Лекции по “Экологическому обеспечению производства чугуна ”

Тканевые фильтры для  очистки аглогазов в отечественной  практике не применяют из-за высокой стоимости, больших габаритов и низкого качества фильтровальных тканей.

 

3. Улавливание и очистка вентиляционных

и неорганизованных выбросов

 

   Очистка аспирационных вентиляционных  выбросов

Пылеобразование в аглопроизводстве начинается с момента поступления сырых материалов на аглофабрику в процессе их выгрузки, перегрузок и транспортировки. Отсос газов на всем тракте движения материалов и их очистка осуществляются при помощи различных аспирационных (вентиляционных) систем. Общее количество вентиляционных выбросов на крупных аглофабриках достигает 1-2 млн. м³/ч. Для обеспыливания аспирационных выбросов применят аппараты мокрой (циклоны-промыватели, скрубберы) и сухой (электрофильтры и тканевые фильтры) очистки. В нашей стране и за рубежом применяют коллекторные системы отвода аспирационного воздуха от мест пылеобразования с очисткой в одном комплексе пылеуловителей.

В последние годы наметилась тенденция объединения аспирационных  и технологических выбросов и  обеспыливание их в центральной  газоочистке.

На ЧерМК аспирационная  система предполагает отвод запыленного  воздуха отделения  сортировки возврата (расход 650 тыс. м³/ч),  корпуса обезвоживания шлама (150 тыс. м³/ч), узлов   подготовки   и    загрузки шихты  (по 40 тыс. м³/ч),  хвостовой части  агломашин, дробилок, грохотов, хвостовой части линейных охладителей (расход по 650 тыс. м³/ч),  головной части линейных охладителей, грохотов и мест перегрузки агломерата (по 190 тыс. м³/ч). В системе применены электрофильтры с игольчатым коронирующими электродами, скорость газа в фильтре снижена до 0,75-0,8 м/с. Степень очистки при температуре газа 110-115 ⁰С  составляет  99,3 %. При запыленности очищаемого газа 1,5-3,0 г/м³ остаточная запыленность составляет 0,15-0,30 г/м³. Подобные показатели очистки на аглофабрике НЛМК в аглоцехе № 1. Электрофильтры  цеха № 2  работают с эффективностью  96-98 % (остаточная запыленность 0,14-0,30 г/м³) при скорости  газа 1,0-1,3 м/с, температуре   60-80 ⁰С и начальной запыленности 4-8 г/м³.

 

Неорганизованные  выбросы и их локализация

Источниками неорганизованных выбросов в агломерационном производстве являются: вагоноопрокидователи, склады металлов, дробилки и грохоты известняка и топлива, хвостовая часть агломашин (дробилка, грохоты,  загрузка на охладитель), охладитель, тракт охлажденного возврата (барабаны охлаждения возврата, конвейеры и питатели охлажденного возврата), узлы смешения и транспортировки влажной шихты с горячим возвратом и известью, узел загрузки агломерата в вагоны, многочисленные просыпи материалов, перемещаемых конвейерным транспортом.

Для всех участков пыления разработаны типовые устройства по локализации (укрытию) и отводу газов на очистку. Создание герметичных укрытий  мест разгрузки агломерата является трудной задачей. Схема укрытия всего тракта движения агломерата от хвостовой части агломашины до разгрузки в вагон  с отводом запыленного воздуха в аспирационную систему на  аглофабрике МК им. Ильича  показана на рис. 1.16.

Для сравнения, на Макеевской аглофабрике  применяется открытый погрузочный желоб агломерата и вагон. Пылевыделение наблюдается в период падения агломерата в вагон (60 % времени). Интенсивность пылевыделения от одной машины - 400 кг/ч, удельные неорганизованные выбросы - 3,8 кг/т, средняя запыленность газопылевого факела - 15 г/м³, объем факела -  40-50 тыс. м³/ч.

 Особые трудности возникают  при очистке газов, удаляемых  через шахты естественной вытяжки  (ШЕВ). Они обусловлены незначительной  величиной естественной тяги, обычно не превышающей 100-200 Па. Следовательно, для очистки таких газов необходимо, чтобы пылеуловитель имел очень низкое гидравлическое сопротивление. Такой аппарат, выполненный в виде размещенных в ШЕВ парных насадок, направленных навстречу друг другу. Струи воды, вытекающей из насадок распылителя, после соударения образуют плоскую радиальную струю, перекрывающую сечение шахты. Диспергированная жидкость (вода) улавливает частицы пыли и, достигнув стенок шахты, стекает по ним в шламосборник. Аппарат обладает незначительным гидравлическим сопротивлением, не превышающим 30-60 Па. Степень улавливания пыли составляет 91-94 % при удельном расходе жидкости 0,7-1,0 кг/м³ газа.

 

1.4.4  Комплексная схема  очистки газов агломашин

 

Комплексная схема очистки  газов агломашин разработана применительно к агломашине МАК-650 Донецким филиалом НПО “ Энергосталь”. Основная масса пыли выделяется на головной части аглоленты, а SO₂ – на хвостовой части. Оксиды СО  и NO_x  выделяются по длине ленты более равномерно. Для уменьшения расходов газа, поступающих на очистку, принята избирательная очистка от пыли и SO₂ с разделением общего расхода газа на два потока: с высоким и низким содержанием пыли и сернистых соединений (рис.1.17).

1 - агломашина; 2,3 - ва-куум-камеры головной  и хвостовой части, соответственно; 4 – элект-рофильтры; 5 – дымосо-сы; 6 – вентиляторы;

7 – известняковая сероочистка; 8 – очистка от СО (палладиевый КТ); 9 – очистка от NO_x (ванадиевый КТ);

10 – дымовые трубы;

11 – кольцевой охладитель агломерата; 12 – циклон; 13 – смеситель; 14 – рекуператор;

15 -  дымовые клапаны

Газы с высоким содержанием SO₂  после электрофильтров и дымососов частично подаются на известняковую сероочистку, а частично возвращаются под укрытие аглоленты. Газы с высоким содержанием пыли после очистки в коллекторе и электрофильтре подогреваются в поверхностном подогревателе воздуха за счет тепла, выделяющегося при охлаждении агломерата. В смесителе они смешиваются с газами после сероочистки, смесь поступает на очистку от СО и NO_x. Охлаждающий агломерат воздух из охладителя агломерата направляется для нагрева газа в поверхностный подогреватель, затем частично под укрытие ленты и на охлаждение агломерата. Раздельный отвод газов осуществляется разделением коллектора поперечной перегородкой между вакуум-камерами. 

 

5. Снижение вредных выбросов в атмосферу в результате

совершенствования аглопроцесса и конструкции агломашины

 

Основным направлением сокращения вредных выбросов на аглофабриках является совершенствование технологического процесса. При реконструкции действующих аглофабрик, а также при проведении капитальных ремонтов агломашин внедряются различные технологические мероприятия, снижающие выделение вредных веществ, а также устанавливаются усовершенствованные газоочистные аппараты для очистки АГ.

Структура выбросов аглофабрик следующая: 79,2 % СО;  8,1 % пыли;  11,3 % сернистого ангидрида; 1,4 % оксидов азота. Поэтому одним из наиболее эффективных направлений по снижению образования вредных веществ является уменьшение удельного расхода топлива, увеличение полноты его сжигания.

Основные технологические  и конструктивные мероприятия по снижению выбросов с АГ вредных веществ.

1. Применение эффективного усреднения смеси компонентов аглошихты, повышение стабильности физико-химических свойств шихтовых материалов обеспечивают уменьшение расхода топлива на 5-7 %  и соответственное снижение вредных выбросов.
2. Обеспечение оптимальной крупности шихтовых материалов. При использовании топлива фракцией 3-0,5 мм его расход снижается на 8 %.
3. Удаление или связывание в шихте мелких фракций (< 0,5мм).
4. Рациональное  распределение топлива в шихте и применение комбинированного нагрева.
5. Применение малосернистого топлива.
6. Спекание агломерата с использованием постели толщиной 30-40 мм снижает просыпь шихты и запыленность отходящих газов в зоне спекания в 5 раз, в зоне охлаждения - в 2 раза.
7. Увеличение высоты слоя шихты до 350-450 мм уменьшает расход топлива на 8-10 %.
8. Герметизация агломашины.
9. Использование физического тепла агломерата для подогрева воздуха в агломашине.

Согласно промышленным испытаниям снижение расхода топлива на 20-30 % сопровождается соответственным снижением выбросов оксидов углерода и азота, при этом выбросы оксидов серы уменьшаются на 7-10 %. Существенного сокращения выбросов СО и NO можно достичь путем оптимизации теплового режима процесса спекания и перехода на производство агломерата с пониженным содержанием FeO.

Как правило, АГ направляются на газоочистку, где очищаются от содержащейся в них пыли. Применение промышленных установок для очистки АГ от соединений серы и других газообразных вредных веществ на металлургическом комбинате крайне ограничено, поэтому особенно актуальным является вопрос о качестве сырья, которое является определяющим фактором уровня вредных выбросов при агломерации. Так применение в составе топлива тощих углей способствует увеличению концентрации оксидов азота в отходящих аглогазах. Увеличение концентрации последних вызвано увеличением содержания азота в топливе и изменением его расхода.

 В университете  г. Нагоя (Япония) разработан метод деазотирования АГ путем подачи их а доменную печь, в фурменной зоне которой оксиды азота полностью восстанавливаются. Систему, объединяющую агломашины  и доменную печь, можно рассматривать как средство уменьшения выбросов оксидов азота и углерода в атмосферу.

По данным Института  газа АН Украины, использование АГ в  котлах ТЭЦ вместо дутьевого воздуха  будет способствовать значительному  уменьшению количества оксида углерода, выбрасываемого в атмосферу от аглофабрики и ТЭЦ. При этом количество оксидов серы останется неизменным, а оксидов азота сократится в результате снижения их образования в топках котлов.

 

6. Характеристика и очистка газов при производстве окатышей

 

Основным источником технологической пыли являются отходящие газы обжиговых машин. Из-за неплотностей газового тракта выход газообразных продуктов обжига велик и составляет 2500-6000 м³/т. Основная масса пыли оседает в коллекторе грязного газа, на выходе из которого газ содержит 4-5 г/м³ или 13 кг/т окатышей. Пыль содержит в среднем 61-65 % Fe_общ, 10-11 % FeO; 3-9 % SiO₂; 2,5-9,5 % СаО; 2-2,5 % МgO. Среднемедианный размер частиц  d₅₀ = 32 мкм. Газы, направляемые в атмосферу, имеют следующий состав: 2-4 % СО₂; 75-80 % N₂; 15-20 % O₂; 1,5-6 % H₂; 0,1 % CO. При серосодержащих рудах в газах может находиться до 0,2 % SO₂.

Газы обжиговых машин  очищают в электрофильтрах при  высоких скоростях газа (до 1,9 м/с), так как пыль сравнительно крупная.

При производстве окатышей применяют многочисленные аспирационные системы (транспортировка шихты, подготовка к окомкованию, складирование, погрузка и т.д.). Газы аспирационных систем очищают от пыли в циклонах, рукавных фильтрах и мокрых аппаратах.

 

1.5  Очистка  газов и снижение вредных выбросов

в доменном производстве

 

 

Доменные цехи загрязняют атмосферу главным образом пылью и оксидом углерода. Вредные выбросы в доменном производстве (от общих выбросов в отрасли) составляют: 33 % пыли; 23 %  оксидов углерода; 14 % оксидов серы; 40 % сероводорода; 10 % оксидов азота.

Основное количество пыли уносится из печи с колошниковым газом, который на металлургических  предприятиях проходит технологическую очистку. Кроме того имеются выбросы пыли из засыпного аппарата (4 кг/т чугуна) и неорганизованные выбросы в подбункерном помещении и на литейном дворе (до 2 кг/т чугуна). Для снижения неорганизованных выбросов применяют закрытые помещения подачи материалов, оборудованные аспирационными системами.

Основное количество СО попадает в атмосферу через  неплотности оборудования и газопроводов (3 млн.т СО/год) и оценивается в 6 % от общего выхода доменного газа. Выбросы СО из засыпного аппарата составляют примерно 2 кг/т чугуна, на литейном дворе ~ 1,0 кг/т чугуна, на разливочной машине ~ 0,05 кг/т чугуна.

При выпуске чугуна и  шлака выделяется SО₂  (0,15-0,20 кг/т чугуна). Сероводород сопутствует колошниковым газам. Некоторое его количество (50 г/т) выделяется при мокрой грануляции шлака.

Оксиды азота образуются при сжигании доменного газа в воздухонагревателях (~ 0,4 г/т чугуна).

Увеличение объема доменных печей приводит к сокращению источников выделения вредных выбросов: литейных дворов, участков разгрузки пылеуловителей, межконусных пространств, помещений для разгрузки вагонов. Значительное количество пыли выделяется при складировании, усреднении и транспортировке шихтовых материалов. Уменьшение доли кусковой руды (менее 5%) в шихте, применение подготовленной руды (агломерат, окатыши) привело к снижению пылеобразования.

 

1.5.1 Характеристика выбросов  пыли с доменным газом

 

Доменный (колошниковый) газ является побочным продуктом  доменного производства. Это низкокалорийный газ, содержащий 30-35 % горючих составляющих и балласт – азот и диоксид углерода. Доля доменного газа в топливном балансе предприятий составляет 30 %. Выход доменного газа – от 2000-2500 до 3800-4000 м³/т чугуна.

Вследствие механического  измельчения материалов при их подготовке к доменной плавке, транспортировке, загрузке и прохождении через шахту печи, а также термического растрескивания и возгонки некоторых элементов шихты (As, Zn, Pb и пр.) в доменном газе содержится значительное количество пыли. Вынос пыли из печей, работающих с обычным и повышенным давлением, составляет соответственно 50-150 и 40-75 кг/т чугуна, а запыленность газа 50-60 и 15-20 г/м³.