CC BY
62
-►
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 628.51 1
P.P. Уем а нов а
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ПРИ МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМ ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ
Бурное развитие промышленности привело к серьезному ухудшению экологической обстановки.
Одна из острейших проблем — загрязнение воздушного бассейна газовыми выбросами промышленных предприятий. Проблема очистки газовых выбросов от мелкодисперсной пыли является одной из актуальных в газоочистке и давно выдвинута на первый план экспериментальных и теоретических исследований.
Один из наиболее перспективных методов повышения эффективности пылеулавливания — мокрая очистка. Этот метод более сложный и дорогостоящий по сравнению с сухой очисткой, но и более эффективный. Процесс мокрой очистки газа может быть реализован в аппаратах центробежного типа.
Для центробежных аппаратов характерны высокая эффективность, простота конструкции и низкая металлоемкостью. Применение данного типа оборудования позволяет также существенно интенсифицировать процесс массообмена за счет увеличения скорости движения фаз.
В настоящее время центробежные аппараты начинают активно внедрять в производство самых разнообразных химических продуктов, в металлургии, а также для решения экологических проблем.
Для очистки и охлаждения дымовых газов, отходящих от печей обжига шихтовально-печ-ного цеха, применяется барботажно-вихревой аппарат с осевым оросителем [ 1 ]. Аппарат установлен в ОАО «Сода» (г. Стерлитамак). Аппарат для мокрой очистки газа (рис. 1) содержит циклон 7, цилиндрическую камеру 2 с входной трубой 3, трубу перетока шлама 4 в шламосборник 5.
Цилиндрическая камера снабжена осевым оросителем б, перфорированным по всей длине отверстиями для подачи орошающей жидкости. В цилиндрической камере установлен завихри-тель 7газового потока в виде четырех лопастей, жестко скрепленных с оросителем 6. Крепление цилиндрической камеры осуществляется с помощью фланцев <?, благодаря чему барботажно-вихревой аппарат может устанавливаться в газоходах пылеулавливающей системы с целью экономии материальных средств и площади производственных помещений.
При установке аппарата в качестве предварительной ступени очистки на газоходе предусматривают заглушки. Внедрение такой системы газоочистки позволило повысить эффективность пылеулавливания с 53 до 95 % по сравнению с использованием только циклона сухой очистки. Срок окупаемости капитальных затрат
Рис. 1. Барботажно-вихревой аппарат с осевым оросителем:
1 — циклон; 2 — цилиндрическая камера; 3 — входная труба; 4— сток шлама; 5— шламосборник; 6— осевой ороситель; 7— завихритель; 8— фланцы
^Научно-технические ведомости СПбГПУ. Наука и образование Г 201 2
на внедрение барботажно-вихревого аппарата с осевым оросителем составляет менее трех месяцев при монтаже аппарата в газоходе пылеулавливающей системы.
Для очистки газов с начальной концентрацией пыли до 50 г/м3 при размерах частиц более 2 мкм рекомендуется применять пылеуловители ударно-инерционного действия.К таким аппаратам можно отнести ротоклон с регулируемыми лопастями [2].
Ротоклон (рис. 2) имеет несколько щелевых каналов, образуемых верхними 1 и нижними 2 лопастями. Запыленный газ поступает во входной патрубок 3 в верхней части аппарата. Ударяясь о поверхность жидкости, он меняет свое направление и проходит в щелевой канал, образованный лопастями. Благодаря высокой скорости движения, очищаемый газ захватывает верхний слой жидкости и дробит его на капли и пену. После последовательного прохождения всех щелевых каналов газ проходит каплеуло-витель 4 и через выходной патрубок 5удаляется в атмосферу. Уловленная пыль оседает в бункере и периодически выводится из аппарата. Оптимальный режим пылеулавливания обеспечивается регулированием положения нижних лопас-
Рис. 2. Ротоклон с регулируемыми лопастями:
1 — верхние лопасти; 2 — нижние лопасти; 3 — входной патрубок; 4— каплеуловитель; 5— выходной патрубок
тей относительно верхних, что позволяет повысить эффективность газоочистки в широком диапазоне запыленности газового потока.
Были проведены исследования такого рото-клона, установленного для улавливания пыли барита из дымовых газов шихтовально-печного цеха.
Ротоклон имел три щелевых канала, скорость газа в которых составляла 23 м/с; при этом гидравлическое сопротивление не превышало 1000 Па. Работая в таком режиме, ротоклон обеспечивал эффективность улавливания пыли с входной концентрацией 0,32 г/нм3 на уровне 93,5%.
Ротоклон показал себя достаточно надежным в эксплуатации. Уровень жидкости устойчиво поддерживается регулятором уровня. Однако система вывода шлама требует доработки для замены ручной периодической выгрузки на автоматизированную.
Барботажно-вихревой аппарат для очистки технологических газов применяется там, где требуется установить низконапорные пылеуловители мокрого типа [3].
Аппарат содержит цилиндрическую камеру, в которой установлен завихритель газового потока, представляющий пару пересекающихся плоскостей, образующих четыре лопасти, формирующие проточные секции. В аппарате перед завихрителем установлена центральная форсунка, а в каждой проточной секции после завихрителя — периферийные форсунки. Опытно-промышленные испытания аппарата были проведены на ЗАО «Каустик» (г. Стерлитамак), на линии очистки дымовых газов.
Согласно разработанной технологической схеме (рис. 3), отходящие от печи обжига 7 газы (производительность 15000—28000 м3/ч) при температуре 560 °С поступают в барботажно-вихре-вой аппарат 2. Сюда же на орошение подается 1—3 %-й раствор известкового молока (рН = = 11,5—12,5). Отделившийся шлам поступает в барабан-гаситель 3. Осветление и охлаждение известкового молока происходит в фильтре-отстойнике 4, из которого оно вновь подается на орошение. Очищенный газ дымососом 7выбрасывается в атмосферу.
Исследования показали, что допустимое остаточное содержание пыли в газах (200 мг/м3) обеспечивается при гидравлическом сопротивлении аппарата около 400 Па. Газ охлаждается до65°С.
4
Природопользование
Вода оборотная прямая
Рис. 3. Технологическая схема очистки дымовых газов печи обжига: 1— печь обжига; 2— барботажно-вихревой аппарат; 3— барабан-гаситель; 4— фильтр-отстойник; 5— емкость;
6, 7— вентиляторы; 8— насос
Барботажно-вихревой аппарат работает без стока, так как вся рециркулируемая в системе жидкость используется в технологическом процессе.
Магнитный гидроуловитель предназначен для очистки промышленных газов от феррамагнит-ных частиц [4]. Такое устройство содержит корпус, в нижней части заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа 7, снабженным конфузо-ром 2, концентрично которому установлен диффузор 3. При этом с внешней стороны корпуса размещена электромагнитная система 4, представляющая собой магнитные катушки с обмоткой. С внутренней стороны корпуса установлено ограничительное кольцо 5, препятствующее растеканию магнитной жидкости 6, залитой внутрь корпуса (рис. 4).
Повышение эффективности пылеулавливания обусловлено действием на поток двух сил: силы инерции, возникающей при поступательном движении газового потока, и центробежной силы, возникающей при вращении потока в магнитном поле.
Работа такой магнитной системы обеспечивает оптимальную эффективность пылеулавли-
вания (95—98,5 %) при колебаниях давления пы-левоздушного потока.
Особенно важно, что такой гидроуловитель эффективно улавливает тонкодисперсные частицы, наиболее опасные для здоровья человека.
Рис. 4. Магнитный гидроуловитель: 1— входной патрубок; 2— конфузор; 3— диффузор; 4— электромагнитная система; 5— ограничительное кольцо; 6 — магнитная жидкость
Научно-технические ведомости СПбГПУ. Наука и образование Г 201 2
Рис. 5. Установка для очистки воздуха от пыли: 1— электродвигатель; 2— вентилятор; 3— рабочее колесо; 4— направляющий аппарат; 5— пылеуловитель; 6— воздуховод; 7— динамический газопромыватель; 8— циклон; 9 — бункер для пыли; 10— отстойник
В литейном цехе ОАО «Станкостроительный завод» (г. Стерлитамак) один из наиболее вредных производственных факторов — повышенная запыленность воздуха. В связи с непрерывным ростом производственных мощностей увеличивается поступление пыли в рабочую зону при изготовлении формовочных смесей, выбивке и очистке отливок.
Для очистки воздуха, отходящего от дробе-метной камеры, в качестве второй (мокрой) ступени очистки после сухого циклона используется динамический газопромыватель [5].
Установка состоит из электродвигателя 7, рабочего колеса 3, двух улиток 2 и 5, направляющего аппарата 4, воздуховодов 6 (для отвода пыли и возврата воздуха), циклона <?, динамического газопромывателя 7, бункера для пыли 9 и отстойника 10 (рис. 5).
Требуемая степень очистки достигается изменением скорости газа в зоне промывки его факелом распыляемой жидкости на второй (мокрой) ступени пылеулавливания. Орошающая жидкость поступает в устройство по осевому патрубку в виде плоских радиальных струй, что обу-
словливает интенсивный контакт фаз. Воздух поступает из первой ступени очистки в аппарат по тангенциальному патрубку и начинает вращаться в поле центробежных сил.
Орошающая жидкость циркулирует через отстойник по замкнутому контуру и при достижении требуемой концентрации уловленной пыли с помощью насоса вновь подается на орошение.
Эффективность очистки воздуха от пыли (средний размер 160 мкм) с помощью такой установки возросла с 63 до 98 %. Срок окупаемости капитальных затрат на внедрение динамического газопромывателя составляет менее 1,5 года.
Применение подобной установки в отделении очистки отливок показало ее надежность, позволило снизить концентрацию пыли в атмосферном воздухе.
Анализ показателей работы очистного оборудования различного типа показал, что для очистки газов, выбрасываемых промышленными предприятиями в атмосферу, наиболее перспективны мокрые пылеуловители центробежного действия.
4
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Природопользование
На основании результатов проведенных исследований были рассчитаны и спроектированы установки очистки промышленных выбросов от газообразных и твердых примесей.
Посредством промышленных внедрений подтверждены высокие технико-эксплутацион-ные показатели разработанных аппаратов для очистки промышленных выбросов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патент 2182843 РФ. МПК. кл. В-04 С/02.
Барботажно-вихревой аппарат с осевым оросителем |Текст] / P.P. Усманова, В.М. Титов, А.К. Панов,- Опубл. 27.05.2002,- Бюл. № 15.
2. Патент 2317845 РФ. МПК, кл. В-04 С/02. Ротоклон с регулируемыми синусоидальными лопастями |Текст| /P.P. Усманова, А.К. Панов, B.C. Жернаков,- Опубл. 27.02.2008,- Бюл. № 6.
3. Патент № 2234358 РФ. МПК, кл.В-04 С/02.
Барботажно-вихревой аппарат |Текст| / P.P. Усманова, А.К. Панов,- Опубл. 20.08.2004,- Бюл. № 23.
4. Заявка на изобретение 2007120000 РФ МПК. кл. В01 Д47/06. Магнитный гидроуловитель |Текст] / P.P. Усманова,- Опубл. 29.05.2007.
5. Патент 2339435 РФ. МПК. кл. В01 Д47/06. Динамический газопромыватель [Текст] / P.P. Усманова,— Опубл. 27.11.2008,— Бюл. N° 33.
УДК620.952:543.3:543.426
Л.М. Молодкина, М.Ю. Андрианова, А.Н. Чусов
СПЕКТРОФЛУОРИМЕТРИЯ В ИЗУЧЕНИИ ДИНАМИКИ РАЗЛОЖЕНИЯ БИООРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ
Эффективность использования возобновляемых источников энергии (бытовой мусор, отходы сельскохозяйственного производства и т. п.) для производства биогаза напрямую зависит от создания оптимальных условий процесса биодеградации сырья. Оптимальные условия определяются способом предварительной обработки сырья (механическое измельчение, ультразвуковое воздействие, ферментативное разложение), параметрами среды (влажность, температура, величинарНна каждой стадии процесса), наличием необходимых добавок и т. д. [1].
Как известно, основной компонент биогаза — метан — образуется в анаэробных условиях в результате последовательного протекания четырех стадий — гидролиза сырья, ацидогенеза, ацето-генеза, активного метаногенеза [2]. На первых стадиях из сложных органических соединений (жиры, белки, углеводы), находящихся в составе отходов, образуются более простые вещества, которые легче переходят в состав водной фазы, — жирные кислоты, глицерин, аминокислоты, простые сахара, затем ацетаты, бутираты, пропиона-ты, этанол и др. На ацетогенной стадии летучие
жирные кислоты (ЛЖК), аминокислоты и спирты двумя группами ацетогенных бактерий превращаются в уксусную кислоту, углекислый газ, водород и воду На метаногенной стадии, осуществляемой медленно растущими бактериями, которые относятся к строгим анаэробам, происходит образование метана либо путем расщепления ацетата на метан и углекислый газ (72 %), либо путем восстановления диоксида углерода до метана и воды (28 %).
В то же время более простые молекулы (аминокислоты, олиго- и моносахариды и др.), образующиеся на стадии гидролиза и последующих, могут вовлекаться и в процессы образования гуминовых веществ [3]. Так, целлюлоза и ее производные с помощью ферментов гидролизуют-ся с образованием В-глюкозы, ди-, трисахаров и впоследствии входят в состав гуминовых кислот [4].
Таким образом, на разных стадиях процесса образования метана формируются водорастворимые компоненты, которые могут быть реперами эффективности протекания процесса в целом.
