--PAGE_BREAK--1.4 Основные направления и перспективы борьбы с загрязнением атмосферы предприятиями строительной индустрии
Дальнейшее сокращение вредных выбросов предприятиями строительной индустрии может быть достигнуто в результате создания и внедрения технологических процессов и оборудования, отвечающих требованиям научно-технического прогресса, а также вводом в действие новых эффективных газоочистных установок и аппаратов, технического усовершенствования действующих пылеулавливающих систем, внедрения в промышленность современных эффективных методов очистки [4].
Научно-исследовательские и проектные институты постоянно работают над усовершенствованием технологических процессов, снижающих до минимума выделение вредных веществ, над созданием безотходных производств, работающих в замкнутом цикле, а также над созданием новых и модернизацией действующих видов технологического оборудования в соответствии с требованиями системы стандартов безопасности труда. При этом необходимо продолжить дальнейшие исследования в области создания новых эффективных газоочистных аппаратов и систем.
С повышением требований к защите атмосферы от вредных выбросов в последние годы наметилась тенденция к увеличению применения тканевых фильтров, обеспечивающих высокую эффективность улавливания различных пылей. Это стало возможным благодаря созданию специальных синтетических тканей, способных выдерживать высокую температуру фильтруемого газа. Экономичными и перспективными могут считаться рукавные фильтры с импульсной продувкой, обеспечивающие повышенные скорости фильтрации. Для этих фильтров характерны высокая эффективность (около 99,9%), использование регулируемого устройства для регенерации, более длительные сроки службы рукавов, относительно простое техническое обслуживание, возможность работы при высокой запыленности газов на входе (без предварительной грубой очистки от пыли). В частности, такие фильтры, созданные НИИОГАЗом (например, фильтры ФРКДН), успешно прошли промышленные испытания на ряде предприятий.
Из мокрых пылеуловителей перспективными являются аппараты, требующие незначительного расхода воды и работающие по замкнутому циклу. В них отработавшая вода после осветления подается снова в пылеуловитель, а сгущенный шлам используется в технологическом процессе. К таким аппаратам может быть отнесен получивший широкое распространение пылеуловитель вентиляционный мокрый (ПВМ) струйного типа, допускающий повышенное содержание взвешенных пылевых частиц в повторно используемой воде. Пример возможного использования ПВМ в замкнутом технологическом цикле приведен на рис. 1.
В ближайшие годы прогнозируется все более широкое внедрение зернистых фильтров для обеспыливания удаляемого воздуха при производстве цемента, гипса, извести и других материалов. Они просты конструктивно, компактны и надежны в эксплуатации. В качестве фильтрующего слоя в них применяются гравий и шлак, а также могут использоваться отходы производства (бой кирпича, стекла, керамики и т. п.). Особенно успешно зернистые фильтры могут применяться при очистке газов с высокой температурой, наличии агрессивных компонентов, высокой абразивности пыли. Зернистые фильтры являются наиболее универсальными из всех известных пылеуловителей. Одним из факторов, сдерживающих широкое применение зернистых фильтров в настоящее время, является неудовлетворительная работа узлов регенерации.
Перспективным новым методом очистки промышленных выбросов может явиться магнитный способ газоочистки. Исследования показали, что этот метод может быть применен для улавливания не только промышленных пылей, обладающих явно выраженными магнитными свойствами, но и немагнитных пылей, к которым относится пыль предприятий строительной индустрии. Представляет интерес способ пылеулавливания с магнитным носителем (например, железным порошком), при котором улавливание пыли происходит в обычных инерционных аппаратах при введении в газопылевой поток магнитного носителя [5].
Не менее важным направлением защиты атмосферы от загрязнения выбросами предприятий строительной индустрии наряду с созданием и внедрением прогрессивных аппаратов и систем очистки является повышение эффективности работы существующих пылеулавливающих установок на действующих предприятиях отрасли. Это может быть достигнуто путем создания на предприятиях специальных цехов (служб) по эксплуатации пылеулавливающих систем с обеспечением их квалифицированного технического обслуживания. Этой службой должен быть налажен контроль за работой всех пылеулавливающих аппаратов современными контрольно-измерительными приборами с выносом показаний на централизованный пульт. В ряде случаев только вследствие повышения технического уровня эксплуатации обеспыливающих установок могут быть значительно уменьшены пылевые выбросы в атмосферу.
Глава 2. Классификация методов определения концентрации пыли
Под концентрацией пыли понимается количественное соотношение дисперсной фазы и дисперсионной среды. По ее величине устанавливают санитарные нормы содержания конкретной пыли, а также подбирают методы улавливания пыли и устройства, обеспечивающие уменьшение запыленности воздуха в производственных помещениях и организованных выбросов.
В зависимости от применяемого метода измерения различают численную и массовую концентрации пыли.
Численная концентрация показывает, сколько частиц пыли содержится в единице объема воздуха (число/см3). В общем случае под этим понимают концентрацию частиц пыли независимо от их формы, размера и вещественного состава.
Для характеристики чистоты воздуха обычно применяют термин «запыленность воздуха», под которым подразумевается массовая концентрация пыли (г или мг на 1 м3воздуха при нормальных условиях).
Измерение концентрации пыли является трудной метрологической задачей, так как пыль представляет собой сложную систему, которую нельзя описать с достаточной степенью точности одним или двумя параметрами. Пыль всегда является полидисперсной, т.е. характеризуется более или менее широким спектром размеров частиц (от 10-2 до 102 мкм). Концентрация пыли может колебаться от 10-2 до 105 мг/м. Кроме того, происхождение, форма, физико-химические и механические свойства частиц пыли могут быть очень разнообразными. Частицы пыли, находясь во взвешенном состоянии в воздушной среде, подвержены воздействию силы тяжести, аэродинамического сопротивления, электрических сил и сил трения, аутогезионных сил, коагуляции, влиянию температуры и влажности воздуха, действию воздушных потоков, вследствие чего они коагулируются, оседают на поверхности, т.е. происходит быстрое изменение концентрации пыли в пространстве и во времени.
В настоящее время основным методом контроля запыленности воздуха производственных помещений и организованных выбросов является весовой. Этот метод основан на фильтрации запыленного воздуха через тот или иной фильтр с последующим весовым определением количества уловленной пыли. Недостатки метода – низкая производительность, необходимость учитывать скорость движения воздуха, его пульсацию; точность результатов зависит от качества фильтра и квалификации исследователя.
Косвенные методы основаны на использовании различных физических явлений, параметры которых изменяются в зависимости от концентрации пыли в исследуемой воздушной среде. Преимущества косвенных методов – высокая производительность, простота измерения. Недостатки — невысокая точность измерений, сложность конструкции и высокая стоимость приборов.
Для контроля запыленности воздуха производственных помещений и организованных выбросов наиболее широко применяют оптический, зарядно-контактный, радиоизотопный, пьезоэлектрический и емкостный методы, которые отличаются большей точностью измерений и высокой чувствительностью.
Акустический, индукционный и другие методы, основанные на улавливании пыли водой, широкого распространения не получили из-за низкой точности измерений, громоздкости и высокой стоимости.
Применяют методы акустической, механической вибрации, методы, основанные на измерении перепада давлений на фильтре, на разбавлении пылевзвесей газообразным носителем.
Акустический метод основан на изменении параметров акустического поля при наличии частиц пыли в пространстве между источником и приемником звука. Потери ультразвуковой энергии обусловлены влиянием взвешенных твердых частиц. На результаты измерения концентрации пыли акустическим методом влияют скорость и температура пылегазового потока, влажность, температура и дисперсный состав пыли. Недостаток метода — сложность измерительной аппаратуры.
Индукционный метод основан на измерении индуцированного на электроде измерительной камеры заряда, возникшего при движении через камеру заряженных пылевых частиц. Величина заряда является мерой массовой концентрации пыли. Достоинством метода является то, что для измерения общего заряда частиц не требуется осаждать их на электроде.
Применение индукционного метода позволяет создать пылемеры довольно простой конструкции. Однако методу присущи погрешности, тик как распределение зарядов на частицах пыли зависит от многих факторов и с течением времени может изменяться в широких пределах.
Метод механической вибрации основан на измерении изменения частоты колеблющегося элемента при осаждении на нем пыли. Используется колеблющийся фильтр, укрепленный в пружинном держателе. Специальное устройство возбуждает колебания фильтра в горизонтальной плоскости. С помощью насоса пылегазовый поток пропускают через фильтр и измеряют частоту колебаний последнего до и после прокачивания потока. Сравнительное устройство выдает сигнал, пропорциональный массе осевшей пыли.
На результат измерения оказывают влияние неравномерность толщины ленты, колебания температуры и давления при передвижении ленты из зоны сравнения в измерительную зону, неравномерность толщины слоя пылевого осадка, трение в подшипниках при движении ленты, непостоянство натяжения и другие факторы [2].
Метод, основанный на измерении перепада давлений на фильтре. Пропуская пылегазовый поток с постоянной скоростью через фильтр, измеряют разность давления на входе и выходе из фильтра, что отражает изменение концентрации пыли. На точность замера концентрации пыли влияют те же факторы, что и при методе механической вибрации.
При использовании метода, основанного на разбавлении пылевзвесей газообразным носителем, определяют расход чистого газообразного носителя, необходимого для достижения определенной постоянной концентрации пыли, с помощью аппаратуры, контролирующей указанную концентрацию пыли. Этот метод широкого применения не нашел, из-за низкой точности измерений, громоздкости и высокой стоимости.
При использовании метода, основанного на улавливании пыли водой, отделяют пыль от газа и по степени помутнения воды судят о концентрации пыли в воздухе. Мутность воды определяется по интенсивности прошедшего через нее светового потока, которая сравнивается с интенсивностью светового потока чистого воздуха. Разность интенсивностей света характеризует массовую концентрацию пыли в водной суспензии. Зная объем газа, определяют концентрацию пыли в газе.
ГЛАВА 3. Обеспыливание и очистка газов на различных строительных предприятиях
3.1 Обеспыливание цехов по производству древесно-волокнистых плит (ДВП) и изделий из древесины
3.1.1 Технология производства и источники пыле-паро-газообразования
Предприятия деревообрабатывающей промышленности являются источниками загрязнения окружающей среды различными вредными веществами, но в основном древесной пылью. Кроме того, при производстве древесно-волокнистых плит (ДВП) выделяется значительное количество теплоты и влаги.
Анализ технологического процесса производства ДВП и работы соответствующего оборудования, а также оценка результатов проведенных исследований (запыленности, загазованности, метеорологических условий и тепловыделений) показали, что на отдельных участках вредные выделения не превышают санитарных норм, на других участках только отдельные вредности превышают санитарные нормы и, наконец, имеются участки, где несколько видов загрязнений и особенно запыленность довольно значительно превышают допустимые нормы.
Технологический процесс изготовления ДВП начинается с получения щепы из круглого леса, которая подается ленточными транспортерами на участок грубого помола, где происходит грубая обработка древесины, при которой мелкодисперсной пыли образуется сравнительно мало, поэтому воздушная среда загрязняется незначительно [6].
Повышенное выделение влаги и теплоты в виде пара, а вместе с ними и пыли происходит на участке обработки щепы паром с температурой 170-190°С, осуществляемой в дефибраторах, а также на участке обработки древесной массы в рафинаторах, в отливочной машине при температуре 40-60°С (рис. 2).
На участке прессования ДВП при температуре 200-220°С и при транспортировке их до камер закалки вместе с паром в виде аэрозолей выделяются продукты сухой возгонки древесной массы. Довольно большое количество вредных компонентов в виде аэрозолей выделяется в воздушную среду цеха из-за недостаточной герметизации дверей в камерах закалки, температура в которых достигает 155 °С, а также при открывании дверей. Из камер увлажнения ДВП вместе с паром в виде аэрозолей выделяются продукты сухой возгонки древесной массы.
На отдельных участках загрязненность воздуха превышает ПДК в 1,3-1,6 раза из-за недостаточной герметизации технологического оборудования, отсутствия местных отсосов и вакуумной пылеуборки. В пробах пыли взятых на участке механической обработки ДВП, при увеличении в 84 и 42 раза обнаружены частицы неправильной и иглообразной формы, длина которых намного превышает их сечение.
На заключительном этапе производства ДВП – форматной резке их –выделяется значительное количество мелкодисперсной древесной пыли.
Многие предприятия деревообрабатывающей промышленности относятся к производствам строительной индустрии. При изготовления деревянных конструкций древесину механически обрабатывают, склеивают, антисептируют, покрывают защитными покрытиями, грунтуют и красят При грубой механической обработке древесины (резании, фрезеровании, долблении, строгании) образуется много отходов в виде опилок, стружек, щепы и небольшое количество мелкодисперсной пыли в основном при шлифовании.
Запыленность воздуха на деревообрабатывающих предприятиях превышает санитарные нормы до 10-15 раз из-за низкой эффективности местных отсосов. Древесная пыль относится к четвертому классу опасности, но она пожаро- и взрывоопасна. При нанесении защитных покрытий, склеивании, грунтовке и покраске древесины выделяются химические газы, которые относятся ко второму — четвертому классам опасности.
3.1.2 Локализация вредных выделений на отдельных участкахпроизводства ДВП
Для уменьшения загрязненности воздушной среды цеха необходимо применять местные отсосы (зонты) для улавливания загрязнителей в местах их выделения (см. рис. 3).
Значительные размеры оборудования и наличие передвижной кран-балки создают дополнительные трудности при проектировании местной вентиляции для полной локализации выделяющихся вредностей, а применение мощной системы обменной вентиляции, как правило, приводит к неоправданному увеличению объемов воздухообмена.
Как показали исследования условий труда в действующих цехах по производству ДВП, совместно с технологами, механиками и энергетиками можно добиться существенного снижения поступления вредностей в воздушную среду без значительного увеличения расходов приточного и вытяжного воздуха. Исходя из конкретных условий эксплуатации отдельного оборудования, для снижения вредных выделений необходимо:
1) определить минимальное количество проемов, их расположение и размеры для наблюдения за технологическим процессом;
2) применять более совершенную в санитарно-гигиеническом отношении технологию закалки и увлажнения ДВП;
3) согласовать формы и размеры укрытий, а также места установки отсосов вредностей и локальных подач свежего воздуха с особенностями эксплуатации и ремонта оборудования технологической линии.
На заводах ДВП производительностью 10 млн. м2 в год удаляется 1 млн. м3/ч отработавшего воздуха; тепловыделения составляют примерно 28 ГДж/ч и влаговыделения — 4,8 т/ч. Часть теплоты используется для нагрева приточного воздуха в рекуператоре, установленном над прессом. Такой большой объем отработавшего воздуха получается за счет того, что в цехах в основном используется общеобменная вентиляция, а местные отсосы внедряются сравнительно мало. Большой объем пара совместно с частицами пыли и другими вредностями попадает в воздушную среду цехов, отрицательно воздействуя на здоровье работающих, на конструкции здания и технологическое оборудование.
Для улучшения условий труда, сокращения воздухообмена и продления срока службы строительных конструкций на заводах ДВП необходимо предусматривать следующие мероприятия:
— обеспечивать полную герметизацию рафинаторов, а также дверей камер увлажнения и закалки плит;
— во избежание конденсации водяных паров предусматривать утепление ограждающих конструкций цеха в зоне увлажнительной камеры обеспечивающее термическое сопротивление 3 м2´С/Вт;
— над рабочими местами с большим выделением вредностей (пресс стол для нарезки плит и т.д.) устанавливать безвихревые воздухораспределители для подачи приточного воздуха соответствующих параметров;
— в оконных проемах устанавливать осевые вентиляторы.с калориферами для подачи приточного воздуха извне, чтобы в цехах был выдержан баланс вытяжки и притока.
-зонты местных отсосов устанавливать на опоры из профильного металла с направляющими для их фиксации с целью снижения трудоемкости монтажных и демонтажных работ. Указанные мероприятия позволят снизить производительность вытяжных систем с 1,0 до 0,6 млн. м3 /ч при одновременном уменьшении загрязненности воздушной среды цехов до санитарных норм, а также увеличить срок службы строительных конструкций и технологического оборудования.
3.2 Обеспыливание и очистка газов на заводах кровельных материалов
3.2.1 Химические методы очистки газов, применяемые на заводах кровельных и теплоизоляционных материалов
При производстве некоторых строительных материалов наряду с пылью выделяются и вредные газы. При изготовлении минераловатных изделий содержание паров фенола в отходящих газах составляет 100-200 мг/м3 и более. На толерубероидных заводах концентрация углеводородов в пересчете на углерод в отходящих газах конверторов составляет 5-20 г/м3. При отливке чугунных изделий на каждую тонну выделяется 150 гокиси, углерода и 12 гсернистого ангидрида. Некоторое количество сернистого ангидрида может выделяться при обжиге клинкера и на других переделах, где сжигается мазут или уголь с большим содержанием серы.
Очистка от газообразных вредных примесей в большинстве случаев осуществляется следующим образом:
1. Абсорбцией – поглощением из газовой смеси вредных компонентов при их контакте с жидкостями, причем они поглощаются всем объемом жидкости.
2. Адсорбцией – поглощением вредных веществ из газообразной среды поверхностным слоем жидкости или твердого тела.
3. Путем превращения газообразных компонентов при помощи добавок в твердые или жидкие вещества с последующим их удалением.
4. Путем высокотемпературного или каталитического сжигания вредных примесей.
Наиболее широкое распространение при очистке газов от вредных компонентов в промышленности строительных материалов получила абсорбция. Менее распространены процессы превращения химических газообразных примесей в твердые или жидкие компоненты. В последнем случае процесс очистки осложняется необходимостью улавливать твердые или жидкие мелкие частицы.
Абсорбция может проводиться до полного насыщения жидкостью – прерывистый процесс – или осуществляется по непрерывному процессу. Тогда потоки газа постоянно контактируют со свежей промывной жидкостью. Для проведения абсорбции используют насадочные скрубберы или пенные аппараты [4].
В практике химической очистки газа значительное распространение получили барботажные тарельчатые абсорберы со сливными устройствами. Абсорбент стекает с тарелки на тарелку по переливным трубам и удаляется в нижней части колонны. Газ, двигаясь снизу вверх, барботируется через слой жидкости. При прохождении между зубьями колпачков со скоростью 2-6 м/с газовый поток разбивается на множество мелких пузырьков, что обеспечивает большую поверхность соприкосновения газа с жидкостью.
Очистка газов адсорбционными, термическими и термокаталитическими методами
При очистке небольших объемов газов с малой концентрацией вредных веществ оказывается удобным применение адсорберов, в которых в качестве поглотителя используют активированный уголь, силикагель или другие зернистые материалы, имеющие пористую структуру и большую удельную поверхность.
Особенность процесса адсорбции – его обратимость. Составной частью всех процессов адсорбции является извлечение адсорбируемого вещества из твердого поглотителя (десорбция). В тех случаях когда поглощаемый компонент обладает высокой летучестью, для удаления используют метод испарения путем нагрева слоя адсорбента. В других случаях поглощенный компонент удаляют методом вытеснения, используя агенты, обладающие более высокой адсорбционной способностью, чем поглощенный компонент. Для удаления смолистых веществ и других попутных продуктов используют метод выжигания.
Процессы адсорбции, так же как и десорбции, могут проводиться периодически в аппаратах с неподвижным слоем либо непрерывно в аппаратах с движущимся или кипящим слоем адсорбента.
В настоящее время ведутся интенсивные работы по использованию твердых химических адсорбентов для улавливания из дымовых газов сернистых соединений при высоких температурах и давлениях: Этот метод обладает значительными преимуществами перед мокрой очисткой, так как отсутствуют сточные воды, которые в большинстве случаев также приходится очищать, а газовые выбросы сохраняют свою температуру, а следовательно, и способность подниматься в верхние слои атмосферы.
Для адсорбции сернистых соединений используют известь, доломит и окислы различных металлов, которые вводят в топочную камеру в мелко раздробленном виде или используют в фильтрах с насыпным периодически или непрерывно движущимся слоем. При подаче доломита в топочную камеру в количестве 38,5 кгна 1 т мазута, содержащего 2% серы, степень очистки газов от серы составляет 50-80%.
В процессе взаимодействия с окислами и карбонатами при 700-1000° С протекают следующие химические реакции:
CaСО3 + SО2 + 0,5О2 = CaSO4 + СО2;
MgСО3 + SО2 + 0,5О2 = MgSO4 + СО2;
CaО + SО2 + 0,5О2 = CaSO4
MgО + SО2 + 0,5О2 = MgSO4
Fe2О3 + 2SО2 + 0,5О2 = 2FeSO4
Из содержащих серу соединений можно путем обжига выделить элементарную серу или использовать их как компоненты строительных материалов.
Недостатками адсорбционного метода, препятствующими широкому внедрению в промышленность, являются его периодичность, высокая стоимость регенерации адсорбентов. Организация непрерывных процессов связана с конструктивными и техническими трудностями. Кроме того, существенный недостаток сорбентов – снижение их адсорбционной активности в процессе эксплуатации, особенно при очистке запыленных газов [2].
В промышленности строительных материалов, и в частности на рубероидных заводах, для очистки от вредных газов используют методы высокотемпературного или каталитического сжигания газов в особых печах. Термические методы обезвреживания по сравнению с другими имеют следующие преимущества: 1) небольшие капитальные затраты на строительство аппаратов для сжигания; 2) возможность обезвреживать многокомпонентные газы; 3) возможность утилизации тепла очищенных газов.
В некоторых случаях для интенсификации процесса окисления особо вредных газообразных веществ пользуются катализаторами, т. е. веществами позволяющими увеличивать скорость реакции.
Принципиальная схема очистки газов путем каталитического дожигания приведена на рис. 6. Подлежащие очистке газы иногда содержат пыль, осадок которой не может быть сожжен на катализаторе. Поэтому в схеме предусматривается предварительное обеспыливание газа в циклоне, в других случаях вместо циклонов можно использовать более эффективные аппараты.
продолжение
--PAGE_BREAK--3.2.2 Характеристика пылегазовых выбросов при производстве кровельных и теплоизоляционных материалов
Технология изготовления мягких кровельных материалов связана с переработкой битума. В процессе подготовки битум подвергается подогреву, обезвоживанию и окислению. Битум, поступающий на пропитку, нагревается в трубчатой печи до 180-200° С. При нагреве испаряется вода и выделяются легкие углеводороды.
Окисление осуществляется воздухом при 230-250° С в установках периодического или непрерывного действия. В процессе окисления сжатый воздух барботирует через слой расплавленного битума. При этом выделяются пары воды, низкокипящие фракции углеводородов, окись и двуокись углерода, сероводород и сернистый ангидрид. Окисление 1 т битума сопровождается выделением 10 кглегких углеводородов, 2,5 кгокиси углерода, 0,25 кгсернистых соединений. Отработанный воздух, удаляемый с узла нагрева и окисления битума, имеет наибольшую концентрацию загрязняющих веществ. Битум, предназначенный для пропитки, подается в камеру предварительного полива и пропиточную ванну рубероидного агрегата. В обоих случаях с поверхности расплавленного битума выделяются в окружающую среду легкие углеводороды, окись углерода, сероводород и сернистый газ.
Пропиточный битум, применяемый для приготовления покровного состава, подается с температурой 185-210 °С в смеситель для смешивания с минеральным наполнителем. Смесь поступает в покровный лоток. Источником газовыделения в этом случае является обрабатываемая поверхность полотна. Значительное количество вредных газов выделяется при производстве наиболее распространенного теплоизоляционного материала – минеральной ваты. Минеральную вату получают путем распыления расплава из металлургических и топливных шлаков, горных пород или иных силикатных материалов. Независимо от типа плавильного агрегата производство минеральной ваты состоит из следующих этапов: подготовка сырьевых материалов путем дробления, плавление сырья и получение расплава в вагранках или ванных печах, распыление минерального расплава, осаждение минеральной ваты и образование минераловатных мягких, полужестких и жестких изделий. В большинстве случаев в качестве плавильного агрегата используют вагранки, при работе которых выделяется значительное количество пыли, окиси углерода и сернистого ангидрида. Концентрация пыли, содержащаяся в ваграночных газах, зависит от технологии плавки и находится в пределах 3-20 г/м3 в стандартных условиях. Ваграночные газы содержат токсичные компоненты: окись углерода 5-28%, сернистый ангидрид 0,02-0,5%.
По данным НИПИОТстрома, концентрация фенола в технологических газовых выбросах после камер волокноосаждения составляет 30-42 мг/м3, формальдегида – 40-60 мг/м3, после камер полимеризации соответственно 40-60 и 130-200 мг/м3.
При производстве минераловатных изделий наряду с токсичными газами в выбросах содержится значительное количество минеральных волокон и смолистых веществ. В дальнейшем вредные вещества улавливаются в системе газоочистки [1].
Содержание волокон в газах составляет 200-400 мг/м3, а смолистых веществ 1-2 мг/м3. Количество удаляемого аспирационного воздуха из камер волокнообразования составляет около 40000- 50000 м3/ч, а количество волокон, поступающих с воздухом, составляет около 10-20 кгв 1 ч.
3.2.3 Очистка газов от углеводородов, фенола и одоризирующих компонентов
Для очистки газовых выбросов рубероидных и минераловатных заводов от углеводородов, фенола и одоризирующих компонентов могут быть использованы следующие методы: конденсация углеводородов и других компонентов с низкой температурой кипения; сорбция твердыми веществами и жидкостями; глубокое окисление в присутствии катализаторов; термическое обезвреживание.
В условиях предприятий промышленности строительных материалов, когда объемы очищаемых газов невелики, рациональным методом очистки от окиси углерода и углеводородов является термическое обезвреживание путем прямого сжигания вредных газов в автономных топках. Для наиболее полного сжигания газообразные отходы перед подачей в топку перемешиваются с воздухом и подогреваются. В нашей стране газообразные отходы обычно сжигают в печах с циклонной топкой.
Испытания печи дожига, проведенные НИПИОТстромом на Львовском рубероидном заводе, показали, что в результате сжигания количество углеводородов в отходящих газах снизилось на 88%, а окиси углерода на 92%. Одновременно снизилось содержание сероводорода, который в результате окисления превратился в серный ангидрид.
Тепло, выделяемое при сжигании газообразных отходов, может быть использовано для подогрева битума или для получения пара. Иногда газообразные отходы сжигаются в котельных установках со слоевыми или камерными топками. Однако из-за несовершенства горелочных устройств и низкой температуры поступающих на сжигание газов очистка от токсичных и одоризирующих компонентов оказывается неудовлетворительной. Опыты показали, что путем использования специальных горелок и контакта сжигаемого газа с раскаленной поверхностью огнеупорной кладки может быть достигнуто более полное разложение токсичных компонентов.
В последние годы широко распространяются методы каталитического окисления вредных компонентов. Вследствие невысоких температур (150-400 °С), при которых протекает процесс, стоимость каталитического окисления в 2-3 раза ниже стоимости метода высокотемпературного сжигания. Для проведения каталитических процессов требуется сравнительно несложная аппаратура. В качестве катализаторов используют окислы металлов и их сплавов. Чаще всего применяют окислы алюминия А12О3, меди СuО, марганца МnО2, хрома Сr2O3и композицию из окислов меди, железа и хрома – НТК-7. Катализатор НТК-7 разработан Новомосковским филиалом ГИАП и выпускается промышленностью в виде гранул размером 5x5 мм. За рубежом используют платино-алюминиевые катализаторы, нанесенные на фарфоровые стержни. Данные о рациональных температурах глубокого окисления токсичных и одоризирующих компонентов приведены в табл. 2.
Методы каталитического окисления целесообразно применять при очистке сравнительно небольших количеств газов и невысоком содержании в них токсических компонентов. Широкое использование этого метода сдерживается необходимостью тщательной очистки газов от пыли и смолы перед подачей их на слой катализатора.
Таблица 2. Катализаторы для окисления токсичных газов рубероидного и минераловатного производства
Иногда на первой ступени очистки применяют конденсационный метод. Сущность этого метода заключается в том, что при понижении температуры углеводороды и органические вещества превращаются в туман и осаждаются в холодильниках. В качестве холодильников используют противоточные трубчатые теплообменные аппараты. Путем конденсации можно улавливать фракции с относительно высокой температурой кипения. Поэтому этот метод не может обеспечить достаточную степень очистки при умеренных температурах охлаждающей воды [7].
Более высокая степень очистки газов от токсичных и одоризирующих компонентов может быть получена путем их сорбции твердыми или жидкими поглотителями. При адсорбции в качестве поглотителей можно применять синтетические смолы – цеолиты различных марок и окислы щелочноземельных металлов.
3.3 Обеспыливание газов при производстве керамических изделий
Керамические изделия (плитки для стен и пола, санитарная керамика, трубы, теплоизоляционные штучные и сыпучие материалы) изготовляют на высокомеханизированных предприятиях из различных глин или других неорганических, неметаллических сырьевых материалов (песок, трепел, шлаки и др.). Основные этапы производства этих изделий (подготовка шихты, формование, сушка, обжиг) являются общими для всех видов керамических изделий. Однако сырьевые материалы, оборудование и технологические режимы по отдельным видам изделий зачастую существенно различаются.
Основные процессы в производстве керамики:
1) подготовка многокомпонентной шихты полусухим или пластическим способом; в первом случае сырьевые материалы сушат и измельчают в тонкий порошок, перемешивая его с добавками, а во втором – материалы дробят, разминают и перемешивают с водой;
2) формование сырца путем прессования увлажненного (до влагосодержания 8-10%) порошка на гидравлических или механических прессах либо путем формования тестообразной (влажность 20-25%) пластичной массы на различных по принципу действия и мощности ленточных прессах;
3) сушка – удаление влаги в процессе нагрева сырца газами или другим теплоносителем;
4) обжиг – завершающий, наиболее сложный процесс, разделяющийся на досушку сырца, подогрев, взвар с выдержкой и остывание изделий; этот процесс протекает при различных температурах (900-1600 °С).
Большое значение на предприятиях керамической промышленности имеет проблема борьбы с запыленностью в цехах, создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда и защиты окружающей' среды. Керамические заводы оснащены специальными пылеуловителями. Однако эффективность их недостаточна, и запыленность воздуха в производственных помещениях, а также в прилежащей местности превышает иногда допустимые концентрации. Это, кроме того, является следствием недостаточной герметизации помольно-дробильного и транспортирующего оборудования, а также отклонений технологических режимов (повышенное давление в камерах и т.п.) и бездействия местной вентиляции и др.
Высоким пылеобразованием сопровождаются процессы дробления, помола, просеивания и смешивания материалов, а также сушки и обжига изделий. Обжиг глины и каолина во вращающихся печах при температуре около 1500-1600 °С сопровождается обычно уносом от 8 до 25% этих материалов в зависимости от принятого режима. При обжиге доломита вынос пыли достигает 20-25%, а при обжиге магнезита – 15-35%. При шликерном способе получения пресс-порошка обезвоживание шихты, поступающей в виде керамической суспензии, осуществляется в распылительных сушилках при 1100-1250 °С. Башенная сушилка состоит из сушильной камеры, устройств для подачи и распыления суспензии, газооборудования, устройства для сжигания газа, системы регулирования и КИП, а также аспирационно-обеспыливающей системы. Температура отходящих из этих сушилок газов колеблется в пределах 80-120 °С и выше при влагосодержании 160-190 г/м3, а температура отходящих газов вращающихся печей и сушильных барабанов — от 150 до 200 °С при влагосодержании 120-150 г/м3.
Данные о дисперсном составе твердых частиц, содержащихся в аэрозолях керамического производства при различных процессах, приводятся в табл. 3. Наиболее тонкодисперсной является пыль каолина и глины; масса частиц размером менее 5 мкм от общей массы пыли составляет от 20 до 50%. Плотность частиц осажденной пыли (кг/м3): глина 2600-2700, каолин 2500-2600, шамот 2700- 2800, пресс-порошок 2600-2700. Насыпная масса осажденной пыли (в неуплотненном состоянии) составляет (кг/м3): каолин 400, глина 900, шамот 1100, а пресс-порошок 1000.
Таблица 3. Дисперсный состав твердых частиц, содержащихся в газах
Твердые частицы, содержащиеся в аэрозолях керамических производств, отличаются не только вещественным составом, но также высокой дисперсностью, смачиваемостью, слипаемостью, электрическим сопротивлением, отсутствием вяжущих свойств и др. Эти особенности следует учитывать при проектировании и эксплуатации пылеулавливающих систем.
Система очистки дымовых газов в линии подготовки
пресс-порошка ШЛ-310
Подготовка пресс-порошка для полусухого прессования керамических изделий невозможна без значительного пылеобразования, поэтому пылегазоочистка и утилизация пыли являются актуальными задачами. Требуют очистки также и печные дымовые газы, содержащие вредные примеси. Эти задачи решаются применением циклона ШЛ-310.06 и скруббера ШЛ-315. От печи обжига кирпича-сырца дымовые газы забираются вентилятором 1 и для разбавления теплоносителя подаются в топку 3 агрегата подготовки сырья 4. Глинистые частицы, через которые проходит теплоноситель, абсорбируют часть вредных примесей, содержащихся в дымовых газах. Вместе с тем образуется большое количество пыли.
Улавливание пыли в скруббере основано:
- на соударении пылевидных частиц с каплями и струйками воды, имеющими различные с частицами пыли скорости по величине и направлению;
- на отбросе частиц пыли под действием центробежных сил на смоченные водой поверхности вентилятора и скруббера.
Этим достигается высокая степень очистки отходящих газов от пыли. Так, например, степень очистки воздуха от размолотой глины, содержащей 49 мас. % частиц, скорость витания которых ниже 1 см/с, составляет 94%.
Осевшие частицы пыли в нижнем конусе скруббера насосом 9 откачиваются в виде шликера в стержневой смеситель ШЛ-313 для увлажнения активированной пыли, подаваемой из планетарной мельницы ШЛ-312, и сырья, поступающего из агрегата ШЛ-302.
После остановки системы очистки дымовых газов возможно осаждение частиц пыли в нижнем конусе скруббера. Для размыва осадка в нижнем конусе скруббера предусмотрен барботаж струями воды, подаваемыми насосом через трехходовой кран с электроприводом. При сушке сырья в агрегате ШЛ-302 из глины испаряется до 15% влаги и уносится с дымом. Часть влаги конденсируется в дымососе и остается в скруббере. Рабочий уровень воды в скруббере поддерживается благодаря переливной трубе 10, через которую излишки воды сливаются.
Технические характеристики скруббера ШЛ-316
Применение циклона ШЛ-З10.06 и скруббера ШЛ-315 в технологической линии подготовки пресс-порошка ШЛ-310 комплекса ШЛ-300 позволяет не только использовать бросовые, с традиционной точки зрения, отходы производства кирпича методом полусухого прессования с повышением его прочности, но и повысить экологическую безопасность кирпичного производства, так как двукратная очистка дымовых газов в сочетании с мокрой очисткой обеспечивает снижение вредных, выбросов почти в 100 раз и получение степени очистки газов не менее 99% [4].
продолжение
--PAGE_BREAK--