|
Реферат: Описание технологий очистки воздуха от вредных газов
Реферат: Описание технологий очистки воздуха от вредных газов
Описание
технологий очистки воздуха от вредных газов
Наряду с
существующими методами очистки воздуха (газов) от загрязняющих веществ -
электростатическими, биологическими, сорбционными, каталитическими,
химическими, в последние годы распространение получили плазмокаталитические
технологии (ПКТ) очистки водуха (газов). Свое название плазмокаталитическая
технология берет от разработок технологии очистки воздуха на космических
кораблях.
В основе ПКТ
лежат два способа разложения газообразных загрязняющих веществ до элементарных
соединений (CO2, H2O) : плазмохимический и каталитический.
1.1.
Плазмохимический.
Плазма, как
известно, представляет собой газ, молекулы которого ионизированы. Плазма
состоит из многих компонентов: электроны различных энергий, положительные и
отрицательные ионы, нейтральные частицы. К нейтральным частицам относятся как
молекулы и атомы в основном состоянии, так и молекулы, атомы, радикалы в возбужденном
состоянии.
Различают
высокотемпературную и низкотемпературную плазмы.
При наличии
высокотемпературной плазмы, газ практически полностью ионизирован, а
электронная температура не ниже 2x10 К. Низкотемпературная плазма имеет место в
электрических разрядах, формируемых газоразрядными установками и
характерезуется температурами 1-10x10 К. Такая плазма ионизирована далеко не
полностью и содержит значительное количество нейтральных частиц.
В условиях
низкотемпературной плазмы физико-химические процессы и реакции протекают в
существенно неравновесных условиях, что проявляется по-разному:в значительном
превышении средней энергии электронов над средней энергией тяжелых частиц; в
неравновесной функции распределения электронов; в разнице поступательной (300K)
и колебательной (10 K) температур; в значительно превышающей равновесную
степень ионизации газа и т.д. Эти и другие факторы приводят к большим
концентрациям частиц в различных квантовых состояниях,что сближает характерные
времена физических и химических процессов. В такой ситуации становится
невозможным их разделить, а значит описать законами химической кинетики.
Поэтому модели плазмохимических процессов носят эмпирический характер и
основываются, в основном, на результатах практического применения газоразрядных
установок.
Процесс
конверсии вредных веществ происходит по следующему механизму: загрязненный
воздух проходит через газоразрядный реактор, в котором происходит разрушение
вредных веществ под действием низкотемпературной плазмы и других
физико-химических факторов воздействия. А также, в результате этих воздействий
происходит возбуждение молекул, атомов и радикалов, что качественно влияет на
работу каталитической ступени очистки.
1.2.
Каталитический.
Каталитический
способ очистки воздуха представляет собой глубокое окисление продуктов
коверсии, образовавшихся в результате прохождения воздуха через
плазмохимический реактор. В данном способе применяется низкотемпературный
катализатор, который, благодаря плазмохимической ступени, начинает эффективно
работать в диапазоне температур от 20 до 50 град.C .
Плазмокаталитическая
технология очистки воздуха от газообразных вредных веществ уникальна, потому
что позволяет производить глубокую очистку всего комплекса токсичных соединений
до CO2 и H2O начиная с низких температур. Кроме того, технология уникальна тем,
что одновременно с газоочисткой происходит подавление болезнетворной микрофлоры
воздуха.
2.
Технические параметры. Таблицы сравнения технических параметров установки
"ПЛАЗКАТ" с аналогами.
2.1.
"УЛОВ-500"
Технические характеристики
|
Технология очистки воздуха (газов)
|
|
Сорбционно- каталитический
"УЛОВ-500"
|
Плазмо-каталитический "ПЛАЗКАТ
0,5/2"
|
Производительность по воздуху , м3/час
|
500
|
500
|
Максимальное гидравлическое
сопротивление установки проходу воздуха, кПа
|
0,5
|
0,3
|
Степень очистки, %:стирол,
фенол,формальдегид,акролеин
|
80-90
|
93-95
|
Диапазон концентраций вредных веществ,
мг/м3
|
До 10
|
До 100
|
Количество сорбента-катализатора , кг
|
27
|
10
|
Температура очищаемого воздуха, градC
|
20-30
|
От 20
|
Межрегенерационный период, ч
|
350-400
|
10000
|
Потребляемая электрическая мощность,кВт
|
Нет данных
|
2
|
Примечание: (*)
- предприятие-изготовитель фильтра "УЛОВ-500" : НПП
"Экоюрус-Венто", Cанкт-Петербург, пл.Красногвардейская, д.2., 2001 г.
2.2.
"ТКРВ0,75-0,15-0,018"(*)
Технические характеристики
|
Технология очистки воздуха (газов)
|
|
Термо - каталитический
"ТКРВ0,75-0,15-0,018"(*)
|
Плазмо-каталитический "ПЛАЗКАТ
0,75/10"
|
Производительность по воздуху , м3/час
|
750
|
750
|
Максимальное гидравлическое
сопротивление установки проходу воздуха, кПа
|
2,5
|
0,3
|
Степень очистки, %:толуол, ксилол,
сольвент, бутанол,
|
95
|
93-95
|
Диапазон концентраций вредных веществ,
мг/м3
|
500
|
500
|
Количество сорбента-катализатора , кг
|
11
|
11
|
Температура очищаемого воздуха на
катализаторе, градC
|
500
|
От 20
|
Межрегенерационный период, ч
|
5000
|
10000
|
Потребляемая электрическая мощность,кВт
|
65
|
10
|
Примечание: (*)
- предприятие-изготовитель термокаталитического реактора
"ТКРВ0,75-0,15-0,018" : Астраханский завод окрасочного оборудования и
аппаратуры, 1981г.
Впервые
технология "ПЛАЗКАТ" разрешает проблему очистки воздуха(газов) при
трех минимумах:
* минимуме
катализатора (без драгметаллов);
* минимуме
температуры (от20 град С);
* минимуме
потребляемой электроэнергии.
3.Область
применения продукта/технологии.
Установка
"ПЛАЗКАТ" предназначена для очистки от газообразных вредных веществ:
-
технологических газовых выбросов в атмосферу;
- воздуха
приточной и вытяжной общеобменной вентиляции;
- воздуха
рабочей зоны;
- воздуха
бытовых и конторских помещений.
В конструкции
установки "ПЛАЗКАТ" имеется несколько ноу-хау, делающих ее уникальной
:
- особая
конструкция газоразрядной ячейки плазмохимического модуля;
- специально
подобранный катализатор не содержащий драгметаллы;
- сочетание
плазмохимической и каталитической ступеней дающих новое качество;
-
конструктивные особенности установки вцелом.
Установка прошла испытания на предмет подавления следующих веществ:
фенола, формальдегида, гексана, стирола, толуола, ксилола, сероводорода, оксида
углерода, акролеина, ,бутанола, бенз(а)пирена и других соединений. Средняя
степень подавления (конверсии) веществ составила от 90 до 98%. Концентрации
веществ при этом составляли от 0,5 бенз(а)пирен) до 500 (толуол) мг/м3. Объемы
очищаемого воздуха также были различными: от 5 до 12 000 м3/час. и более.
Область
применения установки для очистки технологических газовых выбросов в атмосферу
очевидна, т.к. основным критерием применения установки является достижение
нормативов допустимых концентраций вредных веществ. Однако, в этом случае
важным является тот факт, что применение установки в совокупности с
пылеочистными установками (сооружениями) позволяет говорить не только о полном
цикле очистки выбрасываемых газов в атмосферу, ни и о системе замкнутого
воздухооборота в рабочем помещении, что сегодня очень актуально, в особенности
для стран, где холодный период времени составляет не менее полугода.
Следовательно при расчете экономической целесообразности применения установки
"ПЛАЗКАТ", можно говорить о прямом экономическом эффекте ее
применения (сроке окупаемости). В качестве примера можно привести применение
установки "ПЛАЗКАТ" ( ее газоразрядного реактора) на предприятии
"Пластик" (цех производства фенол-формальдегидных пластмасс) в
г.Узловая Курской области. Использование установки в системе приточной вентиляции
цеха позволило добиться двойного эффекта: с одной стороны очистки приточного
воздуха, забираемого из цеха в зимний период времени, с другой - подача
воздуха, активированного легкими ионами и озоном (концентрации не превышали
допустимые с.с.), привели к снижению концентраций фенола в рабочей зоне до
значений ПДК с.с.
Одним из
направлений применения установки, где она имеет неоспоримые преимущества перед
традиционной газоочисткой, на наш взгляд, являются те отрасли производства, где
применяется малогабаритное и среднегабаритное технологическое оборудование:
нагревательные, термические, плавильные печи малых объемов, покрасочные камеры,
коптильни, плиты для термообработки пищевых продуктов и т.п. В частности,
установка "ПЛАЗКАТ" положительно зарекомендовала себя в г.Самаре
(Кабельная компания), в г.Москве (компания "Воздух люкс"). Эти
преимущества, прежде всего, связаны с малыми капитальными и эксплуатационными
затратами на установку и с достижением требуемого эффекта очистки.
Не менее
интересной областью применения установки "ПЛАЗКАТ" является ее
использование в приточных системах вентиляции. В особенности это касается
крупных промышленных городов и центров. Традиционная воздухоподготовка, в
основном, ограничивается применением масляных и волокнистых фильтров, которые
достаточно эффективно (не ниже 99%) очищают воздух от пыли и аэрозолей. В тоже
время, вопрос об очистке от вредных газов остается открытым. Известны случаи
массового отравления вредными газами рабочих на предприятии, которое находилось
рядом с другим предприятием,где произошел залповый выброс этих газов. И в этом
случае без установки "ПЛАЗКАТ" (или аналогичной) уже не обойтись.
Кроме того, многие предприятия расположены рядом с автодорогами, а, как
известно, до 30% загрязнения атмосферы вредными газами приходится на долю
автотранспорта. И, следовательно, воздух, поступающий в приточную вентиляцию
таких предприятий содержит повышенное количество СО, NO, NO2, CxHy,
бенз(а)пирена и других токсичных соединений.
Здесь
необходимо затронуть важную тему подавления канцерогенных соединений и, в
частности бенз(а)пирена. Совместно с "ВАМИ" нашей организацией были
проведены исследования в области подавления бенз(а)пирена и получено, что с
помощью установки "ПЛАЗКТ" можно достичь степени его подавления 98,8%
при значениях фактора удельной энергии (P/Q Вт/м3 час) от 2 до 4 Вт/м3 час. В
этой связи есть основания считать, что положительные результаты можно ожидать и
при подавлении фуранов и диоксинов.
И, наконец,
необходимо обратить внимание еще на один аспект применения установки
"ПЛАЗКАТ", который является не менее важным, чем очистка воздуха
рабочей зоны: это дезодорация воздуха конторских и бытовых помещений. Известные
методы кондиционирования воздуха помещений опять же, направлены на очистку воздуха
от пыли, хотя в некоторых моделях применяются ионизаторы для оживления воздуха.
Однако, по оценкам специалистов (исследования американских ученых), применение
ионизаторов не обеспечивает удаление вредных газов и оживление воздушной среды.
Установка
"ПЛАЗКАТ" с добавлением системы поглощения окислов азота
(дополнительная ступень), выполняет полный комплекс очистки и дезодорации
воздуха помещений. Кроме этого наблюдается дополнительный эффект дезинфекции и
дезактивации (сушилки, раздевалки, душевые, квартиры и т.д.). При этом,
энергопотребление установки составляет от 10 до 200 Вт час, в зависимости от
объема помещения.
4.
Преимущества плазмокаталитической технологии по сравнению существующими.
Традиционными
методами очистки газов от загрязняющих веществ являются: электростатический,
химический, биологический, сорбционный, каталитический.
По мере
внедрения плазмохимической технологии очистки газов стали очевидны ее
преимущества перед традиционными методами.
Химические,
сорбционные, биологические методы всегда должны предусматривать стадию
утилизации продуктов реакции и возмещение затраченных реагентов. Для
осуществления плазмокаталитических реакций разложения вредных веществ требуется
лишь подача электроэнергии.
Электростатические
методы применяются в основном для очистки газовых выбросов от взвешенных частиц
(пыль,аэрозоли). Применение этих методов для очистки выбросов от газообразных
загрязнителей требует дорогостоящих высокочастотных агрегатов питания и подачи
в зону реакции дополнительных газов-реагентов, при этом эффективность очистки
составляет не более 80%. Установки "ПЛАЗКАТ" работают, в основном, на
промышленной частоте питающего напряжения и степень очистки в них достигает
99,9%.
Каталитичекие
методы очистки требуют дорогостоящих катализаторов, высоких температур в зоне
катализа, малых объемов газов, проходящих через зону реакции для эффективной
очистки. Установки "ПЛАЗКАТ" работают на дешевых катализаторах, в
широком диапазоне температур и с любыми объемами очищаемых газов .
5.
Недостатки технологии "ПЛАЗКАТ".
Недостатком
технологии является обязательное условие применения ступени предварительной
очистки воздуха от взвешенных частиц (пыль, аэрозоль). Работа установки при
повышенной влажности (100%) не оценивалась.
6. Защита
интеллектуальной собственности.
Поданы заявки
на патенты для установки "ПЛАЗКАТ" при условии внедрения ее в других
странах.
7. Название
продукта или функциональное назначение технологии.
Установка
"ПЛАЗКАТ" использует технологию плазмокаталитического разложения
вредных газообразных веществ, содержащихся в технологических выбросах в
атмосферу, в воздухе производственных и бытовых помещений, а также уничтожения
микроорганизмов.
8.
Дополнительная информация.
Разработчики
установки "ПЛАЗКАТ" заинтересованы в сотрудничестве с целью дальнейших
исследований по модернизации данной технологии очистки воздуха и увеличения
списка разлагаемых веществ.
В настоящее
время проводится разработка проекта системы создания и поддержания микроклимата
в замкнутом пространстве, включающей в себя установку регенерации воздуха и
оживления его на основе природных процессов (синтез лесного и морского
воздуха). Разработчики этого проекта заинтересованы во внедрении системы в
больничных палатах, школах, центрах реабилитации, общественном и частном
транспорте, квартирах и других замкнутых помещениях.
|