Разработка и исследование мокрого электрофильтра для очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений от сероводорода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат наук Жеребцов, Борис Викторович

• Жеребцов, Борис Викторович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Жеребцов, Борис Викторович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Проблема очистки воздуха в промышленном животноводстве от сероводорода

1.2 Существующие методы и технические средства очистки воздуха от сероводорода

1.3 Требования к системам очистки рециркуляционного воздуха

1.4 Анализ процессов очистки воздуха в мокром электрофильтре

1.4.1 Коронный разряд и электрическая очистка воздуха

1.4.2 Очистка воздуха от пыли и микроорганизмов

1.4.3 Очистка воздуха от вредных газов

1.5 Выводы и задачи исследования

1.5.1 Выводы из анализа состояния вопроса

1.5.2 Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАСЧЁТА ЭФФЕКТИВНОСТИ МОКРОГО ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА ОТ СЕРОВОДОРОДА

2.1 К методике расчёта основных конструктивных и технологических параметров мокрого электрофильтра

2.2 К определению активной длины осадительного электрода мокрого электрофильтра

2.3 Анализ процесса очистки воздуха от сероводорода мокрым электрофильтром

2.4 Математическая модель расчёта загрязнения воздуха

Основные результаты и выводы

ГЛАВА 3. ПРОГРАММЫ И МЕЛ ОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Экспериментальные исследования в лабораторных условиях

3.1.1 Программа исследований

3.1.2 Экспериментальный стенд

3.1.3 Методики исследований

3.2 Экспериментальные исследования в производственных условиях

3.2.1 Программа исследований

3.2.2 Экспериментальный стенд

3.2.3 Методики исследований

Основные результаты и выводы

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Результаты экспериментальных исследований в лабораторных условиях

4.1.1 Исследование зависимости естественного распада сероводорода в режиме «0»

4.1.2 Исследование зависимости эффективности очистки от сероводорода в режиме «С»

4.1.3 Исследование зависимости эффективности очистки от сероводорода в режиме «А»

4.1.4 Исследование зависимости эффективности очистки от сероводорода в режиме «М»

4.1.5 Исследование зависимости влияния скорости воздушного потока на эффективность очистки от сероводорода в режимах «С», «А» и «М»

4.1.6 Исследование зависимости влияния концентрации абсорбента на эффективность очистки от сероводорода в режимах «А» и «М»

4.1.7 Исследование зависимости влияния скорости воздушного потока и концентрации абсорбента на эффективность очистки от сероводорода в режимах «А» и «М»

4.1.8 Исследование влияния мощности коронного разряда на эффективность очистки от сероводорода в режиме «М»

4.2 Результаты производственного эксперимента в условиях секции №17 свинокомплекса ООО «Согласие»

4.2.1 Результаты исследования эффективности очистки воздушной среды секции №17 для содержания порасят на откорме (2-4) в режимах «С», «А»

и «М»

4.2.2 Эмпирическая модель зависимости эффективности МЭФ от концентрации

абсорбента и скорости воздушного потока

Основные результаты и выводы

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ ОТ СЕРОВОДОРОДА

5.1 Оценка технико-экономической эффективности

5.2 Определение годового экономического эффекта от внедрения системы

электрофильтрации рециркуляционного воздуха в свинарнике

Основные результаты и выводы

Основные выводы

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование мокрого электрофильтра для очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений от сероводорода»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования

Обеспечение продуктами питания населения земного шара - самая острая проблема современного общества. Она является комплексной, поскольку включает в себя многочисленные факторы, находящиеся между собой в сложном взаимодействии: демографический, экологический, экономический, технологический, социально-политический и моральный. Главная дилемма будущего - стремительный и неравномерный рост народонаселения. По экспертным оценкам, население Земли вырастет с 7 млрд чел. в 2010 г. до 9 млрд к 2050 г., т.е. прирост составит 38%. Для обеспечения сбалансированного протеинового питания населения ежегодное производство мяса должно возрасти с нынешних 229 млн. т до 465 млн. т в 2050 г. (203%), а молока - соответственно с 580 до 1043 млн. т (180%) [1].

Современные технологии мясного животноводства индустриального типа позволяют в короткие сроки не только количественно увеличить объемы отечественного производства мяса, но и снизить его себестоимость. В условиях более низких, чем в зарубежных странах, стоимости кормов, энергоносителей и уровня заработной платы, продукция отечественного мясного животноводства сможет обладать не только абсолютной конкурентоспособностью по сравнению с импортом, но и также и потенциалом для экспорта в зарубежные страны [2-6].

Основной задачей данной отрасли является обеспечение продовольственной безопасности страны, ориентиры для осуществления которой обозначены утверждённой приказом Министра сельского хозяйства государственной программой «Развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013 - 2020 годы».

В современном промышленном мясном животноводстве одной из нерешенных проблем остается создание оптимальных условий содержания животных. При высокой концентрации поголовья на единицу площади

состояние и состав воздуха ухудшаются. В результате увеличивается падёж, снижается прирост массы и сохранность животных, возрастает риск распространения аэрогенных инфекций. В процессе жизнедеятельности животных в замкнутом помещении воздух загрязняется аммиаком, сероводородом, углекислым газом, органическими соединениями и пылью [7, 8, 9].

Также необходимо учитывать, что животноводческая отрасль является довольно энергоёмкой: в структуре себестоимости свинины и продукции птицеводства затраты на энергоресурсы составляют 10 - 15% и 7 - 9% при производстве молока. В свою очередь основная часть энергии, около 50 %, расходуется на поддержание нормируемого микроклимата [10].

Вентиляционный воздух, подаваемый в животноводческие помещения в холодные периоды года необходимо подогревать. В то же время из помещений помимо вредных веществ с вентиляционным воздухом в атмосферу выбрасывается значительное количество теплоты. Основные теплопотери в животноводческих помещениях - это теплопотери на воздухообмен. В животноводстве они составляют около 90 % от общих теплопотерь зданий [11,12].

Таким образом в условиях интенсивного развития промышленного животноводства важной инженерной задачей является создание таких вентиляционно - отопительных систем (ВОС), которые бы обеспечивали необходимые зоогигиенические условия содержания животных в сочетании с комплексом научных и практических мероприятий, снижающих энергозатраты на создание микроклимата.

Перспективным способом повышения экономичности ВОС является утилизация теплоты, удаляемой из помещения с вентиляционным воздухом. Одним из методов утилизации теплоты животноводческого помещения является рециркуляция воздуха. Однако при этом происходит накопление пыли, микроорганизмов и вредных газов в воздушной среде помещения, а также влаги и углекислого газа. Таким образом, необходимо проводить

высокоэффективную очистку и обеззараживание рециркуляционного воздуха от вышеперечисленных загрязнителей.

В предыдущих исследованиях [13-20] подробно рассмотрены и проанализированы способы очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений от пыли, микроорганизмов и вредных газов, в частности от аммиака. Однако, вопрос очистки воздуха от сероводорода, который является одним из самых вредных газов животноводческих помещений, рассмотрен не полно.

Таким образом, целью дальнейших исследований является разработка мероприятий по созданию высокоэффективного способа очистки рециркуляционного воздуха от сероводорода, а также повышение эффективности по очистке воздуха от пыли, микроорганизмов и аммиака.

Цель исследования: повышение эффективности процесса очистки воздуха животноводческих помещений от сероводорода мокрым электрофильтром за счет использования в качестве жидкости, омывающей осадительные электроды, раствора медного купороса.

Для достижения данной цели были сформулированы следующие задачи исследования.

Задачи исследования:

1. Провести критический анализ и сравнение способов и методов очистки воздуха от сероводорода.

2. Провести теоретический анализ процесса очистки рециркуляционного воздуха мокрым электрофильтром от сероводорода.

3. Экспериментально установить закономерности влияния концентрации медного купороса в омывающей осадительные электроды мокрого электрофильтра жидкости на эффективность очистки воздуха от сероводорода в лабораторных условиях.

4. Разработать методику расчета основных конструктивных и технологических параметров мокрого электрофильтра.

5. Провести производственные испытания опытного образца мокрого электрофильтра и оценить технико-экономическую эффективность его применения.

Объект исследования: процессы очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений от сероводорода мокрым электрофильтром.

Предмет исследования: закономерности процессов очистки воздуха от сероводорода в мокром электрофильтре, взаимосвязь технических характеристик мокрого электрофильтра с его основными технологическими и конструкционными параметрами.

Методологическая и теоретическая основа исследования: в основу данной работы легли труды, внёсшие неоценимый вклад в развитие науки об электроочистке и электрообеззараживании воздуха, таких учёных как Басова А. М., Изакова Ф. Я., Файна В. Б., Возмилова А. Г., Байдукина Ю. А., Першина А. Ф, Кирпичниковой И. М., Смернягина Е. В., Андреев Л.Н., Ивановой С. А., Звездаковой О. В., Деля М. В., Любайкина С. Н., Илимбетова Р. Ю. и других ученых, внесших неоценимый вклад в развитие науки об электроочистке и электрообеззараживании воздуха в технологических процессах АЕОС.

Достоверность полученных результатов: достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается использованием: известных теоретических положений и апробированных экспериментальных методов исследований; математической модели, дифференциальных и алгебраических уравнений, составленных на ее основе и их решения.

Научная новизна:

Получены аналитические зависимости степени очистки воздуха от сероводорода в МЭФ: за счет окисления сероводорода озоном; с учетом совместной взаимосвязи озона и омывающей жидкости с сероводородом.

Получены экспериментальные данные о кинетике снижения концентрации сероводорода в замкнутом объеме в зависимости от режима работы мокрого электрофильтра.

Получены результаты комплексных испытаний опытного образца мокрого электрофильтра, работающего в режиме очистки рециркуляционного воздуха в помещении, для содержания поросят на откорме (2 - 4).

Новизна технического решения защищена патентом РФ на полезную модель.

Апробация работы: результаты исследований докладывались, обсуждались и получили одобрение на ежегодных научных конференциях ЧГАА (Челябинск, 2012-2013 гг.) и ГАУСЗ (Тюмень, 2009-2013 гг.).

Публикации: основное содержание диссертации опубликовано в пяти научных статьях, три из которых в изданиях, рекомендуемых ВАК. Получен патент на полезную модель.

Структура и объем диссертации: диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы (из 97 наименований), 3 приложений и содержит 116 страницы основного текста, в т. ч. 28 рисунка и 5 таблиц.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Проблема очистки воздуха в промышленном животноводстве от

сероводорода

Животноводство - одна из важнейших отраслей сельского хозяйства, удовлетворяющих потребности населения в продуктах питания, а также обеспечивающих сырьем различные отрасли промышленности.

Современное сельскохозяйственное производстворазвивается по пути индустриализации, концентрации и специализации[21]. Рост производства продуктов животноводства предполагается достигнуть главным образом за счет повышения продуктивности скота и птицы, роста поголовья, эффективного использования кормов, значительного улучшения условий содержания животных и их кормления, совершенствования племенной работы, механизации и автоматизации основных производственных процессов [22]. Эти процессы приводят к появлению новых прогрессивных технологий и методов ведения хозяйства, способствуют снижению себестоимости продукции и повышению ее качества.

Не стоит забывать и о том, что животноводство является и очень энергоемкой отраслью сельского хозяйства. Среднегодовое потребление энергии составляет более 9 млн. т. у.т. [23]. Вследствие этого, не маловажной задачей в развитии животноводства встает и применение энергосберегающих технологий [24].

Для современного метода ведения животноводства, характерны высокая концентрация и плотность размещения животных. Это приводит к тому, что внутри животноводческих помещений в результате жизнедеятельности животных выделяется значительное количество различных вредно действующих веществ. Концентрация пыли, микроорганизмов и вредно действующих газов (аммиак, сероводород, углекислый газ, кишечные газы и др.) в животноводческих и помещениях

зависит от ряда факторов и, как правило, значительно превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) [25-29].

В настоящее время снижение уровня вредных примесей в воздухе животноводческих комплексов до рекомендованных значений осуществляется за счет механической принудительной приточно-вытяжной вентиляции. При этом в воздушный бассейн комплексов непрерывно выбрасывается большое количество различных загрязнений [30, 31, 32]. Так, вытяжной системой вентиляции, при павильонном расположении зданий в комплексе на 10 тыс. телят за холодный период года из помещений удаляется 103,9 млрд. микробных тел, 6,2 кг пыли, 23 кг аммиака; на комплексах на 2. тыс. зов - 8,7 млрд. микробных тел., пыли - 0,75 кг, аммиака - 4,8 кг, влаги в виде аэрозолей - 2058 кг [33]. На птицекомплексе с поголовьем 480 тыс. кур-несушек к ежесуточно вытяжной вентиляцией выбрасывается более 480 кг пыли в летний период и 140 кг зимой [26]. А в целом, ежегодно из помещений животноводческих ферм отрасли требуется удалить 166 млрд м"

3 3

водяных паров, 39 млрд м углекислого газа, 1,8 млрд м аммиака, 700 тыс. м сероводорода, 82 тыс. т пыли, патогенную микрофлору. В результате этого загрязнения, выбрасываемые в воздух с животноводческих объектов, могут служить источником аэрогенного распространения условно патогенной и патогенной микрофлоры, создавать угрозу переноса возбудителей инфекционных болезней с одного объекта на другой. Не менее важное значение имеют и запахи, далеко распространяющиеся от животноводческих объектов. Специфические запахи, особенно свиноводческих и птицеводческих объектов, распространяются в зависимости от сезона года на значительные расстояния: зимой — до 0,5 км, летом —- до 3,5—5 км [13, 34, 35].

Также с вытяжным воздухом в окружающую среду выбрасывается огромное количество тепловой энергии. Для удаления вредностей, образующихся в животноводческих помещениях, на вентиляцию расходуется около 2 млрд кВт-ч электроэнергии в год, на обогрев помещений

дополнительно идет1,8 млрд кВт-ч, 0,6 млн м природного газа, 1,3 млн т жидкого и 1,7млн т твердого топлива. Общие затраты энергии на микроклимат составляют до 3 млн т у.т. в год, что равняется 32 % всей энергии, потребляемой в отрасли животноводства[23, 36]. Потери удаётся снизить, при использовании вентиляционных систем с теплообменниками, но в виду наличия к них недостатков (низкий КПД, быстрое ухудшение эксплуатационных характеристик в процессе работы), они не нашли в сельском хозяйстве широкого распространения.

Вследствие больших выбросов в окружающую среду различных загрязнений и тепловой энергии современное промышленное животноводство столкнулись с рядом серьезных проблем, без решения которых невозможно дальнейшее успешное развитие данных отраслей. Это, прежде всего (рис. 1.1) проблема очистки и обеззараживания воздуха. Решение ее позволит осуществить:

- энерго- и ресурсосбережение;

защиту комплексов от проникновения и распространения инфекционных заболеваний аэрогенным путем;

- защиту окружающей среды в зоне размещения животноводческих комплексов.

ОЧИСТКА ВОЗДУХА ОТ ПЫЛИ И МИКРООРГАНИЗМОВ

ОЧИСТКА ВОЗДУХА ОТ ДЕЗИНФЕКТАНТОВ, АНТИБИОТИКОВ И ВАКЦИНЫ

ДЕЗОДАРАЦИЯ ВОЗДУХА

ОЧИСТКА ВОЗДУХА ОТ МИКРОФЛОРЫ (ГРИБЫ, БАКТЕРИИ, ВИРУСЫ)

ЗАЩИТА ОТ ВОЗДУШНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ТЕПЛООБМЕННИКОВ, КАЛОРИФЕРОВ, ТЕПЛОУТИЛИЗАТОРОВ

ОЧИСТКА РЕЦИРКУЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА

Рис. 1.1 - Очистка и обеззараживание воздуха в животноводстве

Из возможных путей передачи инфекции (насекомые, грызуны, дикая птица, корм, вода и воздух, инвентарь и тара, обслуживающий персонал и др.) наибольшую опасность представляет аэрогенный путь, поскольку является одним из основных для большинства инфекционных заболеваний животных и наиболее сложным для контроля. Выделяемые во внешнюю среду газы, пыль и микроорганизмы распространяются по горизонтали с вытяжным воздухом на довольно большие расстояния.[13, 37]

Одним из путей снижения расходов энергии для нужд теплоснабжения сельскохозяйственных производственных зданий является утилизация теплоты из выбрасываемого вентиляционного воздуха и его рециркуляция [38]. Использование теплообменной системы позволяет сократить расход теплоты, идущей на подогрев приточного воздуха, на 60% и более. Однако наличие в удаляемом воздухе большого количества пыли не позволяет

использовать теплообменные системы с максимально возможным эффектом. В процессе эксплуатации теплообменник забивается пылью, что приводит к снижению теплопроизводительности, воздухопроизводительности, увеличению аэродинамического сопротивления [39].

Таким образом, в условиях промышленного животноводства для эффективного использования теплообменных систем необходима очистка удаляемого из помещений воздуха[40].

Наиболее энергоэффективным и перспективным способом снижения концентрации пыли, микроорганизмов и вредных газовых составляющих внутри животноводческих помещений является рециркуляция воздуха внутри помещения с одновременной его очисткой и обеззараживанием[41,42, 43].

В известных исследования [13-20] в основном рассматривалась очистка рециркуляционного воздуха от пыли, микроорганизмов и аммиака. Тем не менее в животноводческих помещениях в значительных количествах выделяетсясероводород, который является вторым по значимости в животноводстве после аммиака.

Сероводород, Нг8 (молекулярный вес 34,07), бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц. Литр газа при нормальных условиях (0°, 760 мм) весит 1,5392 г. Темп, кипения -62°, плавления—83°; С. Сероводород является очень токсичным газом, который действует не только на животных и обслуживающий персонал, но и, при больших концентрациях, разъедает многие металлы, изоляцию проводов. Сероводород поражает слизистые оболочки, дыхательные органы. При попадании в кровь связывает железо гемоглобина,тем самым вызывая у животного кислородное голодание, приводящее в последствие к отравлению и последующей смерти. Может оказывать как местное, так и общее действие. Местное действие выражается в раздражении конъюнктивы, слизистой носа, глотки, дыхательных путей; сопровождается оно чувством жжения, слезотечением, светобоязнью, кашлем, хрипотой. При частом и длительном воздействии развиваются

хронические конъюнктивиты, воспаления, эрозии и помутнения роговой оболочки, риниты, ларингиты, бронхиты[44, 45].

Помимо негативного влияния на животных и людей, сероводород является взрывоопасным газом.Концентрация предела воспламеняемости в воздухе составляет 4,5-45,5% по объему.[46, 47]

Предельно допустимые концентрации сероводорода [28,29] в животноводческихпомещениях приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Предельно допустимые концентрации сероводорода в животноводческих помещениях

Тип помещения и возрастная категория животных Предельно допустимая концентрация Н^Б, мг/м3

Коровы и молодняк старше года Привязное и беспривязное боксовое 10

Беспривязное на глубокой подстилке 10

Родильное отделение 5

Профилакторий 5

Помещение для телят в возрасте (дней) 20-60 5

60-120 10

Коровы и молодняк старше года Молодняк 4-12 мес. 10

Телки старше 1 года и нетели 10

Бычки на откорме 10

Рассмотрев свойства сероводорода, а так же его действие на животных, персонал и технологическое оборудование можно сделать вывод о том, что на ряду с очисткой рециркуляционного воздуха от таких вредных составляющих как пыль, микроорганизмы и аммиак существует необходимость создания системы очистки воздуха в животноводческих помещениях и от сероводорода.

1.2 Существующие методы и технические средства очистки воздуха от

сероводорода

На сегодняшний день промышленности известно до двадцати различных способов очистки газа от сероводорода. Все эти методы разбиты на две группы:[48-52]

о первая группа - «сухие» способы очистки с применением очистных

масс в твёрдом состоянии, о вторая группа - абсорбционные способы, с применением жидких реагентов.

Сухие способы отличаются высокой степенью очистки газа (практически до 100%), но их существенный недостаток — небольшие скорости прохождения газа через очистительные аппараты и небольшое давление. Абсорбционные способы, наоборот, позволяют иметь большие скорости и большие давления, но степень очистки ими ниже.

Но, не смотря на столь большое количество способов очистки, применение в сельском хозяйстве и в частности в животноводстве практически не один из способов не нашел. Это связано с тем, что данные способы разрабатывались для применения в газодобыче и в очистке производственных газовых выбросов, вследствие чего данные способы достаточно энергозатратны и требуют больших финансовых вложений, как на стадии внедрения, так и в процессе обслуживания.

Рассмотрим подробнее наиболее распространенные методы очистки газов от сероводорода.

Как уже было сказано выше - современные методы очистки газов от сероводорода подразделяются, в соответствии с агрегатным состоянием поглотителя, на сухие и мокрые способы. В качестве сухих поглотителей широкое распространение получили гидрат окиси железа и активированный уголь, а в отдельных случаях марганцевые руды.

Мокрые способы очистки газов от сероводорода (Нг8) подразделяются на окислительные, круговые и комбинированные. При окислительных

процессах применяют поглотители, окисляющие сероводород до элементарной серы. В комбинированных процессах очистки в качестве поглотителя применяется обычно раствор аммиака, образующий вместе с сероводородом, при его каталитическом окислении, сульфат аммония. В круговых процессах применяют слабые щелочи, с которыми сероводород связывается в сульфиды, а затем отгоняется от поглотительного раствора в неизменном виде.

Очистка газа от сероводорода гидратом окиси железа. Сущность этого метода заключается в том, что газ пропускают через твердую сыпучую массу, содержащую Ре(ОН)3. При этом сероводород вступает в реакцию с Ре(ОН)3, образуя Ре283 и БеБ.

Очистка газа от сероводорода активированным углем. Данный метод состоит в том, что газ пропускается через слои активированного угля с добавкой к газу некоторого количества аммиака, служащего катализатором. При этом на поверхности угля протекает реакция между сероводородом и кислородом с образованием элементарной серы: 2Н28 + 02 = 28 + 2 Н20 + 106 калл.

Мокрая очистка газа от сероводорода. В процессе мокрой очистки газ промывается соответствующим поглотителем, абсорбирующим сероводород. В дальнейшем поглотитель подвергается регенерации с выделением элементарной серы или сероводорода. В зависимости от типа применяемых поглотителей различают следующие методы мокрой очистки: железощелочной, мышьяковощелочной, никелевый, железоцианидный, этаноламиновый и ряд других.

Мышьяковощелочной метод очистки газа от сероводорода. Данный метод применяется в двух вариантах: мышьяковосодовом и мышьяково-аммиачном.

может работать без существенных изменений как по одному, так и по другому способу.

Железоцианидные способы - основаны на окислении Н28 суспензией комплексных соединений железоцианидов в аммиачном растворе. Технологическая схема процесса, аппаратура поглощения Н28 и регенерации раствора аналогичны процессам и аппаратам мышьяковощелочных способов очистки газов от Н28 в которых содержится МНз.

Никелевый способ - по технологической схеме и устройству аппаратуры близок к железощелочным методам. В качестве поглотителя применяется 2%-ный раствор кальцинированной соды с добавкой №804, который служит катализатором для окисления сероводорода в элементарную серу.

Никелевый способ применим для очистки газов, не содержащих НСМ (нефтяные, генераторные и водяные газы), с которой N¡804 дает устойчивые не регенерируемые соединения. Степень извлечения сероводорода из газов этим способом достигает - 95%, выход элементарной серы - 85%.

Круговые способы очистки газа от Н28. Отличительной особенностью круговых способов очистки газа от Н28 является выделение сероводорода из поглотителя в концентрированном виде с целью его дальнейшей переработки в серу или серную кислоту. В качестве поглотителя чаще всего применяется моноэтаноламин, который кроме сероводорода поглощает также углекислый газ.

Щелочные (карбонатные способы). Этот метод нашел применение в ряде стран ввиду сравнительной дешевизны процесса и низкой стоимости получаемой серы. При регенерации сероводород выделяется в виде концентрированного газа. Этот концентрированный газ можно использовать для получения серной кислоты путем сжигания сероводорода. Возможно также использование его для получения элементарной серы путем каталитического окисления. Поглотителем служат разбавленные водные растворы №2СОз (30 г/л) или К2СОз.

Усовершенствованием процесса явился вакуум-содовый метод с терморегенерацией поглотительного раствора. В последнее время применяется вакуум-поташный метод, технологическая схема которого и аппаратурное оформление аналогичны вакуум-содовому.

По степени очистки газа и простоте лучшим является этаноламиновый способ, при котором достижима очистка газа до следов сероводорода. В условиях атмосферного давления мышьяково-содовый способ (2 ступенчатый) обеспечивает степень очистки газа от Н28 92—98%; при содовом и поташном способах степень очистки достигает 90%. Под давлением степень очистки в последних двух способах повышается.

Поглощение сероводорода из газов раствором цианамида кальция с получением тиомочевины. Донецким институтом ИРЕА совместно с Днепропетровским химико-технологическим институтом проведены исследования по очистке газов от сероводорода раствором СаСИ? с получением тиомочевины.

Абсорбция газов раствором цианамида кальция протекает с большой скоростью. Степень поглощения сероводорода из коксового газа в механическом абсорбере достигала 98—99%.При этом в растворе образовывалась тиомочевина, которая отделялась от Са(Н8)г на фильтре и после кристаллизации представляла собой стандартный продукт.

Очистка газов от сероводорода с получением сульфида аммония. Водный раствор аммиака является хорошим поглотителем сероводорода. Взаимодействие 1МНз и Н28 протекает по уравнениям N1^3 + Н28 = Ш4Н8; 2т3 + Н28 = (Ш4)28.

Адсорбционно-каталитические методы - применяют для очистки промышленных выбросов от диоксида серы, сероводорода и сераорганических соединений. Катализатором окисления диоксида серы в триоксид и сероводорода в серу служат модифицированный добавками активированный уголь и другие углеродные сорбенты. В присутствии паров

воды на поверхности угля в результате окисления 802 образуется серная кислота, концентрация которой в адсорбенте составляет в зависимости от количества водяного пара при регенерации угля от 15 до 70%.

Активаторами этой каталитической реакции служат водяной пар и аммиак, добавляемый к очищаемому газу в количестве ~0,2г/мЗ. Активность катализатора снижается по мере заполнения его пор серой и когда масса 8 достигает 70—80% от массы угля, катализатор регенерируют промывкой раствором (МН4)28. Промывной раствор полисульфида аммония разлагают острым паром с получением жидкой серы.

Другим примером адсорбционно-каталитического метода может служить очистка газов от сероводорода окислением на активном угле или на цеолитах во взвешенном слое адсорбента-катализатора.

Широко распространен способ каталитического окисления токсичных органических соединений и оксида углерода в составе отходящих газов с применением активных катализаторов, не требующих высокой температуры зажигания, например металлов группы платины, нанесенных на носители.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Жеребцов, Борис Викторович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фисинин В.И., Черепанов С.В. Мировое животноводство будущего: роль, проблемы и пути развития. Птица и птицепродукты. №5. 2012

2. Mukhtar, S., A. Mutlu. С. Parnell, R. Lacey. 2009. Seasonal Ammonia Emissions From A Free Stall Dairy in Texas. Journal of the Air and Waste Management Association.

3. Mukhtar, S., A. Mutlu. C. Parnell, R. Lacey. 2009. Seasonal Ammonia Emissions From A Free Stall Dairy in Texas. Journal of the Air and Waste Management Association.

4. Simpson, S. L., С. B. Parnell, and B. W. Shaw. 2006. Comparison of particle sizing instruments for measurement of air emissions from agricultural operations. ASAE Paper No. 064163. In Proc. 2006 International ASABE Annual Conference, Portland, Oregon: ASABE.

5. Liang, Y., H. Xin, H. Li, R. S. Gates, E. F. Wheeler, and K. D. Casey. 2006. Effects of measurement intervals on estimation of ammonia emissions from layer houses. Trans. ASAE. Vol. 49(1): 183-186.

6. Auvermann В., R. Böttcher, A. Heber, D. Meyer, С. B. Parnell, Jr., B. Shaw, and J. Worley. 2006. Particulate matter emissions from confined animal feeding operations: management and control measures. White Paper, National Center for Manure and Animal Waste Management, Ames, Iowa.

7. Ворошилов Ю.И. Животноводческие комплексы и охрана окружающей среды/ Ю.И.Ворошилов, С.Д.Дурдыбав, Л.Н.Ербанова. М.: Агропромиздат 1991. - 107 с.

8. Чистые помещения / Под. ред. А. Е. Федотова. М.: АСИНКОМ. 2003. -576 с.

10. Агропортал. Новости агропромышленного комплекса России. Август 31 б!, 2008 в Научные публикации. Метки: Животноводство. http://agroportal.su

11. НТП-АПК 1.10.01.001-00. Нормы технологического проектирования ферм крупного рогатого скота крестьянских хозяйств; Введ. 01.08.00.

12. НТП-АПК 1.10.02.001-00. (Приказ Минсельхоз России от 15. 09. 2000 г.) Нормы технологического проектирования свиноводческих ферм крестьянских хозяйств. Дата введения 2000-10-01.

13. Возмилов А.Г. Электроочистка и электрообеззараживание воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве: Дис. ...д-ра техн. наук: 05.20.02 / ЧИМЭСХ.- Челябинск, 1993.- 337 с.

14. Иванова С. А. Исследование эффективности очистки воздуха от пыли в сельскохозяйственных малообъемных помещениях рециркуляционным электрофильтром: Дис. канд. техн. наук.: 05.20.02 / ЧГАУ - Челябинск, 2003.- 130 с.

15. Дель М.В. Электрофильтр с трибоэлектрическим генератором для очистки воздуха от пыли в сельскохозяйственных помещениях: Дис. канд. техн. наук,- 05.20.02 / ЧГАУ. - Челябинск, 2010. - 186с.

16. Звездакова О.В. Совершенствование двухзонного электрофильтра для очистки воздуха от пыли в сельскохозяйственных помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздушной среды: Дис. канд. техн. наук.- 05.20.02 / ЧГАУ. - Челябинск, 2009. - 164с.

17. Андреев Л.Н. Разработка и исследование мокрого однозонного электрофильтра для очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений: Дис. канд. техн. наук.- 05.20.02 / ЧГАУ. - Челябинск, 2010. - 142с.

18. Матвеев С.Д. «Исследование и разработка коронно-разрядного озонатора для непрерывной дезинфекции яиц в инкубаторе»: Дис. канд. техн. наук - 05.20.02/СПГАУ. - Санкт-Петербург, 2009. - 1 Юс.

19. Астафьев Д.В. «Исследование и разработка электрофильтра - озонатора для очистки и озонирования воздушной среды в цехе инкубации (на примере помещения хранения инкубационных яиц)»: Дис. канд. техн. наук - 05.20.02 / ЧГАУ. - Челябинск, 2010. - 135с.

20. Еськова С.М. «Электрофильтр с повышенной объемной скоростью для очистки приточного воздуха в промышленности птицеводства»: Дис. канд. техн. наук - 05.20.02 / ИГСХА - Ижевск, 2012. - 107с.

21. Россия в цифрах. 2007. Крат. стат. сб. / Росстат. - М., 2007. С. 337.

22. Направления, основные мероприятия и параметры приоритетного национального проекта "Развитие агропромышленного комплекса". Утверждены президиумом совета при Президенте РФ по реализации приоритетных национальных проектов (протокол № 2 от 21 декабря 2005 г.)

23. Энергосберегающее оборудование для обеспечения микроклимата в животноводческих помещениях. Научный аналитический обзор. Н.П. Мишуров, Т.Н. Кузьмина. - М.: 2004г. - 106с.

24. Ковальчук, А.Н. Энергосберегающие технологии в животноводстве : метод, реком. - Красноярск: Краснояр. гос. аграр. ун-т, 1993.

25. Научные основы электрификации и построения машинных технологий птицеводства. Славин P.M. - Машинные технологии производства яиц и мяса птицы.- М.: ВИЭСХ, 1984.- с.14.,.29.

26. Селянский В.М. Микроклимат в птичниках. - М.: Колос, 1975.- 304 с.

27. Capareda, S. С., С. N. Boriack, S. Mukhtar, A. Mutlu, В. W. Shaw, R .E. Lacey, and С .В. Parnell, Jr. 2004. Recovery of gaseous emission from ground level area sources of ammonia and hydrogen sulfide using dynamic isolation flux chambers. ASAE Paper No. 044013. Ottawa, Ontario, Canada: ASAE.

29. Беляев М.П. Справочник предельно допустимых концентраций вредных веществ в пищевых продуктах и среде обитания. — М.: Госсанэпиднадзор, 1993. — 141 с.

30. Банников А.Г. Основы экологии и охрана окружающей среды/ А.Г.Банников, А.А.Вакулин, А.К.Рустамов. М.: Колос 1996. - 304с.

31. Баранников В.Д. Охрана окружающей среды в зоне промышленного животноводства / В.Д. Баранников. М.: Россельхозиздат 1985. - 118 с.

32. Антонов, А.П. Анализ режимов работы вентиляционных установок на фермах Текст. / А.П. Антонов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1983. - №10. -С. 23-26.

33. Зоогигиенические нормативы для животноводческих объектов. Справочник. Г.К.Волков, В.М.Репин, В.И. Большаков и др./ Под ред. Г.К.Волкова.- М.: Агропромиздат, 1986.- 303 с.

34. Ветеринарно-санитарные требования при проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации животноводческих помещений. -М.: ВО «Агропромиздат», 1988.

35. Торников Ф.Г. Зоогигиена в промышленном свиноводстве. - Л: Колос, Ленинградское отделение, 1980. - 229 с.

36. Ковальчук, А.Н. Энергосберегающие технологии в животноводстве : метод, реком. - Красноярск: Краснояр, гос. аграр. ун-т, 1993.

37. Афанасьев, В.Н. Практическое руководство для сельскохозяйственных предприятий по охране окружающей среды Текст. / В.Н. Афанасьев, П.А. Суханов, A.B. Афанасьев и др. Спб: СЗНИИМЭСХ, 2005. - 272 с.

38. Карпис Е.Е. Энергосбережение в системах кондиционирования воздуха. - М.: Стройиздат, 1986. - 269 с.

39. Юрков О.И. Тепло - и массообменные процессы в теплообменнике животноводческих помещений. Водоснабжение и сантехника. -1972. - 7. -С.

41. Басов A.M., Возмилов А.Г. Фильтрация вентиляционного воздуха в промышленном птицеводстве. Научн. отчет по теме НИС - 512. № гос. per. 79032741, Инв. № 849858., ЧИМЭСХ. - Челябинск, 1980. - 51 с.

42. ГОСТ Р 50820 - 95 Оборудование газоочастительное и пылеулавливающее. Методы определения запыленности газопылевых потоков. ГОССТАНДАРТ россии, М.

43. Санаев Ю.И. Обеспыливание газов электрофильтрами. - М: Кондор -Эко, 2009.- 162с.

44. Глинка H.J1. Общая химия: Учебное пособие для вузов / Под ред. А.И. Ермакова. - изд. 30-е, исправленное - М.: Интеграл-Пресс, 2008. - 728 с.

45. Храмцов В. В., «Зоогигиена с основами ветеринарии и санитарии»/ В. В. Храмцов, Г. П. Табаков/- М.: Колос, 2004.- 281с.

46. Зайцев О.С. Химия. Современный краткий курс. Учебное пособие. - М.: Агар, 1997.-416с., ил.

47. Родионов А. И., Клушин В. Н., Систер В. Г. Технологические процессы экологической безопасности. Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2000.

48. А.И. Толочко, В.И. Филипов, О.В. Филипьев: Очистка технологических газов в черной металлургии. - М.: Металлургия, 1982. - 277 с.

49. М.Я. Юдашкин: Пылеулавливание и очистка газов в черной металлургии. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1984. - 320 с.

50. Очистка промышленных выбров и утилизация отходов. Сборник научных трудов. - JI.,1985. - 368с.

51. Очистка технологических газов / Под ред. Т. А. Семеновой и И. J1. Лейтеса. 2-е изд. М.: Химия, 1977.

52. Возмилов А.Г., Смолин Н.И., Андреев Л.Н., Жеребцов Б.В. Существующие методы и технические средства очистки воздуха от сероводорода // Современная техника и технологии, научно-практический журнал. - №9(25). - 2013

53. Кривопишин И.П. Озон в промышленном птицеводстве - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Росагропромиздат, 1988. - 175с.

54. Методические рекомендации по применению и исследованию средств очистки и дезинфекции вентиляционного воздуха животноводческих и птицеводческих помещений. - М: ВИЭСХ, 1982. - 39 с.

55. Рекомендации по расчёту и проектированию систем обеспечения микроклимата животноводческих помещений с утилизацией теплоты выбросного воздуху. М: секция технологического проектирования Научно - технического совета Минсельхоза России 8 апреля 2004 г., протокол № 22.

56. Костюнина В.Ф., Туманова Е.И., Демидчик Л.Г. Зоогигиена с основами ветеринарии и санитарии. - М.: Агропромиздат, 1991. — 480 с.

57. Ветеринарно-санитарные требования при проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации животноводческих помещений. - М.: ВО «Агропромиздат», 1988.

58. Капцов И.А. Коронный разряд и его применение в электрофильтрах,-М.: Гостехиздат, 1947. 246 с.

59. Верещагин И.П. Коронный разряд в аппаратах электронно-ионной технологии. -М.: Энергоатомиздат, 1985. - 160 е., ил.

60. Электротехнология/ В.А. Карасенко, Е.М. Заяц, А.Н. Баран, B.C. Корко. -М.: Колос, 1992.-304 с.

61. Разевич В.Д., Соколова М.В. Расчет начальных и разрядных напряжений газовых разрядов, - М., 1977, 113 с.

62. Попков В.И., Богданова И.Б., Певчев Б.Г. Напряженность электрического поля на поверхности электрода положительной полярности в условиях встречного потока отрицательных ионов. -Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1978.- №1.- с. 96... 102.

63. Мик Дж., Крэгс Дж. Электрический пробой в газах.- М.: Иностранная литература, I960.- 606 с.

64. Верещагин И.П. и др. Основы электрогазодинамики дисперсных систем.- М.: Энергия, 1974. - 480 с.

65. Жебровский С.П. Электрофильтры. - М., Госэнергоиздат. 1950 - 256 с.

66. Едимичев Д.А. Улучшение условий труда операторов зерноперерабатывающето оборудования с совершенствованием технологии пылеудаления: Дис. канд. техн. наук - 05.20.01 // КрасГАУ. -Красноярск. 2012. - 176с.

67. Ужов В.Н. Очистка промышленных газов электрофильтрами.- М.: Химия, 1967.

68. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Строиздат, 1981.-296 с.

69. Филиппов Ю.В., Вобликова В.А., Пантелеев В.И. Электросинтез озона. -М.: Изд-во МГУ, 1987. - С. 236.

70. Мирзабекян Г.З. Зарядка аэрозолей в поле коронного разряда.- В кн.: Сильные электрические поля в технологических процессах (Электронно-Ионная Технология). Вып.1,- М.:Энергия, 1969. - С.20...39.

71. Свиридов A.A. Исследование влияния очистки воздуха в приточно-вытяжной вентиляции на формирование микроклимата птичников и продуктивность несушек. Автореф. дис. ...канд.вет.наук.- М.5 1977. - 21 с.

72. Дымовые электрофильтры. /В. И. Левитов, И.К. Решидов, В..М. Ткаченко и др.; /Под общ.ред. В.И. Левитова. - М.: Энергия, i960. - 446 с.

73. Зимон А.Д. Адгезия пыли и порошков. - Изд. 2-е, перераб. и доп.-М: Химия, 1976.- 432 с.

74. Страус В. Промышленная очистка газов./Пер. с англ. - М.: Химия, 1961. -616 с.

75. Возмилов А.Г., Андреев Л.Н., Дмитриев A.A. Жеребцов Б.В. Расчет эффективности очистки рециркуляционного воздуха в животноводческих помещениях от пыли и вредных газов с помощью двухступенчатого мокрого электрофильтра// Агропродовольственая политика России. - 2013. - №5.

76. Ужов В.Н.., Мягков Б.И. Очистка промышленных газов фильтрами. - М.: Химия, 1970.

77. Смолин Н.И., Андреев Л.Н., Жеребцов Б.В. Предпосылки к повышению эффективности мокрогооднозонного электрофильтра //Логос. - №2. -2013.

78. Возмилов А.Г., Смолин Н.И., Андреев Л.Н., Жеребцов Б.В. Особенности расчёта основных конструктивных и технологических параметров мокрого электрофильтра // Вестник АПК Верхневолжья. - №3. - 2013.

79. Санитарно-эпидемиологические правила СП 2.2.1.1312-03 Гигиенические требования к проектированию вновь строящихся и реконструируемых промышленных предприятий.

80. СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование.

81. Астафьев Д.В. Исследование и разработка электрофильтра-озонатора для очистки и озонирования воздушной среды в цехе инкубации (на примере помещения хранения инкубационных яиц): Дис... конд. техн. наук:

82. Возмилов А.Г., Смолин Н.И., Андреев Л.Н., Жеребцов Б.В. К определению активной длины осадительного электрода мокрого электрофильтра//Достижения наики и техники АПК. - 2012. - №12.

83. Возмилов А.Г., Мишагин В.Н., Андреев Л.Н. Расчёт основных параметров осадительных электродов мокрого электрофильтра. ТвСХ №2 2010.

84. Варгафтик Н.Б. "Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей" М.: Наука, 1972 - 721 с.

85. Альберт А., Сержент Е. "Константы ионизации кислот и оснований" М.-Л.: Химия, 1964- 182с.

86. Кондратенков В.Н. Константы скорости газофазных реакций. Справочник. - М.: Наука. 1970. - 351 с.

87. Мышкис А. Д. Элементы теории математических моделей. — 3-е изд., испр. — М.: КомКнига, 2007. — 192 с.

88. Самарский А. А., Михайлов А. П. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры. — 2-е изд., испр. — М.: Физматлит, 2001.

89. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем: Учеб. для вузов — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2001. — 343 с.

90. Евсина Е.М. «Математическое моделирование аэродинамических систем при создании средств очистки атмосферного воздуха»: Дис. канд. техн. наук. - 05.20.01/КрасГАУ. - Красноярск 2012. - 176с.

91. Уаддн Р. А., Шефф П. А. Загрязнение воздуха в жилых и общественных зданиях. США, 1987.

92. Изаков Ф.Я. Планирование эксперимента и обработка опытных данных. Учебное пособие. - Челябинск: ЧГАУ, 2003. - 103с.

93. ВНТП 2-96. Ведомственные нормы технологического проектирования. Утверждены Минсельхозпродом России 30 мая 1996 г.

94. Возмилов А.Г. Очистка воздуха в помещениях для свиней. - Достижения науки и техники АПК, 1991, №2, с. 33.

95. Возмилов А.Г., Андреев Л.Н., Астафьев Д.В. Жеребцов Б.В. Результату производственных испытаний мокрого электрофильтра // Вестник КрасГау. - 2013. - №5.

96. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложении. - М.: ВНИИПИ, 1986, 52 с.

97. Славин P.M. Научные основы электрификации и построения машинных технологий птицеводства. / В кн. : машинные технологии производства яиц и мяса птицы. - М.: ВИЭСХ, 1984, с. 14-29.