Méthodes et moyens de protection de l'atmosphère Méthodes de base pour protéger l'atmosphère des impuretés chimiques. Quels sont les moyens de protéger l’atmosphère ? Méthodes de base pour protéger l'atmosphère de la pollution

6.5. MOYENS DE PROTECTION DE L'ATMOSPHÈRE.

L'air des locaux industriels est pollué par les émissions des équipements technologiques ou lors de processus technologiques sans localisation de déchets. L'air de ventilation extrait des locaux peut provoquer une pollution de l'air dans les sites industriels et les zones peuplées. De plus, l'air

pollué par les émissions technologiques des ateliers, tels que les ateliers de forge et de pressage, les ateliers de traitement thermique et mécanique des métaux, les fonderies et autres, sur la base desquels se développe l'ingénierie mécanique moderne. Dans le processus de production de machines et d'équipements, les opérations de soudage, le traitement mécanique des métaux, le traitement de matériaux non métalliques, les opérations de peinture et de vernis, etc. sont largement utilisés. L’atmosphère a donc besoin de protection.

Les moyens de protection atmosphérique doivent limiter la présence de substances nocives dans l'air du milieu humain à un niveau ne dépassant pas la concentration maximale admissible. Ceci est réalisé en localisant les substances nocives au point de leur formation, en les éliminant des locaux ou des équipements et en les dispersant dans l'atmosphère. Si les concentrations de substances nocives dans l'atmosphère dépassent la concentration maximale admissible, les émissions sont purifiées des substances nocives dans des dispositifs de nettoyage installés dans le système d'échappement. Les plus courants sont les systèmes d'échappement de ventilation, technologiques et de transport.

En pratique, les options suivantes pour protéger l'air atmosphérique sont mises en œuvre :

élimination des substances toxiques des locaux par ventilation générale ;

ventilation, purification de l'air contaminé dans des appareils spéciaux et
son retour aux locaux de production ou domestiques si l'air
après nettoyage dans l'appareil, il est conforme aux exigences réglementaires en matière de
l'air soufflé,

localisation des substances toxiques dans la zone de leur formation locale
ventilation, purification de l'air contaminé dans des appareils spéciaux,
rejet et dispersion dans l’atmosphère,

purification des émissions de gaz de procédé dans des appareils spéciaux,
rejet et dispersion dans l'atmosphère; dans certains cas avant la sortie
les gaz d'échappement sont dilués avec l'air atmosphérique.

Pour respecter les concentrations maximales admissibles de substances nocives dans l'air atmosphérique des zones peuplées, les émissions maximales admissibles (MAE) de substances nocives provenant des systèmes de ventilation par aspiration, diverses installations technologiques et énergétiques sont établies.

Conformément aux exigences de GOST 17.2.02, pour chaque entreprise industrielle conçue et en exploitation, une limite maximale admissible de substances nocives dans l'atmosphère est établie, à condition que les émissions de substances nocives d'une source donnée en combinaison avec d'autres sources (en tenant compte compte tenu des perspectives de leur développement) ne créent pas une concentration au sol dépassant la concentration maximale admissible.

Les dispositifs de nettoyage de la ventilation et des émissions de processus dans l'atmosphère sont divisés en :

dépoussiéreurs (filtres secs, électriques, filtres humides);

dévésiculeurs (basse vitesse et haute vitesse);

appareils de collecte de vapeurs et de gaz (absorption,
chimisorption, adsorption et neutralisants);

dispositifs de nettoyage en plusieurs étapes (collecteurs de poussières et de gaz,
pièges à brouillards et à solides, à plusieurs étages
dépoussiéreurs).

Le nettoyage électrique (précipitateurs électriques) est l'un des types les plus avancés de purification des gaz des poussières en suspension et des particules de brouillard. Ce procédé est basé sur l'ionisation par impact du gaz dans la zone de décharge corona, le transfert de charge ionique vers les particules d'impuretés et le dépôt de ces dernières sur les électrodes corona de collecte. A cet effet, des précipitateurs électriques sont utilisés.

Circuit précipitateur électrostatique.

Électrode à 1 couronne

2-électrode de précipitation

Les particules d'aérosol entrant dans la zone entre les électrodes couronne 1 et précipitation 2 adsorbent les ions à leur surface, acquérant une charge électrique, et reçoivent ainsi une accélération dirigée vers l'électrode avec une charge de signe opposé. Étant donné que la mobilité des ions négatifs dans l'air et les gaz de combustion est supérieure à celle des ions positifs, les précipitateurs électrostatiques sont généralement fabriqués avec une couronne de polarité négative. Le temps de chargement des particules d’aérosol est court et mesuré en fractions de secondes. Le mouvement des particules chargées vers l'électrode collectrice se produit sous l'influence des forces aérodynamiques et de la force d'interaction entre le champ électrique et la charge des particules.

Le filtre est un boîtier 1, divisé par une cloison poreuse (élément filtrant) 2 en deux bandes. Les gaz contaminés pénètrent dans le filtre et sont nettoyés lorsqu'ils traversent l'élément filtrant. Les particules d'impuretés se déposent sur la partie d'entrée de la cloison poreuse et sont retenues dans les pores, formant la couche 3 à la surface de la cloison. Pour les particules nouvellement arrivées, cette couche devient une partie de la cloison filtrante, ce qui augmente l'efficacité du nettoyage.

filtre et chute de pression à travers l’élément filtrant. La précipitation de particules à la surface des pores de l'élément filtrant résulte de l'action combinée de l'effet tactile, ainsi que des effets de diffusion, d'inertie et de gravitation.

Les dépoussiéreurs humides comprennent des dépoussiéreurs à mousse bouillonnante avec grilles de défaillance et de débordement.

Schéma des dépoussiéreurs à mousse bouillonnante avec défaillance (a) et (b)

grilles de débordement.

3-treillis

Dans de tels dispositifs, le gaz à nettoyer pénètre sous la grille 3, traverse les trous de la grille et, bouillonnant à travers une couche de liquide et de mousse 2, est nettoyé de la poussière en déposant des particules sur la surface interne des bulles de gaz. Le mode de fonctionnement des appareils dépend de la vitesse d'arrivée de l'air sous la grille. À des vitesses allant jusqu'à 1 m/s, un mode de fonctionnement bouillonnant de l'appareil est observé. Une nouvelle augmentation de la vitesse du gaz dans le corps 1 de l'appareil jusqu'à 2...2,5 m/s s'accompagne de l'apparition d'une couche de mousse au-dessus du liquide, ce qui conduit à une augmentation de l'efficacité de la purification des gaz et de l'élimination des éclaboussures de le dispositif. Les appareils modernes à mousse bouillonnante offrent une efficacité de purification des gaz des poussières fines de -0,95...0,96 avec une consommation d'eau spécifique de 0,4...0,5 l/m. La pratique de fonctionnement de ces appareils montre qu'ils sont très sensibles à une alimentation inégale en gaz sous les grilles de rupture. Un apport inégal de gaz entraîne une expulsion locale du film liquide de la grille. De plus, les grilles des appareils ont tendance à se boucher.

Pour purifier l'air des brouillards d'acides, d'alcalis, d'huiles et d'autres liquides, des filtres en fibre - des éliminateurs de brouillard - sont utilisés. Le principe de leur fonctionnement repose sur le dépôt de gouttelettes à la surface des pores, suivi de l'écoulement de liquide le long des fibres jusqu'à la partie inférieure du dévésiculeur. Le dépôt de gouttelettes de liquide se produit sous l'influence de la diffusion brownienne ou d'un mécanisme inertiel de séparation des particules polluantes de la phase gazeuse sur les éléments filtrants en fonction de la vitesse de filtration W. Les antibuées sont divisés en basse vitesse (W< 0,15 м/с), в которых преобладает механизм диффузного осаждения капель, и высокоскоростные (W=2...2,5 м/с), где осаждение происходит главным образом под воздействием инерционных сил.

Des feutres en fibres de polypropylène sont utilisés comme garniture de filtre dans ces éliminateurs de brouillard, qui fonctionnent avec succès dans un environnement d'acides et d'alcalis dilués et concentrés.

Dans les cas où les diamètres des gouttelettes de brouillard sont de 0,6 à 0,7 µm ou moins, pour obtenir une efficacité de nettoyage acceptable, il est nécessaire d'augmenter la vitesse de filtration à 4,5...5 m/s, ce qui entraîne une élimination notable du jet de sortie. côté de l'élément filtrant (l'entraînement des pulvérisations se produit généralement à des vitesses de 1,7 à 2,5 m/s), l'entraînement des éclaboussures peut être considérablement réduit en utilisant des éliminateurs d'éclaboussures dans la conception de l'éliminateur de brouillard. Pour capturer les particules liquides de plus de 5 microns, des pièges à éclaboussures fabriqués à partir d'emballages grillagés sont utilisés, où la capture des particules liquides se produit en raison des effets du toucher et des forces d'inertie. La vitesse de filtration dans les pièges à éclaboussures ne doit pas dépasser 6 m/s.

Schéma d'un dévésiculeur à grande vitesse.

1 - piège à éclaboussures

Élément à 3 filtres

Antibuée à grande vitesse avec un élément filtrant cylindrique 3, qui est un tambour perforé avec un couvercle borgne. Un feutre à fibres grossières 2 d'une épaisseur de 3...5 mm est installé dans le tambour. Autour du tambour, sur son côté extérieur, se trouve un piège à éclaboussures 1, qui est un ensemble de couches perforées plates et ondulées de rubans en plastique vinyle. Le piège à éclaboussures et l'élément filtrant sont installés avec la partie inférieure dans la couche liquide.

Schéma de l'élément filtrant du dévésiculeur à faible vitesse

3 cylindres

Élément filtrant à 4 fibres

Bride à 5 parties inférieures

Joint d'eau à 6 tubes

Dans l'espace entre 3 cylindres constitués de mailles,
placer un élément filtrant fibreux 4, qui est fixé à l'aide
bride 2 au corps du dévésiculeur 1. Liquide déposé sur
Element de filtre; s'écoule sur la bride inférieure 5 et à travers le tube
le joint hydraulique 6 et le verre 7 sont vidés du filtre. Fibreux
les éliminateurs de brouillard à faible vitesse fournissent une

efficacité de purification des gaz (jusqu'à 0,999) à partir de particules inférieures à 3 microns et capture complètement les grosses particules. Les couches fibreuses sont formées de fibre de verre d'un diamètre de 7 à 40 microns. L'épaisseur de la couche est de 5... 15 cm, la résistance hydraulique des éléments filtrants secs est de 200... 1000 Pa.

Les éliminateurs de brouillard à grande vitesse sont de plus petite taille et offrent une efficacité de nettoyage égale à 0,9...0,98 à Ap=1 500...2 000 Pa, à partir du brouillard contenant des particules inférieures à 3 microns.

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INTRODUCTION

La relance de l'industrie russe est la tâche principale du renforcement de l'économie du pays. Sans une industrie forte et compétitive, il est impossible d’assurer une vie normale au pays et à la population. Les relations de marché, l’indépendance des usines et l’abandon d’une économie planifiée imposent aux fabricants de produire des produits qui répondent à une demande mondiale et à un coût minime. Le personnel d'ingénierie et technique des usines est chargé de fabriquer ces produits à moindre coût et dans les plus brefs délais, avec une qualité garantie.

Ceci peut être réalisé en utilisant des technologies modernes pour le traitement des pièces, des équipements, des matériaux, des systèmes d'automatisation de la production et le contrôle de la qualité des produits. La fiabilité des machines fabriquées, ainsi que la rentabilité de leur fonctionnement, dépendent en grande partie de la technologie de production adoptée.

La tâche urgente est d'améliorer le support technologique pour la qualité des machines fabriquées, et en premier lieu leur précision. La précision dans la construction mécanique est d'une grande importance pour améliorer la qualité de fonctionnement des machines et pour leur technologie de production. L'augmentation de la précision de la fabrication des pièces réduit l'intensité du travail d'usinage, et l'augmentation de la précision de l'usinage réduit l'intensité du travail de l'assemblage en éliminant le travail d'ajustement et en garantissant l'interchangeabilité des pièces du produit.

Par rapport à d'autres méthodes de production de pièces de machines, la découpe offre la plus grande précision et la plus grande flexibilité du processus de production, créant ainsi la possibilité d'une transition la plus rapide du traitement de pièces d'une taille au traitement de pièces de tailles différentes.

La qualité et la durabilité de l'outil déterminent en grande partie la productivité et l'efficacité du processus de traitement et, dans certains cas, la capacité générale à obtenir des pièces de la forme, de la qualité et de la précision requises. L'amélioration de la qualité et de la fiabilité des outils de coupe contribue à augmenter la productivité de la découpe des métaux.

Un alésoir est un outil de coupe qui permet d'obtenir une grande précision des pièces usinées. C'est un outil peu coûteux et la productivité du travail lorsque l'on travaille avec un alésoir est élevée. Par conséquent, il est largement utilisé dans la finition de divers trous de pièces de machines. Avec le développement moderne de l'industrie mécanique, la gamme de pièces produites est énorme et la variété de trous nécessitant un traitement avec des alésoirs est très grande. Par conséquent, les concepteurs sont souvent confrontés à la tâche de développer un nouveau développement. Ils peuvent être aidés en cela par un ensemble de programmes d'application sur un ordinateur, qui calcule la géométrie de l'outil de coupe et affiche le dessin d'exécution du développement sur le traceur.

La séquence de conception et les méthodes de calcul des outils de coupe reposent à la fois sur les principes généraux du processus de conception et sur les caractéristiques spécifiques de l'outil de coupe. Chaque type d'outil possède des caractéristiques de conception qui doivent être prises en compte lors de la conception.

Les spécialistes qui travailleront dans les industries métallurgiques doivent être capables de concevoir avec compétence diverses conceptions d'outils de coupe pour les systèmes modernes de travail des métaux, en utilisant efficacement la technologie informatique (ordinateurs) et les progrès dans le domaine de la production d'outils.

Pour réduire le temps et augmenter l'efficacité de la conception des outils de coupe, des calculs informatiques automatisés sont utilisés, dont la base est un logiciel mathématique.

La création de progiciels d'application pour calculer les paramètres géométriques d'outils de coupe complexes et particulièrement complexes sur un ordinateur peut réduire considérablement le coût de la main-d'œuvre de conception et améliorer la qualité de la conception des outils de coupe.

Lieux, %; Totd - temps de repos et besoins personnels, % ; K - coefficient tenant compte du type de production ; Кз - coefficient prenant en compte les conditions de montage. Pour le montage général de la serrure hydraulique, le temps standard est : = 1,308 min. Calcul du nombre requis de stands de montage et de ses facteurs de charge Trouvons le nombre estimé de stands de montage, pcs. =0,06 pièce. Arrondissez CP=1. ...

Comment protéger l’atmosphère des polluants ?

Atmosphère- c'est la coque gazeuse de la planète Terre, qui tourne avec elle. Le mélange de gaz atmosphériques est appelé air.

La pollution peut être primaire ou secondaire. La pollution primaire se produit lorsque des substances rejetées dans l'atmosphère ont un effet néfaste sur les organismes vivants. Par exemple, le gaz phosgène est toxique pour tous les êtres vivants. La pollution secondaire se produit lorsqu'une substance relativement inoffensive présente dans l'atmosphère devient nocive. Ainsi, le fréon est un produit chimique peu actif, mais sous l'influence du rayonnement ultraviolet, il se décompose, libérant du chlore nocif.

Les polluants qui pénètrent dans l’atmosphère se présentent sous forme d’agrégats solides, liquides et gazeux. Les systèmes de chauffage domestique, ou plus précisément les poêles à combustible solide, contribuent de manière significative aux émissions de substances nocives. En outre, un grand nombre de polluants pénètrent dans l'atmosphère avec les gaz d'échappement provenant de divers types de transports. Tous les types d’industries sont responsables de la pollution de l’air par les substances les plus toxiques. Les élevages jouent un rôle important dans la pollution atmosphérique.

1. Méthodes de nettoyage des polluants industrielémissions :
   • La gravité. Utilisé pour déposer les grosses particules de poussière.
   • Filtration. Adapté à la séparation de substances à l'état solide d'agrégation avec différents diamètres de particules, cela se produit dans des dispositifs spéciaux : cyclones, épurateurs, filtres, dépoussiéreurs.
   • Absorption. Il est utilisé pour purifier les émissions de substances liquides et gazeuses. Cela implique l’absorption de molécules polluantes par des substances spéciales. Elle est réalisée dans des adsorbeurs ou des absorbeurs.
   • Condensation. Utilisé pour séparer les polluants liquides ou gazeux. Elle est réalisée dans des réacteurs ou des condensateurs spéciaux.
   • Oxydo-réduction. La méthode convient pour neutraliser des substances dans divers états d'agrégation en les transformant chimiquement en substances inoffensives. Elle est réalisée dans des réacteurs spéciaux sous l'influence de catalyseurs ou dans des brûleurs pour transformation thermique.
2. Protéger l'atmosphère des gaz d'échappement transport:
   • Changer la qualité ou le type de carburant, par exemple, convertir les voitures au gaz liquéfié, à l'alcool, etc.
   • Installation de convertisseurs catalytiques, à flamme ou liquide sur le système d'échappement des voitures.
   • Transition vers les véhicules électriques.
3. Protéger l'atmosphère des polluants complexes d'élevage:
   • méthodes physiques et chimiques, la capture et la neutralisation des substances nocives s'effectuent dans divers filtres, épurateurs, chambres de décantation des poussières ;
   • biologique - extraction du dioxyde de carbone et du sulfure d'hydrogène de l'air à l'aide de plantes spécialement cultivées.
4. Moyens de réduire la pollution de l’air poêles à combustible solide:
   • l'utilisation de fours catalytiques et non catalytiques modernes, dont la conception favorise la combustion complète du combustible et la combustion des fumées ;
   • utilisez pour le chauffage des pellets ou des briquettes combustibles, dont la combustion produit près de deux fois moins de substances nocives que le charbon ou le bois de chauffage ;
   • passer au chauffage au gaz ou électrique.

Les émissions des entreprises industrielles se caractérisent par une grande variété de compositions dispersées et d'autres propriétés physicochimiques. À cet égard, diverses méthodes de purification et types de collecteurs de gaz et de poussières - des dispositifs conçus pour purifier les émissions de polluants - ont été développés.

Les méthodes de nettoyage des émissions industrielles de poussière peuvent être divisées en deux groupes : les méthodes de dépoussiérage méthode "sèche" et méthodes de collecte de poussière méthode "humide". Les dispositifs de dépoussiérage des gaz comprennent : les chambres de décantation des poussières, les cyclones, les filtres poreux, les précipitateurs électriques, les épurateurs, etc.

Les installations de dépoussiérage sèche les plus courantes sont cyclones divers types.

Ils sont utilisés pour capter la farine et la poussière de tabac, les cendres formées lors de la combustion du combustible dans les chaudières. Le flux de gaz pénètre dans le cyclone par le tuyau 2 tangentiellement à la surface interne du boîtier 1 et effectue un mouvement de rotation-translation le long du boîtier. Sous l'influence de la force centrifuge, les particules de poussière sont projetées sur la paroi du cyclone et, sous l'influence de la gravité, tombent dans la trémie de dépoussiérage 4, et le gaz purifié sort par le tuyau de sortie 3. Pour un fonctionnement normal du cyclone , son étanchéité est nécessaire ; si le cyclone n'est pas étanche, alors du fait de l'aspiration de l'air extérieur, les poussières sont évacuées avec un écoulement à travers le tuyau de sortie.

Les tâches de nettoyage des gaz de la poussière peuvent être résolues avec succès par des appareils cylindriques (TsN-11, TsN-15, TsN-24, TsP-2) et coniques (SK-TsN-34, SK-TsN-34M, SKD-TsN-33. ) cyclones, développés par l'Institut de recherche pour l'épuration des gaz industriels et sanitaires (NIIOGAZ). Pour un fonctionnement normal, la surpression des gaz entrant dans les cyclones ne doit pas dépasser 2 500 Pa. Dans ce cas, afin d'éviter la condensation des vapeurs liquides, la température du gaz est choisie entre 30 et 50 °C au-dessus du point de rosée t et, selon les conditions de résistance structurelle, ne dépasse pas 400 °C. la productivité du cyclone dépend de son diamètre, augmentant avec la croissance de ce dernier. L'efficacité de nettoyage des cyclones de la série TsN diminue avec l'augmentation de l'angle d'entrée dans le cyclone. À mesure que la taille des particules augmente et que le diamètre du cyclone diminue, l'efficacité du nettoyage augmente. Les cyclones cylindriques sont conçus pour collecter les poussières sèches des systèmes d'aspiration et sont recommandés pour une utilisation pour le pré-nettoyage des gaz à l'entrée des filtres et des précipitateurs électriques. Les cyclones TsN-15 sont fabriqués en acier au carbone ou faiblement allié. Les cyclones canoniques de la série SK, conçus pour nettoyer les gaz de la suie, ont une efficacité accrue par rapport aux cyclones de type TsN en raison d'une plus grande résistance hydraulique.

Pour purifier de grandes masses de gaz, des cyclones à batterie sont utilisés, constitués d'un grand nombre d'éléments cycloniques installés en parallèle. Structurellement, ils sont regroupés en un seul boîtier et disposent d'une alimentation et d'une sortie de gaz communes. L'expérience dans le fonctionnement des cyclones à batterie a montré que l'efficacité de nettoyage de ces cyclones est quelque peu inférieure à l'efficacité des éléments individuels en raison du flux de gaz entre les éléments du cyclone. L'industrie nationale produit des cyclones à batterie tels que BC-2, BTsR-150u, etc.

Rotatif Les dépoussiéreurs sont des appareils centrifuges qui, tout en déplaçant l'air, le nettoient des fractions de poussière supérieures à 5 microns. Ils sont très compacts, car... le ventilateur et le dépoussiéreur sont généralement combinés en une seule unité. En conséquence, lors de l'installation et du fonctionnement de telles machines, aucun espace supplémentaire n'est requis pour accueillir des dispositifs spéciaux de dépoussiérage lors du déplacement d'un flux poussiéreux avec un ventilateur ordinaire.

Le schéma de conception du dépoussiéreur de type rotatif le plus simple est présenté sur la figure. Lorsque la roue du ventilateur 1 fonctionne, les particules de poussière, dues aux forces centrifuges, sont projetées vers la paroi du boîtier en spirale 2 et se déplacent le long de celle-ci en direction du trou d'échappement 3. Le gaz enrichi en poussière est évacué à travers un collecteur de poussière spécial. trou 3 dans le bac à poussière, et le gaz purifié entre dans le tuyau d'échappement 4.

Pour augmenter l'efficacité des dépoussiéreurs de cette conception, il est nécessaire d'augmenter la vitesse portable du flux purifié dans le boîtier en spirale, mais cela entraîne une forte augmentation de la résistance hydraulique de l'appareil, ou une réduction du rayon de courbure. de la spirale d'enveloppement, mais cela réduit sa productivité. De telles machines offrent une efficacité de purification de l'air assez élevée tout en capturant des particules de poussière relativement grosses - supérieures à 20 à 40 microns.

Les séparateurs de poussières rotatifs plus prometteurs, conçus pour purifier l'air des particules d'une taille > 5 µm, sont les séparateurs de poussières rotatifs à contre-courant (RPD). Le dépoussiéreur se compose d'un rotor creux 2 avec une surface perforée intégré au boîtier 1 et d'une roue de ventilateur 3. Le rotor et la roue de ventilateur sont montés sur un arbre commun. Lorsque le séparateur de poussière fonctionne, l'air poussiéreux pénètre dans le boîtier où il tourbillonne autour du rotor. En raison de la rotation du flux de poussière, des forces centrifuges apparaissent, sous l'influence desquelles les particules de poussière en suspension ont tendance à s'en séparer dans la direction radiale. Cependant, les forces de traînée aérodynamique agissent sur ces particules dans la direction opposée. Les particules dont la force centrifuge est supérieure à la force de traînée aérodynamique sont projetées vers les parois du carter et pénètrent dans la trémie 4. L'air purifié est expulsé par la perforation du rotor à l'aide d'un ventilateur.

L'efficacité du nettoyage PRP dépend du rapport sélectionné des forces centrifuges et aérodynamiques et peut théoriquement atteindre 1.

Une comparaison des PDP avec les cyclones démontre les avantages des dépoussiéreurs rotatifs. Ainsi, les dimensions hors tout du cyclone sont 3 à 4 fois et la consommation d'énergie spécifique pour purifier 1 000 m 3 de gaz est de 20 à 40 % supérieure à celle du PRP, toutes choses égales par ailleurs. Cependant, les dépoussiéreurs rotatifs ne se sont pas répandus en raison de la complexité relative du processus de conception et de fonctionnement par rapport à d'autres dispositifs de purification des gaz secs des contaminants mécaniques.

Pour séparer le flux de gaz en gaz purifié et gaz enrichi en poussière, utilisez à persiennes séparateur de poussière Sur la grille à lamelles 1, le flux de gaz de débit Q est divisé en deux chemins d'écoulement de débits Q 1 et Q 2. Habituellement Q 1 = (0,8-0,9) Q et Q 2 = (0,1-0,2) Q. La séparation des particules de poussière du flux de gaz principal sur la grille à lamelles se produit sous l'influence des forces d'inertie qui apparaissent lorsque le flux de gaz tourne à l'entrée de la grille à lamelles, ainsi que sous l'effet de la réflexion des particules de la surface. de la calandre lors de l'impact. Le flux de gaz enrichi en poussière après la grille à persiennes est dirigé vers un cyclone, où il est nettoyé des particules, et est réintroduit dans la canalisation derrière la grille à persiennes. Les séparateurs de poussière à persiennes sont de conception simple et bien disposés dans les conduits de gaz, offrant une efficacité de nettoyage de 0,8 ou plus pour les particules de plus de 20 microns. Ils sont utilisés pour nettoyer les gaz de combustion des grosses poussières à des températures allant jusqu'à 450 – 600 o C.

Précipitateur électrique. Le nettoyage électrique est l'un des types de purification des gaz les plus avancés des particules de poussière et de brouillard en suspension. Ce procédé est basé sur l'ionisation par impact du gaz dans la zone de décharge corona, le transfert de charge ionique aux particules d'impuretés et le dépôt de ces dernières sur les électrodes collectrices et corona. Les électrodes de précipitation 2 sont connectées au pôle positif du redresseur 4 et mises à la terre, et les électrodes corona sont connectées au pôle négatif. Les particules entrant dans le précipitateur électrostatique sont connectées au pôle positif du redresseur 4 et sont mises à la terre, et les électrodes corona sont chargées d'ions d'impuretés ioniques. Habituellement, ils ont déjà une petite charge obtenue en raison du frottement contre les parois des pipelines et des équipements. Ainsi, les particules chargées négativement se déplacent vers l'électrode de collecte et les particules chargées positivement se déposent sur l'électrode de décharge négative.

Filtres largement utilisé pour la purification fine des émissions de gaz des impuretés. Le processus de filtration consiste à retenir les particules d'impuretés sur des cloisons poreuses lors de leur passage. Le filtre est constitué du boîtier 1, séparé par une cloison poreuse (filtre-

élément) 2 dans deux cavités. Les gaz contaminés pénètrent dans le filtre et sont nettoyés lorsqu'ils traversent l'élément filtrant. Les particules d'impuretés se déposent sur la partie d'entrée de la cloison poreuse et sont retenues dans les pores, formant la couche 3 à la surface de la cloison.

Selon le type de cloisons, les filtres sont : - à couches granulaires (matériaux granulaires fixes, coulés lâchement) constitués de grains de formes diverses, utilisés pour purifier les gaz des grosses impuretés. Pour purifier les gaz des poussières d'origine mécanique (provenant de concasseurs, séchoirs, broyeurs, etc.), des filtres à gravier sont souvent utilisés. De tels filtres sont bon marché, faciles à utiliser et offrent une efficacité de nettoyage élevée (jusqu'à 0,99) des gaz des grosses poussières.

Avec cloisons poreuses souples (tissus, feutres, caoutchouc éponge, mousse polyuréthane, etc.) ;

Avec cloisons poreuses semi-rigides (mailles tricotées et tissées, spirales et copeaux pressés, etc.) ;

Avec cloisons poreuses rigides (céramiques poreuses, métaux poreux, etc.).

Les plus largement utilisés dans l'industrie pour la purification à sec des émissions de gaz provenant d'impuretés sont filtres à manches. Le nombre requis de tuyaux 1 est installé dans le boîtier du filtre 2, dans la cavité interne de laquelle du gaz poussiéreux est fourni par le tuyau entrant 5. En raison du tamisage et d'autres effets, les particules de contaminants se déposent dans le tas et forment une couche de poussière sur la surface intérieure des tuyaux. L'air purifié quitte le filtre par le tuyau 3. Lorsque la chute de pression maximale admissible à travers le filtre est atteinte, il est déconnecté du système et la régénération est effectuée en secouant les tuyaux et en les soufflant de gaz comprimé. La régénération est effectuée par un appareil spécial 4.

Des dépoussiéreurs de différents types, y compris des précipitateurs électriques, sont utilisés à des concentrations élevées d'impuretés dans l'air. Les filtres sont utilisés pour la purification fine de l'air avec des concentrations d'impuretés ne dépassant pas 50 mg/m 3 ; si la purification fine de l'air requise se produit à des concentrations initiales élevées d'impuretés, la purification est effectuée dans un système de dépoussiéreurs connectés en série et filtres.

Dispositifs nettoyage humide les gaz sont répandus, car se caractérisent par une efficacité de nettoyage élevée des poussières fines avec d h ≥ (0,3-1,0) microns, ainsi que par la capacité de nettoyer les gaz chauds et explosifs de la poussière. Cependant, les dépoussiéreurs humides présentent un certain nombre d'inconvénients qui limitent leur champ d'application : formations de boues lors du processus de nettoyage, qui nécessitent des systèmes spéciaux pour leur traitement ; élimination de l'humidité dans l'atmosphère et formation de dépôts dans les conduits d'évacuation lorsque les gaz sont refroidis jusqu'à la température du point de rosée ; la nécessité de créer des systèmes de circulation pour l'alimentation en eau du dépoussiéreur.

Les appareils de nettoyage humide fonctionnent sur le principe du dépôt de particules de poussière sur la surface soit de gouttelettes de liquide, soit d'un film liquide. Le dépôt de particules de poussière sur le liquide se produit sous l'influence des forces d'inertie et du mouvement brownien.

Parmi les appareils de nettoyage humide avec dépôt de particules de poussière à la surface des gouttelettes, ils sont en pratique plus applicables Épurateurs Venturi. La partie principale de l'épurateur est la buse Venturi 2, dans la partie confusion de laquelle un flux de gaz poussiéreux est fourni et du liquide est fourni par des buses centrifuges 1 pour l'irrigation. Dans la partie confusion de la buse, le gaz accélère d'une vitesse d'entrée de 15 à 20 m/s jusqu'à une vitesse dans la section étroite de la buse de 30 à 200 m/s, et dans la partie diffuseur de la buse, le débit est décéléré à une vitesse de 15 à 20 m/s et introduit dans l'éliminateur de gouttelettes 3. L'éliminateur de gouttelettes est généralement réalisé sous la forme d'un cyclone à flux direct. Les épurateurs Venturi offrent une grande efficacité dans le nettoyage des aérosols avec une taille de particule moyenne de 1 à 2 microns avec une concentration initiale d'impuretés allant jusqu'à 100 g/m 3 .

Les dépoussiéreurs humides comprennent dépoussiéreurs à mousse bouillonnante avec grilles de défaillance et de trop-plein. Dans de tels dispositifs, le gaz de nettoyage pénètre sous la grille 3, traverse les trous de la grille et, en passant à travers une couche de liquide ou de mousse 2, sous pression, est nettoyé d'une partie de la poussière due au dépôt de particules sur la surface interne des bulles de gaz. Le mode de fonctionnement des appareils dépend de la vitesse d'arrivée de l'air sous la grille. À des vitesses allant jusqu'à 1 m/s, un mode de fonctionnement bouillonnant de l'appareil est observé. Une nouvelle augmentation de la vitesse du gaz dans le corps de l'appareil de 1 à 2-2,5 m/s s'accompagne de l'apparition d'une couche de mousse au-dessus du liquide, ce qui entraîne une augmentation de l'efficacité de la purification des gaz et de l'élimination des éclaboussures de l'appareil. Les appareils modernes à mousse bouillonnante offrent une efficacité de purification des gaz des poussières fines de ≈ 0,95-0,96 avec une consommation d'eau spécifique de 0,4-0,5 l/m 3 . Mais ces appareils sont très sensibles à une alimentation inégale en gaz sous les grilles de défaillance, ce qui entraîne un soufflage local du film liquide de la grille. Les grilles ont tendance à se boucher.

Les méthodes de purification des émissions industrielles de polluants gazeux, basées sur la nature des processus physiques et chimiques, sont divisées en cinq groupes principaux : lavage des émissions avec des solvants d'impuretés (absorption) ; laver les émissions avec des solutions de réactifs qui lient chimiquement les impuretés (chimisorption) ; absorption d'impuretés gazeuses par des substances actives solides (adsorption) ; neutralisation thermique des gaz résiduaires et utilisation de la conversion catalytique.

Méthode d'absorption. Dans la technologie de purification des émissions de gaz, le processus d'absorption est souvent appelé scrubber processus. La purification des émissions de gaz par la méthode d'absorption consiste à séparer un mélange gaz-air en ses composants en absorbant un ou plusieurs composants gazeux (absorbats) de ce mélange avec un absorbeur liquide (absorbant) pour former une solution.

La force motrice ici est le gradient de concentration à la limite de phase gaz-liquide. Le composant du mélange gaz-air (absorbat) dissous dans le liquide pénètre dans les couches internes de l'absorbant par diffusion. Le processus se déroule plus rapidement, plus l'interface de phase, la turbulence d'écoulement et les coefficients de diffusion sont grands, c'est-à-dire dans le processus de conception des absorbeurs, une attention particulière doit être accordée à l'organisation du contact du flux de gaz avec le solvant liquide et à la sélection du liquide absorbant ( absorbant).

La condition décisive lors du choix d'un absorbant est la solubilité du composant extrait et sa dépendance à la température et à la pression. Si la solubilité des gaz à 0°C et à une pression partielle de 101,3 kPa est de plusieurs centaines de grammes pour 1 kg de solvant, alors ces gaz sont dits hautement solubles.

L'organisation du contact du flux gazeux avec le solvant liquide s'effectue soit par passage du gaz à travers une colonne garnie, soit par pulvérisation du liquide, soit par barbotage du gaz à travers une couche de liquide absorbant. Selon le mode de contact gaz-liquide mis en œuvre, on distingue : les tours à garnissage : épurateurs à buses et centrifuges, épurateurs Venturi ; mousse bouillonnante et autres épurateurs.

La structure générale de la tour remplie à contre-courant est illustrée sur la figure. Le gaz contaminé entre dans la partie inférieure de la tour et le gaz purifié en sort par la partie supérieure, où, à l'aide d'un ou plusieurs arroseurs. 2 Un absorbant propre est introduit et la solution usée est récupérée par le bas. Le gaz purifié est généralement rejeté dans l’atmosphère. Le liquide quittant l'absorbeur est régénéré, désorbant le contaminant, et renvoyé au processus ou éliminé en tant que déchet (sous-produit). La buse 1 chimiquement inerte, remplissant la cavité interne de la colonne, est conçue pour augmenter la surface du liquide s'étalant sur elle sous forme d'un film. En tant que buse, on utilise des corps de différentes formes géométriques, chacun caractérisé par sa propre surface spécifique et sa propre résistance au mouvement du flux de gaz.

Le choix de la méthode d'épuration est déterminé par des calculs technico-économiques et dépend : de la concentration du polluant dans le gaz à épurer et du degré d'épuration requis, en fonction de la pollution atmosphérique de fond dans une région donnée ; volumes de gaz purifiés et leurs températures ; la présence d'impuretés gazeuses et de poussières qui l'accompagnent ; la nécessité de certains produits de recyclage et la disponibilité du absorbant requis ; la taille des surfaces disponibles pour la construction d'une usine de traitement de gaz ; disponibilité du catalyseur nécessaire, du gaz naturel, etc.

Lors du choix de la conception du matériel pour de nouveaux processus technologiques, ainsi que lors de la reconstruction d'installations de purification de gaz existantes, il est nécessaire d'être guidé par les exigences suivantes : efficacité maximale du processus de purification dans une large gamme de caractéristiques de charge à faibles coûts énergétiques ; simplicité de conception et d'entretien; compacité et capacité de fabriquer des dispositifs ou des unités individuelles à partir de matériaux polymères ; possibilité de travailler avec irrigation par circulation ou auto-irrigation. Le principe principal qui devrait servir de base à la conception des installations de traitement est la rétention maximale possible des substances nocives, de la chaleur et leur retour au processus technologique.

Tâche n°2: Dans l'entreprise de transformation des céréales, des équipements sont installés qui sont une source de poussière de céréales. Pour le retirer de la zone de travail, l'équipement est équipé d'un système d'aspiration. Afin de purifier l'air avant de le rejeter dans l'atmosphère, une unité de dépoussiérage composée d'un cyclone simple ou à batterie est utilisée.

Déterminer : 1. Émission maximale admissible de poussière de céréales.

2. Sélectionnez la conception d'une installation de dépoussiérage composée de cyclones de l'Institut de recherche scientifique pour l'épuration des gaz industriels et sanitaires (NII OGAZ), déterminez son efficacité selon le planning et calculez la concentration de poussières à l'entrée et à la sortie du cyclone.

Hauteur de la source d'émission H = 15 m,

La vitesse de libération du mélange gaz-air de la source w o = 6 m/s,

Diamètre de la bouche de la source D = 0,5 m,

Température de libération Тg = 25 о С,

Température de l'air ambiant Тв = _ -14 о С,

Taille moyenne des particules de poussière d h = 4 µm,

MPC de poussière de céréales = 0,5 mg/m 3,

Concentration de fond de poussière de céréales C f = 0,1 mg/m 3,

L'entreprise est située dans la région de Moscou,

Le terrain est calme.

Solution.1. Déterminer la valeur maximale admissible de la poussière de grain :

M pdv = , mg/m 3

de la définition de la valeur maximale admissible, nous avons : C m = C concentration maximale admissible – C f = 0,5-0,1 = 0,4 mg/m 3 ,

Débit du mélange gaz-air V 1 = ,

DT = Тg – Тв = 25 – (-14) = 39 о С,

déterminer les paramètres d'émission : f =1000 , Alors

m = 1/(0,67+0,1 + 0,34) = 1/(0,67 + 0,1 +0,34) = 0,8.

V m = 0,65 , Alors

n = 0,532 V m 2 – 2,13 V m + 3,13 = 0,532 × 0,94 2 – 2,13 × 0,94 + 3,13 = 1,59, et

M pdv = g/s.

2. Sélection d'une station d'épuration et détermination de ses paramètres.

a) La sélection d'une unité de dépoussiérage se fait selon des catalogues et des tableaux (« Ventilation, climatisation et purification de l'air dans les entreprises de l'industrie alimentaire » E.A. Shtokman, V.A. Shilov, E.E. Novgorodsky et al., M., 1997). Le critère de sélection est la performance du cyclone, c'est-à-dire le débit du mélange gaz-air auquel le cyclone a une efficacité maximale. Pour résoudre le problème, nous utiliserons le tableau :

La première ligne fournit des données pour un seul cyclone, la seconde pour un cyclone à batterie.

Si la productivité calculée se situe dans la plage entre les valeurs du tableau, choisissez la conception de l'installation de dépoussiérage avec la productivité immédiatement supérieure.

Nous déterminons la productivité horaire de la station d'épuration :

V h = V 1 × 3 600 = 1,18 × 3 600 = 4 250 m 3 / h

D'après le tableau, en fonction de la valeur la plus grande la plus proche V h = 4500 m 3 / h, nous sélectionnons une unité de dépoussiérage sous la forme d'un seul cyclone TsN-11 d'un diamètre de 800 mm.

b) D'après le graphique de la Fig. 1 de l'annexe, l'efficacité de l'installation de dépoussiérage avec un diamètre moyen de particules de poussière de 4 microns est hp = 70 %.

c) Déterminer la concentration de poussières à la sortie du cyclone (à l'embouchure de la source) :

De l'extérieur =

La concentration maximale de poussières dans l'air purifié Cin est déterminée :

C dans = .

Si la valeur réelle de Cin est supérieure à 1695 mg/m 3, alors l'installation de dépoussiérage ne donnera pas l'effet souhaité. Dans ce cas, des méthodes de nettoyage plus avancées doivent être utilisées.

3. Déterminer l'indicateur de pollution

P = ,

où M est la masse d'émission de polluants, g/s,

L'indicateur de pollution montre la quantité d'air pur nécessaire pour « dissoudre » le polluant émis par la source par unité de temps jusqu'à la concentration maximale admissible, en tenant compte de la concentration de fond.

P = .

L'indicateur de pollution annuel est l'indicateur de pollution totale. Pour le déterminer, on retrouve la masse d'émissions de poussières de céréales par an :

M année = 3,6 × M MPE × T × d ×10 -3 = 3,6 × 0,6 × 8 × 250 × 10 -3 = 4,32 t/an, alors

åР = .

L'indicateur de pollution est nécessaire à l'évaluation comparative des différentes sources d'émission.

À titre de comparaison, calculons åP pour le dioxyde de soufre du problème précédent pour la même période :

M année = 3,6 × M MPE × T × d × 10 -3 = 3,6 × 0,71 × 8 × 250 × 10 -3 = 5,11 t/an, alors

åР =

Et en conclusion, il faut dessiner un croquis du cyclone sélectionné selon les dimensions données en annexe, à une échelle arbitraire.

Contrôle de la pollution. Paiement des dommages environnementaux.

Lors du calcul de la quantité de polluant, c'est-à-dire la masse d'éjection est déterminée par deux valeurs : émissions brutes (t/an) et émissions uniques maximales (g/s). La valeur brute des émissions est utilisée pour une évaluation générale de la pollution atmosphérique par une source ou un groupe de sources donné et constitue également la base du calcul des paiements pour la pollution de l'environnement.

L'émission unique maximale permet d'évaluer l'état de la pollution de l'air atmosphérique à un instant donné et constitue la valeur initiale pour calculer la concentration surfacique maximale d'un polluant et sa dispersion dans l'atmosphère.

Lors de l'élaboration de mesures visant à réduire les émissions de polluants dans l'atmosphère, il est nécessaire de connaître la contribution de chaque source au tableau général de la pollution atmosphérique dans la zone où est située l'entreprise.

TSV – version temporairement coordonnée. Si dans une entreprise ou un groupe d'entreprises donné situé dans la même zone (la physique normale est grande), la valeur MPE pour des raisons objectives ne peut pas être atteinte à l'heure actuelle, alors, en accord avec l'organisme exerçant le contrôle de l'État sur la protection de la atmosphère contre la pollution, l'utilisateur des ressources naturelles se voit attribuer une VLE avec l'adoption d'une réduction progressive des émissions jusqu'aux valeurs MPE et l'élaboration de mesures spécifiques à cet effet.

Des paiements sont collectés pour les types d'effets nocifs suivants sur l'environnement : - émissions de polluants dans l'atmosphère à partir de sources fixes et mobiles ;

Rejet de polluants dans les masses d'eau de surface et souterraines ;

Traitement des déchets;

Dr. types d'effets nocifs (bruit, vibrations, effets électromagnétiques et rayonnements, etc.).

Deux types de normes de paiement de base ont été établies :

a) pour les émissions, les rejets de polluants et l'élimination des déchets dans le cadre de normes acceptables

b) pour les émissions, les rejets de polluants et l'élimination des déchets dans les limites établies (normes temporairement convenues).

Des normes de paiement de base sont établies pour chaque composant polluant (déchet), en tenant compte de leur degré de danger pour l'environnement et la santé publique.

Les taux de paiement pour la pollution par des polluants dangereux sont indiqués dans le décret du gouvernement de la Fédération de Russie du 12 juin 2003. N° 344 « Sur les normes de paiement pour les émissions de polluants dans l'air atmosphérique provenant de sources fixes et mobiles, les rejets de polluants dans les masses d'eau de surface et souterraines, l'élimination des déchets industriels et de consommation » pour 1 tonne en roubles :

Paiement des émissions de polluants qui ne dépassent pas les normes établies pour l'utilisateur des ressources naturelles :

П = С Н × М Ф, avec М Ф £ М Н,

où М Ф – émission réelle de polluant, t/an ;

МН – norme maximale admissible pour ce polluant ;

С Н – taux de paiement pour l'émission d'une tonne d'un polluant donné dans les limites des normes d'émission autorisées, en roubles/t.

Paiement des émissions de polluants dans les limites d’émission établies :

P = S L (M F – M N) + S N M N, avec M N< М Ф < М Л, где

S L – taux de paiement pour l'émission d'une tonne de polluant dans les limites d'émission établies, rub/t ;

M L – limite d'émission établie pour un polluant donné, t/an.

Paiement des émissions excédentaires de polluants :

P = 5 × S L (M F – M L) + S L (M L – M N) + S N × M N, avec M F > M L.

Paiement pour l'émission de polluants lorsque l'utilisateur des ressources naturelles n'a pas établi de normes d'émission de polluants ou une amende :

P = 5 × SL × M F

Les paiements pour les émissions maximales admissibles, les rejets de polluants, l'élimination des déchets sont effectués au détriment du coût des produits (travaux, services), et pour leur dépassement - aux dépens du profit restant à la disposition de l'utilisateur des ressources naturelles.

Les paiements pour la pollution de l'environnement sont reçus :

19% au budget fédéral,

81% au budget du sujet de la Fédération.

Tâche n°3. « Calcul des émissions technologiques et paiement de la pollution de l'environnement à l'aide de l'exemple d'une boulangerie »

La majeure partie des polluants, tels que l'alcool éthylique, l'acide acétique, l'acétaldéhyde, se forment dans les chambres de cuisson, d'où ils sont évacués par des conduits d'évacuation en raison du tirage naturel ou rejetés dans l'atmosphère par des tuyaux ou des puits métalliques d'au moins 10 à 15 m de haut. Les émissions de poussières de farine se produisent principalement dans les entrepôts de farine. Des oxydes d'azote et de carbone se forment lorsque le gaz naturel est brûlé dans les chambres de cuisson.

Donnée initiale:

1. La production annuelle de la boulangerie de Moscou est de 20 000 tonnes/an de produits de boulangerie, y compris les produits de boulangerie. produits de boulangerie à base de farine de blé - 8 000 t/an, produits de boulangerie à base de farine de seigle - 5 000 t/an, produits de boulangerie à base de petits pains mélangés - 7 000 t/an.

2. Recette de petit pain : 30% - farine de blé et 70% - farine de seigle

3. Les conditions de stockage de la farine sont en vrac.

4. Le combustible utilisé dans les fournaises et les chaudières est le gaz naturel.

I. Émissions technologiques de la boulangerie.

II. Paiement pour la pollution de l'air, si la limite maximale autorisée est :

Alcool éthylique – 21t/an,

Acide acétique – 1,5 t/an (VSV – 2,6 t/an),

Acétaldéhyde – 1 t/an,

Poussière de farine – 0,5 t/an,

Oxydes d'azote – 6,2 t/an,

Oxydes de carbone – 6 t/an.

1. Conformément à la méthodologie de l'Institut panrusse de recherche HP, les émissions technologiques lors de la cuisson des produits de boulangerie sont déterminées par la méthode d'indicateurs spécifiques :

M = B × m, où

M – quantité d'émissions de polluants en kg par unité de temps,

B – production en tonnes pour la même période de temps,

m – indicateur spécifique des émissions de polluants par unité de production, kg/t.

Émissions spécifiques de polluants en kg/t de produits finis.

1. Alcool éthylique : produits de boulangerie à base de farine de blé – 1,1 kg/t,

produits de boulangerie à base de farine de seigle – 0,98 kg/t.

2. Acide acétique : produits de boulangerie à base de farine de blé – 0,1 kg/t,

produits de boulangerie à base de farine de seigle – 0,2 kg/t.

3. Acétaldéhyde – 0,04 kg/t.

4. Poussière de farine – 0,024 kg/t (pour le stockage en vrac de la farine), 0,043 kg/t (pour le stockage de la farine en conteneur).

5. Oxydes d'azote - 0,31 kg/t.

6. Oxydes de carbone – 0,3 kg/t.

I. Calcul des émissions du procédé :

1. Alcool éthylique :

M 1 = 8 000 × 1,1 = 8 800 kg/an ;

M 2 = 5 000 × 0,98 = 4 900 kg/an ;

M 3 = 7 000 (1,1 × 0,3 + 0,98 × 0,7) = 7 133 kg/an ;

émission totale M = M 1 + M 2 + M 3 = 8 800 + 4 900 + 7 133 = 20 913 kg/an.

2. Acide acétique :

Produits de boulangerie à base de farine de blé

M 1 = 8 000 × 0,1 = 800 kg/an ;

Produits de boulangerie à base de farine de seigle

M 2 = 5 000 × 0,2 = 1 000 kg/an ;

Produits de boulangerie mixtes

M 3 = 7000(0,1×0,3+0,2×0,7) = 1190 kg/an,

émission totale M = M 1 + M 2 + M 3 = 800 + 1 000 + 1 190 = 2 990 kg/an.

3. Acétaldéhyde M = 20 000 × 0,04 = 800 kg/an.

4. Poussière de farine M = 20 000 × 0,024 = 480 kg/an.

5. Oxydes d’azote M = 20 000 × 0,31 = 6 200 kg/an.

6. Oxydes de carbone M = 20 000 × 0,3 = 6 000 kg/an.

II. Calcul des redevances pour pollution de polluants dangereux.

1. Alcool éthylique : M H = 21 t/an, M F = 20,913 t/an Þ P = S H × M f = 0,4 × 20,913 = 8,365 frotter.

2. Acide acétique : M H = 1,5 t/an, M L = 2,6 t/an, M F = 2,99 t/an Þ P = 5 S L (M F – M L) + S L ( M L – M N)+S N × M N =

5 × 175 × (2,99-2,6) + 175 × (2,6 – 1,5) + 35 × 1,5 = 586,25 frotter.

3. Aldéhyde acétique : M H = 1 t/an, M F = 0,8 t/an Þ P = S H × M F = 68 × 0,8 = 54,4 frotter.

4. Poussière de farine : M N = 0,5 t/an, M F = 0,48 t/an Þ P = S N × M F = 13,7 × 0,48 = 6,576 roubles.

5. Oxyde d'azote : МН = 6,2 t/an, МФ = 6,2 t/an Þ P = СН × МФ = 35 × 6,2 = 217 roubles.

6. Oxyde de carbone : M H = 6 t/an, M F = 6 t/an Þ

P = S N × M F = 0,6 × 6 = 3,6 frotter.

Le coefficient prenant en compte les facteurs environnementaux pour la région centrale de la Fédération de Russie = 1,9 pour l'air atmosphérique, pour la ville le coefficient est de 1,2.

åП = 876,191 · 1,9 · 1,2 = 1997,72 roubles

TÂCHES DE CONTRÔLE.

Exercice 1

Option n°	Productivité de la chaufferie Q environ, MJ/heure	Hauteur de la source H, m	Diamètre de bouche D, m	Concentration de fond de SO 2 C f, mg/m 3
			0,59	0,004
			0,59	0,005
			0,6	0,006
			0,61	0,007
			0,62	0,008
			0,63	0,004
			0,64	0,005
			0,65	0,006
			0,66	0,007
			0,67	0,008
			0,68	0,004
			0,69	0,005
			0,7	0,006
			0,71	0,007
			0,72	0,008
			0,73	0,004
			0,74	0,005
			0,75	0,006
			0,76	0,007
			0,77	0,008
			0,78	0,004
			0,79	0,005
			0,8	0,006
			0,81	0,007
			0,82	0,008
			0,83	0,004
			0,84	0,005
			0,85	0,006
			0,86	0,007
			0,87	0,004
			0,88	0,005
			0,89	0,006

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Établissement d'enseignement budgétaire de l'État fédéral

formation professionnelle supérieure

"Université technique d'État du Don" (DSTU)

Méthodes et moyens de protection de l'atmosphère et d'évaluation de leur efficacité

Effectué :

étudiant du groupe MTS IS 121

Kolemasova A.S.

Rostov-sur-le-Don

Introduction

2. Purification mécanique des gaz

Sources utilisées

Introduction

L'atmosphère est caractérisée par un dynamisme extrêmement élevé, dû à la fois au mouvement rapide des masses d'air dans les directions latérales et verticales, ainsi qu'aux vitesses élevées et à la variété des réactions physiques et chimiques qui s'y produisent. L’atmosphère est considérée comme un immense « chaudron chimique », influencé par de nombreux et variables facteurs anthropiques et naturels. Les gaz et aérosols émis dans l’atmosphère se caractérisent par une grande réactivité. La poussière et la suie provenant de la combustion de combustibles et des incendies de forêt absorbent des métaux lourds et des radionucléides et, lorsqu'elles se déposent en surface, peuvent polluer de vastes zones et pénétrer dans le corps humain par le système respiratoire.

La pollution atmosphérique est l'introduction directe ou indirecte de toute substance en quantité telle qu'elle affecte la qualité et la composition de l'air extérieur, causant des dommages aux personnes, à la nature vivante et inanimée, aux écosystèmes, aux matériaux de construction, aux ressources naturelles - à l'ensemble de l'environnement.

Purification de l'air des impuretés.

Pour protéger l'atmosphère des impacts anthropiques négatifs, les mesures suivantes sont utilisées :

Écologisation des processus technologiques ;

Purification des émissions de gaz des impuretés nocives ;

Dispersion des émissions de gaz dans l'atmosphère ;

Construction de zones de protection sanitaire, solutions architecturales et urbanistiques.

Technologie sans déchets et à faibles déchets.

L'écologisation des processus technologiques est la création de cycles technologiques fermés, de technologies sans déchets et à faibles déchets qui excluent les polluants nocifs de pénétrer dans l'atmosphère.

Le moyen le plus fiable et le plus économique de protéger la biosphère des émissions de gaz nocifs est la transition vers une production sans déchets ou vers des technologies sans déchets. Le terme « technologie sans déchets » a été proposé pour la première fois par l'académicien N.N. Semenov. Cela signifie la création de systèmes technologiques optimaux avec des flux de matières et d'énergie fermés. Une telle production ne doit pas contenir d'eaux usées, d'émissions nocives dans l'atmosphère ni de déchets solides et ne doit pas consommer d'eau provenant de réservoirs naturels. C'est-à-dire qu'ils comprennent le principe d'organisation et de fonctionnement de la production, avec l'utilisation rationnelle de tous les composants des matières premières et de l'énergie en cycle fermé : (matières premières primaires - production - consommation - matières premières secondaires).

Bien entendu, le concept de « production sans déchets » est quelque peu conditionnel ; Il s'agit d'un modèle de production idéal, car dans des conditions réelles, il est impossible d'éliminer complètement les déchets et de supprimer l'impact de la production sur l'environnement. Plus précisément, de tels systèmes devraient être qualifiés de faibles déchets, produisant des émissions minimales et dans lesquels les dommages aux écosystèmes naturels seront minimes. La technologie à faibles déchets est une étape intermédiaire dans la création d’une production sans déchets.

1. Développement de technologies sans déchets

Actuellement, plusieurs orientations principales pour la protection de la biosphère ont été identifiées, qui conduisent à terme à la création de technologies sans déchets :

1) développement et mise en œuvre de processus et de systèmes technologiques fondamentalement nouveaux fonctionnant en cycle fermé, permettant d'éliminer la formation de la majeure partie des déchets ;

2) transformation des déchets de production et de consommation en matières premières secondaires ;

3) création de complexes territoriaux-industriels avec une structure fermée de flux de matières premières et de déchets au sein du complexe.

L’importance d’une utilisation économique et rationnelle des ressources naturelles n’a pas besoin d’être justifiée. La demande mondiale en matières premières ne cesse de croître, dont la production devient de plus en plus coûteuse. Étant un problème intersectoriel, le développement de technologies produisant peu de déchets et sans déchets et l’utilisation rationnelle des ressources secondaires nécessitent l’adoption de solutions intersectorielles.

Le développement et la mise en œuvre de processus et de systèmes technologiques fondamentalement nouveaux fonctionnant en cycle fermé, qui éliminent la formation de la majeure partie des déchets, constituent la principale direction du progrès technique.

Purification des émissions de gaz des impuretés nocives

Les émissions de gaz sont classées selon l'organisation de l'évacuation et du contrôle - en organisées et non organisées, par température - en chauffées et froides.

Les émissions industrielles organisées sont des émissions qui pénètrent dans l’atmosphère par des conduits de fumée, des conduits d’air et des tuyaux spécialement construits.

Les émissions non organisées font référence aux émissions industrielles qui pénètrent dans l’atmosphère sous la forme de flux de gaz non dirigés à la suite de fuites d’équipements. Absence ou fonctionnement insatisfaisant des équipements d'aspiration de gaz dans les lieux de chargement, de déchargement et de stockage du produit.

Pour réduire la pollution atmosphérique due aux émissions industrielles, des systèmes de purification des gaz sont utilisés. L'épuration des gaz fait référence à la séparation du gaz ou à la transformation en un état inoffensif d'un polluant provenant d'une source industrielle.

2. Purification mécanique des gaz

Il comprend des méthodes sèches et humides.

Épuration des gaz dans les dépoussiéreurs mécaniques secs.

Les dépoussiéreurs mécaniques secs comprennent des dispositifs qui utilisent divers mécanismes de dépôt : gravitationnel (chambre de décantation des poussières), inertiel (chambres dans lesquelles le dépôt de poussières se produit en changeant la direction du flux de gaz ou en plaçant un obstacle sur son chemin) et centrifuge.

La sédimentation gravitaire est basée sur la sédimentation de particules en suspension sous l'influence de la gravité lorsque des gaz poussiéreux se déplacent à faible vitesse sans changer la direction d'écoulement. Le processus est réalisé dans des conduits de décantation et des chambres de décantation des poussières (Fig. 1). Pour réduire la hauteur de dépôt des particules dans les chambres de décantation, de nombreuses étagères horizontales sont installées à une distance de 40 à 100 mm, divisant le flux de gaz en jets plats. La sédimentation par gravité n'est efficace que pour les grosses particules d'un diamètre supérieur à 50 à 100 microns et le degré de purification ne dépasse pas 40 à 50 %. La méthode ne convient que pour une purification préliminaire et grossière des gaz.

Chambres de décantation des poussières (Fig. 1). La sédimentation des particules en suspension dans le flux gazeux dans les chambres de décantation des poussières se produit sous l'influence de la gravité. Les conceptions les plus simples d'appareils de ce type sont des carneaux de décantation, parfois équipés de cloisons verticales pour une meilleure sédimentation des particules solides. Les chambres de décantation de poussière à plusieurs étagères sont largement utilisées pour nettoyer les gaz de four chauds.

La chambre de décantation des poussières se compose de : 1 - tuyau d'entrée ; 2 - tuyau de sortie ; 3 - corps ; 4 - bunker à particules en suspension.

La sédimentation inertielle est basée sur la tendance des particules en suspension à conserver leur direction de mouvement d'origine lorsque la direction du flux de gaz change. Parmi les dispositifs inertiels, les dépoussiéreurs à persiennes avec un grand nombre de fentes (lames) sont le plus souvent utilisés. Les gaz sont dépoussiérés, sortant par les fissures et changeant la direction du mouvement ; la vitesse du gaz à l'entrée de l'appareil est de 10 à 15 m/s. La résistance hydraulique de l'appareil est de 100 à 400 Pa (colonne d'eau de 10 à 40 mm). Particules de poussière avec d< 20 мкм в жалюзийных аппаратах не улавливаются. Степень очистки в зависимости от дисперсности частиц составляет 20-70%. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа. Помимо малой эффективности недостаток этого метода - быстрое истирание или забивание щелей.

Ces appareils sont faciles à fabriquer et à utiliser ; ils sont largement utilisés dans l’industrie. Mais l’efficacité de capture n’est pas toujours suffisante.

Les méthodes centrifuges de purification des gaz sont basées sur l'action de la force centrifuge qui se produit lorsque le flux de gaz à purifier tourne dans l'appareil de purification ou lorsque des parties de l'appareil lui-même tournent. Des cyclones (Fig. 2) de différents types sont utilisés comme appareils de dépoussiérage centrifuges : cyclones à batterie, dépoussiéreurs rotatifs (rotoclones), etc. Les cyclones sont le plus souvent utilisés dans l'industrie pour la sédimentation d'aérosols solides. Les cyclones se caractérisent par une productivité élevée en gaz, une simplicité de conception et une fiabilité opérationnelle. Le degré de dépoussiérage dépend de la taille des particules. Pour les cyclones performants, notamment les cyclones à batterie (d'une capacité supérieure à 20 000 m 3 /h), le degré d'épuration est d'environ 90 % avec un diamètre de particules d > 30 microns. Pour les particules avec d = 5-30 µm, le degré de purification est réduit à 80 %, et pour d == 2-5 µm il est inférieur à 40 %.

nettoyage des émissions industrielles de l'atmosphère

En figue. 2, de l'air est introduit tangentiellement dans le tuyau d'entrée (4) du cyclone, qui est un appareil de torsion. Le flux rotatif formé ici descend à travers l'espace annulaire formé par la partie cylindrique du cyclone (3) et le pot d'échappement (5), dans sa partie conique (2), puis, en continuant à tourner, sort du cyclone par le pot d'échappement. tuyau. (1) - dispositif de dépoussiérage.

Les forces aérodynamiques courbent la trajectoire des particules. Pendant le mouvement rotationnel vers le bas du flux de poussières, les particules de poussière atteignent la surface intérieure du cylindre et sont séparées du flux. Sous l'influence de la gravité et de l'effet entraîneur du flux, les particules séparées tombent et passent par la sortie de poussière dans la trémie.

Un degré plus élevé de purification de l'air de la poussière par rapport à un cyclone sec peut être obtenu dans les dépoussiéreurs de type humide (Fig. 3), dans lesquels la poussière est capturée à la suite du contact de particules avec un liquide mouillant. Ce contact peut se produire sur des parois mouillées circulant autour de l'air, sur des gouttes ou sur la surface libre de l'eau.

En figue. La figure 3 montre un cyclone avec un film d'eau. L'air poussiéreux est fourni tangentiellement à travers le conduit d'air (5) jusqu'à la partie inférieure de l'appareil à une vitesse de 15 à 21 m/s. Le flux d'air tourbillonnant, se déplaçant vers le haut, rencontre un film d'eau s'écoulant sur la surface du cylindre (2). L'air purifié est évacué de la partie supérieure de l'appareil (4) également tangentiellement dans le sens de rotation du flux d'air. Un cyclone à film d'eau ne possède pas de pot d'échappement, ce qui est typique des cyclones secs, ce qui permet de réduire le diamètre de sa partie cylindrique.

La surface intérieure du cyclone est irriguée en continu avec de l'eau provenant de buses (3) situées autour de la circonférence. Le film d'eau sur la surface interne du cyclone doit être continu, c'est pourquoi les buses sont installées de manière à ce que les jets d'eau soient dirigés tangentiellement à la surface du cylindre dans le sens de rotation du flux d'air. La poussière captée par le film d'eau s'écoule avec l'eau dans la partie conique du cyclone et est évacuée par un tuyau (1) immergé dans l'eau du décanteur. L'eau décantée est réinjectée dans le cyclone. La vitesse de l'air à l'entrée du cyclone est de 15 à 20 m/s. L'efficacité des cyclones avec film d'eau est de 88 à 89 % pour les poussières dont la taille des particules peut atteindre 5 microns et de 95 à 100 % pour les poussières contenant des particules plus grosses.

D'autres types de dépoussiéreurs centrifuges sont le rotoclone (Fig. 4) et l'épurateur (Fig. 5).

Les appareils à cyclone sont les plus courants dans l'industrie, car ils ne comportent aucune pièce mobile dans l'appareil et une grande fiabilité de fonctionnement à des températures de gaz allant jusqu'à 500 0 C, une collecte de poussière sèche, une résistance hydraulique presque constante de l'appareil, une facilité de fabrication et un haut degré de purification.

Riz. 4 - Laveuse à gaz avec tuyau inférieur central : 1 - tuyau d'entrée ; 2 - réservoir de liquide ; 3 - buse

Le gaz poussiéreux entre par le tuyau central, atteint la surface du liquide à grande vitesse et, en tournant à 180°, est évacué de l'appareil. Lors de l'impact, les particules de poussière pénètrent dans le liquide et sont périodiquement ou continuellement évacuées de l'appareil sous forme de boues.

Inconvénients : haute résistance hydraulique 1250-1500 Pa, mauvaise captation des particules inférieures à 5 microns.

Les épurateurs à buses creuses sont des colonnes de section ronde ou rectangulaire dans lesquelles se produit le contact entre les gaz et les gouttelettes de liquide pulvérisées par les buses. Selon le sens de déplacement des gaz et des liquides, les épurateurs creux sont divisés en contre-courant, à flux direct et à alimentation transversale en liquide. Pour le dépoussiérage humide, des appareils à mouvement anti-directionnel de gaz et de liquides sont généralement utilisés, moins souvent - avec une alimentation transversale en liquide. Les épurateurs creux à passage unique sont largement utilisés dans le refroidissement par évaporation des gaz.

Dans un épurateur à contre-courant (Fig. 5.), les gouttelettes des buses tombent vers le flux de gaz poussiéreux. Les gouttes doivent être suffisamment grosses pour ne pas être emportées par le flux gazeux dont la vitesse est habituellement vg = 0,61,2 m/s. Par conséquent, des buses de pulvérisation grossière fonctionnant à une pression de 0,3 à 0,4 MPa sont généralement installées dans les épurateurs de gaz. À des vitesses de gaz supérieures à 5 m/s, un éliminateur de gouttelettes doit être installé après l'épurateur de gaz.

Riz. 5 - Laveur à buses creuses : 1 - corps ; 2 - réseau de distribution de gaz ; 3 - buses

La hauteur de l'appareil est généralement 2,5 fois son diamètre (H = 2,5D). Les buses sont installées dans l'appareil en une ou plusieurs sections : parfois en rangées (jusqu'à 14-16 en coupe transversale), parfois uniquement le long de l'axe de l'appareil. Le jet des buses peut être dirigé verticalement de haut en bas. en bas ou à un certain angle par rapport au plan horizontal. Lorsque les buses sont disposées sur plusieurs niveaux, une installation combinée de pulvérisateurs est possible : une partie des torches est dirigée le long du flux de gaz, l'autre partie - dans la direction opposée. Pour une meilleure répartition des gaz sur la section transversale de l'appareil, une grille de distribution de gaz est installée en partie basse de l'épurateur.

Les épurateurs à buses creuses sont largement utilisés pour collecter les grosses poussières, ainsi que dans la réfrigération au gaz et la climatisation. La consommation spécifique de liquide est faible - de 0,5 à 8 l/m 3 de gaz purifié.

Les filtres sont également utilisés pour purifier les gaz. La filtration est basée sur le passage du gaz purifié à travers divers matériaux filtrants. Les cloisons filtrantes sont constituées d'éléments fibreux ou granulaires et sont classiquement divisées dans les types suivants.

Cloisons poreuses flexibles - matériaux textiles en fibres naturelles, synthétiques ou minérales, matériaux fibreux non tissés (feutre, papier, carton), feuilles alvéolaires (caoutchouc éponge, mousse polyuréthane, membranes filtrantes).

La filtration est une technique très courante pour la purification fine des gaz. Ses avantages sont le coût relativement faible de l'équipement (à l'exception des filtres métallo-céramiques) et la grande efficacité du nettoyage fin. Les inconvénients de la filtration sont une résistance hydraulique élevée et un colmatage rapide du matériau filtrant par la poussière.

3. Purification des émissions de substances gazeuses des entreprises industrielles

À l'heure actuelle, alors que la technologie sans déchets en est à ses balbutiements et qu'il n'existe pas encore d'entreprises totalement sans déchets, la tâche principale de la purification des gaz est d'amener la teneur en impuretés toxiques des impuretés du gaz aux concentrations maximales admissibles (MPC) établies par normes sanitaires.

Les méthodes industrielles de purification des émissions de gaz provenant des impuretés toxiques des gaz et des vapeurs peuvent être divisées en cinq groupes principaux :

1. Méthode d'absorption - consiste en l'absorption de composants individuels d'un mélange gazeux par un absorbant (absorbeur), qui est un liquide.

Les absorbants utilisés dans l'industrie sont évalués selon les indicateurs suivants :

1) capacité d'absorption, c'est-à-dire solubilité du composant extrait dans l'absorbeur en fonction de la température et de la pression ;

2) sélectivité, caractérisée par le rapport des solubilités des gaz séparés et des vitesses de leur absorption ;

3) pression de vapeur minimale pour éviter la contamination du gaz purifié par des vapeurs absorbantes ;

4) faible coût ;

5) aucun effet corrosif sur l'équipement.

L'eau, les solutions d'ammoniac, d'alcalis caustiques et carbonatés, les sels de manganèse, les éthanolamines, les huiles, les suspensions d'hydroxyde de calcium, d'oxydes de manganèse et de magnésium, le sulfate de magnésium, etc. sont utilisés comme absorbants. Par exemple, pour purifier les gaz d'ammoniac, de chlorure d'hydrogène et. le fluorure d'hydrogène comme absorbant Ils utilisent de l'eau, de l'acide sulfurique pour capter la vapeur d'eau et du pétrole pour capter les hydrocarbures aromatiques.

La purification par absorption est un processus continu et, en règle générale, cyclique, puisque l'absorption des impuretés s'accompagne généralement de la régénération de la solution d'absorption et de son retour au début du cycle de purification. Lors de l'absorption physique, la régénération de l'absorbant s'effectue par chauffage et réduction de la pression, entraînant la désorption de l'impureté gazeuse absorbée et sa concentration.

Pour mettre en œuvre le processus de nettoyage, des absorbeurs de différentes conceptions sont utilisés (film, emballés, tubulaires, etc.). Le plus courant est un épurateur emballé utilisé pour purifier les gaz du dioxyde de soufre, du sulfure d'hydrogène, du chlorure d'hydrogène, du chlore, du monoxyde et du dioxyde de carbone, des phénols, etc. Dans les épurateurs à garnissage, la vitesse des processus de transfert de masse est faible en raison du régime hydrodynamique de faible intensité de ces réacteurs, fonctionnant à une vitesse de gaz de 0,02 à 0,7 m/s. Les volumes des appareils sont donc importants et les installations sont encombrantes.

Riz. 6 - Autolaveuse garnie à irrigation transversale : 1 - corps ; 2 - buses ; 3 - dispositif d'irrigation ; 4 - grille de support ; 5 - buse; 6 - collecteur de boues

Les méthodes d'absorption se caractérisent par la continuité et la polyvalence du processus, l'efficacité et la capacité à extraire de grandes quantités d'impuretés des gaz. L'inconvénient de cette méthode est que les épurateurs à garnissage, les dispositifs à bulles et même à mousse assurent un degré d'extraction assez élevé des impuretés nocives (jusqu'à la concentration maximale admissible) et une régénération complète des absorbeurs uniquement avec un grand nombre d'étapes de purification. Par conséquent, les schémas technologiques de nettoyage humide sont généralement complexes, à plusieurs étages, et les réacteurs de traitement (en particulier les épurateurs) ont de grands volumes.

Tout processus de purification par absorption humide des gaz d'échappement des impuretés de gaz et de vapeur n'est conseillé que s'il est cyclique et sans déchets. Mais les systèmes de nettoyage humide cyclique ne sont compétitifs que lorsqu'ils sont combinés avec le nettoyage des poussières et le refroidissement des gaz.

2. Méthode de chimisorption - basée sur l'absorption de gaz et de vapeurs par des absorbeurs solides et liquides, entraînant la formation de composés légèrement volatils et légèrement solubles. La plupart des procédés de purification des gaz par chimisorption sont réversibles, c'est-à-dire Lorsque la température de la solution d'absorption augmente, les composés chimiques formés lors de la chimisorption se décomposent avec la régénération des composants actifs de la solution d'absorption et avec la désorption des impuretés absorbées du gaz. Cette technique constitue la base de la régénération des chimisorbants dans les systèmes d'épuration cyclique des gaz. La chimisorption est particulièrement applicable à la purification fine des gaz avec une concentration initiale d'impuretés relativement faible.

3. Méthode d'adsorption - basée sur la capture d'impuretés gazeuses nocives par la surface de solides, matériaux hautement poreux avec une surface spécifique développée.

Les méthodes d'adsorption sont utilisées à diverses fins technologiques - séparation des mélanges vapeur-gaz en composants avec séparation des fractions, séchage des gaz et pour le nettoyage sanitaire des gaz d'échappement. Récemment, les méthodes d'adsorption sont apparues comme un moyen fiable de protéger l'atmosphère des substances gazeuses toxiques, offrant la possibilité de concentrer et de recycler ces substances.

Les adsorbants industriels les plus souvent utilisés dans la purification des gaz sont le charbon actif, le gel de silice, le gel d'aluminium, les zéolites naturelles et synthétiques (tamis moléculaires). Les principales exigences des absorbants industriels sont une capacité d'absorption élevée, une sélectivité d'action (sélectivité), une stabilité thermique, une longue durée de vie sans modifier la structure et les propriétés de la surface et la possibilité d'une régénération facile. Le charbon actif est le plus souvent utilisé pour l’épuration des gaz sanitaires en raison de sa grande capacité d’absorption et de sa facilité de régénération. Différentes conceptions d'adsorbants sont connues (verticales, utilisées à faibles débits, horizontales, utilisées à forts débits, annulaires). La purification des gaz est réalisée à travers des couches fixes d'adsorbants et des couches mobiles. Le gaz à purifier traverse l'adsorbeur à une vitesse de 0,05 à 0,3 m/s. Après nettoyage, l'adsorbeur passe en régénération. Une installation d'adsorption, constituée de plusieurs réacteurs, fonctionne généralement en continu, puisqu'en même temps certains réacteurs sont en phase d'épuration, tandis que d'autres sont en phase de régénération, de refroidissement, etc. La régénération s'effectue par chauffage, par exemple par combustion de substances organiques, passage de vapeur chaude ou surchauffée, d'air, de gaz inerte (azote). Parfois, un adsorbant ayant perdu son activité (protégé par des poussières, de la résine) est complètement remplacé.

Les plus prometteurs sont les processus cycliques continus de purification des gaz par adsorption dans des réacteurs avec une couche d'adsorbant en mouvement ou en suspension, qui se caractérisent par des débits de gaz élevés (un ordre de grandeur supérieur à celui des réacteurs discontinus), une productivité de gaz élevée et une intensité de travail.

Avantages généraux des méthodes d'adsorption pour la purification des gaz :

1) purification en profondeur des gaz des impuretés toxiques ;

2) la relative facilité de régénération de ces impuretés avec leur transformation en produit commercial ou leur retour en production ; Le principe d’une technologie sans déchets est ainsi mis en œuvre. La méthode d'adsorption est particulièrement rationnelle pour éliminer les impuretés toxiques (composés organiques, vapeurs de mercure, etc.) contenues en faibles concentrations, c'est-à-dire comme étape finale du nettoyage sanitaire des gaz résiduaires.

L’inconvénient de la plupart des installations d’adsorption est la fréquence.

4. Méthode d'oxydation catalytique - basée sur l'élimination des impuretés du gaz purifié en présence de catalyseurs.

L'action des catalyseurs se manifeste par l'interaction chimique intermédiaire du catalyseur avec les substances en réaction, entraînant la formation de composés intermédiaires.

Les métaux et leurs composés (oxydes de cuivre, manganèse, etc.) sont utilisés comme catalyseurs. Les catalyseurs se présentent sous la forme de billes, d'anneaux ou d'autres formes. Cette méthode est particulièrement largement utilisée pour l’épuration des gaz d’échappement. À la suite de réactions catalytiques, les impuretés présentes dans le gaz sont converties en d'autres composés, c'est-à-dire contrairement aux méthodes considérées, les impuretés ne sont pas extraites du gaz, mais sont transformées en composés inoffensifs dont la présence est acceptable dans les gaz d'échappement, ou en composés facilement éliminables du flux gazeux. Si les substances formées doivent être éliminées, des opérations supplémentaires sont nécessaires (par exemple, extraction avec des absorbants liquides ou solides).

Les méthodes catalytiques sont de plus en plus répandues en raison de la purification en profondeur des gaz des impuretés toxiques (jusqu'à 99,9 %) à des températures relativement basses et à une pression normale, ainsi qu'à de très faibles concentrations initiales d'impuretés. Les méthodes catalytiques permettent d'utiliser la chaleur de réaction, c'est-à-dire créer des systèmes de technologie énergétique. Les installations de traitement catalytique sont faciles à exploiter et de petite taille.

L'inconvénient de nombreux procédés de purification catalytique est la formation de nouvelles substances qui doivent être éliminées du gaz par d'autres méthodes (absorption, adsorption), ce qui complique l'installation et réduit l'effet économique global.

5. La méthode thermique consiste à purifier les gaz avant de les rejeter dans l’atmosphère par postcombustion à haute température.

Les méthodes thermiques de neutralisation des émissions de gaz sont applicables à des concentrations élevées de polluants organiques inflammables ou de monoxyde de carbone. La méthode la plus simple, le torchage, est possible lorsque la concentration de polluants inflammables est proche de la limite inférieure d'inflammabilité. Dans ce cas, les impuretés servent de combustible, la température du processus est de 750 à 900°C et la chaleur de combustion des impuretés peut être utilisée.

Lorsque la concentration d'impuretés inflammables est inférieure à la limite inférieure d'inflammabilité, il est nécessaire d'apporter une certaine quantité de chaleur depuis l'extérieur. Le plus souvent, la chaleur est fournie en ajoutant du gaz combustible et en le brûlant dans le gaz purifié. Les gaz combustibles traversent un système de récupération de chaleur et sont rejetés dans l'atmosphère.

De tels systèmes de technologie énergétique sont utilisés lorsque la teneur en impuretés inflammables est suffisamment élevée, sinon la consommation de gaz combustible ajouté augmente.

Sources utilisées

1. Doctrine environnementale de la Fédération de Russie. Site officiel du Service d'État pour la protection de l'environnement de Russie - eco-net/

2. Vnukov A.K., Protection de l'atmosphère contre les émissions des installations énergétiques. Répertoire, M. : Energoatomizdat, 2001

Publié sur Allbest.ru

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La pollution atmosphérique est l'introduction dans l'air de substances chimiques, physiques et biologiques qui n'en sont pas caractéristiques ou une modification de leur concentration naturelle. Dans des conditions de technogenèse active, ce problème est devenu extrêmement aigu et a nécessité le développement d'un ensemble de mesures visant à réduire ses divers impacts négatifs.

Actuellement, on peut distinguer les groupes de mesures suivants visant à prévenir la pollution de l'air : technologiques, de planification et sanitaires-techniques. En tant que groupe spécial, il convient de noter les mesures de nature juridique et économique, qui seront discutées au chapitre. dix.

Activités technologiques, visant principalement la mise en œuvre de l’un des principes de la gestion rationnelle de l’environnement, qui est l’écologisation de la production. Cela signifie similariser les processus de production, c'est-à-dire cycles des ressources, cycles fermés naturels des substances dans la biosphère. L’écologisation repose sur le développement et la mise en œuvre de technologies produisant peu de déchets et économisant l’énergie et les ressources. En fait, une technologie sans déchets est en principe impossible en raison de la loi de conservation de la matière. Bien entendu, dans les cycles biogéochimiques naturels, une partie de la substance est également constamment exclue de la circulation, cependant, il existe une différence fondamentale entre ces processus et les cycles des ressources : dans la nature, la substance ne pollue pas l'environnement et ne va pas dans les déchets. , mais en réserve.

Ce groupe comprend également le remplacement des substances nocives dans la production par des substances moins nocives ou inoffensives, la purification des matières premières des impuretés nocives (désulfuration du carburant avant combustion), le remplacement des méthodes sèches de traitement des matériaux produisant de la poussière par des méthodes humides, le remplacement de la flamme chauffage par chauffage électrique, étanchéité des processus, utilisation de transports hydrauliques et pneumatiques lors du transport de matériaux produisant des poussières, remplacement des processus intermittents par des processus continus.

Au groupe activités de planification comprend un ensemble de techniques, parmi lesquelles la prise en compte de la rose des vents, le zonage du territoire de la ville, l'organisation de zones de protection sanitaire, l'aménagement paysager des zones peuplées et l'aménagement des zones résidentielles.

En règle générale, les zones industrielles sont situées dans des zones bien ventilées de la ville, sous le vent des zones résidentielles. Ils prennent en compte non seulement la rose des vents annuelle moyenne, mais également les roses saisonnières, ainsi que les vitesses du vent dans certaines directions.

La fonction de protection du bâtiment est connue, c'est pourquoi un zonage pour l'aménagement des îlots bordant les rues principales est en cours d'élaboration. Il est recommandé de construire la zone la plus proche de l'autoroute avec des bâtiments d'utilité publique, la suivante avec des bâtiments de faible hauteur, la troisième zone avec des bâtiments de grande hauteur et la quatrième avec des institutions pour enfants et médicales, c'est-à-dire. développements avec des exigences accrues en matière de qualité de l’air. Pour lutter contre la pollution de l’air dans les zones résidentielles due aux gaz d’échappement des véhicules, le type de développement compte également. Il est conseillé d'utiliser des méthodes de développement fermées uniquement dans les villes où prédominent des vents à grande vitesse (supérieurs à 5 m/s). Les espaces verts intra-îlots et l'aménagement paysager des rues principales sont également d'une grande importance pour réduire la pollution de l'air dans les zones peuplées.

Dans les cas où les indicateurs environnementaux et hygiéniques dépassent les normes, il est nécessaire de mesures sanitaires:, consistant à inclure dans le système des dispositifs d'élimination des émissions technologiques et de ventilation pour les nettoyer des impuretés.

Les dispositifs de purification des émissions atmosphériques sont divisés en : dépoussiéreurs (secs, humides, filtres, etc.) ; dévésiculeurs (basse vitesse et haute vitesse); appareils de collecte de vapeurs et de gaz (absorption, chimisorption, adsorption et neutralisants); dispositifs de nettoyage à plusieurs étages (dépoussiéreurs et collecteurs de gaz, collecteurs de brouillards et d'impuretés solides, dépoussiéreurs à plusieurs étages). Le fonctionnement de tels appareils est caractérisé par un certain nombre de paramètres, dont les principaux sont l'efficacité du nettoyage, la résistance hydraulique et la consommation électrique.

Efficacité du nettoyage

où c in et c out sont les concentrations massiques d'impuretés dans le gaz, respectivement, avant et après l'appareil.

Dans certains cas, la notion d'efficacité de nettoyage fractionné est utilisée pour les poussières :

où c entrée j et de l'extérieur, - concentrations massiques i-Pi fractions de poussière avant et après le dépoussiéreur, respectivement.

Pour évaluer l'efficacité du processus de nettoyage, le coefficient de pénétration de la substance est également utilisé. À via un appareil de nettoyage :

Comme il ressort des formules (5.2) et (5.3), le coefficient de percée et l'efficacité de nettoyage sont liés par la relation K = 1 - G.

Résistance hydraulique des appareils nettoyage Ar défini comme la différence de pression du débit d'air à l'entrée de l'appareil r dans et quittez /; se tirer d'affaire. Signification Ar trouvé expérimentalement ou calculé à l'aide de la formule

où ?, est le coefficient de résistance hydraulique de l'appareil ; r et W- densité et vitesse de l'air, respectivement, dans la section de conception de l'appareil.

Pendant le processus de nettoyage, la résistance hydraulique de l'appareil augmente, par conséquent, lorsqu'une certaine valeur régulée est atteinte, le processus de nettoyage doit être arrêté et l'appareil doit être régénéré ou remplacé.

Puissance N le stimulateur du mouvement de l'air est déterminé par la résistance hydraulique et le débit volumétrique Q gaz purifié :

Où k- facteur de réserve de marche, généralement k = 1,1 -2- 1,15 ; g|m - efficacité de la transmission de puissance du moteur électrique au ventilateur, généralement c m = = 0,92 0,95 ; g| c - efficacité du ventilateur, généralement g| c = 0,65 -2- 0,8.

La gamme d'appareils permettant de purifier l'air des impuretés est très étendue, ce qui s'explique par la variété et la complexité des technologies modernes. Reçu une reconnaissance bien méritée parmi les appareils de purification de l'air pour l'élimination des particules. dépoussiéreurs secs - cyclones (Fig. 5.2) de différents types (cylindriques et coniques). L'air contaminé est introduit dans le cyclone par un tuyau 2 tangentiel à la surface intérieure du boîtier 1 et effectue un mouvement de rotation-translation le long du corps vers la trémie 4. Sous l'influence de la force centrifuge, les particules de poussière forment une couche sur la paroi du cyclone qui, avec une partie de l'air, pénètre dans la trémie. Libéré de la poussière, le vortex d'air résultant sort de la trémie et quitte le cyclone par le tuyau de sortie 3.

Riz. 5.2.

Utilisé pour nettoyer de grandes masses cyclones à batterie, composé d'un grand nombre d'éléments cycloniques installés en parallèle. Structurellement, ils sont regroupés en un seul boîtier et disposent d'une alimentation et d'une sortie de gaz communes. L'expérience dans le fonctionnement des cyclones à batterie a montré que l'efficacité de nettoyage de ces cyclones est quelque peu inférieure à l'efficacité des éléments individuels en raison du flux de gaz entre les éléments du cyclone.

Pour une purification fine de l'air des particules et des gouttelettes, divers filtres. Le processus de filtration consiste à retenir les particules d'impuretés sur des cloisons poreuses au fur et à mesure que les médias dispersés les traversent (Fig. 5.3).

Riz. 53.

Le filtre est un boîtier 1 , séparés par une cloison poreuse (élément filtrant) 2 dans deux cavités. Les gaz contaminés pénètrent dans le filtre et sont nettoyés lorsqu'ils traversent l'élément filtrant. Les particules d'impuretés se déposent sur la partie d'entrée de la cloison poreuse, formant une couche à la surface de la cloison 3> et s'attarde dans les pores. Pour les particules nouvellement arrivées, cette couche devient une partie du déflecteur du filtre, ce qui augmente l'efficacité du nettoyage du filtre et la chute de pression à travers l'élément filtrant. Le dépôt de particules à la surface des pores de l'élément filtrant résulte de l'action combinée de l'effet tactile, ainsi que des effets diffus, inertiels et gravitationnels.

Les filtres sont classés selon différents critères : type d'élément filtrant, conception et fonction du filtre, nettoyage, etc.

Selon le type d'élément filtrant, ils sont : à couches granulaires (fixées, coulées librement, fluidisées) ; avec cloisons poreuses souples (tissus, feutres, nattes de fibres, caoutchouc spongieux, mousse polyuréthane, etc.) ; avec cloisons poreuses semi-rigides (mailles tricotées et tissées, spirales pressées, etc.) ; avec cloisons poreuses rigides (céramiques poreuses, métaux poreux, etc.).

Nettoyage électrique(précipitateurs électriques) sont l'un des types les plus avancés de purification de l'air des poussières en suspension et des particules de brouillard. Ce procédé est basé sur l'ionisation de l'air, le transfert de charge ionique aux particules d'impuretés et le dépôt de ces dernières sur des électrodes collectrices et corona.

Appareils d'épuration des gaz humides - dépoussiéreurs humides- sont largement utilisés, car ils se caractérisent par une efficacité de nettoyage élevée des poussières fines avec j 4> 0,3 microns, ainsi que la capacité de nettoyer l'air chauffé de la poussière. Le champ d'application de leur application est limité par un certain nombre d'inconvénients : la formation de boues lors du processus de nettoyage, qui nécessite des systèmes spéciaux pour leur traitement ; élimination de l'humidité dans l'atmosphère et formation de dépôts dans les conduits d'évacuation lorsque l'air est refroidi jusqu'à la température du point de rosée ; la nécessité de créer des systèmes de circulation pour l'alimentation en eau du dépoussiéreur.

Les appareils de nettoyage humide fonctionnent sur le principe du dépôt de particules de poussière sur la surface soit de gouttelettes, soit d'un film de liquide sous l'influence des forces d'inertie et du mouvement brownien.

Parmi les dispositifs de nettoyage humide avec dépôt de particules de poussière à la surface des gouttelettes, les plus applicables en pratique sont : Épurateurs Venturi(Fig. 5.4). La partie principale de l'épurateur est la buse Venturi 2. Un flux d'air poussiéreux est fourni à sa partie confusion et à travers des buses centrifuges 1 - liquide pour l'irrigation. Dans la partie d'échappement de la buse, l'air est accéléré à partir de la vitesse d'entrée (W r= 15 -s- 20 m/s) jusqu'à une vitesse dans la section étroite de la buse de 80 à 200 m/s ou plus. Le processus de dépôt de poussière sur les gouttelettes de liquide est déterminé par la masse du liquide, la surface développée des gouttelettes et la vitesse relative élevée du liquide et des particules de poussière dans la partie confondante de la buse. L'efficacité du nettoyage dépend en grande partie de l'uniformité de la répartition du liquide sur la section transversale de la partie convergente de la buse. Dans la partie diffuseur de la buse, le débit est ralenti jusqu'à une vitesse de 15-20 m/s et introduit dans l'éliminateur de gouttelettes. 3, généralement réalisé sous la forme d'un cyclone à flux direct.

Riz. 5.4.

Les épurateurs Venturi offrent une efficacité de nettoyage élevée à partir d'aérosols avec une concentration initiale d'impuretés allant jusqu'à 100 g/m 3 . Ils sont également largement utilisés dans les systèmes de désembuage de l'air, où leur efficacité atteint 0,999, ce qui est tout à fait comparable aux filtres à haute efficacité.

Pour purifier l'air des brouillards d'acides, d'alcalis, d'huiles et d'autres liquides, des filtres en fibre sont utilisés - éliminateurs de brouillard, dont le principe de fonctionnement repose sur le dépôt de gouttelettes à la surface des pores suivi d'un écoulement de liquide à travers les fibres dans la partie inférieure du dévésiculeur. Le dépôt de gouttelettes de liquide se produit sous l'influence du mouvement brownien ou d'un mécanisme inertiel de séparation des particules polluantes de la phase gazeuse sur les éléments filtrants.

Absorption- purification des émissions de gaz et de vapeurs, basée sur l'absorption de ces dernières par un liquide dans des dispositifs spéciaux - absorbeurs. La condition la plus importante pour l'applicabilité de la méthode est la solubilité des vapeurs ou des gaz dans l'absorbant, évaluée par sa capacité d'absorption. Dans la plupart des cas, l'eau est utilisée comme absorbant, mais dans certains cas, il est nécessaire de recourir à des liquides spéciaux de composition assez complexe. L'absorption des gaz et des impuretés vapeurs se produit dans le processus de contre-mouvement de l'air contaminé par le bas et de l'absorbant entrant par le haut à travers le gicleur. 2 sur les buses 1 (Fig. 5.5). Structurellement, les absorbeurs sont mis en œuvre sous la forme de tours à garnissage, de mousse bouillonnante, de pulvérisation et autres dispositifs.

Riz. 5.5. Schéma de la tour emballée :

1 - buse; 2 - arroseur

Chimisorption est basé sur l'absorption de gaz et de vapeurs par des absorbeurs liquides ou solides avec formation de composés chimiques peu solubles ou légèrement volatils. Les réactions se produisant dans ce cas sont principalement exothermiques et réversibles. Par conséquent, lorsque la température de la solution augmente, le composé chimique résultant se décompose avec la libération des éléments d'origine.

La capacité d'absorption d'un chimisorbant est presque indépendante de la pression, la chimisorption est donc plus bénéfique lorsque la concentration de substances nocives dans les gaz d'échappement est faible.

Les principaux dispositifs permettant de mettre en œuvre le procédé sont les tours à garnissage, les dispositifs à mousse bouillonnante, les épurateurs Venturi, etc. La chimisorption est l'une des méthodes courantes de purification de l'air pollué des oxydes d'azote (efficacité de purification des oxydes d'azote 0,17-0,86) et des vapeurs acides (efficacité de purification 0,95).

Adsorption basé sur la capacité de certains solides finement divisés ( adsorbants) extraire et concentrer sélectivement les composants individuels du mélange gazeux sur sa surface. Des substances ayant une grande surface par unité de masse (charbons actifs, ainsi que des oxydes simples et complexes - alumine activée, gel de silice, oxyde d'aluminium activé, zéolites synthétiques ou tamis moléculaires) sont utilisées comme adsorbants ou absorbeurs.

Les adsorbeurs sont utilisés pour purifier l'air des vapeurs organiques, éliminer les odeurs désagréables et les impuretés gazeuses contenues en petites quantités dans les émissions industrielles, ainsi que les solvants volatils et un certain nombre d'autres gaz.

Structurellement, les adsorbeurs sont réalisés sous la forme de conteneurs remplis d'un adsorbant poreux, à travers lequel est filtré le flux de gaz en cours de purification. Les cartouches avec adsorbant sont largement utilisées dans les respirateurs et les masques à gaz.

Neutralisation thermique est basé sur la capacité des gaz et des vapeurs inflammables présents dans les émissions de ventilation ou de processus à brûler pour former des substances moins toxiques. Pour cette méthode, on utilise des neutralisants qui utilisent différents schémas de neutralisation thermique : combustion directe ; oxydation thermique; postcombustion catalytique.

La combustion directe est utilisée dans les cas où les gaz épurés disposent d'une énergie importante et suffisante pour entretenir la combustion (torche de déchets combustibles en pétrochimie).

L'oxydation thermique est utilisée dans les cas où les gaz à purifier ont une température élevée mais ne contiennent pas suffisamment d'oxygène ou lorsque la concentration de substances inflammables est faible et insuffisante pour entretenir une flamme.

Dans le premier cas, le processus d'oxydation thermique est réalisé dans une chambre avec apport d'air frais (postcombustion du monoxyde de carbone et des hydrocarbures), et dans le second cas, avec un apport supplémentaire de gaz naturel.

La postcombustion catalytique est utilisée pour convertir les composants toxiques contenus dans les gaz d'échappement en composants non toxiques ou moins toxiques en les mettant en contact avec des catalyseurs. Pour mettre en œuvre le procédé, il est nécessaire, en plus de l'utilisation de catalyseurs, de maintenir des paramètres d'écoulement de gaz tels que la température et la vitesse du gaz. Le platine, le palladium, le cuivre, etc. sont utilisés comme catalyseurs.

Les pots catalytiques sont utilisés pour neutraliser le monoxyde de carbone, les hydrocarbures volatils, les solvants, les gaz d'échappement, etc.

Pour une purification très efficace des émissions à plusieurs composants (avec purification simultanée des impuretés solides et gazeuses, lors de la purification des impuretés solides et des gouttelettes, etc.), il est nécessaire d'utiliser dispositifs de nettoyage à plusieurs étapes. Dans ce cas, les gaz à purifier traversent séquentiellement plusieurs dispositifs de purification autonomes ou une unité comprenant plusieurs étapes de purification.

Dans un système d'appareils connectés en série, l'efficacité globale de nettoyage d) est déterminée par l'expression

où gr, g| 2 ,G| n - efficacité de nettoyage 1, 2 et P. les appareils.