Наверняка каждый из нас хоть раз в жизни сталкивался с мелкодисперсными взвешенными частицами, проще говоря аэрозолями. Порой мы даже не задумываемся об этом, но аэрозольные частички уже давно крепко вошли в нашу жизнь: это различная парфюмерия, освежители воздуха, пудра, тальк и прочие продукты косметики и бытовой химии. Все мы к этому привыкли и не обращаем внимание. Но то, что мы применяем в быту - капля в море по сравнению с тем сколько выбрасыветься аэрозолей в атмосферу вместе с выбросами промышленных предприятий.
Думаю многие догадываются, какие именно предприятия являються основными источниками выбросов: это в основной мере теплоэлектростанции, которых на просторах Донбасса довольно много. Не отстают на их фоне и предприятия тяжелой промышленности. Предприятия металлургии и энергетики ежегодно дают соответственно 35 и 32% всех загрязнений. В составе газопылевых выбросов находиться оксиды серы и азота, зола, несгоревшие мельчайшие частицы топлива, радиоактивные элементы естественного происхождения, в следовых количествах – диоксин, угарный газ, двуоксид углерода, иные вещества. Но кроме того оказываеться,что автотранспорт по вредности выхлопных газов приближается к промышленным предприятиям, являясь по существу таким же энергопроизводителем, как ТЭЦ, ТЭС и др. Кроме оксидов серы, азота и углерода он вносит в атмосферу еще и свинец, поскольку на территории бывшего СССР его добавляют в бензин для повышения октанового числа.
Не слишком радужные перспективы вырисовываются, не правда ли? Но все не так уж и ужасно. На самом деле все решаеться фильтрацией промышленных выбросов. А разве выбросы не фильтруются, спросите вы? Конечно фильтры и различное пылеулавливаемое оборудование стоит на многоих предприятиях, но в том-то и проблема, что стоит. Многому газоочистному оборудованию уже по несколько десятков лет, и естественно оно устарело как морально, так и физически.
Но, как говориться выход есть всегда! Так и в нашем случае, если применить на предприятиях современные фильтры и газоочистители, то количество выбросов аэрозолей уменьшится на треть! А теперь конкретно по современным устройствам улавливания аэрозолей.
Для решения проблемы наночастиц необходимо их тщательное изучение. В отличие от применяемых физических законов, наночастицы обладают особыми свойствами. Поэтому поведение наночастиц в различных условиях не изучено полностью.
Итак начну с того, что современные методы фильтрации и оборудование уже давно перестали использовать фильтрацию с применением лишь одной силы, будь то электростатическое притяжение (электрофильтры), центробежная сила (циклоны), сила тяжести (осадителььные камеры) и прочее. Для повышения эффективности очистки эти способы совмещают в одном аппарате.
Так, например, был разработан циклон, в котором помимо центробежной силы применяется также электростатическая. Такой эффект достигается за счет того, что корпус и выходная труба создают различные по знаку электрические поля при прохождении через них электрического тока. Преимуществом данного устройства является то, что нет необходимости устанавливать отдельно циклон для грубой очистки газа и электрофильр для чистовой. А это означает, что и количество персонала, обслуживающего данное устройство также сократиться.
Подобное усовершенствование могут получить и тканевые фильтры. Для этого необходмо применять специальные ткани. Но у газоочистителей с применением электростатических сил есть важный недостаток: такие устройства неприменимы для фильтрации и улавливания взрывоопасных аэрозолей. Например, все мы знаем что такое мука, как она выглядит и каким мертодом ее получают - измельчают и мелят зерно. Мука ведь не горит, верно? Зажгите спичку и киньте в ведро с мукой - спичка тут же потухнет. Но достаточно распылить муку в воздухе, чтобы она находилась во взвешенном состоянии - и эксперименты со спичкой станут опасными для жизни, так как мука во взвешенном состоянии очень взрывоопасна. И не обязательно для взрыва наличие открытого источника пламени, достаточно лишь малой искры. Вот здесь и заключаеться коварный недостаток фильтров с применением элетростатики - в таких устройствах часто бывают электрические "пробои" с образованием искры. Причем предугадать такой "пробой" невозможно. В этих случаях находят применения пылеулавливаюшие устройства с применением жидкости для улавливания.
Эти устройства также получили широкое распространение. Для улавливания аэрозолей в таких устройствах применяют свойства частиц при попадании в жидкость оставаться или растворяться в ней. Конструкций пылеуловителей с использованием жидкости для улавливания менее разнообразны, чем сухих пылеуловителей. Соответственно уменьшается спектр возможностей для их усовершенствования или применения совместных способов для улавливания. Недостатком данного способа улавливания заключаеться в возможности образования высококоррозионных шламов. Также проблемой являеться последующее извлечение частиц из шлама или его применения. Одним из примеров совмещения способов улавливания является инерционно-ударная установка с пластинчатой насадкой.
Рисунок 1 – Модель ударно-инерционного устройства для осаждения аэрозолей: 1- корпус; 2 – рейка; 3 – пластина; 4 – входной патрубок; 5 – слой жидкости; 6 – патрубок для вывода очищенного газа; 7- струна. А – вход газа с взвесями, В – выход очищенного газа.
Кроме всего прочего есть много способов улавливания, которые применяются реже ввиду сложности оборудования и его специфичности. Так существуют аккустические сирены, аппараты со слоем пены, через которую пропускают пылегазовую смесь и прочие. И у каждого есть свои недостатки. Так аккустические сирены весьма хорошо способствуют конгламерации аэрозолей, но совершенно не влияют на ультрадисперсные частицы. Аппараты с пенным слоем хорошо улавливают все виды частиц, но при этом обладают большим гидравлическим сопротивлением и малой производительностью ввиду переодичности работы.
В будущем вполне возможно применение и более экзотических и наукоемких способов улавливания. Например на основе пондеромортного давления света, т. е. давление световых волн на твердые тела. Но пока основным направлением по улучшению качества фильтрации явлется совмещение различных способов улавливания в одном устройстве. Новая идея не появляеться на пустом месте, а являеться продутом переработки нескольких чужих идей, или их совмещения.