Очистка дымовых газов: методы, способы, оборудование

Особенности очистки

Очистка дымовых газов от очистки запыленного воздуха отличается повышенной температурой газов и наличием газообразных примесей, в основном оксидов серы и оксидов азота.

Практически любые технологии, которые применяются для очистки запыленного воздуха, можно использовать для очистки дымовых газов, при условии предварительного охлаждения газов и учета оксидов серы и азота (SOx, NOx), которые в случае контакта с влагой могут образовывать серную и азотную кислоты. Оборудование для очистки дымовых газов учитывает такие особенности эксплуатации.

Источники и типы загрязнений дымовых газов

Источниками дымовых загрязнений в промышленности являются разного рода печи – сушильные, барабанные, плавильные и другие, а также отопительные котлы, инсинераторы и другие устройства, использующиеся для сжигания топлива. Топливом могут случить как традиционные ископаемые – природный газ, бурый и каменный угли, торф, дрова, так и бытовые отходы, включающие в себя пластмассы.

Состав дымовых газов зависит от вида используемого топлива и устройства печи. Также, в случае если дымовые газы используются для осушения сыпучих материалов, то к составу примешивается пыль от осушаемых веществ. Как правило, в состав дымовых газов кроме зольных частиц входят бенз(о)пирен, формальдегиды, альдегиды, угарный газ и другие особо вредные вещества.

К аэрозольному загрязнению, которое возникает в процессе горения, относятся зольные частицы, сажа и другие несгоревшие остатки топлива. При этом фракционный состав пыли зависит от вида топлива и способа сжигания, — так при слоевом сжигании угля средний размер частиц обычно около 20 – 30 мкм, а при пылевом сжигании около 10 мкм.

К газообразному загрязнению относят оксиды серы, оксиды азота, причем оксиды азота могут образовываться из атмосферного азоты при высокой температуре горения.

На практике для очистки дымовых газов используются инерционные аппараты – циклоны, золоуловители, устройства ВЗП. Как правило, общая эффективность таких аппаратов редко превышает 90%, по причине того, что инерционные аппараты при допустимых гидравлических перепадах практически не способны поймать частицы мельче 5 мкм.

Методы и способы очистки дымовых газов: мокрые пылеуловители (скрубберы), рукавные фильтры, электрофильтры

Очистка дымовых газов на ТЭЦ обычно состоит из двух ступеней.

В качестве второй ступени очистки используются мокрые скрубберы, рукавные фильтры или электрофильтры.

Рукавные фильтры для задач очистки дымовых газов следует подбирать с большой осторожностью. Во-первых, температура дымовых газов может оказаться слишком высокой для нетканого материала рукавов фильтра, во-вторых, при предварительном снижении температуры дымовых газов повышается относительная влажность, и возможно выпадение конденсата – что крайне негативно скажется на эксплуатации рукавных фильтров.

Электрофильтры способны очищать дымовые газы с высокой эффективностью – до 99,9% и выше, при условии правильного подбора и эксплуатации. Внедрение электрофильтров ограничивает их высокая стоимость – большие габариты и наличие высоковольтного источника питания. Также электрофильтры имеют свои особенности и ограничения, связанные с удельным сопротивлением улавливаемой пыли, способах очистки осадительных электродов и недопущения таких явлений как «обратная корона».

Приемущества мокрых пылеуловителей (скрубберов) при очистке дымового газа

Мокрые скрубберы обладают несомненным преимуществом для очистки дымовых газов, по причине улавливания как пыли (сажевых и зольных частиц) так и газообразных примесей. Эффективность очистки дымовых газов от оксидов серы и оксидов азота зависит и от устройства мокрого скруббера, и от состава используемой жидкости. Чем выше рН жидкости (наличие щелочи), тем с более высокой эффективностью улавливаются кислые газы – оксиды серы, оксиды азота, углекислый газ и другие.

Оборудование для очистки дымовых газов должно быть устойчиво к воздействию высоких температур и возможной химической коррозии.

Очистка воздуха на производстве и выбор оборудования

Чистота атмосферного воздуха является важным показателем качества жизни и однозначно соотносится со статистическими данными по респираторным и онкологическим заболеваниям в регионе. Промышленные производства являются главным источником загрязнений атмосферного воздуха, наряду с транспортом и теплотехническими сооружениями. В соответствии с Федеральным Законом №96-Ф3 «Об охране атмосферного воздуха» устанавливаются предельно допустимые выбросы предприятий на основе нормативного расчета и с учетом фонового уровня загрязнений.

Очистка воздуха на производстве осуществляется специальными воздухоочистительными агрегатами – циклонами, скрубберами, промышленными фильтрами. Как правило, сначала локализируются источники загрязнений – пыли и испарений, после чего системой аспирационной вытяжки загрязненный воздух подается в установку очистки.

Аспирация воздуха отличается от вентиляции тем, что в вентиляции работа системы сосредоточена на распределении воздуха как такового, а в аспирации воздух рассматривается, прежде всего, как носитель загрязнений, помогающим доставить пыль или испарения до газоочистного оборудования.

Выбор воздухоочистного оборудования в зависимости от загрязняющих веществ

Очистка воздуха на производстве обычно характеризуется оборудованием, рассчитанным на высокие концентрации загрязняющих веществ. В зависимости от типа загрязнения для воздухоочистки на предприятии производится специальный подбор оборудования:

— Если загрязнителем является пыль, зола или любые другие твердые частицы, без примеси жидких капель или вредных газов, то выбор оборудования для фильтрации воздуха на производстве достаточно обширен: циклоны, скрубберы, карманные фильтры, рукавные фильтры, электрические фильтры, электростатические фильтры и многие другие аппараты для промышленной очистки воздуха.

— Если загрязнителем кроме твердых частиц является и капельная жидкость, т.е. жидкие частицы, например туманы масел, жиров, а также просто вода, то список применимого оборудования существенно сокращается. Как правило, для улавливания таких загрязнителей используют скрубберы и мокрые электрофильтры. Другие типы оборудования очистки воздуха на производстве при улавливании жидких частиц, например, тканевые фильтры, не используются.

— Если загрязнителем является газообразное вещество, например, пары химических реактивов, продукты горения или испарения, то для очистки воздуха на производстве используют катализаторные фильтры, адсорбционные фильтры, а также абсорбционные аппараты – скрубберы.

Подбор оборудования для очистки воздуха на производстве начинается с формулировки задачи – с заполнения опросного листа, в котором заявитель подробно описывает технические детали. Для правильного подбора оборудования нужно знать не только необходимую производительность системы и тип загрязнений, но и габаритные ограничения помещений, допустимые гидравлические сопротивления воздуховодов, режим работы оборудования, требования по автоматике, ситуацию по утилизации уловленных отходов и множество других факторов.

Принцип работы различных типов оборудования для воздухоочистки на производстве

По принципу работы оборудование для промышленной очистки воздуха можно разделить на несколько типов:

Инерционные аппараты

Иллюстрация принципа работы инерционных аппаратовИллюстрация принципа работы инерционных аппаратов

Оборудование для очистки воздуха от пыли и твердых частиц, работающее на эффектах центробежной сепарации или резкой смене направления запыленного потока газов.

Абсорбционные аппараты

Иллюстрация принципа работы абсорбционных аппаратов

Оборудование для очистки воздуха от газообразных примесей, работающее за счет осуществления длительного контакта газ/жидкость —  промывка воздуха водой или поглотительным раствором.

Мокрые пылеуловители

Иллюстрация принципа работы мокрых пылеуловителей

Скрубберы, газопромыватели, гидрофильтры – оборудование для промышленной очистки газа от пыли и твердых частиц, а также от газообразных примесей. Для работы требуется вода или поглотительный раствор, а также система дальнейшей утилизации загрязенной воды.

Каталитическая очистка

Иллюстрация принципа каталитической очистки

Применяется для промышленной очистки воздуха от газообразных примесей. Как правило, воздух должен иметь высокую температуру и не содержать пыль или компоненты серы.

Тканевые фильтры

Иллюстрация принципа работы тканевых фильтров

Оборудование для очистки воздуха от пыли и твердых частиц, работающее за счет механизмов зацепления за волокна и образующегося автослоя, требуют регулярной регенерации (встряхивания или продувки).

Электрические фильтры

Иллюстрация принципа работы электрических фильтров

Оборудование для промышленной очистки воздуха от пыли и  твердых частиц, работающее за счет предварительной зарядки частиц и их дальнейшем осаждении на поверхность электродов под воздействием электромагнитного поля. Требуется регенерация — очистка электродов от осевшей пыли (встряхивание).