Как можно улучшить качество воздуха в помещении и продуктивность работы

ВВЕДЕНИЕ

Вмешательство человека в природу известно издавна. В процессе эволюции человечество все больше и больше приспосабливало окружающий мир под себя, не задумываясь о возможных проблемах в будущем.

Регулярно вырубаются леса, повышается расход невозобновимых видов сырья, все больше пахотных земель выбывает из экономики для строительства новых городов и заводов.

Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию, что может быть чревато глобальной опасностью для человечества.

При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, значительно ухудшающих экологическую ситуацию на планете.

К ним относятся химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них — газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Увеличение накопления углекислого газа в атмосфере, что грозит повышением среднегодовой температуры на планете. Химическое загрязнение почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. Продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, занимающее уже значительную часть его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не остается и доли сомнения, что все рассмотренные факторы, губительно сказываются на биосфере Земли, а соответственно и на само человечество в целом.

С какими видами загрязнений справится скруббер?

Промышленные скрубберы отлично справятся с очищением воздуха от пыли, дыма, тумана и каких-либо аэрозолей. Кроме того, эти устройства способны удалять возгоны и оксиды селена, теллура и свинца, то есть пары металлов, оказывающие негативное воздействие на дыхательные пути человека.

 

Способность очищать помещение от такого широкого спектра загрязнений делает вентиляционный скруббер очень востребованными среди владельцев химико-технических предприятий

Однако важно учитывать размер частиц, которые необходимо удалять. Именно эта характеристика играет основную роль при выборе подходящего наполнителя.

 

Источники аэрозольного загрязнения

Извержения вулканов, торнадо, почвенная эрозия вызывают естественное аэрозольное загрязнение. Эти явления составляют 70-80% всех аэрозольных выбросов на планете. Их воздействие нельзя назвать отрицательным, так как большинство выбрасываемых частиц неопасны, не приносят вреда атмосфере.

Антропогенные (искусственные) отходы – это не основной источник аэрозольных загрязнений, но их воздействие на среду серьезнее. Тепловые электростанции, угольные, металлургические, цементные предприятия представляют наибольшую опасность. Выбрасываемые ими частицы – это оксиды магния, марганца, цинка, углерод, кремний. При попадании в стратосферу эти вещества разрушают озоновый слой.

На заводах по производству строительных материалов – цемента, асбеста – при шлифовке, измельчении, химической обработке выделяется пыль и прочие вредные частицы, провоцирующие аэрозольные загрязнения.

Источник антропогенного аэрозольного загрязнения – добыча минеральных ресурсов и полезных ископаемых. Во время работы в шахтах и горнодобывающих бассейнах выделяются ядовитые газы и пыль, которая оседает в верхних слоях атмосферы. Причина этого губительного воздействия — применение в промышленной деятельности взрывных устройств, после действия которых выбрасывается до 3 тыс. куб. м углерода и 200 тыс. куб. м пыли. Аэрозольное загрязнение атмосферы создают и отходы от самолетов и других воздушных судов.

Автомагистрали с некачественным покрытием имеют свойство испарять в атмосферу вредные ацетальдегид и акролеин. Токсичные вещества выбрасываются из-за высокой напряженности на дорогах и несоответствия придорожных территорий правилам градостроительства и обустройства.

Список химических элементов, которые приносят вред нижними и верхним слоям атмосферы Земли:

• ароматические углеводороды — арены;
• соли, образованные на основе кислот (сульфиты, нитриты, карбонаты);
• оксиды металлов;
• асбест.

Эти вещества появляются в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих и обогатительных заводах.

Как рассчитать скруббер?

Тепловой расчёт полого скруббера (Вентури или орошаемого циклона) производят с использованием уравнений изменения тепловой энергии теплоносителей и теплообмена. Для этого необходимо учитывать некоторые параметра:

расход сухого газа;

энтальпия газа на входе в аппарат;

влагосодержание сухого воздуха или температура газа;

начальная и конечная температура воды.

В низкотемпературных аппаратах потерями тепла в окружающую среду пренебрегают.

 

Скруббер — это оборудование, которое обеспечивает заботу о здоровье ваших сотрудников. С его помощью можно очистить воздух на предприятии от загрязнений, включая вредоносные оксиды и возгоны металлов

Тем не менее, важно не забывать о своевременном проведении техобслуживания, ведь особенности устройства скруббера накладывают отпечаток на характер его работы.

 

Средства защиты

Для защиты атмосферы от негативного антропогенного воздействия используются следующие основные меры.

• 1. Экологизация технологических процессов:
  • 1.1. создание замкнутых технологических циклов, малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных веществ;
  • 1.2. уменьшение загрязнения от тепловых установок: централизованное теплоснабжение, предварительная очистка топлива от соединений серы, использование альтернативных источников энергии, переход на топливо повышенного качества (с угля на природный газ);
  • 1.3. уменьшение загрязнения от автотранспорта: использование электротранспорта, очистка выхлопных газов, использование каталитических нейтрализаторов для дожигания топлива, разработка водородного транспорта, перевод транспортных потоков за город.
• 2. Очистка технологических газовых выбросов от вредных примесей.
• 3. Рассеивание газовых выбросов в атмосфере. Рассеивание осуществляется с помощью высоких дымовых труб (высотой более 300 м). Это временное, вынужденное мероприятие, которое осуществляется вследствие того, что существующие очистные сооружения не обеспечивают полной очистки выбросов от вредных веществ.
• 4. Устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширина СЗЗ устанавливается в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделенных в атмосферу веществ (50–1000 м).

Архитектурно-планировочные решения – правильное взаимное размещение источников выбросов и населенных мест с учетом направления ветров, сооружение автомобильных дорог в обход населенных пунктов и др.

Оборудование для очистки выбросов:

• устройства для очистки газовых выбросов от аэрозолей (пыли, золы, сажи);
• устройства для очистки выбросов от газо- и парообразных примесей (NO, NO₂, SO₂, SO₃ и др.)

Способы очистки от газо- и парообразных примесей

1. Очистка от примесей путем каталитического превращения. С помощью этого метода превращают токсичные компоненты промышленных выбросов в безвредные или менее вредные вещества путем введения в систему катализаторов (Pt, Pd, Vd):

• каталитическое дожигание СО до СО₂;
• восстановление NО_x до N₂.

Абсорбционный метод основан на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента, например, используют воду для улавливания таких газов как NH₃, HF, HCl. Адсорбционный метод позволяет извлекать вредные компоненты из промышленных выбросов с помощью адсорбентов – твердых тел с ультрамикроскопической структурой (активированный уголь, цеолиты, Al₂O₃.

Парниковый эффект

Парниковый эффект – это повышение температуры нижних слоев атмосферы Земли по сравнению с эффективной температурой, т.е. температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

В декабре 1997 г. на встрече в Киото (Япония), посвященной глобальному изменению климата, делегатами из более чем 160 стран была принята конвенция, обязывающая развитые страны сократить выбросы СО2. Киотский протокол обязывает 38 индустриально развитых стран сократить к 2008–2012 г.г. выбросы СО2 на 5 % от уровня 1990 г.:

• Европейский союз должен сократить выбросы СО2 и других тепличных газов на 8 %,
• США – на 7%,
• Япония – на 6 %.

Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов. Суть его заключается в том, что каждая из стран (пока это относится только к тридцати восьми странам, которые взяли на себя обязательства сократить выбросы), получает разрешение на выброс определенного количества тепличных газов. При этом предполагается, что какие-то страны или компании превысят квоту выбросов. В таких случаях эти страны или компании смогут купить право на дополнительные выбросы у тех стран или компаний, выбросы которых меньше выделенной квоты. Таким образом, предполагается, что главная цель – сокращение выбросов тепличных газов в следующие 15 лет на 5 % будет выполнена.

В качестве других причин, вызывающих потепление климата, ученые называют непостоянство солнечной активности, изменение магнитного поля Земли и атмосферного электрического поля.

Негативное воздействие на естественную среду

Антропогенные выбросы аэрозолей существенно изменяют природу и климат на территориях, где большая концентрация промышленных заводов и предприятий. Аэрозольные частицы в воздухе активно формируют облака, из-за чего влажность и количество осадков в одних регионах повышается, а в других снижается. Это приводит к заболачиванию территорий или засухе. Оба последствия отрицательны для развития промышленности.

Учеными из американского университета штата Мериленд было установлено, что в промышленных районах концентрация грозовых и дождевых облаков в 2 раза превышает норму. Здесь портится погода, ухудшаются климат и условия проживания людей. По мнению ученых, нужно ставить под жесткий контроль работу заводов и ограничить выбросы серы, углеводорода и азота в атмосферу.

Антропогенные эмиттеры аэрозолей и необходимость нейтрализации аэродисперсных смесей

Прежде чем мы перейдем к основному блоку статьи, хотелось бы – для исключения множественных трактовок – точно разграничить природу аэрозольных, паровых и дымовых выбросов.

Аэрозоль – общее понятие для дисперсных воздушных полифазных смесей (твердое тело – газ, жидкость – газ).

• Пар – условно равновесная система жидкость-газ.
• Туман – частный случай ненасыщенной паровой среды (парообразование превышает конденсацию); во взвешенном состоянии находятся капельки жидкости с диаметральными размерами от 1 до 50-60 µm.
• Дым – твердый ультрамикродисперсный аэрозоль (0.01-0.1 µm), как правило, высокой температуры, идущий в комплексе сложносоставных выбросов (с газами, парами, аэрозолями) после сжигания или термического разложения органической или неорганической материи.

Выбросы в атмосферу – газы, пары, аэрозоли, туманы, дымы и дымовые газы – сопутствуют множеству технологических процессов, задействующих физическую (механическую) и химическую обработку сырья.

Отобразим в таблице источники соответствующих аэродисперсных примесей.

Тип поллютанта	Промышленный эмиттер
Влажные аэрозоли и туманы	Покрасочные камеры мокрой покраски, гальваника, типографическая отрасль, промышленная химия, нефтехимия, пищевая промышленность (в том числе липкие, вязкие, густые и маслянистые аэрозоли, сиропы, эмульсии, гели)
Сухие аэрозоли и дымы	Порошковая покраска, электрохимическое и электростатическое напыление, энергетика (дым от ТЭЦ, ТЭС, котельных), механическая переработка (добыча полезных ископаемых, дробление, перемалывание породы, каменного, минерального сырья)
Пары	Химические испарения в местах хранения, перелива, транспортировки VOC (ароматические углеводороды, растворители, пары щелочей, кислот, спиртов, эфиров, кетонов, альдегидов, терпеноидов)

Основной опасностью аэрозольных и пародымовых выбросов является их устойчивость и способность находиться во взвешенном состоянии минуты, часы дни и даже месяцы. Это вызывает особую обеспокоенность, когда речь идет об воздушнодисперсных средах, содержащих опасные для человека и природы соединения, способные уноситься от точки технологического выброса на многие десятки километров.

При непосредственном ингалятивном контакте с твердым партикулятом очень вероятно развитие у персонала таких серьезных заболеваний как асбестоз, силикоз, пневмокониоз, острые и системные отравления (вольфрам, кадмий, свинец, бериллий), аллергические реакции.

Типы присутствующих в атмосфере аэрозольных частиц под сканирующим электронным микроскопом, данные метеорологической службы Южной Индии

от планов до запуска в эксплуатацию

Струйные скрубберы

Струйные скрубберы применяются для следующих процессов:

Охлаждение – абсорбция – пылеудаление – перекачка

Газ подается в струйный скруббер сбоку. Рабочий поток омывающей жидкости прямоточно распылается в скруббере, контактируя с газом. Газ ускоряется за счет импульса, полученного от рабочей жидкости. Это приводит к появлению эффекта перекачивания, позволяя увеличить давление газа. В зависимости от конструкции установки, такое увеличение давления дает возможность преодолеть внутренне сопротивление скруббера и подводящих труб. Таким образом, струйные скрубберы заменяют механические вентиляторы, во многих случаях.

Уровень передачи энергии проявляется в повышении давления в струйном скруббере. В результате распыления омывающей жидкости через форсунки цилиндрическая часть скруббера заполняется туманным облаком, что обеспечивает необходимую для основной работы установки большую поверхность раздела фаз газа и жидкости.

Преимущества струйных скрубберов Körting

• простая конструкция
• минимальное обслуживание
• высокая надежность и доступность
• нет рисков возгорания в скруббере
• сочетание процесса перекачки газа с пылеудалением и абсорбцией

Типовой струйный скруббер Körting состоит из:

• струйный скруббер
• разделительный танк
• вихревой каплеуловитель

Эти компоненты играют важную роль в общем процессе:

Струйный скруббер перекачивает, удаляет пыль, абсорбирует, охлаждает газ с помощью омывающей жидкости. Очищенный газ и жидкая фаза отделяются друг от друга в разделительном танке. В тоже время, танк служит буферной ёмкостью для омывающей жидкости.

Вихревой каплеуловитель отделяет мельчайшие капли, захваченные газовым потоком на выходе. В зависимости от технических требований могут быть добавлены прочие дополнительные компоненты. Соответствие экологическим нормам и требуемая очистка газов от примесей могут быть достигнуты как одноступенчатыми так и многоступенчатыми струйными скрубберами. Возможно использование насадочной башни.

Струйные скрубберы Körting

Применение

Струйные скрубберы с автоматическим контролем уровня идеальны для:

• перекачка газа без механических вентиляторов
• прямое охлаждение газа (квенчинг)
• физическая и химическая абсорбция вредных примесей (SO2, Cl2, HCl, NH3, HF, H2S, и т.д.)
• восстановление веществ из газа

Размеры

Струйные скрубберы Körting поставляются следующих типов:

• стандартная система от DN 80 до DN 1000 для работы с газовым потоком от 60 до 26000 м3/ч, также с использованием насадочной башни
• системы под заказ для газовых потоков от 60 до 100000 м3/ч в одноступенчатом и многоступенчатом исполнении.

В зависимости от технических требований могут быть рассчитаны разные комбинации оборудования с целью полного соответствия спецификации Заказчика. Готовые решения с хорошей статистикой эксплуатации имеются и для специальных запросов, например, для потоков газа до 300000 м3/ч или температурой более 1000 °С.

Материалы

• углеродистая сталь, нержавеющая сталь
• сталь с покрытием: резина, PVDF, PTFE, Halar, и т.д.
• пластики: GFK, PP, PVC, PVDF с усилением и без
• специальные материалы

Система очистки отходящих газов

Система очистки отходящих газов является готовым к работе модулем, который включает в себя струйный скруббер, разделительный танк, насадочную башню и вихревой каплеотделитель. Вся система смонтирована на стальной раме. Назначение показанного модуля – удаление соляной кислоты, а также диоксидов серы и хлора из горячего потока отходящих газов. Установка рассчитана на температуру газа в 530°С. Все примеси абсорбируются и удаляются из газа благодаря использованию каустической соды (10% NaOH) и гидросульфита натрия (20% NaHSO3). Согласно нормам (закон Германии о контроле над загрязнением воздуха), отходящие газы после очистки могут быть возвращены в атмосферу.

Система очистки отходящих газов

Скачать брошюру (PDF)

Охлаждение – мокрая очистка – перекачка со струйными скрубберами Körting (1.6 МиБ)

Технический запрос анкета

Пожалуйста, используйте анкету для растений каустической восстановления (СРБ) для вашего запроса технической enqiury.

Устройства для очистки технологических выбросов в атмосферу от аэрозолей. Сухие пылеуловители (циклоны)

Сухие пылеуловители предназначены для грубой механической очистки от крупной и тяжелой пыли. Принцип работы – оседание частиц под действием центробежной силы и силы тяжести. Широкое распространение получили циклоны различных видов: одиночные, групповые, батарейные.

На схеме (рис. 16) изображена упрощенная конструкция одиночного циклона. Пылегазовый поток вводится в циклон через входной патрубок 2, закручивается и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса 1. Частицы пыли отбрасываются под действием центробежных сил к стенке корпуса, а затем под действие силы тяжести собираются в пылевой бункер 4, откуда периодически удаляются. Газ, освободившись от пыли, разворачивается на 180º и выходит из циклона через трубу 3.

Как устроен скруббер?

Скруббер — это устройство, которое применяется для очистки твёрдых или газообразных сред от вредоносных примесей. Скрубберы бывают двух типов:

газоочистительные аппараты, в которых воздух промывается жидкостью;

барабанные машины для промывки полезных ископаемых.

Так как нас интересуют устройства для очистки воздуха на производстве, то подробнее поговорим о первом типе.

Обычно в промышленных скрубберах воздух промывается с помощью воды. При этом удаляются нежелательные частицы любых размеров.

 

Всякий скруббер включает в себя следующие элементы:

система газоходов и вентиляторов;

сатурационная камера;

камера очистки (рабочий корпус);

капле– или туманоуловитель;

насос;

система самоочистки и (или) система рециркуляции;

выходной патрубок.

В зависимости от вида аппарата устройство может несколько отличаться.

Как работает скруббер?

С помощью водяного скруббера реализуется так называемый мокрый способ очистки. Назван он так из-за применения жидкости.

 

Воздух поступает в устройство по газоходам и направляется в камеру очистки. Затем отходы скапливаются в специальным отсеке в виде жидкости или пасты, а очищенный воздх подаётся обратно в помещение

Важно отметить, что скрубберы особенно остро нуждаются в своевременном техобслуживании, так как отходы никуда не исчезают, а лишь прессуются внутри устройства. Превышение допустимого уровня шлама (так называется паста из производственных отходов) может привести к снижению производительность аппарата, а в дальнейшем и к его повреждению.

 

Классификация

Антропогенные или искусственные источники загрязнения атмосферы возникают в результате деятельности человека. Это транспорт, различные виды производства, бытовые источники. Наибольший объем сегодня создает автотранспорт, который при сжигании топлива выбрасывает в атмосферу тонны опасного газа, негативно влияющего на качество и состав окружающего воздуха

Помимо этого деления рассматривают несколько дополнительных уточняющих классификаций. С их помощью антропогенные загрязнители различаются по структуре, характеру воздействия.

По характеру воздействия

Когда в основе классификации лежит характер воздействия, то антропогенные источники бывают физическими, химическими и биологическими.

• К физическим относятся электромагнитные, шумовые, тепловые и радиационные.
• Если влияние осуществляет за счет аэрозолей и газообразный составов – это химические источники. В таком виде попадают в окружающее пространство аммиак, альдегиды, оксид углерода и азота.
• Биологическими будут считаться те загрязнители, которые направляют в атмосферу грибки, вирусы, патогенную микрофлору. При этом экология заражается не только микроорганизмами, но и продуктами их жизнедеятельности.

По структуре

Каждое вещество обладает уникальной структурой. В зависимости от физического состояния антропогенные загрязнители бывают:

• Газообразные, возникающие в результате сгорания топлива, химических процессов восстановления, технологических особенностей распыления.
• Твердые, образованные в ходе производства, обработки, транспортировки.
• Жидкие.

Все виды обладают способностью распространяться в атмосфере, нарушая экологическое равновесие.