Аппараты и системы очистки выбросов

Постоянно растущие экологические требования к производственным процессам заставляют предприятия обращать серьезное внимание на проблему нейтрализации загрязнений выбрасываемого в атмосферу воздуха, образующихся в процессе производства. При нанесении лакокрасочных покрытий основными загрязнениями являются окрасочные аэрозоли (в окрасочных камерах) и пары органических растворителей (в окрасочных камерах, камерах выдержки и камерах термоотверждения ЛКП).

Системы очистки выбросов от окрасочных аэрозолей обычно основаны на механической фильтрации вытяжного воздуха. В зависимости от типа применяемых фильтров их можно разделить на системы с гидрофильтрами и системы с сухими фильтрами.

Аппараты и системы очистки выбросов с использованием гидрофильтрации оснащаются различными типами гидрофильтров. Можно выделить следующие типы гидрофильтров:

• Форсуночный гидрофильтр;
• Каскадный гидрофильтр;
• Фильтры на соплах Вентури.

Степень очистки вытяжного воздуха от твердых частиц в системах на основе гидрофильтров достигает 90÷95 %.

Как правило, гидрофильтрацию используют при высоких объемах производства. При этом требуется дополнительное оборудование и химикаты для очистки воды и возвращения ее в рабочий цикл.

Система очистки выбросов методом сухой фильтрации оснащается лабиринтными или объемными фильтрующими элементами..

В качестве фильтров для систем сухой фильтрации используются:

• Лабиринтные картонные фильтры;
• Металлические лабиринтные фильтры;
• Волокнистые синтетические объемные фильтры из нетканых материалов.

Степень очистки вытяжного воздуха от твердых частиц в системах очистки выбросов на сухих фильтрах достигает 99%.

При выборе систем с сухими фильтрами следует учитывать необходимость периодической замены фильтрующих элементов и их утилизации. При больших объемах производства это может выливаться в серьезные расходы.

Независимо от способа фильтрации, системы очистки выбросов требуют постоянного контроля состояния фильтров. В противном случае их эффективность резко снижается.

Основной сложностью при проектировании систем очистки выбросов от окрасочных производств является улавливание паров летучих растворителей, которые образуются в процессе нанесения покрытий и их сушки.

Существуют следующие методы очистки выбросов в атмосферу от паров растворителей:

• Адсорбционный метод;
• Метод термического дожигания;
• Термокаталитический метод;
• Плазмохимический метод;
• Плазмокаталитический метод;

В аппаратах и системах очистки выбросов на основе адсорбционного метода используется способность некоторых веществ поглощать пары органических растворителей. Такие вещества называются адсорбентами. В качестве промышленных адсорбентов используют активированный уголь, силикагели, синтетические цеолиты, оксид алюминия и другие вещества. Чаще всего такое оборудование представляет собой секции со сменными блоками, которые встраиваются непосредственно в вытяжные воздушные магистрали. Этот способ очистки является наиболее распространенным.

Достоинства адсорбционных систем очистки выбросов:

• сравнительно невысокая стоимость;
• компактность оборудования;
• простота эксплуатации и обслуживания;
• отсутствие значительных затрат энергии.

К недостаткам таких систем можно отнести:

• необходимость периодической десорбции или замены адсорбента с последующей утилизацией;
• относительно невысокую степень очистки (в зависимости от концентрации растворителей, их состава, вида адсорбента степень очистки находится в диапазоне 60÷90 %);
• снижение эффективности адсорбентов при повышении температуры вытяжного воздуха (более 50 °С).

Аппараты и системы очистки выбросов методом термического дожигания используют процесс термического окисления паров органических соединений до воды и углекислого газа. Оборудование, работающее по принципу термического дожигания, обычно состоит из теплогенератора прямого нагрева, камеры сгорания и теплообменника. Очищаемый поток воздуха перед попаданием в камеру сгорания предварительно подогревается в теплообменнике, затем под действием пламени газовой или дизельной горелки окисляется при температуре 600÷800 °С.

Достоинства метода термического дожигания:

• высокая степень очистки (до 99%);
• компактность.

К недостаткам можно отнести:

• высокие энергозатраты;

Аппараты и системы очистки выбросов термокаталитическим методом обезвреживают пары органических соединений путем химической реакции в слое катализатора. Каталитическое преобразование газообразных примесей происходит в реакторе, заполненном катализатором. Твердый катализатор представляет собой пористые гранулы, шарики или блоки со структурой, близкой к сотовой. Температурный диапазон, при котором происходит взаимодействие – 200÷600 °С. Достижение температуры, необходимой для каталитической реакции, осуществляется за счет рекуперативного теплообменника.

Достоинства термокаталитического метода:

• высокая степень очистки (до 99,9 %);
• возможность подбора катализатора для очистки от определенного соединения (например, когда предельно-допустимые выбросы превышены по одному из компонентов).

К недостаткам можно отнести:

• высокие энергозатраты;
• высокую стоимость;
• зависимость от наличия посторонних примесей в вытяжном воздухе (пыли, твердых частиц).

Аппараты и системы очистки выбросов плазмохимическим методом обезвреживают загрязнения в вытяжном воздухе пропусканием его через высоковольтный разряд. При прохождении через низкотемпературную плазму воздух с примесями бомбардируется электронами и ионами. В результате такой бомбардировки образуется атомарный кислород, озон, гидроксильные группы, возбуждённые молекулы и атомы, которые реагируют с вредными примесями.

Достоинства плазмохимического метода:

• высокая степень очистки (до 99,9 %);

К недостаткам можно отнести:

• возможное наличие остаточных продуктов разложения органических соединений в очищенном воздухе;
• высокую стоимость;
• зависимость от наличия посторонних примесей в вытяжном воздухе (пыли, твердых частиц);

Аппараты и системы очистки выбросов плазмокаталитическим методом состоят из двух ступеней: плазмохимического реактора и каталитического реактора. Разрушенные на первой ступени загрязнения доокисляются в каталитическом реакторе кислородом.

Достоинства плазмокаталитического метода:

• высокая степень очистки (до 99,9 %);
• меньшие энергозатраты и увеличение срока службы катализатора за счет каталитической реакции при пониженных температурах (50÷100°С), в сравнении с оборудованием, использующим термокаталитический метод.

К недостаткам можно отнести:

• зависимость от наличия посторонних примесей в вытяжном воздухе (пыли, твердых частиц);
• высокие эксплуатационные затраты при высоком содержании паров органических соединений;
• высокую стоимость.

Современные установки очистки выбросов от паров органических соединений, как правило, комбинируют различные методы, тем самым обеспечивая высокую степень очистки, нивелируя недостатки и снижая потребление энергии.

Инновационным является оборудование с «адсорбционным колесом» на первой стадии.

В состав такой установки входят:

• цеолитовый роторный адсорбер;
• установка термического дожигания;
• десорбционный воздушный теплообменник.

Вытяжной воздух от окрасочных камер проходит через механический фильтр, где он очищается от окрасочной пыли. Затем этот воздух попадает на роторный адсорбер, в котором в качестве адсорбента используется синтетический цеолит. Проходя через адсорбционные камеры, растворители физически накладываются на адсорбционный материал. Большая часть очищенного воздуха после роторного адсорбера выбрасывается в атмосферу. Десорбция цеолитового наполнителя производится горячим воздухом после воздушного теплообменника. Растворитель отделяется от адсорбционного материала и в концентрированном виде выводится на установку термического дожигания. Холодный воздух в десорбционном воздушном теплообменнике нагревается с помощью горячих очищенных газов из установки термического дожигания, которые далее выбрасываются в атмосферу. Воздух от сушильных камер с высокой концентрацией растворителя подмешивают к потоку, который направляется в установку термического дожигания уже после десорбции.

Достоинства такого оборудования:

• высокая степень очистки;
• компактность за счет очистки выбросов от всего оборудования больших окрасочных линий в одной установке;
• экономия энергии за счет комбинации рекуперации тепла в теплообменнике.

К недостаткам можно отнести:

• высокую стоимость;
• необходимость постоянства состава очищаемого воздуха;
• необходимость в высококвалифицированном персонале для обслуживания.

Вернуться в список