Проектирование систем очистки выбросов цеха литья пластмасс

медицинской практике. Экспериментально доказано, что токсические свойства

формальдегида могут оказывать на млекопитающих мутагенный и канцерогенный,

эмбриотоксический и нейротоксический эффекты. У лиц, имеющих ингаляционное

воздействие, формальдегид является метаболитом организма и способствует

развитию инфекционных заболеваний. В настоящее время особое внимание

уделяется исследованиям, связанным с воздействиями формальдегида на детей,

беременных женщин, пожилых людей и лиц с хроническими заболеваниями.

Показано, что формальдегид оказывает особое влияние на подвижность

цилиарных структур носа, бронхов, функцию альвеолярных макрофагов и других

защитных механизмов, а также на органы иммунной системы. Результаты

исследований экологической токсичности формальдегида и его воздействия на

человека, наземных и водных животных и растительные организмы

свидетельствуют о значительном полиморфизме биологических эффектов его в

современных условиях на всю биосферу и особенно на организм человека и

необходимости создания предохранительных и профилактических мер [ ].

Метиловый спирт (карбинол метанол) СН3ОН

Химические свойства. При окислении образует последовательно

формальдегид, затем муравьиную кислоту и, наконец, двуокись углерода.

Нижний предел воспламеняемости в смеси с воздухом 3,5%.

Сильный, преимущественно нервный и сосудистый яд с резко выраженным

кумулятивным действием. При вдыхании паров метилового спирта типичны

поражения зрительного нерва и сетчатки глаз. Пары сильно раздражают

слизистые оболочки дыхательных путей и глаз.

Картина отравления и токсические концентрации: симптомы хронических

отравлений: головокружение, мерцание в глазах, коньюктивит, головная боль,

бессонница, повышенная утомляемость, желудочно-кишечные расстройства и

проходящее нарушение зрения. Отравление чаще всего развивается в течение

нескольких дней или еще медленнее. Вдыханию очень высоких концентраций

паров спирта препятствует вызываемое ими раздражение дыхательных путей и

коньюктивиты. При малых концентрациях отравление развивается постепенно,

выражаясь в раздражении слизистых оболочек, подверженности заболеваниям

дыхательных путей, головных болях, звоне в ушах, дрожании, невритах,

расстройствах зрения.

Предельно-допустимая концентрация 0,05 мг/л

Ацетон (диметилкетон, пропанон) С3Н6О

Прозрачная бесцветная жидкость с характерным запахом. Температура

кипения 56,240С. Смешивается с водой во всех соотношениях. Порог ощущения

запаха 40-70 мг/л; в этой концентрации не влияет на вкус, цвет и

прозрачность воды. Порог привкуса 12 мг/л.

Нижний предел воспламеняемости в смеси с воздухом 2,25%.

Действует как наркотик, последовательно поражая все отделы

центральной нервной системы и прежде всего нарушая условно-рефлекторную

деятельность. При вдыхании в течении длительного времени накапливается в

организме; поэтому токсический эффект зависит не только от концентрации, но

и от времени действия.

Предельно-допустимая концентрация 0,2 мг/л

Дибутилфталат (дибутиловый эфир о-фталиевой кислоты)

Жидкость практически без запаха. Температура кипения 3400С.

Растворимость в воде 0,04%.

Туман дибутилфталата вызывает раздражение верхних дыхательных путей

и глаз, двигательное возбуждение с последующим состоянием угнетения [

].

При переработке пластмасс, в результате испарения материала , с

последующей конденсацией в воздухе образуется пыль пластмасс: полиэтилена,

полиамида, полипропилена, полистирола – пыль органическая.

6.1.2 Методы очистки выбросов

Защита окружающей среды от загрязнений включает, с одной стороны,

специальные методы и оборудование для очистки газовых и жидких сред,

переработки отходов и шламов, вторичного использования теплоты и

максимального снижения теплового загрязнения. С другой стороны, для этого

разрабатывают технологические процессы и оборудование, отвечающие

требованиям промышленной экологии, причем технику защиты окружающей среды

применяют практически на всех этапах технологий. Предлагаемые к

рассмотрению методы и устройства защиты окружающей среды сгруппированы по

типу очищаемой среды (газовая, жидкая, твердая, комбинированная) или

вторично используемого отхода в зависимости от его характеристик.

Газообразные промышленные отходы включают в себя не вступившие в

реакции газы (компоненты) исходного сырья; газообразные продукты;

отработанный воздух окислительных процессов; сжатый (компрессорный) воздух

для транспортировки порошковых материалов, для сушки, нагрева, охлаждения и

регенерации катализаторов; для продувки осадков на фильтровальных тканях и

других элементах; индивидуальные газы (аммиак, водород, диоксид серы и

др.); смеси нескольких компонентов (азотоводородная смесь, аммиачно-

воздушная смесь, смесь диоксида серы и фосгена);

газопылевые потоки различных технологий; отходящие дымовые газы

термических реакторов, топок и др., а также отходы газов, образующиеся при

вентиляции рабочих мест и помещений. Кроме этого, все порошковые технологии

сопровождаются интенсивным выделением газопылевых отходов. Пылеобразование

происходит в процессах измельчения, классификации, смешения, сушки и

транспортирования порошковых и гранулированных сыпучих материалов [

].

Для очистки газообразных и газопылевых выбросов с целью их

обезвреживания или извлечения из них дорогих и дефицитных компонентов

применяют различное очистное оборудование и соответствующие технологические

приемы.

В настоящее время методы очистки запыленных газов классифицируют на

следующие группы:

I. «Сухие» механические пылеуловители.

II. Пористые фильтры.

III. Электрофильтры.

IV. «Мокрые» пылеулавливающие аппараты.

Механические («сухие») пылеуловители

Такие пылеуловители условно делятся на три группы:

- пылеосадительные камеры, принцип работы которых основан на

действии силы тяжести (гравитационной силы);

- инерционные пылеуловители, принцип работы которых основан на

действии силы инерции;

- циклоны, батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители, принцип

работы которых основан на действии центробежной силы.

Пылеуловительная камера

Представляет собой пустотелый или с горизонтальными полками во

внутренней полости прямоугольный короб, в нижней части которого имеется

отверстие или бункер для сбора пыли (рисунок 6.1).

[pic]

а – полая камера; б - с горизонтальными полками; в, г - с

вертикальными перегородками: I - запыленный газ; II - очищенный газ; III -

пыль; 1 - корпус; 2 - бункер; 3 - штуцер для удаления; 4 - полки; 5 –

перегородки

Рисунок 6.1 - Пылеосадительные камеры

Скорость газа в камерах составляет 0,2-1,5 м/с, гидравлическое

сопротивление 50-150 Па. Пылеосадительные камеры пригодны для улавливания

крупных частиц размером не менее 50 мкм. Степень очистки газа в камерах не

превышает 40-50%. Продолжительность прохождения т(с) газами осадительной

камеры при равномерном распределении газового потока по ее сечению

составляет:

[pic]

где Vk, - объем камеры, м3; Vг- объемный расход газов, м3/с; L -

длина камеры, м; В- ширина камеры, м; Н- высота камеры, м.

Инерционные пылеуловители

В инерционных пылеуловителях для изменения направления движения

газов устанавливают перегородки (рисунок 6.2). При этом наряду с силой

тяжести действуют и силы инерции. Пылевые частицы, стремясь сохранить

направление движения после изменения направления движения потока газов,

осаждаются в бункере. Газ в инерционном аппарате поступает со скоростью 5-

15 м/с. Эти аппараты отличаются от обычных пылеосадительных камер большим

сопротивлением и высокой степенью очистки газа [ ].

[pic]

а - камера с перегородкой; б - камера с расширяющимся конусом; в -

камера с заглубленным бункером.

Рисунок 6.2 - Инерционные пылеуловители с различными способами

подачи и распределения газового потока

Большое внимание при проектировании пневмотранспортных и других

устройств пылеочистки необходимо уделять узлам отделения материала от

транспортирующего воздуха - разгрузочным и пылеулавливающим устройствам

(циклонам, фильтрам и т.п.). В зависимости от способа отделения материала в

системах пневмотранспорта используют объемные разгрузочные устройства и

центробежные циклоны. Выбор того или иного типа устройства зависит от

конкретных условий работы установок и требований, предъявляемых к его

работе: наибольшее значение коэффициента осаждения материала, минимальное

сопротивление разгрузочного устройства, надежность в эксплуатации.

Центробежные циклоны

Предпочтение отдается центробежным циклонам, выполняющим

одновременно и роль пылеулавливающего аппарата. Эффективность улавливания

пыли в циклонах повышается с уменьшением диаметра корпуса, но при этом

снижается их пропускная способность. Для обеспечения соответствующей

производительности пневмотранспортной установки небольшие циклоны

группируют в батарею. Коэффициент пылеулавливания батареи циклонов

составляет 0,76-0,85 и несколько повышается с увеличением входной скорости

(с 11 до 23 м/с). Использование вместо циклонов вихревых пылеуловителей

обеспечивает улавливание частиц пыли размером 5-7 мкм.

Воздух после разгрузочных устройств или циклонов, насыщенный

субмикронными частицами, должен направляться на доочистку в пылеуловители.

При выборе типа пылеуловителя в условиях работы таких установок учитывают

следующие показатели:

- степень пылеулавливания, равную отношению количества пыли,

задержанной пылеуловителем, к количеству пыли, содержащейся в воздухе при

его поступлении в пылеуловитель;

- сопротивление пылеуловителя, от которого зависит экономичность

процесса пылеулавливания;

- габаритные размеры и масса пылеуловителя, надежность и простота

его обслуживания.

Циклоны рекомендуется использовать для предварительной очистки

газов и устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например,

фильтрами или электрофильтрами) очистки.

Основными элементами циклонов являются корпус, выхлопная труба и

бункер. Газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок,

приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под

действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и

выхлопной трубой. Уловленная пыль ссыпается в бункер, а очищенный газ

выбрасывается через выхлопную трубу (рисунок 6.3).

В зависимости от производительности циклоны можно устанавливать по

одному (одиночные циклоны) или объединять в группы из двух, четырех, шести

или восьми циклонов (групповые циклоны).

[pic]

1 - коническая часть циклона; 2 - цилиндрическая часть циклона; 3 -

винтообразная крышка; 4 - камера очищенного газа; 5 - патрубок входа

запыленного газа; 6 - выхлопная труба; 7 -бункер; 8 - люк; 9 - опорный

пояс; 10 - пылевыпускное отверстие. Рисунок 6.3 - Циклон

типа ЦН-15П

Батарейные циклоны

Конструктивной особенностью последних является то, что закручивание

газового потока и улавливание пыли в них обеспечивается размещенными в

корпусе аппарата циклонными элементами [ ].

Ниже приведена техническая характеристика наиболее

распространенного на производстве циклона ЦН-15:

- допустимая запыленность газа, г/м3:

для слабослипающихся пылей - не более 1000;

для среднесливающихся пылей - 250;

- температура очищаемого газа, °С - не более 400;

- давление (разрежение), кПа (кг/см2) - не более 5 (500);

- коэффициент гидравлического сопротивления:

для одиночных циклонов - 147;

для групповых циклонов - 175-182;

- эффективность очистки (от пыли dm = 20 мкм, при скорости

газопылевого потока 3,5 м/с и диаметре циклона 100 мм), % - 78.

Для расчетов режимов и выбора марки (конструкции) циклона

необходимы следующие исходные данные: количество очищаемого газа при

рабочих условиях Vг, мЭ/с; плотность газа при рабочих условиях р, кг/м3;

динамическая вязкость газа при рабочей температуре (; дисперсный состав

пыли, задаваемый двумя параметрами dm и lg (r; запыленность газа С(х, г/м3;

плотность частиц рч, кг/м3; требуемая эффективность очистки газа (.

Пористые фильтры

Для очистки запыленных газов все большее распространение получает

на последних ступенях сухая очистка рукавными фильтрами. Степень очистки

газов в них при соблюдении правил технической эксплуатации достигает 99,9%.

Классификация рукавных фильтров возможна по следующим признакам:

- форме фильтровальных элементов (рукавные, плоские, клиновые и

др.) и наличию в них опорных устройств (каркасные, рамные);

- месту расположения вентилятора относительно фильтра (всасывающие,

работающие под разрежением, и нагнетательные, работающие под давлением);

- способу регенерации ткани (встряхиваемые, с обратной продувкой, с

импульсной продувкой и др.);

- наличию и форме корпуса для размещения ткани - прямоугольные,

цилиндрические, открытые (бескамерные);

- числу секций в установке (однокамерные и многокамерные);

- виду используемой ткани (например, стеклотканевые).

В качестве фильтровальных материалов применяют ткани из природных

волокон (хлопчатобумажные и шерстяные), ткани из синтетических волокон

(нитроновые, лавсановые, полипропиленовые и др.), а также стеклоткани.

Наиболее распространены лавсан, терилен, дакрон, нитрон, орлон, оксалон,

сульфон. Последние два материала представляют полиамидную группу волокон,

обладающих термостойкостью при температуре 250-280 °С. Для фильтровальных

тканей наиболее характерно саржевое переплетение. Применяют также нетканые

материалы - фетры, изготовленные свойлачиванием шерсти и синтетических

волокон.

Рассмотрим подробнее группу материалов из нетканых иглопробивных

фильтровальных полотен, наиболее перспективных в производстве порошковых

материалов. Таллинской фирмой «Мистра» предлагаются полотна марок «Фильтра-

220», «Фильтра-330», «Фильтра-550» для использования их в аспирационных или

вакуумных рукавах и карманных (мешочных) фильтрах очистки газов,

пылеулавливания технологических продуктов, а также в системах вентиляции.

Нетканые иглопробивные полотна характеризуются следующими

показателями (таблица 6.1):

Таблица 6.1 Технические показатели фильтровальных полотен

|Наименование |«Фильтра-550» |«Фильтра-330» |

|1 |2 |3 |

|Поверхностная плотность, г/м2 | 550±28 |330±17 |

|Ширина, см | 150±3 |145±3 |

|Толщина, мм | | |

| |2±0,3 |1,3±0,2 |

|Воздухопроницаемость, дм3/м2 с), | 150±50| |

|при перепаде давления 50 Па | |250±50 |

|Разрывная нагрузка, Н, не менее | 1000| |

|по длине по ширине | |400 |

|Удлинение при разрыве, % по длине| 80 - | 80 -|

|по ширине |90 |90 |

|Нормированная влажность, % | 1| |

| | |1 |

Промышленные испытания материала «Фильтра-550» в производстве

сепарированного мела показали степень очистки 99,9% при улавливании пыли,

75% которой составляет фракция с диаметром частиц 1-5 мкм.

Срок службы фильтровального материала не менее одного года. Верхний

предел рабочих температур составляет 140-150 °С.

В «Мистре» создано и более термостойкое полотно, используемое при

температуре до 210-220 °С. В зависимости от вида ткани допустимая удельная

газовая нагрузка составляет 0,6-1,2 м3/(м2*мин) для хлопчатобумажной или

шерстяной; 0,5-1 -для синтетической; 0,3-0,9 м3 /(м2*мин) - для

стеклоткани.

Нагнетательный рукавный фильтр

Нагнетательный рукавный фильтр работает следующим образом. Воздух

под давлением поступает в верхнюю распределительную коробку и затем в

матерчатые вертикальные рукава. Пройдя через рукава и оставив на их

внутренней поверхности пыль, очищенный воздух выходит в атмосферу

(помещение). Подвижная рама с проволочной сеткой при подъеме и опускании

сжимает рукава в поперечном сечении, благодаря чему пыль сбрасывается в

пылесборник и удаляется винтовым конвейером. Недостатком таких фильтров

является неудовлетворительная очистка фильтрующей ткани, в результате чего

значительно возрастает сопротивление фильтра и снижается его КПД.

Наибольшее распространение получил всасывающий рукавный фильтр,

который состоит из ряда рукавов, заключенных в герметически закрытый

корпус. Подлежащий очистке воздух подается через нижнюю приемную коробку в

рукава, заглушенные сверху, проникает сквозь ткань рукавов и удаляется из

корпуса через канал. Рукава фильтра очищаются от пыли с помощью

специального встряхивающего механизма. Недостатком всасывающих фильтров

является значительный подсос воздуха через неплотности (10-15% от объема

поступающего на очистку воздуха).

Разработка и промышленное изготовление дешевых фильтровальных

тканей, обладающих высокой эффективностью при достаточной механической

прочности и стойкости в кислых и щелочных средах, например, при химическом

полировании хрусталя, открывают пути для более широкого их применения. Так,

фильтрующий материал «Бекинокс» (Великобритания) изготавливают как в виде

штапеля, так и в виде длинных нитей различного диаметра из нержавеющей

стали. Этот материал при скорости фильтрации 180 м3/(м2*ч) имеет

сопротивление 1200 Па и ту же эффективность, что и текстильные ткани. Он

обладает высокой абразивной устойчивостью, температуростойкостью (до 500

°С), регенерируется любым известным способом и хорошо зарекомендовал себя

при фильтрации газов, содержащих SO2.

Во Франции при очистке отходящих газов с температурой 400-5000С

применяют рукавные фильтры из металлического фетра, основа которого

представляет собой металлическую сетку, нарощенную слоем тонкой

металлической нити определенной толщины и плотности. По скорости

фильтрации, аэродинамическому сопротивлению, количеству потребляемой

энергии фильтр идентичен рукавному фильтру из полиэфирного волокна.

Для случая, когда высокая фильтрующая способность должна сочетаться

с высокой теплостойкостью и стойкостью к агрессивной химической среде,

фирма «Дюпон» (США) предлагает три вида материалов (войлок и ткани) для

фильтрации сухих частиц: номекс (арамидное волокно), тефлон (фторуглерод) и

тефэр-войлок, выполненный из смеси тефлона (85%) со стекловолокном (15%).

Эти материалы выдерживают рабочую температуру 100-250 °С.

Небольшое количество тонких стеклянных волокон в тефлоне уменьшает

его пористость и повышает улавливающую способность. Тефлоновые волокна,

стойкие к истиранию, в свою очередь защищают стекловолокно от механических

повреждений. Высокие эксплуатационные характеристики материала тефэр

объясняются противоположными трибоэлектрическими свойствами обоих волокон

смеси, которые создают электростатические заряды в ходе работы. Это

способствует высокой эффективности улавливания войлоком субмикронных

частиц. Однако, по данным фирмы, если фтористоводородная кислота, например,

при химическом полировании хрусталя полностью не нейтрализуется, то в

дымовых газах рекомендуется пользоваться 100%-ным тефлоном.

Отечественной промышленностью в настоящее время разработаны

следующие тканевые фильтры [ ]:

а) с импульсной продувкой каждого каркасного рукава (ФРКИ и др.).

Регенерация осуществляется под действием импульсов сжатого воздуха и без

отключения секций;

б) с комбинированным устройством регенерации - механическим

встряхиванием и обратной посекционной продувкой (ФРУ и др.)

в) с обратной посекционной продувкой (ФР и др.)

г) с регенерацией механическим встряхиванием (ФР-6П и др.).

Регенерация рукавов осуществляется вручную или с помощью

электромеханического устройства.

В справочнике [ ] подробно рассмотрены фильтры общепромышленного

назначения, серийно выпускаемые специализированным заводами.

Преимущественное развитие получили фильтры ФРКИ и ФРИ (рисунок 6.4).

Скорость фильтрования в этих аппаратах на 20-30% выше, чем в фильтрах с

механической регенерацией и обратной продувкой. При эффективной регенерации

(короткими импульсами длительностью 0,1-0,2 с) общий срок службы рукавов в

этих фильтрах более высокий, рукава меньше изнашиваются.

[pic]

1 - бункер; 2 - корпус; 3 - диффу-эорсопло; 4 - крышка: 5 - труба

раздающая; 6 - секция клапанов: 7 - коллектор сжатого воздуха; 8 - секция

рукавов.

Рисунок 6.4 - Фильтр ФРКИ (ФРИ)

Гидравлическое сопротивление обычно поддерживается на уровне 1000-1500 Па.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12