Качество атмосферного воздуха с каждым годом становится все ниже. Особенно этот заметно в больших городах, где уровень загазованности настолько велик, что естественные, природные механизмы регенерации не справляются с проблемой. В результате органические и неорганические загрязнения накапливаются в окружающей среде и негативно влияют на здоровье людей. Большинство крупных предприятий внедряют различные методы очистки воздуха, о которых читатель сможет узнать в предлагаемом материале.
Способы очистки воздуха на производстве
Абсорбция воздуха — это отделение от общего объёма газа максимального количества нежелательных примесей с последующим вовлечением очищенного воздуха в производство. На сегодняшний день все существующие способы очистки условно подразделяются на три основные группы:
- механическая очистка;
- физико-химическая очистка;
- электростатический способ.
В зависимости от мощностей, объёма основного производства и полезной площади помещения выбирается соответствующая очистка воздуха на предприятиях. Кроме того, системы аспирации классифицируются по виду вредных выбросов. Например, на мукомольном заводе целесообразно и логично установить аспирационный комплекс сухого типа на базе рукавных фильтров, в то время как на заводе полимеров наиболее эффективным будет жидкостный циклонический пылеулавливатель.
Механическая очистка воздуха от газов
Суть метода механического отделения загрязнений заключается в фильтрации крупных и мелкодисперсных частиц пыли и прочих нежелательных включений посредством прохождения воздуха через различные фильтрующие элементы. Очищенный воздух свободно проходит через фильтр и выпускается наружу, а примеси остаются внутри фильтра.
Различают следующие способы механической фильтрации:
- метод сухой очистки;
- «мокрый» способ.
Сухая фильтрация означает, что отделение грязепылевых примесей происходит исключительно за счет фильтрующей способности устройства. Такие установки более эргономичны – то есть, занимают минимум пространства.
Мокрый способ фильтрации подразумевает использование различных жидкостей, которые выполняют функцию своеобразного фильтра. Данный вид аспирационных систем отличается максимальной эффективностью, но гораздо сложнее в плане монтажа и обслуживания – требуется установка дополнительных водных коммуникаций и резервуаров.
Сухие методы очистки
Сухая очистка воздуха подразумевает фильтрацию без применения каких-либо технических жидкостей и подходит для предприятий, деятельность которых связана с образованием большого количества пыли.
Известно несколько видов сухой очистки газа :
- осаживание силой гравитации;
- инерционное улавливание;
- центробежное отделение;
- фильтрация.
Оборудование, работающее по методу сухой очистки, эффективно справляется с такими видами загрязнений, как мучная пыль, древесные опилки, зола, уголь и прочие твёрдые примеси.
Мокрые методы очистки
В основу мокрого метода очистки положено прямое взаимодействие газа с рабочей жидкостью, которая и является фильтром.
Очистка промышленных выбросов с помощью подобных устройств заключается в тщательно смешивании воздуха с жидкостью, в результате чего подавляющее количество примесей переходит в воду, затем направляется в отстойники с последующим удалением. Отстоявшаяся вода может быть снова использована для фильтрации воздуха.
Методы физико-химической очистки
На некоторых производствах загрязнение воздуха происходит не твердыми частицами в виде пыли, а посредством газообразных примесей, а также различных загрязнений в виде пара. В этом случае эффективны методы физико-химической аспирации:
- Абсорбция — соединение очищаемого газа с растворами химических реагентов. Активные вещества вступают в химическую реакцию с примесью и нейтрализуют её, или способствуют выпадению в осадок.
- Адсорбция — поглощение парообразной примеси посредством адсорбентов (активированный уголь);
- Катализ — химическое превращение вредных соединений в нейтральные химические вещества: воду, азот, углекислый газ.
Электростатическая очистка газов
Благодаря высокой степени очистки, устройства для электростатической аспирации воздуха получили широкое применение на различных промышленных площадках.
Принцип электростатического фильтра заключается в получении коронного разряда между двумя разнополярными поверхностями, имеющими различную кривизну. Под действием коронного разряда частицы примесей получают однополярный заряд и притягиваются на одну из поверхностей.
Этот способ подходит для очистки промышленных выбросов путем удаления из воздуха:
- различных аэрозолей;
- кислотных и щелочных туманов;
- пылевых включений малых размеров.
Электростатическая аспирация является технически сложным проектом. При расчете мощности установки необходимо учитывать потребляемую мощность основного оборудования, чтобы не было перерасхода электроэнергии и снижения производственной эффективности.
Прочие методы очистки воздуха
Аспирация, как научное направление, имеет большие перспективы для исследования с последующим внедрением. Поэтому появляются новые проекты, заслуживающие внимания производственников. Разница между ними заключается в принципе работы аспирационного оборудования, и промышленной отрасли, в которой это оборудование может быть использовано.
Абсорбционный метод аспирации
Данный метод основан на способности жидкости растворять различные газы. Сам процесс очистки имеет две фазы:
- Абсорбционная фаза. Очищаемый газ вместе с примесями поглощается жидкостью и сам переходит в жидкое состояние.
- Десорбция – фаза обратного выделения очищаемого газа из жидкости. При этом примеси остаются в жидкости, то есть, обратно в газообразное состояние не переходят.
Обычно в качестве рабочей жидкости используется вода. Но для растворения в ней нежелательных примесей добавляют абсорбент или растворитель, состав которого определяется индивидуально.
Адсорбционный метод очистки
Данный способ основан на контакте воздуха, который подлежит очистке с адсорбентом – активированный углем. При прохождении через угольный фильтр, частицы, попадающие под категорию «вредные выбросы», оседают на поверхности адсорбентов. Кроме удаления нежелательных примесей, адсорбция также успешно борется с различными неприятными запахами, поэтому адсорбированный воздух пригоден для дыхания и весьма эффективен при очистке промышленных выбросов.
Термокаталитический метод
Суть метода заключается в разрушении органических веществ, входящих в состав различных газов под воздействием химического катализатора и высокой температуры. Для успешной реализации этого способа должны быть соблюдены следующие технические условия:
- высокая температура в рабочей камере;
- введение достаточного количества катализатора;
- подача кислорода для окисления.
Воздух, пропущенный через термокатализатор, освобождается от вредных соединений и может быть снова использован в производстве.
Не следует путать с этим методом термическое дожигание, которое часто используется как дополнительная ступень в любой из описываемых систем аспирации. Воздух после фильтрации дожигается в специальной камере и практически полностью освобождается от примесей.
Плазмохимическая или плазмокаталитическая аспирация
Плазма – это некоторый объем газа, молекулы которого ионизированы, то есть обладают отрицательным зарядом.
- Воздух, который необходимо очистить, подвергается воздействию низкотемпературной плазмы в специальной камере и приобретает свойства плазмы.
- Следующая ступень – уже знакомая катализация газа с помощью химической реакции.
Итак, возбужденный посредством плазмы газ, лучше подвержен химической очистке, поэтому способ и называется плазмохимическим или плазмокаталитическим.
Фотокаталитический способ
Суть фотокатализа заключается в возбуждении высокоскоростной химической реакции под действием света в присутствии фотокатализаторов – соединений, способных под влиянием частиц света спровоцировать реакцию деструкции примесей. В качестве фотокатализаторов чаще всего используют диоксид титана, на поверхности которого и происходит разрушение нежелательных включений до без вредных компонентов:
- углекислый газ;
- азот;
- вода.
Озонная аспирация
Озонная очистка предназначена для уничтожения содержащихся в воздухе органических веществ, в том числе:
- патогенных бактерий (грибы, плесень);
- пылевых клещей;
- различных аллергенов.
Установка для озонирования воздуха называется озонатором, и её задача заключается в искусственной генерации триоксида кислорода (озона).
Данные устройства незаменимы в пищевой промышленности, но более всего нашли свое применение в быту.
Типы оборудования для системной очистки
Системная очистка промышленных выбросов – это комплексное решение проблемы аспирации на предприятии, подразумевающее комбинированное взаимодействие оборудования различного типа. В этом разделе будут рассмотрены некоторые виды оборудования, применяемого в различных производственных условиях.
Тканевые и волоконные фильтры
Рабочим материалом для изготовления таких фильтров служат различные тканные полотна, а также волокна, полученные методом химического синтеза. В основном используются следующие материалы-наполнители:
- картон, бумага;
- вискозные и целлюлозные волокна;
- Термопол, Спанджет.
Данные фильтрующие ткани вставляются в различные картриджи, кассеты, пылеулавливающие решётки и другие элементы аспирационного оборудования. В частности, вискозная ткань широко используется при оснащении систем рукавного фильтрования. К этой категории оборудования можно отнести и адсорбционные фильтры сухого действия, которые, помимо ткани, содержат адсорбент – активированный уголь, принцип работы которого описан выше.
Циклонные пылеуловители
Данные устройства работают по принципу пылесоса – воздух под давлением попадает в конусообразный корпус, в котором происходит закручивание потока и разбрасывание крупных частиц пыли по стенкам циклона. Далее они оседают в бункер-накопитель, а очищенный воздух выходит на свободу. Циклонные фильтры являются примером центробежно-инерционной очистки газа.
К этой группе можно отнести и орошаемые полые скрубберы, иначе называемые гидроциклонами. Разница в том, что сепарация твёрдых частиц происходит не сама по себе, а под воздействием вращающегося потока жидкости. Гидроциклон относится к оборудованию для мокрой сепарации.
Мокрые скрубберы и абсорберы
К данной категории можно отнести следующие виды установок насадочного и безнасадочного типа:
Труба Вентури
Отличается от обычного гидроциклон тем, что поток газа разгоняется в конусе Вентури до сотни метров в секунду. Такая скорость позволяет практически на 100% очищать воздух, загрязненный смолистыми веществами, маслами, мастиками и клеями.
Тарельчатые пенные абсорберы
Разновидность гидроциклонов, в которых водная завеса представлена в виде плотного слоя пены. Данное отличие способствует более тщательно у захвату газа и отделению от него недоброкачественных примесей. Пена образуется посредством мелкоперфорированной тарелки, через которую проходит поток воды.
Абсорберные башни со стационарным слоем
Предназначаются для мелкодисперсных частей газового, дымового и аэрозольного происхождения, в том числе химически активных компонентов.
Скрубберы с псевдоожиженным слоем
В данном устройстве роль фильтра выполняет подвижная шаровая насадка, имитирующая кипение фильтрующего слоя. Скрубберы с подвижной насадкой являются наиболее результативными установками последнего поколения, обеспечивающими максимальную аспирацию воздуха.