Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 118 )

Присутствующая в газовом потоке пыль накапливается на переднем крае катализатора, что приводит к постепенному повышению перепада давления катализатора. Хотя в литературе высказываются предположения о том, что возможны концентрации пыли до 115 мг/Нм3, на практике в качестве руководства указывается максимальная концентрация 50 мг/Нм3.

Для минимизации проблем истирания, механической стабильности, избыточного перепада давления и химической стабильности на окисляющих элементах сотовая структура является более эффективной, чем другие структуры.

Эффективный срок службы катализатора в значительной степени зависит от характера очищаемого воздха. Сообщаемые сроки службы сильно варьируются в диапазоне от двух до десяти лет, хотя обычно они находятся в диапазоне от трех до пяти лет.

Отходящие газы коптильных заводов часто очищают с использованием каталитического окисления при температуре в диапазоне 350 - 450 °С. В качестве катализаторов используются ценные металлы (платина, палладий) или некоторые оксиды металлов (меди, хрома), нанесенные на керамическую поверхность. Они чувствительны к пыли, распыленным жирам и каталитическим ядам, таким как свинец и другие металлы. Сообщалось о высокой эффективности и возможности рекуперации тепла.

Применимость

Использовался для снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух с низкой концентрацией пыли и запахов. Может работать с воздушными потоками различной температуры и запаховой нагрузки.

Экономические показатели

Более низкие затраты на топливо, по сравнению с сжиганием. Стоимость замены катализатора, примерно 50000 фунтов стерлингов за 1 м3 (2001 г.), является важным параметром при расчете операционных расходов.

Движущая сила внедрения

Соответствовать требованиям законодательства и контролю запахов.

Примеры предприятий

Используется в секторе кофе в Германии (см. Раздел 7.7.8.7.3) и для очистки отходящих газов от коптильных заводов в скандинавских странах.

Справочная литература

[34, и , 2001 г., 41, Совет Министров скандинавских стран, 2001 г., 65, Германия, 2002 г.]

7.4.3.12 Очистка с применением нетермической плазмы

Описание

Очистка с применением нетермической плазмы - это метод борьбы с запахом, основывающийся на создании высокореактивной зоны очистки в отходящих газах, в которой разрушаются молекулы образовывающие запах. Способ, с помощью которого создается эта реактивная зона, может различаться.

Плазма является состоянием газа, при котором молекулы компонентов газа разделяются на совокупности ионов, электронов, молекул газа с нейтральным зарядом и другие виды в разной степени возбуждения. В зависимости от количества добавленной энергии результирующая плазма может характеризоваться как термическая или нетермическая.

В термической плазме составляющие части плазмы находятся в термическом равновесии. В среднем, ионы и электроны имеют одинаковую температуру, соответствующую примерно 1 - 2 эВ (где 1 эВ соответствует температуре 11327 ºС). Электрическая дуга в дуговой электропечи является примером термической плазмы.

В нетермической плазме энергетические уровни электронов, или скорости, значительно выше, чем у молекул основного газа. Так как энергия добавляется только электронам, они могут достигать энергии 1 - 10 эВ, тогда как основной газ остается с температурой окружающей среды. Высокая энергия электронов генерирует плазму, в которой сосуществуют свободные электроны, ионы и радикалы.

Нетермическая плазма может использоваться для очистки газов с неприятным запахом при давлении и температуре окружающей среды. Радикалы в плазме реагируют с загрязняющими веществами, которые разрушаются и окисляются до образования менее неприятных запахов. Наиболее активны в этом процессе радикалы на основе азота, кислорода и гидроксила. Они возникают из азота, кислорода и воды в отходящем газе.

Промышленные системы очистки основаны на электрическом разряде, там для создания плазмы в отходящих газах используют высокие напряжения (до 40 кВ).

На Рисунке 7.38 показана оригинальная разработка промышленной системы очистки с использованием нетермической плазмы.

Оборудование для очистки от запахов с применением нетермической плазмы является модульным, его конструкция легкая и компактная. Один модуль очищает объемы воздуха 20000 - 25000 Нм3/ч. Если требуются более крупные системы очистки, можно установить несколько модулей параллельно. Кроме энергии для работы этой технологии не требуется технологических добавок и расходных материалов. Она имеет низкий перепад давления в диапазоне 30 - 180 Па. Она может устанавливаться как со стороны всасывания, так и со стороны нагнетания основного вентилятора для откачки воздуха.

Рисунок 7.38 - Промышленная система очистки с применением нетермической плазмы.

Экологические эффекты от внедрения метода

Снижение выбросов газов с неприятным запахом.

Воздействие на различные среды

Энергия требуется для возбуждения плазмы и переноса воздуха в газовую смесь для технологического процесса и для охлаждения и конденсации воды. Образуется озон.

Эксплуатационные данные

Было доказано, что этот метод снижает выбросы газов с неприятным запахом на 75 - 96 %, в зависимости от конструкции, рабочих условий и характеристик запаха. Таблица 7.42 содержит данные по некоторым установкам для производства рыбьей муки, взятым в качестве примера.

Таблица 7.42 - Сокращение запахов при очистке с применением нетермической плазмы.

Отрасль	Кол-во проб	Запах на входе (в среднем) (OU/м3)	Запах на выходе (в среднем) (OU/м3)	Средняя (диапазон) эффективность сокращения (%)
Рыбья мука	3	15833	3233	80 (± 4)
Рыбья мука	3	16350	1600	90 (± 1)

По сообщениям, потребление энергии составляет 6 - 12 кВт (1,67 - 33 Дж/ч) для очищаемого объема 20000 - 25000 Нм3/ч (один модуль). Это включает энергию, используемую устройством генерации высокого напряжения, но исключает потребление энергии в главном вытяжном вентиляторе для преодоления перепада давления (30 - 180 Па) устройства и энергию, требующуюся для подачи дополнительного воздуха. Дополнительный воздух может понадобиться для поддержания достаточного уровня радикалов в газовой смеси и, возможно, охлаждения газов до температуры, при которой метод является наиболее эффективным, т. е., от 15 до 80 °С, или для конденсации восходящего потока воды очистного устройства. Необходимость в дополнительном воздухе может составить до 20 % от очищенного объема газов, обычно он подается специальным вентилятором.

Озон образуется в плазменном реакторе и выбрасывается в атмосферу. При промышленном применении уровни озона поддерживают ниже 1 промилле на объем, хотя после запуска в эксплуатацию это обычно не контролируется. NOx и SOx не образуются в при контрольных замерах, из-за того, что неорганические соединения, такие как NH3 и H2S, эффективно не уничтожаются.

Таблица 7.43 приводит данные, поступившие из различных отраслей сектора ППНМ.

Таблица 7.43 - Показатели очищенного объема на некоторых установках, применяющих нетермическую плазму для сокращения выбросов газов с неприятным запахом

Применяю-щая страна	Отрасль	Очищаемый источник	Очищенный объем (Нм3/ч)	Год установки
Дания	Рыбья мука	Экструдеры, сушилки, охлаждающие аппараты	22000	2000
Дания	Сухой горох и продукты из гороха	Экструдеры, сушилки, охлаждающие аппараты, молотковые дробилки	25000	2001
Дания	Белки	Сушилки	25000	2002
Дания	Извлечение масла	Сушилки	25000	2002
Дания	Корм для животных	Сушилки, охлаждающие аппараты	5000	2002
Германия	Стерилизация корма для рыб		6000	2003
Греция	Рыбья мука	Экструдеры, сушилки, охлаждающие аппараты	44000	2000
Греция	Корм для рыб	Сушилки и охлаждающие аппараты	22000	2004
Норвегия	Рыбья мука	Экструдеры, сушилки, охлаждающие аппараты	1750000	1998
Норвегия	Рыбья мука	Экструдеры, сушилки, охлаждающие аппараты	115000	1998
Норвегия	Рыбья мука	Экструдеры, сушилки, охлаждающие аппараты, молотковые дробилки	40000	2000
Япония	Рыбья мука	Сушилки и охлаждающие аппараты	20000	2004
США	Рыбья мука и корм для домашних животных	Экструдеры, сушилки, охлаждающие аппараты	25000	2002

Как и многие методы «на конце трубы», этот метод функционирует лучше, если очищается высококонцентрированный поток, чем поток с низкой концентрацией загрязняющих веществ.

Полевые испытания на специальных составах запаха определяют конструкцию установки и выдаваемые гарантии. Если полномасштабная установка должна очищать значительно различающиеся молекулы запахов, например, из-за изменений сырья или концентраций, это может повлиять на эксплуатационные характеристики. Обычно эта проблема решается внедрением различных системных настроек для различных продуктов/составов, что автоматически контролируется центральной станцией управления предприятия.