Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о приборе для контроля загрязнения окружающей среды. Для использования в других целях, см Скруббер (значения) .

Скрубберные системы (например, химические скрубберы, газоочистители) представляют собой разнообразную группу устройств для контроля загрязнения воздуха, которые можно использовать для удаления некоторых твердых частиц и / или газов из промышленных выхлопных газов. Первый скруббер был разработан для удаления углекислого газа из воздуха одной из первых подводных лодок Ictineo I , для которой они используются и сегодня. [1] [2] Традиционно термин «скруббер» относится к устройствам контроля загрязнения, которые используют жидкость для вымывания нежелательных загрязняющих веществ из потока газа. В последнее время этот термин также используется для описания систем, которые вводят сухой реагент или суспензию.в грязный поток выхлопных газов, чтобы «вымыть» кислые газы . Скрубберы - одно из основных устройств, контролирующих газообразные выбросы, особенно кислые. Скрубберы также могут использоваться для рекуперации тепла горячих газов путем конденсации дымовых газов . [3] Они также используются для высоких потоков в солнечных, фотоэлектрических или светодиодных процессах. [4]

Существует несколько методов удаления токсичных или коррозионных соединений из выхлопных газов и их нейтрализации.

Сжигание [ править ]

Сгорание иногда является причиной вредных выхлопов, но во многих случаях сгорание может также использоваться для очистки выхлопных газов, если температура достаточно высока и доступно достаточно кислорода. [5]

Влажная чистка [ править ]

Выхлопные газы сгорания могут содержать вещества, которые считаются вредными для окружающей среды, и скруббер может их удалить или нейтрализовать. Мокрый скруббер используется для очистки воздуха , топливный газа или других газов различных загрязняющих веществ и пыли частиц. Влажная очистка работает за счет контакта целевых соединений или твердых частиц с раствором для очистки. Растворы могут быть просто водой (для пыли) или растворами реагентов, специально предназначенными для определенных соединений.

Технологические выхлопные газы могут также содержать водорастворимые токсичные и / или коррозионные газы, такие как соляная кислота (HCl) или аммиак (NH 3 ). Их можно очень хорошо удалить влажным скребком. [6]

Эффективность удаления загрязняющих веществ повышается за счет увеличения времени пребывания в скруббере или за счет увеличения площади поверхности раствора в скруббере за счет использования распылительной насадки , насадочных колонн или аспиратора . Влажные скрубберы могут увеличить долю воды в газе, что приведет к появлению видимого шлейфа дымовой трубы, если газ направлен в дымовую трубу.

Мокрые скрубберы также могут использоваться для рекуперации тепла горячих газов путем конденсации дымовых газов . [3] В этом режиме, называемом конденсационным скруббером, вода из дренажа скруббера циркулирует через охладитель к форсункам в верхней части скруббера. Горячий газ поступает в скруббер снизу. Если температура газа выше точки росы по воде , он сначала охлаждается за счет испарения капель воды. Дальнейшее охлаждение вызывает пары воды , чтобы конденсируется , добавляя к количеству циркулирующей воды.

При конденсации воды выделяется значительное количество низкотемпературного тепла из-за высокого значения удельной скрытой теплоты испарения воды (более 2 гигаджоулей (560 кВтч) на тонну воды [7] ), которая может быть утилизирована охладитель, например, для систем централизованного теплоснабжения .

Избыточный конденсат необходимо постоянно удалять из оборотной воды.

Сухая чистка [ править ]

Система сухой или полусухой очистки, в отличие от мокрого скруббера , не насыщает обрабатываемый поток дымовых газов влагой. В некоторых случаях влага не добавляется, а в других добавляется только то количество влаги, которое может испариться в дымовых газах без конденсации. Таким образом, для сухих скрубберов обычно не предъявляются требования к дымовому шлейфу или обращению со сточными водами . Системы сухой очистки используются для удаления кислых газов (таких как SO 2 и HCl ) в основном из источников горения .

Существует несколько конструкций систем очистки сухого типа. Однако все они состоят из двух основных секций или устройств: устройства для введения материала сорбента кислого газа в поток газа и устройства контроля твердых частиц для удаления продуктов реакции, избыточного материала сорбента, а также любых твердых частиц, уже находящихся в дымовом газе .

Системы сухой очистки можно разделить на инжекторы сухого сорбента (DSI) или абсорберы с распылительной сушилкой (SDA) . Абсорберы распылительной сушилки также называют полусухими скрубберами или распылительными сушилками.

Системы сухой очистки часто используются для удаления пахучих и агрессивных газов при работе очистных сооружений . Используемая среда обычно представляет собой соединение активированного оксида алюминия, пропитанное материалами для работы с определенными газами, такими как сероводород . Используемые среды можно смешивать вместе, чтобы обеспечить широкий диапазон удаления других пахучих соединений, таких как метилмеркаптаны , альдегиды , летучие органические соединения , диметилсульфид и диметилдисульфид .

Введение сухого сорбента включает добавление щелочного материала (обычно гашеной извести , кальцинированной соды или бикарбоната натрия ) в газовый поток для реакции с кислыми газами . Сорбент можно вводить непосредственно в несколько различных мест: в процессе сгорания, в дымоход (перед устройством контроля твердых частиц) или в открытую реакционную камеру (если таковая имеется). Кислые газы реагируют со щелочными сорбентами с образованием твердых солей, которые удаляются в устройстве для контроля твердых частиц. Эти простые системы позволяют получать только ограниченный кислый газ (SO 2и HCl) эффективности удаления. Более высокая эффективность улавливания может быть достигнута за счет увеличения влажности дымовых газов (т. Е. Охлаждения с помощью водяного орошения). Эти устройства использовались на установках для сжигания медицинских отходов и некоторых установках для сжигания бытовых отходов .

В распылительной сушилке поглотителей , в дымовых газы вводят в абсорбционную башню (сушилки) , где газа контактирует с тонко распыленной щелочной суспензией . Кислые газы абсорбируются суспензионной смесью и реагируют с образованием твердых солей, которые удаляются устройством контроля твердых частиц. Тепло дымового газа используется для испарения всех капель воды, в результате чего ненасыщенный дымовой газ выходит из башни абсорбера . Распылительные сушилки способны обеспечить высокую (80 +%) эффективность удаления кислых газов. Эти устройства использовались на промышленных и коммунальных котлах, а также в установках для сжигания бытовых отходов .

Адсорбер [ править ]

Многие химические вещества можно удалить из выхлопных газов также с помощью адсорбера. Дымовой газ проходит через картридж, заполненный одним или несколькими адсорберами и адаптированный к химическим свойствам удаляемых компонентов. [8] Этот тип скруббера иногда также называют сухим скруббером. После того, как поверхность пропитается, необходимо заменить адсорбирующий материал. Примечание: адсорбция - это поверхностное явление, абсорбция затрагивает весь материал. Пример: активированный уголь - адсорбент, используемый для адсорбции пахучих соединений.

Удаление ртути [ править ]

Ртуть - высокотоксичный элемент, обычно содержащийся в угле и городских отходах. Мокрые скрубберы эффективны только для удаления растворимых частиц ртути, таких как окисленная ртуть, Hg 2+ . Пары ртути в своей элементарной форме, Hg 0 , не растворяются в суспензии скруббера и не удаляются. Следовательно, для завершения улавливания ртути требуется дополнительный процесс конверсии Hg 0 . Обычно с этой целью в дымовой газ добавляют галогены. Тип сжигаемого угля, а также наличие установки селективного каталитического восстановления влияют на соотношение элементарной и окисленной ртути в дымовых газах и, таким образом, на степень удаления ртути.

В июле 2015 года одно исследование показало, что некоторые ртутные скрубберы, установленные на угольных электростанциях, также непреднамеренно улавливают выбросы ПАУ (полициклических ароматических углеводородов). [9] [10]

Отходы скруббера [ править ]

Одним из побочных эффектов очистки является то, что в процессе очистки нежелательные вещества из выхлопных газов перемещаются только в жидкий раствор, твердую пасту или порошкообразную форму. От него необходимо безопасно утилизировать, если его нельзя использовать повторно.

Например, в результате удаления ртути образуются отходы, которые либо нуждаются в дальнейшей переработке для извлечения сырой ртути, либо должны быть захоронены на специальном полигоне для опасных отходов, который предотвращает просачивание ртути в окружающую среду. С этим есть проблемы, так как это чрезвычайно опасно для окружающей среды, и многие фабрики не могут их переработать или перемещают на свалку.

В качестве примера повторного использования скрубберы на основе известняка на угольных электростанциях могут производить синтетический гипс достаточного качества, который может использоваться для производства гипсокартона и других промышленных продуктов. [11]

Распространение бактерий [ править ]

Плохо обслуживаемые скрубберы могут распространять болезнетворные бактерии. Проблема в неправильной очистке. Например, причиной вспышки болезни легионеров в Норвегии в 2005 г. было всего несколько зараженных скрубберов. Вспышка вызвала 10 смертей и более 50 случаев заражения. [12]

Скрубберы на кораблях [ править ]

Скрубберы были впервые использованы на борту судов для производства инертного газа для операций с нефтяными танкерами .

Позже, в рамках подготовки к глобальному ограничению содержания серы в 0,5% в 2020 году, Международная морская организация ( ИМО ) приняла руководящие принципы по одобрению, установке и использованию скрубберов выхлопных газов (систем очистки выхлопных газов) на борту судов, чтобы обеспечить соблюдение правил по содержанию серы. Приложения VI к Конвенции МАРПОЛ . [13] Государства флага должны одобрять такие системы, и государства порта могут (в рамках своего контроля государства порта ) гарантировать, что такие системы работают правильно. Если скрубберная система не работает должным образом (и не соблюдаются процедуры IMO в отношении таких неисправностей), государства порта могут наложить санкции на судно. Конвенция Организации Объединенных Наций по морскому правутакже дает государствам порта право регулировать (и даже запрещать) использование систем газоочистки с разомкнутым контуром в портах и ​​внутренних водах. [14] [15]

См. Также [ править ]

  • Обессеривание дымовых газов
  • Конденсация дымовых газов
  • Меркурий (элемент)
  • Цикл Меркурия
  • Обессеривание нефти
  • Электростатический фильтр
  • BS4994 Оборудование для химического производства из стеклопластика
  • Каталитический нейтрализатор
  • Мокрый скруббер
    • Скруббер с перегородкой
    • Эжекторный скруббер Вентури
    • Соотношение жидкости и газа
    • Скруббер с механическим усилителем
    • Распылительная башня
    • Форсунки
    • Зачистка (химия)
    • Скруббер Вентури

Ссылки [ править ]

  1. ^ Стюарт, Мэтью (2004). Мечта Монтуриоля: необычная история изобретателя подводной лодки, который хотел спасти мир . Книги Пантеона. С. 151–2. ISBN 0375414398.
  2. ^ "Обзор промышленных скрубберов | Отраслевые журналы" . Отраслевые журналы . 9 марта 2020 . Проверено 13 февраля 2021 .
  3. ^ a b О конденсации дымовых газов , Götaverken Miljö AB
  4. ^ Рекомендуемая точка использования газоочистителя для солнечных процессов .
  5. ^ "Crystec Technology Trading GmbH, скруббер сжигания и мокрый для очистки технологических выхлопных газов" .
  6. ^ "Crystec Technology Trading GmbH, Мокрый скруббер для очистки технологических выхлопных газов" .
  7. ^ «Скрытая жара» .
  8. ^ "Crystec Technology Trading GmbH, Адсорбционный скруббер для очистки выхлопных газов" .
  9. ↑ Григгс, Мэри Бет (20 июля 2015 г.). «Ртутные скрубберы на электростанциях очищают и другие загрязнители» . Популярная наука . Проверено 30 июля 2015 года .
  10. ^ Лафонтен, Скотт; Шрлау, Джилл; Батлер, Джек; Цзя, Юлин; Харпер, Барбара; Харрис, Стюарт; Брамер, Лиза М .; Waters, Katrina M .; Хардинг, Анна (07.07.2015). «Относительное влияние транстихоокеанского и регионального атмосферного переноса ПАУ на северо-западе Тихого океана, США», Наука об окружающей среде и технологии . 49 (23): 13807–13816. DOI : 10.1021 / acs.est.5b00800 . ISSN 0013-936X . PMC 4666789 . PMID 26151337 .    
  11. ^ Как серные (SO 2 ) отходы химически удаляются из выбросов в General Chemistry Online
  12. ↑ Обновление: вспышка болезни легионеров в Норвегии связана с очистителем воздуха. Архивировано 17 июля 2011 г. на Wayback Machine.
  13. ^ http://www.imo.org/en/OurWork/Environment/PollutionPrevention/AirPollution/Pages/Index-of-MEPC-Resolutions-and-Guidelines-related-to-MARPOL-Annex-VI.aspx
  14. ↑ Джеспер Ярл Фано (2019). Обеспечение соблюдения международного морского законодательства о загрязнении воздуха через ЮНКЛОС . Hart Publishing.
  15. ^ «Тысячи кораблей оснащены« читерскими устройствами »для отвода ядовитых загрязнений в море» .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Аткинсон, Криспен (февраль 2016 г.), «Сокращение выбросов с судов», Ships Monthly : 28–31.
  • Йеспер Ярл Фано (2019). Обеспечение соблюдения международного морского законодательства о загрязнении воздуха через ЮНКЛОС . Hart Publishing.