Технология и оборудование для рекуперации газовых выбросов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Уральский государственный лесотехнический университет»
Кафедра ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЗАЩИТЫ БИОСФЕРЫ
Направление подготовки
20.03.01 (280700.62) Техносферная безопасность
Квалификация (степень)
выпускника
Бакалавр
Профиль подготовки
Инженерная защита окружающей среды
Технология и оборудование
для рекуперации газовых выбросов
Разработчики программы:
доцент, к.х.н. Мельник Т.А.
доцент, к.х.н. Горбатенко Ю.А.
Цель преподавания дисциплины - формирование у будущих инженеровэкологов высокого уровня обобщения методологии выбора оборудования и
технологии для защиты атмосферы от загрязнений и для рекуперации уловленных
из газов веществ, грамотного решения инженерных задач с учетом не только
технологической, но и аппаратурной, экономической и экологической их части.
Задачи изучения дисциплины заключаются в следующем:
- дать сведения об основных способах и методах защиты атмосферы от
промышленных пылегазовых выбросах;
- дать обзор основных методов извлечения газообразных и твердых
аэрозольных примесей из промышленных газов (абсорбция, адсорбция,
фильтрация и др.);
- ознакомить с аппаратурных оформлением и особенностями работы
основного пылеочистного оборудования (различные конструкции инерционных
пылеуловителей, циклонов, электрофильтров, скрубберов и т.п.);
- ознакомить с факторами, влияющими на работу и выбор пыле- и
газоочистного оборудования;
- ознакомить с методиками расчета основных аппаратов для защиты
окружающей среды от технологических выбросов.
Дисциплина готовит к решению следующих задач профессиональной деятельности:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
в области проектно-конструкторской деятельности:
участие в проектных работах в составе коллектива в области создания средств обеспечения безопасности и защиты
человека от техногенных и антропогенных воздействий, разработке разделов проектов, связанных с вопросами
безопасности, самостоятельная разработка отдельных проектных вопросов среднего уровня сложности;
идентификация источников опасностей на предприятии, определение уровней опасностей;
определение зон повышенного техногенного риска;
участие в разработке требований безопасности при подготовке обоснований инвестиций и проектов;
участие в разработке средств спасения и организационно-технических мероприятий по защите территорий от природных
и техногенных чрезвычайных ситуаций.
в области сервисно-эксплуатационной деятельности:
эксплуатация средств защиты и контроля безопасности;
выбор известных методов (систем) защиты человека и среды обитания и ликвидации чрезвычайных ситуаций
применительно к конкретным условиям.
в области организационно-управленческой деятельности:
участие в деятельности по защите человека и среды обитания на уровне предприятия, а также деятельности
предприятий в чрезвычайных ситуациях;
участие в разработке нормативно-правовых актов по вопросам обеспечения безопасности на уровне предприятия.
в области экспертной, надзорной деятельности:
проведение контроля состояния средств защиты;
выполнение мониторинга полей и источников опасностей в среде обитания;
участие в проведении экспертизы безопасности, экологической экспертизы.
в области научно-исследовательской деятельности:
участие в выполнении научных исследований в области безопасности под руководством и в составе коллектива,
выполнение экспериментов и обработка их результатов;
анализ опасностей техносферы;
участие в исследованиях воздействия антропогенных факторов и стихийных явлений на промышленные объекты.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Общекультурные компетенции :
ценностно-смысловой ориентацией (понимание ценности культуры, науки, производства, рационального потребления) (ОК-2);
самосовершенствование (сознание необходимости, потребности и способности учится) (ОК-4);
владение культурой безопасности и риск-ориентированным мышлением, при котором вопросы безопасности и сохранения
окружающей среды рассматриваются в качестве важнейших приоритетов в жизни и деятельности (ОК-7);
способность работать самостоятельно (ОК-8);
способность принимать решения в пределах своих полномочий (ОК-9);
способность к абстрактному и критическому мышлению, исследованию окружающей среды для выявления ее возможностей и
ресурсов, способность к принятию нестандартных решений и разрешению проблемных ситуаций (ОК-12);
Профессиональные компетенции:
способность ориентироваться в перспективах развития техники и технологии защиты человека и природной среды от опасностей
техногенного и природного характера (ПК-1);
способность принимать участие в инженерных разработках среднего уровня сложности в составе коллектива (ПК-3);
способность оценивать риск и определять меры по обеспечению безопасности разрабатываемой техники (ПК-4);
способность использовать методы расчетов элементов технологического оборудования по критериям работоспособности и
надежности (ПК-5);
способность принимать участие в установке (монтаже), эксплуатации средств защиты (ПК-6);
способность ориентироваться в основных методах и системах обеспечения техносферной безопасности, обоснованно выбирать
известные устройства, системы и методы защиты человека и природной среды от опасностей (ПК-8);
способность пропагандировать цели и задачи обеспечения безопасности человека и природной среды в техносфере (ПК-11);
способность использовать методы определения нормативных уровней допустимых негативных воздействий на человека и
природную среду (ПК-14);
способность проводить измерения уровней опасностей в среде обитания, обрабатывать полученные результаты, составлять
прогнозы возможного развития ситуации (ПК-15);
способность анализировать механизмы воздействия опасностей на человека, определять характер взаимодействия организма
человека с опасностями среды обитания с учетом специфики механизма токсического действия вредных веществ, энергетического
воздействия и комбинированного действия вредных факторов (ПК-16);
способность контролировать состояние используемых средств защиты, принимать решения по замене (регенерации) средства
защиты (ПК-18);
способность ориентироваться в основных проблемах техносферной безопасности (ПК-19).
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц,
180 часов.
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Лабораторные (практические) занятия
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Проработка тем, выносимых на самостоятельное
изучение (в т.ч. подготовка к текущему тестированию /
практической работе)
Подготовка к лабораторным (практическим) занятиям
Домашние работы (контрольная работа для ЗФ)
Вид промежуточной аттестации:
экзамен
Общая трудоемкость
часы
зачетные единицы
Всего
часов
72
24
48
72
36
180
5
Форма обучения
очное
заочное
72
20
24
48
72
8
12
151
34
72
28
10
36
180
5
16
36
9
180
5
Содержание дисциплины
1. Введение в курс «Технология и оборудование для рекуперации газовых выбросов»
1.1. Цели и задачи дисциплины. Место дисциплины в системе экологических наук. Связь со
смежными дисциплинами. Цели и задачи защиты окружающей природной среды.
1.2. Классификация пылеулавливающих аппаратов. Основные подходы к выбору методы и
аппарата, для обезвреживания отходящих газов. Факторы, влияющие на выбор способа
очистки.
1.3. Проектирование технологических процессов очистки промышленных выбросов. Отбор
газов или воздуха от источника выделения вредных веществ. Подготовка промышленных
выбросов к очистке. Основные характеристики пылеулавливающего оборудования. Оценка
эффективности работы пылеуловителей: определение общей и фракционной степени
очистки.
Содержание дисциплины
2. Технология рекуперации пылевых выбросов
1.. Очистка газов в сухих механических пылеуловителях. Конструкции гравитационных пылеуловителей. Расчет и
область применения многополочных пылеосадительных камер. Факторы, влияющие на процесс очистки.
Конструкции инерционных пылеуловителей. Устройство и принцип действия отстойного газохода, пылевого мешка
и жалюзийного пылеуловителя. Основные факторы, влияющие на эффективность работы. Область применения.
Конструкции центробежных пылеуловителей. Устройство и принцип действия одиночных, групповых и батарейных
циклонов. Циклоны конструкции НИИОГаз, ЛИОТ, СИОТ, ВЦНИИОТ. Факторы, влияющие на процесс осаждения
частиц в циклоне.
2.2. Очистка газов фильтрованием через пористые перегородки. Характеристика промышленных
фильтровальных материалов. Фильтровальные материалы и их основные свойства: газовая нагрузка (скорость
фильтрования), термостойкость, срок службы. Конструкции, устройство и принцип действия фильтров рукавного
типа. Способы регенерации рукавов: обратная продувка, механическое встряхивание, струйная и импульсная
продувка. Конструкции насыпных и жестких фильтров. Электростатические фильтры тонкой очистки. Выбор и
расчет фильтров.
2.3. Очистка газов в электрофильтрах. Конструкции электрофильтров: трубчатые, пластинчатые. Выбор типа и
размеров электрофильтра. Факторы, влияющие на работу электрофильтра. Область применения метода.
2.4. Очистка газов в мокрых пылеуловителях. Принцип работы и конструкции мокрых пылеуловителейскрубберов. Устройства оросителей: форсунки, брызгалки, многоконусные оросители, тарельчатые и дисковые
оросители. Факторы, влияющие на процесс очистки газов в скрубберах. Устройство насадочных и тарельчатых
скрубберов. Типы насадок и тарелок, предъявляемые к ним требования. Гидродинамические режимы работы.
Устройство, принцип работы и область применения скрубберов Вентури, центробежных и ударно-инерционных
пылеуловителей.
2.5. Способы рекуперации уловленной пыли. Основные факторы, влияющие на выбор методы утилизации
уловленной пыли (ликвидация, изоляция, рекуперация). Возможные пути использования промышленных пылей:
использование пыли в качестве целевого продукта; возврат пыли в производство; утилизация пыли, уловленной в
одном производстве, в качестве сырья для другого производства.
Содержание дисциплины
3. Технология рекуперации газовых выбросов
3.1. Очистка отходящих газов от оксида серы (IV). Основные источники загрязнения атмосферы. Экологические
последствия. Особенности абсорбционной очистки отходящих газов от сернистого ангидрида: нерекуперационные и
рекуперационные методы газоочистки. Конструктивное оформление адсорбционного метода. Каталитические методы
обезвреживания газов от оксида серы (IV): пиролюзитный и озоно-каталитический. Факторы, влияющие на выбор
метода.
3.2. Очистка отходящих газов от оксидов азота. Основные источники загрязнения атмосферы. Экологические
последствия. Химические свойства окислов азота. Физико-химические основы окислительных методов обезвреживания
отходящих нитрозных газов: окисление окислов азота в газовой или жидкой фазах с использованием кислорода и
озона; окисление на низкотемпературных катализаторах; окисление жидкими окислителями.
Особенности восстановительных методов обезвреживания отходящих нитрозных газов: термическое разложение в
потоке низкотемпературной плазмы с использованием газообразных, жидких и твердых восстановителей;
каталитическое восстановление; восстановление жидкими восстановителями; перевод в соединения с низкой
температурой разложения.
Особенности сорбционных методов обезвреживания отходящих нитрозных газов: абсорбция щелочами;
адсорбционные методы очистки. Физико-химические основы методы и технологическое оформление процесса.
3.3. Очистка отходящих газов от сероводорода и сероуглерода. Основные источники загрязнения атмосферы.
Экологические последствия. Физико-химические основы и технологическое оформление абсорбционных методов
очистки газов от сероводорода. Физико-химические основы и технологическое оформление адсорбционных методов
очистки газов от сероводорода: гидроксидом железа (III), активированными углями, цеолитами и сорбентами,
полученными на основе оксидов цинка и меди.
Физико-химические основы и технологическое оформление адсорбционных методов очистки газов от сероуглерода:
особенности обезвреживания в адсорберах с кипящим и неподвижным слоем адсорбента. Комплексный метод
одновременного обезвреживания сернистных газов.
3.4. Очистка отходящих газов от галогенов. Основные источники загрязнения атмосферы. Экологические
последствия. Физико-химические основы и технологическое оформление абсорбционных и адсорбционных методов
очистки газов от хлор- и фторсодержащих соединений.
Содержание лабораторных занятий
Наименование раздела
дисциплины (модуля)
Введение в курс «Технология и оборудование
для рекуперации газовых выбросов»
Введение в курс «Технология и оборудование
для рекуперации газовых выбросов»
Введение в курс «Технология и оборудование
для рекуперации газовых выбросов»
Технология рекуперации пылевых выбросов
Технология рекуперации газовых выбросов
Технология рекуперации газовых выбросов
Технология рекуперации газовых выбросов
Технология рекуперации пылевых (газовых)
выбросов
Наименование лабораторных
(практических) работ
Отбор проб и определение в них загрязняющих
компонентов (аммиак, кислород)
Определение влажности газового потока
Исследование
физико-механических
свойств
аэрозольных частиц
Исследование
эффективности
работы
двухступенчатой циклонной установки
Изучение равновесия в системе газ-раствор и
определение поглотительной способности сорбентов
Очистка газа в многоступенчатой абсорбционной
установке
при
различных
гидродинамических
режимах работы
Исследование процесса периодической адсорбции
примеси токсичного газа из загрязненного воздуха
Игровое
проектирование
«Разработка
технологической схемы обезвреживания пылегазовых
выбросов промышленных предприятий различных
отраслей
промышленности
(металлургической,
химической, нефтеперерабатывающей и др.)»
Лист контрольных мероприятий для студента очной формы обучения
1. Введение в курс «Технология и
оборудование для рекуперации
газовых выбросов»
2. Технология рекуперации
пылевых выбросов
3. Технология рекуперации
газовых выбросов
Обязательный минимум для
допуска к экзамену
Выполнение
практической
работы
Выполнение
лабораторной
работы
Выполнение
индивидуального
задания
Текущее
тестирование
Перечень и содержание
разделов дисциплины
Посещаемость
лекционных занятий
Текущая аттестация
Максимально
возможная
сумма баллов
0-9
0-1
1
0-3
2
0-1
0
10
0-3
0-2
9
0-9
0-2
11
12
2
30
17