Выбор газоочистных устройств зависит от объема очищаемых газов, их начальной запыленности, желаемой степени очистки (КПД улавливания), физических параметров газового потока (скорости, температуры, влажности, агрессивности), физико-химических свойств взвешенных частиц (плотности, удельного электрического сопротивления, дисперсности, химического состава и т. д.). В любом случае выбор и оценка работы газоочистительного оборудования должны производиться в первую очередь по степени очистки уходящих газов и только во вторую — по ее стоимости
К группе сухих гравитационных и инерционных золоуловителей (рис. 6.11) относятся пылеосадительные камеры, жалюзийные золоуловители, циклоны, группа мультициклонов, центробежный золоуловитель.
К группе мокрых золоуловителей относятся: газопромыватели, в которых очищаемый газ пропускают через завесу разбрызгиваемой воды — промывные камеры, полные и насадочные скрубберы (рис. 6.12); мокрые аппараты ударно-инверционного типа, работающие по принципу инерционного осаждения частиц во время преодоления газом препятствия, смоченного жидкостью, или при резком изменении направления движения газового потока над поверхностью жидкости.
Пористые золоуловители, в частности тканевые и наполненные пористыми материалами (рис. 6.13), не получили широкого распространения, так как при относительно высокой температуре уходящих газов и /высокой влажности поры быстро забиваются твердыми частицами, что ведет к большим трудозатратам по их очистке (либо к частой замене).
а, б — пылеосадительные камеры; в—циклон; г —батарея мультициклонов; д — жалюзийный пылеуловитель; е — динамический пылеуловитель
а — полые газопромыватели; б — насадочные скрубберы; в — аппараты ударного инерционного действия; г — центробежный скруббер с тангенциальным подводов газов; д — скоростной газопромыватель
К группе электростатических фильтров относится большое количество аппаратов (рис. 6.14), отличающихся друг от друга только конструкцией коронирующих и осадительных электродов и потенциалом напряжения электростатического поля, числом осадительных камер, от которых зависят КПД улавливания и сепарация наиболее трудно осаждающихся частиц размером менее 5 мкм.
а, б — высоконагружаемые золоуловители; в, г — тканевые фильтры; д — сетчатый золоуловитель
а — сухой фильтр с плоскими электродами; б — влажный фильтр с плоскими электродами
Наиболее распространенными аппаратами для очистки уходящих газов МСУ являются электростатические фильтры, имеющие высокий КПД (до 99,8%). МСЗ, оборудованные ими, можно строить непосредственно в жилых районах. К недостаткам фильтров следует отнести большие размеры и высокую стоимость.
К преимуществам скрубберов по сравнению с другими типами золоулавливающих аппаратов относится способность высокоэффективно очищать уходящие газы без предварительного охлаждения, а также частично абсорбировать многие газообразные примеси. Однако эксплуатационные затраты велики из-за больших расходов электроэнергии и воды.
Циклонные аппараты имеют КПД в пределах 75. 85 % и невысокую стоимость. Их недостатками являются эрозия внутренних поверхностей аппарата и забивание циклонных элементов золой (в батарейных циклонах), в результате чего снижается эффективность очистки.
Осадительные камеры не соответствуют современным требованиям по очистке газов, а тканевые фильтры еще не получили широкого распространения из-за очень высокой стоимости и ограничений к уровню допустимой температуры и влажности очищаемых газов. Основные технико-экономические показатели работы газоочистных аппаратов приведены в табл. 6.16.
Аппараты очистки газов.
Аппарат
Размеры улавливаемых частиц, мкм
Степень очистки, %
Пылеосадительные камеры
5÷20 000
40÷70
Центробежные пылеосадители
3÷100
45÷85
Электрофильтры
0,005÷10
85÷99
Гидравлические пылеуловители
0,01÷10
85÷99
Газовые фильтры
2÷10
85÷99
Ректоры каталитической очистки
— (газы)
В пылеосадительных камерах осаждение взвесей происходит под действием сил тяжести. Сюда относятся отстойные газоходы, иногда снабжёнными вертикальными перегородками для лучшего осаждения взвешенных частиц.
В центробежных пылеуловителях (циклоны, ВЗП) осаждение взвешенных в газовом потоке частиц происходит под действием центробежных сил. Поступающий на очистку газ, подводится к центробежному пылеосадителю по касательной к цилиндрической части аппарата. В результате газ вращается внутри циклона вокруг выхлопной трубы. Под действием центробежных сил, возникшей при вращательном движении газа, твёрдые частицы большей массы отбрасываются от центра, осаждаются на стенке, а затем через коническую часть удаляются из аппарата (возвращаются в производство). При недостаточной выгрузке пыли из конической части, возможно применение вибраторов. Очищенный газ выбрасывается в выхлопную трубу. После сухой очистки, как правило, происходит влажная (мокрая) очистка.
Электрофильтры. В них происходит ионизация молекул газового потока, проходящего между двумя электродами, к которым подведён постоянный электрический ток. Основные элементы электрофильров – корронирующие и осадительные электроды. Как правило, к корронирующему электроду подводится отрицательный заряд, к осадительному – положительный. Поток электронов от корронирующего электрода двидется в сторону осадительного, сталкивается с частицами пыли, заряжая их отрицательно, те движутся к осадительному электороду, теряют на нём свой заряд и осаждаются. При стряхивании они под действием силы тяжести падают вниз.
В зависимости от формы осадительного электрода, электрофильтры могут быть трубчатые и пластинчатые. Пластинчатые электрофильтры применяют в основном, для очистки сухих газов, трубчатые – для очистки трудноулавливаемой пыли, капель жидкости из туманов.
Очистка в электрофильтрах – дорогой вид очистки, так как идёт затрата электроэнергии, применяется постоянный электрический ток. Аппаратчик в таком производстве должен иметь высокую группу по электробезопасности. У нас на предприятии такой вид очистки не применяется, он применяется, к примеру, для очистки выхлопных газов после обжига серосодержащего сырья в производстве серной кислоты.
Мокрая очистка газов производится в гидравлических пылеуловителях: скруббберах (насадочных, центробежных, струйных) и механических газопромывателях со смоченными поверхностями.
Скрубберы – массообменные аппараты, внутри которых згружена насадка, которая орошается пылеулавливающей жидкостью. В случае газоочистки цеха 58 применяется НКСП (неочищенный конденсат сокового пара). НСКП поглощает пыль из очижаемых газов, повышается его плотность в процессе очистки, как только плотность НКСП достигнет определённой величины, небходимо обновлять НКСП: частично сливать из системы отработанный НКСП, добавлять свежий НКСП, а отработанный НКСП передаётся на участок № 1 в выпарные аппараты. На орошение скруббера НКСП подаётся ценробежными насосами.
К газовым фильтрам относятся фильтры на основе фильтрующих тканей. Примеры применения на ЗМУ: рукавные фильтры очистки выхлопных газов, применяемые при выгрузке сырья из ж/д цистерн, фильтры очистки воздуха, газообразного аммиака, аммиачно-воздушной смеки в производстве азотной кислоты. Это – фильтры, выполненные из фильтрующих тканей, например – ткань Петрянова, лавсановое волокно, стекловолокно и стеклоткань или фильтровального картона. Фильтрующие материалы надёжно закрепляются в каркасах. Возможно применение фильтров заводского изготовления.
Примером каталитической очистки является каталитическая очистка хвостовых газов в производстве азотной кислоты, где оксиды азота на катализаторе восстанавливаются или аммаком, или метаном. Так, на агрегатах УКЛ производства азотной кислоты применяется низкотемпературное восстановление оксидов азота аммиаком на поверхности алюмо-ванадиевого катализатора АВК-10.
Сушильные установки классифицируются по технологическим признакам: по давлению (атмосферные или вакуумные), периодичности процесса (периодические или непрерывного действия), способу подвода тепла (конвентивные, контактные, радиационные, с нагревом токами высокой частоты), роду сушильного агента (воздушные, газовые, сушилки при нагретом паре), направлениям движения материала и сушильного агента (прямоточные и противоточные), по способу обслуживания, циркуляции сушильного агента, тепловой схеме.
Барабанные сушилки. Применяются для сушки соды, удобрений, ядохимикатов, В качестве сушильного агента может использоваться подогретый воздух или дымовые газы (продукты сгорания природного газа). Высушиваемый продукт подаётся в приёмную камеру, которая находится в голове барабана по течке и попадает на приёмно-винтовую насадку. Барабан вращается при помощи электродвигателя определённой необходимой мощности. В зависимости от производительности и размеров барабана, мощность электродвигателя может быть от 1 до 40 кВт. При вращении барабана происходит движение высушиваемого продукта в сторону выгрузочной камеры за счёт того, что барабан имеет угол наклона до 6º в сторону выгрузочной камеры. Лопатками высушиваемый продукт захватывается, и равномерно по всей окружности барабана ссыпается. Степень заполнения барабана может составлять до 20%. Сушильный агент проходит по току продукта. В выгрузочной камере через «беличье колесо» высушенный продукт проходит в течку, по которой ссыпается и отводится из барабана.
Распылительные сушилки применяются для обезвоживания концентрированных растворов веществ, суспензий, эмульсий, подвижных паст. Высушиваемый материал распыляется пневматическими, механическими форсунками, центробежными дисковыми распылителями (производство антибиотиков). Подача сушильного агента производится прямотоком или противотоком с высушиваемым продуктом. Сушка происходит мгновенно. Высушенный продукт под своим весом падает вниз, выгребается из камеры гребковым устройством.
По принципу барабанной сушилки с элементом распылительной сушилки работает барабанный гранулятор-сушилка (БГС). Принцип работы БГС. В голову БГС подаётся мелкая фракция удобрений. При вращении БГС создаётся завеса из мелкой фракции удобрений (ретур), которые захватываются в нижней части БГС и равномерно ссыпаются по всей окружности. Через форсунки распыляется пульпа удобрений. На форсунки подаётся пульпа удобрений влажностью не более 10% массы и воздух давлением до 6 кгс/см2. Распылённая пульпа оседает на ретуре. БГС имеет угол наклона в сторону выгрузочной камеры 2º или 3º. За счёт этого происходит постоянное перемещение высушиваемого удобрения к выгрузочной камере. Сушильным агентом в БГС являются продукты сгорания природного газа. Природный газ сгорает в топке, продукты его сгорания поступают в голову БГС, проходят вдоль ДГС, выходят в газоход, который находятся в задней части БГС. Ведётся контроль следующих параметров: расходы пульпы, воздуха на распыление, сушильного агента; температура в голове и в хвосте БГС. Высушенное удобрение в хвостовой части БГС через «беличье колесо» подаётся в течку, по которой поступает на элеватор, которым подаётся на классификатор. С классификатора товарная часть продукта отправляется на кондиционирование, затем – на склад готовой продукции, мелкая фракция – в голову БГС для дальнейшего использования в качестве ретура, а крупная фракция – на молотковую дробилку, откуда снова на классификатор.
Сушилка с кипящим слоем. Применяются для сушки гранул размером от 0,1 до 5 мм. Перемешивание осушаемых гранул осуществляется за счёт подачи сушильного агента перпендикулярно ходу осушаемых гранул. Перемещение осушаемых гранул от загрузочной камеры к выгрузочной осуществляется за счёт наклона аппарата в сторону выгрузочной камеры. Аппараты КС могут использоваться не только в качестве сушилок, но и в качестве кондиционеров. Пример такого использования – аппараты КС для кондиционирования удобрений.
Контактные сушилки. В них тепло высушиваемому материалу передаётся через металлическую стенку, обогреваемую паром, водой или электронагревателями. По форме данные сушилки могут быть цилиндрическими или плоскими.
Дата добавления: 2015-09-28 ; просмотров: 2385 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Системы нейтрализации выхлопных газов машины
Статья о нейтрализации выхлопов на бензине и дизеле: состав выхлопных газов, системы нейтрализации. В конце статьи — видео о том, что делать с запахом выхлопа в салоне.
Содержание статьи:
Выхлопные газы
Решение для бензиновых двигателей
Решение для дизельных двигателей
Проблемы системы нейтрализации выхлопных газов
Видео о том, что делать с запахом выхлопа в салоне
Проблема загрязнения воздуха и окружающей среды не нова – первые серьезные изменения были отмечены еще в 70-х годах прошлого века. Однако сегодня, спустя почти полвека, ситуация значительно усугубилась: автомобильного транспорта стало значительно больше, вместе с ним возросла концентрация вредных веществ и соединений, попадающих в атмосферу мегаполиса и вызывающих у сограждан серьезные нарушения здоровья.
Борьба за чистоту воздуха привела к созданию так называемых нейтрализаторов для двигателей бензинового и дизельного типа. Сегодня такие системы часто интегрированы в бортовую электронику транспортного средства. Что это за системы и как они работают? Рассмотрим детально.
Выхлопные газы
Во время работы различные системы автомобиля (ДВС, топливная, вентиляционная, а также ходовая часть) выделяют вредные вещества в виде газа и мелкодисперсной пыли. Часть из них – неядовитые соединения, которые содержатся в обычном воздухе. Другая часть является ядовитыми, токсичными и канцерогенными веществами, которые не только негативно влияют на окружающую среду, но и разрушают здоровье человека. Основные загрязнители:
СО (он же – оксид углерода, или угарный газ) не имеет цвета и запаха, однако приводит к патологии ЦНС, угнетению сердечно-сосудистой и дыхательной системы, и в концентрации 0,3% от объема воздуха приводит к летальному исходу. Возникает он в результате неполного сгорания топлива.
СН (углеводороды) – обширная группа соединений с общей структурой, которые возникают при неполном или недостаточно быстром сгорании топлива. К ним относятся парафин, олефин, альдегид, формальдегид, бензол, толуол, ксилол и прочие полициклические соединения. Эти мутагены и канцерогены разрушают органы дыхания и способствуют росту и развитию раковых клеток, в том числе рака крови – лейкемии.
NОх (окислы азота) – основная причина возникновения кислотных дождей, так как при соединении с водой образуются азотная и азотистая кислоты. Это один из серьезных канцерогенов, вызывающих раковые опухоли. Ядовитый газ разрушает органы дыхания и накапливается в крови. Образуется в момент сгорания топлива.
SОх (оксиды серы) аналогично предыдущему химическому элементу. При контакте с водой образуют серную и сернистую кислоты. В состоянии газа вызывает патологию органов зрения и дыхания.
Н2S (сероводород) — вызывает общее отравление организма, возникает при использовании низкокачественного топлива с высоким содержанием серы.
NH3 – аммиак – вызывает слепоту и ожоги верхних дыхательных путей.
Частицы сажи – продукт неполного сгорания топлива и масла. В основном, проблема возникновения канцерогена характерна для дизельных двигателей.
Мелкодисперсные частицы пыли углеводорода, серы, тяжелых металлов менее опасны, так как способны отфильтровываться непосредственно организмом.
Дым синего или белого цвета – продукт испарения масла дизельных двигателей.
СО2 – углекислый газ – вызывает угнетение ЦНС, сердечно-сосудистой системы и органов дыхания, при содержании в атмосфере 6% от общего объема воздуха приводит к летальному исходу.
Прочие, незначительные, но не менее опасные составляющие выхлопных газов: метан, закись азота, фторуглеводород, гексафторид серы.
В современном законодательстве проблема экологии и нормы предельно допустимых выхлопных газов для автотранспортных средств регулируются техрегламентом Таможенного союза ТР ТС 018/2011 в поправке от 11.07.2016. Однако с 11 ноября 2018 и в него будут внесены поправки, ну а пока допускаются следующие предельные показатели: СО — 85 г/кВт•ч, НС — 5 г/кВт•ч, NO — 17 г/кВт•ч.
А к обязательным компонентам автомобилей относятся системы нейтрализации отработавших газов, в том числе сменные каталитические нейтрализаторы (за исключением систем нейтрализации на основе мочевины).
Решение для бензиновых двигателей
Системы нейтрализации выхлопных газов автомобиля бывают двухкомпонентными и трехкомпонентными, причем последние появились сравнительно недавно. Как устроена и работает данная система?
Принцип действия
Работа нейтрализатора заключается в окислении токсичных веществ при помощи катализаторов, в результате чего продукты неполного сгорания топлива дожигаются или разлагаются на безвредные химические элементы и вещества.
Активными компонентами (катализаторами) выступают драгоценные металлы — палладий, платина. Популярны и менее затратны катализаторы на основе оксида меди, кобальта, никеля, ванадия, марганца, железа, алюминия. Нередки катализаторы на основе сплавов стали нержавеющей или легированной, бронзы или латуни.
Конструкция
Основные элементы нейтрализатора – корпус из нержавеющей жаропрочной стали, внутренняя поверхность которой выстлана терморасширительной прокладкой. Внутри бака — газоподводящий и отводящий цилиндр и ячеистые соты, на которые нанесен слой вещества — катализатора.
Ячеистые соты, на которые наносится катализирующий состав, могут быть выполнены из керамики. Такие нейтрализаторы в качестве катализатора используют тонкий слой из драгоценных редких металлов. Это самый дорогостоящий вид систем нейтрализации отработанных газов.
Менее дорогой вариант – ячеистые соты, выполненные методом пайки из тонкой металлической фольги с покрытием из одного из видов вышеназванных составов. Такая система более эффективна, ведь площадь ячеистых сот значительно больше, чем у керамических, а следовательно, способно обработать больший объем отработанных газов.
Устройство в автомобильных системах и порядок работы
Системы нейтрализации выхлопных газов располагаются в непосредственной близости от ДВС, под днищем транспортного средства. Через шарнирное соединение нейтрализатор подсоединяется к выпускному коллектору с одной стороны, и выхлопной системе – с другой.
Для обеспечения качественной химической реакции с участием кислорода системы нейтрализации используют воздушные насосы или виброклапаны. При разогреве системы нейтрализации до 400-800 градусов CO (оксид углерода) и CH (углеводороды) под действием катализаторов превращаются в углекислый газ и воду. Близкое расположение нейтрализаторов к ДВС позволяет снизить количество NОх (окисла азота) сразу после запуска двигателя.
Обратную связь с блоком управления автомобиля нейтрализатору обеспечивают лямбда-зонды, специальные кислородные датчики, или четырехгазовые анализаторы, которые на входе и выходе из системы определяют уровень кислорода и качество очистки выхлопных газов.
Решение для дизельных двигателей
Аналогично бензиновым двигателям, дизели имеют системы нейтрализации выхлопных газов. Однако главной проблемой остается сажа: не до конца сгоревшее топливо под действием химических процессов превращается в твердые мелкодисперсные частицы — канцерогены.
Нейтрализаторы решить эту проблему не способны. Поэтому перед тем, как выхлопной газ попадет в систему нейтрализации, он проходит очистку сажевым фильтром.
Конструкция
Аналогично нейтрализатору, фильтр имеет ячеистые соты, которые в шахматном порядке закрыты накопительными перегородками-фильтрами частиц. Для каждого производителя автомобиля с дизельным двигателем используется своя система контроля данного параметра. Среди видов таких фильтров можно выделить:
DPF – накопительные фильтры;
DPNR – фильтры, дожигающие твердые частицы;
FAP – фильтры с цериевыми присадками для очистки от сажи;
DPF или SCR – фильтры с присадкой AdBlue, разлагающие NOx (окислы азота) на безвредный азот и водяной пар.
Проблемы системы нейтрализации выхлопных газов
Все вышеописаные системы характерны для автомобилей импортного производства и моделей последнего поколения. Для отечественного автопрома с карбюраторами установка нейтрализатора не популярна, не пользуется спросом, а также может быть весьма накладна.
Существенная стоимость систем нейтрализации выхлопных газов при их выходе из строя на импортных автомобилях чаще всего приводит к попытке избавиться от такой «нужной» детали. А выйти из строя он может по ряду причин:
Использование некачественного или «улучшенного» присадками топлива;
Попадание в рабочую полость топлива или масла;
Нестабильная работа двигателя;
Механические повреждения корпуса;
Резкий перепад температур на корпусе.
Предугадать точный пробег нейтрализатора невозможно: на одних машинах он едва ли переваливает за 100 тыс. км, на других отлично ведет себя при пересечении отметки в 200 тысяч.
Как решить проблему системы нейтрализации выхлопных газов? Не стоит спешить и демонтировать нейтрализаторы, ведь борьба за экологию только началась. Кроме того, что могут возникнуть непредвиденные поломки, которые не сможет диагностировать «обманутая» электроника, требования к выхлопам при прохождении ТО ужесточаются, а значит, не все владельцы смогут его пройти. Да и токсичные выхлопы и канцерогены смогут в большой концентрации попасть в салон и нанести непоправимый вред здоровью водителя и пассажиров.
Гораздо целесообразнее проводить своевременную профилактическую проверку состояния нейтрализатора и сажевого фильтра и при возникновении критической для работы поломки или неисправности – заменить на новый. Ведь суммарная стоимость устранения возникших по причине отсутствия этого важного элемента неполадок может быть существенно выше.
Видео о том, что делать с запахом выхлопа в салоне:
