Одним з основних життєво необхідних елементів навколишнього природного середовища є атмосферне повітря. Тому так важливо здійснювати заходи, пов’язані зі збереженням, поліпшенням та відновленням стану атмосферного повітря, запобіганням та зниженням рівня його забруднення і впливу на нього хімічних сполук, різних фізичних чи біологічних факторів. Одним з обов’язків суб’єктів господарювання, що здійснюють викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря, згідно зі ст. 10. ЗУ «Про охорону атмосферного повітря», є вживання заходів щодо зменшення обсягів викидів забруднюючих речовин і зменшення впливу фізичних факторів та забезпечення безперебійної та ефективної роботи і підтримання у справному стані споруд, устаткування та апаратури для очищення викидів, за допомогою яких досягається зменшення обсягів викидів забруднюючих речовин. Які існують доступні методи пилогазоочистки?
Пригадаємо, що забруднююча речовина — речовина хімічного або біологічного походження, що присутня або надходить в атмосферне повітря і може прямо або опосередковано справляти негативний вплив на здоров’я людини та стан навколишнього природного середовища.
Викид — надходження в атмосферне повітря забруднюючих речовин або суміші таких речовин.
Установка очистки газу (далі — ГОУ) — комплекс споруд, призначений для відведення, транспортування та вловлювання з газопилового потоку, що відводиться від технологічного обладнання, наявних у ньому забруднюючих речовин. ГОУ складається з газоочисних апаратів, допоміжного обладнання, контролюючих приладів і комунікацій.
За методами очистки ГОУ поділяються на сім груп.
I — СУХІ МЕХАНІЧНІ ПИЛОВЛОВЛЮВАЧІ
Такі пиловловлювачі умовно діляться на три групи:
Пилоосадні камери — є найбільш простими і дешевими пристроями, їх виготовляють порожнистими, з горизонтальними полицями та вертикальними перегородками.
Найефективнішими є гравітаційні пиловловлювачі з вертикальними перегородками. Де запилене повітря подається через вхідний патрубок і, наштовхнувшись на перепони, зменшує швидкість. Частинки пилу внаслідок зниження швидкості і під дією власної ваги осідають у бункері, а очищене повітря виходить через патрубок в атмосферу.
Гравітаційні камери використовують для осідання лише крупного пилу. Частинки пилу менше 10 мкм практично не осідають у камерах пиловловлювача, а в межах 10–100 мкм ефективність осідання знижується, не перевищуючи 40 %.
Такі ГОУ успішно використовуються в машинобудівній та деревообробній промисловості.
Інерційні пиловловлювачі (циклони) — належать до установок сухого механічного очищення, простої конструкції, компактні, відрізняються від інших невисокою вартістю. Вони застосовують як самостійні пиловловлювальні установки при вхідній запиленості повітря до 2–3 г/м3. При великій вхідній запиленості пиловловлювачі такого типу не забезпечують потрібного ступеня очищення. У цьому випадку їх застосовують для першого ступеня очищення з метою зниження вхідної запиленості перед апаратами другого ступеня — більш тонкого очищення.
Циклон функціонує таким чином: потік запиленого повітря вводиться в циклон через вхідний патрубок дотичною до внутрішньої поверхні корпуса, що зумовлює обертово-поступальний рух уздовж корпуса до бункера. Під дією відцентрової сили частинки пилу на стінці циклона утворюють пиловий шар, який разом з частиною повітря потрапляє у бункер. Звільнившись від пилу, повітряний потік утворює вихор і виходить із бункера через верхній отвір.
Для нормальної роботи циклона необхідно забезпечити герметичність бункера. В іншому випадку пил з потоком повітря буде без очищення виходити через верхні вихідні отвори.
На деревообробних, машинобудівних та металургійних виробництвах добре себе зарекомендували циліндричні (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24) та конічні (СК-ЦН-34, СК-СН-34М, СДК-УН-33) циклони.
Групові та батарейні циклони — зазвичай компонують із циклонів серії ЦН (ЦН-15, ЦН-24). Як правило, групи циклонів мають загальний колектор забрудненого газу, загальний збірник очищеного газу і загальний пиловий бункер. Відведення очищеного газу від групи циклонів здійснюють через відводи, встановлені на кожному циклоні й об’єднані загальним колектором, або безпосередньо через загальний колектор групи.
Батарейні циклони (мультициклони) складаються з декількох десятків або навіть сотень паралельно встановлених циклонних елементів, об’єднаних в одному корпусі із загальним підведенням і відведенням газів, а також із загальним бункером для пилу.
Батарейні циклони можуть бути складені зі звичайних і прямоточних циклонних елементів.
У схемі батарейного циклона зі звичайними елементами, запилений газ через вхідний патрубок надходить в розподільну камеру, звідки входить в кільцеві зазори між корпусами елементів і вихлопними трубами. В цих зазорах встановлені напрямні апарати, які закручують потік газів. Вловлена зола чи пил надходить в загальний бункер. Знепилений газ через вихлопні труби надходить в камеру очищеного газу. Для закріплення корпусів елементів і вихлопних труб використовуються відповідно нижня і верхня опорні решітки.
У батарейних циклонах з прямоточними елементами очищуваний газ не закручується, тому їх ефективність значно менша, ніж зі звичайними. У зв’язку з цим, як самостійні пиловловлювачі вони застосовуються дуже рідко. Частіше їх застосовують для попереднього очищення перед такими високоефективними апаратами, як електрофільтри, рукавні фільтри тощо.
Ротаційні (динамічні) пиловловлювачі — в цих пиловловлювачах очищення газів від пилу здійснюється за рахунок відцентрових сил і сил Коріоліса, які виникають при обертанні робочого колеса.
Такі ГОУ, як правило, виконують одночасно функції вентилятора чи димососа і апарата для виділення з пилогазового потоку частинок пилу. За принципом дії динамічні пиловловлювачі поділяються на дві групи:
Димосос-пиловловлювач працює за таким принципом. За рахунок різниці тисків, що утворюються робочим колесом на валу запилений потік надходить в завиток набуває криволінійного руху. Під дією відцентрових сил частинки пилу відкидаються до периферії і разом з невеликою кількістю газів (8…10 %) відводяться для остаточного відокремлення через патрубок у виносний малогабаритний циклон, з’єднаний із завитком газоходами.
Частки пилу внаслідок дії відцентрової і коріолісової сил не можуть пройти через отвори ротора в центральну зону апарата, відкидаються на периферію й осідають у пилозбірному бункері.
Запилений газ через патрубок надходить у спіральний пиловловлювач. У результаті криволінійного руху пил концентрується в периферійній зоні равлика, відкіля через поперечну щілину і патрубок разом з 15-19 % газу у виносний циклон, де остаточно уловлюється і збирається в бункері. З циклона очищений газ повертається у вхідний патрубок крильчатки, установлений для забезпечення необхідної витрати рециркульованого газу. Перед робочим колесом димососа знаходиться радіальний направляючий пристрій. Крильчатка і робоче колесо димососа встановлені на одному валу. Регулювання продуктивності димососа здійснюються однобічним клапаном, змонтованим у вхідному патрубку.
II — МОКРІ ПИЛОВЛОВЛЮВАЧІ
Пиловловлювачі мокрого очищення працюють за принципом осідання частинок пилу на поверхню крапель рідини або на плівку рідини під впливом сил інерції й броунівського руху молекул. Крім цього, на процес осідання частинок впливають: турбулентна дифузія, взаємодія електрично заряджених частинок пилу; процеси конденсації; випаровування та ін. У всіх випадках очищення повітря у мокрих пиловловлювачах важливим фактором є змочуваність частинок пилу рідиною. Чим більша змочуваність, тим ефективніший процес очищення.
Значного поширення на промислових підприємствах набули пиловловлювачі мокрого очищення повітря від пилу, особливо дрібнодисперсного d > 0,3–1,0 мкм у гарячих і вибухонебезпечних повітряних сумішах.
Однак, слід відзначити низку недоліків мокрих пиловловлювачів: утворення шламу, що потребує спеціальних систем для його перероблення; викид вологи в атмосферу; необхідність створення зворотних систем водопостачання. Водночас необхідно зазначити, що вказані недоліки незначно звужують сферу застосування мокрих пиловловлювачів. Ці пиловловлювачі часто можна побачити на машинобудівних, ливарних, металургійних, нафтодобувних, деревообробних та інших підприємствах.
Мокрі пиловловлювачі поділяються на: скрубери Вентурі, відцентрові, струменеві, вентиляційні, пристрої ударно-інерційного типу, барботажні, пінні, конденсаційні та ін.
III — ПРОМИСЛОВІ ФІЛЬТРИ
Один із найдавніших і найширше використовуваних методів видалення частинок із запилених газових потоків — це фільтрація.
Процес очистки здійснюється у фільтрі, розділеному пористою перегородкою на дві камери — запиленого і очищеного газу.
Промислові фільтри бувають зернисті, волокнисті, тканинні, вони застосовуються для очищення промислових газів концентрацією дисперсної фази до 60 г/м3.
Тканинні фільтри — використовують для очищення неагресивних, невибухонебезпечних і не схильних до злипання та утворення конденсату газопилових сумішей від твердих частинок при температурі до 300 °С. В якості фільтрувального матеріалу використовують різні тканини (бавовняні, шерстяні, нітронові, лавсанові тощо) високої міцності та підвищеної теплової і хімічної стійкості. 
За типом регенерації тканині фільтри поділяються на наступні типи:
Волокнисті фільтри — це апарати, в яких фільтрувальним елементом є поверхні шарів волокнистого матеріалу.
Таким матеріалом можуть бути картон, папір, полімерні смоли. Ці фільтри, розраховані на уловлювання і накопичення силових частинок переважно всією глибиною шару. Суцільний шар пилу утворюється тільки на поверхні найщільніших матеріалів звичайно при фільтруванні відносно великих частинок і в кінці строку служби. Їх умовно поділяють на тонковолокнисті, глибокі та грубоволокнисті.
Зернисті фільтри — у випадках наявності вологих газів або злипливого пилу, застосування тканинних фільтрів для очищення газів може бути недоцільне через можливе заливання рукавів. В подібних ситуаціях вибирають зернисті фільтри.
Зернисті фільтри поділяються на дві групи: насипні та жорсткі пористі. До першої групи відносяться фільтри, в яких елементи, які складають фільтрувальний шар, не мають жорсткого зв’язку один з одним. Це фільтри з нерухомим насипним зернистим шаром, з рухомим шаром, а також з псевдозрідженим шаром. До другої групи відносяться фільтри, в яких зерна зв’язані між собою і утворюють агломерацію, одержану спіканням, склеюванням чи пресуванням.
У насипних фільтрах насадкою можуть слугувати різні матеріали: пісок, гравій, шлак, щебінь, кокс, дерев’яна тирса, дрібняк, гранули гуми і пластмаси, стандартні насадки (кільця Рашіга, Берля тощо).
В зернистих жорстких фільтрах зерна міцно зв’язані одне з одним внаслідок спікання, пресування або склеювання і утворюють міцну нерухому систему. Залежно від матеріалу зерен фільтри бувають металокерамічні та керамічні.
IV — ЕЛЕКТРИЧНІ ПИЛОВЛОВЛЮВАЧІ (СУХІ І МОКРІ ЕЛЕКТРОФІЛЬТРИ)
Одним із найдосконаліших видів очищення газів від завислих частинок пилу та туману є електричне очищення.
Забруднений газовий потік пропускають через неоднорідне електричне поле, що утворюється між коронувальними і осадовим електродами. Коронувальні електроди ізольовані від землі й до них підводиться випрямлений струм негативної полярності напругою 50–80 кВ; осадові електроди заземлені й під’єднані до позитивного полюса. Для осадових електродів використовуються циліндричні або шестигранні труби і профільовані пластини. Коронувальні електроди часто виконуються у вигляді тонкого дроту. Під дією електричного поля, яке виникає між електродами, вільні електрони і позитивно заряджені молекули починають переміщуватися за напрямом силових ліній поля.
Процес електричного вловлювання частинок в електрофільтрі можна розділити на три стадії:
V — УСТАНОВКИ СОРБЦІЙНОЇ ХІМІЧНОЇ ОЧИСТКИ ГАЗУ ВІД ГАЗОПОДІБНИХ ДОМІШОК
Абсорбційні методи очищення газів ґрунтуються на властивості рідин розчиняти гази.
Абсорбція — фізико-хімічний процес вибіркового поглинання газів рідиною з утворенням розчинів.
Абсорбція газоподібних домішок розчинниками здійснюється шляхом промивання газів в зрошуваних апаратах типу скруберів або в барботера, в останніх газ проходить крізь рідкий розчинник, добре розчиняє газоподібні домішки і дуже погано — інші компоненти газової суміші. Таким чином, наприклад, здійснюється уловлювання водою аміаку з коксового газу, чи уловлювання ароматичних вуглеводнів з коксового газу різними маслами, вилучення двоокису вуглецю з різних газів і т. ін. Добуванні газові домішки хімічно зв’язуються розчинами реактивів. Для багаторазового використання абсорбент (поглинач) регенерують фізичними методами: підвищенням температури, зниженням тиску або сукупністю цих параметрів.
У тому випадку, якщо необхідно використовувати уловлені продукти, їх витягують з насиченого ними розчинника шляхом десорбції. Десорбція — процес виділення газу з рідини.
Абсорбент подається в колону зверху на розподільну тарілку, рівномірно розподіляється по перерізу апарату і стікає вниз по шару насадки. Проти течії до абсорбенту знизу вводиться початкова газова суміш, яка рухається вгору і в шарі насадки контактує зі стікаючою рідиною. В процесі взаємодії компонент газової фази, який видобувається, переходить в рідку фазу. Очищена газова суміш відводиться зверху колони.
У насадковій колоні на опорних колосникових ґратах засипаний навалом шар насадки — тіл різного розміру певної геометричної форми з можливо розвиненішою зовнішньою поверхнею. Найпоширенішими насадками є: кільця Рашіга, кільця Палля, кільця з хрестоподібною перегородкою, сідла Берля, сідла «Інталлокс», спіральні кільця Теллера тощо.
Адсорбція — це процес розділення, що ґрунтується на властивості деяких твердих тіл вибірково поглинати газоподібні компоненти з газової суміші. Молекули забруднювального газу або пари, що є в газовій суміші, сорбуються на поверхні або в порах твердого тіла, а після його насичення відгоняться продуванням гарячим повітрям, газом або перегрітою парою.
Адсорбери поділяються на апарати періодичної дії (з нерухомим шаром адсорбенту) та безперервної дії — з шаром адсорбенту, що рухається або знаходиться у псевдо зрідженому стані. Як адсорбенти переважно використовуються активоване вугілля, силікагелі, цеоліти та іоніти. Вибір типу адсорбенту зумовлений його здатністю до поглинання конкретного забруднення, а також особливостями проходження процесу
Вибір типу адсорбенту зумовлений його здатністю до поглинання конкретного забруднення, а також особливостями проходження процесу.
VI — УСТАНОВКИ ТЕРМІЧНОЇ ТА ТЕРМОКАТАЛІТИЧНОЇ ОЧИСТКИ ГАЗУ ВІД ГАЗОПОДІБНИХ ДОМІШОК
Метод каталітичного очищення газів ґрунтуються на нейтралізації шкідливих домішок шляхом дії на них спеціальними речовинами — каталізаторами.
Каталізатори — речовини, що беруть активну участь в хімічній реакції, але залишаються незмінними після її закінчення.
В результаті каталітичних реакцій домішки, що знаходяться в газі, перетворюються на інші сполуки, трансформуються в нешкідливі з’єднання, що становлять меншу небезпеку, або легко відокремлюються від газу. Каталітичні нейтралізатори застосовують для знешкодження оксиду вуглецю, летких вуглеводнів, розчинників, відпрацьованих газів у хімічних установках. Каталітичне очищення застосовується в основному за невеликої концентрації компонента, що видаляється в очищений газ. У цьому випадку процес протікає за температури 200–300 °С, що значно менше температури, необхідної для повного знешкодження під час прямого спалювання в печах і дорівнює 950–1100 °С. Завдяки застосуванню каталізаторів можна досягти високого ступеня очищення газу, що досягає в низці випадків 99,9 %.
Розрізняють два види каталізу: гомогенний (однорідний) і гетерогенний (неоднорідний). За гомогенного каталізу речовини і каталізатор утворюють однофазну систему (рідке або газове).
Реактори, що використовуються у промисловості для очищення газів шляхом гетерогенного каталізу, є контактними апаратами поверхневого типу, з фільтруючим або псевдозрідженим шаром каталізатора або ж пилоподібним каталізатором, що рухається.
Каталізатори для газоочищення виготовляють на основі міді, хрому, кобальту, марганцю, нікелю, платини, паладію та інших металів, що можуть бути нанесені на сітки або листи з нержавіючої сталі чи оксиду алюмінію, на керамічні стільники або ґрати, на гранули оксиду алюмінію або використовуватися безпосередньо у пилоподібному чи гранулоподібному вигляді.
Метод високотемпературного очищення газів полягає в окисленні знешкоджувальних компонентів киснем. Цей метод можна застосовувати практично для знешкодження будь-яких парів і газів, продукти спалювання, яке менш токсичні, ніж вихідні речовини. Пряме спалювання використовують в тих випадках, коли концентрація горючих речовин у відхідних газах не виходить за межі займання. Вогневим обробленням, як і термокаталітичним окисленням, принципово можливо знешкодити лише речовини, молекули яких не містять яких-небудь інших елементів, крім водню, вуглецю і кисню. За допомогою спалювання можливе знешкодження зазначених речовин у газоподібному, рідкому і твердому станах, диспергованих або компактних, а за допомогою термокаталітічного окислення — тільки в газоподібному.
VII — УСТАНОВКИ ІНШИХ МЕТОДІВ ОЧИЩЕННЯ (КОМБІНОВАНІ)
До них належать різноманітні комплекси, які поєднують декілька методів пило- та газоочистки на різних етапах процесу очищення викидів.
Підготовано експертами Асоціації професіоналів довкілля ПАЕУ
Увага!
Навчальний центр Офісу сталих рішень пропонує взяти участь в Інтенсив-курсі підвищення кваліфікації
«Правила та вимоги щодо технічної експлуатації установок очистки газу (ГОУ)»
У програмі:
• Вимоги до суб’єктів господарювання, які експлуатують установки очистки газу
• Паспортизація ГОУ вимоги та рекомендації, приклади.
• Рекомендації до складання інструкції з експлуатації ГОУ, розгляд вимог на прикладі сусідніх країн.
• Проведення перевірок ефективності роботи ГОУ та їх технічного стану.
• Відповідальність за порушення вимог законодавства про охорону атмосферного повітря та Правил експлуатації установок очистки газу
Після закінчення семінару всі слухачі отримають
1. Документ державного зразка про підвищення кваліфікації;
2. Сертифікат учасника курсу, що видається організтором.
Курс є практичним та передбачає обмін досвідом!
На час дії воєнного стану вартість участі складає 2600 грн з особи.
Розпочинається набір до січневої групи 2023 р.
