Методы очистки воздуха на производстве — самые распространенные способы фильтрации воздуха на предприятиях

Качество атмосферного воздуха с каждым годом становится все ниже. Особенно этот заметно в больших городах, где уровень загазованности настолько велик, что естественные, природные механизмы регенерации не справляются с проблемой. В результате органические и неорганические загрязнения накапливаются в окружающей среде и негативно влияют на здоровье людей. Большинство крупных предприятий внедряют различные методы очистки воздуха, о которых читатель сможет узнать в предлагаемом материале.

Способы очистки воздуха на производстве

Абсорбция воздуха — это отделение от общего объёма газа максимального количества нежелательных примесей с последующим вовлечением очищенного воздуха в производство. На сегодняшний день все существующие способы очистки условно подразделяются на три основные группы:

1. механическая очистка;
2. физико-химическая очистка;
3. электростатический способ.

В зависимости от мощностей, объёма основного производства и полезной площади помещения выбирается соответствующая очистка воздуха на предприятиях. Кроме того, системы аспирации классифицируются по виду вредных выбросов. Например, на мукомольном заводе целесообразно и логично установить аспирационный комплекс сухого типа на базе рукавных фильтров, в то время как на заводе полимеров наиболее эффективным будет жидкостный циклонический пылеулавливатель.

Механическая очистка воздуха от газов

Суть метода механического отделения загрязнений заключается в фильтрации крупных и мелкодисперсных частиц пыли и прочих нежелательных включений посредством прохождения воздуха через различные фильтрующие элементы. Очищенный воздух свободно проходит через фильтр и выпускается наружу, а примеси остаются внутри фильтра.

Различают следующие способы механической фильтрации:

• метод сухой очистки;
• «мокрый» способ.

Сухая фильтрация означает, что отделение грязепылевых примесей происходит исключительно за счет фильтрующей способности устройства. Такие установки более эргономичны – то есть, занимают минимум пространства.

Мокрый способ фильтрации подразумевает использование различных жидкостей, которые выполняют функцию своеобразного фильтра. Данный вид аспирационных систем отличается максимальной эффективностью, но гораздо сложнее в плане монтажа и обслуживания – требуется установка дополнительных водных коммуникаций и резервуаров.

Сухие методы очистки

Сухая очистка воздуха подразумевает фильтрацию без применения каких-либо технических жидкостей и подходит для предприятий, деятельность которых связана с образованием большого количества пыли.

Известно несколько видов сухой очистки газа :

• осаживание силой гравитации;
• инерционное улавливание;
• центробежное отделение;
• фильтрация.

Оборудование, работающее по методу сухой очистки, эффективно справляется с такими видами загрязнений, как мучная пыль, древесные опилки, зола, уголь и прочие твёрдые примеси.

Мокрые методы очистки

В основу мокрого метода очистки положено прямое взаимодействие газа с рабочей жидкостью, которая и является фильтром.

Очистка промышленных выбросов с помощью подобных устройств заключается в тщательно смешивании воздуха с жидкостью, в результате чего подавляющее количество примесей переходит в воду, затем направляется в отстойники с последующим удалением. Отстоявшаяся вода может быть снова использована для фильтрации воздуха.

Методы физико-химической очистки

На некоторых производствах загрязнение воздуха происходит не твердыми частицами в виде пыли, а посредством газообразных примесей, а также различных загрязнений в виде пара. В этом случае эффективны методы физико-химической аспирации:

• Абсорбция — соединение очищаемого газа с растворами химических реагентов. Активные вещества вступают в химическую реакцию с примесью и нейтрализуют её, или способствуют выпадению в осадок.
• Адсорбция — поглощение парообразной примеси посредством адсорбентов (активированный уголь);
• Катализ — химическое превращение вредных соединений в нейтральные химические вещества: воду, азот, углекислый газ.

Электростатическая очистка газов

Благодаря высокой степени очистки, устройства для электростатической аспирации воздуха получили широкое применение на различных промышленных площадках.

Принцип электростатического фильтра заключается в получении коронного разряда между двумя разнополярными поверхностями, имеющими различную кривизну. Под действием коронного разряда частицы примесей получают однополярный заряд и притягиваются на одну из поверхностей.

Этот способ подходит для очистки промышленных выбросов путем удаления из воздуха:

• различных аэрозолей;
• кислотных и щелочных туманов;
• пылевых включений малых размеров.

Электростатическая аспирация является технически сложным проектом. При расчете мощности установки необходимо учитывать потребляемую мощность основного оборудования, чтобы не было перерасхода электроэнергии и снижения производственной эффективности.

Прочие методы очистки воздуха

Аспирация, как научное направление, имеет большие перспективы для исследования с последующим внедрением. Поэтому появляются новые проекты, заслуживающие внимания производственников. Разница между ними заключается в принципе работы аспирационного оборудования, и промышленной отрасли, в которой это оборудование может быть использовано.

Абсорбционный метод аспирации

Данный метод основан на способности жидкости растворять различные газы. Сам процесс очистки имеет две фазы:

1. Абсорбционная фаза. Очищаемый газ вместе с примесями поглощается жидкостью и сам переходит в жидкое состояние.
2. Десорбция – фаза обратного выделения очищаемого газа из жидкости. При этом примеси остаются в жидкости, то есть, обратно в газообразное состояние не переходят.

Обычно в качестве рабочей жидкости используется вода. Но для растворения в ней нежелательных примесей добавляют абсорбент или растворитель, состав которого определяется индивидуально.

Адсорбционный метод очистки

Данный способ основан на контакте воздуха, который подлежит очистке с адсорбентом – активированный углем. При прохождении через угольный фильтр, частицы, попадающие под категорию «вредные выбросы», оседают на поверхности адсорбентов. Кроме удаления нежелательных примесей, адсорбция также успешно борется с различными неприятными запахами, поэтому адсорбированный воздух пригоден для дыхания и весьма эффективен при очистке промышленных выбросов.

Термокаталитический метод

Суть метода заключается в разрушении органических веществ, входящих в состав различных газов под воздействием химического катализатора и высокой температуры. Для успешной реализации этого способа должны быть соблюдены следующие технические условия:

• высокая температура в рабочей камере;
• введение достаточного количества катализатора;
• подача кислорода для окисления.

Воздух, пропущенный через термокатализатор, освобождается от вредных соединений и может быть снова использован в производстве.

Не следует путать с этим методом термическое дожигание, которое часто используется как дополнительная ступень в любой из описываемых систем аспирации. Воздух после фильтрации дожигается в специальной камере и практически полностью освобождается от примесей.

Плазмохимическая или плазмокаталитическая аспирация

Плазма – это некоторый объем газа, молекулы которого ионизированы, то есть обладают отрицательным зарядом.

1. Воздух, который необходимо очистить, подвергается воздействию низкотемпературной плазмы в специальной камере и приобретает свойства плазмы.
2. Следующая ступень – уже знакомая катализация газа с помощью химической реакции.

Итак, возбужденный посредством плазмы газ, лучше подвержен химической очистке, поэтому способ и называется плазмохимическим или плазмокаталитическим.

Фотокаталитический способ

Суть фотокатализа заключается в возбуждении высокоскоростной химической реакции под действием света в присутствии фотокатализаторов – соединений, способных под влиянием частиц света спровоцировать реакцию деструкции примесей. В качестве фотокатализаторов чаще всего используют диоксид титана, на поверхности которого и происходит разрушение нежелательных включений до без вредных компонентов:

• углекислый газ;
• азот;
• вода.

Озонная аспирация

Озонная очистка предназначена для уничтожения содержащихся в воздухе органических веществ, в том числе:

• патогенных бактерий (грибы, плесень);
• пылевых клещей;
• различных аллергенов.

Установка для озонирования воздуха называется озонатором, и её задача заключается в искусственной генерации триоксида кислорода (озона).
Данные устройства незаменимы в пищевой промышленности, но более всего нашли свое применение в быту.

Типы оборудования для системной очистки

Системная очистка промышленных выбросов – это комплексное решение проблемы аспирации на предприятии, подразумевающее комбинированное взаимодействие оборудования различного типа. В этом разделе будут рассмотрены некоторые виды оборудования, применяемого в различных производственных условиях.

Тканевые и волоконные фильтры

Рабочим материалом для изготовления таких фильтров служат различные тканные полотна, а также волокна, полученные методом химического синтеза. В основном используются следующие материалы-наполнители:

• картон, бумага;
• вискозные и целлюлозные волокна;
• Термопол, Спанджет.

Данные фильтрующие ткани вставляются в различные картриджи, кассеты, пылеулавливающие решётки и другие элементы аспирационного оборудования. В частности, вискозная ткань широко используется при оснащении систем рукавного фильтрования. К этой категории оборудования можно отнести и адсорбционные фильтры сухого действия, которые, помимо ткани, содержат адсорбент – активированный уголь, принцип работы которого описан выше.

Циклонные пылеуловители

Данные устройства работают по принципу пылесоса – воздух под давлением попадает в конусообразный корпус, в котором происходит закручивание потока и разбрасывание крупных частиц пыли по стенкам циклона. Далее они оседают в бункер-накопитель, а очищенный воздух выходит на свободу. Циклонные фильтры являются примером центробежно-инерционной очистки газа.

К этой группе можно отнести и орошаемые полые скрубберы, иначе называемые гидроциклонами. Разница в том, что сепарация твёрдых частиц происходит не сама по себе, а под воздействием вращающегося потока жидкости. Гидроциклон относится к оборудованию для мокрой сепарации.

Мокрые скрубберы и абсорберы

К данной категории можно отнести следующие виды установок насадочного и безнасадочного типа:

Труба Вентури

Отличается от обычного гидроциклон тем, что поток газа разгоняется в конусе Вентури до сотни метров в секунду. Такая скорость позволяет практически на 100% очищать воздух, загрязненный смолистыми веществами, маслами, мастиками и клеями.

Тарельчатые пенные абсорберы

Разновидность гидроциклонов, в которых водная завеса представлена в виде плотного слоя пены. Данное отличие способствует более тщательно у захвату газа и отделению от него недоброкачественных примесей. Пена образуется посредством мелкоперфорированной тарелки, через которую проходит поток воды.

Абсорберные башни со стационарным слоем

Предназначаются для мелкодисперсных частей газового, дымового и аэрозольного происхождения, в том числе химически активных компонентов.

Скрубберы с псевдоожиженным слоем

В данном устройстве роль фильтра выполняет подвижная шаровая насадка, имитирующая кипение фильтрующего слоя. Скрубберы с подвижной насадкой являются наиболее результативными установками последнего поколения, обеспечивающими максимальную аспирацию воздуха.