تصفيه هوا

معرفی روشهای کنترل آلودگی‌های خروجی از دودکش واحدهای صنعتی و غیرصنعتی

 

آلاینده‌های خروجی از دودکش به دو نوع عمده یعنی ذرات و گازها تقسیم می ‌شوند. در این نوشتار خلاصه شده، به معرفی انواع روشها و مکانیسم‌های کاهش آلودگی دودکش‌ها می‌پردازیم.

 

در صنایع مختلف، کنترل گرد و غبار و ذرات خروجی از سيستمهاي صنعتي به چند روش انجام می‌گیرد:

• جدا کننده‌های سیکلونی
• فیلتر‌های پارچه‌ای
• جمع آوری کننده‌های تر
• رسوب دهنده‌های الکترواستاتیک

 

جدا كننده سيكلوني

جمع آورنده‌های سیکلونی دستگاههایی برای پاکسازی گازها از ذرات معلق هستند كه با به کار گیری نیروی سانتریفوژی توسط به چرخش در آوردن جریان گاز، ذرات معلق (اعم از جامد یا مایع) از جریان گاز جدا می‌شود. در این نوع دستگاههای کنترل، بر اثر نيروي گريز از مركز، ذرات به دیواره خارجی سیکلون پرتاب شده و از دیوار به سمت مخروط پایین هدایت شده و وارد قیف انتهایی می‌گردند. سیکلونها برای حذف ذرات 10 میکرومتری یا بالاتر بکار می‌روند و در مجموع سیکلونها به ندرت بازدهی بیش از 90 درصد دارند اما بدليل سادگي از آنها استفاده مي‌شود.

 

فیلتر‌های پارچه‌ای

فیلتراسیون یکی از گسترده ترین و قدیمی ترین روشهای جداسازی ذرات معلق از جریان گاز حامل می‌باشد. یک فیلتر ساختمان خلل و فرج دار فشرده است که گاز از میان منافذ آن عبور کرده و ذرات معلق در فیلتر بجا می‌ماند. بسته به محل به کارگیری و درصد بازدهی مورد انتظار می‌توان از انواع مختلف فیلتر استفاده نمود.

فیلتر‌های پارچه‌ای کیسه‌ای كه به صورت آویزان در ردیف‌های متعدد قرار می‌گیرند نمونه‌اي از آنها مي‌باشند. بازدهی آنها 99 تا 99.99 برای ذرات معلق می‌باشد. جنس آنها از پشم، نمد و مواد بافته شده متعدد است که بر اساس تحمل آنها نسبت به گرما و سایر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی گاز و فرایند تعیین می‌گردد. افت فشار و اندازه بزرگ از معایب فیلتر‌های پارچه‌ای است. پاکسازی فیلترها به سه شکل انجام می‌پذیرد.

• تکان دادن یا لرزش مکانیکی
• جت‌های ضربه‌ای (جت فشار)
• جریان هوای معکوس

معمولاً نوع لرزشی بعلت کم هزینه بودن در حجم هوای عبوری كم کاربرد بیشتری دارد. در جت ضربه‌ای در یک زمان مناسب حجمی از هوای فشرده وارد سیستم شده و به ذرات چسبیده به فیلتر ضربه‌ای را وارد می‌کند. چنانچه فیلتر‌های پارچه‌ای برای جداسازی خاکستر استفاده شود بهتر است برای پاکسازی از جریان معکوس هوا استفاده کرد. برای جلوگیری از انسداد و کاهش عمر پارچه فیلتر باید 50 تا 75 درجه سانتیگراد بالای درجه حرارت نقطه شبنم باشد.

 

جمع آورنده هاي تر

جمع‌آورنده‌هاي تر هم برای حذف ذرات و هم برای گازهای آلاینده بکار می‌روند. در این سیستم‌ها یک مایع که معمولاً آب است برای به دام انداختن ذرات گرد و غبار و یا افزایش اندازه ذرات معلق بکار می‌رود. ذرات مایع و جامد در محدوده 0. 1 تا 20 میکرومتر به طور موثری جدا می‌شوند. بر این اساس سه نوع از این جمع آورنده‌ها وجود دارند كه عبارتند از شوینده با اتاقک اسپری، شوینده سیکلونی و شوینده ونتوری.

شوینده‌های اسپری یکی از ساده ترین وسایل جمع آوری ذرات به صورت مرطوب هستند. گاز آلوده از پایین به بالا حرکت کرده و قطرات مایع توسط نازلهایی به درون گاز پاشیده می‌شود و با ذرات ایجاد کلوئید می‌نماید. در این نوع شوینده‌ها آب به صورت گردشی مورد استفاده قرار می‌گیرد بنابراین به یک حوضچه ته نشینی نیز برای پاکسازی آب نیاز می‌باشد.

در شوینده‌های سیکلونی تعداد زیادی نازل در داخل یک سیکلون تعبیه می‌گردد. گاز آلوده از قسمت پایین سیلندر وارد می‌شود آب از میان یک میله که نازلها بر روی آن طراحی شده‌اند پاشیده می‌شود. بازدهی سیکلونهای مرطوب 100 درصد برای قطرات 100 میکرومتری و بالاتر، بازدهی 99 درصد برای 50 تا 100 میکرومتری و 90 تا 98 درصدی برای قطرات 5 تا 50 میکرومتری می‌باشد.

شوینده‌های ونتوری یک کانال دایره‌ای یا چهار گوش است که به یک گلوگاه باریک منتهی می‌شود. در ناحیه گلوگاه سرعت اضافه شده و فشار کاهش می‌یابد. سرعت بالای گاز، مایع تزریق شده در ناحیه گلوگاه را به صورت اتمیزه در می‌آورد. در مقایسه با سایر جمع آورنده‌های تر و خشک افت فشار اين سيستم قابل توجه است اما مزیت عمده این روش بازدهی بالاي حذف برای ذرات ریز است. بازدهی می‌تواند برای ذرات زیر میکرون به 99 درصد و برای ذرات تا 5 میکرون به 99.5 درصد می‌رسد. گاهي برای بازدهی بالاتر ونتوری‌ها از یک سیکلون به صورت سری با ونتوری استفاده می‌شود. در شكل زير يك ونتوري كه با يك سيكلون تركيب شده ديده مي‌شود. در كل مزاياي شوينده هاي تر عبارت است از فضای کوچک مورد نیاز، توانایی حذف گازها به خوبی ذرات، توان استفاده از گاز با دما و رطوبت بالا و هزینه اولیه پایین و معايب آن عبارت است از مشکلات دفع لجن تولیدی، احتمال خوردگی، تیرگی حاصل از بخار آب، افت فشار و خطر یخزدگی در فصول سرد.

 

 

رسوب دهنده‌های الکترواستاتیک

در این دستگاهها ذرات باردار شده و توسط قطب مخالف خود جذب می‌شوند. این روش یکی از مهمترین روشهای پاکسازی صنعتی بشمار می‌رود. بازدهی آنها 90 تا 99 درصد است. بدلیل مزایای این روش امکان استفاده از آنها در صنایع مختلف خصوصاً نیروگاهها وجود دارد. شکلهای متداول این دستگاهها نوع لوله‌ای و نوع صفحه‌ای می‌باشد. ارتفاع صفحات الکترود 9 تا 12 متر و عرض 7.5 تا 9 متر است و مسیر عبور گاز حدود 20 تا 25 سانتیمتر است بنابراین اگر سرعت عبور گاز را بطور متوسط 2.5 متر بر ثانیه در نظر بگیریم دبی گاز عبوری 5 متر مکعب بر ثانیه خواهد بود که در صورت دبی بالاتر می‌بایست تعداد صفحات را افزایش دهیم.

انتخاب دستگاههای کنترل ذرات

در انتخاب دستگاههای کنترل ذرات باید دستگاهها به گونه‌ای طراحی شوند که ظرفیت حذف 10 درصد بالاتر از بار ذرات خروجی از فرایند صنعتی را داشته باشند. سیکلونها موقعي انتخاب مي‌شوند كه ذرات درشت باشند، غلظت ذرات بالا باشد و بازدهی بسیار بالا مورد نیاز نباشد. اسکرابرهای تر موقعي انتخاب مي‌گردند كه ذرات ریز باشند، بازدهی نسبتاً بالا مورد نیاز باشد، رطوبت اشکالی ایجاد نکند و حذف گاز و ذرات تواماً مورد انتظار باشد. فیلترهای پارچه‌ای موقعي كه بازدهی بسیار بالا حتی برای ذرات چند میکرونی مورد نظر باشد، حجم گاز زياد نباشد و گاز دارای دمایی بالاتر از نقطه شبنم باشد استفاده مي‌شوند.

معیارهای زیر برای انتخاب سیستم کنترل مناسب، مفید است :

 

1) سیکلونها

ذرات درشت باشند، غلظت ذرات بالا باشد، بازدهی بسیار بالا مورد نیاز نباشد.

 

2) اسکرابرهای تر

ذرات ریز باشند، بازدهی نسبتاً بالا مورد نیاز باشد، سرد شدن گاز مورد نیاز باشد و رطوبت اشکالی ایجاد نکند، گازها قابل احتراق باشند، حذف گاز و ذرات تواماً مورد انتظار باشد.

 

3) فیلترهای پارچه‌ای

بازدهی بسیار بالا حتی برای ذرات چند میکرونی مورد نظر باشد، مواد پر ارزش را بخواهیم به صورت خشک بازیافت کنیم، گاز همیشه دارای دمایی بالاتر از نقطه شبنم باشد، دما نسبتاً پایین باشد، حجم گاز بطور معقولی پایین باشد.

 

4) رسوب دهنده‌های الکترواستاتیک

بازدهی بالا برای ذرات حدود میکرون مورد نظر باشد، حجم بالایی از گاز را بخواهیم تصفیه کنیم، هدف جمع آوری مواد پر ارزش باشد.

 

1.   روشهای حذف گازهای دودکش

برای کنترل گازها و بخارات روشها و مکانیسمهای مختلفی شامل میعان، جذب سطحی، جذب و سوزاندن به کار می‌رود. در اینجا برخی از روشهای متداول حذف و کنترل آلاینده‌های گازی از خروجی دودکش واحدهای صنعتی و غیرصنعتی ارائه می‌شود :

 

1.1.     کنترل اکسیدهای گوگرد

به طور کلی برای کنترل SO₂ می‌توان روشهای ذیل را به کار برد.

- استفاده از سوختهای کم گوگرد

- استفاده از گاز طبیعی

- تزریق سنگ آهک به دو صورت خشک و مرطوب

- اکسیداسیون کاتالیزوری با کمک پنتا اکسید وانادیوم

- شستشو با سدیم قلیایی

 

سیستمهای مربوط به کنترل آلودگی اکسیدهای گوگرد تحت عنوان واحدهای گوگردزدایی از دود خروجی شناخته شده و شامل روشهای متعدد ازجمله زدایش خشک، تر و قلیایی می‌باشند.

 

1.2.     کنترل اکسیدهای نیتروژن

برای کنترل NOx روشهای کلی زیر وجود دارد :

- احتراق با هوای اضافی کم برای کاهش تولید اکسید‌های ازت

- احتراق دو مرحله‌ای

- گردش مجدد گاز دودکش

- تغییر طرح مشعل

- استفاده از شستشو دهنده‌های تر می‌تواند علاوه بر SO₂ میزان 20 درصد NOx را نیز کاهش دهد.

- استفاده از کاتالیزور

 

1.3.     کنترل مونو اکسید کربن

مونو اکسید کربن اصولا محصول احتراق ناقص است. این وضعیت ممکن است در موقعیت‌هایی که کمبود اکسیژن یا کاهش دما وجود دارد اتفاق بیفتد. معمولاً در صورتی که این گاز تولید شود، اگر در طول مسیر حرکت گاز، دما و هوای اضافی به میزان لازم وجود داشته باشد، اکسیژن با مونو اکسیدکربن واکنش داده و تبدیل به دی اکسید کربن می‌شود. در صورتی که میزان این آلاینده در خروجی بالا باشد، لازم است شرائط مسیر جریان و هوادهی کنترل و اصلاح گردد.

 

2.   آلودگی هوای محیط‌های بسته

ذرات معلق، مونواکسید کربن، دی اکسید گوگرد، اکسید‌های ازت و طیفی وسیع از ترکیبات آلی فرار از جمله آلاینده‌های اماکن صنعتی و حتی مسکونی به شمار می‌روند. وجود ترکیبات آلاینده آلی مانند هیدروکربن‌های آلیفاتیک در هوا باعث آلرژی، مسمومیت‌های خونی و عصبی و کم خونی می‌گردند. هیدروکربن‌های حلقوی علاوه بر این اثرات سبب سرطانزایی و اثرات سمی بر کبد و کلیه خواهد شد.

 

کنترل آلودگی در محیط‌های بسته به طرق مختلف انجام می‌پذیرد :

1- کنترل منبع آلودگی

2- بهبود تهویه

3- استفاده از فناوری‌های تصفیه هوا

نظرات شما عزیزان: