ОЧИСТКА ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ (ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ) ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКЦИИ (ИТС 22-2016)

Содержание

Введение

Краткое содержание справочника НДТ

Предисловие

Область применения

Раздел 1. Общая информация о выбросах вредных (загрязняющих)

веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а

также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях

Раздел 2. Описание технологических процессов, применяемых в

настоящее время для очистки выбросов вредных (загрязняющих) веществ

в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при

проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях в

приоритетных областях применения НДТ

2.1 Общие подходы к очистке выбросов вредных (загрязняющих)

веществ в атмосферный воздух на предприятиях

2.2 Характеристика выбросов вредных (загрязняющих) веществ в

атмосферный воздух в приоритетных областях применения НДТ

2.3 Описание применяемых технологических подходов, методов, мер и

мероприятий, направленных на очистку выбросов вредных

(загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

2.4 Подходы, методы, меры и мероприятия, направленные на очистку

выбросов в атмосферный воздух от основных загрязняющих веществ

Раздел 3. Определение наилучших доступных технологий

127

3.1 Критерии отнесения технологических процессов, оборудования,

технических способов, методов к НДТ

128

3.2 Внедрение наилучшей доступной технологии

137

Раздел 4. Наилучшие доступные технологии, относящиеся ко всей области

применения настоящего справочника НДТ

138

1 НДТ организационно-управленческого характера

138

НДТ 1-1. Внедрение и постоянная поддержка принципов

экологического менеджмента

138

НДТ 1-2. Повышение квалификации персонала

139

НДТ 1-3. Снижение вероятности чрезвычайных ситуаций

140

НДТ 1-4. Совершенствование систем очистки выбросов вредных

(загрязняющих) веществ

140

2 НДТ в области энергосбережения и ресурсосбережения

141

НДТ 2-1. Внедрение и постоянная поддержка принципов

энергосбережения и ресурсосбережения при обращении с

образующимися выбросами вредных (загрязняющих) веществ

141

НДТ 2-2. Сокращение энергопотребления при обращении с

образующимися выбросами вредных (загрязняющих) веществ

141

НДТ 2-3. Сокращение энергопотребления при очистке выбросов

вредных (загрязняющих) веществ

141

НДТ 2-4.

Сокращение

образования

выбросов

вредных

(загрязняющих) веществ

142

НДТ 2-5. Максимально возможное извлечение из отходящих газов

загрязняющих веществ и их последующее использование

142

НДТ 2-6. Использование систем автоматического управления

расходом реагентов для очистки выбросов загрязняющих (вредных)

веществ

143

НДТ 2-7. Использование комплексного подхода при обращении с

отходящими газами

143

НДТ 2-8. Сбор отходящих газов

143

3 НДТ производственного экологического контроля

144

НДТ 3-1. Аппаратный учет количества выбросов маркерных веществ

144

НДТ 3-2. Разработка и внедрение на предприятии программы и

методик измерений

144

НДТ 3-3. Разработка и внедрение на предприятии программы

обнаружения и устранения утечек в оборудовании

144

НДТ 3-4. Контроль диффузных выбросов летучих органических

соединений

145

4 НДТ предотвращения негативного воздействия обработки отходящих

газов на окружающую среду

146

НДТ 4-1. Использование факельного сжигания только по

соображениям безопасности или при нештатных условиях

эксплуатации

146

НДТ 4-2. Снижение уровня негативного воздействия на окружающую

среду при факельном сжигании

146

III

НДТ 4-3. Предотвращение или, где это неосуществимо, сокращение

диффузных выбросов в атмосферу летучих органических

соединений

147

НДТ 4-4. Использование элементов оборудования с высокими

требованиями к надежности

148

НДТ 4-5. Обеспечение предусмотренного давления на прокладки во

фланцевых соединениях

148

5 НДТ предотвращения и сокращения образования запахов

149

НДТ 5-1. Разработка, внедрение и регулярная актуализация плана

учета и контроля запахов и борьбы с ними как части системы

экологического менеджмента

149

НДТ 5-2. Сокращение образования запахов при сборе и обработке

сточных вод и осадков сточных вод

150

6 НДТ предотвращения или сокращения шумового воздействия

150

НДТ 6-1. Разработка и внедрение плана учета и контроля

шумообразования и борьбы с ним как части системы экологического

менеджмента

151

НДТ 6-2. Надлежащее размещение оборудования и зданий

151

НДТ 6-3.

Надлежащее

осуществление

эксплуатационных

мероприятий

151

НДТ 6-4. Использование малошумного оборудования

152

НДТ 6-5. Сокращение и предотвращение шумообразования при

использовании оборудования

152

НДТ 6-6. Использование мероприятий по предотвращению

распространения шума (шумопоглощение)

152

Раздел 5. Наилучшие доступные технологии, направленные на очистку

выбросов в атмосферный воздух от основных вредных (загрязняющих)

веществ в приоритетных областях применения НДТ

153

НДТ В-1. Сокращение и предотвращение образования выбросов в

атмосферный воздух твердых частиц (пыли), взвешенных веществ

154

НДТ В-2. Сокращение и предотвращение образования выбросов в

атмосферный воздух серы и ее соединений

155

НДТ В-3. Сокращение и предотвращение образования выбросов в

атмосферный воздух азота и его соединений

156

НДТ В-4. Сокращение и предотвращение образования выбросов в

атмосферный воздух летучих органических соединений

158

Раздел 6. Перспективные технологии

159

ПТ-1. Мультивихревой гидрофильтр МВГ

160

ПТ-2. Технология очистки газов контактным охлаждением

161

ПТ-3. Компактный гибридный коллектор твердых частиц

162

ПТ-4. Агломерация частиц

163

ПТ-5. Плазмокаталитическая технология воздухоочистки ПКТ

164

ПТ-6. Компактные электрофильтры

165

ПТ-7. Трехступенчатый пылеуловитель

166

ПТ-8. Фотокаталитическое окисление с диоксидом титана

166

ПТ-9. Использование керамических фильтров для удаления нескольких

загрязняющих веществ

169

ПТ-10. Комплексная очистка от SOx и NOx

172

ПТ-11. Система десульфуризации дымовых газов NID™

173

ПТ-12. Технология десульфурации выбросных промышленных газов по

СПР-методу

174

Заключительные положения и рекомендации

175

Библиография

177

Приложение А (справочное) Перечень национальных стандартов серии

«Ресурсосбережение»

182

Приложение Б (справочное) Перечень национальных стандартов серии

«Энергосбережение»

188

Приложение В (обязательное) Энергоэффективность

189

Приложение Г (обязательное) Перечень НДТ, позволяющих сократить

эмиссии в окружающую среду, потребление сырья, воды, энергии и

снизить образование отходов

195

Приложение Д (обязательное)

Основные и дополнительные виды

деятельности с учетом областей применения НДТ, а также действующих в

Российской Федерации кодов ОКВЭД

198

Введение

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным

технологиям (далее - справочник НДТ) «Очистка выбросов вредных (загрязняющих)

веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при

проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях» является документом по

стандартизации, разработанным в результате анализа технических, технологических и

управленческих решений, применяемых при обеспечении очистки выбросов вредных

(загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров),

а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях.

Структура настоящего справочника НДТ соответствует ПНСТ 21-2014

[11],

формат описания технологий - ПНСТ 23-2014 [13], термины приведены в соответ-

ствии с ПНСТ 22-2014[12].

Для удобства идентификации веществ, загрязняющих атмосферный воздух, в

тексте настоящего справочника НДТ после наименования вещества в круглых скобках

приведен его код в соответствии c документом «Перечень и коды веществ, загрязняю-

щих атмосферный воздух» (издание восьмое, переработанное и дополненное. - СПб,

2010).

Краткое содержание справочника НДТ

Введение. Приводятся краткое содержание настоящего справочника НДТ и об-

зор законодательных документов, использованных при его разработке.

Предисловие. Указывается цель разработки настоящего справочника НДТ, его

статус, законодательный контекст, описание конкретной проблемы межотраслевого ха-

рактера, решаемой настоящим справочником НДТ, описание процедуры создания в со-

ответствии с установленным порядком, а также порядок его применения.

Область применения. Приводятся области применения НДТ, на которые рас-

пространяется действие настоящего справочника НДТ. Указываются предприятия, тех-

нологии очистки выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

для которых не включены в настоящий справочник НДТ.

В разделе 1 приводится общая информация о рассматриваемой межотраслевой

проблеме: очистке выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг

на крупных предприятиях.

В разделе 2 приводится описание технологических процессов, используемых в

настоящее время для очистки выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмо-

сферный воздух при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании

услуг в приоритетных областях применения НДТ. Приоритетные области применения

НДТ были выделены из «Перечня областей применения наилучших доступных техно-

логий» (утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 декабря

2014 г. № 2674-р), исходя из объемов выбросов вредных (загрязняющих) веществ в

атмосферный воздух, наличия экологических проблем и пр. Текст раздела 2 основыва-

ется на информации, приведенной в поступивших от предприятий анкетах, а также

письменно сформулированных мнениях экспертного сообщества, поэтому в тексте мо-

гут встречаться вторичные заимствования из научно-технической литературы.

Раздел 2 состоит из следующих подразделов:

- «2.1 Общие подходы к очистке выбросов вредных (загрязняющих) веществ в

атмосферный воздух на предприятиях»;

- «2.2 Характеристика выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосфер-

ный воздух в приоритетных областях применения НДТ»;

- «2.3 Описание применяемых подходов, методов, мер и мероприятий, направ-

ленных на очистку выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воз-

дух»;

- «2.4 Подходы, методы, меры и мероприятия, направленные на очистку произ-

водственных выбросов в атмосферный воздух от основных загрязняющих веществ

(взвешенных веществ (код 2902), диоксида серы (код 330), диоксида азота (код 301) и

оксида азота (код 304), оксида углерода (код 337))».

В разделе 3 приводится определение подходов, методов, мер и мероприятий в

качестве НДТ для очистки выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный

воздух (образующихся при производстве продукции/товаров, проведении работ и ока-

зании услуг на крупных предприятиях) в соответствии со статьей 28.1 Федерального

закона от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды», «Методическими

рекомендациями по определению технологии в качестве наилучшей доступной техно-

логии», утвержденными Приказом Минпромторга Российской Федерации от 31 марта

2015 г. № 665, а также с учетом положений ГОСТ Р 54097-2010 «Ресурсосбережение.

Наилучшие доступные технологии. Методология идентификации» и европейского спра-

вочника НДТ «Комплексное воздействие НДТ на окружающую среду и экономическая

эффективность».

VII

В разделе 4 приводится описание НДТ, позволяющих сократить эмиссии в окру-

жающую среду, потребление сырья, воды, энергии и снизить образование отходов при

очистке выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при произ-

водстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на круп-

ных предприятиях. Приводится описание универсальных НДТ, относящихся ко всей

области применения настоящего справочника НДТ, в том числе НДТ организационно-

управленческого характера, энергосбережения и ресурсосбережения, производствен-

ного экологического контроля, предотвращения негативного воздействия обработки от-

ходящих газов на окружающую среду, предотвращения и сокращения образования за-

пахов и шумового воздействия. Приводятся данные по ограничению применимости

НДТ (возможность применения НДТ на действующих предприятиях; возможность внед-

рения НДТ только на новом предприятии). По возможности приводятся экономические

показатели, характеризующие применение НДТ.

В разделе 5 приводится описание НДТ, позволяющих оптимизировать процессы

очистки выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух от основ-

ных загрязняющих веществ посредством проведения первичных мероприятий, направ-

ленных на предотвращение образования вредных (загрязняющих) веществ в выбросах,

а также вторичных мероприятий («на конце трубы»), подходы к которым указаны в 2.4.

Приводятся данные по ограничению применимости НДТ (возможность использования

НДТ на действующих предприятиях; возможность внедрения НДТ только на новом

предприятии). По возможности приводятся экономические показатели, характеризую-

щие применение НДТ.

В разделе 6 приводится описание перспективных технологий, применяемых для

очистки выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и находя-

щихся на стадии научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ, опытно-

промышленного внедрения, а также зарубежных технологий, не получивших в настоя-

щее время широкого внедрения на территории Российской Федерации.

Заключительные положения и рекомендации. В разделе приводятся сведе-

ния о членах технической рабочей группы, принимавших участие в разработке настоя-

щего справочника НДТ, их взаимное согласие по отдельным положениям настоящего

справочника НДТ. Приводятся рекомендации о направлениях проведения дальнейших

исследований и сбора информации в области НДТ для очистки выбросов вредных (за-

грязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а

также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях.

VIII

Библиография. Приведен перечень источников информации и нормативных

правовых актов, использованных при разработке настоящего справочника НДТ.

Приложения. В приложении А приводится перечень национальных стандартов

серии «Ресурсосбережение», в приложении Б - перечень национальных стандартов

серии «Энергосбережение», в приложении В - информация по энергоэффективности,

в приложении Г - перечень НДТ, в приложении Д - основные и дополнительные виды

деятельности с учетом областей применения НДТ, а также действующих в Российской

Федерации кодов ОКВЭД.

При разработке настоящего справочника НДТ были использованы следующие

законодательные и нормативные документы:

- Федеральный закон от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей сре-

ды»;

- Федеральный закон от 31 декабря 2014 г. № 488-ФЗ «О промышленной полити-

ке в Российской Федерации»;

- Федеральный закон от 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного возду-

ха»;

- постановление Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г.

№ 1458 «О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной техноло-

гии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических

справочников по наилучшим доступным технологиям»;

- распоряжение Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 г.

№ 2674-р «Об утверждении Перечня областей применения наилучших доступных тех-

нологий»;

- распоряжение Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г.

№ 2178-р «Об утверждении поэтапного графика создания в 2015-2017 годах отрасле-

вых справочников наилучших доступных технологий»;

- распоряжение Правительства Российской Федерации от

19 марта

2014 г.

№ 398-р «Об утверждении комплекса мер, направленных на отказ от использования

устаревших и неэффективных технологий, переход на принципы наилучших доступных

технологий и внедрение современных технологий»;

- приказ Министерства промышленности и торговли Российской Федерации от

31 марта 2015 г. № 665 «Об утверждении Методических рекомендаций по определе-

нию технологии в качестве наилучшей доступной технологии»;

- ПНСТ 21-2014 Наилучшие доступные технологии. Структура информационно-

технического справочника;

- ПНСТ 22-2014 Наилучшие доступные технологии. Термины и определения;

- ПНСТ 23-2014 Наилучшие доступные технологии. Формат описания техноло-

гий.

Настоящий справочник НДТ разработан с учетом имеющихся в Российской Фе-

дерации технологий, оборудования, сырья, других ресурсов, а также с учетом климати-

ческих, экономических и социальных особенностей Российской Федерации.

При разработке настоящего справочника НДТ были использованы положения ру-

ководящего документа по технологиям регулирования выбросов серы, NOx, летучих ор-

ганических соединений, пыли из стационарных источников («Конвенция о трансгранич-

ном загрязнении воздуха на большие расстояния»), европейского справочника НДТ

«Системы обработки/обращения со сточными водами и отходящими газами в химиче-

ской промышленности» и 29 отраслевых («вертикальных») европейских справочников

НДТ, перечень которых приводится в библиографии. Использование не всех отрасле-

вых европейских справочников НДТ при разработке настоящего справочника НДТ объ-

ясняется отсутствием в них разделов, посвященных НДТ в области очистки выбросов

вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, либо сведением НДТ к орга-

низационно-управленческим подходам.

В качестве источников информации об областях применения НДТ и о применяе-

мых на практике технологиях, относящихся к НДТ, были использованы сведения, полу-

ченные в результате анкетирования предприятий, статистические сборники, результа-

ты научно-исследовательских и диссертационных работ, иные источники, а также ин-

формация, полученная в ходе консультаций с экспертами в соответствующей области.

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок разработки информационно-технических

справочников по наилучшим доступным технологиям установлены постановлением

Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. № 1448 ([1]). Перечень

областей применения наилучших доступных технологий определен распоряжением

Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 г. № 2674-р ([2]).

Основной целью разработки настоящего справочника НДТ является создание

базового инструмента для внедрения НДТ в области очистки выбросов вредных (за-

грязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а

также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях.

1 Статус документа

Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации и разрабо-

тан в соответствии с положениями, требованиями и терминологией, изложенными в

ПНСТ 21-2014, ПНСТ 23-2014 и ПНСТ 22-2014.

2 Информация о разработчиках

Настоящий справочник НДТ разработан технической рабочей группой «Очистка

выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве

продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных пред-

приятиях» (ТРГ 22), состав которой утвержден приказом Федерального агентства по

техническому регулированию и метрологии от 4 марта 2016 г. № 237 «О создании тех-

нической рабочей группы „Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмо-

сферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ

и оказании услуг на крупных предприятиях“» (в редакции приказа Росстандарта от

18 июля 2016 г. № 1045).

Перечень организаций и их представителей, принимавших участие в разработке

настоящего справочника НДТ, приведен в разделе «Заключительные положения и ре-

комендации».

Настоящий справочник НДТ представлен на утверждение Бюро наилучших до-

ступных технологий (далее - Бюро НДТ) (www.burondt.ru ).

3 Краткая характеристика

Настоящий справочник НДТ содержит описания используемых в настоящее вре-

мя в Российской Федерации универсальных подходов и методов, применимых при

очистке выбросов вредных (загрязняющих) веществ на предприятиях, относящихся к

областям применения НДТ, определенным распоряжением Правительства Российской

Федерации от 24 декабря 2014 г. №2674-р. Из этих подходов и методов выделены ре-

шения, признанные наилучшими доступными технологиями для приоритетных обла-

стей применения НДТ, включая, по возможности, соответствующие параметры эколо-

гической результативности, ресурсо- и энергоэффективности, а также экономические

показатели.

4 Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

Настоящий справочник НДТ разработан с учетом положений европейского спра-

вочника по наилучшим доступным технологиям «Европейская комиссия. Системы об-

работки/обращения со сточными водами и отходящими газами в химической промыш-

ленности, окончательный проект, июль 2016», исполнительного решения Европейской

Комиссии 2016/902 от 30 мая 2016 г., устанавливающего выводы о выборе НДТ в соот-

ветствии с Директивой Европейского парламента и Совета ЕС 2010/75/ЕС «О промыш-

ленных выбросах» применительно к общепринятым системам обработки сточных вод и

отходящих газов в химической промышленности и обращения с ними, Руководящего

документа по технологиям регулирования выбросов серы, NOx, летучих органических

соединений, пыли из стационарных источников (Конвенция о трансграничном загрязне-

нии воздуха на большие расстояния).

5 Сбор данных

В целях сбора информации о применяемых на промышленных предприятиях

технологических процессах, оборудовании, а также об источниках загрязнения окружа-

ющей среды, технологических, технических и организационных мероприятиях, направ-

ленных на снижение загрязнения окружающей среды и повышение энергоэффективно-

сти и ресурсосбережения, была подготовлена «Анкета для предприятий, содержащая

формы для сбора данных, необходимых для разработки проекта справочника НДТ»

(далее - Анкета). В качестве основы для формирования Анкеты был использован

ПНСТ 23-2014 «Наилучшие доступные технологии. Формат описания технологий».

Анкета была направлена в адреса 906 крупных российских предприятий. Сведе-

ния, полученные в результате анкетирования предприятий, были использованы при

разработке настоящего справочника НДТ.

6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ, раз-

работанными или разрабатываемыми в соответствии с распоряжением Правительства

XII

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО

НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

ОЧИСТКА ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ (ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ) ВЕЩЕСТВ

В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКЦИИ (ТОВАРОВ),

А ТАКЖЕ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ И ОКАЗАНИИ УСЛУГ

НА КРУПНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Purification of atmospheric discharge (pollutants)

in manufacturing of products (goods), as well as performing works

and providing services at large enterprises

Дата введения - 2017-07-01

Область применения

Настоящий справочник НДТ разработан во взаимосвязи с отраслевыми справоч-

никами НДТ, разрабатываемыми в соответствии с распоряжением Правительства Рос-

сийской Федерации от 31 октября 2014 г. № 2178-р, и включает в себя описание уни-

версальных подходов и методов, применимых при очистке выбросов вредных (загряз-

няющих) веществ в атмосферный воздух на предприятиях, относящихся к областям

применения НДТ, определенным распоряжением Правительства Российской Федера-

ции от 24 декабря 2014 г. № 2674-р.

Настоящий справочник НДТ носит методический характер и содержит обобщен-

ную информацию, сведения общего характера, общие подходы к межотраслевым тех-

нологиям, техническим и управленческим решениям по очистке выбросов вредных (за-

грязняющих) веществ в атмосферный воздух. Справочник НДТ не содержит перечней

маркерных веществ для каких-либо отраслей промышленности. В настоящем справоч-

нике НДТ не рассматриваются специальные технологии, процессы или устройства для

вовлечения в технологический процесс газов (с предварительной очисткой или без

нее) в целях уменьшения величины выбросов вредных (загрязняющих) веществ или

предотвращения их образования.

Рекомендации, содержащиеся в настоящем межотраслевом («горизонтальном»)

справочнике НДТ, могут применяться в случае отсутствия соответствующих рекомен-

даций в отраслевом («вертикальном») справочнике НДТ, к области применения которо-

го относится рассматриваемое предприятие (объект), в целях достижения технологи-

ческих нормативов.

Для областей применения НДТ в соответствии с распоряжением Правительства

Российской Федерации от 24 декабря 2014 г. № 2674-р разрабатываются соответству-

ющие отраслевые («вертикальные») справочники НДТ.

По итогам обсуждения в ТРГ 22 в настоящий справочник НДТ включены виды

экономической деятельности (в соответствии с ОК 029-2014 (КДЕС Ред. 2)), включен-

ные в разделы:

- B - добыча полезных ископаемых;

- C - обрабатывающие производства;

- D - обеспечение электрической энергией, газом и паром; кондиционирование

воздуха.

В настоящем справочнике НДТ особо рассматриваются технологии очистки вы-

бросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на предприятиях при-

оритетных областей применения НДТ применительно к целям настоящего справочника

НДТ, в которых:

- объемы выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

сравнительно велики;

- проблемы, связанные с очисткой выбросов вредных (загрязняющих) веществ в

атмосферный воздух, достаточно специфичны, однако обладают и общими с другими

отраслями характеристиками.

В настоящем справочнике НДТ особо не рассматриваются технологии очистки

выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на тех предприяти-

ях:

- основной целью которых является обеспечение национальной и международ-

ной безопасности либо единственной целью которых является защита объектов и (или)

территорий от природных катастроф;

- очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух ко-

торых осуществляется исключительно с помощью универсальных НДТ очистки выбро-

сов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, приведенных в разделе 4

и (или) НДТ, специфичных для одной или нескольких областей применения НДТ, рас-

смотренных в разделе 5;

- очистка специфических выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмо-

сферный воздух которых, по имеющейся информации, подробно рассматривается в

соответствующих отраслевых («вертикальных») справочниках НДТ;

- обращение с выбросами вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воз-

дух которых и (или) с загрязняющими веществами, содержащимися в таких выбросах,

регулируется специальным законодательством;

- основной целью которых является обеспечение энергетической безопасности

населения и предприятий Российской Федерации путем бесперебойного энергоснаб-

жения электрической и тепловой энергией в режиме комбинированного производства.

Настоящий справочник НДТ подлежит применению на объектах, оказывающих

негативное воздействие на окружающую среду и отнесенных в соответствии с критери-

ями, утвержденными постановлением Правительства Российской Федерации от

28 сентября 2015 г. № 1029 «Об утверждении критериев отнесения объектов, оказыва-

ющих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и

IV категорий», ко всем объектам I категории, а также к объектам II категории, перечис-

ленным ниже: подпункты а), в) - н), ч) в части обезвреживания отходов производства

и потребления IV и V классов опасности (с проектной мощностью менее 3 т/ч); обезза-

раживания и (или) обезвреживания биологических и медицинских отходов (с проектной

мощностью менее 10 т/сут); захоронения отходов производства и потребления IV и

V классов опасности, включая твердые коммунальные отходы (менее 20 тыс. т/год).

Раздел 1. Общая информация о выбросах вредных (загрязняющих)

веществ в атмосферный воздух при производстве продукции

(товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных

предприятиях

При производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказа-

нии услуг на крупных предприятиях в атмосферный воздух выбрасывается более

17 000 тыс. т/год загрязняющих веществ, из которых только

75,6 % подвергаются

очистке. На рисунке 1 представлен общий объем выбросов загрязняющих веществ в

Российской Федерации в 2014 году.

Рисунок 1 - Общий объем выбросов загрязняющих веществ

в Российской Федерации

По объемам выбросов в атмосферный воздух от стационарных источников на

первом месте располагаются обрабатывающие производства (третья часть суммарно-

го объема по России) - за счет металлургического производства. Другой крупный блок

источников загрязнения атмосферного воздуха образуют предприятия по добыче по-

лезных ископаемых (27,2 %), в первую очередь предприятия, занимающиеся добычей

сырой нефти и нефтяного (попутного) газа. Значительные объемы выбросов в атмо-

сферу характерны для предприятий топливно-энергетического комплекса, связанных с

производством, передачей и распределением электроэнергии, а также с транспортиро-

ванием по трубопроводам газа и продуктов его переработки. На рисунке 2 представле-

ны соотношения объема выбросов от стационарных источников по видам экономиче-

ской деятельности.

Статистический инструментарий, предусматривающий федеральное статистиче-

ское наблюдение за загрязнением атмосферного воздуха, устанавливает основные за-

грязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу: взвешенные вещества (2902),

диоксид серы (330), оксид углерода (337), оксиды азота в пересчете на NO2 (301), угле-

водороды (415, 416) с учетом летучих органических соединений, исключая метан, а

также специфические загрязняющие вещества, характерные для отдельных террито-

рий, в том числе бенз(а)пирен (703), серная кислота (322), метан (410) и др.

В таблице 1 представлены выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воз-

дух в Российской Федерации в 2007-2014 годах.

Таблица 1 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух в Российской Федерации

в 2007-2014 годах (данные Росстата и Росприроднадзора)

Показатель

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

Общий объем выбросов, от

стационарных источников и

35303,5

33691,7

32559,8

32220,4

32487,5

32309,2

31870,9

31073,5

автомобильного транспорта,

тыс. т/год, из них:

- от стационарных источников,

20636,9

20103,3

19021,2

19115,6

19162,3

19630,3

18446,5

17451,9

тыс. т/год

- от автомобильного транс-

14666,6

13588,4

13538,6

13104,8

13325,2

12678,9

13424,4

13621,6

порта, тыс. т/год

Общий объем выбросов от

железнодорожного транспор-

Н/д

140,0

159,5

192,5

154,2

та, тыс. т/год

Объем вы-

Всего,

4678,1

4644,1

4480,6

4497,9

4454,7

4415,4

4249,2

4113,3

бросов SO2 -

тыс. т/год

сера диоксид

От стационар-

(ангидрид

ных источни-

4573,1

4534,1

4370,6

4385,3

4342,7

4340,9

4173,3

4036,3

сернистый)

ков, тыс. т/год

(330)

От автомо-

бильного

105,0

110,0

112,6

112,0

74,5

75,9

77,0

транспорта,

тыс. т/год

Объем вы-

Всего,

17450,4

16259,5

15603,5

15341,7

15816,3

16092,9

15757,5

15493,0

бросов СО -

тыс. т/год

Показатель

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

углерод оксид

От стационар-

(337)

ных источни-

6448,4

6091,5

5500,5

5565,1

5753,5

6001,8

5350,9

4938,4

ков, тыс. т/год

От автомо-

бильного

11002,0

10168,0

10103,0

9776,6

10062,8

10091,1

10406,6

10554,6

транспорта,

тыс. т/год

Объем вы-

Всего,

2793,4

2757,2

2394,1

2435,0

2327,3

2273,1

2033,4

1947,4

бросов взве-

тыс. т/год

шенных ве-

От стационар-

ществ (2902)

ных источни-

2743,4

2704,2

2341,1

2381,2

2283,1

2249,4

2008,5

1922,2

ков, тыс. т/год

От автомо-

бильного

50,0

53,0

53,8

44,2

23,7

24,9

25,3

транспорта,

тыс. т/год

Объем вы-

Всего,

н/д

69,7

70,4

80,7

81,9

86,7

бросов NH3 -

тыс. т/год

аммиак (303)

От стационар-

ных источни-

41,6

39,2

40,3

42,2

44,0

47,5

46,6

51,0

ков, тыс. т/год

От автомо-

бильного

Н/д

27,5

26,4

33,2

35,3

35,7

транспорта,

тыс. т/год

Объем вы-

Всего,

3635,8

3660,6

3561,5

3656,9

3561,9

3356,5

3333,3

3288,4

бросов NOx (в

тыс. т/год

пересчете на

От стационар-

NO2 - диок-

ных источни-

1732,8

1816,6

1730,5

1855,2

1880,0

1937,5

1874,2

1805,5

сид азота

ков, тыс. т/год

Показатель

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

(301)

От автомо-

бильного

1903,0

1844,0

1831,0

1801,7

1681,9

1419,0

1459,1

1482,9

транспорта,

тыс. т/год

Объем вы-

Всего,

3447,6

2872,0

2913,0

2885,1

2966,6

2552,1

2823,8

2730,0

бросов

тыс. т/год

НМ ЛОС

От стационар-

ных источни-

1908,6

1532,0

1546,0

1605,3

1622,8

1638,2

1455,8

1340,0

ков, тыс. т/год

От автомо-

бильного

1539,0

1340,0

1367,0

1279,8

1343,8

913,9

1368,0

1390,0

транспорта,

тыс. т/год

Объем выбросов от стацио-

нарных и автомобильных ис-

0,247

0,236

0,228

0,226

0,227

0,225

0,222

0,212

точников на душу населения,

т/чел.

Объем выбросов от стацио-

нарных и автомобильных ис-

1,24

0,96

0,80

0,68

0,61

0,56

0,51

точников на единицу ВВП,

т/млн руб.

Законодательство Российской Федерации в области охраны атмосферного воз-

духа основывается на Конституции Российской Федерации, Федеральном законе от

4 мая 1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» и принимаемых в соответ-

ствии с ним других федеральных законах и иных нормативных правовых актах Россий-

ской Федерации, а также законах и иных нормативных правовых актах субъектов Рос-

сийской Федерации. Законодательство субъектов Российской Федерации в области

охраны атмосферного воздуха может предусматривать введение дополнительных эко-

логических требований охраны атмосферного воздуха.

Развитие российского нормативно-правового поля осуществляется в соответ-

ствии с международными подходами (практиками) в области охраны атмосферного

воздуха, в основе которых лежат принципы приоритета охраны жизни и здоровья чело-

века, обеспечения благоприятных условий для жизни, труда и отдыха, недопущения

необратимых последствий загрязнения атмосферного воздуха для окружающей среды,

обязательности государственного регулирования выбросов вредных (загрязняющих)

веществ и вредных физических воздействий на атмосферный воздух, гласности, пол-

ноты и достоверности информации о состоянии атмосферного воздуха и его загрязне-

нии и др.

Правовые инструменты для реализации этих принципов включают:

- установление нормативов качества атмосферного воздуха и нормативов вы-

бросов и вредных физических воздействий;

- государственную регистрацию новых загрязняющих и потенциально опасных

веществ;

- получение разрешения на выброс и оказание вредного физического воздей-

ствия;

- государственный учет вредных воздействий, ведение мониторинга атмосфер-

ного воздуха, инвентаризация выбросов и вредных физических воздействий и их ис-

точников.

Соответствующие требования определены применительно к различным стадиям

хозяйственной деятельности (проектированию и размещению предприятий, их строи-

тельству, реконструкции, вводу в эксплуатацию и эксплуатации), к обращению с раз-

личными веществами (транспортирование и использование пестицидов и агрохимика-

тов, озоноразрушающих веществ, опасных отходов, пылящих материалов и т. д.), к

функционированию отдельных групп объектов (опасных производственных объектов,

автомобильного и иного транспорта, объектов атомной энергетики).

Важнейшим инструментом охраны атмосферного воздуха является нормирова-

ние. В настоящее время в систему нормативов включены:

- предельно допустимые уровни физического воздействия на атмосферный воз-

дух, отражающие предельно допустимый максимальный уровень, при котором отсут-

ствует вредное воздействие на здоровье человека и окружающую среду;

- предельно допустимые нормативы вредного физического воздействия на атмо-

сферный воздух, которые устанавливаются для каждого источника шумового, вибраци-

онного, электромагнитного и других физических воздействий на атмосферный воздух,

при которых вредное физическое воздействие от данного и от всех других источников

не приведет к превышению предельно допустимых уровней физического воздействия

на атмосферный воздух;

- технологические нормативы выброса вредного (загрязняющего) вещества в ат-

мосферный воздух, которые устанавливаются для технологических процессов основ-

ных производств и оборудования, отнесенных к областям применения НДТ, с примене-

нием технологического показателя выброса;

- технические нормативы выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмо-

сферный воздух, которые определяются как объем или масса химического вещества

либо смеси химических веществ в расчете на единицу пробега транспортного средства

или единицу произведенной работы двигателя передвижного источника;

- предельно допустимые (критические) нагрузки, являющиеся показателем воз-

действия одного или нескольких вредных (загрязняющих) веществ на окружающую

среду, превышение которых может привести к вредному воздействию на нее;

- предельно допустимый выброс вредного (загрязняющего) вещества в атмо-

сферный воздух, который определяется как объем или масса химического вещества

либо смеси химических веществ, микроорганизмов, иных веществ как показатель ак-

тивности радиоактивных веществ, допустимый для выброса в атмосферный воздух

стационарным источником и (или) совокупностью стационарных источников, и при со-

блюдении которого обеспечивается выполнение требований в области охраны атмо-

сферного воздуха;

- временно согласованный выброс, представляющий собой временный лимит

выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанав-

ливается для действующих стационарных источников выбросов с учетом качества ат-

мосферного воздуха и социально-экономических условий развития соответствующей

территории в целях поэтапного достижения установленного предельно допустимого

выброса (с 1 января 2019 г. в соответствии с Федеральным законом от 21 июля 2014 г.

№ 219-ФЗ вместо временно согласованного выброса будет устанавливаться временно

разрешенный выброс - показатель объема или массы вредного (загрязняющего) ве-

щества, устанавливаемый для действующего стационарного источника и (или) сово-

купности действующих стационарных источников на период поэтапного достижения

предельно допустимого выброса или технологического норматива выброса);

- гигиенический норматив качества атмосферного воздуха, представляющий со-

бой критерий качества атмосферного воздуха, который отражает предельно допусти-

мое максимальное содержание в нем вредных (загрязняющих) веществ и при котором

отсутствует вредное воздействие на здоровье человека. При этом в соответствии с

мировой практикой в Российской Федерации устанавливают, как правило, два гигиени-

ческих норматива для вредных (загрязняющих) веществ: норматив, рассчитанный на

короткий период воздействия вредных (загрязняющих) веществ (предельно допусти-

мые максимально-разовые концентрации) и норматив, рассчитанный на более продол-

жительный период воздействия (8 ч, 1 сут, по некоторым веществам - 1 год);

- экологический норматив качества атмосферного воздуха, представляющий со-

бой критерий качества атмосферного воздуха, который отражает предельно допусти-

мое максимальное содержание в нем вредных (загрязняющих) веществ и при котором

отсутствует вредное воздействие на окружающую среду.

Несоответствие гигиеническим и экологическим нормативам качества атмосфер-

ного воздуха приводит к нарушению его физических, химических и биологических

свойств в совокупности, т. е. нарушение качества атмосферного воздуха в результате

изменения состава его основных компонентов.

Таким образом, основными критериями определения качества атмосферного

воздуха являются гигиенические и экологические нормативы его качества, которые

устанавливаются в целях определения безопасности и (или) безвредности воздей-

ствия химических, физических и биологических факторов на людей, растения и живот-

ных, особо охраняемые природные территории и объекты. Эти критерии предназначе-

ны для отражения предельно допустимого содержания вредных (загрязняющих) ве-

ществ в атмосферном воздухе, при котором отсутствуют либо вредное воздействие на

организм человека (гигиенический норматив качества атмосферного воздуха), либо

вредное воздействие на окружающую среду (экологический норматив качества атмо-

сферного воздуха).

В целях снижения выбросов вредных (загрязняющих) веществ или предотвра-

щения их образования на предприятиях используют специальные технологии, процес-

сы или устройства для очистки газа и (или) его вовлечения в технологический процесс

(в настоящем справочнике НДТ не рассматриваются), а также первичные мероприятия

по предотвращению образования выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмо-

сферный воздух.

Для очистки и (или) обезвреживания выбросов вредных (загрязняющих) веществ

непосредственно в атмосферный воздух используют различные сооружения, оборудо-

вание, аппаратуру, рассмотрение которых является предметом настоящего справочни-

ка НДТ. При этом используют такой показатель, как степень очистки газа (ндп. эффек-

тивность очистки газа), представляющий собой отношение массы извлеченного из газа

или прореагировавшего загрязняющего вещества к массе загрязняющего вещества,

присутствующего в газе до очистки [ГОСТ 17.2.1.04-77].

Также в целях обезвреживания выбросов вредных (загрязняющих) веществ

непосредственно в атмосферный воздух применяют метод улучшения рассеивания

выбрасываемых вредных веществ в атмосферном воздухе за счет оптимизации харак-

теристик устройств отведения газа и конструкций источников выбросов: обычно приме-

няют увеличение высоты труб до 100-150 м для обеспечения хорошего разбавления

примесей при достижении поверхности земли за счет рассеивания в атмосфере при

переносе загрязняющих веществ ветром.

Повышение температуры выбрасываемых газов увеличивает разность плотно-

стей их и окружающего воздуха, а следовательно, подъемную силу и вертикальную

скорость выбросов. Это способствует их подъему на большую высоту, рассеиванию на

увеличенном пространстве, снижению приземных концентраций примесей. Такое же

влияние оказывают высота трубы и количество выбрасываемых в единицу времени

объемов газов. Вертикальные потоки оказывают решающее влияние на рассеивание в

условиях безветрия.

В большинстве случаев при проектировании промышленных предприятий мето-

ды очистки газа и улучшения рассеивания применяют комплексно. При этом, как пока-

зала практика, применения только одного метода (увеличение высоты труб) в ряде

случаев недостаточно для соблюдения требований законодательства к качеству атмо-

сферного воздуха или экономически нецелесообразно.

Общий объем выбросов от стационарных источников в Российской Федерации в

целом продолжает сокращаться. Однако в ряде федеральных округов (Северо-

Западный, Южный, Дальневосточный, Центральный) объем выбросов загрязняющих

веществ от стационарных источников с 2007 года практически не уменьшается.

Одним из наиболее перспективных экономических инструментов ограничения

выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух представляется внедрение

системы нормирования негативного воздействия на окружающую среду, основанной на

принципах НДТ и предусматривающей использование технологических показателей

выброса, представляющих собой показатель концентрации вредного (загрязняющего)

вещества, объема или массы выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмо-

сферный воздух в расчете на единицу времени или единицу произведенной продукции

(товара), характеризующих технологические процессы и оборудование.

В контексте настоящего справочника НДТ следует учитывать, что технологиче-

ские подходы к очистке выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный

воздух, применяемые в Российской Федерации, не только не отличаются от подходов,

внедренных за рубежом, но в отдельных случаях имеют более высокую экологическую

эффективность и экономическую целесообразность. Многие НДТ, разработанные и ис-

пользуемые в государствах - членах ЕС, уже успешно применяются на предприятиях

Российской Федерации.

Настоящий справочник НДТ создает информационно-техническую основу для

внедрения системы нормирования и стандартизации на основе НДТ, стимулирует

предприятия Российской Федерации к снижению уровня антропогенного воздействия

на атмосферный воздух. Его необходимо использовать при выборе и внедрении хоро-

шо зарекомендовавших себя на отечественном рынке техники и технологических ре-

шений для очистки выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух,

способствуя импортозамещению в рассматриваемой сфере деятельности.

Раздел 2. Описание технологических процессов, применяемых в

настоящее время для очистки выбросов вредных (загрязняющих)

веществ в атмосферный воздух при производстве продукции

(товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных

предприятиях в приоритетных областях применения НДТ

2.1 Общие подходы к очистке выбросов вредных

(загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на

предприятиях

Количество предприятий, отнесенных к области применения настоящего спра-

вочника НДТ, определяется в соответствии с критериями отнесения объектов, оказы-

вающих значительное негативное воздействие на окружающую среду и относящихся к

областям применения НДТ, утвержденными постановлением Правительства Россий-

ской Федерации от 28 сентября 2015 г. № 1029, а также перечнем областей примене-

ния НДТ, утвержденных распоряжением Правительства Российской Федерации от

24 декабря 2014 г. № 2674-р.

При формировании настоящего справочника НДТ были использованы анкеты,

полученные от 63 предприятий в результате рассылки по 906 предприятиям, а также

информация еще по 113 предприятиям, собранная экспертным сообществом. Уровень

предоставления информации в полученных анкетах значительно различался. Данные о

количестве крупных предприятий, которым разосланы приглашения для представления

информации в настоящий справочник НДТ, и их распределение по округам Российской

Федерации представлены на рисунке 4.

1000

906

900

Всего

800

ЦФО

700

ПФО

600

УФО

СФО

500

СЗФО

400

ЮФО

300

255

ДФО

220

СКФО

200

120 100 99

КФО

100

Рисунок 4 - Количество крупных предприятий, которым разосланы приглашения

для представления информации в настоящий справочник НДТ, и их

распределение по округам Российской Федерации

Из 906 крупных предприятий, которым были разосланы приглашения для пред-

ставления информации в настоящий справочник НДТ, заполненные анкеты представи-

ли всего 63 предприятия. В этих анкетах представлено 49 видов газоочистных устано-

вок. Анкеты содержат информацию о разном количестве газоочистного оборудова-

ния - от

1 до

131 газоочистной установки. Общее количество установок -

901 единица, среди которых имеются единичные и многоступенчатые (18 комбинаций)

установки. На рисунке 5 представлены методы газоочистки, соответствующие газо-

очистному оборудованию, указанному в анкетах, полученных от 63 предприятий.

Рисунок 6 - Ранжирование газоочистных установок

по годам введения в эксплуатацию

При разработке настоящего справочника НДТ данные, содержавшиеся в выше-

указанных анкетах, составили информационную основу для описания технологических

процессов, оборудования, технических способов, методов, применяемых при очистке

выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве

продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных пред-

приятиях в Российской Федерации.

Установленные требования к анонимизации представленной предприятиями

информации не допускают возможности ссылок на наименования промышленных объ-

ектов, на которых были внедрены те или иные технологические подходы, в тексте

настоящего справочника НДТ. Вместе с тем представляется некорректным давать кон-

кретные данные о количестве внедрений по данным проанализированных анкет вслед-

ствие отсутствия репрезентативности проанализированной выборки. Исходя из этого,

авторы настоящего справочника НДТ при описании количества внедрений тех или иных

технологических подходов сочли возможным оперировать экспертно-значимыми оцен-

ками количества внедрений. Таким образом, далее по тексту в тех случаях, когда речь

идет о внедрении на большинстве предприятий, подразумевается внедрение на 50 %

проанализированных предприятий или более, на многих предприятиях - от 15 % до

50 %, на ряде предприятий - от 5 % до 15 %, на нескольких предприятиях - от 2 % до

5 %, на отдельных предприятиях - до 2 %.

Решение об извлечении загрязняющих веществ из отходящих газов зависит от

применения дополнительных технологических операций, направленных на разделение

материалов, содержащихся в отходящих газах.

Некоторые из технологических подходов представляют собой самостоятельные

технологические операции и (или) процессы, другие используются только в качестве

дополнительных методов предварительной обработки, направленных на предотвра-

щение повреждения основного очистного оборудования или предварительной филь-

трации.

Анализ анкет позволил сформировать подраздел 2.2, в котором приведена ха-

рактеристика выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на

предприятиях, относящихся к приоритетным областям применения НДТ. При этом об-

щие технологические подходы к очистке выбросов вредных (загрязняющих) веществ в

атмосферный воздух, применяемые на многих предприятиях, были представлены в

подразделе 2.3, а применение этих подходов для очистки выбросов в атмосферный

воздух от основных вредных (загрязняющих) веществ - в подразделе 2.4.

На ряде предприятий Российской Федерации существует практика внедрения

системы управления газоочистными сооружениями с возможностью их совершенство-

вания и модернизации, автоматизированного управления, повышения эффективности

очистки, основанная на анализе результатов контроля качества выбросов вредных (за-

грязняющих) веществ в атмосферный воздух.

Образующиеся отходящие газы обрабатывают с применением технологических

подходов, обеспечивающих извлечение веществ, содержащихся в отходящих газах, с

последующим их возвращением в исходный технологический процесс или использова-

нием в другом процессе в качестве сырья или энергоносителя, или их удаление в каче-

стве загрязняющих веществ.

Имеются сведения о разработке и осуществлении инвестиционных программ ре-

конструкции и технического перевооружения основного производственного цикла,

направленные прежде всего на повышение объемов выпускаемой продукции и улуч-

шение ее качества. За счет использования более современного оборудования одно-

временно снижаются и негативные воздействия на окружающую среду.

На многих предприятиях внедряют системы экологического менеджмента, сер-

тифицированные на соответствие ГОСТ Р ИСО 14001 с учетом значимых экологиче-

ских аспектов. На нескольких из них подобные системы внедряются исключительно с

целью достижения соответствия требованиям внешних рынков или по иным причинам,

не имеющим отношения к улучшению экологических составляющих работы предприя-

тия. Однако на большинстве предприятий целью внедрения систем экологического ме-

неджмента все же является повышение эффективности управления природоохранной

деятельностью и обеспечения экологической безопасности производства.

В целом предприятия сообщают о позитивных результатах внедрения системы

экологического менеджмента как с точки зрения финансовых показателей (снижение

платы за негативное воздействие на окружающую среду), так и по натуральным пока-

зателям (сокращение удельного объема выбросов вредных (загрязняющих) веществ в

атмосферный воздух). Однако следует учитывать, что системы экологического ме-

неджмента, как правило, внедряются на социально ответственных предприятиях.

На ряде предприятий сокращение выбросов вредных (загрязняющих) веществ в

атмосферный воздух проводится в рамках мероприятий по предотвращению чрезвы-

чайных ситуаций.

Отдельные предприятия повышают эффективность работы газоочистного обо-

рудования посредством реализации программы сокращения энергопотребления, про-

водя энергетический аудит основных технологических операций, осуществляя модер-

низацию оборудования, а также обучая персонал, занятый в области очистки вредных

(загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, основам организации энергопотреб-

ления.

В целях сокращения энергопотребления при обращении с газовыми выбросами

применяются системы рекуперации тепла экзотермических реакций посредством:

- контактного теплообмена рабочих сред различных температур;

- выработки пара низкого давления или других продуктов.

На отдельных предприятиях мероприятия по сокращению выбросов вредных (за-

грязняющих) веществ в атмосферный воздух связаны с минимизацией потерь сырья,

полупродуктов, продуктов и вспомогательных материалов и реагентов.

В целях постоянной оптимизации процессов очистки вредных (загрязняющих)

веществ в атмосферный воздух и обеспечения стабильного и бесперебойного функци-

онирования газоочистного оборудования применяется производственный контроль

технологических процессов - аналитический контроль (лабораторный и преимуще-

ственно автоматический), включающий контроль выбросов вредных (загрязняющих)

веществ в атмосферный воздух на газоанализаторах. Показатели, подлежащие кон-

тролю, а также периодичность контроля определяют в зависимости от категории объ-

екта, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду, с учетом положе-

ний ГОСТ Р 56061-2014.

Выбор технологических подходов, методов, мер и мероприятий, направленных

на очистку выбросов от вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух,

определяется составом и особенностями конкретных областей применения НДТ, рас-

смотренных ниже. Общие подходы к выбору технологий, методов, мер и мероприятий,

направленных на сокращение и очистку выбросов вредных (загрязняющих) веществ в

атмосферный воздух, приведены в пункте 2.3.7.

2.2 Характеристика выбросов вредных (загрязняющих) веществ

в атмосферный воздух в приоритетных областях применения

НДТ

В настоящем подразделе приведена характеристика выбросов вредных (загряз-

няющих) веществ в атмосферный воздух на предприятиях, относящихся к приоритет-

ным областям применения НДТ. Приоритетные области применения НДТ были выде-

лены из «Перечня областей применения наилучших доступных технологий» (утв. рас-

поряжением Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 г. № 2674-р)

исходя из объемов образования выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмо-

сферный воздух, наличия экологических проблем и пр. Термин «приоритетные» в кон-

тексте областей применения НДТ используется исключительно в рамках настоящего

справочника НДТ и, соответственно, не подлежит регламентированию на уровне наци-

ональной системы стандартизации и не влечет за собой дополнительных нормативно-

правовых последствий.

2.2.1 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на

предприятиях энергетического комплекса

Основными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу при сжигании различ-

ных видов топлива в энергоустановках, являются: водяной пар, углерод (сажа) (328),

сланцевая зола (2903), мазутная зола теплоэлектростанций (в пересчете на ванадий)

(2904), угольная зола теплоэлектростанций (2926), неорганическая пыль, содержащая

двуокись кремния менее 20 % двуокиси кремния (2909), взвешенные вещества (2902),

диоксид серы (330), оксид углерода (337), оксид азота (II) (304), диоксид азота (304),

бенз(а)пирен (703), а также другие компоненты, связанные со спецификой конкретных

месторождений топливно-энергетических ресурсов.

На современной теплоэлектростанции мощностью 2,4 млн кВт расходуется до

20 тыс. т угля в сутки, что сопровождается выбросами в атмосферу в сутки в среднем:

680 т диоксида серы (330) и триоксида серы при содержании серы в топливе 1,7 %;

200 т оксидов азота (301, 304); 120-240 т твердых частиц, в том числе золы (2904), не-

органической пыли, содержащей менее 20 % двуокиси кремния (2909), углерод (сажа)

(328) - при степени очистки 94 % - 98 %.

Дымовые газы, образующиеся при сжигании мазута, содержат: диоксид азота

(301), оксид азота (II) (304), диоксид серы (330), углерод (сажу) (328), оксид углерода

(337), бенз(а)пирен (703), мазутную золу теплоэлектростанций (в пересчете на вана-

дий) (2904).

При сжигании газообразного топлива (природного, попутного нефтяного газа,

синтез-газа и т. п.) концентрации загрязняющих (вредных) веществ в отходящих дымо-

вых газах минимальны относительно использования жидких или твердых теплоносите-

лей.

2.2.2 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на

предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности

Основными технологическими процессами нефтеперерабатывающей промыш-

ленности, сопровождающимися наибольшими выбросами вредных (загрязняющих) ве-

ществ, являются:

- извлечение серы;

- регенерация катализаторов крекинга в псевдоожиженном слое;

- печи и котлы.

Потенциальными источниками выбросов вредных (загрязняющих) веществ яв-

ляются:

- емкости для хранения сырья и продуктов;

- системы смешения продуктов;

- системы сепарации воды и нефти;

- системы продувки и газовые факелы.

Летучие углеводороды, которые могут выбрасываться через клапаны, фланце-

вые соединения, соединения компрессоров, насосов, емкостей, классифицируют как

неорганизованные выбросы.

В среднем на каждый миллион тонн обработанной сырой нефти уровень выбро-

сов составляет 20-820 тыс. т диоксида углерода (380), 60-700 т оксидов азота (301,

304), 10-3000 т взвешенных веществ (2902), 30-6000 т оксидов серы (330) и 50-6000 т

летучих органических соединений (ЛОС). Широкий диапазон приведенных показателей

объясняется различными степенями интеграции и типами нефтеперерабатывающих

заводов.

Большинство выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

на нефтеперерабатывающих производствах токсичны, некоторые - взрывоопасны.

К наиболее существенным вредным (загрязняющим) веществам относят оксиды серы

(330), оксиды углерода (337), оксиды азота (301, 304), углеводороды, дигидросульфид

(333), меркаптаны (1716) и твердые частицы (углерод (сажа) (328)), пыль катализато-

ров и т. п. Количество выделяющихся вредных (загрязняющих) веществ зависит от

свойств и состава сырья, способа его переработки и требованиям к конечной продук-

ции. Так, при термической переработке нефти в интервале температур 400 °C -

500 °C выделяются канцерогенные углеводороды (типа бенз(а)пирена (703)). Макси-

мальные концентрации бенз(а)пирена (703) наблюдаются в 500-метровой зоне; на гра-

нице санитарно-защитной зоны (обычно 1000 м) концентрации снижаются в 3,5-6 раз,

на расстоянии 4000 м - в 22 раза.

Одним из основных вредных (загрязняющих) веществ является диоксид серы

(330). Источником диоксида серы (330) являются дымовые газы котлов и технологиче-

ских печей, отходящие газы регенерации катализаторов на установках крекинга, отхо-

дящие газы факельного сжигания, хвостовые газы установок производства серной кис-

лоты и элементарной серы.

Основными источниками выбросов оксида углерода (337) являются трубчатые

печи, реакторы каталитического крекинга, выхлопы газовых компрессоров, битумные

установки, факелы.

Оксиды азота (301, 304) образуются преимущественно в технологических печах,

газомоторных компрессорах, котлах, факелах.

Твердые вещества выбрасываются на узлах рассеивания и пневмотранспорта

катализатора, регенераторах установок каталитического крекинга, факелах, вентиля-

ционных системах.

Углеводородные компоненты выделяются при эксплуатации резервуаров, нали-

чии неплотностей технологического оборудования, на объектах очистных сооружений,

нефтеотделителях и градирнях, вакуумсоздающих системах, сливо-наливных эстака-

дах, а также с вентиляционными выбросами.

2.2.3 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на

предприятиях химической промышленности

Выбросы предприятий химической промышленности характеризуются сложным

комплексом органических и неорганических соединений. Количество выбрасываемой в

атмосферу пыли (2909) сравнительно невелико.

2.2.3.1 Производства неорганической химии

Производство серной кислоты. При контактном способе получения серной

кислоты выходящий из обжиговой печи сернистый газ загрязнен огарковой пылью

(2909) и другими примесями. Содержание в нем пыли зависит от качества помола сы-

рьевых материалов, конструкции печей и других факторов. Химический состав пыли

(2909) практически не отличается от состава огарка. Эти газы подлежат очистке перед

переработкой в серную кислоту. При контактном способе диоксид серы окисляют в

триоксид серы на катализаторах (контактная масса на основе V2О5). Содержащаяся в

печных газах пыль (2909) и другие примеси отравляют катализатор. Кроме того, пыль

(2909) засоряет аппаратуру, увеличивает ее гидравлическое сопротивление, переходит

в продукт и ведет к ряду других затруднений в технологическом процессе. Поэтому

печные газы подвергают дополнительной очистке.

Производство аммиака. На различных технологических стадиях производства

аммиака - начиная от колонны синтеза и заканчивая наливом жидкого аммиака в же-

лезнодорожные цистерны для отправки потребителю - возможны его выбросы в ат-

мосферу. Наиболее значительные выбросы происходят при продувке инертных газов

(содержание аммиака (303) - до 20 %) и при заполнении аммиаком различных емко-

стей, а также при наличии неплотностей в оборудовании (так называемые танковые га-

зы с содержанием аммиака (303) до 60 %).

Производство азотной кислоты. При производстве концентрированной азот-

ной кислоты содержание оксидов азота (301, 304) в отходящих газах составляет до

19 %.

Производство фосфора и фосфорной кислоты. Производство отличается

большим количеством неорганизованных выбросов. Аспирационные газы, отсасывае-

мые из помещения, содержат 2,5-38 г/м³ пыли (2909), а также соединения фосфора и

фтора. На стадии подготовки сырья источниками пылевых выбросов служат установки

размельчения и сушки кокса и кварцита, размола фосфорита, грануляции и обжига.

В некоторых вариантах технологических схем производства фосфорной кислоты отхо-

дящие газы содержат туманы кислоты (348) и соединения фосфора.

Производство соляной кислоты. Очистке подвергают не поглощенные в аб-

сорбере хлористый водород, инертные газы и водяные пары.

Производство хлора. В отходящих газах электролизных цехов содержится до

80 % - 90 % хлора (349), который выделяют из смеси (хлорид натрия и соляная кисло-

та) в виде товарного продукта методом сжижения. Однако образующиеся газы содер-

жат некоторое количество хлора (349), что требует их доочистки. В результате испаре-

ния с поверхности электролитической ванны хлор (349) обнаруживается в вентиляци-

онных выбросах.

Производство хлорной извести. В отходящих газах содержится до 1-1,5 г/м³

свободного хлора (349).

Производство минеральных удобрений. Минеральные удобрения обычно

производят, используя в качестве сырья основные химические продукты, которые со-

единяют, гранулируют и высушивают в технологических установках с использованием

большого количества воздуха.

Основными компонентами отходящих газов при получении фосфорных удобре-

ний (простой суперфосфат, двойной суперфосфат, преципитат, фосфатная мука, то-

масшлак, термофосфат) являются взвешенные вещества (2902), аммиак (303) и фто-

ристые газы (342). Количество и состав отходящих газов различны в зависимости от

вида получаемого удобрения и технологической стадии производства. Расход газов со-

ставляет 20-50 тыс. м³/ч, содержание общего фтора (342) - 0,1-40 г/м³, содержание

взвешенных веществ (2902) - 10-70 г/м³; в ряде газов взвешенные вещества (2902)

отсутствуют, а содержание общего фтора (342) составляет менее 0,1 г/м³.

Азотные удобрения (аммиачная селитра, сульфат аммония, натриевая се-

литра, кальциевая селитра, известково-аммиачная селитра, карбамид (мочеви-

на)). Производство аммиачной селитры связано с выбросами сокового пара, содержа-

щего брызги аммиачной селитры (305) и аммиака (303). Кроме того, сушка аммиачной

селитры связана с образованием пыли такого же состава. Выбросы при производстве

карбамида (мочевины) (1532) содержат аммиак (303), формальдегид (1325), твердые

частицы, например пыль (2909) при пересыпке с транспортера в бункеры, при затари-

вании в мешки и т. д. Аммиак (303) образуется при синтезе (образовании раствора) и в

процессах грануляции. Наличие формальдегида (1325) связано с его добавлением для

предотвращения отверждения расплава карбамида (1532) при концентрациях в 0,5 %

или меньше до грануляции.

Выбросы в атмосферу при производстве калийных удобрений (молотый сильви-

нит, хлористый калий, сульфат калия) происходят во время циклов: дробление, просе-

ивание, транспортирование, сушка, прессование, хранение и погрузка. Улавливание

при дроблении, просеивании и транспортировании обычно не производится. Неоргани-

ческая пыль (2909) содержит хлориды, сульфаты калия, натрия, магния, кальция, окси-

ды кремния, железа, высших ароматических аминов и т. д. Главным источником вы-

бросов являются сушилки. Пыль барабанных сушилок имеет размер от 1,6 до 40 мкм,

средний медианный диаметр составляет 18,5 мкм, температура газов - около 200 °C,

запыленность - до 140 г/м³.

Сложные удобрения (аммофос, селитра калийная, нитрофоска). При произ-

водстве нитрофоски в результате взаимодействия фосфатов с азотной и серной кис-

лотами в реакторном отделении выделяются газы, содержащие фтористый водород.

Кроме того, вследствие повышенной температуры возможно выделение паров серной

кислоты (322), фосфорной кислоты (348) и азотной кислоты (302), а также оксидов азо-

та (301, 304) и аммиака (303). В газовую среду выделяется до 20 % фтора от общего

содержания его в аппарате.

Производство аммофоса. В качестве сырья для его получения применяют жид-

кий аммиак и экстракционную фосфорную кислоту, получаемую разложением апатито-

вого концентрата серной кислотой. При получении этой кислоты выделяются фтори-

стый водород (апатитовый концентрат содержит фтор) (342), пары серной кислоты

(322) и фосфорной кислоты (348), пыль апатитового концентрата (2866).

2.2.3.2 Производства органической химии

Производство технического углерода. Технологические газы, образующиеся

при производстве технического углерода, являются носителем готового продукта, из-

влекаемого из них в виде сажи (328). Взвешенные вещества (8) этих газов являются

высокодисперсными (средний размер частиц пыли равен 0,1 мкм или меньше). Газы

имеют высокую температуру, влажность и агрессивность с высокой электропроводно-

стью, возможностью возгорания и взрывоопасностью сажегазовой смеси.

Производство каучуков. Отходящие газы производства каучуков содержат в

небольших количествах органические вещества и оксид углерода (337).

Производство синтетических моющих средств. Основное количество синте-

тических моющих средств получают методом распылительной сушки. При этом обра-

зуются отработанный теплоноситель, воздух из эрлифта, воздух из аспирационных си-

стем, отсасываемый от узлов пыления при транспортировании и переработке исходных

материалов и готового продукта. Количество газов из сушилки составляет около

12 тыс. м³/ч. Газы имеют температуру 100 °C - 120 °C, частицы (в основном от 50 до

600 мкм) обладают повышенной слипаемостью, содержание пыли (2975) достигает

15 г/м³. Воздух из эрлифта содержит 2-25 г/м³ пыли (2975) размером 30-70 мкм. Воз-

дух из аспирационных систем содержит 0,2-20 г/м³ пыли (2950, 2951, 2975) размером

20-40 мкм.

Производство лакокрасочных материалов и их компонентов (пигментов,

наполнителей, пленкообразующих, растворителей, пластификаторов, отверди-

телей и т. д.) сопровождается образованием значительного количества газовых вы-

бросов. Наибольшую долю (по массе) в структуре загрязняющих веществ составляют

органические растворители, пыль пигментов, водорастворимые сульфаты.

2.2.4 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на

предприятиях черной металлургии

Предприятия черной металлургии включают в себя доменное, сталеплавильное,

прокатное производство, агломерационные фабрики, коксохимические заводы и др.

Предприятия черной металлургии выбрасывают газы, содержащие неорганиче-

скую пыль (2909), диоксид серы (330) и металлы. Например, на 1 т передельного чугуна

выбрасывается 4,5 кг неорганической пыли (2909), 2,7 кг диоксида серы (330), 0,1-

0,5 кг марганца (197), а также соединения мышьяка (325), фосфора (339), сурьмы (290),

свинца (184), редких металлов и смолистых веществ (3748). Агломерационные фабри-

ки выбрасывают пыль и диоксид серы (330) - 190 кг диоксида серы (330) на 1 т руды.

Мартеновские и конверторные цеха выделяют большие массы пыли. На 1 т мартенов-

ской стали выделяется 3000-4000 м³ газов с концентрацией неорганической пыли

(2909) в среднем 0,5 м³, 60 кг углерода оксида (337) и 3 кг диоксида серы (330). Коксо-

химические цехи выбрасывают в атмосферу следующие основные вредные (загрязня-

ющие) вещества: сажа (328), неорганическая пыль (2909), диоксид серы (330), оксиды

азота (301, 304), оксид углерода (337), аммиак (303), фенол (1071), сероводород (333),

гидроцианид (317), бензол (602), нафталин (708).

На агломерационных установках выбросы из агломерационной ленты содержат

в основном неорганическую пыль (2909), тяжелые металлы, диоксид серы (330), хло-

риды, фториды, полициклические ароматические водороды и хлорорганические соеди-

нения, в том числе диоксины (3620).

На установках гранулирования выбросы содержат твердые частицы, оксиды азо-

та (301, 304), диоксид серы (330), хлориды, фториды.

В коксохимическом производстве источниками технологических выбросов явля-

ются аспирационные системы цеха углеподготовки, отопительная система коксовых

печей, системы загрузки угля и выдачи кокса, системы тушения кокса, коксовые рампы,

коксосортировка, а также химические цеха, выбросы которых являются сравнительно

небольшими по количеству, но разнообразными по составу. В цехах углеподготовки

пыль выделяется при приемке на склад угля, его перегрузках, пересылках и транспор-

тировании, в процессе подготовки шихты для коксования, а также в дробильных и по-

мольных установках. Крупным источником пылегазовых выбросов является загрузка

коксовых печей угольной шихтой: при заполнении холодной шихтой раскаленного про-

странства печи происходят значительные выделения пыли и газов, которые характери-

зуются следующими данными, г/т кокса: пыль (2909) - 400, СО (337) - 46, H2S

(333) - 22, NH3 (303) - 47, SО2 (330) - 33, NOx (301, 304) - 55, CmHn (415, 416) -

190, HCN (317) - 0,6. При выгрузке раскаленного кокса в вагон выбросы характеризу-

ются следующими данными, г/т кокса: пыль (2909) - 750, H2S (333) - 8, NH3 (303) -

51, SО2 (330) - 22, NOx (301, 304) - 4, CmHn (415, 416) - 36, HCN (317) - 0,1.

На коксогазовых установках основные выбросы вредных (загрязняющих) веществ яв-

ляются неорганизованными. В коксовом газе обычно содержатся значительные коли-

чества серы, главным образом в виде дигидросульфида (333), поэтому его подвергают

десульфуризации перед использованием в качестве топлива. Основным источником

атмосферных выбросов является отработанный газ систем недожигания топлива.

В выбросах доменных печей содержатся значительные количества твердых ча-

стиц, поэтому перед применением доменного газа его подвергают обеспыливанию.

При производстве и литье стали в конвертерах выбросы содержат значительные

количества неорганической пыли (2909), поэтому осуществляют улавливание твердых

частиц в результате предварительной обработки расплавленного металла (включая

процессы переноса, десульфуризации и скачивания шлака расплавленного металла).

Атмосферные выбросы из печей электросталеплавильного и сталелитейного

производства содержат разнообразные неорганические соединения (пыль дижелеза

триоксида (123) и тяжелые металлы) и органические соединения, наиболее важными

из которых являются хлорорганические соединения, хлорбензолы (915, 852), диоксины

(3620).

2.2.5 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на

предприятиях цветной металлургии

При производстве меди выбросы в атмосферу содержат неорганическую пыль

(2909), оксиды металлов, мышьяк (325), диоксид серы (330), оксиды азота (301, 304),

кислые газы.

При производстве алюминия выбросы в атмосферу содержат неорганическую

пыль (2909), твердые фториды, фтористый водород (342), оксид углерода, ПАУ (вклю-

чая бенз(а)пирен).

При производстве свинца, цинка и кадмия выбросы в атмосферу содержат

неорганическую пыль (2909), соединения металлов, диоксид серы ( 330), другие кислые

газы.

При производстве никеля и кобальта выбросы в атмосферу содержат неоргани-

ческую пыль (2909), оксиды металлов, мышьяк (325), диоксид серы (330), оксиды азота

(301, 304), хлор (349), кислые газы.

При производстве драгоценных металлов выбросы в атмосферу содержат ЛОС,

неорганическую пыль (2909), соединения металлов, оксиды азота (301, 304), другие

кислые газы, такие как хлор (349) и диоксид серы (330).

При производстве ртути выбросы в атмосферу содержат пары ртути (183), неор-

ганическую пыль (2909), соединения металлов, газы с неприятным запахом, диоксид

серы (330), другие кислые газы.

При производстве тугоплавких металлов, твердосплавного порошка и карбидов

металлов выбросы в атмосферу содержат неорганическую пыль (2909), соединения

металлов.

При производстве ферросплавов выбросы в атмосферу содержат неорганиче-

скую пыль (2909), соединения металлов, оксид углерода (337), диоксид углерода (380),

диоксид серы (330).

При производстве щелочей и щелочноземельных металлов выбросы в атмосфе-

ру содержат хлор (349), гидрохлорид (316), диоксины (3620), SF6 (342), неорганическую

пыль (2909), соединения металлов, диоксид углерода (380), диоксид серы (330).

При производстве углерода и графита выбросы в атмосферу содержат

бенз(а)пирен (703), неорганическую пыль (2909), диоксид серы (330).

2.2.6 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на

предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности

В состав выбросов предприятий по производству крафт-целлюлозы (сульфатной

целлюлозы) входят главным образом оксиды азота (301, 304), серосодержащие соеди-

нения, такие как сернистый газ, и восстановленные сернистые соединения с неприят-

ными запахами. Помимо этого, осуществляются выбросы твердых частиц.

На предприятиях по производству сульфитной целлюлозы выбросы в атмосферу

содержат диоксид серы (330), газы с неприятным запахом, оксиды азота (301, 304).

При механическом и химико-механическом производстве целлюлозы выбросы в

атмосферу представляют собой главным образом выбросы, получаемые в результате

выработки тепла и электроэнергии во вспомогательных котельных установках, а также

ЛОС.

При переработке вторичного волокна выбросы в атмосферу главным образом

связаны с производством электроэнергии путем сжигания ископаемого топлива на си-

ловых установках.

При производстве бумаги и смежных процессах выбросы в атмосферу, осу-

ществляемые при работе неинтегрированных бумажных предприятий, по большей ча-

сти связаны с паровыми котлами и силовыми установками.

2.2.7 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на

предприятиях пищевой промышленности

Наиболее вредными (загрязняющими) веществами, поступающими в атмосферу,

являются диоксид углерода (380), оксид углерода (337), органическая пыль, бензин

(2704) и различные углеводороды (415, 416), выбросы от сжигания топлива.

Удельные выбросы в атмосферу загрязняющих веществ на предприятиях пище-

вой и перерабатывающей промышленности составляют в зерноперерабатывающей

отрасли 120-150 кг/т зерна, в спиртовой - более 600 кг/1000 дал спирта, в молоч-

ной - 1,2 кг/т молока и т. д.

Наиболее распространенным выбросом в атмосферу на предприятиях пищевой

и перерабатывающей промышленности является пыль сухих продуктов. Так, в зерно-

перерабатывающей отрасли эти выбросы ежегодно составляют более 17 тыс. т, в са-

харной - более 28 тыс. т, в молочной - 1,2 тыс. т и т. д.

В процессе молочного производства основными источниками загрязнения атмо-

сферы являются:

- производство сухого цельного и обезжиренного молока (сушильные установки,

огневые калориферы);

- производство казеина (дробилки, казеиносушилки);

- производство мороженого (печи для выпечки вафель);

- сыродельный цех (парафинеры, коптилки колбасного сыра);

- жестянобаночный цех (лакировка, лужение, пайка);

- паросиловое оборудование (котельная);

- использование автотранспортных средств.

Одним из видов выбросов в атмосферу является также ее тепловое загрязнение.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от предприятий хлебопекарной

промышленности содержат преимущественно твердые вещества.

На спиртовых заводах газовые выбросы котельных содержат частички углерода

(сажи) (328), оксид углерода (337), диоксиды серы (330) и диоксид азота (301). Кроме

того, в дымовых газах содержится незначительное количество продуктов неполного

сгорания топлива в виде оксида углерода (337), водорода, метана (410), а также водя-

ные пары. Если в качестве сырья используется зерно, то при его разгрузке и транспор-

тировании выделяется значительное количество зерновой пыли (2937).

На заводах с цехами кормовых дрожжей имеют место значительные выбросы

микроорганизмов из дрожжерастительных аппаратов и особенно из распылительных

сушильных установок.

На чаеразвесочных фабриках образуется значительное количество чайной пыли

(3713), способной образовывать взрывоопасную смесь с воздухом. Выбор пылеочист-

ных устройств, пригодных по своим показателям для эффективного улавливания чай-

ной пыли (3713), ограничен из-за ее свойств: взрывоопасность, гидрофильность, нали-

чие тонких фракций. В качестве единственной или последней ступени очистки для тех

случаев, когда целесообразно сохранить чайную пыль (3713), наиболее приемлемо ис-

пользовать рукавные фильтры, обеспечивающие высокую степень очистки в области

тонких фракций.

2.2.8 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на

предприятиях сельского хозяйства

Наиболее вредными веществами, поступающими в атмосферу в результате про-

изводственной деятельности предприятий сельского хозяйства, являются аммиак

(303), пыль (биоаэрозоли) (2902), оксиды азота (301, 304), парниковые газы (метан, ок-

сид азота, диоксид углерода (380)).

Аммиак (303) образуется на птицеводческих и животноводческих комплексах при

содержании животных, в процессе обработки навоза и птичьего помета, при разбрасы-

вании навоза на полях. Выбросы аммиака (303) происходят на всех этапах обращения

с навозом. Наличие аммонийного азота в экскрементах домашнего скота является ос-

новным источником аммиака (303).

Неприятные запахи (дурнопахнущие вещества) образуются на птицеводческих и

животноводческих комплексах при содержании животных, в процессе обработки и хра-

нения навоза и птичьего помета, при разбрасывании навоза на полях.

Пыль (2911) образуется на птицеводческих и животноводческих комплексах при

содержании животных, измельчении кормов, хранении навоза и твердых кормов, экс-

плуатации обогревательных установок.

Оксиды азота (301, 304) образуются на птицеводческих и животноводческих ком-

плексах при содержании животных, хранении навоза и разбрасывании его на полях,

эксплуатации обогревательных установок.

Метан (410) образуется на птицеводческих и животноводческих комплексах при

содержании животных, хранении и обработке навоза.

Оксид азота образуется на птицеводческих и животноводческих комплексах при

содержании животных, хранении и обработке навоза, разбрасывании навоза на полях.

Диоксид углерода (380) поступает в выбросы птицеводческих и животноводче-

ских комплексов при содержании животных, эксплуатации обогревательных установок,

а также в случае образования биогенного диоксида углерода (380), который может

быть выброшен в поле.

Наиболее опасными парниковыми газами, образующимися при эксплуатации

птицеводческих и животноводческих комплексов, являются метан (410) и оксид азота.

2.2.9 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух на

предприятиях легкой промышленности

Для кожевенного производства характерны выбросы, содержащие пыль синтети-

ческой кожи (3710), оксиды азота (301, 304), диоксид серы (330), органические красите-

ли (3004, 3058).

Выбросы в атмосферу могут быть токсичными и (или) содержать дурнопахнущие

вещества, например сульфиды, а также аммиак (303), органические растворители,

ЛОС, твердые частицы и обычные газовые выбросы, образующиеся на установках при

сжигании топлива. При сжигании отходов кожевенного производства образуются ток-

сичные выбросы, включая хром (VI), ПХДД/Ф из галогенированных органических со-

единений, ПАУ.

2.2.10 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

на предприятиях стекольной и керамической промышленности

Производство стекла осуществляется при высокой температуре и требует значи-

тельного количества энергии, что приводит к образованию продуктов сжигания топли-

ва, поступающих в атмосферный воздух. Выбросы отходящих газов от процесса стек-

ловарения содержат также твердые частицы (пыль), состав которых зависит от состава

стекла. Для производства стекла характерны выбросы оксидов азота (301, 304), неор-

ганической пыли (2909), диоксида серы (330), оксидов углерода (337).

На неорганическую пыль (2909) приходится значительная часть загрязняющих

веществ, выбрасываемых в атмосферу стекольными заводами. Во всех подотраслях

стекольной промышленности используются измельченные, гранулированные или по-

рошкообразные сырьевые материалы. На всех предприятиях осуществляется хране-

ние и смешивание сырьевых материалов. Выброс в атмосферу пыли (2909) является

предсказуемым результатом операций по транспортированию, обработке, хранению и

смешиванию компонентов сырья. Пыль, образующаяся при этих операциях, более

крупная, чем твердые частицы, образующиеся в процессе стекловарения и имеющие

размер менее 1 мкм.

Основными причинами выбросов оксидов азота (301, 304) являются их образо-

вание из азота воздуха при сжигании топлива, распад азотных соединений в шихте и

окисление азота, содержащегося в топливе.

Присутствие оксидов серы (330) в отходящих газах стекловаренных печей опре-

деляется содержанием соединений серы в топливе (для природного газа обычно не-

большим) и в сырьевых материалах.

Выброс металлов в окружающую среду - специфическая черта для некоторых

подотраслей (например, производства свинцового хрусталя и фритт). Незначительное

количество тяжелых металлов может присутствовать в качестве примесей в некоторых

сырьевых материалах и стеклобое.

При производстве изделий из цветного стекла в атмосферный воздух в незначи-

тельных количествах могут поступать соединения (преимущественно оксиды) метал-

лов, используемых для придания изделиям окраски (кобальта, меди, хрома, марганца

и пр.).

Если в процессе сжигания используется мазутный или нефтяной кокс, в выбро-

сах также могут присутствовать никель и ванадий.

При производстве керамических изделий характер и уровень выбросов зависят

от различных факторов, в частности от вида используемого сырья, вспомогательных

веществ, топлива, а также от способа производства.

При производстве керамики могут выделяться неорганическая пыль (2902), угле-

род (сажа) (328), газообразные вещества (оксиды углерода (337), оксиды азота (301,

304), диоксид серы (330)), неорганические соединения фтора (343, 344) и хлора, орга-

нические соединения, тяжелые металлы.

Газообразные соединения в основном выделяются из сырьевых материалов при

сушке и обжиге; при сжигании различных видов топлива также образуются выбросы

вредных (загрязняющих) веществ, в том числе оксиды серы (330), оксиды азота (301,

304), фтороводородная кислота (342), гидрохлорид (316), ЛОС и тяжелые металлы.

2.2.11 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

при обращении с отходами

Состав выбросов на предприятиях по обращению с отходами производства и по-

требления зависит от:

- вида деятельности по обращению с отходами;

- специфики отходов.

При обращении с твердыми коммунальными отходами в атмосферу выбрасыва-

ются метан (410), сероводород (333), диоксид углерода (380), оксид углерода (337),

аммиак (303) и прочие вредные (загрязняющие) вещества, сопутствующие процессам

аэробной и анаэробной деструкции компонентов отходов.

При обращении с нефтесодержащими отходами в атмосферный воздух посту-

пают смеси углеводородов C1 - C5 (415), C6 - C10 (416), бензол (602), метилбензол

(621), сероводород (333).

При обращении с другими видами отходов в атмосферу выбрасываются специ-

фические загрязняющие вещества и неорганическая пыль (2909).

При термическом обезвреживании отходов в атмосферу выбрасываются оксиды

азота (301, 304), диоксид серы (330), оксид углерода (337), предельные углеводороды

(415, 416, 2754), углерод (сажа) (328), взвешенные вещества (2902), бенз(а)пирен (703),

гидрохлорид

(316), фтористый водород

(342), диоксины (в пересчете на

2,3,7,8-тетрахлордибензо-1,4-диоксин) (3620), хлорид ртути (181), оксид кадмия (133),

карбонат таллия (191).

При биологической и физико-химической обработке отходов выделяются углево-

дороды предельные (по метану) (415), оксид углерода (337), диоксид углерода (380),

дигидросульфид (333), аммиак (303), загрязняющие вещества, содержащие микроорга-

низмы (2603), и др.

Твердые частицы (включая металлы) поступают в выбросы, образующиеся при

хранении, транспортировании и термической обработке отходов, а также на энергети-

ческих системах.

2.2.12 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

на предприятиях цементной промышленности

Выбросы в атмосферу содержат оксиды азота (301, 304) и другие соединения

азота; диоксид серы (330) и другие соединения серы; пыль (2909); органические соеди-

нения, включая ЛОС; диоксины (3620); металлы и их соединения; гидрофторид(342);

гидрохлорид (316); оксид углерода (337); диоксид углерода (380). Кроме того, значи-

тельными могут быть выбросы аммиака (303), особенно при использовании техниче-

ских решений для снижения уровня выбросов оксидов азота (301, 304), например ме-

тодом неселективного каталитического восстановления.

Типичные объемы печных отходящих газов, выражаемые в м³/т клинкера (сухой

газ с температурой 273 K и давлением 101,3 кПа), колеблются в пределах 1700-2500

для различных печей. Объем отходящих газов из печей с циклонным теплообменником

и декарбонизатором обычно составляет около 2300 м³/т клинкера (сухой газ с темпера-

турой 273 K и давлением 101,3 кПа).

Выбросы пыли (2909) также образуются из других источников, таких как пыль при

помоле и при разгрузке сырьевых материалов, твердого топлива и конечного продукта

(цемента). Потенциально выбросы пыли (2909) возможны из любых точек складирова-

ния сырьевых материалов и твердого топлива, их транспортирования, включая погруз-

ку цемента. Колебания величин этих выбросов могут быть значительными.

Также следует отметить, что ртуть и ее соединения не осаждаются в печной си-

стеме и (или) теплообменнике и попадают в отходящие газы, конденсируются при их

охлаждении и частично адсорбируются частицами сырьевых материалов в зависимо-

сти от температуры газа. Эта доля удаляется из системы при очистке отходящих газов

от пыли (2909).

2.2.13 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

на предприятиях известковой промышленности

Наиболее существенными выбросами при производстве извести являются оксид

углерода (337); оксиды азота (301, 304); диоксид серы (330); пыль (2909). К прочим вы-

бросам относят гидрохлорид (316); гидрофторид (342); органические соединения; тя-

желые металлы; диоксины (3620); сероводород (333).

На состав и концентрацию выбросов оказывают влияние тип печи и ее конструк-

ция; характер процесса и его параметры; химический состав и качество сырьевого из-

вестняка; вид используемого топлива; эффективность оборудования для снижения вы-

бросов. Так, выбросы аэрозолей во вращающейся печи значительно выше, чем в

шахтных печах, но вращающиеся печи позволяют поддерживать большую производи-

тельность.

После гашения извести источниками выбросов являются системы транспортиро-

вания и упаковки. Интенсивность пыления очень мала (2,5 г/кг извести).

2.2.14 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

на предприятиях по производству оксида магния (сухой способ)

При сухом способе производства оксида магния/магнезии образующиеся выбро-

сы содержат пыль (2909, 2940), оксиды азота (301, 304), диоксид серы (330) и оксид уг-

лерода (337). Они частично поступают из магнезита, а частично - из используемого

топлива.

Из-за высокой температуры обжига в печи диоксид серы (330) из топлива

не связывается продукцией. Однако в том случае, если в печи для обжига используют

меньшую температуру, диоксид серы (330) только частично поглощается продуктом

обжига и связывается образующейся при обжиге пылью. Выбросы диоксида серы (330)

из сырья (магнезита) связаны с наличием в нем серы. В отдельных случаях выбросы

диоксида серы (330) из сырьевых материалов могут составлять до 50 % суммарных

выбросов диоксида серы (330).

Выбросы в воздух происходят не только в процессе горения топлива, но и на

других этапах производственного процесса: при хранении и транспортировании сырья,

топлива или готовой продукции, при дроблении/измельчении.

2.2.15 Выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

на предприятиях машиностроительного комплекса

На машиностроительных предприятиях основными источниками загрязнения ат-

мосферы являются следующие виды производств: сварка и тепловая резка металлов;

литейное производство; механическая обработка металлов; нанесение лакокрасочных

покрытий; гальванические цеха.

В процессе выполнения сварочных работ и тепловой резки металлов в воздух

выделяется сварочный аэрозоль, в состав которого (в зависимости от вида сварки, ма-

рок электродов и флюса) входят в виде твердых частиц оксиды металлов (железа,

хрома, марганца, ванадия, алюминия, цинка, меди и др.), а также газообразные соеди-

нения (фтористый водород (342), оксиды азота (301, 304), оксид углерода (337), озон

(326)). Этот аэрозоль характеризуется мелкой дисперсностью: скорость витания частиц

не превышает 0,1 м/с.

При использовании формовочных смесей холодного твердения, содержащих

фенолформальдегидную смолу, в выбросы поступают оксид углерода (337), бензол

(602), фенол (1071), формальдегид (1325), метанол (1052). Из карбамидной смолы вы-

деляются формальдегид (1325), оксид углерода (337), метан (410), бензилцианид

(2003), аммиак (303).

Механическая обработка металлов (абразивная обработка и резание) сопровож-

дается поступлением в выбросы пыли, стружки, туманов масел и эмульсий.

В воздухе, удаляемом из гальванических цехов, вредные вещества находятся в

виде пыли, тонкодисперсного тумана, паров и газов. Наиболее интенсивно вредные

вещества выделяются в процессах кислотного и щелочного травления. При нанесении

гальванических покрытий (воронение, фосфатирование, анодирование и т. п.) образу-

ются различные вредные вещества. Так, при фосфатировании изделий выделяются

гидрофторид (342), гидрохлорид (316), серная кислота (322), гидроцианид (317), трех-

валентные соединения хрома (228), диоксид азота (301), гидроксид натрия (150) и др.

При проведении подготовительных операций в гальванических цехах (механическая

очистка и обезжиривание поверхностей) выделяются взвешенные вещества (2902), па-

ры бензина (2704), керосина (2732), трихлорэтилена (902), туманы щелочей.

В лакокрасочных цехах вредные вещества, содержащиеся в растворителях, вы-

деляются как в период нанесения покрытий на изделия, так и при высыхании.

2.3 Описание применяемых технологических подходов, методов,

мер и мероприятий, направленных на очистку выбросов

вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

В зависимости от характера вредных (загрязняющих) веществ, выбрасываемых в

атмосферу, методы очистки отходящих газов подразделяют на две большие группы:

- очистка от аэрозолей (пылей и туманов);

- очистка от газообразных и парообразных примесей.

Очистка отходящих газов от аэрозолей (туманов) осуществляется с применени-

ем следующих методов:

- регенеративные (адсорбционные, электрические);

- деструктивные (каталитический дожиг, термическая нейтрализация).

Устройства для очистки газов от пылей подразделяют на пылеуловители и воз-

душные фильтры.

Обезвреживание отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных

веществ осуществляют с применением:

- физико-химических методов: абсорбции (физической и хемосорбции), адсорб-

ции, термической нейтрализации, каталитической нейтрализации;

- биохимических методов.

Обычно применяют комбинацию разных методов (многоступенчатые схемы

очистки).

Выбор метода очистки зависит от следующих факторов:

- исходная концентрация вредных (загрязняющих) компонентов и требуемая сте-

пень очистки отходящих газов;

- объемы очищаемых газов и их температура;

- наличие сопутствующих газообразных примесей и пыли;

- потребность во вспомогательных материалах;

- размеры площадей для сооружения газоочистной установки;

- простота эксплуатации и технического обслуживания;

- климатические и природные ограничения и т. п.

2.3.1 Очистка отходящих газов от аэрозолей (пылей и туманов) в фильтрах

В основе работы фильтров всех видов лежит процесс фильтрации газа через

пористую перегородку. При этом твердые частицы задерживаются на перегородке, а

газ полностью проходит сквозь нее.

На эффективность процесса фильтрации (особенно для частиц размером менее

1 мкм) значительно влияет электрическая заряженность частиц: наличие разноимен-

ных зарядов на частицах повышает эффективность фильтрации. Этот эффект слабее

при повышенном влагосодержании (до 70 %) и высоких скоростях газопылевого потока

(до 6 м/мин).

Частицы, осажденные в объеме фильтрующего материала или накопленные на

его поверхности, служат для вновь поступающих частиц составным элементом филь-

трующей среды, который повышает степень очистки. Однако по мере накопления ча-

стиц газопроницаемость фильтрующего материала снижается, поэтому необходима

замена фильтрующего материала и его периодическая регенерация. В случае улавли-

вания жидких частиц накапливающаяся жидкость удаляется из пористой перегородки

самопроизвольно.

Фильтрующие перегородки, преимущественно состоящие из волокнистых или

зернистых элементов, можно условно разделить на следующие группы:

- гибкие пористые перегородки;

- тканевые материалы из природных синтетических или минеральных волокон;

- нетканые волокнистые материалы (войлоки, клееные и иглопробивные матери-

алы, бумага, картон, волокнистые маты);

- ячеистые листы (губчатая резина, пенополиуретан, мембранные фильтры);

- полужесткие пористые перегородки: слои волокон, стружка, вязаные сетки, рас-

положенные на опорных устройствах или зажатые между ними;

- жесткие пористые перегородки: зернистые материалы (пористая керамика или

пластмасса, спеченные или спрессованные порошки металлов, пористые стекла, угле-

графитовые материалы и др.);

- волокнистые материалы (сформированные слои из стеклянных и металличе-

ских волокон);

- металлические сетки и перфорированные листы;

- зернистые слои: свободно насыпанные материалы (периодически или непре-

рывно перемещающиеся материалы).

Фильтры условно разделяют на три группы в зависимости от назначения, а также

величины входной и выходной концентрации:

- фильтры тонкой очистки (высокоэффективные или абсолютные фильтры), ко-

торые предназначены для улавливания из отходящих газов преимущественно субмик-

ронных частиц с низкой входной концентрацией (<1 мг/м³) и скоростью фильтрования

<10 см/с. Эти фильтры используют для улавливания токсичных частиц и ультратонкой

очистки воздуха при проведении некоторых технологических процессов. Фильтры тон-

кой очистки не подлежат регенерации. Степень улавливания - более 99 %;

- воздушные фильтры, которые используют в системах приточной вентиляции и

кондиционирования воздуха. Эти фильтры эксплуатируются при концентрации пыли

менее 50 мг/м³ при высокой скорости фильтрации - до 2,5-3 м/с. Фильтры могут быть

нерегенерируемые и регенерируемые;

- промышленные фильтры (тканевые, зернистые, грубоволокнистые), которые

применяются для очистки промышленных газов концентрацией до 60 г/м³. Фильтры

подлежат регенерации.

2.3.1.1 Тканевые фильтры

В тканевом фильтре отходящий газ пропускают через плотную ткань, войлок

и др.; при этом твердые частицы собираются на ткани. Тканевые фильтры изготавли-

вают в виде листов, картриджей или рукавов (наиболее распространенный тип).

На практике применение тканевых фильтров связано с использованием больших

площадей фильтрации, что объясняется необходимостью предотвращения недопусти-

мого падения давления на фильтре, которое может привести к выходу из строя корпуса

фильтра и, соответственно, неорганизованному выбросу пыли.

Тканевые фильтры можно сгруппировать, используя такие признаки, как:

- форма фильтровальных элементов (рукавные, плоские, клиновые и др.) и

наличие в них опорных устройств (каркасные, рамные);

- место расположения вентилятора относительно фильтра (нагнетательные, ра-

ботающие под давлением, и всасывающие, работающие под разрежением);

- способ регенерации ткани (встряхиваемые, с обратной продувкой, с вибраци-

онным встряхиванием, с импульсной продувкой и др.);

- наличие и форма корпуса для размещения ткани (прямоугольные цилиндриче-

ские, открытые или бескамерные);

- число секций в установке (однокамерные и многосекционные);

- вид используемой ткани (стеклотканевые и др.).

Способы регенерации тканевых фильтров подразделяют на механические

(обычно встряхивание, иногда кручение) и пневматические (различные виды обратной

продувки: непрерывная, пульсирующая, импульсная, струйная).

В настоящее время в промышленности наиболее распространены следующие

типы тканевых фильтров:

1) тканевый фильтр с регенерацией механическим встряхиванием, при котором

отходящий газ поступает во впускную трубу, снабженную дефлектором, где большие

частицы удаляются, попадая на отбойник и падая в бункер. Газ с твердыми частицами

втягивается через ячеистую пластинку и проходит от внутренней части к внешней, при

этом твердые частицы собираются на внутренней стороне рукава. Верх рукава при-

креплен к перекладине вибратора, который быстро двигается, обеспечивая регенера-

цию рукавов;

2) тканевый фильтр с очисткой обратным потоком, в котором используется более

щадящий (но нередко менее эффективный механизм) регенерации ткани по сравнению

с механическим встряхиванием. Обычно рукава открыты снизу и закрыты сверху; пыль

улавливается на внутренней или внешней стороне рукава. Такой фильтр часто исполь-

зуется в сочетании со встряхиванием, импульсной или ультразвуковой очисткой;

3) тканевый фильтр с импульсно-струйной регенерацией можно использовать

при высоких пылевых нагрузках; он работает при постоянном перепаде давления, за-

нимая при этом меньше места по сравнению с другими типами тканевых фильтров. Ру-

кава закрыты снизу и открыты сверху, поддерживаясь внутренними фиксаторами. Газ с

твердыми частицами двигается снаружи к внутренней части рукава, а диффузоры ис-

пользуются для предотвращения повреждения рукава негабаритными частицами; ча-

стицы собираются на внешней стороне рукава и падают в бункер. Такие фильтры могут

эксплуатироваться только в качестве внешнего устройства для сбора пыли. Импульс-

но-струйная регенерация представляет собой нагнетание воздуха в рукава короткими

импульсами (0,03-0,1 с) под высоким давлением (0,4-0,8 МПа). Этот способ преду-

сматривает, что поток отходящих газов не останавливается во время регенерации.

В тканевых фильтрах с импульсно-струйной регенерацией используют войлочные (не-

тканые) материалы, потому что для достижения высокой степени улавливания пыли

не требуется образование фильтр-прессной лепешки.

Большинство тканевых фильтров изготавливаются малыми сериями или инди-

видуально для предприятия-заказчика, так как их разрабатывают с учетом специфиче-

ских физико-химических свойств пылегазовых потоков, образующихся на предприятиях

различных отраслей промышленности.

К основным требованиям, предъявляемым к фильтровальным материалам, от-

носятся:

- высокая пылеемкость при фильтрации и способность удерживать после реге-

нерации такое количество пыли, которое является достаточным для обеспечения вы-

сокой степени очистки газов от тонкодисперсных твердых частиц;

- способность к сохранению оптимально высокой воздухопроницаемости в рав-

новесно запыленном состоянии;

- высокая механическая прочность и стойкость к истиранию при многократных из-

гибах;

- стабильность размеров и свойств при повышенной температуре и агрессивном

воздействии химических примесей, находящихся в сухих и насыщенных влагой газах;

- способность к легкому удалению накопленной пыли;

- низкая стоимость.

Для тканевых фильтров используют материалы, изготовленные из:

- натуральных волокон растительного и животного происхождения (шерстяные,

льняные, хлопчатобумажные, лыковые ткани) и природных минеральных волокон (ас-

бест);

- искусственных неорганических волокон (стеклоткань, металлоткань и др.) и ор-

ганических волокон (лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон и др.).

Следует отметить, что синтетические ткани имеют более высокую прочность и

стойкость к повышенным температурам и агрессивным воздействиям, более низкую

стоимость по сравнению с материалами из естественных волокон животного и расти-

тельного происхождения. Например, на предприятиях химической промышленности и

цветной металлургии широко используют при температуре 120 °C - 130 °C нитроно-

вые ткани; лавсановые ткани применяют для очистки горячих сухих газов на предприя-

тиях цементной, металлургической и химической промышленности.

Тканевые фильтры в основном используют для удаления твердых частиц разме-

ром до 2,5 мкм и опасных веществ в виде твердых частиц, например, металлов, за ис-

ключением ртути. Их также можно эффективно использовать для удаления конкретных

газообразных загрязняющих веществ, если сочетать их с системами, расположенными

после пылеуловительной камеры с рукавными фильтрами и связанными с внесением

дополнительных материалов, в том числе с адсорбцией и сухим вдуванием изве-

сти/бикарбоната натрия.

Если в очищаемых газах содержатся относительно крупные частицы, то для

снижения нагрузки на ткань фильтра (особенно при высоких концентрациях во входном

потоке) перед тканевым фильтром устанавливают механические уловители (центро-

бежные сепараторы, электростатические пылеуловители) и форсуночные охладители.

Следует отметить, что электризация материала (например, полиэстера) рукавов

заряженной пылью препятствует проникновению пыли в толщину ткани материала ру-

кавов, что, в свою очередь, улучшает отряхиваемость, снижает гидравлическое сопро-

тивление и увеличивает срок жизни рукавов.

К основным достоинствам тканевых фильтров относят:

- эффективное пылеулавливание при относительно умеренных капитальных и

эксплуатационных затратах;

- отсутствие зависимости остаточных выбросов от концентрации пыли на входе;

- относительно простую эксплуатацию;

- надежность.

К основным недостаткам тканевых фильтров относят:

- непригодность для обработки влажных или липких пылей из-за риска засорения

фильтра;

- относительно большие габаритные размеры.

2.3.1.2 Волокнистые фильтры

В волокнистых фильтрах фильтрующий элемент состоит из одного или несколь-

ких слоев, в которых однородно распределены волокна. Такие фильтры оказывают

объемное действие, поскольку рассчитаны на улавливание и накапливание частиц

преимущественно по всей глубине слоя; только на поверхности наиболее плотных ма-

териалов образуется сплошной слой пыли. Фильтрующие элементы изготавливают из

натуральных или искусственных волокон толщиной от 0,01 до 100 мкм; при этом тол-

щина фильтрующих сред составляет от десятых долей миллиметра (бумага) до 2 м

(многослойные глубокие насадочные фильтры долговременного использования). Во-

локнистые фильтры используют при концентрации дисперсной твердой фазы, равной

0,5-5 мг/м³, и только некоторые грубоволокнистые фильтры применяют при концентра-

ции, равной 5-50 мг/м³ (при таких концентрациях основная доля частиц имеет размеры

менее 5-10 мкм).

Волокнистые фильтры подразделяют на сухие (тонковолокнистые, электростати-

ческие, глубокие, фильтры предварительной очистки или так называемые предфиль-

тры) и мокрые (сеточные, самоочищающиеся, с периодическим или непрерывным

орошением).

С помощью волокнистых фильтров большие объемы газов можно очищать от

твердых частиц всех размеров (включая субмикронные), а также использовать для

очистки радиоактивных аэрозолей. Для 99%-ной очистки частиц размером 0,05-0,5 мкм

применяют материалы из тонких или ультратонких волокон (диаметр - менее 2 мкм),

скомпонованные в виде тонких листов или объемных слоев. При этом скорость филь-

трации достигает 0,01-0,15 м/с, а сопротивление чистых фильтров не превышает 200-

300 Па (забитых пылью фильтров - 700-1500 Па).

Регенерация волокнистых фильтров, рассчитанных на длительный срок эксплуа-

тации (до 3 лет), является либо невозможной, либо экономически нецелесообразной.

Если концентрация пыли на входе в фильтр превышает 0,5 мг/м³, то срок службы

фильтра значительно сокращается.

В промышленности широко используются фильтрующие материалы Петрянова,

которые представляют собой слои синтетических волокон диаметром 1-2,5 мкм, нане-

сенные на марлевую подложку (основу) из скрепленных между собой более толстых

волокон. В таблице 2 приведены технические характеристики основных фильтрующих

материалов Петрянова.

Таблица 2 - Технические характеристики основных фильтрующих материалов Петрянова

Эффективность

Средний

Поверхност-

Сопротивле-

Марка фильтру-

Исходный

фильтрации по

диаметр во-

ная плот-

ние потоку

ющего материала

полимер

части-

локон, мкм

ность, г/м²

воздуха, Па

цам 0,34 мкм, %

Перхлорви-

ФПП-15-1,5

30 ± 5

15 ± 3

нил

Сополимер

РФМ-1,7

25 ± 5

12 ± 3

стирола

Сополимер

РФМ-3,0

45 ± 5

99,99

35 ± 5

стирола

По оценкам экспертов, оптимальная конструкция волокнистых фильтров тонкой

очистки отвечает следующим основным требованиям:

- наибольшая поверхность фильтрации при наименьших габаритах;

- минимальное сопротивление;

- возможность удобной и быстрой установки;

- надежная герметичность групповой сборки отдельных фильтров.

Этим требованиям соответствуют рамные фильтры. В таких фильтрах фильтру-

ющий материал, изготовленный в виде ленты, укладывают между П-образными рамка-

ми, которые чередуются при сборке пакета открытыми и закрытыми сторонами в про-

тивоположных направлениях; при этом между соседними слоями материала устанав-

ливают гофрированные разделители, чтобы предотвратить их примыкание друг к дру-

гу; рамки изготавливают из алюминия, нержавеющей стали, фанеры, винипласта и дру-

гих материалов. Загрязненные газы поступают в одну из открытых сторон фильтра,

проходят через материал и выходят с противоположной стороны.

В двухступенчатых или комбинированных фильтрах в одном корпусе размещают

фильтры грубой очистки (например, из набивного слоя лавсановых волокон толщиной

100 мм) и фильтр тонкой очистки, изготовленный из материала фильтрующего матери-

ала Петрянова.

Для очистки вентиляционного воздуха и технологического газа от радиоактивных

частиц используют глубокие (многослойные) фильтры, рассчитанные на эксплуатацию

в течение 10-20 лет, после чего их подвергают захоронению с предварительным кап-

сулированием.

В качестве фильтров-туманоуловителей широко используют волокнистые само-

очищающиеся фильтры, оснащаемые слоями из стеклянных, синтетических и метал-

лических волокон, а также пакетами вязаных металлических или синтетических сеток.

Конструктивной особенностью этих фильтров является коалесценция уловленных жид-

ких частиц при контакте с поверхностью волокон и образование на них пленки жидко-

сти, которая удаляется по мере накопления (в слое) в виде струек или крупных капель,

перемещающихся внутри слоя и с тыльной стороны под действием силы тяжести, а

также увлечения газовым потоком или капиллярных сил. Обычно при этом

не требуется применения механических воздействий на фильтрующие слои: фильтры

работают с постоянным сопротивлением в стационарном режиме саморегенерации

(самоочищения).

Волокнистые фильтры-туманоуловители разделяют на низкоскоростные, высо-

коскоростные и многоступенчатые. Низкоскоростные (ω < 0,2 м/с) фильтры-

туманоуловители с волокнами диаметром 5-20 мкм предназначены для улавливания

субмикронных частиц. Высокоскоростные (ω > 0,5-1,2 м/с) фильтры-туманоуловители

со слоем грубых волокон диаметром от 0 до 100 мкм служат для выделения из газа ча-

стиц крупнее 1 мкм. Многоступенчатые фильтры-туманоуловители состоят из 2-3 низ-

коскоростных и высокоскоростных фильтров, в которых первая ступень работает при

скоростях выше критической и является укрупнителем улавливаемых капель при высо-

ких исходных концентрациях тумана.

Основными достоинствами волокнистых фильтров-туманоуловителей являются:

- высокая степень очистки;

- надежность в эксплуатации;

- простота конструкций, монтажа и обслуживания;

- возможность обеспечения очистки до любой остаточной концентрации тонко-

дисперсных туманов, образующихся в технологических процессах получения серы и

термической фосфорной кислоты, концентрирования различных кислот и солей упар-

кой, производства хлор-газа, испарения масел и других органических жидкостей.

Основным недостатком волокнистых фильтров-туманоуловителей является воз-

можность зарастания, если в тумане имеется значительное количество твердых частиц

и если в слое образуются нерастворимые отложения солей (СаSO4, CaCO и др.), воз-

никающие при взаимодействии солей жесткости воды с газами (CO2, HF и др.).

2.3.1.3 Зернистые жесткие фильтры

Значительно реже, чем волокнистые фильтры, применяются зернистые жесткие

фильтры, в которых зерна (пористая керамика, пористые металлы, пористые пласт-

массы), прочно связанные друг с другом в результате спекания, прессования или скле-

ивания, образуют жесткую неподвижную систему.

Эти фильтры пригодны для регенерации, которую осуществляют:

- продуванием воздухом в обратном направлении;

- пропусканием жидких растворов в обратном направлении;

- пропусканием горячего пара;

- простукиванием или вибрацией трубной решетки с элементами.

Основными достоинствами зернистых жестких фильтров являются:

- доступность материала;

- возможность эксплуатации при высоких температурах и в условиях агрессивной

среды;

- способность выдерживать большие механические нагрузки, перепады давле-

ний, резкие изменения температуры.

Основными недостатками зернистых жестких фильтров являются высокая стои-

мость, большое гидравлическое сопротивление, а также сложность регенерации.

2.3.1.4 Зернистые насадочные (насыпные) фильтры

Зернистые насадочные фильтры подразделяют на:

- статические (неподвижные) слоевые фильтры;

- динамические (подвижные) слоевые фильтры с гравитационным перемещени-

ем сыпучей среды;

- фильтры с псевдоожиженными слоями.

В зернистых насадочных фильтрах улавливающие элементы (гранулы, куски

и т. д.) не связаны друг с другом; в качестве насадки используют песок, гальку, шлак,

дробленые горные породы, древесные опилки, кокс, резиновую крошку, графит и др.

Выбор материала зависит от требуемой термической и химической стойкости, механи-

ческой прочности и доступности.

Эффективность улавливания пыли возрастает по мере ее накопления в порах

насадки. При увеличении сопротивления до предела производят рыхление слоя; после

нескольких циклов рыхления насадку промывают или заменяют.

Конструктивной особенностью зернистых фильтров, регенерируемых продвиже-

нием слоя, является непрерывное движение рыхлого слоя, который вместе с уловлен-

ной пылью проходит через вибрирующий экран; для непрерывного возобновления

движущегося слоя необходимо использование громоздкой дорогостоящей системы

циркуляции гранул.

Имеются зернистые фильтры, регенерируемые путем воронения или вибрацион-

ной встряски зернистого слоя внутри аппарата, а также фильтры с движущейся средой.

Основным достоинством этих фильтров является возможность возвращения

фильтрующего слоя, состоящего из зерен шихты, вместе с уловленной пылью непо-

средственно в технологический цикл.

Также применяются зернистые фильтры, регенерируемые импульсной продувкой

и периодическим движением вертикального слоя, к достоинствам которых относят:

- возможность более длительного рабочего цикла зернистого слоя без его заме-

ны, а при необходимости - быстрая смена слоя;

- возможность эксплуатации при повышенных температурах;

- отсутствие вращающихся узлов;

- возможность использования аппарата при комплексной очистке газа в качестве

фильтра-реактора адсорбера.

К основным недостаткам зернистых насадочных фильтров относят:

- неравномерное распределение импульсного потока при регенерации фильтро-

вальной поверхности;

- залегание зернистого слоя на жалюзийных решетках.

2.3.1.5 Керамические и металлокерамические фильтры

В керамическом фильтре загрязненный газ проходит через керамический филь-

трующий материал, который может быть выполнен в различных формах (ткань, войлок,

волокно, стойкий к истиранию агломерат или фильтровальные свечи).

Если требуется осуществить удаление кислых компонентов (например, гидро-

хлорида (316), оксидов азота (301, 304), диоксида серы (330)) и диоксинов (3620), то

фильтрующий материал наполняют катализаторами; также может потребоваться

впрыск реагентов.

В металлокерамических фильтрах, применяемых для очистки газов с крупнозер-

нистыми и мелкими частицами, поверхностная фильтрация осуществляется спеченны-

ми пористыми металлическими фильтрующими элементами, которые устойчивы к аб-

разивному износу от грубых частиц. Фильтрующие элементы можно регенерировать с

помощью возвратной или импульсной струи сжатого воздуха, азота или чистого техно-

логического газа - в зависимости от состава. Эти фильтры обычно используют, когда

обычные синтетические (текстиль) или стекловолоконные фильтрующие материалы

не применяют из-за недопустимости чрезмерно высокой рабочей температуры

(>300 °C).

Керамические и металлокерамические фильтры в основном используют для

удаления пыли при высоких температурах: на установках для сжигания и в системах

газификации, где уголь используется в качестве топлива; в промышленности по пере-

работке отходов; при производстве полимеров; в химической и стекольной промыш-

ленности; на нефтехимических заводах для сокращения выбросов (в основном мелких

частиц катализатора); для удаления твердых частиц из остаточных продуктов устано-

вок крекинга на псевдоожиженном слое катализатора и установок замедленного коксо-

вания.

Основными достоинствами этих фильтров являются:

- механическая прочность и стойкость к тепловому удару (фильтры нечувстви-

тельны к колебаниям температуры). Механическая и термическая прочность пористых

металлокерамических фильтров делает их пригодными для высокотемпературных

процессов, при которых необходим гарантированный срок службы более 4 лет без не-

запланированных остановок;

- очень низкое (<10 мбар) падение давления из-за высокой пористости материа-

ла;

- достижимый уровень выбросов менее 1 мг/норм. м³.

Основными недостатками этих фильтров являются:

- высокая стоимость по сравнению с другими фильтрующими материалами;

- уязвимость керамического материала;

- относительно высокий перепад давления;

- низкая пригодность для очистки от влажных и (или) липких химических веществ;

- относительно дорогое техническое обслуживание и высокие эксплуатационные

расходы.

2.3.1.6 Электрофильтры

Наиболее распространенными универсальными аппаратами для очистки про-

мышленных газов от твердых и жидких частиц являются электрофильтры.

Электрофильтры подразделяют по ряду нижеперечисленных и других признаков:

- по форме осадительных электродов - на пластинчатые, трубчатые и сотовые;

- по направлению движения газового потока - на горизонтальные и вертикаль-

ные;

- по числу электрических полей - на двухпольные и многопольные;

- по числе параллельно работающих секций - на односекционные и многосек-

ционные;

- по способу очистки пыли - на сухие и мокрые;

- по степени совмещения зон ионизации и очистки - на однозонные, или одно-

ступенчатые, и двухзонные.

Основными преимуществами электрофильтров являются:

- высокая степень очистки, достигающая 99 %;

- низкие энергетические затраты на улавливание частиц, включающие потери

энергии

на

преодоление

газодинамического

сопротивления

аппарата,

не превышающего 150-200 Па, и затраты энергии, обычно составляющие 0,3-1,8 МДж

(0,1-0,5 кВт·ч) на 1000 м³ газа;

- возможность улавливания частиц размером 100-0,1 мкм и менее; при этом

концентрация взвешенных частиц в газах может колебаться от долей до 50 г/м³ и бо-

лее, а их температура может превышать 500 °C;

- возможность работы под давлением и разрежением, а также в условиях воз-

действия различных агрессивных сред;

- возможность полной автоматизации.

Основным недостатком электрофильтров является высокая чувствительность

процесса электрической фильтрации газов к отклонениям от заданных параметров

технологического режима, а также к незначительным механическим дефектам в актив-

ной зоне аппарата.

Также следует учитывать, что при эксплуатации электрофильтров неизбежно

возникновение искровых разрядов. В связи с этим электрофильтры не применяют, если

очищаемый газ представляет собой взрывоопасную смесь или такая смесь может об-

разоваться в ходе процесса в результате отклонения от нормального технологического

режима. В очень редких случаях электрофильтры используют в условиях возможного

образования взрывоопасных сред, но при этом предпринимают особые меры предо-

сторожности (специальные конструктивные решения, автоматическое отключение агре-

гата питания при возникновении взрывоопасных концентраций среды и т. п.).

Экономически целесообразно проводить реконструкцию действующих устарев-

ших электрофильтров, позволяющую повысить степень пылеулавливания, увеличить

объемы очищаемого газа, а также снизить концентрацию пыли после электрофильтра

до 20 мг/м³ и ниже. Применение методик повышения эффективности, основанных на

изменении режимных, технологических, конструктивных и проектных параметров, поз-

воляет достичь требуемых норм выбросов. Например, технологические методы, преду-

сматривающие создание оптимизированных параметров пылегазовой среды путем из-

менения условий работы технологического оборудования, применяют для повышения

зарядки частиц, ускорения движении их к осадительному электроду, увеличения вре-

мени пребывания их в активной зоне; также проводят оптимизацию регенерации оса-

дительных и коронирующих электродов, сбор уловленной пыли и т. д. Конструктивные

методы включают замену изношенных или неисправных узлов и систем на более со-

вершенные с повышенной эффективностью; при этом возможен монтаж в существую-

щие корпуса электрофильтров после ремонта.

В настоящее время применяют различные методы интенсификации процесса

пылеулавливания, включая следующие:

- совершенствование параметров распределения электрического поля в меж-

электродном пространстве;

- разработка и совершенствование коронирующих и осадительных электродов;

- создание квазиоднородного электростатического поля на осадительных элек-

тродах;

- увеличение времени пребывания частиц в активной зоне;

- использование гидродинамических и инерционных сил пылегазового потока;

- совершенствование газораспределительных систем корпуса электрофильтра;

- снижение скорости пылегазового потока в зоне осаждения;

- адаптация режимов регенерации электродов применительно к условиям экс-

плуатации электрофильтра и свойств улавливаемой пыли;

- оптимизации алгоритма встряхивания и управления агрегатами питания;

- своевременная диагностика и возможности предупреждения о возможных про-

блемах эксплуатации и др.

Для улавливания высокоомной пыли используют пылеулавливающий комплекс

на базе диафрагменного электрофильтра с квазиоднородным электростатическим по-

лем (ДЭФ КЭСП) с блоком управления напряжением и регенерацией электродов. Диа-

фрагмы, служащие для изменения направления течения пылегазового потока в актив-

ной зоне электрофильтра, устанавливаются в один ряд, в шахматном порядке на входе

или выходе из поля, посередине поля, вдоль или поперек осадительных электродов.

КЭСП создается вблизи осадительных электродов. Параболические коронирующие

электроды-интерцепторы создают целенаправленное механическое движение заря-

женных частиц пыли к осадительным электродам. В такой электродной системе дей-

ствие электростатических сил усилено за счет гидродинамического эффекта, создава-

емого зигзагообразной формой горизонтальных проходов, по которым движется пыле-

газовый поток в продольно-поперечном направлении. В активной зоне пылеулавлива-

ния квазиоднородное электростатическое поле создается вблизи осадительного элек-

трода; при этом напряженность поля резко возрастает до уровня 10^-15 3,6 кВ/см и воз-

никает дополнительная сила притяжения от градиента напряженности.

В квазиоднородном электростатическом поле эта сила является существенной и спо-

собствует увеличению интенсивности пылеосаждения примерно в 6,8 раза. Пылегазо-

вый поток, проходя через диафрагмы в зоне коронного разряда, сокращает скорость во

столько раз, во сколько длина осадительных электродов больше ширины диафрагмы.

2.3.2 Очистка отходящих газов от аэрозолей (пылей и туманов) в сухих

механических пылеуловителях

Механические пылеуловители традиционно используют для первичного удале-

ния крупнодисперсных частиц из запыленных газовых потоков. Как правило, их распо-

лагают последовательно с устройствами других типов, предназначенных для улавли-

вания мелких частиц (размером около 1 мкм), чтобы снизить нагрузки на последние.

По сравнению с другими типами пылеосадителей механические пылеуловители

отличаются простотой конструкции и эксплуатации, относительной дешевизной, отсут-

ствием движущихся частей, относительно малым расходом энергии на эксплуатацию,

что связно с малым перепадом давления при прохождении газа через аппарат.

В сухих механических пылеуловителях используются различные механизмы

осаждения:

- гравитационный (пылеосадительные камеры);

- инерционный (инерционные камеры, осаждение пыли в которых происходит в

результате изменения направления движения газового потока или установки на его пу-

ти препятствия);

- центробежный (одиночные, групповые и батарейные циклоны, вихревые и ди-

намические пылеуловители).

2.3.2.1 Гравитационные пылеуловители

Гравитационные пылеуловители действуют по принципу осаждения частиц при

медленном движении пылегазового потока через рабочую камеру. В практических

условиях используют полые и полочные камеры; в целях оптимизации габаритных

размеров аппаратов устанавливают полки.

Гравитационные пылеуловители являются простейшими устройствами для

улавливания пыли или крупных частиц. Как самостоятельный элемент пылеулавлива-

ющей системы, они имеют ограниченное применение из-за своих габаритных разме-

ров, и обычно применяют их упрощенные конструкции в качестве элементов основного

технологического оборудования.

В вертикальных пылеуловителях частицы улавливаются со скоростью оседания

выше скорости пылегазового потока, поэтому их используют для улавливания крупных

частиц. Более сложную конструкцию имеют камеры дефлекторного типа, в которых

пыль собирается в кольцевом коллекторе, окружающем дымовую трубу.

Основными преимуществами этих пылеосадительных камер являются простота

и надежность конструкции; малое гидравлическое сопротивление; возможность удале-

ния из газового потока фракций крупных частиц с высокой абразивностью.

Основными недостатками этих пылеосадительных камер являются большие га-

баритные размеры и низкая эффективность.

2.3.2.2 Инерционные пылеуловители

Инерционные пылеуловители действуют по принципу выделения частиц под

действием сил инерции, возникающих в результате изменения направления или скоро-

сти движения газа посредством установки одной или нескольких перегородок. Эти

устройства устанавливают для улавливания наиболее крупных частиц с повышенными

абразивными свойствами.

По сравнению с другими аппаратами камера с плавным поворотом газового по-

тока имеет меньшее гидравлическое сопротивление; степень улавливания пыли с раз-

мером частиц 25-30 мкм составляет 65 % - 80 %. Такие камеры традиционно исполь-

зуют на предприятиях черной и цветной металлургии.

Эффективным пылеуловителем является экранный инерционный пылеулови-

тель, характеризующийся очень низким перепадом давления.

В жалюзийных инерционных аппаратах очищаемые газы проходят через жалю-

зийную решетку (состоящую из рядов колец или пластин), делая при этом резкие пово-

роты и разделяясь на два потока: пыль преимущественно содержится в потоке, кото-

рый отсасывают и направляют в циклон. Там поток подвергается очистке от более

мелких фракций пыли, после чего его снова сливают с основной частью потока, кото-

рый прошел через решетку. Скорость газа перед жалюзийной решеткой устанавливают

достаточно высокой (до 15 м/с) в целях достижения инерционного отделения пыли.

Обычно жалюзийные пылеуловители используют для улавливания пыли с размером

частиц более 20 мкм. Основным недостатком этих аппаратов является износ пластин в

жалюзийных решетках при высокой концентрации пыли.

Инерционные пылеуловители могут оснащать жалюзийными вытяжными отвер-

стиями, в которых очищаемый газ поступает в широкую полость усеченного конуса,

имеющего по всей поверхности жалюзевидные щели. Эти аппараты являются более

сложными, но и более эффективными по сравнению с обычными жалюзийными инер-

ционными аппаратами.

Повышение эффективности пылеулавливания может быть достигнуто посред-

ством применения эжекции, позволяющей создать повышенную скорость газа на участ-

ке ввода шунтированного потока через циклон, или с помощью установки дополни-

тельного побудителя тяги.

2.3.2.3 Центробежные пылеуловители

В промышленности наиболее широко применяются циклонные осадители, в ко-

торых частицы пыли выделяются из газового потока под воздействием центробежных

сил, возникающих вследствие вращения потока в корпусе аппарата. Циклоны подраз-

деляют на аппараты со спиральным, тангенциальным и винтообразным, а также осе-

вым (розеточным) подводом газов. Чаще всего используют цилиндрические (с удли-

ненной цилиндрической частью) и конические (с удлиненной конической частью) цик-

лоны.

К основным достоинствам циклонных осадителей относят:

- отсутствие движущихся частей в аппарате;

- надежность работы при температурах газов до 500 °C (для работы при более

высоких температурах циклоны изготавливают из специальных материалов или вы-

полняют футеровку);

- возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних по-

верхностей циклонов специальными покрытиями;

- улавливание пыли в сухом виде;

- практически постоянное гидравлическое сопротивление аппарата;

- эффективная работа при высоких давлениях газов;

- простота изготовления;

- сохранение высокой фракционной степени очистки при увеличении запыленно-

сти газов.

К основным недостаткам циклонных осадителей относят:

- высокое гидравлическое сопротивление, равное 1250-1500 Па;

- плохое улавливание частиц размером <5 мкм;

- невозможность использования для очистки газов от влажных и слипающихся

пылей;

- невозможность использования при температуре газов ниже точки росы.

При больших расходах очищаемых газов применяют групповую компоновку цик-

лонов, потому что установка одного высокопроизводительного циклона, имеющего

большую высоту, приводит к затруднениям при его размещении. Группа циклонов

снабжается общим бункером для сбора пыли.

В случае необходимости установки большого числа циклонов для оптимального

распределения газов, уноса, отвода уловленной пыли используют батарейный циклон

(мультициклон) - аппарат, составленный из большого числа параллельно включенных

циклонных элементов, которые заключены в один корпус с общим подводом и отводом

газов, а также сборный бункер. Мультициклоны могут состоять из нескольких десятков

и даже сотен параллельно включенных малогабаритных циклонов. Например, в отече-

ственных конструкциях в одном аппарате насчитывается до 792 циклонных элементов

при расходе газа до 650 000 м³/ч.

В то же время при использовании мультициклонов необходимо учитывать, что

степень очистки газов в них несколько ниже той, которую можно достичь в равных по

диаметру обычных циклонах. По оценкам экспертов, примерно одинаковым КПД обла-

дают обычные циклоны вдвое большего диаметра, чем батарейные. Кроме того, сле-

дует принимать во внимание, что большое число циклонных элементов, объединенных

общим бункером в одной секции батарейного циклона, требует равномерного распре-

деления очищаемых газов; в случае применения элементов малого диаметра соответ-

ственно увеличивается их необходимое число, а это, в свою очередь, повышает опас-

ность неравномерного распределения газов и возрастания вредных перетоков газов

между элементами через общий бункер.

К центробежным пылеуловителям относят вихревые пылеуловители, основным

отличием которых от циклонов является наличие вспомогательного закручивающего

газового потока.

В вихревых пылеуловителях соплового типа запыленный газовый поток закручи-

вается лопаточным завихрителем и движется вверх, подвергаясь при этом воздей-

ствию трех струй вторичного газа, вытекающих из тангенциально расположенных со-

пел. Под действием центробежных сил частицы отбрасываются к периферии, а отту-

да - в возбуждаемый струями спиральный поток вторичного газа, направляющий их

вниз, в кольцевое межтрубное пространство.

Вторичный газ в ходе спирального обтекания потока очищаемого газа постепен-

но полностью проникает в него. Кольцевое пространство вокруг входного патрубка

оснащено подпорной шайбой, обеспечивающей безвозвратный спуск пыли в бункер.

В качестве вторичного газа в вихревых пылеуловителях может быть использован све-

жий атмосферный воздух, часть очищенного газа или запыленные газы.

С экономической точки зрения наиболее целесообразным решением является

использование в качестве вторичного газа запыленных газов, поскольку при этом про-

изводительность аппарата повышается на 40 % - 65 % без заметного снижения сте-

пени очистки. Экспериментально установлено, что оптимальный расход вторичного га-

за должен составлять 30 % - 35 % от расхода первичного газа.

Для повышения степени пылеулавливания вихревые пылеуловители можно ком-

поновать в группы (за счет уменьшения диаметра аппаратов).

К основным достоинствам вихревых пылеуловителей (по сравнению с циклона-

ми) относят:

- более высокую степень улавливания высокодисперсной пыли;

- отсутствие абразивного износа внутренних поверхностей аппарата;

- возможность очистки газов с более высокой температурой за счет использова-

ния холодного вторичного воздуха;

- возможность регулирования процесса сепарации пыли за счет изменения коли-

чества вторичного газа.

К основным недостаткам вихревых пылеуловителей относят:

- необходимость использования дополнительного дутьевого устройства;

- повышение (за счет вторичного газа) общего объема газов, проходящих через

аппарат (в случае использования атмосферного воздуха);

- более сложную эксплуатацию.

Динамические пылеуловители представляют собой механизм, состоящий из ра-

бочего колеса и кожуха (пылеприемника), где пылегазовый поток приводится во вра-

щательное движение рабочим колесом. При этом под действием центробежной силы

пыль выделяется из очищаемого газа. Динамические пылеуловители обеспечивают

высокую степень очистки отходящих газов при улавливании частиц размером >10 мкм.

Из динамических пылеуловителей наибольшее распространение получил дымосос-

пылеуловитель, предназначенный для улавливания частиц пыли со средним размером

>15 мкм.

В таблице 3 приведены сравнительные характеристики рассмотренных сухих

механических пылеуловителей.

Таблица 3 - Сравнительные характеристики сухих механических пылеуловителей

Степень пыле-

Максимальная

Гидравлическое

Верхний предел

Тип пылеулови-

улавливания ча-

производитель-

сопротивление,

температуры га-

теля

стиц различных

ность, м³/ч

Па

зов

размеров, %

В зависимости

Осадительная

от габаритных

80-90 (50 мкм)

50-130

350-550

камера

размеров

Циклон

85 000

50-80 (10 мкм)

250-1500

350-550

Степень пыле-

Максимальная

Гидравлическое

Верхний предел

Тип пылеулови-

улавливания ча-

производитель-

сопротивление,

температуры га-

теля

стиц различных

ность, м³/ч

Па

зов

размеров, %

Вихревой пыле-

30 000

90 (2 мкм)

До 2000

До 250

уловитель

Батарейный

170 000

90 (5 мкм)

750-1500

350-550

циклон

Инерционный

127 000

90 (2 мкм)

750-1500

До 400

пылеуловитель

Динамический

42 500

90 (2 мкм)

750-1500

До 400

пылеуловитель

2.3.3 Очистка отходящих газов от аэрозолей (пылей и туманов) в мокрых

пылеуловителях

Мокрые пылеуловители используют для удаления газообразных галогенидов во-

дорода (342, 316), диоксида серы (330), аммиака (303), сероводорода (333), летучих

органических растворителей, а также для удаления взвешенных веществ (2902) в

определенных типах скрубберов.

Мокрые пылеуловители разделяют на три группы: инерционные; фильтрацион-

ные; электрические. В группу инерционных мокрых пылеуловителей входят циклоны с

водяной пленкой, ротационные, скрубберы и ударные аппараты.

К мокрым фильтрационным аппаратам, предназначенным для очистки пылевых

выбросов, относят различные пенные пылеуловители (пенные пылеуловители с пере-

ливной и провальной решеткой, струйно-пенные, ударно-пенные, циклонно-пенные и

пенно-вихревые аппараты), а также барботажные пылеуловители без решетки и с по-

дачей запыленного воздуха под утопленную в воде решетку.

Мокрые электрофильтры классифицируют так же, как и сухие. Но мокрые элек-

трофильтры отличаются от сухих только применением воды в виде стекающей пленки

на осадительных электродах; при отделении жидкой дисперсной фазы (например, ту-

мана) уловленная жидкость стекает по электродам без применения воды.

Выбор очищающей жидкости зависит от загрязняющих веществ, подлежащих

удалению:

- для удаления органических соединений, взвешенных веществ (2902) и газов

(например, галогениды водорода (342, 316) и аммиак (303)) применяют воду; при этом

основная цель заключается в извлечении и повторном использовании этих загрязняю-

щих веществ;

- для удаления кислых составляющих (галогениды водорода, диоксид серы (330),

сероводород (333), фенолы (1071), хлор (349) и др.) применяют щелочные растворы

(например, каустической соды - гидроксида натрия - и карбоната натрия). Метод

обычно применяют на второй стадии промывки для удаления остаточных галогенидов

водорода после водной абсорбции на первой стадии, а также для десульфуризации

биогаза;

- для обработки дурнопахнущих загрязняющих веществ применяют щелочные

растворы с окислителями, например гипохлоритом натрия (NaClO), диоксидом хлора

(ClO2), озоном (O3) или перекисью водорода (H2O2);

- для извлечения оксидов азота (301, 304) из концентрированных отходящих га-

зов применяют окисляющие растворы;

- для удаления, например, альдегидов применяют растворы гидросульфита

натрия бисульфит;

- для удаления ртути (183) из отходящего газа применяют растворы Na2S4;

- для удаления щелочных компонентов (например, аммиака (303), аминов и

сложных эфиров) применяют кислые растворы;

- для абсорбции и извлечения сероводорода (333) применяют растворы моно-

этаноламина и диэтаноламина;

- для извлечения легких летучих органических соединений применяют органиче-

ские растворители с низкой летучестью.

Экономическая целесообразность применения мокрых пылеуловителей опреде-

ляется не только задачами газоочистки, но и необходимостью одновременного охла-

ждения и осушки (или увлажнения) газов, улавливания туманов и брызг, абсорбции га-

зовых примесей и др. При совместном решении вопросов пылеулавливания и химиче-

ской очистки газов выбор орошающей жидкости (абсорбента) обусловливается процес-

сом абсорбции.

В зависимости от поверхности контакта или по способу действия мокрые пыле-

уловители подразделяют на:

- полые газопромыватели (оросительные устройства; промывные камеры; полые

форсуночные скрубберы);

- насадочные скрубберы;

- тарельчатые газопромыватели (барботажные и пенные аппараты);

- газопромыватели с подвижной насадкой;

- мокрые аппараты ударно-инерционного действия (ротоклоны);

- мокрые аппараты центробежного действия;

- механические газопромыватели (механические скрубберы, динамические

скрубберы);

- скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури, эжекторные скрубберы).

В известной степени к мокрым пылеуловителям можно отнести мокрые электро-

фильтры, орошаемые волокнистые фильтры и аппараты конденсационного действия.

Иногда мокрые пылеуловители подразделяют по затратам энергии на низкона-

порные, средненапорные и высоконапорные. К низконапорным аппаратам (форсуноч-

ные скрубберы, барботеры, мокрые центробежные аппараты и др.) относятся пыле-

уловители, гидравлическое сопротивление которых не превышает

1500 Па.

К средненапорным мокрым пылеуловителям (динамические скрубберы, газопромыва-

тели ударно-инерционного действия, эжекторные скрубберы) относятся пылеуловите-

ли, гидравлическое сопротивление которых варьируется в пределах от

1500 до

3000 Па. Группа высоконапорных газопромывателей с гидравлическим сопротивлени-

ем больше 3000 Па включает в основном скрубберы Вентури и дезинтеграторы.

Выбор скруббера зависит от следующих факторов:

- требования к эффективности работы;

- энергопотребление;

- реагенты;

- свойства потока отходящих газов.

Обычно скрубберы эксплуатируют с холодильниками предварительного охла-

ждения (например, камерами распыления и гасителями) в целях понижения темпера-

туры газа на входе и одновременного насыщения газового потока, что позволяет избе-

жать сокращения скорости поглощения и испарения растворителя. Такие дополнитель-

ные устройства обеспечивают малые перепады давления.

Основными достоинствами мокрых пылеуловителей являются:

- сравнительно небольшая стоимость (без учета шламового хозяйства);

- более высокая эффективность улавливания частиц по сравнению с сухими ме-

ханическими пылеуловителями;

- возможность применения для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм;

- возможность использования в качестве абсорберов, для охлаждения и увлаж-

нения (кондиционирования) газов в качестве теплообменников смешения.

Основными недостатками мокрых пылеуловителей являются:

- возможность забивания газоходов и оборудования пылью (при охлаждении га-

зов);

- потери жидкости вследствие брызгоуноса;

- необходимость антикоррозионной защиты оборудования при фильтрации

агрессивных газов и смесей.

2.3.3.1 Полые газопромыватели

В полых газопромывателях газопылевой поток пропускают через завесу распы-

ляемой жидкости: частицы пыли захватываются каплями промывной жидкости и оса-

ждаются в промывателе, а очищенные газы удаляются из аппарата. Самым распро-

страненным аппаратом этого вида является полый форсуночный скруббер, который

используется как для очистки газов от достаточно крупных частиц пыли, так и для

охлаждения газов, выполняя в различных системах пылеулавливания роль аппарата,

обеспечивающего подготовку (кондиционирование) газов.

2.3.3.2 Насадочные газопромыватели

Насадочные газопромыватели представляют собой колонны, заполненные тела-

ми различной формы. Эти аппараты желательно применять только при улавливании

хорошо смачиваемой пыли и в тех случаях, когда процессы улавливания пыли сопро-

вождаются охлаждением газов или абсорбцией. При улавливании плохо смачиваемой

пыли (но не склонной к образованию твердых отложений) могут использоваться аппа-

раты с регулярной и разреженной насадкой. Широко применяются противоточные

насадочные скрубберы.

2.3.3.3 Тарельчатые газопромыватели

Принцип действия этих аппаратов (часто называемых пенными аппаратами) ос-

нован на взаимодействии газов с жидкостью на тарелках различной конструкции.

По мере повышения скорости газов взаимодействие газового и жидкостного потоков

протекает более интенсивно, сопровождаясь образованием высокотурбулизованной

пены, в которой происходит непрерывное разрушение, слияние и образование новых

пузырьков. В промышленности используют тарельчатые (пенные) газопромыватели

различных конструкций: аппарат с провальными тарелками, аппарат с переливными

тарелками.

Широкое распространение получили тарельчатые газопромыватели с подвижной

насадкой, представляющей собой шары из полимерных материалов, стекла или пори-

стой резины; при этом плотность шаров насадки не должна превышать плотности жид-

кости. В качестве насадки могут также использоваться кольца, седла и т. д.

В состав скрубберов с подвижным слоем входят зоны с подвижной загрузкой

(обычно полимерные шарики с низкой плотностью). Оболочка емкости содержит опор-

ные сетки, на которых размещены подвижная загрузка, впускные и выпускные отвер-

стия для скрубберной жидкости и туманоуловитель. Скрубберы с подвижным слоем

применяют для удаления диоксида серы (330), фторидов и запахов, а также для обра-

ботки отходящих газов, содержащих пыль, склонную к образованию комков (чешуек).

Эти скрубберы слабо подвержены засорению, поскольку шарики находятся в постоян-

ном состоянии перемешивания и псевдоожижения.

Для обеспечения стабильности работы в широком диапазоне скоростей газа,

улучшения распределения жидкости и уменьшения уноса брызг используются аппара-

ты двух типов (форсуночный и эжекционный) с подвижной шаровой насадкой кониче-

ской формы.

2.3.3.4 Газопромыватели ударно-инерционного действия

Самая простая конструкция газопромывателя ударно-инерционного действия

представляет собой вертикальную колонну, в нижней части которой находится слой

жидкости. Для удаления уплотненного осадка со дна применяют смывные сопла; во

время периодического отвода шлама подпитка воды производится только для компен-

сации ее потерь за счет испарения. Поэтому эти аппараты желательно применять для

очистки холодных или предварительно охлажденных газов.

В скруббере Дойля газовый поток поступает через трубы, в нижней части кото-

рых установлены конусы, увеличивающие скорость газов в свободном сечении трубы.

Типичным примером газопромывателей ударно-инерционного действия является

ротоклон типа N, где установлены один или несколько изогнутых щелевых каналов,

нижняя часть которых затоплена жидкостью. Газовый поток, ударяясь о поверхность

жидкости, захватывает часть жидкости и заставляет ее двигаться вдоль нижней

направляющей канала. После этого жидкость отбрасывается к верхней направляющей,

а при выходе из щели падает в виде сплошной водяной завесы. Для предотвращения

уноса капель газы после канала проходят через систему каплеотбойных устройств.

Скорость газов в канале обычно не превышает 15 м/с.

2.3.3.5 Скрубберные газопромыватели центробежного действия

Скрубберные газопромыватели центробежного действия подразделяют на два

вида:

- газопромыватели, в которых закручивателем служит центральное лопастное

устройство;

- газопромыватели, в которых вращательное движение пылегазовому потоку

придается за счет тангенциального подвода потока.

Широкое распространение получили центробежные скрубберы с тангенциаль-

ным подводом газопылевого потока и пленочным орошением, создаваемым форсунка-

ми.

Типичным примером скрубберных газопромывателей центробежного действия

является циклон с водяной пленкой, предназначенный для очистки запыленного вен-

тиляционного воздуха от любых видов нецементирующейся пыли.

2.3.3.6 Скрубберы Вентури

Скрубберы с трубами Вентури представляют собой высокоэффективные устрой-

ства для удаления твердых частиц размером < 1 мкм. Также их можно использовать

для удаления микропримесей газов, особенно реактивных суспензий.

Основной конструктивной особенностью скрубберов Вентури является наличие

трубы-распылителя, оснащенной форсунками для подачи жидкости, в которую посту-

пает загрязненный газ. Сечение конуса сужается, заставляя смесь газа и жидкости дви-

гаться быстрее - возникает эффект турбулентности. Турбулентность дробит поток на

мельчайшие капельки, на поверхности которых оседают частицы. По мере поступления

потока в расширяющуюся часть аппарата его скорость снижается, турбулентность па-

дает. Жидкость собирается в крупные капли и оседает на дно под действием силы тя-

жести, а очищенный газ снова подается в атмосферу.

Скрубберы Вентури могут работать со степенью очистки 96 % - 98 % на пылях

со средним размером частиц 1-2 мкм и улавливать высокодисперсные частицы пыли

(вплоть до субмикронных размеров) в широком диапазоне начальной концентрации

пыли в газе - от 0,05 до 100 м³.

Если в потоке отходящих газов содержатся твердые частицы и газы, подлежа-

щие удалению, то скруббер Вентури можно использовать как устройство предвари-

тельной очистки, в котором удаляются твердые частицы в целях предотвращения за-

сорения последующего очистного оборудования, например насадочного скруббера.

В последние годы достаточно широко начали применять пленочное орошение,

при котором подаваемая вода непрерывно стекает по стенкам конфузора, образуя воз-

обновляющуюся пленку. Дробление пленки на капли происходит за счет энергии высо-

коскоростного потока газа. Основным достоинством пленочного орошения является от-

сутствие мелких отверстий, склонных к зарастанию и засорению, а также возможность

подачи на орошение воды пониженного качества, что очень важно в условиях оборот-

ного водоснабжения газоочисток.

Высоконапорные трубы Вентури предназначены для распыливания газов с тем-

пературой до 400 °C и концентрацией пыли 30 г/м³; допустимое содержание взвеси в

оборотной воде - 0,5 г/л.

В настоящее время на предприятиях используют две основные модификации

скрубберов Вентури: первая рассчитана на производительность от 2000 до 50 000 м³/ч

и включает четыре типоразмера, вторая рассчитана на производительность по газам

от 50 000 до 500 000 м/ч.

Особенности компоновочных решений, технологических и эксплуатационных

требований установок с трубами Вентури обуславливают применение различных кап-

леуловителей, выбор конструкции которых зависит преимущественно от размера улав-

ливаемых капель: чем выше скорость газа в горловине, тем интенсивнее осуществля-

ется процесс дробления и тем меньше размер выносимых из трубы Вентури капель.

В качестве каплеуловителей в скруббере Вентури можно применять сепараторы

различных конструкций. Наибольшее распространение получили циклоны, коленные

сепараторы, разделительные емкости, сепараторы с закручивающими элементами.

Значительно реже в качестве каплеуловителей используются пенные аппараты, полые

и насадочные скрубберы, электрофильтры.

При большом удельном расходе орошающей жидкости, а также в случае очистки

в скрубберах Вентури переменных объемов газов применяют двухступенчатую сепара-

цию влаги. На первой ступени для улавливания основного количества жидкости обычно

используют разделительные емкости и коленные сепараторы, на второй - циклонные

сепараторы для доулавливания капельной влаги. Это позволяет достичь высокой сте-

пени улавливания капель и осевших на них частиц пыли во всем диапазоне изменения

производительности по газу.

2.3.4 Физико-химические методы очистки отходящих газов

В зависимости от характера протекания физико-химические методы очистки от-

ходящих газов подразделяют на следующие основные группы:

- промывка выбросов растворителями примесей (абсорбция);

- промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически

(хемосорбция);

- поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами (ад-

сорбция);

- термическая нейтрализация отходящих газов;

- каталитическое окисление;

- ионизация;

- фотоокисление/окисление в ультрафиолетовом свете.

2.3.4.1 Абсорбция

Метод абсорбции основывается на разделении газо-воздушной смеси на состав-

ные части посредством поглощения одного или нескольких газовых компонентов (аб-

сорбатов) этой смеси жидким поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора.

Для удаления из выбросов аммиака (303), хлористого/фтористого водорода (316,

342) целесообразно применять в качестве поглотительной жидкости воду, потому что

их растворимость в воде составляет сотни граммов на 1 кг воды. При поглощении из

газов диоксида серы (330) или хлора расход воды будет более значительным, потому

что их растворимость составляет только сотые доли грамма на 1 кг воды. В некоторых

особых случаях вместо воды применяют водные растворы сернистой кислоты (для

улавливания водяных паров), вязкие масла (для улавливания ароматических углево-

дородов из коксового газа) и др.

Контакт газового потока с жидким растворителем производится либо пропуска-

нием газа через насадочную колонну, либо распылением жидкости, либо барботажем

газа через слой абсорбирующей жидкости. В зависимости от способа контакта «газ -

жидкость» различают:

- насадочные башни - форсуночные и центробежные скрубберы;

- скрубберы Вентури;

- барботажно-пенные скрубберы;

- тарельчатые и другие скрубберы.

Широкое распространение получили башни с колпачковыми тарелками. Иногда

вместо колпачковых тарелок применяют перфорированные пластины с большим коли-

чеством мелких отверстий (диаметром примерно 6 мм), которые создают пузырьки газа

одинаковой формы и размера; более мелкие отверстия затрудняют стекание промыв-

ной жидкости, особенно при значительном расходе газа.

Применение абсорбционных методов обычно связано с использованием схем,

включающих узлы абсорбции и десорбции. Десорбцию тарельчатого абсорбера рас-

творенного газа (или регенерацию растворителя) проводят либо снижением общего

давления (или парциального давления) примеси, либо повышением температуры, либо

использованием двух приемов одновременно.

Достоинством абсорбционных методов является экономичность очистки большо-

го количества газов и осуществление непрерывных технологических процессов.

В процессе эксплуатации абсорбционных аппаратов следует предусматривать

создание систем регенерации отработавших абсорбентов, поскольку метод сопровож-

дается образованием большого количества отходов (смесь пыли, растворителя и про-

дуктов поглощения). Таким образом, возникают проблемы регенерации, обезжирива-

ния, транспортирования и утилизации образующегося шлама, что, в свою очередь,

приводит к удорожанию и осложнению эксплуатации.

2.3.4.2 Хемосорбция

Метод хемосорбции базируется на поглощении газов и паров твердыми или жид-

кими поглотителями с образованием слаболетучих химических соединений на поверх-

ности или в растворе.

Для реализации хемосорбции используют насадочные башни, пенные и барбо-

тажные скрубберы, распылительные аппараты типа труб Вентури и аппараты с раз-

личными механическими распылителями. Также широко используют аппараты с по-

движной насадкой, достоинством которых является высокая эффективность разделе-

ния при умеренном гидравлическом сопротивлении, а также большая пропускная спо-

собность по газу.

Применяемые для очистки выбросов методы абсорбции и хемосорбции класси-

фицируют как «мокрые».

Основным недостатком этих методов является значительное снижение темпера-

туры газов после осуществления очистки, что в конечном итоге приводит к снижению

эффективности рассеивания остаточных газов в атмосфере (для этих целей может ис-

пользоваться дополнительный подогрев отходящих газов). Также следует учитывать,

что оборудование громоздко и требует создания системы жидкостного орошения.

2.3.4.3 Адсорбция

Метод адсорбции базируется на использовании физических свойств некоторых

твердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать из газовой

смеси отдельные компоненты и концентрировать их на своей поверхности. В пористых

телах с капиллярной структурой поверхностное поглощение дополняется капиллярной

конденсацией.

Основными направлениями использования адсорбции являются:

- извлечение летучих органических соединений для их повторного использова-

ния или циркуляции в замкнутом цикле; также может использоваться в качестве авто-

номной системы, в качестве стадии концентрирования для повышения эффективности

последующего извлечения, например, с помощью мембранной сепарации или для об-

работки выбросов систем газоочистки;

- очистка от загрязняющих веществ, например ЛОС, H2S, запахов, микроприме-

сей газов, которые не могут быть использованы для циркуляции в замкнутом цикле или

каким-либо иным образом; также может осуществляться с использованием в качестве

адсорбента гранулированного активированного угля, который не регенерируется, а

подвергается сжиганию.

В качестве промышленных адсорбентов в основном используются смешанно-

пористые материалы с высокоразвитой внутренней поверхностью, имеющие искус-

ственное или природное происхождение; в соответствии с размером пор, преоблада-

ющим в их структуре, адсорбенты подразделяют на микро-, переходно- и макропори-

стые. Наиболее широко применяются следующие виды адсорбентов:

- гранулированный активированный уголь (адсорбент с широким диапазоном

эффективности как для полярных, так и неполярных соединений), который может быть

пропитан, например, окислителями (перманганатом калия или соединениями серы) для

улучшения удержания тяжелых металлов; можно использовать в сочетании с полиме-

рами;

- цеолиты, свойства которых зависят от их производства, служащие простыми

молекулярными ситами, избирательными ионообменниками или гидрофобными адсор-

берами летучих органических соединений; можно использовать в сочетании с полиме-

рами;

- макропористые полимерные частицы, которые используются в виде гранул или

шариков, не обладая высокой избирательностью в отношении летучих органических

соединений;

- силикагель;

- натрий-силикаты алюминия.

К основным видам адсорбционных систем относят:

- адсорбцию с неподвижным слоем;

- адсорбцию с псевдоожиженным слоем;

- непрерывную адсорбцию с подвижным слоем;

- адсорбцию при переменном давлении (PSA).

Адсорбция применяется для регулирования содержания, извлечения, рецирку-

ляции или подготовки к последующей обработке летучих органических соединений и

выбросов в атмосферу органических загрязняющих веществ, например выбросов, ко-

торые образуются при обезжиривании, покраске распылением, экстракции растворите-

лями, покрытии металлической фольгой, нанесении пленочных покрытий, меловании

бумаги, производстве лекарственных препаратов и др.

Адсорбенты можно использовать последовательно: например, на первом этапе

для отделения высоких концентраций летучих органических соединений применить по-

лимеры, а на втором этапе для отделения менее концентрированных летучих органи-

ческих соединений использовать цеолиты.

Выбор конструкции адсорбера определяется скоростью газовой смеси, размером

частиц адсорбента, требуемой степенью очистки и др. Конструктивно адсорберы вы-

полняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполнен-

ных пористым адсорбентом, через который фильтруется поток очищаемого газа. Вер-

тикальные адсорберы обычно применяют при небольших объемах очищаемого газа;

горизонтальные и кольцевые - при высокой производительности, достигающей десят-

ков и сотен тысяч кубических метров в час.

Использование адсорбции при переменном давлении позволяет отделять газы

или пары из смеси отходящих газов и одновременно регенерировать адсорбент. Про-

цесс включает четыре этапа: 1) создается давление газа, поступающего в адсорбер;

2) адсорбция происходит при высоком давлении, и, следовательно, образуются чистые

компоненты; 3) давление сбрасывается; 4) производится продувка при низком давле-

нии или под вакуумом.

Фильтрация газа может происходить через неподвижный (адсорберы периодиче-

ского действия) или движущийся слой адсорбента. Наиболее широко применяются ад-

сорберы периодического действия, в которых период контактирования очищаемого га-

за с твердым адсорбентом чередуется с периодом регенерации адсорбента. Эти уста-

новки отличаются конструктивной простотой, но в то же время имеют низкие допускае-

мые скорости газового потока и, следовательно, повышенную металлоемкость и гро-

моздкость. Основным недостатком этих аппаратов являются большие энергетические

затраты, связанные с преодолением гидравлического сопротивления слоя адсорбента.

Цикличность адсорбционных процессов предопределяет необходимость перио-

дической регенерации насыщенных целевыми компонентами поглотителей. Ключевой

операцией восстановления сорбционной способности адсорбентов является десорб-

ция, потому что для ее проведения требуется от 40 % до 70 % общих затрат на ад-

сорбционную газоочистку. Десорбцию проводят, используя повышение температуры,

вытеснение адсорбата более хорошо сорбирующимся веществом, снижение давления

(в том числе создание вакуума) или комбинацию этих приемов. Возможность эффек-

тивного осуществления десорбции и концентрирования загрязняющих веществ с по-

следующим обезвреживанием этих загрязняющих веществ в ряде случаев определяет

целесообразность выбора адсорбции как метода очистки отходящих газов.

Термическую десорбцию проводят, нагревая насыщенный адсорбент до опреде-

ленной температуры, которая обеспечивает необходимую интенсивность процесса,

прямым контактом с потоком водяного пара, горячего воздуха или инертного газа,

или же проводя нагрев через стенку с подачей и в аппарат некоторого количества

отдувочного агента (обычно инертного газа). Использование температурного интервала

от 100 °C до 200 °C, как правило, обеспечивает возможность десорбции компонентов,

поглощенных активными углями, силикагелями и алюмогелями. Использование темпе-

ратурного интервала от 200 °C до 400 °C обычно является достаточным для десорбции

примесей, поглощенных цеолитами.

Холодная (или вытеснительная) десорбция основывается на различии сорбиру-

емости целевого компонента и вещества, используемого в качестве десорбента (вы-

теснителя). Для десорбции поглощенных адсорбентом органических веществ можно

использовать диоксид углерода, аммиак, воду, некоторые органические и другие веще-

ства, которые могут обеспечить эффективное вытеснение целевого компонента и от-

носительную простоту его последующей десорбции из адсорбента. Этот подход явля-

ется перспективным при реализации адсорбционных процессов на основе использова-

ния цеолитов, которые характеризуются повышенной адсорбционной активностью в

отношении паров воды, что предопределяет ее эффективность как десорбента погло-

щенных цеолитами веществ.

Десорбцию посредством снижения давления можно реализовать двумя спосо-

бами: редуцированием давления в системе после насыщения поглотителя на стадии

адсорбции, проводимой под избыточным давлением, или созданием в системе разре-

жения при осуществлении стадии адсорбции под нормальным давлением.

Вакуумная десорбция (из-за значительных энергозатрат и необходимости обес-

печения герметичности соответствующих установок) используется в ограниченных

масштабах.

Десорбция, базирующаяся на перепаде давления между стадиями адсорбции и

десорбции, используется в установках короткоцикловой безнагревной адсорбции, кото-

рые получили в последнее время достаточно широкое применение в целях осушки

воздуха и других газов, которая в ряде случаев является необходимой ступенью,

предшествующей очистке газов от вредных примесей.

2.3.4.4 Термическая нейтрализация

Метод термической нейтрализации базируется на способности горючих токсич-

ных компонентов (газов, паров и дурнопахнущих веществ) окисляться при наличии

свободного кислорода и высокой температуры газовой смеси до менее токсичных ве-

ществ.

Во многих случаях термическая нейтрализация вредных примесей имеет ряд

преимуществ перед методами адсорбции и абсорбции:

- отсутствие шламового хозяйства;

- небольшие габариты очистных установок;

- простота обслуживания;

- высокая эффективность обезвреживания при низкой стоимости очистки и др.

Область применения термической нейтрализации ограничивается характером

продуктов реакции, образующихся при окислении: например, при сжигании газов, со-

держащих фосфор, галогены и серу, образующиеся продукты реакции во много раз

превышают исходный газовый выброс по токсичности. Поэтому термическая нейтрали-

зация используются только для обработки выбросов, которые включают токсичные

компоненты органического происхождения, но не содержат галогены, серу и фосфор.

Различают три схемы термической нейтрализации газовых выбросов:

- прямое (непосредственное) сжигание в пламени;

- термическое окисление;

- каталитическое сжигание.

Прямое (непосредственное) сжигание в пламени и термическое окисление осу-

ществляют при температурах

600 °C -

800 °C, каталитическое сжигание - при

250 °C - 450 °C. Выбор схемы термической нейтрализации определяется химическим

составом загрязняющих веществ, их концентрацией, начальной температурой газовых

выбросов, объемным расходом и предельно допустимыми нормами выброса загрязня-

ющих веществ.

Прямое сжигание используют только в тех случаях, когда отходящие газы имеют

теплоту сгорания, необходимую для осуществления реакции с минимальным расходом

топлива. Из экономических соображений этот вклад должен превышать 50 % общей

теплоты сгорания. Эти системы огневого обезвреживания обеспечивают степень

очистки 0,90 % - 0,99 %, если время пребывания вредных веществ в высокотемпера-

турной зоне превышает 0,5 с, температура обезвреживания газов, содержащих углево-

дороды, превышает 500 °C - 650 °C, а содержащих оксид углерода (337) - 660 °C -

750 °C.

Термическое окисление применяют в тех случаях, когда температура отходящих

газов высока, но в них отсутствует достаточное количество кислорода, либо когда кон-

центрация горючих примесей настолько низка, что они не обеспечивают подвод тепло-

ты, необходимой для поддержания пламени. При температуре отходящих газов, кото-

рая достаточна для самовоспламенения газовоздушной смеси, процесс дожигания

происходит в камере с подмешиванием свежего воздуха.

Окисление газовоздушной смеси представляет собой окисление горючих газов и

ароматических веществ в потоке отходящих газов путем нагревания смеси загрязняю-

щих веществ с воздухом или кислородом до температуры, превышающей температуру

самовоспламенения газовоздушной смеси на 300 °C - 350 °C, и поддержания высокой

температуры в течение достаточного для полного окисления компонентов времени.

Если температура отходящих газов недостаточна для протекания процесса

окисления, то поток отходящих газов подогревают в теплообменнике, после чего про-

пускают через рабочую зону, в которой сжигают природный или какой-либо другой вы-

сококалорийный газ.

Факельное сжигание представляет собой высокотемпературное окисление, ис-

пользуемое для сжигания горючих компонентов отходящих газов в открытом пламени и

применяемое преимущественно для сжигания легковоспламеняющихся газов по сооб-

ражениям безопасности или при возникновении нештатных условий эксплуатации.

2.3.4.5 Каталитическое окисление

Каталитическое окисление используют для превращения токсичных компонентов

выбросов в безвредные/менее вредные для окружающей среды вещества, осуществ-

ляя введение в систему дополнительных веществ-катализаторов, которые позволяют

выполнить процесс при более низких температурах.

Каталитическое окисление базируется на взаимодействии удаляемых веществ с

одним из компонентов, присутствующих в очищаемом газе, или со специально добав-

ляемым в смесь веществом. Катализатор, взаимодействуя с одним из реагирующих

соединений, образует промежуточное вещество, которое распадается с образованием

продукта регенерированного катализатора.

Принцип действия каталитических окислителей аналогичен принципу действия

высокотемпературных окислителей; основное отличие заключается в том, что при ка-

талитическом окислении газ проходит через слой катализатора после прохождения че-

рез зону пламени. Катализатор позволяет увеличить скорость реакции окисления и

проводить преобразования при более низких температурах реакции (по сравнению с

высокотемпературным окислением). Кроме того, использование катализаторов позво-

ляет применять окислители с меньшими габаритами.

Каталитическое окисление характеризуется кратковременностью протекания

процесса (иногда достаточно нескольких долей секунды), что позволяет резко сокра-

тить габариты реактора. Температура, необходимая для осуществления реакции орга-

нических газов и компонентов отходящих газов при прохождении газообразных отходов

через слой катализатора, доходит до уровня, который превышает точки самовоспла-

менения газообразных отходов, и они сгорают под действием кислорода, обычно при-

сутствующего в потоке загрязненного газа. В случае недостатка кислорода его вводят в

поток отходящих газов с помощью эжектирования, воздуходувки или вентилятора.

По сравнению с термическим окислением каталитическое окисление проходит при бо-

лее низких температурах, чем термическое окисление, и, соответственно, сопровожда-

ется более низкими: требованиями к изоляции, энергопотреблением, включая исполь-

зование дополнительного топлива, вероятностью возникновения пожара и требуют

меньше.

Основным критерием выбора катализатора является его долговечность и актив-

ность, о которой судят по количеству продукта, получаемого с единицы объема катали-

затора, или по объемной скорости каталитического процесса, при которых обеспечива-

ется требуемая степень обезвреживания обрабатываемого газа.

В большинстве случаев в качестве катализаторов используют металлы (платину,

палладий и другие благородные металлы) или их соединения (оксиды меди, марганца

и т. п.). Катализаторную массу, как правило, выполняют из шаров, колец, пластин или

проволоки, свитой в спираль из хрома, никеля, оксида алюминия с нанесенными на их

поверхность (сотые доли процента по отношению к массе катализатора) благородными

металлами.

Большое влияние на срок службы катализатора оказывают некоторые вещества

(например, химически активные вещества), присутствующие в потоке отходящего газа

и отравляющие/блокирующие катализаторы. Отравление катализатора посредством

блокирования может быть обратимым: так, образование масляных или жировых покры-

тий на поверхности катализатора снижает его эффективность, но эти покрытия могут

сгорать при повышении температуры. Однако в присутствии некоторых химических

веществ отравление катализатора может быть необратимым. К таким веществам отно-

сятся:

- быстродействующие ингибиторы (например, фосфор, висмут, мышьяк, сурьма,

свинец, ртуть), воздействие которых приводит к необратимой потере каталитической

активности в зависимости от температуры потока и концентрации таких веществ в по-

токе;

- ингибиторы замедленного действия (например, железо, олово, кремний), воз-

действие которых приводит к необратимой потере каталитической активности, но при

более высоких концентрациях, чем у быстродействующих ингибиторов;

- обратимые ингибиторы (например, сера, галогены), воздействие которых при-

водит к образованию обратимого поверхностного покрытия на поверхности катализа-

тора в зависимости от температуры потока и концентрации таких веществ в потоке;

- поверхностные блокировщики (например, твердые органические вещества), об-

разующие обратимый покрывающий слой, блокирующий поверхность катализатора;

- активаторы поверхностный эрозии и блокировщики (например, инертные ча-

стицы), образующие покрывающий слой на поверхности катализатора в сочетании с

эрозией катализатора в зависимости от размера частиц, свойств гранул и скорости по-

тока отходящих газов.

Различия в способе контактирования потока газа с катализатором позволяют

подразделить системы каталитического окисления на две группы: системы с непо-

движным слоем и системы с псевдоожиженным слоем.

В системах каталитического окисления с неподвижным слоем можно использо-

вать монолитный катализатор, представляющий собой пористый твердый блок с па-

раллельными непересекающимися каналами, которые выровнены в направлении пото-

ка газа. Достоинством монолитного катализатора является минимальное истирание

при тепловом расширении (сжатии) во время пуска (останова) и в общем низком паде-

нии давления. Также применяют уплотненный слой катализатора, состоящий из ча-

стиц, которые поддерживаются в трубе или в неглубоких лотках, через которые прохо-

дит газ; по сравнению с монолитным катализатором падение давления достаточно вы-

соко, а частицы катализатора имеют тенденцию к разрушению в результате термиче-

ского расширения при нагреве (охлаждении) слоя катализатора во время пуска (оста-

нова).

Достоинством каталитических окислителей с псевдоожиженным слоем являются

очень высокие коэффициенты массопередачи, хотя общее падение давления немного

выше, чем в каталитических окислителях с монолитным катализатором. Дополнитель-

ным преимуществом является высокая теплопередача псевдоожиженного слоя по

сравнению с нормальным коэффициентом теплопередачи газа. Кроме того, такие

окислители обладают более высокой толерантностью к твердым частицам в газовом

потоке по сравнению с использованием уплотненного слоя катализатора или монолит-

ных катализаторов. Это объясняется постоянным истиранием гранул псевдоожиженно-

го слоя катализатора, которое способствует удалению частиц с внешней поверхности

катализаторов на постоянной основе. Основным недостатком является постепенная

потеря катализатора за счет истирания.

Значительное влияние на скорость и эффективность каталитического окисления

оказывает температура газа: для каждой реакции, протекающей в потоке газа, харак-

терна так называемая минимальная температура начала реакции, ниже которой ката-

лизатор не проявляет активности. Эта температура зависит от природы и концентра-

ции улавливаемых вредных (загрязняющих) веществ.

Используют два конструктивных вида каталитических устройств:

- каталитические реакторы, в которых происходит контакт газового потока с

твердым катализатором, размещенным в отдельном корпусе;

- термокаталитические реакторы, в которых в общем корпусе размещены кон-

тактный узел и подогреватель.

Модельная установка термокаталитического окисления может включать следу-

ющие элементы:

- каталитический реактор (основной модуль), который предназначен для очистки

выбросов от органических и неорганических соединений (за исключением галоген- и

серосодержащих веществ);

- теплообменный модуль (основной модуль), который обеспечивает предвари-

тельный подогрев входящего неочищенного газа и охлаждение очищенного горячего

газа (рекуперация тепла);

- фильтрационный модуль (дополнительный модуль), который обеспечивает

очистку от взвешенных веществ (2902), смолистых веществ (3748));

- сорбционный модуль (дополнительный модуль), который обеспечивает очистку

кислых газов, галоген-, серо- и фосфоросодержащих соединений, а также аккумуляцию

загрязняющих веществ;

- дополнительные модули, например для подачи мочевины (в случае высокого

содержания оксидов азота (301, 304)), управления потоками (смешение воздуха, элек-

трозадвижки), проведения различных видов мониторинга (измерение перепадов дав-

ления, температуры, концентраций).

Каталитическое окисление целесообразно применять для очистки небольших

объемов отходящих газов, характеризующихся незначительными различиями в типе и

концентрации летучих органических соединений, при условии отсутствия веществ, от-

рицательно воздействующих на катализатор или иных загрязняющих веществ анало-

гичного действия. При каталитическом окислении также удаляются оксид углерода

(337) и (до некоторой степени) сажа (328), хотя удаление последних требует наличия

специальных устройств.

Термокаталитические установки для очистки газовых выбросов можно устанав-

ливать в местной вытяжной вентиляционной системе, системах местных отсосов, ли-

ниях сбросных газов, системах очистки и рециркуляции воздуха помещений.

2.3.4.6 Ионизация

Ионизация (называемая также прямой, холодной плазмой) представляет собой

процесс, при котором входящий поток газа или воздуха вводится в реакционную каме-

ру, где подвергается воздействию очень сильного электрического поля (20-30 кВ), об-

разованного электродами и приводящего к образованию ионов, свободных электронов,

радикалов и других высокореактивных частиц. При этом заметного повышения темпе-

ратуры не происходит. Высокореактивные компоненты вызывают разложение и (ча-

стичное) окисление загрязняющих веществ, присутствующих в поступающем газе.

Ионизация, как правило, применяется для обработки отходящих газов, содержа-

щих дурнопахнущие летучие органические соединения в низких концентрациях, а также

в тех случаях, когда термическое/каталитическое окисление неэффективно. Ионизация

применима только для удаления летучих органических соединений в тех случаях, когда

система применяется непосредственно к газовому потоку. В случае введения ионизи-

рованного воздушного потока происходит трансформация молекул, образующих запах,

и (в меньшей степени) сокращение содержания органических соединений.

Наиболее активными частицами в этом процессе являются радикалы N, O и OH,

которые образуются азотом (N2), кислородом (O2) и водой (H2O). Если газовый поток

направляется непосредственно в плазменный реактор, он действует как электростати-

ческий пылеуловитель со степенью пылеудаления более 90 %.

По сравнению с термическими окислителями ионизация отличается относитель-

но низким энергопотреблением.

Для содержания реактора в чистоте устанавливают систему очистки (самоочист-

ки), которая может происходить за счет вибрации, сжатого воздуха или воды. Для

обеспыленных воздушных потоков такая система очистки не требуется.

Основными достоинствами ионизации являются:

- компактность оборудования;

- возможность включения и выключения по желанию (время запуска незначи-

тельно);

- относительно простая эксплуатация;

- отсутствие чувствительности к изменениям в потоке газа;

- низкая температура процесса.

В то же время практическое применение ионизации ограничивают следующие

основные факторы:

- необходимость принятия мер по электромагнитной изоляции окружающего

объема в целях предупреждения воздействия на человека;

- возможность распространения электромагнитного излучения, которое

не является значительным, если корпус изготовлен из металлов.

2.3.4.7 Фотоокисление/окисление в ультрафиолетовом свете

Фотоокисление/окисление в ультрафиолетовом свете основывается на прохож-

дении очищаемого газа через реакционную камеру, где он облучается ультрафиолето-

вым излучением (100-280 Н·м), приводящем к разложению вредных (загрязняющих)

веществ, обладающих неприятным запахом.

Разложение с использованием относительно компактных и модульных систем

происходит двумя способами:

- прямой фотолиз, при котором соединения (например, ЛОС, NH3, H2S и амины)

непосредственно разлагаются излучением;

- окисление высокореактивными радикалами кислорода, присутствие которых

приводит к окислению компонентов, которые не разлагаются прямым фотолизом и

продуктами реакции фотолиза.

В отдельных случаях используют введение катализатора (например, активиро-

ванного угля) или применяют второй набор ламп с иной длиной волны после первой

фазы фотоокисления, чтобы достичь максимально возможной степени удаления. Эта

дополнительная фаза также служит для преобразования остаточного озона (326) в

кислород.

На отдельных предприятиях для очистки выбросов от бенз(а)пирена (703) ис-

пользуют фотолитическую установку, реализующую метод фотоокисления в ультрафи-

олетовом свете. Принцип метода заключается в том, что при обработке отходящих га-

зов излучением видимого и ближнего УФ (типа А) диапазонов спектра, происходит мно-

гостадийное окисление молекул полиароматических углеводородов (ПАУ) синглетным

кислородом, образующимся при фотовозбуждении электронных состояний ПАУ, при-

чем подвергаются полному окислению и продукты первичного окисления ПАУ - хино-

ны. Высокая скорость окисления (время облучения движущихся по газоходу выбросов

составляет несколько секунд) обусловлена тем, что ламповые источники обладают вы-

сокой интенсивностью излучения, а также тем, что облучаемые в газоходе выбросы

содержат ПАУ, в том числе наиболее токсичные тяжелые ПАУ, либо в паровой фазе,

либо на мелкодисперсной пыли, что обеспечивает хороший контакт рабочего излуче-

ния с молекулами ПАУ.

Достоинствами фотоокисления/окисления в ультрафиолетовом свете являются:

- малое время запуска;

- возможность эксплуатации при низкой температуре;

- низкое энергопотребление.

2.3.5 Биохимические методы очистки отходящих газов

Биохимические методы газоочистки основаны на способности микроорганизмов

преобразовывать различные соединения в менее токсичные компоненты или соедине-

ния с меньшим молекулярным весом. Разложение веществ происходит под действием

ферментов, которые вырабатываются микроорганизмами под влиянием отдельных со-

единений или группы веществ, присутствующих в очищаемых газах. Биохимические

методы газоочистки целесообразно применять для очистки отходящих газов постоян-

ного состава: при частом изменении состава газа микроорганизмы не успевают адап-

тироваться к новым веществам и вырабатывают недостаточное количество ферментов

для их разложения, что приводит к слабой разрушающей способности биологической

системы по отношению к вредным компонентам газов. Высокая степень газоочистки

достигается в том случае, когда скорость биохимического окисления уловленных ве-

ществ больше скорости их поступления из газовой фазы.

Биохимическую очистку отходящих газов выполняют в биофильтрах и биоскруб-

берах.

2.3.5.1 Биофильтры

Во время биологической фильтрации поток отходящих газов проходит через

слой фильтра-насадки, где он окисляется микроорганизмами природного происхожде-

ния и разлагается на углекислый газ, воду, неорганические соли и биомассу.

В качестве насадки можно использовать влажный органический субстрат (например,

торф, компост, древесную щепу) или инертный материал (например, глину, активиро-

ванный уголь, полиуретан). В случае использования искусственных материалов на них

предварительно выращивают биологически активную пленку орошением водой или

суспензией активного ила. При этом способность активного ила к расщеплению улов-

ленных веществ устанавливают по соотношению полной биохимической потребности в

кислороде (БПКп) до начала процессов нитрификации и химической потребности в кис-

лороде (ХПК), которая характеризует окисление вещества до диоксида углерода и во-

ды. При соотношении БПКп:ХПК ≥ 0,5 вещества поддаются биохимическому окислению.

Эффективная работа биофильтров обеспечивается за счет равномерного рас-

пределения очищаемого воздуха по всей фильтрующей поверхности, равномерной

влажности (20 % - 50 %) и плотности фильтрующего слоя, поддержания оптимальных

температур (25 °C - 35 °C) и значения рН 6,5-8,5.

Биологическая фильтрация преимущественно применяется для низких концен-

траций загрязняющих веществ, легко растворимых в воде. Как правило, биологическую

фильтрацию не используют для отходящих газов, содержащих большое количество

различных и (или) меняющихся (по составу) загрязняющих веществ. Кроме того, сле-

дует учитывать, что при использовании биофильтрации не удаляется метан (410), что

связано с чрезмерно высоким необходимым временем пребывания в фильтре обычных

размеров.

Большинство биофильтров представляют собой открытые фильтры, которые хо-

тя и являются менее дорогостоящими по сравнению с замкнутыми, но менее эффек-

тивны. Кроме того, открытые фильтры не всегда позволяют обеспечить достаточное

удаление выбросов и зачастую не обладают технологическими характеристиками для

достижения достаточного сокращения выбросов ЛОС. В связи с этим более предпочти-

тельным является применение замкнутых биофильтров с контролируемыми подачей и

оттоком отходящих газов. Замкнутые высокотехнологичные биофильтры можно усо-

вершенствовать с целью сокращения содержания широкого спектра ксенобиотических

соединений.

Капельный фильтр с подвижным орошаемым слоем представляет собой вариант

технологического подхода, основанный на биологической обработке в реакторе с оро-

шаемым слоем, наполненным 50-150 м³ синтетических шариков особой формы, в ко-

торых и на которых растут колонии микроорганизмов, разлагающих поступающие за-

грязняющие вещества.

2.3.5.2 Биоскрубберы

Биоскрубберы представляют собой абсорбционные аппараты (абсорберы,

скрубберы), в которых орошающей жидкостью (абсорбентом) служит водяная суспен-

зия активного ила (например, со станций биологической обработки сточных вод). Таким

образом, биоскруббер сочетает в себе мокрую очистку газа (адсорбцию) и биологиче-

ское разложение. Содержащиеся в очищаемых газах вредные вещества улавливаются

абсорбентом и расщепляются микроорганизмами активного ила. Поскольку биохими-

ческие реакции протекают с относительно невысокой скоростью, то для достижения

высокой эффективности работы установки требуется промежуточная емкость, которая

может быть либо выполнена в виде отдельного реактора, либо встроена в основание

абсорбера.

Конструкция биореактора основана на использовании активированного ила или

системы «ил-на-носителе». Водно-иловую смесь возвращают в реактор. Абсорбиро-

ванные загрязняющие вещества разлагаются в вентилируемых иловых резервуарах.

Башенный биоскруббер проектируют таким образом, чтобы обеспечивалась про-

должительность контакта около 1 с в зависимости от загрязняющих веществ.

В зависимости от состава отходящего газа производительность биоскруббера

достигает желаемого уровня только после нескольких недель адаптации. Внесение

культур, подготовленных в ферментерах, применяется к загрязняющим веществам, со-

держащим серу (меркаптаны (1716), сероводород (333), диметилсульфид (1707) и т. д.)

или хлор (349) (хлорированные метаны или этаны).

Испарение, сопровождающееся минерализацией и дозированным добавлением

питательных веществ (добавляемых к орошающей жидкости для обеспечения микро-

организмов недостающими элементами, такими как фосфор, азот или калий) и (или)

нейтрализующих агентов, обычно приводит к увеличению содержания соли в абсор-

бенте.

В резервуарах для хранения циркуляционных вод иногда может возникать запах,

что требует сбора отработанного воздуха и отведения его к станции очистки.

Биологическая обработка в реакторе с орошаемым слоем аналогична биологи-

ческой промывке, но микроорганизмы фиксируются на опорных элементах. Этот техно-

логический подход позволяет удалять легко биоразлагаемые компоненты (аммиак

(303), амины, углеводороды (415), сероводород (333) и др.).

Биологическая промывка применяется при низких концентрациях загрязняющих

веществ, легко растворимых в воде.

Биологическая промывка широко используется в химической и нефтехимической

промышленности, а также на канализационных очистных сооружениях.

2.3.6 Сочетание и взаимозависимость технологических подходов к

обработке отходящих газов и сточных вод

При обработке сточных вод, загрязненных ЛОС и летучими неорганическими со-

единениями (например, аммиаком (303), сероводородом (333)), при использовании от-

стойников, открытых буферных емкостей и прочего могут образовываться выбросы

(запахи) в атмосферу этих загрязняющих веществ, т. е. может происходить перемеще-

ние загрязняющих веществ из водной среды в воздушную (атмосферу). Выбросы в ат-

мосферу могут также образовываться при смешивании потоков вод с различными тем-

пературами и при добавлении кислот или щелочей для изменения водородного показа-

теля рН. Таким образом, может потребоваться обработка вновь образовавшегося от-

ходящего газа.

Кроме того, эксплуатация объектов по обработке и очистке отходящих газов,

так же как и сточных вод, связана с потреблением энергоресурсов и материалов, при-

чем последний фактор особенно важен в некоторых климатических условиях. Краткий

обзор возможного воздействия отходящих газов очистных сооружений на окружающую

среду приведен в таблице 4.

Таблица 4 - Возможное воздействие отходящих газов очистных сооружений на окружающую

среду

Компоненты

окружающей при-

Возможные воздействия, выбросы и (или) сбросы

родной среды

Воздушная сре-

Значительное сокращение выбросов загрязняющих веществ.

да (атмосфера)

Замена ЛОС загрязняющими веществами дымовых газов, такими как

оксиды углерода (337), галогениды водорода (342, 316), диоксид се-

ры (330), оксиды азота (301, 304), диоксины (3620) в случае терми-

ческого/каталитического окисления.

Выбросы при факельном сжигании

Водная среда

Процессы очистки/абсорбции способствуют переносу загрязняющих

веществ из воздушной среды в водную.

При некоторых процессах обработки требуются значительные объе-

мы воды (например, при использовании скрубберов, конденсации)

Отходы

Шлам, образующийся при вторичной очистке сточных вод, образую-

щихся при обработке отходящих газов.

Вновь образовавшиеся отходы объектов обработки отходящих газов

(например, отделенные твердые вещества; сгущенные жидкости,

не использованные повторно; отработанные адсорбенты; отрабо-

танные катализаторы)

Другое

Энергопотребление.

Расход вспомогательных химических веществ (например, аммиака

для селективного некаталитического восстановления, щелочных

агентов при использовании скрубберов)

Очистка отходящих газов и обработка сточных вод, в дополнение к их собствен-

ным воздействиям на окружающую среду, влияют друг на друга следующим образом:

- некоторые подходы к обработке сточных вод приводят к образованию отходя-

щих газов, которые необходимо отводить на объекты обработки отходящих газов, что

часто требует сложного проектирования;

- некоторые подходы к обработке отходящих газов приводят к образованию вы-

бросов и (или) сбросов, которые нуждаются в дальнейшей обработке;

- эмиссии (газообразные - на объекты обработки отходящих газов, жидкие - на

объекты обработки сточных вод) обычно оказывают воздействие на существующие

мощности по обработке, хотя в большинстве случаев это приводит лишь к небольшому

увеличению нагрузки на них. Обратными примерами служат мокрая очистка отходящих

газов и отгонка летучих материалов на станциях обработки сточных вод.

2.3.7 Общие подходы к выбору технологий, методов, мер и мероприятий,

направленных на сокращение и очистку выбросов вредных

(загрязняющих) веществ в атмосферный воздух

Подходы к выбору методов очистки выбросов вредных (загрязняющих) веществ

в атмосферный воздух в зависимости от наличия вредных (загрязняющих) веществ

представлены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5 - Технологии обработки отходящих газов в зависимости от наличия вредных

(загрязняющих) веществ

Вредные (загрязняющие) вещества,

подлежащие удалению

Принцип

Технология

действия

Осадительная камера/

Гравитационная

♦

гравитационный сепаратор

сепарация

Циклоны

♦

Скрубберы

♦

Скруббер с разбрызгиваю-

Промывание

♦

щим устройством

Скруббер Вентури

♦

Сухой электрофильтр

♦

Мокрый электрофильтр

♦

Тканевый фильтр

♦

Фильтрация

Керамический и металличе-

♦

ский фильтр

Каталитическая фильтрация

♦

Вредные (загрязняющие) вещества,

подлежащие удалению

Принцип

Технология

действия

Двухступенчатый фильтр

♦

пыли

Фильтры абсолютной очист-

♦

ки (HEPA)

Высокоэффективный воз-

♦

душный фильтр (HEAF)

Противотуманный фильтр

♦

Конденсационный аппарат

♦

Конденсация

Криогенная конденсация

♦

Адсорбция (общая)

♦

Адсорбция (активированный

♦

уголь)

Адсорбция (цеолиты)

♦

Адсорбция

Адсорбция (полимеры)

♦

Впрыск сухого сорбента

♦

Впрыск полусухого (или по-

♦

лувлажного) сорбента

Впрыск влажного сорбента

♦

Скруббер для мокрых газов

♦

Скруббер для кислых газов

♦

Абсорбция

Скруббер для щелочных га-

♦

зов

Биофильтрация

♦

Биоскруббер

♦

Биотехнологии

Биоорошение

♦

Биофильтр (биореактор) с

♦

подвижным слоем

Вредные (загрязняющие) вещества,

подлежащие удалению

Принцип

Технология

действия

Термический окислитель

♦

Термическое

Каталитический окислитель

♦

окисление

Сжигание на факельных

♦

установках

Ионизация

♦

Холодное окис-

Фотоокисление/

ление

ультрафиолетовое окисле-

♦

ние

Селективное некаталитиче-

ское восстановление

♦

(SNCR)

Химическое вос-

Селективное аналитическое

♦

становление

восстановление (SCR)

Селективное некаталитиче-

ское восстановление

♦

(NSCR)

Мембранная сепарация

♦

Другие техноло-

Восстановление NOx из вы-

гии

♦

хлопных газов

«♦» - первичная цель технологии заключается в удалении конкретного специфического

вредного (загрязняющего) вещества.

«+» - первичная цель технологии не заключается в удалении конкретного специфическо-

го вредного (загрязняющего) вещества, но эти вещества также удаляются при использовании

технологии.

Таблица 6 - Подходы к выбору методов очистки выбросов вредных (загрязняющих) веществ в

атмосферный воздух в зависимости от наличия вредных (загрязняющих) веществ

Технологический подход

Технологические подходы к извлечению и удалению летучих органических и неорга-

нических соединений

Мембранное разделение

(ПО)

Конденсация (ПО)

(X)

Криогенная конденсация

(X)

(ПО, ЗО)

Адсорбция (ЗО, ТО)

Мокрый скруббер для га-

(X)

зоочистки (ЗО)

Мокрый скруббер для га-

зоочистки (щелочной)

(X)

(ЗО)

Мокрый скруббер для га-

зоочистки (окисление в

(X)

щелочной среде) (ЗО)

Мокрый скруббер для га-

зоочистки (кислотный)

(X)

(ЗО)

Удаление летучих органических и неорганических соединений

Биологическая фильтра-

ция (ЗО)

Биологическая промывка

(ЗО)

Технологический подход

Биологическая обработ-

ка в реакторе с орошае-

мым слоем (ЗО)

Капельный фильтр с по-

движным орошаемым

слоем (ЗО)

Окисление при повы-

шенной температуре

(ЗО)

Каталитическое окисле-

ние (ЗО)

Ионизация (ЗО)

Фотоокисле-

ние/окисление в ультра-

фиолетовом свете (ЗО)

Извлечение и удаление взвешенных частиц

Отстойная каме-

ра/гравитационный се-

паратор (ЗО)

Центробежный сепара-

тор (ПО)

Электростатический пы-

(X)

леуловитель (ЗО)

Мокрый скруббер для

удаления пыли (ЗО)

Тканевый фильтр (ЗО)

Технологический подход

Неизбирательное ката-

литическое восстанов-

ление (ЗО)

Мокрый скруббер для

удаления NOx (ЗО)

Факельное сжигание

(ЗО)

«ПО» - подход в основном применяется при предварительной обработке.

«Х» - основное применение подхода.

«(Х)» - дополнительное применение подхода.

«ЗО» - подход используется в качестве завершающего метода обработки.

«ТО» - подход в основном используется в качестве метода тонкой очистки после приме-

нения стандартного метода.

Подходы к выбору методов очистки выбросов вредных (загрязняющих) веществ

в атмосферный воздух в зависимости от скорости потока отходящих газов приведены в

таблице 7.

Таблица 7 - Подходы к выбору методов очистки выбросов вредных (загрязняющих) веществ в

атмосферный воздух в зависимости от скорости потока отходящих газов

100

1000

10 000

100 000

Технологический подход

(норм. м³/ч)

Технологические подходы к извлечению и удалению летучих органических и неорга-

нических соединений

Мембранное разделение

Конденсация

Криогенная конденсация

100

1000

10 000

100 000

Технологический подход

(норм. м³/ч)

Адсорбция

Мокрый скруббер для газоочистки

(вода)

Мокрый скруббер для газоочистки

(щелочь)

Мокрый скруббер для газоочистки

(окисление в щелочной среде)

Мокрый скруббер для газоочистки

(кислота)

Удаление летучих органических и неорганических соединений

Биологическая фильтрация

Биологическая промывка

Биологическая обработка в реак-

торе с орошаемым слоем

Капельный фильтр с подвижным

орошаемым слоем

Окисление при повышенной тем-

пературе

Каталитическое окисление

Ионизация

Фотоокисление/окисление в уль-

трафиолетовом свете

Извлечение и удаление взвешенных частиц

Отстойная камера/

гравитационный сепаратор

Центробежный сепаратор

Электростатический пылеулови-

тель (одноступенчатый)

Мокрый скруббер для удаления

пыли

Тканевый фильтр

Керамический фильтр

100

1000

10 000

100 000

Технологический подход

(норм. м³/ч)

Металлический фильтр

НИ

Каталитическая фильтрация

Двухступенчатый пылевой

фильтр

Абсолютный (HEPA) фильтр

Воздушный фильтр тонкой очист-

ки (HEAF)

Фильтр тумана

Извлечение и удаление неорганических соединений

Введение сухой щелочи

Введение полусухой щелочи

Введение мокрой извести

Селективное некаталитическое

восстановление

Селективное каталитическое вос-

становление

Неизбирательное каталитическое

восстановление

Мокрый скруббер для удаления

NOx

Факельное сжигание

«Х» - технологический подход применяется.

«ХХ» - технологический подход широко применяется.

«НИ» - дополнительная информация отсутствует.

2.4 Подходы, методы, меры и мероприятия, направленные на

очистку выбросов в атмосферный воздух от основных

загрязняющих веществ

Настоящий подраздел сформирован на основе анализа анкет, полученных от

предприятий, которым были разосланы приглашения для представления информации

в настоящий справочник НДТ, а также положений «Руководящего документа по техно-

логиям регулирования выбросов серы, NOx, летучих органических соединений, пыли из

стационарных источников» (Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на

большие расстояния), европейского справочника НДТ «Системы обработки/обращения

со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности» и 29 отрас-

левых («вертикальных») европейских справочников НДТ, перечень которых приводится

в библиографии.

2.4.1 Очистка от твердых частиц (пыли)

В выбросах практически всех предприятий содержатся твердые частицы (взве-

шенные вещества (2902), пыли (2909)). Пыли состоят из твердых частиц, диспергиро-

ванных в газообразной среде в результате механического измельчения твердых тел

или под действием аэродинамических сил. По дисперсности пыль разделяют на види-

мую (частицы свыше 10 мкм), микроскопическую (с размером частиц от 10 до 0,25 мкм)

и ультрамикроскопическую (с размером частиц менее 0,25 мкм).

При неполном сгорании различных видов ископаемого топлива, биотоплива и

биомассы в состав выбросов пыли входят зола и сажа. Сажа является продуктом не-

полного сгорания топлива и является наиболее опасным из компонентов пыли, так как

содержит в своем составе смолистые вещества, в том числе канцерогенные смолы

(1,2,5,6-дибензатрацен (720), бенз(а)пирен (703)и др.), и оказывает крайне неблагопри-

ятное воздействие на атмосферу Земли, поскольку поглощает свет во всем диапазоне

длин волн солнечного излучения, снижает отражательную способность снега и льда,

остается в атмосфере в течение нескольких дней и недель из-за своих абсорбционных

свойств, что значительно способствует глобальному потеплению.

Для уменьшения образования пыли и ее выбросов применяют различные пер-

вичные мероприятия, включающие в том числе оптимизацию энерго- и ресурсосбере-

жения, переход на другие виды топлива, предварительную обработку топлива, а также

превентивные меры по сокращению выбросов. Для максимального сокращения выбро-

сов пыли возможно проведение комплекса указанных мероприятий после оценки мест-

ных условий.

Применение превентивных мер в процессах обращения (погрузка-разгрузка, хра-

нение и пр.) с твердыми веществами, включая топливо, также позволяет значительно

сократить выбросы пыли. Мероприятия по сведению к минимуму выбросов пыли из

хранилища подразделяют на первичные (например, защита от ветровой эрозии, орга-

низация укрытий или предупреждение хранения вне помещения, обеспечение увлаж-

нения при хранении вне помещения) и вторичные (например, распыление, водяные за-

весы и струйное орошение, установка фильтров, например, в бункерах) меры. Свою

эффективность показала технология пылеподавления с применением насыщенного

пара.

Вторичные мероприятия по предотвращению и сокращению количества пыли в

отходящих газах включают технологии доочистки и природоохранные технологии в

конце производственного цикла.

В основном используются следующие технологии и оборудование, рассмотрен-

ные в 2.3:

- камеры гравитационного осаждения. Используют только для удаления наибо-

лее крупных (>20 мкм) частиц в рамках предварительной очистки;

- циклоны. Минимальный размер частиц, удаляемых циклонами, составляет 5-

25 мкм и 5 мкм в мультициклонах. Разработаны циклоны высокой эффективности, уда-

ляющие 60 % - 95 % ТЧ10 и 20 % - 70 % ТЧ2.5; при этом следует учитывать, что за

счет значительного падения давления повышаются затраты на энергоснабжение и,

следовательно, эксплуатационные расходы. Степень улавливания пыли в значитель-

ной степени зависит от размера частиц и увеличивается по мере возрастания нагрузки

загрязняющим веществом: для стандартных отдельных циклонов данная величина

ориентировочно равна 70 % - 90 % для общего количества взвешенных частиц,

30 % - 90 % для ТЧ10 и 0 % - 40 % для ТЧ2.5. Применение циклонов в качестве

установок предварительной очистки для удаления абразивных частиц может увеличить

срок эксплуатации другого оборудования для снижения выбросов;

- тканевые фильтры. Рассчитаны на удаление тонкой и тончайшей пыли. Приме-

няется три основных механизма очистки: фильтры с импульсной очисткой, очистка ко-

торых выполняется импульсной подачей сжатого воздуха с другой стороны, сотряса-

тельными механизмами и обратным потоком газа. Степень пылеудаления составляет

от 99 % до 99,99 % для новых и от 95 % до 99,9 % для старых установок и зависит от

скорости фильтрации, характеристик частиц и ткани, а также применяемого механизма

очистки. Новые разработки включают добавление активированного угля или извести

для выполнения обезвреживания или улавливания высокотоксичных веществ в филь-

трате;

- электрофильтры. Современные электрофильтры обеспечивают степень удале-

ния твердых частиц (с минимальным размером <1 мкм) от 99 % до более чем 99,99 % в

диапазоне от 0,01 до >100 мкм, электрофильтры старого типа - от 90 % до 99,9 %.

Степень удаления наименее низкая для частиц диаметром от 0,1 до 1 мкм. Степень

пылеудаления можно повысить посредством введения кондиционирующих газов, пара

и др.;

- мокрые очистители. Степень пылеудаления составляет до 80 % для ороси-

тельных колонн (размер извлекаемых частиц должен составлять >10 мкм) и динамиче-

ских и коллизионных очистителей (минимальный размер удаляемой частицы составля-

ет > 2,5 мкм); до 99 % для скрубберов Вентури (минимальный размер удаляемой ча-

стицы составляет >0,5 мкм); золоулавливающие установки типа эмульгатора для стан-

ций с гидравлическим золоудалением (за исключением станций, использующих уголь с

показателем Апр по (СаО)2 > 190) позволяют достичь степени очистки 99,4 % - 99,8 %;

- технологии окисления, используемые для сокращения выбросов ЛОС, ПАУ и

запахов. Целесообразно применять для разрушения других органических веществ,

включая сажу. Окисление осуществляется на стадии окисления при сжигании отходя-

щих газов или на установках каталитического окисления. Применение методов окисле-

ния позволяет предотвратить поступление в выбросы паров смол и дегтя, а также кон-

денсированных и летучих ПАУ.

При сравнении технологий пылеудаления следует учитывать характеристики

пыли и дымового газа, а также другие параметры (содержание пыли, расход, колеба-

ния), поскольку они могут повлиять как на общую эффективность пылеудаления, так и

на эффективность пылеудаления в зависимости от размера частиц. Скорость пыле-

удаления также существенно зависит от конструкции пылесборника, включая филь-

трующий материал.

При выборе технологии пылеудаления следует учитывать побочные воздей-

ствия. Например, основное побочное воздействие уменьшения выбросов пыли вклю-

чает одновременное уменьшение содержания тяжелых металлов (за исключением рту-

ти), бенз(а)пирена (703) и диоксинов (3620).

В соответствии с требованиями санитарных норм технологические выбросы, а

также выбросы после местных отсосов, содержащие пыль, вредные газы, должны под-

вергаться очистке перед выходом в атмосферу. Применяемые методы очистки выбро-

сов в воздушный бассейн весьма разнообразны и отличаются как по конструкции аппа-

ратов, так и по технологии обезвреживания.

2.4.2 Очистка от серы и ее соединений

Основным соединением серы, приводящим к подкислению природных сред, яв-

ляется оксид серы (330), образующий в атмосфере сульфаты и серную кислоту. Значи-

тельную роль в этом процессе играют энергетические установки, работающие на

угольном топливе и мазуте: во время горения сера, входящая в состав топлива, окис-

ляется в оксид серы и вместе с дымовыми газами выбрасывается в атмосферу.

Для сокращения образования оксида серы (330) и его выбросов применяют раз-

личные первичные мероприятия, включающие в том числе оптимизацию энерго- и ре-

сурсосбережения (при сжигании топлива), переход на другие виды топлива, предвари-

тельную обработку топлива. Для достижения максимально возможного сокращения

выбросов оксида серы (330) возможно сочетание указанных мероприятий после оценки

местных условий. В то же время использование топлива с минимальным содержанием

серы и применение методов предварительной обработки топлива для удаления серы,

как правило, сопряжено с экономическими или техническими трудностями. Поэтому в

настоящее время основное внимание уделяется вторичным мероприятиям - очистке

дымовых газов.

Для очистки дымовых газов от серы и ее соединений применяют рассмотренные

в разделе 2 физико-химические методы:

- абсорбцию;

- хемосорбцию;

- адсорбцию;

- каталитическое окисление;

- фотоокисление/окисление в ультрафиолетовом свете.

2.4.2.1 Абсорбционные методы

Очистка от диоксида серы

Для абсорбции можно использовать воду, водные растворы и суспензии солей

щелочных и щелочноземельных металлов. Применение воды связано с высокими

энергозатратами и водопотреблением (удаление диоксида серы (330) осуществляется

при нагревании водного раствора до 100 °C).

В Норвегии используют процесс Flackt-Hydro, в котором морская вода, имеющая

слабощелочную реакцию (что повышает растворимость SO2), используется в качестве

поглотителя: сначала газы очищают от твердых частиц в мультициклонах или элек-

трофильтрах, затем охлаждают водой в скруббере Вентури. Абсорбцию SO2 проводят в

полом скруббере, после которого газы нагревают теплом горячих топочных газов, ча-

стично отобранных из экономайзера.

Широко применяют известняковые и известковые методы, что объясняется про-

стотой технологической схемы, низкими эксплуатационными затратами, дешевизной и

доступностью сорбента, а также возможностями очистки газов без их предварительно-

го охлаждения и обеспыливания. Для приготовления суспензии используют измель-

ченный известняк с размером частиц 0,1 мм (состав суспензии Т:Ж = 1:10). Наиболее

простой схемой является схема с образованием шлама, который после высушивания

можно использовать в дорожном строительстве либо после окисления - для произ-

водства сульфата кальция (гипса). Также используются схемы газоочистки от SO2 сус-

пензией известняка с добавлением карбоновой кислоты и сульфата марганца. Приме-

няют процесс, в котором в циркулирующий раствор Ca(OH)2 вводят смесь хлорида

кальция и муравьиной кислоты, которые повышают степень использования поглотите-

ля, а также уменьшают образование солей в абсорбере и повышают качество гипса

при последующем окислении сульфита.

Дешевым нерекуперативным методом является метод, базирующийся на ис-

пользовании щелочных сточных вод предприятий; при этом одновременно достигаются

высокая степень очистки дымовых газов от SO2 и нейтрализация щелочных сточных

вод.

Основными недостатками известняковых и известковых методов являются за-

растание систем отложениями гипса, эрозия и коррозия оборудования, значительный

брызгоунос из абсорбера, образование осадков.

В рекуперационных методах очистки с регенерацией хемосорбентов поглотитель

регенерируют и повторно используют для очистки, а извлекаемый компонент перера-

батывают в товарные серосодержащие продукты (элементную серу, серную кислоту,

сжиженный диоксид серы, сульфаты). В зависимости от типа хемосорбентов различа-

ют следующие основные методы:

- магнезитовый метод, при котором диоксид серы

(330) поглощают оксид-

гидрооксидом магния. Метод позволяет очищать горячие газы без предварительного

охлаждения, получать серную кислоту - продукт рекуперации, а также отличается де-

шевизной и доступностью хемосорбента, высокой степенью очистки. К недостаткам ме-

тода относят сложность технологической схемы, неполное разложение сульфата маг-

ния при обжиге, большие потери оксида магния при регенерации;

- цинковый метод, при котором абсорбентом служит суспензия оксида цинка. Ме-

тод позволяет проводить газоочистку при высокой температуре (до 250 °C). Основным

недостатком является образование сульфата цинка, подвергать который регенерации

экономически нецелесообразно - следует непрерывно выводить его из системы, до-

бавляя в нее эквивалентное количество диоксида цинка;

- абсорбция нелетучими хемосорбентами на основе натрия (сода, гидроксид

натрия), обладающими высокой поглотительной способностью. Метод можно приме-

нять для улавливания диоксида серы (330) из газов любой концентрации. Диоксид се-

ры (330) перерабатывают в серную кислоту или серу. Также применяют содово-

кислотный и содово-окислительный процессы (конечный продукт - сульфат натрия).

Применяют сульфит-бисульфитный метод (метод Wollman-Lord), который включает аб-

сорбционное и регенерационное отделение, удаление сульфата и переработку конеч-

ных продуктов (выход серы в процессе переработки превышает 90 %);

- двойной щелочной метод, при котором используют растворы солей натрия, ка-

лия или аммония с последующей регенерацией отработанных абсорбентов оксидом

или карбонатом кальция. Продуктами регенерации являются гипс, сульфит кальция

или их смесь. Регенерированный абсорбент возвращают в процесс, а соли кальция

удаляют из системы. К достоинствам метода относят высокую эффективность процес-

са очистки, отсутствие твердой фазы компонентов в абсорбере, отсутствие солей

кальция на стадии поглощения SO2 (что полностью исключает забивку аппаратуры),

более низкие (на 15 % - 55 %) капитальные и эксплуатационные затраты по сравне-

нию с известковым и известняковым методами;

- аммиачные методы, в которых поглощение SO2 производится аммиачной водой

или водными растворами сульфит-бисульфита аммония с последующим его выделе-

нием. К достоинствам метода относят: высокую эффективность процесса, доступность

сорбента, получение продуктов (сульфита и бисульфита аммония). Недостатком мето-

да является его высокая энергоемкость.

Очистка от сероводорода

Окислительные методы очистки газов от сероводорода (333) позволяют его

улавливать с помощью различных абсорбентов, в том числе мышьяково-содовый (ок-

ситио-мышьяково-натриевая соль); мышьяково-поташный; этаноламины; нормальный

метил-2-пирролидон; содовый; поташный; цианамид кальция; раствор соды и сульфата

никеля; раствор сульфата калия; аммиачный раствор. К основным хемосорбционным

методам относят:

- вакуум-карбонатные методы, при которых сероводород (333) поглощается из

газов водным раствором карбоната натрия или калия, после чего раствор регенериру-

ют нагреванием под вакуумом, охлаждают и снова возвращают на абсорбцию. Методы

позволяют получать из сероводорода (333) серную кислоту. Вакуум-карбонатный метод

является усовершенствованным вариантом «Сиборд-процесса». В результате исполь-

зования вакуума на стадии регенерации сероводород получают в концентрированном

виде, удобном для переработки и использования. Энергетические затраты на очистку

по этому методу значительны: расход пара на 1 т уловленного сероводорода достигает

20 т. Поглотительная способность 1 л 5 %-ного раствора соды по сероводороду со-

ставляет 5 г, а 15 %-ного раствора поташа - 8 г. Эти показатели, а также степень

очистки невысоки, поэтому метод применяется только для очистки коксового газа;

- фосфатный процесс, при которых сероводород поглощается из газов раство-

рами, содержащими 40 % - 50 % фосфата калия. Фосфатный метод применяется для

очистки газов со значительным содержанием сероводорода (333) и диоксида углерода.

В качестве сорбента в нем используют трикальцийфосфат. Основным преимуществом

метода является нелетучесть активного компонента раствора и возможность работы

при повышенных температурах. При соотношении в исходном газе Н2S:СО2 = 1:10

смесь, выходящая из регенератора, имеет соотношение 1:3. Поэтому фосфатный ме-

тод иногда применяют вместо этаноламинового при соотношении СО2:Н2S > 4, если

нужно удалить минимальное количество СО2. Для очистки газов, не содержащих диок-

сида углерода, обычно используют раствор концентрацией 40 % - 50 % K3PO4; в при-

сутствии СО2, чтобы не допустить осаждения бикарбоната, применяют 35 %-ный рас-

твор. Схема процесса в основном аналогична схеме этаноламиновой очистки.

К достоинству процесса относят селективность раствора к сероводороду в присутствии

SO2;

- мышьяково-щелочные методы, которые в зависимости от абсорбента подраз-

деляют на мышьяково-содовый и мышьяково-аммиачный. В конце процесса получен-

ную серу отделяют от раствора, а регенерированный раствор возвращают на абсорб-

цию. Достоинствами этого метода являются селективность поглощения Н2S в присут-

ствии больших концентраций СО2 и обеспечение тонкой очистки газов;

- железо-содовый метод, в котором для поглощения сероводорода (333) исполь-

зуют взвесь гидроксидов двух- и трехвалентного железа. Процесс предусматривает

применение суспензии гидрата окиси железа в растворе соды, имеющем рН 8,5-

9,0.При регенерации до 70 % поглощенного сероводорода переходит в элементную се-

ру, а остальной (в виде NaHS) окисляется до тиосульфата натрия;

- щелочно-гидрохиноновый метод, при котором для поглощения сероводорода

используют щелочные растворы гидрохинона. При регенерации растворов выделяются

элементная сера и тиосульфат натрия. Метод позволяет очищать газ от начального

содержания сероводорода в газе от 0,185 до 0,2 г/м³;

- абсорбция этаноламинами, при которой для поглощения сероводорода исполь-

зуют растворы моноэтаноламина или триэтаноламина. Как правило, используют 15-

20%-ный водный раствор моноэтаноламина, обладающий высокой поглотительной

способностью на единицу массы растворителя, большей реакционной способностью и

легкой регенерацией.

Очистка от органических соединений серы

В отходящих газах могут содержаться следующие органические соединения се-

ры: сероуглерод (334), углерода сероокись (370), меркаптаны (1716).

При обычной температуре сероуглерод (334) малоактивен, и, соответственно,

малоэффективны хемосорбционные методы его извлечения из воздуха. Газы, которые

содержат сероуглерод (334) и сероокись углерода (370), подвергают конверсии до H2S

с применением железохромового катализатора при 400 °C - 500 °C или медного при

600 °C. Образующийся H2S поглощают щелочными растворами. Для очистки газов, ко-

торые содержат сероуглерод (334) и сероокись углерода (370), наиболее экономичны-

ми признаны абсорбционные методы.

Низшие меркаптаны (1716) хорошо растворяются в щелочах, но при увеличении

молекулярной массы их растворимость снижается. При длительном контакте со щело-

чью (в присутствии кислорода и диоксида углерода) меркаптаны окисляются до ди-

сульфидов и полисульфидов, плохо растворимых в щелочи. Для регенерации сорбента

используют насадочные или тарельчатые колонны, в которых осуществляют десорб-

цию этилмеркаптана отдувкой паром или нагретым воздухом с подогревом раствора до

70 °C - 90 °C.

2.4.2.2 Адсорбционные и хемосорбционные методы

Очистка от диоксида серы

В целях устранения недостатков абсорбционных были разработаны процессы,

основанные на введении твердых хемосорбентов (в пылевидной форме) в топки

и (или) газоходы теплоэнергетических агрегатов. В качестве хемосорбентов использу-

ют известняк, доломит или известь. Увеличение активности хемосорбентов, а также

подавление процесса окисления SO2 в SO3 достигается посредством введения различ-

ных специальных добавок (дешевых неорганических солей, оксихлорида меди, оксида

магния и др.).

В качестве агентов для связывания SO2 можно использовать некоторые оксиды

металлов, наиболее распространенными среди которых являются оксиды Al, Bi, Ce,

Co, Cr, Сu, Fe, HF, Мn, Ni, Sn, Th, Ti, V, U, Zr. Одним из успешно апробированных мето-

дов является окисно-марганцевый метод (метод фирмы Mitsubishi).

Среди сухих способов адсорбционного улавливания диоксида серы (330) наибо-

лее широко используют в производственных условиях (применительно к газам процес-

сов сжигания твердого и жидкого топлива) углеродные поглотители (в основном актив-

ные угли и полукоксы), которые позволяют проводить обработку газов при 110 °C -

150 °C. Учитывая высокую стоимость таких адсорбентов, эти методы могут быть реко-

мендованы только для обработки относительно небольших объемов отходящих газов в

производствах серной кислоты и целлюлозы, на нефтеперерабатывающих предприя-

тиях и в ряде других процессов.

В качестве эффективных агентов улавливания диоксида серы (330) хорошо за-

рекомендовали себя силикагели, ионообменные смолы (аниониты), кислотостойкие

цеолиты, включая природные (в основном клиноптилолит- и морденитсодержащие по-

роды). Способность цеолитов поглощать значительные количества диоксида серы

(330) при повышенных температурах и низких концентрациях диоксида серы (330) в га-

зах выгодно отличает их от других промышленных адсорбентов. В то же время влага,

присутствующая в обрабатываемых газах, ухудшает поглощение диоксида серы (330)

цеолитами.

Большинство сухих методов очистки газа от диоксида серы (330) связано со зна-

чительными затратами тепла на регенерацию, а также высокими капитальными затра-

тами в связи с применения дорогостоящих материалов для изготовления адсорбцион-

ной аппаратуры, работающей в условиях коррозионных сред при повышенных темпе-

ратурах.

Очистка от сероводорода

Наиболее глубокую очистку газов от сероводорода (333) обеспечивают адсорб-

ционные методы с использованием гидроксида железа, активного угля, цеолитов и дру-

гих поглотителей.

Активный уголь не только адсорбирует сероводород (333) из газовой среды, но и

катализирует реакцию окисления поглощенного сероводорода (333) в адсорбирован-

ной фазе кислородом, если он имеется в газе, до элементной серы. Если очистке под-

вергают газ, не содержащий кислород, его добавляют с таким расчетом, чтобы выхо-

дящий газ содержал не более 0,1 % кислорода. Трудность использования активного уг-

ля для решения задачи сероочистки заключается в том, что при улавливании серово-

дорода (333) углем в присутствии кислорода основная реакция преобразования адсор-

бата в элементную серу сопровождается побочным сильно экзотермическим процес-

сом образования серной кислоты.

Цеолиты являются эффективным средством сероочистки газов, не содержащих

кислород. Кроме высокой адсорбционной способности по сероводороду (333), цеолиты

обладают еще одним свойством, имеющим первостепенное значение для производ-

ства, - они селективно извлекают сероводород (333) из его смесей с двуокисью угле-

рода. Из цеолитов общего назначения наилучшими адсорбционными и эксплуатацион-

ными свойствами обладают цеолиты типа СаА. Цеолиты типа NaА отличаются низкой

скоростью поглощения и десорбции сернистых соединений. Цеолит NaХ катализирует

реакцию окисления сероводорода (333) с образованием элементной серы, дезактиви-

рующей адсорбент. Однако это отрицательное свойство цеолита NaХ не исключает

возможность его применения для сероочистки газов. Если в природном газе, кроме се-

роводорода (333), присутствуют сероорганические соединения, например этилмеркап-

тан (1728), то для сероочистки целесообразно применять именно цеолит NaХ.

На практике также находят применение и другие твердофазные поглотители, по-

лучаемые на основе оксида цинка, оксидов цинка и меди, а также содержащие цинк и

медь отработанные катализаторы процессов низкотемпературной конверсии оксида

углерода.

Отработанные поглотители, как правило, не регенерируют.

Очистка от органических соединений серы

Некаталитическая сухая очистка газов от сероорганических соединений включа-

ет хемосорбционные и адсорбционные способы. Большинство хемосорбционных спо-

собов базируется на использовании сорбентов, изготовляемых из оксидов цинка, меди,

железа и некоторых других металлов. Очистку газа проводят при 200 °C - 400 °C.

Следует отметить, что эти способы не обеспечивают полную очистку газов от таких за-

грязняющих веществ, как тиофены и органические сульфиды.

Адсорбционные методы базируются на использовании активных углей и синте-

тических цеолитов и не требуют нагрева очищаемых газов. Следует отметить, что ак-

тивные угли, лучше поглощая среди других сероорганических соединений тиофены

(2420) и сероуглерод (334), слабо адсорбируют сероокись углерода (370) и дисульфи-

ды.

Синтетические цеолиты (CaA, NaX) обеспечивают тонкую очистку газов от серо-

органических соединений. Отличительной особенностью этих адсорбентов является

высокая поглотительная способность по тиофенам.

Все указанные способы адсорбционной газоочистки характеризуются возможно-

стью регенерации и многократного использования адсорбентов.

2.4.2.3 Каталитическая очистка

Технология каталитической очистки отходящих газов от диоксида серы (330) ба-

зируется на принципе окисления SO2 в SO3, используемом в производстве серной кис-

лоты нитрозным (башенным) либо контактным методом.

В первом случае в содержащие диоксид серы (330) и оксиды азота (301, 304)

дымовые газы сжигания топлива дополнительно вводят NO2 (301).

В соответствии со вторым способом дымовые газы, на 99 % освобожденные от

летучей золы, при 450 °C подают в реактор, в котором на ванадиевом катализаторе

SO2 окисляют в SO3 присутствующим в газах кислородом. Конвертированные газы

охлаждают до 230 °C, промывают в абсорбере серной кислотой и после улавливания в

волокнистом фильтре сернокислотного тумана выбрасывают в атмосферу через дымо-

вую трубу. Продуктом процесса газоочистки является серная кислота средней концен-

трацией 80 %. В другом варианте этого способа в конвертированные на ванадиевом

катализаторе дымовые газы вводят аммиак; образующийся при этом аэрозоль сульфа-

та аммония удаляют из обрабатываемых газов в электрофильтре, направляя обезвре-

женный газовый поток в дымовую трубу.

В таблице 8 представлены характеристики процессов десульфуризации дымо-

вых газов.

Таблица 8 - Характеристики процессов десульфуризации дымовых газов

Установка для

производства

Регенеративный

«Мокрая» очистка

«Сухая» очистка

серной кислоты

процесс

(двойная абсорб-

ция)

Сте-

Уровень десульфу-

Скорость вос-

Скорость пре-

пень

ризации - от 95 %

ризации - от 50 %

становления -

образования -

очистки

до 98 % при соот-

до 80 % в зависимо-

95 % - 98 %

>99 %

ношении Ca/S от

сти от соотношения

1,02 до 1,1

Ca/S и системы

(введение материа-

лов в трубопровод

или в печь)

Побоч-

При определенных

Сульфит и сульфат

ные

условиях может

кальция не восста-

про-

быть получен гипс,

навливаются

дукты

пригодный для ис-

пользования в про-

изводстве гипсокар-

тона

Огра-

Возможная пробле-

Нерентабельна.

Концентрация

ниче-

ма образования от-

Большое количество

пыли -

ния

ложений

образующихся отхо-

<30 мг/норм. м³.

дов требуют пере-

Концентрация

работки

O2 в 5 раз выше

концентрации

SO2

В некоторых случаях мероприятия по сокращению выбросов серы могут также

приводить к уменьшению выбросов оксидов азота (301, 304) и других загрязняющих

веществ.

Следует выбирать варианты, в результате которых будут получены пригодные к

использованию побочные продукты, а также варианты, позволяющие повысить тепло-

вой КПД и сократить образование отходов. Несмотря на то, что большинство побочных

продуктов (например, сульфат кальция, аммиачная соль, серная кислота или сера),

пригодны для повторного использования, следует принимать во внимание рыночные

условия и стандарты качества.

В таблице 9 приведены положительные и отрицательные побочные воздействия

процессов десульфуризации дымовых газов.

Таблица 9 - Положительные и отрицательные побочные воздействия процессов

десульфуризации дымовых газов

Технология сокращения

Положительные

Отрицательные

выбросов серы

побочные воздействия

Процесс с использова-

Уменьшение выбросов пыли

Сульфит и сульфат кальция

нием сухих очистителей

и тяжелых металлов

не восстанавливаются. Об-

или добавлением сухих

разуется большое количе-

веществ

ство отходов

Процесс с использова-

Уменьшение выбросов пыли

Расход воды. Энергопотреб-

нием мокрых очистите-

и тяжелых металлов. Воз-

ление. Потребление извест-

лей

можное улучшение качества

няка. Образование отходов

побочных продуктов до

сульфата кальция

2.4.3 Очистка от азота и его соединений

Отходящие газы, содержащие оксиды азота (301, 304), образуются на производ-

ствах химической промышленности, в процессах нефтеперегонки, при сжигании топли-

ва. На практике большей частью с отходящими газами выбрасываются NO (304) и NO2

(301) при их одновременном присутствии.

Обозначение оксидов азота (301, 304) относится к сумме оксида азота (304) и

диоксида азота (301), выраженной в виде NO2 (301). Закись азота (N2O), являющаяся

газом, создающим парниковый эффект, не относится к NOx. Основным источником об-

разования NOx является сжигание, при котором в первую очередь образуется оксид

азота (II) (304). Оксид азота (II) (304) затем быстро преобразуется в диоксид азота

(301).

Выбросы оксидов азота (301, 304) способствуют подкислению за счет образова-

ния азотистой кислоты HNO2 и азотной кислоты HNO3, заболачиванию, образованию

озона (326) в тропосфере и (в особенности NO2 (301)) к раздражению и повреждению

органов дыхания. Оксиды азота (301, 304) могут вступать в реакцию с аммиаком (303),

100

ОЧИСТКА ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ (ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ) ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКЦИИ (ИТС 22-2016) - часть 1