Коксовая пыль. Её улавливание и предотвращение пылевыделений

Министерство  образования и науки Украины

Кафедра Экологии и ОБЖ

Донбасский  Государственный Технический Университет 
 
 
 
 
 

     НИРС

Коксовая  пыль. Её улавливание и предотвращение пылевыделений.

     Выполнила: ст. гр. Э-07

     Куличкова Нина

     Проверил: Ноженко А. А. 
 
 
 
 
 
 
 

     Алчевск, 2011 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 Защита  атмосферного воздуха от загрязнения  является одной из наиболее актуальных проблем современности. Коксохимическое  предприятие (КХП) - это совокупность специфических производств, связанных  с высокотемпературной обработкой угольной шихты без доступа воздуха  и переработкой выделяющегося при  этом коксового газа с получением целого ряда ценных химических продуктов. Традиционные технологические процессы в ряде случаев связаны с выделением в атмосферный воздух вредных веществ, входящих в состав коксового газа, таких как аммиак, оксид углерода, оксид азота, диоксид серы, сероводород, цианистый водород, бензол, нафталин, фенолы, а также угольная и коксовая пыли. 

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ  ПЫЛЕВЫДЕЛЕНИЙ ПРИ ЗАГРУЗКЕ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ 

 При загрузке влажной угольной шихты  в раскаленную печную камеру образуется газов на каждую тонну загруженной шихты. Эти газы содержат 10-60 г/м^ взвешенных частиц угольной и полукоксовой пылей. В пересчете на 1 т производимого кокса выделение пыли при загрузке печей достигает 150-400 г/т, причем количество выделяющейся пыли резко увеличивается с уменьшением влажности шихты менее 7 %.

 Серьезные трудности возникают при загрузке термоподготовлен- ной шихты. Для загрузки шихты, прошедшей термоподгоговку [15], применение традиционных способов бездымной загрузки с отсосом газов загрузки в газосборники совершенно невозможно из-за увеличивающегося уноса пыли в газосборники и связанного с этим ухудшения качества каменноугольной смолы и пека. Кроме того, происходит засорение фусами клапанных коробок, газосборников и хранилищ смолы.

 Таким образом, обеспыливание газов загрузки является актуальной задачей, от решения которой в значительной степени зависят уровень загрязнения атмосферы, условия труда и интенсификация коксового производства. Варианты решения этой задачи определяются прежде всего технологическими требованиями и в основном зависят не от выбора способа и аппаратуры для очистки, а от выбора способов герметизации узла загрузки и эвакуации газов и пыли из печной камеры. Специфическими условиями для выбора метода очистки являются наличие в газах загрузки значительного количества аэрозоля смолы и взрывоопасность образующейся газовой смеси.

 На  коксохимических предприятиях нашей  страны и за рубежом загрузку шихты  производят углезагрузочными вагонами. Углезагру- зочный вагон с тремя или четырьмя бункерами устанавливается над люками подлежащей загрузке камеры и выпускные патрубки бункеров с помощью телескопических устройств присоединяются к загрузочным люкам, после чего производится выпуск шихты.

  Бездымность загрузки, как правило, обеспечивают путем отсоса всех газов загрузки в газосборники. Наиболее распространен метод эвакуации газов загрузки через стояки с помощью паровых инжекторов. При этом эффективность отсоса зависит от давления пара на форсунках (0,7-0,9 МПа). Большое значение имеет равномерность газовыделения, определяемая очередностью выпуска шихты из бункеров углезагрузочного вагона: одновременый выпуск из всех бункеров, последовательный выпуск от первого по третий (четвертый) бункер, выпуск сначала крайних бункеров, а затем средних и т.д. Естественно, что при одновременном выпуске количество газов, выделяющихся при загрузке, будет наибольшим, что требует более интенсивного отсоса.

  Условием  снижения пылеуноса при загрузке является герметичность печной камеры, исключающая подсос вез духа. В противном случае при подсасывании воздуха произойдет интенсивное горение газов над слоем шихты, что приведет к резкому увеличению объемов газов и соответственно к повышению выноса пыли в газосборник.

  Разработка  оптимальных вариантов очередности выпуска шихты из бункеров является необходимым условием обеспечения бездымности загрузки. Дело в том, что из пространства между крайними люками и стояками газы загрузки отсасываются без препятствий, в то время как пароинжекция почти не влияет на снижение давления в подсводовом пространстве между загрузочными люками, где давление достигает 4-5 кПа. В связи с этим необходимо так организовывать выпуск шихты из бункеров и включение пароинЖекции с коксовой и машинной сторон батареи, чтобы обеспечить свободный выход газов загрузки.

  Наиболее  эффективен метод пароинжекции с последовательным выпуском шихты из бункеров вагона [16 ]. Экспериментальным путем можно подобрать оптимальные режимы пароинжекции и очередность разгрузки бункеров применительно к конкретным условиям. Недостатком этого метода является увеличение машинного времени при загрузке, что в ряде случаев не представляется возможным. Конкретные рекомендации по этому вопросу для различных случаев приведены в [15].

  Опыт  применения гидроинжекции показал, что системы работают устойчиво и при давлении воды выше 2 МПа практически полностью обеспечивают отсос газов. Недостатком этого метода является необходимость регулярной чистки стояков, колена которых зарастают отложениями в течение 7-10 сут; при несоблюдении графика чистки изменяется форма струй, вследствие чего резко снижается эффективность инжекции. Большим недостатком гидро- и пароинжекции является уже отмеченное повышение зольности смолы за счет попадания в нее большого количества фусов и, как следствие, получение нестандартного пека. В связи с этим метод инжекции запыленных газов в газосборники нельзя считать прогрессивным.

  Одним из вариантов бездымной загрузки, применяемых в основном на заводах  Японии, является сооружение специального коллектора вдоль батареи, снабженного отводами против каждой камеры с направлением газов загрузки на централизованный узел очистки (мощный дымосос и мокрый пылеуловитель или рукавный фильтр). Недостатками этого варианта являются усложнение системы стыковки газопроводов, необходимость регулярной очистки коллектора от зарастания, трудности механизации и автоматизации процесса эвакуации газов загрузки.

  Следующим этапом развития техники бездымной  загрузки явилось создание автономных систем отсоса и обезвреживания газов загрузки. Преимущество этого метода заключается в том, что он может использоваться при загрузке шихты различной влажности, включая термоподготовленную. Особенностью его является возможность полного отделения газов загрузки от газообразных продуктов коксования и их обезвреживания посредством устройств, монтируемых на углезагрузочном вагоне. Для реализации этого метода требуется разработка новой конструкции вагона с размещением на нем устройств для отсоса и очистки газов загрузки, автоматизированных систем управления загрузкой и современыми кабинами машинистов с кондиционированием воздуха.

  В настоящее время зарубежными  фирмами разработан целый ряд  конструкций вагонов, отличающихся системами отсоса и очистки газов загрузки и последовательностью операции очистки: либо газы загрузки сначала сжигают, а затем улавливают пыль, либо очищают от угольной пыли, после чего смешивают с воздухом и сжигают.

  Поскольку высокопроизводительные системы с  мокрыми пылеуловителями из-за большой  массы не всегда можно устанавливать  на углезагрузочном вагоне, часть газов загрузки во многих случаях направляют в газосборник методом инжекции, очищая оставшуюся часть в небольших, аппаратах на вагоне. При этом, помимо усложнения конструкции из-за наличия стыковочных узлов вагона с газосборником, предъявляются высокие требования к степени герметизации системы, поскольку подсос атмосферного воздуха в газосборник недопустим.

  Наиболее  совершеными углезагрузочными вагонами со скрубберами считают вагоны системы Копперс (ФРГ), основным отличием которых является применение независимого комплекта из вентилятора, трубопроводов и скруббера Вентури для каждого загрузочного люка. Каждый комплект может быть отрегулирован в зависимости от требуемой скорости отсоса от данного люка, а выход из строя одного комплекта не выводит из строя всю систему. Условием для эффективной работы скрубберов является гарантированное воспламенение отсасываемых газов, поэтому комплекты для отвода газов загрузки снабжены несколькими пропановыми воспламенителями газов.

  При эксплуатации этих вагонов возникают  проблемы удаления и утилизации шламовых вод, растут затраты на тщательную регулировку всех устройств, масса вагона больше, чем при единой системе отсоса и очистки.

  Несмотря  ^на недостатки мокрого способа очистки, очистку газов загрузки на вагонах проводят, как правило, в мокрых пылеуловителях (скрубберы Вентури, полые и центробежные газопромыватели, циклоны с водяной пленкой и т.д.) с каплеуловителями. Воду на орошение пылеуловителей подают из специального резервуара, заполняемого одновременно с набором шихты в бункера вагона. В последнее время в ряде конструкций углезагрузочных вагонов применяются двухступенчатые системы обеспыливания газов загрузки, в которых на первой ступени применяются сухие циклоны типа ЦН-24, ЦН-15 иЦН-11.

 На  ряде заводов Японии, Великобритании и ЮАР сжигание газов загрузки производят после пылеуловителей в специальных топках, а продукты сгорания поступают в специальный газопровод, проходящий по коксовой стороне батареи к стационарной установке очистки. Стабильность температуры в топке не ниже 700 *С обеспечивается путем сжигания коксового газа. Подобные системы весьма чувствительны к подсосу воздуха в систему до топки, что может привести к образованию взрывоопасной смеси.

 Одним из факторов, влияющих на бездымность загрузки, является согласование скорости схода шихты и отсоса выделяющихся газов. Для этого бункера вагона оборудуются питателями или побудителями схода. Такой прием позволяет избежать гидравлического удара шихты при падении ее в камеру и связанных с этим динамических нагрузок, но увеличивает время схода и усложняет конструкцию.

 На  большинстве заводов ФРГ и  ряде других стран нашел применение комбинированный способ бездымной загрузки, при котором газы загрузки одновременно отсасывают инжекцией в газосборники и с помощью автономной системы отсоса на углезагрузочном вагоне. В частности, на ряде японских заводов гидроинжекция применяется одновременно с автономной системой отсоса на углезагрузочном вагоне. При одном газосборнике на батарее печные камеры имеют 4-5 загрузочных люков, которые обслуживаются одновременно, в одно время начинается и выпуск шихты из всех бункеров. В начальный период загрузки, когда образуется наибольшее количество запыленных газов, их отсос производится только в газосборник гидроинжекцией. В период планирования шихты, когда эффективность отсоса газа в газосборник снижается, дополнительно подключается система отсоса и очистки газов на углезагрузочном вагоне. Этот способ позволяет эффективно эвакуировать газы загрузки, снизить зольность смолы, уменьшить размеры пылеуловителей и мощность дымососа на вагоне.

 При применении для коксования термоподготовленной шихты сокращаются время коксования и соответственного выбросы в атмосферу. Нагретая до 150-200 *С и содержащая до 2% влаги шихта хорошо растекается по печи и не требует планирования. Однако при ее загрузке резко увеличиваются выбросы пылегазовой смеси, содержащей пыли до 12, смолы до 20 г/м* [15]. Поскольку эвакуировать такие газы в газосборник нельзя, для термоподготовленной шихты пришлось разрабатывать специальные методы загрузки.

 Хорошая текучесть шихты позволяет загружать  ее специальным углезагрузочным вагоном через крайние или средние люки, используя оставшиеся для отсоса газов загрузки. На рис.10 представлена схема отсоса и очистки газов при загрузке шихты через средний люк. Из бункера 1 шихта стекает через люк 2 в печь 3. Газы загрузки через крайние люки 4 отсасываются дымососом 5 и очищаются в сухих циклонах б и скруббере 7, а затем дожигаются в печи-смесителе 8. В печь через горелку 9 подается коксовый газ. Продукты сгорания выбрасываются в атмосферу через трубу 10. В дымосос 5 для коагуляции пыли и флегматизации газовой смеси подают воду. Шламовую воду собирают в гидрозатворах и периодически сливают на переработку. По окончании загрузки систему отсоса отключают, а коксовый газ через стояки 11 направляют в газосборники 12.

 Возможен  также вариант загрузки, испытанный в промышленных условиях: шихту грузили  через крайние люки, а отсос  производили из среднего. Это позволяет  повысить безопасность процесса и снизить  унос пыли с газами загрузки.