Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 115 )

Экологические эффекты от внедрения метода

Снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, например, запахов/ЛОС.

Воздействие на различные среды

Биоскруббер является более энергоемким, чем биофильтр, так как в дополнение к движению воздуха рециркулирует вода. Утилизация фильтрующего материала.

Рисунок 7.33 - Схема расположения биоскруббера

Эксплуатационные данные

Размер биоскруббера не ограничивается потоком очищаемого воздуха, хотя результирующий размер башни с одной насадкой может потребовать двух параллельных систем. Предел максимальной концентрации загрязняющих веществ во входящем воздушном потоке обычно указывается как менее 5000 мг/Нм3, хотя при оценке соответствия биоскруббера в качестве руководства может использоваться предел концентрации 1000 мг/Нм3.

Скорость биоразложения относительно низкая, поэтому рабочие условия могут играть решающую роль. Биоскруббер работает с типичным временем пребывания 5 - 15 секунд, в зависимости от очищаемого воздушного потока. Биоскрубберам требуется меньше места, чем биофильтрам.

Применимость

Использовались для удаления поддающихся биологическому разложению газообразных веществ, загрязняющих атмосферный воздух, особенно органических загрязняющих веществ и запахов. Теоретически биоскруббер можно использовать везде, где биологическое окисление является подходящим решением проблемы выбросов, и поэтому их применение сходно с применением биофильтров, однако биофильтры применяются намного шире. Этот метод не применяется, если температуры переносимых по воздуху веществ превышют 40 °С.

Экономические показатели

Относительно высокая эффективность удаления запаха при относительно низких затратах по сравнению с альтернативными методами очистки.

Справочная литература

[34, и , 2001 г.]

7.4.3.11 Термическая обработка отходящих газов

Некоторые газообразные загрязняющие вещества и запах могут окисляться при высоких температурах. Скорость реакции возрастает экспоненциально с температурой.

К окисляемым загрязняющим веществам относятся все органические соединения, а также неорганические вещества, такие как угарный газ и аммиак. При условии полного сгорания, углерод и водород реагируют с кислородом с образованием СО2 и воды. Неполное сгорание может привести к образованию новых загрязняющих веществ, таких как угарный газ, и полностью или частично неокисленных органических соединений. Если отходящий газ содержит такие элементы, как сера, азот, галогены и фосфор, сгорание вызывает образование неорганических загрязняющих веществ, таких как оксиды серы, оксиды азота и галоиды водорода, которые впоследствии должны быть удалены в процессе очистки других отходящих газов, если концентрации слишком высокие. Это ограничивает сферу применения методик для сгорания загрязняющих веществ.

Существует несколько требований к безопасности, в частности:

- необходимость в защите от обратной вспышки пламени между термическим окислителем и очищаемым газовым потоком. Обычно это можно получить с помощью пламегасителя или водяного затвора;

- при запуске, перед зажиганием горелки, необходимо продуть термический окислитель воздухом в объеме, равном пятикратному объему установки. Любому повторному зажиганию горелок во время работы предшествует период продувания горелки;

- если в растворителях много воздуха, требуется оценить опасность.

7.4.3.11.1 Термическое окисление отходящих газов

Описание

Для полного окисления соединений, которые должны разложиться в воздушном потоке, необходимо, чтобы они контактировали с достаточным количеством кислорода в течение достаточно длительного времени и при достаточно высокой температуре. Быстрое окисление органических соединений происходит, если температуру газа в термическом окислителе можно поддерживать на 200 - 400 °С выше, чем температура самовоспламенения присутствующих химических веществ. При термическом окислении преобразование загрязняющих веществ происходит при высокой температуре, например > 600 °С.

Помимо учета применимости термического окисления к уничтожаемым компонентам, важно учитывать регенерацию тепла от процесса термического окисления для снижения затрат на топливо. Поскольку выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух в секторе ППНМ редко имеют концентрации органических веществ в диапазоне низших уровней взрываемости, чаще всего используются термические окислители обычного типа, имеющие прямой контакт пламени с очищаемым воздушным потоком. При высокой концентрации органических соединений выше относительных пределов взрываемости может потребоваться система беспламенного типа. Такие системы используют теплоноситель для нагрева воздушного потока и поэтому в них отсутствует прямой контакт воздушного потока с пламенем.

Термические окислители с применением прямого пламени обычно работают при температуре от 700 до 900 °С. Температура реакции зависит от характера загрязняющего вещества; она может быть ниже, но для медленно окисляемых веществ, таких как галоидорганические соединения, она может превышать 1000 °С. Для неприятнопахнущих соединений обычно применяется температура 750 - 800 °С. Условия и этапы работы оборудования термического окислителя приведены в Таблице 7.39. На Рисунке 7.34 показана типичная схема расположения термического окислителя.

Таблица 7.39 - Условия на различных этапах термического окисления

Этапы работы оборудования	Условия
Горение	Топливо горит с чистым воздухом или с частью загрязненного воздуха, чтобы образовалось пламя при температуре обычно 1350 - 1500 °С.
Смешивание	Чтобы обеспечить соответствующую турбулентность и, следовательно, смешивание производственного воздуха, с целью получения одинаковой температуры.
Сгорание	Газы удерживаются при температуре сгорания, пока не достигнуто полное окисление, обычно от 0,5 до 1,0 секунд.
Регенерация тепла	Снижает операционные расходы и расход топлива.

Рисунок 7.34 - Схема расположения термического окислителя

Горелки можно разделить на горелки с одним пламенем и горелки, в которых топливо распределяется между большим количеством струй. В отношении формы, горелки бывают ламинарными, с форсунками и вихревыми горелками. В отдельных случаях горелку может заменить электронагревательная система. Требующийся для сгорания кислород можно взять из воздуха, очищаемого воздушного потока или, в качестве альтернативы, из части каждого из них. Возможное дополнительное топливо включает светлое печное топливо, природный газ или сжиженный нефтяной газ. Необходимо соблюдать осторожность и надлежащую бдительность в отношении возможного присутствия какого-либо водяного пара в воздушном потоке, который может погасить пламя, что приведет к плохому сгоранию.

Горелка также может быть горелкой предварительного смешения, где топливо смешивается с воздухом для горения перед прохождением через форсунки, или диффузионной, где топливо смешивается с воздухом для горения ниже форсунок. Большинство составляют диффузионные горелки.

Смешивание газового потока можно получить разными способами: естественной диффузией, сталкивающими механизмами или включением перегородок для изменения потока. Поставщики, предлагающие системы с низким содержанием NOx, часто встраивают различные возвратно-смешивающие секции, чтобы переходная температура значительно превышала температуру смешивания.

Камера сгорания, в которой происходит реакция окисления, должна быть спроектирована для высокого температурного сгорания. Некоторые камеры сгорания изготавливают из жаропрочного металла, камеры с металлической оболочкой и огнеупорной футеровкой. Размеры камеры сгорания должны быть достаточными для необходимого времени пребывания и нахождения физической длины пламени без гашения.

Регенерация тепла в некоторой форме почти всегда гарантирует снижение операционных расходов и потребления топлива. Регенерация тепла обычно выполняется в кожухотрубном теплообменнике, который делает возможным постоянный перенос тепла для предварительного нагрева поступающего газового потока. Этот тип системы называется «рекуперативной системой», регенерация тепла 70 - 80 % является обычным уровнем конструкции.

Регенерацию тепла можно также получить в регенеративной системе, использующей два комплекта теплообменников с керамическим слоем. Один слой нагревается прямым контактом с отработавшим газом, а второй используется для предварительного нагрева поступающих газов. Система функционирует таким образом, что слои чередуются между нагревом и охлаждением. Потенциал регенерации тепла в этой системе выше, чем в рекуперативной системе, регенерация тепла 80 - 90 % является обычным уровнем конструкции. Использованием термических жидкостей является альтернативой системе этого типа.

Тепло можно также регенерировать, используя котел-утилизатор, в котором очищенные отработавшие газы используются для производства пара для применения в других частях установки или в других местах. Функционирование термического окислителя может не всегда совпадать с потребностью в паре, поэтому интеграция может быть комплексной.

Существует также возможность вторичной регенерации тепла путем использования очищенного отработанного газа от регенерации тепла первого этапа для нагрева воды или обогрева помещения.

Сообщалось, что тепло от сгорания можно регенерировать в перекрестном теплообменнике и использовать для процесса варки вместо пара. Сообщалось, что сгорание дымовых газов от варочных/коптильных печей устранит все проблемы с запахом в закрытой среде.

Дополнительная информация об этом методе, его фактических характеристиках и о сравнении его с другими методами борьбы с загрязнениями приводится в справочном документе НДТМ «Очистка сточных вод и отходящих газов» [217, ЕС, 2003 г.]