Введение

Группа устройств для контроля загрязнения воздуха, устройство для контроля загрязнения.

Системы очистки (например, химические скрубберы, газовые скрубберы) представляют собой разнообразную группу устройств для контроля загрязнения воздуха, которые могут использоваться для удаления частиц и/или газов из промышленных выбросов. Первое применение скруббера для углекислого газа было в подводной лодке Ictíneo I в 1859 году, и они продолжают использоваться для этой цели и сегодня. Традиционно термин "скруббер" относится к устройствам контроля загрязнения, использующим жидкость для очистки газового потока от нежелательных загрязняющих веществ. В последнее время этот термин также применяется к системам, в которых сухой реагент или шлам впрыскиваются в загрязненный выброс для "вымывания" кислых газов. Скрубберы – одни из основных устройств для контроля газообразных выбросов, особенно кислых газов. Скрубберы также могут использоваться для рекуперации тепла из горячих газов посредством конденсации дымовых газов. Они также применяются для обработки больших потоков в солнечных, фотоэлектрических или светодиодных процессах. Существует несколько методов удаления токсичных или коррозионных соединений из выхлопных газов и их нейтрализации.

Сжигание

Сжигание иногда является причиной выброса вредных веществ, но во многих случаях его можно использовать для очистки выхлопных газов, если температура достаточно высокая и имеется достаточное количество кислорода.

Мокрая чистка

Выхлопные газы сгорания могут содержать вещества, считающиеся вредными для окружающей среды, и скруббер может удалять или нейтрализовать их. Мокрый скруббер используется для очистки воздуха, топливного газа или других газов от различных загрязняющих веществ и частиц пыли. Мокрая очистка происходит за счет контакта целевых соединений или твердых частиц с абсорбирующим раствором. Вода является наиболее распространенным растворителем, используемым для удаления неорганических загрязнителей, особенно пыли, но также могут применяться растворы реагентов, специально предназначенные для определенных соединений. В отходящих газах процесса могут также содержаться водорастворимые токсичные и/или коррозионные газы, такие как хлороводород (HCl) или аммиак (NH3). Мокрый скруббер эффективно удаляет эти газы. Эффективность удаления загрязняющих веществ повышается за счет увеличения времени контакта в скруббере или увеличения площади поверхности абсорбирующего раствора с помощью распылительных форсунок, насадочных колонн или аспираторов. При подаче газа в дымовую трубу, мокрые скрубберы могут увеличить содержание влаги в газе, что приводит к образованию видимого шлейфа. Мокрые скрубберы также могут использоваться для рекуперации тепла из горячих газов посредством конденсации дымовых газов, которое может быть использовано, например, для целей центрального отопления. Избыток сконденсированной воды необходимо непрерывно удалять из циркуляционной воды.

Сухое промывание

Сухая или полусухая система очистки, в отличие от мокрой очистки, не насыщает поток дымовых газов, подвергаемый обработке, влагой. В некоторых случаях влага не добавляется, а в других добавляется только то количество влаги, которое может испариться в дымовых газах без конденсации. Поэтому сухие очистители обычно не образуют шлейф пара из дымовой трубы и не требуют обработки/утилизации сточных вод. Системы сухой очистки используются для удаления кислотных газов (таких как SO2 и HCl) преимущественно из источников сжигания. Существует несколько конструкций систем сухой очистки. Однако все они состоят из двух основных секций или устройств: устройства для подачи кислотного газового сорбента в газовый поток и устройства контроля твердых частиц для удаления продуктов реакции, избыточного сорбента, а также любых твердых частиц, уже содержащихся в дымовых газах. Системы сухой очистки классифицируются как инжекторы сухого сорбента (DSI) или абсорберы распылительной сушки (SDA). Абсорберы распылительной сушки также называются полусухими скрубберами или распылительными сушилками. Системы сухой очистки часто используются для удаления пахучих и коррозионных газов на очистных сооружениях. В качестве среды обычно используется активированный оксид алюминия, пропитанный материалами для обработки специфических газов, таких как сероводород. Используемые среды могут смешиваться для обеспечения широкого спектра удаления других пахучих соединений, таких как метилмеркаптаны, альдегиды, летучие органические соединения, диметилсульфид и диметилдисульфид. Инжекция сухого сорбента включает добавление щелочного материала (обычно гидратированной извести, кальцинированной соды или бикарбоната натрия) в газовый поток для реакции с кислотными газами. Сорбент может вводиться непосредственно в несколько различных мест: в процесс сжигания, в дымоход (перед устройством контроля твердых частиц) или в открытую реакционную камеру (если она есть). Кислотные газы реагируют со щелочными сорбентами с образованием твердых солей, которые удаляются в устройстве контроля твердых частиц. Эти простые системы могут обеспечивать лишь ограниченную эффективность удаления кислотных газов (SO2 и HCl). Более высокая эффективность улавливания может быть достигнута за счет повышения влажности дымовых газов (т.е. охлаждения с помощью распыления воды). Эти устройства использовались на установках сжигания медицинских отходов и на некоторых муниципальных мусоросжигательных заводах. В абсорберах распылительной сушки дымовые газы подаются в абсорбирующую башню (сушилку), где они контактируют с мелкодисперсной щелочной суспензией. Кислотные газы поглощаются суспензией и реагируют с образованием твердых солей, которые удаляются устройством контроля твердых частиц. Тепло дымовых газов используется для испарения всех капель воды, оставляя ненасыщенный дымовой газ, выходящий из абсорбирующей башни. Распылительные сушилки способны достигать высокой (80+%) эффективности удаления кислотных газов. Эти устройства использовались на промышленных и коммунальных котлах, а также на муниципальных мусоросжигательных заводах.

Адсорбер

Многие химические вещества могут быть удалены из выхлопных газов также с помощью адсорбирующего материала. Очищаемый газ пропускается через картридж, заполненный одним или несколькими адсорбирующими материалами, подобранными с учетом химических свойств удаляемых компонентов. Этот тип скруббера иногда также называют сухим скруббером. Адсорбирующий материал необходимо заменять после насыщения его поверхности. Важно отметить: адсорбция – это поверхностное явление, а абсорбция включает в себя весь объем материала. Например, активированный уголь – адсорбент, используемый для адсорбции пахучих соединений.

Удаление ртути

Ртуть — высокотоксичный элемент, который обычно содержится в угле и муниципальных отходах. Влажные газоочистители эффективны только для удаления растворимых соединений ртути, таких как окисленная ртуть, Hg2+. Пары ртути в элементарной форме, Hg0, нерастворимы в промывочной жидкости и не удаляются. Поэтому для полного улавливания ртути необходим дополнительный процесс окисления Hg0. Обычно для этого в дымовые газы добавляют галогены. Тип сжигаемого угля, а также наличие установки селективного каталитического восстановления влияют на соотношение между элементарной и окисленной ртутью в дымовых газах и, следовательно, на степень удаления ртути. В июле 2015 года одно исследование показало, что некоторые газоочистители ртути, установленные на угольных электростанциях, непреднамеренно улавливают также выбросы ПАУ (полициклических ароматических углеводородов).

Отходы скрубберных машин

Одним из побочных эффектов промывки (скруббирования) является то, что процесс лишь переводит нежелательное вещество из выхлопных газов в жидкий раствор, твердую пасту или порошкообразную форму. Это требует безопасной утилизации, если повторное использование невозможно. Например, удаление ртути приводит к образованию отходов, которые либо нуждаются в дальнейшей переработке для извлечения ртути, либо должны быть захоронены на специализированных полигонах для опасных отходов, предотвращающих попадание ртути в окружающую среду. Это создает проблемы, поскольку представляет собой серьезную опасность для окружающей среды, и многие предприятия не имеют возможности перерабатывать эти отходы или транспортировать их на полигон. В качестве примера повторного использования, скрубберы на основе известняка на угольных электростанциях могут производить синтетический гипс достаточного качества для изготовления гипсокартона и других промышленных изделий.

Распространение бактерий

Недостаточно ухоженные скрубберы могут распространять бактерии, вызывающие заболевания. Проблема заключается в ненадлежащей очистке. Например, причиной вспышки болезни легионеров в Норвегии в 2005 году стали всего несколько зараженных скрубберов. Эта вспышка привела к 10 смертельным случаям и более чем к 50 случаям заражения.

Скрубберы на судах

Скрабберы впервые были использованы на борту судов для производства инертного газа при эксплуатации нефтяных танкеров. Позднее, в преддверии вступления в силу глобального ограничения содержания серы в 0,5% в 2020 году, Международная морская организация (IMO) приняла руководства по утверждению, установке и эксплуатации очистителей выхлопных газов (систем очистки выхлопных газов) на борту судов для обеспечения соответствия требованиям по содержанию серы, установленным в Приложении VI к Конвенции MARPOL. Государства флага обязаны утверждать такие системы, а государства порта могут (в рамках контроля государства порта) удостоверяться в их исправной работе. Если система очистки работает некорректно (и не соблюдаются процедуры ИМО, предусмотренные для таких случаев), государства порта могут применить санкции к судну. Конвенция Организации Объединенных Наций по морскому праву также наделяет государства порта правом регулировать (и даже запрещать) использование систем очистки с открытым циклом в портах и внутренних водах.