Методы и средства экологической защиты атмосферы Москвы

В последние годы каталитические методы очистки нашли применение для нейтрализации выхлопных газов автомобилей. Для комплексной очистки выхлопных газов – окисления продуктов неполного сгорания и восстановления оксида азота – применяют двухступенчатый каталитический нейтрализатор.

В качестве восстановительного катализатора применяют арсениды металлов (медно-никелевый сплав) или катализатор из

благородных металлов (например, платина на глиноземе). После восстановленного катализатора к отработавшим газам для создания окисной среды через патрубок подводится вторичный воздух. На окислительном катализаторе происходит нейтрализация продуктов неполного сгорания - оксида углерода и углеводородов:

Для окислительных процессов применяют катализатор из переходных металлов (медь, никель, хром и др.). Содержание оксида углерода в выхлопных газах автомобиля с нейтрализатором снижается почти в 10 раз, а углеводород – 8 раз. Стоимость аппарата для каталитического окисления выбросов автотранспорта довольно высока и может достигать 10-15% стоимости легкового автомобиля. В развитых зарубежных странах они широко применяются, но, к сожалению, непригодны к эксплуатации в России из-за широкомасштабного использования бензина, содержащего тетраэтилсвинец, который отравляет эти катализаторы. Свинец дезактивирует катализаторы в течение 100 – 200 ч. Полный отказ от использования этилированного бензина потребует от России гигантских экономических затрат, но совершенно необходим в ближайшем будущем.

Термический метод. Достаточно большое развитие в отечественной практике нейтрализации вредных примесей, содержащихся в вентиляционных и других выбросах, имеет высокотемпературное дожигание (термическая нейтрализация). Для осуществления дожигания (реакции окисления) необходимо поддержание высоких температур очищаемого газа и наличие достаточного количества кислорода.

Одним из простейших устройств, используемых для огневого обезвреживания технологических и вентиляционных выбросов, является горелка, предназначенная для сжигания природного газа.

Процесс сжигания может быть осуществлён только при совместном сжигании паров вместе с основным топливом: газом, мазутом или углем, то есть в случаях, когда источник загрязнений находится неподалёку от теплоэлектростанций.

К сожалению, таких совпадений немного. Поэтому в Европе широко используется для этих целей специальный реактор, в котором на поверхности гетерогенного алюмоплатинового катализатора происходит постоянное горение природного газа вместе с вентиляционными выбросами. Для большинства Российских промышленных предприятий – это слишком большие капитальные вложения.

Сравнительные характеристики основных методов очистки

Пылеочистка

Обычными путями искусственного завышения эффективности в области пылеочистки является игнорирование фракционной составляющей, — если на вход циклонного аппарата подать заведомо крупную пыль, скажем, отобранную из бункера циклона средней эффективности, то можно получить КПД более 90 %, совершенно нехарактерный для обычных рабочих условий. Старшие из коллег наверняка помнят батарейные циклоны для небольших котельных, с заявленной проектной эффективностью 93 %, возможно и достигавшейся в лабораторных условиях, но совершенно нереальной для настоящих объектов, особенно с учетом возможных отклонений при сборке и монтаже, практически неизбежных. Основными условиями, от которых зависит эффективность таких установок, является фракционный состав пыли, запыленность на входе, остаточная запыленность. Для некоторых видов очистки важны физические свойства пыли и газоносителя:

· мокрые пылеуловители: эффективность зависит от смачиваемости пыли, коррозионной активности получающейся суспензии, схватываемости некоторых видов пыли;

· электрофильтры чувствительны к равномерности подходящего потока, к удельному сопротивлению пыли, влажности входящего потока.

Глубокая очистка даже от пыли является энергоемкой и не всегда нужной, требует экономического обоснования. Если энергозатраты на очистку превышают таковые на нагрев приточного воздуха, то предпочтительней отказаться от рециркуляции. В этом случае выходная концентрация должна обеспечивать удовлетворительное рассеивание вредностей при выбросе в атмосферу.

Газоочистка

Если загрязняющими веществами являются газы, то еще труднее ожидать высокой эффективности от относительно небольших универсальных устройств с большой пропускной способностью, появляющихся на рынке. Устройства газоочистки разнообразны, и у каждой комбинации аппарата и источника есть свои особенности, только некоторые из них являются общими. Абсорбция в вентиляционной технике встречается редко, соответствующие аппараты обычно являются частью технологического процесса.

Адсорбция: для эффективного применения необходимо лабораторное определение момента замены или регенерации адсорбента, аэродинамическое сопротивление аппаратов высокое. При правильном применении метод обеспечивает высокую эффективность.

Термическое дожигание: для полного разложения загрязнителей необходимо продолжительное время нахождения в зоне высоких температур, что не всегда учитывается при создании аппаратов.

Каталитическое окисление: для успешного хода реакции начальная концентрация должна быть высокой. Катализаторы чувствительны к загрязнениям. Во многих случаях требуется постоянный подвод энергии для поддержания достаточной температуры катализатора.

4.2 Классификация фильтров для очистки воздуха методом фильтрации

В основе работы пористых фильтров всех видов лежит процесс фильтрации газа через пористую перегородку, в ходе которого твердые частицы задерживаются, а газ полностью проходит сквозь нее.

Фильтрующие перегородки весьма разнообразны по своей структуре, но в основном они состоят из волокнистых или зернистых элементов и условно подразделяются на следующие типы:

а) гибкие пористые перегородки тканевые материалы из природных, синтетических или минеральных волокон: нетканые волокнистые материалы (войлоки, клены и иглопробивные материалы, бумага, картон, волокнистые маты); ячеистые листы (губчатая резина, пенополиуретан, мембранные фильтры);

б) полужесткие пористые перегородки – слои волокон, стружка, вязаные сетки, положенные на опорных устройствах или зажатые между ними;

в) жесткие пористые перегородки – зернистые материалы (пористая керамика или пластмасса, спеченные или спрессованные порошки металлов, пористые стекла, углеграфитовые материалы и др.); волокнистые материалы (сформированные слои из стеклянных и металлических волокон); металлические сетки и перфорированные листы.

В процессе очистки запыленного газа частицы приближаются к волокнам или к поверхности зерен материала, сталкиваются с ними и осаждаются главным образом в результате действия сил диффузии, инерции и электростатического притяжения.

Проходя через фильтрующую перегородку, поток разделяется на тонкие непрерывно разъединяющиеся и смыкающиеся струйки. Частицы, обладая инерцией, стремятся перемещаться прямолинейно, сталкиваются с волокнами, зернами и удерживаются ими. Такой механизм характерен для захвата крупных частиц и проявляется сильнее при увеличении скорости фильтрования. Электростатический механизм захвата пылинок проявляется в том случае, когда волокна несут заряды или поляризованы внешним электрическим полем.

 Скачать реферат