Тема влияние биотехнологического производства на состояние окружающей среды – час


Меры по снижению выбросов ТЧ в атмосферу



страница22/48
Дата26.05.2018
Размер0.56 Mb.
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   ...   48
2.2 Меры по снижению выбросов ТЧ в атмосферу
Рекомендуемые меры по контролю выбросов твердых веществ включают следующее:

  • сбор твердых частиц с помощью установок воздушной фильтрации и их рециклирование в технологический процесс приготовления (например, пыли от таблеток) в зависимости от требований к данному продукту и параметров технологического процесса;

  • установку в грануляционном оборудовании специальных фильтрационных систем (иногда – двухступенчатой фильтрации). Необходима также установка камеры обезвреживания отходов, в которой твердые частицы удаляются из воздуха, для снижения скорости потока;

  • установку высокоэффективных воздушных фильтров в системы вентиляции, кондиционирования и обогрева (СВКО) для контроля выбросов твердых частиц, как внутри, так и снаружи, а также для предотвращения перекрестного загрязнения. Вентиляционные воздуховоды должны быть отделены друг от друга в целях предотвращения перекрестного загрязнения от различных технологических процессов и облегчения очистки воздушного потока;

  • сбор твердых частиц с помощью установок воздушной фильтрации, как правило, с рукавными/тканевыми фильтрами;

  • в зависимости от объема выбросов и преобладающего размера частиц необходимо изучить дополнительные методы контроля выбросов твердых частиц, такие как мокрые скрубберы и мокрые электростатические пылеуловители, особенно после очистки путем сжигания/термического окисления.


Первичные меры.

Выгрузка, обращение с твердыми веществами и их хранение. При выгрузке, хранении и обращении, например, погрузке твердых веществ могут возникнуть выбросы пыли. В общем, размер частицы пыли, образующейся при выгрузке, хранении и обращении с твердыми веществами больше, чем пыли, появляющейся, например, при сгорании. Использование замкнутых или закрытых систем, например, закрытые бесперебойные транспортные системы, и уменьшение высоты падения может сократить выбросы пыли при выгрузке и обращении.

Подходы для сведения к минимуму выбросов пыли из хранилища можно подразделить на первичные меры, которые снижают выбросы, и вторичные меры, целью которых является ограничение распространения пыли.

Первичные меры далее можно подразделить на организационные, конструкционные и технические мероприятия.

Технические первичные меры включают в себя защиту от ветровой эрозии, организацию укрытий или предупреждение хранения вне помещения, и обеспечение увлажнения при хранении вне помещения, например, за счет использования спринклерных систем.

Вторичные меры предусматривают распыление, водяные завесы и струйное орошение, а также установку фильтров, например, в бункерах.

Распыление воды также представляет собой мероприятие для уменьшения выбросов пыли со строительных площадок.



Захват выбросов. Предпосылкой для последующего уменьшения выбросов пыли является улавливание неорганизованных выбросов пыли и сброс в системы регулирования выбросов пыли.

Технология и оптимизация сгорания. Бесперебойное, постоянное и полное сгорание обеспечивает уменьшение выбросов пыли. Оптимизация подачи воздуха, смешивание топлива и воздуха, а также проектирование горелки/котла уменьшает образование сажи и других веществ, появляющихся в результате неполного сгорания. Следовательно, надлежащая эксплуатация котлов наряду с использованием новых, более эффективных котлов и печей, в особенности в жилом и коммерческом секторах, может сократить выбросы пыли. Благодаря этому можно значительно уменьшить выбросы пыли из деревянных печей. Переход от периодической к постоянной загрузке котлов обеспечивает лучшее регулирование сгорания и уменьшение выбросов пыли.

Первичные меры для уменьшения выбросов NOx, тем не менее, могут увеличить образование сажи (см. главу 4). Снижение температуры сгорания уменьшает удаление летучего пепла. Предполагается использовать топливные присадки и сорбенты для уменьшения образования мелких частиц и содержания металла в мелких частицах.

При использовании комплексных установок газификации с комбинированным циклом (КУГКЦ) газификация топлива происходит в условиях восстановления до синтетического газа. Затем происходит очистка синтетического газа и сжигание в воздухе или кислороде. Это обеспечивает достижение крайне низких уровней выбросов пыли. КУГКЦ рассматривается как одна из нескольких ключевых технологий захвата и хранения продуктов сгорания (ЗХПС). До настоящего времени применение данной технологии ограничивалось несколькими, по большей части демонстрационными установками. При применении ЗХПС КУГКЦ может появиться на рынке примерно в 2020 г.
Вторичные меры

Вторичные меры (технологии доочистки и природоохранные технологии в конце производственного цикла) уменьшают выбросы твердых частиц, уже содержащихся в дымовом газе.

В основе вторичных мер лежат несколько основных принципов:


  • инерция частиц;

  • просев и адсорбция;

  • электростатический заряд частиц и последующее пылеулавливание электрофильтром с использованием электрического поля;

  • очистка.

Преимущественно используются перечисленные ниже вторичные меры, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.



Камера гравитационного осаждения. В камерах гравитационного осаждения скорость потока воздуха уменьшается до такой степени, что крупные частицы опускаются вниз и осаждаются. Камеры гравитационного осаждения пригодны только для удаления наиболее крупных частиц в рамках «предварительной очистки». Минимальный размер частицы, удаляемой в камерах гравитационного осаждения, составляет >20 мкм .

Циклоны. В циклонах инерция частиц используется для удаления пыли. В циклоне дымовой газ принудительно приводится (обычно, посредством конусообразной камеры) в круговое движение, когда частицы за счет инерции прижимаются к стенкам циклона, где и происходит их улавливание. Эффективность улавливания, в большей степени, зависит от размера частицы и увеличивается по мере возрастания нагрузки загрязняющим веществом. Для стандартных отдельных циклонов данная величина ориентировочно равна 70…90% для ОВЧ, 30…90% для ТЧ10 и 0…40% для ТЧ2.5.

Минимальный размер частицы, удаляемой циклонами, составляет 5…25 мкм и 5 мкм в мультициклонах. Следовательно, стандартные циклоны обозначают как «установки предварительной очистки». Разработаны циклоны высокой эффективности, удаляющие 60…95% ТЧ10 и 20…70% ТЧ2.5, но за счет значительного падения давления, в результате чего повышаются затраты на энергоснабжение и, следовательно, эксплуатационные расходы. Основной проблемой при достижении высокой эффективности удаления в циклонах является падение давления. Циклоны с высокой производственной мощностью рассчитаны на удаление только фракций более крупных частиц пыли за счет небольшого падения давления.

В мультициклонах много небольших циклонов работают параллельно, обеспечивая ту же эффективность удаления, что и циклоны высокой производительности.

Преимуществами циклонов являются: небольшие инвестиции, низкие эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание относительно количества удаляемых ТЧ, температура и диапазон давления ограничены только материалом, сбором сухого материала, относительно небольшого по размеру. К недостаткам относятся малая эффективность удаления мелких ТЧ (либо, значительное падение давления) и невозможность использования липких материалов.



Электрофильтр (ЭФ). Принцип, лежащий в основе использования ЭФ, предусматривает электростатический заряд частиц дымового газа при их прохождении через область газовых ионов (корона), создаваемых электродами при высоком напряжении (примерно от 20 до 100 кВ). Заряженные частицы затем перенаправляются в электрическое поле и оседают на стенках коллектора. Поскольку более крупные частицы поглощают больше ионов, чем частицы меньшего размера, эффективность удаления посредством ЭФ выше для более крупных частиц. Новые ЭФ, как правило, обеспечивают эффективность удаления ТЧ от 99 до более чем 99,99% в диапазоне от 0,01 до >100 мкм, ЭФ старого типа - от 90 до 99,9%.

Минимальный размер частицы, удаляемой ЭФ, составляет <1 мкм [1]. Эффективность удаления наименее низкая для частиц диаметром от 0,1 до 1 мкм. Эффективность зависит от размера ЭФ (область сбора), но также от удельного сопротивления пыли, температуры, химического состава пыли и газа, а также распределения частиц по размерам.

Пыль в коллекторах можно удалять сухим или влажным методом за счет распыления воды (сухой или мокрый ЭФ). Сухие ЭФ используются наиболее часто, поскольку с пылью, собранной сухим способом, легче работать, чем с жидкой массой, для которой необходима последующая обработка. Для мокрых ЭФ необходимы коррозионно-стойкие материалы. Тем не менее, удаление частиц с крайне низким или высоким удельным сопротивлением сложно осуществлять посредством сухих ЭФ, а мокрые ЭФ также могут собирать частицы с высоким удельным сопротивлением, а также липкие частицы, водяную или взрывоопасную пыль. Мокрые ЭФ обеспечивают также более высокую эффективность удаления частиц меньшего размера. Ввод кондиционирующих газов, жидкостей или твердых веществ, в особенности, воды и S03, может повысить эффективность удаления.

Преимуществами применения ЭФ, в общем случае, являются крайне малое падение давления, отличная эффективность удаления пыли (но менее выраженная для мелких частиц), низкие эксплуатационные расходы, а также широкий диапазон вариантов применения (липкие, раскаленные частицы, частицы с высоким удельным сопротивлением (мокрые ЭФ), водяная пыль, кислоты, аммиак, взрывоопасные газы (мокрые ЭФ)).

К недостаткам относятся большие капиталовложения, высокая потребность в площади, образование озона вследствие высокого напряжения, потребность в специализированном персонале, допущенном к высоковольтным работам, и ограниченная применимость в случае изменяющихся условий использования (расход, температура, содержание пыли, состав пыли), а также необходимость в последующей обработке жидкой массы (мокрые ЭФ), но при этом можно получить практически полностью замкнутые водяные контуры.

Тканевый фильтр (ТФ). В ТФ дымовые газы проходят через проницаемую ткань, где происходит отсеивание или адсорбция более крупных частиц. Фильтрат из собранных частиц способствует дальнейшему сбору частиц. Поскольку падение давления возрастает по мере увеличения толщины фильтрата, тканевый фильтр необходимо периодически очищать.

Применяются три основных механизма очистки: фильтры с импульсной очисткой, очистка которых выполняется импульсной подачей сжатого воздуха с другой стороны, сотрясательными механизмами и обратным потоком газа.

Фильтры с импульсной очисткой в настоящее время являются наиболее часто используемым типом, поскольку для них требуется меньше места, они дешевле и применимы при более высоком содержании пыли, а также вызывают постоянное падение давления. Эффективность удаления составляет от 99 до 99,99% для новых и от 95 до 99,9% для старых установок и зависит от скорости фильтрации, характеристик частиц и ткани, а также применяемого механизма очистки. ТФ, в частности, рассчитаны на удаление тонкой и тончайшей пыли.

Кондиционирование дымового газа с использованием, в основном, элементарной серы, аммиака и SO3 применяется для получения более высокой скорости удаления, уменьшения падения давления и снижения вторичного уноса частиц. Новые разработки включают в себя добавление активированного угля или извести для выполнения реакций в фильтрате, а также каталитическом материале фильтра. Температура дымового газа зависит от используемого материала фильтра и температуры конденсации дымового газа, и, в общем случае, находится в пределах 120…180°C.

Преимуществами ТФ являются крайне низкие уровни выбросов, вплоть до ультрамелких частиц (в зависимости от типа ткани), не зависящие от содержания пыли, расхода (например, при пуске) и типа пыли (например, удельного сопротивления), относительно малые инвестиции, простота эксплуатации и, в общем случае, отсутствие проблем коррозии.

К недостаткам относятся относительно высокая стоимость технического обслуживания и эксплуатационные расходы вследствие замены фильтровальных мешков (срок эксплуатации зависит от температуры и пыли) и падение давления, в частности, существуют ограничения по применимости во влажной среде и для гигроскопичных, раскаленных и липких частиц, а также для кислот, аммиака и взрывоопасных газов. Крупные частицы необходимо предварительно удалить. При отказе необходим сброс по обходной линии.



Мокрый очиститель. При добавлении воды в поток дымового газа образуются капли воды, формирующие вместе с пылью жидкую массу. Очистители, в основном, используют для удаления SOx, но они также улавливают пыль. Эффективность удаления составляет до 80% для оросительных колонн, а также динамических и коллизионных очистителей, и вплоть до 99% для скрубберов Вентури [1].

Минимальный размер частицы, удаляемой ЭФ, составляет 10 мкм, а динамическими и коллизионными очистителями > 2,5 мкм, скрубберами Вентури >0,5 мкм.

Преимуществами использования мокрых очистителей является одновременное удаление SOx и пыли (и даже других загрязнителей, таких как хлорид водорода и фторводород), малая необходимость в техническом обслуживании, достаточно высокая эффективность удаления (в особенности, для скрубберов Вентури), небольшие ограничения по применению (колебания расхода, горячие или холодные, влажные и коррозионноактивные газы, водная пыль некритичны) и сниженная опасность взрыва пыли.

Недостатками является образование отходов (жидкая масса), высокая стоимость технического обслуживания вследствие потенциально значительного падения давления, проблем коррозии и достаточной высокой эффективности удаления очень мелких частиц.


Другие технологии регулирования выбросов пыли. Технологии COHPAC™ и TOXECON™: COHPAC™ (Компактный гибридный коллектор твердых частиц) и TOXECON™ представляют собой технологии регулирования выбросов нескольких загрязнителей - ртути, диоксинов, но также других загрязнителей, включая мелкие частицы, указанные технологии разработаны и применяются в США. При использовании COHPAC™ ТФ устанавливают после существующего ЭФ. Поскольку ЭФ удаляют большую часть пыли, скорость фильтрации посредством ТФ можно существенно повысить при сохранении допустимого падения давления. В результате использования ЭФ может возникнуть агломерация очень мелких частиц, которые затем удаляются с помощью ТФ. TOXECON™ предусматривает ввод сухого сорбента, такого как активированный уголь, между ЭФ и ТФ. - Агломератор Indigo: Агломератор Indigo образует крупные агломерированные частицы за счет присоединения мелких частиц к более крупным. Агломерированные частицы можно легко удалить с использованием стандартных технологий, таких как ЭФ. Указанная технология также позволяет сократить выбросы ртути.

Итак, существуют многочисленные меры для уменьшения выбросов пыли. Некоторые из них, например, циклоны, могут уменьшить содержание очень крупных частиц и, в некоторой степени, также крупных частиц, но значительно менее эффективны для мелких фракций пыли.

У тканевых пылевых фильтров для мелких и субмикронных частиц эффективность удаления очень высока (до 99,99% и более). Высокоэффективные ЭФ, в частности, мокрые ЭФ, а также скрубберы Вентури, могут также обеспечить относительно высокую эффективность удаления от 95% до 99% для данного класса размеров.

Развивающиеся технологии, такие как агломератор Indigo, могут способствовать повышению эффективности ЭФ для мелких частиц за счет увеличения размера частицы.

Тем не менее, при сравнении технологий удаления следует учитывать характеристики пыли и дымового газа, а также другие параметры, такие как содержание пыли, расход, колебания, поскольку данные факторы могут в значительной степени повлиять как на общую эффективность удаления частиц, так и на эффективность в зависимости от их размера. Более того, скорость удаления существенно зависит от конкретной конструкции пылесборника, например, от выбранного материала фильтра и размеров ЭФ, а также от инвестиций и эксплуатационных расходов.

Выбор наиболее подходящих мероприятий зависит от многих факторов, связанных, например, со следующим:



  • характеристики дымового газа (концентрация и характеристики пыли, такие как распределение частиц по размерам, удельное сопротивление, температура, влажность, наличие других загрязнителей, например, кислот, SOx, и т.д.);

  • расход и колебания дымового газа;

  • режим работы установки;

  • характеристики промышленных процессов;

  • новая или модернизированная установка, например, имеющееся пространство;

  • требуемые уровни выбросов;

  • побочные воздействия и воздействия на другие среды;

  • эксплуатационная безопасность и надежность,

  • характеристики площадки;

  • затраты.


Побочные воздействия Побочные воздействия технологий/вариантов уменьшения выбросов могут быть положительными или отрицательными, и их необходимо учитывать.

Побочные воздействия, в большинстве случаев, можно ограничить за счет правильного проектирования и эксплуатации технических средств.

Побочные воздействия включают в себя следующее:


  • воздействие на энергопотребление и, следовательно, выбросы газов, создающих парниковый эффект,

  • воздействие на другие атмосферные загрязнители,

  • воздействие на использование природных ресурсов,

  • воздействия на другие среды, например, отходы или воду.

Основное побочное воздействие уменьшения выбросов пыли включает в себя одновременное уменьшение содержания тяжелых металлов (за исключением ртути). В зависимости от характеристик и химического состава уловленную пыль можно использовать повторно или утилизировать.

Электростатический фильтр (ЭФ). При использовании ЭФ основным побочным воздействеим является энергопотребление для создания короны и электрического поля. Тем не менее, поскольку при использовании ЭФ падение давления небольшое, суммарное энергопотребление значительно ниже, чем в ТФ, где необходимо компенсировать значительное падение давления. Для мокрых ЭФ необходима переработка жидкой массы, но рециркуляция воды достигает практически 100%, что снижает потребление отходов. Поскольку у ЭФ значительно более низкая эффективность удаления при размере частиц от 0,1 до 1 мкм, ЭФ удаляет гораздо меньше тяжелых металлов, чем ТФ.

Тканевые фильтры (ТФ). Ткань следует заменять через каждые 2…4 года (срок эксплуатации зависит от различных факторов), утилизируя ее, если повторная переработка ткани невозможна. Падение давления в ТФ следует компенсировать за счет подкачки, приводящей к дополнительному энергопотреблению. Поскольку ТФ также крайне эффективны при удалении мелких частиц, они тоже надежно уменьшают выбросы тяжелых металлов, которые содержатся в частицах пыли субмикрометрического размера в дымовых газах. Руководящий документ по технологиям регулирования выбросов серы, NOx, летучих органических соединений, пыли из стационарных источников.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   ...   48


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница