Защита атмосферы на предприятиях строительной индустрии

- в оконных проемах устанавливать осевые вентиляторы .с калориферами для подачи приточного воздуха извне, чтобы в цехах был выдержан баланс вытяжки и притока.

-зонты местных отсосов устанавливать на опоры из профильного металла с направляющими для их фиксации с целью снижения трудоемкости монтажных и демонтажных работ. Указанные мероприятия позволят снизить производительность вытяжных систем с 1,0 до 0,6 млн. м3 /ч при одновременном уменьшении загрязненности воздушной среды цехов до санитарных норм, а также увеличить срок службы строительных конструкций и технологического оборудования.

 

3.2 Обеспыливание и очистка газов на заводах кровельных материалов

 

3.2.1 Химические методы очистки газов, применяемые на заводах кровельных и теплоизоляционных материалов

При производстве некоторых строительных материалов наряду с пылью выделяются и вредные газы. При изготовлении минераловатных изделий содержание паров фенола в отходящих газах составляет 100-200 мг/м3 и более. На толерубероидных заводах концентрация углеводородов в пересчете на углерод в отходящих газах конверторов составляет 5-20 г/м3. При отливке чугунных изделий на каждую тонну выделяется 150 г окиси, углерода и 12 г сернистого ангидрида. Некоторое количество сернистого ангидрида может выделяться при обжиге клинкера и на других переделах, где сжигается мазут или уголь с большим содержанием серы.

Очистка от газообразных вредных примесей в большинстве случаев осуществляется следующим образом:

1. Абсорбцией - поглощением из газовой смеси вредных компонентов при их контакте с жидкостями, причем они поглощаются всем объемом жидкости.

2. Адсорбцией - поглощением вредных веществ из газообразной среды поверхностным слоем жидкости или твердого тела.

3. Путем превращения газообразных компонентов при помощи добавок в твердые или жидкие вещества с последующим их удалением.

4. Путем высокотемпературного или каталитического сжигания вредных примесей.

Наиболее широкое распространение при очистке газов от вредных компонентов в промышленности строительных материалов получила абсорбция. Менее распространены процессы превращения химических газообразных примесей в твердые или жидкие компоненты. В последнем случае процесс очистки осложняется необходимостью улавливать твердые или жидкие мелкие частицы.

Абсорбция может проводиться до полного насыщения жидкостью - прерывистый процесс - или осуществляется по непрерывному процессу. Тогда потоки газа постоянно контактируют со свежей промывной жидкостью. Для проведения абсорбции используют насадочные скрубберы или пенные аппараты [4].

В практике химической очистки газа значительное распространение получили барботажные тарельчатые абсорберы со сливными устройствами. Абсорбент стекает с тарелки на тарелку по переливным трубам и удаляется в нижней части колонны. Газ, двигаясь снизу вверх, барботируется через слой жидкости. При прохождении между зубьями колпачков со скоростью 2-6 м/с газовый поток разбивается на множество мелких пузырьков, что обеспечивает большую поверхность соприкосновения газа с жидкостью.

Очистка газов адсорбционными, термическими и термокаталитическими методами

При очистке небольших объемов газов с малой концентрацией вредных веществ оказывается удобным применение адсорберов, в которых в качестве поглотителя используют активированный уголь, силикагель или другие зернистые материалы, имеющие пористую структуру и большую удельную поверхность.

Особенность процесса адсорбции - его обратимость. Составной частью всех процессов адсорбции является извлечение адсорбируемого вещества из твердого поглотителя (десорбция). В тех случаях когда поглощаемый компонент обладает высокой летучестью, для удаления используют метод испарения путем нагрева слоя адсорбента. В других случаях поглощенный компонент удаляют методом вытеснения, используя агенты, обладающие более высокой адсорбционной способностью, чем поглощенный компонент. Для удаления смолистых веществ и других попутных продуктов используют метод выжигания.

Процессы адсорбции, так же как и десорбции, могут проводиться периодически в аппаратах с неподвижным слоем либо непрерывно в аппаратах с движущимся или кипящим слоем адсорбента.

В настоящее время ведутся интенсивные работы по использованию твердых химических адсорбентов для улавливания из дымовых газов сернистых соединений при высоких температурах и давлениях: Этот метод обладает значительными преимуществами перед мокрой очисткой, так как отсутствуют сточные воды, которые в большинстве случаев также приходится очищать, а газовые выбросы сохраняют свою температуру, а следовательно, и способность подниматься в верхние слои атмосферы.

Для адсорбции сернистых соединений используют известь, доломит и окислы различных металлов, которые вводят в топочную камеру в мелко раздробленном виде или используют в фильтрах с насыпным периодически или непрерывно движущимся слоем. При подаче доломита в топочную камеру в количестве 38,5 кг на 1 т мазута, содержащего 2% серы, степень очистки газов от серы составляет 50-80%.

В процессе взаимодействия с окислами и карбонатами при 700-1000° С протекают следующие химические реакции:

 

CaСО3 + SО2 + 0,5О2 = CaSO4 + СО2;

MgСО3 + SО2 + 0,5О2 = MgSO4 + СО2;

CaО + SО2 + 0,5О2 = CaSO4

MgО + SО2 + 0,5О2 = MgSO4

Fe2О3 + 2SО2 + 0,5О2 = 2FeSO4

 

Из содержащих серу соединений можно путем обжига выделить элементарную серу или использовать их как компоненты строительных материалов.

Недостатками адсорбционного метода, препятствующими широкому внедрению в промышленность, являются его периодичность, высокая стоимость регенерации адсорбентов. Организация непрерывных процессов связана с конструктивными и техническими трудностями. Кроме того, существенный недостаток сорбентов - снижение их адсорбционной активности в процессе эксплуатации, особенно при очистке запыленных газов [2].

В промышленности строительных материалов, и в частности на рубероидных заводах, для очистки от вредных газов используют методы высокотемпературного или каталитического сжигания газов в особых печах. Термические методы обезвреживания по сравнению с другими имеют следующие преимущества: 1) небольшие капитальные затраты на строительство аппаратов для сжигания; 2) возможность обезвреживать многокомпонентные газы; 3) возможность утилизации тепла очищенных газов.

В некоторых случаях для интенсификации процесса окисления особо вредных газообразных веществ пользуются катализаторами, т. е. веществами позволяющими увеличивать скорость реакции.

Принципиальная схема очистки газов путем каталитического дожигания приведена на рис. 6. Подлежащие очистке газы иногда содержат пыль, осадок которой не может быть сожжен на катализаторе. Поэтому в схеме предусматривается предварительное обеспыливание газа в циклоне, в других случаях вместо циклонов можно использовать более эффективные аппараты.

 

3.2.2 Характеристика пылегазовых выбросов при производстве кровельных и теплоизоляционных материалов

Технология изготовления мягких кровельных материалов связана с переработкой битума. В процессе подготовки битум подвергается подогреву, обезвоживанию и окислению. Битум, поступающий на пропитку, нагревается в трубчатой печи до 180-200° С. При нагреве испаряется вода и выделяются легкие углеводороды.

Окисление осуществляется воздухом при 230-250° С в установках периодического или непрерывного действия. В процессе окисления сжатый воздух барботирует через слой расплавленного битума. При этом выделяются пары воды, низкокипящие фракции углеводородов, окись и двуокись углерода, сероводород и сернистый ангидрид. Окисление 1 т битума сопровождается выделением 10 кг легких углеводородов, 2,5 кг окиси углерода, 0,25 кг сернистых соединений. Отработанный воздух, удаляемый с узла нагрева и окисления битума, имеет наибольшую концентрацию загрязняющих веществ. Битум, предназначенный для пропитки, подается в камеру предварительного полива и пропиточную ванну рубероидного агрегата. В обоих случаях с поверхности расплавленного битума выделяются в окружающую среду легкие углеводороды, окись углерода, сероводород и сернистый газ.

Пропиточный битум, применяемый для приготовления покровного состава, подается с температурой 185-210 °С в смеситель для смешивания с минеральным наполнителем. Смесь поступает в покровный лоток. Источником газовыделения в этом случае является обрабатываемая поверхность полотна. Значительное количество вредных газов выделяется при производстве наиболее распространенного теплоизоляционного материала - минеральной ваты. Минеральную вату получают путем распыления расплава из металлургических и топливных шлаков, горных пород или иных силикатных материалов. Независимо от типа плавильного агрегата производство минеральной ваты состоит из следующих этапов: подготовка сырьевых материалов путем дробления, плавление сырья и получение расплава в вагранках или ванных печах, распыление минерального расплава, осаждение минеральной ваты и образование минераловатных мягких, полужестких и жестких изделий. В большинстве случаев в качестве плавильного агрегата используют вагранки, при работе которых выделяется значительное количество пыли, окиси углерода и сернистого ангидрида. Концентрация пыли, содержащаяся в ваграночных газах, зависит от технологии плавки и находится в пределах 3-20 г/м3 в стандартных условиях. Ваграночные газы содержат токсичные компоненты: окись углерода 5-28%, сернистый ангидрид 0,02-0,5%.

По данным НИПИОТстрома, концентрация фенола в технологических газовых выбросах после камер волокноосаждения составляет 30-42 мг/м3, формальдегида - 40-60 мг/м3, после камер полимеризации соответственно 40-60 и 130-200 мг/м3.

При производстве минераловатных изделий наряду с токсичными газами в выбросах содержится значительное количество минеральных волокон и смолистых веществ. В дальнейшем вредные вещества улавливаются в системе газоочистки [1].

Содержание волокон в газах составляет 200-400 мг/м3, а смолистых веществ 1-2 мг/м3. Количество удаляемого аспирационного воздуха из камер волокнообразования составляет около 40000- 50000 м3/ч, а количество волокон, поступающих с воздухом, составляет около 10-20 кг в 1 ч.

 

3.2.3 Очистка газов от углеводородов, фенола и одоризирующих компонентов

Для очистки газовых выбросов рубероидных и минераловатных заводов от углеводородов, фенола и одоризирующих компонентов могут быть использованы следующие методы: конденсация углеводородов и других компонентов с низкой температурой кипения; сорбция твердыми веществами и жидкостями; глубокое окисление в присутствии катализаторов; термическое обезвреживание.

В условиях предприятий промышленности строительных материалов, когда объемы очищаемых газов невелики, рациональным методом очистки от окиси углерода и углеводородов является термическое обезвреживание путем прямого сжигания вредных газов в автономных топках. Для наиболее полного сжигания газообразные отходы перед подачей в топку перемешиваются с воздухом и подогреваются. В нашей стране газообразные отходы обычно сжигают в печах с циклонной топкой.

Испытания печи дожига, проведенные НИПИОТстромом на Львовском рубероидном заводе, показали, что в результате сжигания количество углеводородов в отходящих газах снизилось на 88%, а окиси углерода на 92%. Одновременно снизилось содержание сероводорода, который в результате окисления превратился в серный ангидрид.

Тепло, выделяемое при сжигании газообразных отходов, может быть использовано для подогрева битума или для получения пара. Иногда газообразные отходы сжигаются в котельных установках со слоевыми или камерными топками. Однако из-за несовершенства горелочных устройств и низкой температуры поступающих на сжигание газов очистка от токсичных и одоризирующих компонентов оказывается неудовлетворительной. Опыты показали, что путем использования специальных горелок и контакта сжигаемого газа с раскаленной поверхностью огнеупорной кладки может быть достигнуто более полное разложение токсичных компонентов.

В последние годы широко распространяются методы каталитического окисления вредных компонентов. Вследствие невысоких температур (150-400 °С), при которых протекает процесс, стоимость каталитического окисления в 2-3 раза ниже стоимости метода высокотемпературного сжигания. Для проведения каталитических процессов требуется сравнительно несложная аппаратура. В качестве катализаторов используют окислы металлов и их сплавов. Чаще всего применяют окислы алюминия А12О3, меди СuО, марганца МnО2, хрома Сr2O3 и композицию из окислов меди, железа и хрома - НТК-7. Катализатор НТК-7 разработан Новомосковским филиалом ГИАП и выпускается промышленностью в виде гранул размером 5x5 мм. За рубежом используют платино-алюминиевые катализаторы, нанесенные на фарфоровые стержни. Данные о рациональных температурах глубокого окисления токсичных и одоризирующих компонентов приведены в табл. 2.

Методы каталитического окисления целесообразно применять при очистке сравнительно небольших количеств газов и невысоком содержании в них токсических компонентов. Широкое использование этого метода сдерживается необходимостью тщательной очистки газов от пыли и смолы перед подачей их на слой катализатора.

 

Таблица 2. Катализаторы для окисления токсичных газов рубероидного и минераловатного производства

Катализатор	Рабочая температура, °С	Окисляемые компоненты	Степень поглощения токсичных компонентой, %
Платина - в виде керамических стержней, покрытых металлом Окислы железа Окислы хрома Композиция НТК-7 (окислы меди, железа и хрома)	150-400   200-350 400-650   400-600	Фенолы, углеводороды Углеводороды Углеводороды, бензол Углеводороды	99-100 85-95 80-90 90-95