с. 180-200, 5, с. 5-29]. Явища руху аерозолів під впливом сил різного походження сприяють коагуляції аерозо­лів, їх перетворенню і природному осаджуванню.

3.3. Силові впливи на частинки, які здатні їх зрушити з лінії течії газіоносіїв, використовуються як механізми осадження в різних конструкціях пиловловлювачів [4,с. 201-211].

3.3.1. Осаджування пилових частинок під впливом сил тяжіння технічно ви­значено, коли розглядаються частинки певних розмірів і маси, для яких середньоквадратичне зміщення під впливом сил тяжіння на порядок більше зміщення під впливом дифузійних сил. Ефективність процесу забезпечується за умови достат­нього часу перебування пилових частинок в об'ємі осадження [4, с. 201-202, 451-453, 3, с. 55-59]

3.3.2. Осаджування під впливом сил інерції впрямолінійних потоках роз­глядається як процес, при якому запилений потікпроходить через сітку перешкод.Зустрічну перешкоду (окреме волокно, сітчасте плетіння, кульку, елемент заван­таження перерізу руху тощо) струмені газу вимушені обминати, в той же час, пи­лові частинки згідно з власним часом релаксації

 

,

 

(d- діаметр частинки, μ - динамічний коефіцієнт в'язкості, ρ-густина повітря), швидкості потоку і розмірів перешкоди або обминають перешкоду, або сходять з траєкторій обминання і влучають в останню. Ефективність процесу η характеризу­ється розміром очищеної частини перерізу потоку у відношенні до перерізу пере­шкоди. Аналітично η зображають у вигляді функцій η =f(К_р) для різних течій і пе­решкод, де К_p- інерційний параметр [4, с. 202-206; 3, с. 58-65].

3.3.3. Осаджування під впливом дифузії розглядається як процес, в якому зрушення частинок аерозолю з траєкторій газового потоку відбувається під впливом молекулярних сил. До їх числа відносять броунівський рух газових молекул, усереднено-спрямований рух газових молекул в газових сумішах в напрямку від'є­мних градієнтів концентрацій, відбиття молекул газу з різними швидкостями від більш і менш нагрітих поверхонь аерозольних часток. Зміщення частинок аеро­золю визначається за допомогою коефіцієнта дифузії – Д_а. Дифузійне зміщення частинок веде до торкання з поверхнями осадження, а також сприяє коагуляції аерозольних частинок [3, с. 72-75. 4, с. 208-239].

3.3.4. При електростатичному осадженні частинки аерозолю і осаджувальні поверхні, на які осідають частинки, або перешкоди мають протилежні заряди, за­вдяки чому виникає силапритягування. Може бути створено кілька варіантів вини­кнення сил взаємодії:

а)частинки отримують заряди адсорбованих газових іонів і вступають у вза­ємодію з зовнішнім полем напруженості між коронуючим і осаджувальним елект­родами;

б)частинки поляризуються під впливом зовнішнього електричного поля івзаємодіють з ним;

в)заряджені частинки рухаються внаслідок виникнення сили електричноговідображення між ними і незарядженою перешкодою (сферою);

г) надлишковий заряд одного знака внаслідок абсорбації однополярних іонівприводить до розштовхування малих аерозольних частинок і виходу їх на оса­дження;

д)заряджені частинки притягуються до заземленого колектора, який набу­ває заряду шляхом індукції від оточуючих уніполярних частинок [3, с. 86-88, 4, с.209-211].

У практичних умовах використовується, як правило, один з механізмів або їх комбінація.

3.4. Знання хімічних і фізичних властивостей газоподібних забруднювачів дає підставу для розуміння механізмів їх утворення і перетворення в атмосфері, для їх аналітичного визначення і для розробки засобів боротьби з ними і наслідка­ми їх дії. При виборі методів визначення і подавлення суттєве значення має оцінка кількості даної речовини в атмосфері [4, с. 125-126].

До основних забруднюючих речовин відносяться оксиди сірки і азоту, чад­ний газ - СО, летючі органічні сполуки - С_nН_m(VОСs). До інших - сірководень, сполуки поновленої сірки, аміак, галогеноутримуючі гази, фтористий водень, хло­ристий водень, вінілхлорид, пари ртуті.

3.4.1. Сполуки сірки займають відчутне місце в переліку забруднювачів ат­мосфери. У США вони відносяться до переліку критичних. SО₂ і SO₃являються при певних умовах домішками димових газів, або отримуються як проміжний і кін­цевий продукти в хімічних виробництвах. Звертають увагу на органолептичні властивості і структуру молекул, яка визначає її полярність (SO₂) або нейтральність (SO₃). Мають значення розчинність, молекулярна масса, температура плавлення, кипіння, критична температура і тиск. Сполуки поновленої сірки з воднем (Н23), з вуглецем (СS, СОS, СS₂) органічні сульфіди, дисульфіди і меркапани (RSR, RS₂R, RSН, де R- алкільні групи), як правило мають різкий неприємний за­пах і здатні в атмосфері до окислювальних реакцій. Реакції спалювання, промис­лові і природні процеси характеризуються ланцюговими послідовностями з утво­ренням побічних летючих продуктів [4, ч.1, с. 126-134).

3.4.2. Забруднювачами атмосфери у викидах можуть бути сполуки азоту, який має валентний стан, як позитивний, так і негативний (від -3 до +6). Найбільшу групу складають оксиди (І) N₂О, N0, диоксид(II) - N0₂, оксид (III) - N₂0₃, оксид (IV) -N₂О₄. Сполуки поновленої форми - аміак NH₃і його похідні аміни типу

 

де R- алкільна група (органічний радикал). Аміди і амінокислоти - сполуки орга­нічного походження, в які входять – NH₂і - СООН, [4, ч. 1, с. 135-148]. Механізми утворення пов'язані із природним циклом азоту, з спалюванням органічного пали­ва та промисловими процесами. Суттєве значення мають фотолітичні процеси, які відбуваються з участю N₂, N0, О₃, NН₃ і супроводжуються утворенням фотохіміч­ного смогу.

3.4.3. Сполуки вуглецю в атмосфері представлені вуглекислим газом СО₂, метаном СН₄, моноксидом СО, леткими вуглеводнями (VOCs) і пов'язані з природ­ним циклом вуглецю в природі.

У звичайних концентраціях СО₂ і СН₄ не є забруднювачами, проте збіль­шення концентрації С0₂ несе екологічну небезпеку. В тому числі і метан, беручи участь в атмосферних перетвореннях, впливає на вміст в атмосфері СО, СО₂, N0₂ та інших домішок. Відомий кругообіг вуглецю доповнюється характеристикою вмісту С0₂ і СО в окремих частинах біосфери [4, т.1 с. 148-162, 7, с. 10, 11, 39-41]. Баланс утворення і витрати дає для цих газів приріст вмісту в атмосфері. Усвідом­люються основні типи неметанових вуглеводнів, їх властивості і механізми утво­рення забруднень в ході спалювання і промислових процесів (хімічна, нафтопере­робна, металургійна промисловість).

Треба звернути увагу на особливо небезпечні ароматичні вуглеводні (бен­зол), леткі вуглеводні, сполучені з галогенами (вінілхлорид).

3.4.4. Пари ртуті Нgмають фізичні і хімічні властивості, які обумовлюють проникнення в живі організми і їх отруєння [4, т.1 с. 168]. Концентрації в навколи­шньому середовищі пов'язані з промисловою діяльністю і природним циклом.

3.5.Газоочищення являє собою складний технологічний процес. Залежно від фізико-хімічних властивостей забруднювачів використовуються абсорбція, ад­сорбція, конденсація, хімічне перетворення, термічне і термокаталітичне окислен­ня [9, с 5. 135, 209, 238; 4. т.1. с. 213, 294, 310].

З.5.1. Абсорбційне очищення полягає у створенні умов контакту забруднено го викидного повітря (газів) з рідиною, яка виступає в ролі розчинника забруднювача. Залежно від здатності до розчинення використовують водні і неводні систе­ми. Провідною, для розуміння методу кількісного визначення масопереносу є фі­зична модель, в якій між рідиною і газовою фазами знаходиться шар насичення. Шар насичення характеризується рівноважним тиском компоненти, а відповідає константі фазової рівноваги [9, с. 6-9].

Константи типу m_yхбезрозмірні, константа Генрі має розмірність, Па. Маса речовини компоненти, яка переходить з газової фази в рідину, визначається кое­фіцієнтом масопередачі Ку, поверхнею контакту Fі рушійною силою процесу ΔСсер. Рушійна сила визначається в умовах паралельного, перехресного і протите-чійного контактів, як середньо-арифметична, середньо-логарифмічна або серед­ньо-інтегральна величини. Для розрахунку масопередачі використовують методи з використанням об'ємного коефіцієнта масопередачі і кількості одиниць перене­сення, віднесених до концентрацій в газовій і рідинній фазах [9, с. 5-14].

3.5.2. Адсорбція полягає в притягненні і утриманні інших речовин (газів і рі­дин) частинками (атомами, молекулами, іонами) твердої речовини, які знаходяться в поверхневому шарі. Як адсорбенти використовують спеціально підготовлені ре­човини з розвиненою поверхнею: активоване вугілля, силікагель, синтетичні цеолі­ти, алюмогель, відбілюючи і діатомові землі. Рівновага процесу адсорбції характе­ризується ізотермою і ізобарою адсорбції [9, с. 135-154]. Головні показники для розрахунку адсорбції - це адсорбційна ємність (активність) адсорбентів і їхня по­верхня.

Розраховують об'єм адсорбенту за об'ємним коефіцієнтом адсорбції, кількіс­тю одиниць перенесення і витратами парогазової суміші, яка очищається.

Переріз адсорберу підраховують за рекомендованою швидкістю парогазовоїсуміші. Кількість одиниць перенесення визначають за початковою і кінцевою концентраціям адсорбтиву в суміші і за рівноважними концентраціями адсорбату в твердій і адсорбтиву в парогазовій фазах [9, с. 135-207].

3.5.3. Хімічні методи очищення стосуються головним чином оксидів азоту N0_xі оксидів сірки SО_x. Використовуються некаталітичний і каталітичний процеси поновлення азоту сполук типу N0 і N0₂ в результаті домішування аміаку в димові гази при температурі 900... 1000 °С і в реакторах в присутності каталізатора V₂O₅при температурі газів 300... 400 °С.

Хімічний спосіб очищення відхідних газів від SО₂ полягає в переведенні га­зоподібної сіркоутримуючої домішки в нерозчинну тверду фазу в реакціях типу.

СаСО₃ + SО₂ àСаSО₃ + СО₂,

СаSО₃ + О₂ àСаSО₄ при t=200...240 °С.

За реагент, крім вапна, викориотовуюгь і вапняк. Крім того. існує хімічни спосіб одночасного вилучення SО₂ і NO в процесі з використанням СuО/СuSО4. Спочатку поглинається оксид сірки SО₂+СuО+О₂ àСuS0₄ при t = 390°С, в другійстадії відбувається поновлення азоту в присутності СuSО₄ [4, ч. 1 с ].

CuSO4

NO+ 2NH₃ à N₂↑+H₂0.

3 5 4. Певнігрупилеткихорганічнихсполук(VOСs), атакожСОможутьбутивилученізатмосферноговикидушляхомїхдопалювання. Обмеженняспособунаступаєпринаявностіувикидігалогенівабоіншихконтамінантів(Р, S), якіпритермічнійобробцідаютьвихідречовинбільштоксичних, ніжвихіднасуміш. Отже, здійснюються реакції окислення:

 

С_пН_m + О₂ àСО₂ + Н₂О,

СН + О₂ àСО₂.

 

Ефективність процесу допалювання - η, визначається рівнянням:

 

,

 

де А - характеристика турбулентного перемішування суміші;

t- час перебування в камері допалювання; Т_K- температура в камері; Т_B- температура запалювання компонента.

При використанні методу мають місце підвищені витрати теплоти, яку не завжди можна використати. Тому розроблений термокаталітичний метод, при ви­користанні якого процесс здійснюється при знижених температурах. Температура допалювання в присутності каталізатора Рtдля парів органічних розчинників, сти­ролу, фенолу, ацетону складає 200°С, при використанні Рdтемпература процесу складає 38О...4ОО°С.

 

Існують інші каталізатори. Каталітичні реакції можуть відбу­ватися в трьох областях лімітування процесу: кінетичній, зовнішньо-дифузійній і внутрішньо-дифузійній. Відповідно рушійною силою процесу є або функція концен­трації в суміші, або відповідний показник ефективності дифузії і градієнт концент­рації в напрямку до каталітично-активної поверхні. Каталітична активність визна­чається, як міра прискорення реакції в присутності каталізатора в порівнянні зі звичайними умовами допалювання. [9, с. 209-236, с. 240-255].

 

3.6. Пиловловлювачі (п.в.) і фільтри. У зведеній таблиці п.в. і фільтрів подані їхні основні типи, галузь використання для певних класифікаційних груп пилу, очі­кувана ефективність і аеродинамічний опір [3, с. 160-162].

3.6.1Механічні пиловловлювачі. Гравітаційніпилоосаджувальні камери, найпростіші за конструктивною схемою, можуть бути одиночними, багатополичними, з єкранами. Послідовні удосконалення конструкції спрямовані на створення умов для осідання дрібних фракцій. Для заданого дисперсного складу ефективність може бути визначена відносно найменшого діаметра частин, які мають умови для осадження [15, с.76-77,86-92; 5, с.51-54]. Інерційні пиловловлювачі, в яких для виведення пилових частин з газового потоку використовується масова сила інер­ції, розроблені для умов прямолінійного і колового руху газів.

Прямолінійний рух запилених газів організований в пиловловлювачах типу ІП, який розроблений в ряді типорозмірів продуктивністю до 18750 м³/год. Продук­том ІП є концентрована аеросуміш, яка далі розділяється в циклоні [5, с. 54-56; З, с. 185-188].

Циклонні пиловловлювачі призначені для вловлювання пилів з різними вла­стивостями.

Ключове значення для ефективної' роботи циклонів мають співвідношення між конструктивними розмірами, які забезпечують запобігання "короткому зами­канню" потоку в середині циклона, помірний аеродинамічний опір, запобігання ви­носу пилу з циклона. Суттєве значення має дотримання оптимальної швидкості в перерізі циклона. Розрізняють чотири конструктивні групи циклонів: з тангенційним або спіральним входом, прямоточні і протитечійні циклони і циклони з осьовим входом: також прямоточні і протитечійні.

Серед найбільш поширених конструкцій: циклони ЦН-11, -15, -15у, -24; конічні циклони СДК-ЦН-33; СК-ЦН-34; циклони спі­рально-конічні "ВЦНИИОТ" і з зворотним конусом, циклони "СИОТ"; "ЛИОТ", цик­лони “Гипродрева”, “Гипродревпрома” серії Ц (Меркушева) і "ОЭКДМ" [3, с. 167-184; 5, с. 57-72].

Ефективність циклонів визначається з урахуванням дисперсного складу пи­лу на основі парціальної ефективності.

Графічно парціальна ефективність відображається на графіках в імовірніс­но-логарифмічній системі координат (ІЛСК) у вигляді прямих ліній з параметрами d50 і Іgσ_η(діаметр відсікання і стандартне відхилення функції парціальних коефіці­єнтів очищення).

Розрахунок повної ефективності можливий з використанням аналітичного методу за інтегралом імовірності [5, с. 47-50] на підставі графічного інтегрування, за фракційним коефіцієнтом очищення:

 

,

 

 

іграфоаналітичнимметодом[14, с. 19-25].

 

3.6.2. МокрімеханічніпиловловлювачівідносятьдоII...IV класів[5, с. 92-148; 3, с. 200-225].

Зменшеннягабаритівзарахунокпідвищенняшвидкостейоснкюлювальногоиповітряіпідвищенняефективностідосягаютьсявмокрихмеханічнихпиловловлю­вачах.

В сухих циклонах вважається достатнім довести частинку пилу до пилоосаджувальної поверхні, але на цьому процес вловлювання не завжди закінчується, так як гідродинамічні сили часто повертають частинки аерозолю в потік. Тому в мокрих апаратах створюються умови для занурення відтиснутої з потоку частинки у водяну плівку або краплю. Найбільш поширені конструкції цього типу пиловлов­лювачів - це відцентрові скрубери або мокроплівкові циклони, пінні апарати та ударно-інерційні апарати.

У відцентрових скруберах ЦВП або "ВТИ - Промстройпроект" і скрубері-промивачі "СИОТ" створюється спеціальними водорозподільними пристроями водяна плівка на внутрішній поверхні циліндричної частини, а центральна труба виключається з конструкції. Через це збільшується до 7м/с швидкість потоку в ро­бочому перерізі при збереженні і навіть підвищенні ефективності досягнутої в су­хих циклонах.

В пиловловлювачах ударно-інерційної дії ПВМ зроблений крок в напрямку підвищення швидкості процесу очищення без негативного впливу турбулентності. Процес реалізується у спрощеному каналі - імпелері при швидкостях до 40м/с. Парціальна ефективність характеризується d₅₀= 15мкм і ефективністю 95-99% для частинок d≈5мкм. Конструктивні особливості стосуються різних засобів видалення шламу.

Пиловловлювач КМП поєднує трубу-коагулятор і мокроплівковий циклон, які. з високою ефективністю відділяють пил ІІІ-ІVкласифікаційної групи.

Пінні апарати одно- і двоступінчасті працюють з використанням інерційного і дифузійного механізмів, використовуються як тумановловлювачі для гальванічних цехів і пиловловлювачі III і IV класів. В конструкціях мають значення для ефектив­ної роботи пристрої для стабілізації пінного шару і для рівномірного розподілення потоку газу по перерізу апарата. Для очищення викидів від місцевих систем витя­жної вентиляції гальванічних цехів використовують волокнисті фільтри. Касети фільтрів можуть бути поєднані з конструкціями бортових відсмоктувачів або мо­жуть бути набрані в фільтрувальні поверхні різних площ від 0,37 м² до 6,4 м² в аг­регатах типу ФВГ.

Виконання із сталевим корпусом ФВГ-С-Ц призначене для гальванічнихванн з ціаністими сполуками, з корпусом із титанової сталі ФВГ-Т - для кислотних ванн.

Інтенсифікація мокрих пиловловлювачів досягається шляхом використання додаткових механізмів - дифузіофорезу і електричної зарядженості частинок.

3.6.3 У волокнистих і тканинних фільтрах використовують слідуючі меха­нізми: вловлювання, інерція, торкання, дифузія і електрична взаємодія, ситовий ефект [с. 150-197; 3, с. 225-240].

Для очищення припливного повітря І, IIі IIIкласів [14, с.78-86] використову­ються волокнисті фільтри, коміркові і рулонні, сухі і змочені, які можуть працювати з навантаженням на переріз 5000...9000 м³/м²-год.

Рукавні фільтри як фільтруючі можуть мати плоскі рукавні або клинові еле­менти. Фільтруючі елементи виготовляють із спеціальних фільтруючих матеріалів (сітчастих, скловолокна, лавсану, вовни, бавовни, нітрону).

За принципом організації руху повітря і вловленого продукту - протиточні фільтри типу ФВ (Г4-1БФМ-30) і прямоточні типу СМЦ-110А. Рукавні фільтри вико­ристовують для вловлювання цінного продукту і можливості його повернення в технологію. Сучасні фільтри мають імпульсну систему регенерації (фільтри ФРКІ).

3.6.4.В робочому полі електрофільтрів у просторі між коронувальним і осаджувальним електродами здійснюються основні складові процесу електрично­го пиловловлювання.

Коронувальний електрод за рахунок високої густини заряду на поверхні створює корону. Електрони корони здійснюють ударну іонізацію молекул газу, які далі адсорбуються поверхнею частинок аерозолю. Заряджені таким чином частин­ки осідають на протележно заряджених осаджувальному і коронувальному елект­родах. Промислові електофільтри можуть мати кілька полів з горизонтальним і ве­ртикальним рухом запиленого газу. Як коронувальні електроди використовують мідний або ніхромовий дріт діаметром3 мм, або рамки із сталевої смуги. Осаджувальні електроди - труби або плоскі сталеві листи. Ефективність роботи електрофільтрів є функцією співвідношення швидкості електричного дрейфу частинок пилу і швид­кості газу в перерізі фільтру [5, с. 197-234; 3, с. 147-159]. Мокрі і сухі фільтри ви­значаються за способом регенерації, тобто видалення осадженого на електродах пилу.

Розрахунок ефективності і продуктивності виконують за методикою, викла­деною в довіднику [5, с. 221-224 ].

3.7. Конструкції апаратів газоочищення відтворюють умови для ефекти­вної реалізації методів.

3.7.1. Абсорбери по принципу створення контактної поверхні конструкти­вно поділяються на насадні, тарілчасті і бризкальні. В насадних абсорберах пове­рхня контакту визначається типом насадки ірозмірами окремих елементів, в та­рілчастих - площею робочих тарілок, в бризкальних або розпилюючих - сумарною поверхнею крапель, струминок і рідинних плівок, які утворюються при розпилю­ванні. Потрібна активна висота розраховується залежно від типу. Для абсорберів насадного типу можливий шлях розрахунку через визначення необхідної площі ко­нтакту за рівнянням масопередачі і далі, на основі питомої поверхні одиниці об’єму насипаної абоукладеної у вільному перерізі насадки, приймається за рекомендованим значенням, але контролюється в живому перерізі насадки в межах до виникнення режиму захлинання [9, с. 33-34]. Для насадних і, особливо, абсор­берів бризкального типу можна скористатись об'ємним коефіцієнтом масолередачі і величиною кількості одиниць масоперенесення, які відносяться до концентрації в газовій і рідинній фазах Робочу висоту насадки або активну висоту абсорбції ви­значають за висотою одиниці перенесення і кількості одиниць перенесення.

3.7.2. Адсорбери конструктивно влаштовують відповідно з необхідною витратою газу (повітря), який підлягає очищенню, і концентрації адсорбтиву в ньо­му. Для невеликих витрат концентрованої суміші використовують вертикальні і го­ризонтальні адсорбери з високим шаром адсорбенту (0,3…1м) Для видалення за­пахів і слідових кількостей використовують адсорбери з тонким шаром (5…0,1м). Переріз адсорбера з високим шаром визначають за рекомендованими швидко­стями в межах 0,25...0,35 м/с, а об'єм адсорбенту - за розрахунковим часом між регенераціями і об'ємом адсорбенту, який насичується за 1 сек. Розрахунок ведуть за різницею рівноважної і початкової концентрації адсорбату в межах динамічної активності адсорбенту.

Режим роботи адсорбера складається з чотирьох стадій: адсорбція, десор­бція, сушіння і охолодження. Відповідно до необхідних стадій створюється техно­логічна схема. Найбільш поширене використання адсорбції для очищення відхід­них газів від парів органічних розчинників. Схема в джерелі [9, с. 156, 206].

За попередню стадію перед адсорбцією або допалюванням використовують конденсацію.

Домішка у вигляді вуглеводнів і інших органічних сполук, які мають високі температури кипіння при атмосферному тиску, може бути вилучена із суміші при температурі, близькій до температури "точки роси". Процес здійснюється в повер­хневих теплообмінниках - конденсаторах, або в скруберах з використанням анти­фризу [4, т.1, с.286-293].

3.7.3. Процес термічного знешкодження токсичних домішок досить простий, може бути автоматизованим і, крім власного викиду в атмосферу, не має відходів у вигляді шлаку. Обмеження методу виникає за наявністю в складі домішок фос­фору, хлору, сірки, брому, йоду.

Здійснюється процес у спеціальних топках в факелах, в топках промислових котлів. Відомі циклонні топки Інституту газу НАН України з тангенційним вводом відхідних газів і утилізацією теплоти [16, с. 250-277].

Зниження температури процесу окислення досягається в термокаталітичних реакторах з використанням оксидів платини, паладію, інших дорогоцінних ме­талів. В таких реакторах процесс починається при t= 2ОО...22О°С. Розроблені також каталітичні суміші, що не мають дорогоцінних металів: алюмохромовий каталіза­тор (ІГ НАН України), суміш Сг₂О₃. ZnО, СuО з цементом та алюмінієвою пудрою. Використовуючи такі каталізатори, необхідно збільшити початкову температуру, процес при наявності їх відбувається із зменшеною об*ємною швидкістю. Як носії каталітичної маси використовують гранули Al₂O₃, керамічні блоки, металеві трубки.

У конструкціях реакторів в одному блоці об'єднують каталітичний доспалювач, обігрівач для створення стартової температури, рекуператор відхідного газу.

Інженерний розрахунок реактора базується на об'ємній поверхневій або ма­совій каталітичній активності: ОКА, кг/годм³; УКА, кг/год м²; МКА, кг/год·кг.

3.7.4. Некаталітичне поновлення азоту в димових газах котлоагрегату здійс­нюється в газоході на виході з камери топки, де температура залишається стабі­льною в межах 970±50°С шляхом додавання аміаку в пропорції:

 

.

 

Каталітичний процес при температурі 300...400°С здійснюється в реакто­рах, які встановлюють на шляху газів між економайзером і повітронагрівачем. Ка­талізатор V₂О₅ на носії ТiO₂наноситься на внутрішню поверхню труб діаметром20мм, які скомпоновані в змінні блоки прямокутної форми розміром 1 х 1 х 1 м [4, т.1 с. 310-322].

Хімічне знешкодження SО₂ в димових газах проводять в скруберах, де гази зрошуються вапняним або вапняковим молоком. Співвідношення вмісту сірки і до­даного кальцію вибирають за умови корисного його використання на рівні 60...70%. Концентрація суспензії - 300...350 г/л, початкова запиленість 50 мг/м³. Сухий спосіб передбачає додавання меленого вапна при виготовленні паливних брикетів або гранул у співвідношенні Са: S= 3: 5, або додавання поро­шку вапна у вугільний пил при факельному спалюванні у співвідношенні Са: S= 3: 1. Ефективність методу η = 70...80%. Процес СuО/СuSО₄ передбачає одноча­сне поновлення N₂і очищення від SОх в спеціальних реакторах.

У поверхневому активному шарі СuО перетворюється в СuSО₄. Одночасно додається в димовий газ аміак, з допомогою якого в присутності СuSО₄ поновлю­ється N0 àN₂. Регенерація блоків реактора після проміжного продування парою відбувається слідуючим продуванням воднем:

СuSО₄ + Н₂ àСu+SО₂ + Н₂О,

Сu+О àСuО.

3.8. Проектування систем грунтується на виконанні загальних рекомен­дацій, додержанні конструктивних вимог і використанні досвіду проектування, спо­рудження і експлуатації.

Кінцева концентрація у відкидному повітрі (газу) обмежується вимогами дорозсіювання і додержанняграничнодопустимого викиду. Забезпечення не перевищеної кінцевої концентрації досягається вибором класів іструктур очисногообладнання. Під структурою розуміють вибір одно- чи двоступінчастої схеми, ви­значення потреби у використанні мокрих пиловловлювачів і пиловловлювачів ви­соких класів [14, с. 26-31].

Конструктивні вимоги стосуються взаємного розташування пиловловлюючого обладнання і вентиляторів, вибору швидкостей в каналах повітряно-пилової суміші, попередження вибухонебезпечності сумішей і розташування викиду очи­щеного повітря на покрівлі і щодо місць повітрозабору.

Досвід використання повітровловлювачів в різних галузях машинобудування стверджує ефективність і надійність рекомендованих типів і класів: для гальваніч­них цехів - пінні і волокнисті фільтри; для фарбувального виробництва - каталіти­чне допалювання; для механічної обробки металів - циклони ЦН, ВНИИОТ, групові циклони ЦВП, промивачі СИОТ; для зварювального виробництва - ЦН-11, ЦВП, ПВМ, електрофільтри; для деревообробки - циклони Гіпродрева марки Ц, ОЕКДМ (Клайпеда), ПВМ, рукавні фільтри; для переробки пластмас - рукавні фільтри, ПВМ; для складального виробництва радіоелектроніки - повітряні фільтри (типу ФЯЛ), електрофільтри; для ливарного виробництва -двоступінчасті системи з ЦН-11, -15: СИОТ, ЦВП, КМП, ПВМ, рукавними СМЦ-101А.

3.9. Економічна оцінка систем пилогазовловлювання здійснюється шляхом порівняння приведених витрат за різними варіантами. Приведені витрати повинні враховувати капітальні витрати і нормативні коефіцієнти ефективності капіталовк­ладень, а також експлуатаційні витрати. До експлуатаційних витрат відносять вар­тість заробітної плати, електроенергії, витрати матеріалів, води, транспорту. Ціна вловленого цінного матеріалу вилучається з експлуатаційних витрат [14, с. 31-35].