Газоочищення

Коротко

• Тверді й рідкі частинки вловлюють осадженням, відцентровою силою (циклони), фільтруванням, мокрим промиванням та в електричному полі.
• Газоподібні домішки видаляють абсорбцією, хемосорбцією, адсорбцією, охолодженням, каталітичними перетвореннями.
• Справні рукавні фільтри затримують 99 % і більше пилу; мокре сіркоочищення на ТЕС прибирає понад 90 % діоксиду сірки.
• Перша велика установка сіркоочищення на електростанції запрацювала 1931 року в Лондоні (Баттерсі).

Димова труба теплової електростанції чи цементного заводу видає не лише вуглекислий газ і водяну пару. Без очищення з неї летіли б тонни золи й сажі, а також діоксид сірки, з якого в атмосфері утворюються кислотні дощі. Газоочищення — це ланцюжок апаратів між топкою чи піччю і трубою, який має перехопити більшу частину цих домішок.

Уловлювання частинок

Для пилу, золи й крапель застосовують кілька принципів, часто послідовно:

• осадження під дією сили тяжіння в пилоосаджувальних камерах — найпростіший спосіб для великих частинок;
• циклони — газ закручують у вихор, важкі частинки відкидає до стінки, вони сповзають у бункер, а очищений потік виходить через центральну трубу. Батарея з багатьох малих циклонів очищає краще за один великий, але потребує більше енергії;
• рукавні (тканинні) фільтри — газ проходить крізь тканинні чи повстяні рукави. Справні установки затримують 99 % і більше пилу навіть найдрібніших фракцій. Рукави регулярно очищають струшуванням, зворотним продуванням або імпульсами стисненого повітря;
• мокре очищення у скруберах, де газ промивають водою чи розчином;
• електрофільтри — частинки заряджаються в коронному розряді й осідають на заземлених електродах. Заявку на патент першого такого апарата 1907 року подав американський хімік Фредерік Коттрелл з Каліфорнійського університету в Берклі.

Очищення від газоподібних домішок

Шкідливі гази вловлюють іншими методами:

Метод	Суть
Абсорбція	розчинення домішки в рідині
Хемосорбція	поглинання з хімічною реакцією, наприклад SO₂ вапняковою суспензією
Адсорбція	осадження молекул на поверхні пористого твердого тіла (активоване вугілля, цеоліти)
Охолодження (конденсація)	виділення парів при зниженні температури
Каталітичні методи	перетворення домішок на нешкідливі сполуки на каталізаторі

Сіркоочищення димових газів

Найпоширеніший приклад хемосорбції — десульфуризація на вугільних електростанціях. У мокрих скруберах газ зрошують суспензією вапняку або вапна, іноді морською водою; так прибирають понад 90 % діоксиду сірки, а побічним продуктом є гіпс. Сухі й напівсухі способи (розпилювання суспензії, вдування порошку гашеного вапна) старих поколінь давали менше 80 %, новіші — близько 90 %.

Першу велику установку такого типу 1931 року збудували на електростанції Баттерсі в Лондоні. Масово сіркоочищення поширилося з 1970-х років, передусім у США та Японії; на межі XX і XXI століть у 27 країнах працювало 678 таких установок.

Очищені гази теж потребують контролю: ефективність усіх апаратів залежить від складу пилу, температури, вологості й швидкості потоку, тож газоочисні споруди налаштовують під конкретне виробництво.

Запитання

Чим електрофільтр відрізняється від рукавного фільтра?

Рукавний фільтр пропускає газ крізь тканинні мішки, на яких осідає шар пилу, що й сам стає фільтрувальним шаром. Електрофільтр не має тканини: частинки заряджаються в коронному розряді й притягуються до заземлених осаджувальних пластин, з яких пил періодично струшують.

Куди дівається сірка після очищення димових газів?

При мокрому вапняковому способі діоксид сірки зв'язується в сульфіт кальцію, який можна окиснити до гіпсу й продати будівельникам. Інший шлях — мокрий сірчанокислотний процес, де сірку отримують у вигляді товарної сірчаної кислоти.

Див. також

• Аспірація Фізіологія: вдихання їжі, рідини, шлункового вмісту чи предмета в трахею й легені.
• Абсорбер Абсорбція — поглинання газу всім об’ємом рідини, на відміну від адсорбції, що відбувається на поверхні твердого тіла.
• Водоочищення Поверхневу воду освітлюють, знебарвлюють і знезаражують; підземну воду доброї якості часто лише знезаражують.
• Біофільтр Очищення роблять не зерна завантаження, а біоплівка з бактерій, грибів та інших організмів, що наростає на їхній поверхні.
• Розділ «Екологія та охорона природи» Взаємодія організмів із середовищем, природоохоронні території та заходи.

Джерела

1. Flue-gas desulfurization — Wikipedia (англійська)
2. Electrostatic precipitator — Wikipedia (англійська)
3. Baghouse — Wikipedia (англійська)
4. Cyclonic separation — Wikipedia (англійська)

Статтю написано редакцією словника за наведеними джерелами; дати й факти звірено між ними. Якщо джерела розходяться, це сказано в тексті.