Воздух российских территорий с предприятиями легкой тяжелой промышленности, химии и нефтехимии, добычи и транспортировки нефтепродуктов, с объектами топливно-энергетического комплекса, животноводства и переработки сельскохозяйственной продукции загрязнён высокими концентрациями бензпирена, взвешенных частиц, диоксида азота, сероуглерода, формальдегида и прочих веществ. Выбросы этих веществ распространяются на расстояние от 2 до 50 км вокруг стационарного источника (расстояние соответственно варьируется от производительности и его типа).
Несомненно, выброс подобных веществ в атмосферу сопряжен с ее значительными изменениями, поэтому предприятия предусматривают всевозможные способы очистки выбросов в атмосферу. Для каждого «выброса» предусматривается отдельный способ очистки, но в последнее время намечена тенденция на применение комбинированных способов, либо внедрения способа, очищающего несколько типов «выбросов» сразу. Наиболее перспективной в плане очистки воздушных «выбросов» является технология электрофильтрации.
Электрофильтрация является высокоэффективным методом извлечения из выходящих потоков газов взвесей различного состава и разной степени дисперсности.
Рассмотрим опыт применения технологии электрофильтрации в зависимости от типов предприятий, и на основе его анализа попробуем представить дальнейшее ее развитие.
Основными источниками загрязнения атмосферы на предприятиях легкой промышленности являются электролизные ванны, места загрузки и пересыпки сырья, дробильно-мельничное оборудование, смесители, сушильные барабаны, трепальные агрегаты, шлифовальные станки, прядильные и чесальные машины, оборудование для окраски изделий, барабаны для специальной обработки пушно- меховых заготовок и изделий.
В выбросах предприятий легкой промышленности присутствуют диоксид серы (3,9% суммарного выброса в атмосферу), оксид углерода (34,9%), твердые вещества (11,8%), оксиды азота (7,4%), летучие органические соединения (12,6%), прочие газообразные и жидкие вещества (40,2%) и другие вещества. При подобных концентрациях естественно применяются различные способы очистки (таблица 1).
Таблица 1 – Способы очистки газовых выбросов предприятий легкой промышленности
|
Способы очистки |
Оборудование (очищаемые газы) |
|
По методам удаления твердых частиц |
|
| Использование механических осадителей | Осадительные камеры с заслонками, с горизонтальными полками, с лабиринтами, с наклонными полками; циклоны-осадители с тангенциальным входом, с осевым входом, групповые циклоны; мультициклоны параллельные, последовательные. |
| Применение мокрых инерционных пылеуловителей | Тарелочный скруббер, скрубберы с насадками |
| Фильтрация | Тканевы, волокнистые, зернистые фильтры |
| Электрофильтры | Ступенчатые, двухступенчатые электрофильтры |
|
По методам удаления газообразных загрязнителей |
|
| Абсорбция | Диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота и органические газообразные загрязнители |
| Адсорбция | Газы с сильным запахом, пары растворителей, пары эфира, пары ацетона, выхлопные газы, сероводород, радиоактивные газы, этилен |
| Конденсация | Пары вещества с температурой, близкой к точке росы, органические соединения, углеводороды |
| Дожигание | Органические соединения, углеводороды |
| Химические методы очистки | Оксид азота, оксид серы |
Забегая вперед необходимо сказать, что в последующих типах предприятий эти способы дублируются. Подобное обстоятельство приводит нас к выводу о не состоявшемся еще, но намечающемся уже глубинном подходе к созданию отдельных способов очистки для отдельных типов предприятий. Наиболее целесообразным является внедрение следующих мероприятий по предотвращению выбросов в атмосферу:
1) усовершенствование технологических процессов;
2) модернизация методов пылеулавливания;
3) подавление процессов образования вредных веществ.
В легкой промышленности остро стоит проблема образования отходов производства и потребления. Отсутствие развитых технологий их переработки, а наряду с этим и необходимого количества мощностей специализированного оборудования приводит к тому, что в качестве ресурсов на переработку используется только 22%, а полностью обезвреживается всего 3,5% из общей доли выбросов [1].
В то же время в агропромышленном комплексе [2,3,4,5,6], а именно на предприятиях занимающихся переработкой зерна и производству муки, а также в животноводстве, широко применяются механические способы снижения концентрации пыли, таки как системы приточно-вытяжной вентиляции в комбинации с циклонами, все теми же скрубберами и матерчатыми фильтрами.
Механические пылеуловители, широко применяемые в системах вентиляции данного типа предприятий не способны в требуемой стандартами мере улучшить состояние запыленности воздуха внутри помещения. Этот факт объясняется наличием недостатков в используемых устройствах, а именно:
- Недостаточная эффективность при улавливании мелкодисперсной пыли;
- Энергозатратность системы;
- Большие габаритные размеры.
Ввиду этого, появился ряд внедрений, которые подкреплены теоретическими и экспериментальными исследованиями, и внедрения эти касаются эффективного использования способов электрической фильтрации запыленного воздуха. Электрофильтры обладают рядом преимущества по сравнению с механическими и другими видами пылеуловителей.
Так, например, в статье [7] авторы выделяют следующие основные преимущества применения электрофильтров:
- Высокая эффективность очистки запыленного воздуха в различных условиях;
- Низкие энергозатраты (как правило, они не превышают 100–150 Вт на 1000 м3);
- Простота и надежность конструкции.
Такие преимущества электрофильтров «перебивают» перечисленные выше недостатки механических способов очистки.
На предприятиях тяжелой промышленности имеется проблема очистки воздуха рабочих помещений от масляного тумана. При проведении таких широко распространенных операций, как шлифовка, резка, полировка и температура нагрева материалов подверженных обработке может доходить до 500 ºС. Соответственно, чтобы избежать изменения структурности материалов и параллельно с этим продлить эксплуатационные характеристики применяемых инструментов, обычно используют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), которые неизбежно попадают в воздух и какое-то время находится в воздушно-капельной смеси (туман). В результате образованный туман изобилует различными смесями масел, мелкодисперсными частицами смазочных и поверхностно-активных веществ, которые могут являться токсичными. В итоге отводимый от рабочих поверхностей воздух, смешанный с туманом проходит систему фильтрации перед удалением в атмосферу.
В качестве фильтров -туманоуловителей широкое применение нашли двухзонные электрофильтры, а также комбинированные двух-, трехступенчатые установки или всевозможные, кустарные установки на основе элеткрофильтров. «Чистые» двухзонные электрофильтры, то есть без внесения дополнительных конструкционных элементов, имеют ряд недостатков[8]:
- Сложность в изготовлении;
- Сложность эксплуатации;
- Недостаточная эффективность очистки (в среднем 85-95%) в связи с особенностью процессов.
Одной из сложных проблем в электрогазоочистке подобных типов предприятий является очистка газов от пыли с высоким удельным сопротивлением, которые также присутствуют на предприятиях тепло-энергетического комплекса, нефтепереработки, химии и нефтехимии. Наличие подобных газов в воздух приводит к снижению степени очистки газов электрофильтрами, также применение электрофильтрации имеет ряд ограничений, особенно если осаждение взвешенных частиц может сопровождаться электрохимическими реакциями с выходом токсичных продуктов или добавлять таковые (например, SO3, NH4 и т.п.) для интенсификации процесса электрофильтрации (что возможно на данном типе предприятий).
Решение подобной проблемы, по мнению [9] является создание на предприятиях АСУ ТП (автоматических систем управления технологическими процессами), объединяющей все оборудование электрофильтрации в единую систему.
Таким образом, разработка и реализация новых подходов и алгоритмов ведения технологических процессов электрофильтрации, внедрение новых устройств на современной элементной базе является актуальной задачей.
Библиографический список
- Рокотянская В. В., Россинская М. В. Анализ влияния антропогенных факторов промышленного производства на окружающую среду (на материалах легкой промышленности) // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 5: Экономика. 2011. №2.
- Андреев Л.Н., Повышение экологичности промышленного животноводства // Вестник КрасГАУ. 2015. №11.
- Смолин Н.И., Андреев Л.Н., Юркин В.В. Исследование режимных характеристик двухступенчатого мокрого электрофильтра в лабораторных условиях // Вестник КрасГАУ. 2016. №8.
- Возмилов А. Г., Мельников А. В., Еськова С. М. Влияние выходных параметров источника высокого напряжения на технологические характеристики аппаратов электронно-ионной технологии сельскохозяйственного назначения // Достижения науки и техники АПК. 2011. №5.
- Возмилов А. Г., Фаин В. Б., Андреев Л. Н., Дмитриев А.А., Юркин В. В. Анализ систем очистки воздуха в животноводческих и птицеводческих комплексах // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2014. №4.
- Возмилов А. Г., Андреев Л. Н., Дмитриев А. А., Жеребцов Б. В. Разработка полной методики расчета эффективности очистки воздуха от пыли, микроорганизмов и вредных газов с помощью двухступенчатого мокрого электрофильтра // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. №4.
- Чепелев Н. И., Богульский И. О., Едимичев Д. А. Моделирование процесса осаждения пыли электрофильтрами на зерноперерабатывающих предприятиях // Вестник КрасГАУ. 2012. №5.
- Титов А. Г., Гильванова З. Р. Улавливание высокодисперсных туманов в электрофильтре // ИВД. 2012. №4-2.
- Николаев М. Ю., Ляшков А.А., Есимов А. М., Леонов В. В. Вопросы оптимизации режимов работы электрофильтров и внедрение современных методов газоочистки // ОНВ. 2016. №3 (147).