Коксовая пыль. Её улавливание и предотвращение пылевыделений

 Для предотвращения взрывов в автономной системе отсоса выводимые из печи газы сжигают непосредственно у места вывода из загрузочных люков. Более предпочтительным представляется метод (рис.11) , устраняющий попадание кислорода воздуха в систему отсоса. Для этого отсос газов производят из трубы, которая на время загрузки вводится в центральный люк на глубину 20-100 мм в подсводовое пространство. Воздух, подсасываемый в систему, проходит через кольцевой зазор между люком и отсасывающей трубой и попадает в подсводовое пространство. Воздух, подсасываемый в систему, проходит через кольцевой зазор между люком и отсасывающей трубой и попадает в подсводовое пространство, где благодаря высокой температуре вступает во взаимодействие с горючими компонентами газов загрузки. Последняя система отработана в промышленных условиях на головной опытно-промышленной установке термоподготовки шихты батареи N7 Западно-Сибирского металлургического комбината.  
 
 

автономной системой отсоса и очистки газов загрузки 

Шлам

Рис.11. Схема  отсоса и очистки газов загрузки термоподготовленной шихты углезагрузочным вагоном на Западно-Сибирском комбинате:

1 - подвижная  труба; 2 - отсасывающая труба; 3 - циклон; 4 - вентиляторы; 5 - топка дожига; 6 - баллон с пропаном для запыльного устройства; 7 - насосы

 Газы  загрузки смешиваются с воздухом, подсасываемым в люк, и частично сгорают на входе в заглубленную телескопическую трубу, через которую  производится отсос. В трубу впрыскивают  воду, чтобы снизить температуру  газа. После дымососа газы обеспыливаются в циклоне ЦН-24, замененным впоследствии из-за низкой эффективности на ЦН-15. Перед выбросом в атмосферу газы сжигали в специальной топке. Однако полного и устойчивого сжигания газа добиться не удалось из-за колебаний состава и калорийности газов, а также недостатков конструкций топочных и запальных устройств. В связи с этим был испытан способ передачи обеспыленных газов загрузки в отводы газосборника с машинной стороны через специальный стыковочный узел. Испытания показали работоспособность и высокую эфективность этого способа. Для дополнительного повышения степени улавливания пыли из газов загрузки планируется вместо циклона ЦН-15 использовать высокоэфективный конический циклон СК-ЦН-34.

 Текучесть и аэриру емость нагретой шихты позволяют применять для нее безвагЬнные методы загрузки. Бездымная загрузка шихты по трубопроводам с помощью пара или инертного газа призвана значительно уменьшить выбросы в атмосферу. Однако при испытаниях на Донецком заводе унос пыли при трубопроводной загрузке оказался значительно выше, чем при вагонном методе загрузки. Это обстоятельство, а также более высокий уровень затрат, сложность технических решений по узлам запорно-переклю- чакицих устройств и отсеканию инертного газа от угля сдерживают проведение дальнейших разработок этого метода.

 Таким образом, в настоящее время наиболее распространенным является способ бездымной  загрузки с удалением запыленных газов загрузки в газосборники паро- или гидроинжекцией. Специальные углезагрузочные вагоны с автономными системами отсоса могут обеспечить эффективное обеспыливание отсасываемых газов, но обезвреживание газовых компонентов вызывает значительные затруднения. Перспективным является вариант обезвреживания газов загрузки сжиганием их в подсводовом пространстве при помощи заглубленной телескопической трубы с последующим сухим обеспыливанием этих газов и передачей их через специальные стыковочные узлы в газосборник. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

УЛАВЛИВАНИЕ КОКСОВОЙ ПЫЛИ НА УСТАНОВКАХ БЕСПЫЛЕВОЙ ВЫДАЧИ КОКСА 

 Борьба  с выбросами при выталкивании кокса из печных камер - одна из наиболее сложных задач. Над раскаленным  коксом, попадающим в тушительный или коксовозный вагоны, возникает интенсивное восходящее течение нагретого воздуха, которое вовлекает в движение значительные массы окружающего атмосферного воздуха. Этот подсасываемый (эжектируемый) из атмосферы поток подхватывает образующиеся при разрушении коксового пирога частицы пыли и увлекает их вверх. В результате возникает окрашенное пылевое облако значительных размеров, в этом облаке, кроме пыли, могут содержаться и газообразные вредные вещества, выделяющиеся из кокса; объем этих газов сравнительно невелик и обычно не превышает нескольких десятков кубометров.

 Образование пылевого облака при выдаче происходит весьма быстро, поэтому этот неорганизованный выброс принято отность к залповым. При выдаче кокса недостаточной готовности наблюдается образование густых облаков плотного черного или черно-зеленого дыма. Такие выдачи происходят при незавершенности процесса коксования в центре угольной загрузки или неравномерном обогреве печей, приводящем к образованию в загрузке холодных зон. На современных большегрузных печах даже незначительное отклонение в режиме обогрева час+о создает условия для получения недостаточно скоксо- ванного пирога. В частности, фактором, определяющим пылевыделе- ние при выдаче, является период коксования. Этот факт наглядно иллюстрируется рис.12, данные для которого получены в результате измерений на Алтайском коксохимическом заводе.

 Ужесточение требований к атмосфероохранной деятельности на коксохимических предприятиях вызвало необходимость разработки технологических мероприятий по повышению равномерности обогрева печей и внедрения систем беспылевой выдачи кокса. Для уменьшения выбросов при выдаче кокса применяют способ локализации и обезвреживания (обеспыливания). Существуют несколько вариантов систем беспылевой выдачи кокса: пылеотсасывающие зЬнты над кок- сонаправляющей и тушильным вагонами; перекрытия над рельсовым путем тушильного вагона; комбинированные системы беспылевой выдачи и тушения кокса.

 Наибольшее  признание получили системы с  устройством зонтов, отсосом и  очисткой газов выдачи. При этом отсасывающее и пылеулавливающее оборудование проектируют как в передвижном, так и в стационарном исполнении. Трудность при локализации выбросов представляет герметизация стыков корзины коксонаправл яющей с рамой двери, зонта с вагоном и вытяжного патрубка зонта со стационарной системой отсоса. Разрешение этих проблем характеризуется значительным разнообразием и сложностью конструктивных разработок. На практике чаще всего используются системы с передвижным зонтом и стационарной системой пылеулавливания. В качестве пылеуловителей применяют скрубберы Вентури, мокрые электрофильтры, тканевые фильтры. В последнее время за рубежом наблюдается тенденция перехода только на сухие пылеуловители, как правило, рукавные фильтры.

В СССР первоначально применялась передвижная  система обеспыливания газов выдачи, смонтированная на двересьемной машине. Легкий зонт соединялся с группой из двух циклонов типа ЦН-15-800 и дымососом. Такие системы при испытаниях на батарее с объемом камер 41,6 м³ улавливани - 750 кг пыли в сутки. Однако предусмотренное проектом удаление пыли из бункеров циклонов шнековыми транспортерами" оказалось неработоспособным, вследствие чего циклоны быстро забивались пылью, что привело к интенсивному износу дымососов и выходу их из строя.

  В 1983 г. на Коммунарском коксохимическом  заводе была пущена первая установка  беспылевой выдачи кокса (УБВК) со стационарной системой отсоса и очистки газов. Она представляет собой (рис. 13) систему удаления и обеспыливания газов выдачи в виде зонта 1 над тушильным вагоном 2, соединенного с коллектором 3, откуда газы выдачи отсасываются через пылеуловители 4, 5 вентилятором 6 типа ВМ-18А производительностью 104 тыс. м³/ч. Предусмотрено, что с целью экономии электроэнергии вентилятор постоянно работает на малых оборотах с производительностью 5 тыс.м³ /ч и только на период выдачи работает с производительностью 104 тыс.м³ /ч. Обеспыливание газов выдачи происходит в осадительной камере 4 и аппаратах КМП 5. Подобные установки в последние годы смонтированы еще на ряде заводов. 

 Исследования, проведенные ВУХИНом на УБВК Коммунарского и Алтайского КХЗ, показали, что степень очистки газов от пыли в период выдачи составляет на Коммунарском заводе 95,7 %, на Алтайском 96,3 %. Установлено, что усредненное за время выдачи в течение 20-40 мин с содержанием пыли в газах выдачи составляет от 2 до 6 г/м³ . При этом запыленность примерно пропорциональна массе выгружаемого кокса и составила для Коммунарского завода в среднем 2,5, доя Алтайского 5,7 г/м³. Остаточная концентрация после КМП 0,21 г/м³.

 Приведенные величины концентрации характеризуют  залповые пылевыделения в период выдачи. ПоГОСТ 17.2.3.02-78 (п.4.3) контроль за выбросами должен производиться в течение не менее 20 мин, поэтому характеристики действующих систем должны определяться с учетом усреднения за это время. Для того чтобы оценить необходимую степень обеспыливания газов выдачи, нужно привести залповый выброс пыли к максимально разовому в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02- 78.

 Принимая, что за 20 мин согласно пооперационному  графику на одной батарее происходит не более двух выдач, можно определить требуемую величину степени очистки или рассчитать усредненную остаточную концентрацию при заданной (фактической) степени очистки. В общем случае решение о величине допустимой остаточной концентрации должно приниматься только на основе результатов расчета рассеивания пыли в атмосфере с учетом других источников выбросов. Для примера с достаточной степенью близости к практике эту величину можно принять на уровне 50 мг/м³ . При объеме отсасываемых газов Q - 104 тыс.м³ /ч, концентрации пыли с_н - 2,5 г/м³ за п « 2 выдачи продолжительностью х - 30 с каждая, количество пыли, поступающей на очистку за 20 мин, составит

^с20 = ^ = ¹⁰⁴⁰⁰°³-²'⁵ ЗШ = ^{4330 Г}-

 Объем газа за эти же 20 мин с учетом вывода вентилятора на полную производительность за 1 мин до начала выдачи и перевода его на экономный режим 5000 м³/ч через 1 мин после окончания выдачи составит

    104000(60 2 + 30)2 5000-900 3

 20 ⁼ 3600 3600

 Тогда усредненная за 20 мин величина концентрации пыли, поступившей на очистку,

    4330 _ .„, , з ^С20 = 9583 ^{= М52Г/М} '

 а потребная  степень очистки

 Подобный  расчет, выполненный для большегрузной  батареи с объемом камер 41,6 м³ при запыленности газов выдачи 5,7 г/м³ . показывает, что степень очистки должна быть не менее 95,2 %. Таким образом, с учетом близости приведенного примера к практическим ситуациям следует признать, что фактически достигаемая степень обеспыливания газов выдачи (—96 %) обеспечивает достижение заданных санитарных норм на выхлопе в атмосферу. С целью проверки такого вывода необходимо учесть требования к остаточной концентрации пыли на выходе в атмосферу, т.е. окончательное решение о количестве ступеней пылеулавливания должно приниматься на основе анализа результатов рассеивания пыли и связанных с этим требованиями к качеству воздуха селитебных зон. В то же время, учитывая, недостатки действующих УБВК (громоздкость и низкая эффективность осадительной камеры, образование большого количества труд- ноутилизируемых шламовых вод, необходимость строительства закрытых обогреваемых помещений для аппаратов мокрой очистки и т.д.), возникает необходимость в других технических решениях.

  Существующие  тенденции все еще базируются на увеличении объема отсасываемых газов до 150-180 тыс.м³ /ч [17 ] с соответствующим увеличением размеров и конструкции зонта.

  Концентрация  пыли в отсасываемой из-под зонта  газе в этом случае достигает 18-22 г/м³ . Устанавливая на первой ступени очистки группы циклонов ЦН-15, достигают сумарной степени очистки 99,1-99,2 % при остаточной концентрации пыли в газах выдачи 0,11-0,22 г/м³. Нетрудно видеть, что приложенные усилия работают сами на себя: увеличив объём отсоса, получаем повышенную запыленность, уменьшение которой до требуемых норм вынуждает искать пути повышения степени очистки.

  Как и в случае с объемами аспирации, в первую очередь необходимо определить расход газа, поступающего на очистку. На действующих УБВК эта величина составляет 100-160 тыс.м³ /ч. В то же время практика работы УБВК при тщательной герметизации вагона на заводах "Остерфельд" и "Эрин", ще объем отсасываемых при выдаче кокса газов не превышает 15-18 тыс.м³ /ч, приводит к выводу о слабой герметизации стыков на отечественных установках. На это указывают результаты дисперсного анализа частиц пыли, уносимой из-под зонта в систему отсоса, согласно которым медианный размер частиц составляет dm ~ 230 мкм при степени полидисперсности а ^ш 20. Поскольку скорость витания таких частиц достигает 1,35 м/с, а регламентная величина скорости в неплотностях укрытий обычно равна 0,5 м/с, можно сделать вывод о более чем двукратном превышении расхода отсасываемых при выдаче газов над минимально необходимым.

Нельзя  не заметить, что определение оптимального объема отсоса газов выдачи представляет собой довольно сложную задачу. Применить теоретические методы расчета в этом случае не представляется возможным из-за слабых физических представлений о процессах пы- легазообразования при выдаче кокса и невозможности создания математических моделей, а экспериментальный подход вследствие отсутствия критериев масштабного перехода возможен только в промышленном масштабе. Тем не менее оптимизация отсоса определяет экономичность и эффективность методов борьбы с пылегазовыделени ями при выдаче кокса, поэтому трудоемкая и сложная экспериментальная работа, направленная на уменьшение объема отсоса до оптимального, должна быть выполнена в ближайшее время. Очевидно, что снижение установленного расхода до оптимального должно сопровождаться разработкой мероприятий по герметизации неплотностей. В первую очередь это относится к стыку между зонтом и вагоном, ще зазор достигает 300-1000 мм, в то время как на зарубежных УБВК лишь 100-150 мм.