Коксовая пыль. Её улавливание и предотвращение пылевыделений

 Анализ  этих вариантов показывает, что наибольший эффект может дать первый вариант. При  этом необходимо обеспечить надежную работу пылеуловителей, поскольку попадание пыли в прямой коксовый газ ухудшает качество смолы и пека. По второму варианту мероприятий необходимо сооружение дорогостоящего каталитического реактора. Кроме того, остается нерешенным вопрос об обеспыливании выбрасываемых в дымовую трубу нагретых газов. По третьему варианту подача воздуха в цикл УСТК приведет к существенному увеличению объема циркулирующих газов и соответственно расхода сбросных газов через свечу дымососа.

 В результате анализа предложенных мероприятий  первый вариант признан наиболее перспективным и включен в  рекомендации по совершенствованию аппаратурного оформления высокопроизводительных УСТК.

УЛАВЛИВАНИЕ КОКСОВОЙ ПЫЛИ ИЗ АСПИРАЦИОННОГО ВОЗДУХА  УСТК И КОКСОСОРТИРОВКИ

 Температура кокса после УСТК достигает 150-200 "С. При транспортировании, перегрузках, грохочении такого кокса происходит интенсивное пылевыделение, поэтому технологическое оборудование снабжают аспирационными установками. Назначение аспирацион- ных систем - создание благоприятных условий труда по содержанию вредных веществ в воздухе производственных помещений путем предотвращения выделений из неплотностей технологического оборудования. Аспирационные системы располагают в (Соответствии с технологической схемой УСТК и сортировки кокса сухого тушения (рис.17).

 В состав аспирационных систем включают сухие  и мокрые пылеуловители. При выгрузке горячего кокса из камер УСТК выделяется много пыли. поэтому обычно применяют двухступенчатую схему очистки. В качестве первой степени используют группы циклонов типа ЦН-15, которые имеют достаточно высокую эффективность пылеулавливания (87-97 %) при умеренном гидравлическом сопротивлении (0,35-1,15 кПа). Однако вследствие высоких скоростей, достигающих во входных патрубках циклонов величин 20 м/с и более, и абразивного действия коксовой пыли входной патрубок, нижняя часть корпуса циклонов, а также вентилятор подвержены сильному износу. На второй ступени пылеулавливания устанавливают скрубберы ЦС- ВТИ. Фактическая степень улавливания пыли в них варьирует от 60 до 90 % и определяется в основном расходом орошающей жидкости и качеством ее распыления.

Рис.17. Схема аспирационных систем (а.с.) УСТК и коксосортировки (Нижнетагильский комбинат):

1 - камера  УСТК; 2 - а.с. узла загрузки УСТК, скруббер ЦС; 3 - а.с. узла выгрузкиУСТК, группа циклонов ЦН, скруббер ЦС; 4 - а.с. перегрузочного узла, группа циклонов, скруббер КМП; 5 - дутьевой вентилятор станции обеспыливания кокса; 6 - а.с. валкового грохота, коллектор ВК, скруббер КМП; 7 - а.с. инерционного грохота, коллектор ВК, скруббер КМП; 8 - а.с. узла погрузки кокса в вагоны, группа циклонов ЦН, скруббер КМП

 Современные требования к созданию безотходного производства предусматривают обязательное замыкание систем водоснабжения, что  обусловливает необходимость обеспечения  надежной работы пылеуловителей на оборотной воде. При улавливании коксовой пыли после УСТК основными трудностями замыкания цикла орошения мокрых пылеуловителей являются, помимо наличия абразивных твердых взвесей, изнашивающих распиливающие устройства, сильная карбонизация воды и образование в трубопроводной арматуре шламопроводов отложений в виде волокнистых и корковых карбонатных структур, забивающих трубопроводы.

 Кроме трудностей, связанных с переработкой шламовых вод, серьезным препятствием в применении способа мокрого улавливания коксовой пыли является плохая смачиваемость частиц. Очевидно, существующие способы интенсификации процесса мокрого пылеулавливания, связанные с добавлением в орошающую жидкость различных

смачивающих добавок и поверхностно-активных веществ, не могут обеспечить кардинальное решение этой проблемы из-за усложнения и удорожания шламового хозяйства.

Недостатки  мокрых аппаратов затрудняют эффективное  решение проблемы обеспыливания аспарационного воздуха на предприятиях: не удается замкнуть цикл орошения пылеуловителей, отсутствуют удовлетворительные технические решения по утилиза ции шламовых вод. В частности, на Череповецком металлургическом комбинате построена установка для осветления шламовых вод, включающая горизонтальный отстойник и безнапорные гидроциклоны, при эксплуатации которой было установлено, что разделение суспензии идет неудовлетворительно, поэтому в нее стали вводить поверхностно- активные вещества (ПАВ), способствующие флокуляции взвесей. В качестве ПАВ применили кубовые остатки жирных кислот (КОЖК), однако система не обеспечивала требуемой степени очистки воды от взвешенных частиц. Для решения проблемы были использованы громоздкие и дорогостоящие фильтргпрессы ФГ1АКМ-25, эксплуатация которых оказалась весьма сложной и неэкономичной.

  Приведенный пример показывает, что применение мокрых пылеуловителей связано с необходимостью сооружения сложной и дорогостоящей шламовой установки. Это ставит перед необходимостью искать новые пути решения проблемы улавливания коксовой пыли. В связи с этим новым направлением обеспыливания аспирационного воздуха является применение сухих методов пылеулавливания. Выбор типа пылеуловителя определяется физико-химическими свойствами частиц и параметрами пылегазовых потоков.

  Согласно  результатам измерений импакторами (см.рис.1) коксовая пыль по существующей классификации может быть, как правило, отнесена к классу крупнодисперсных. Это упрощает задачу обеспыливания аспирационного воздуха сухими методами. В то же время крупность частиц пыли является следствием высоких скоростей отсоса воздуха из укрытий оборудования.

  На  завышенные объемы аспирации указывает  и высокое значение запыленности аспарационного воздуха. При постоянстве технологических условий запыленность в области низких значений пропорциональна объему аспирации. Характерный вид этой зависимости приведен на рис.18 (данные Новолипецкого металлургического комбината, уравнение регрессии для данного случая С - 0,74 + 0,04 Q). На заводах с низкими показателями прочности кокса и большой его зольностью содержание пыли в аспирационном воздухе может достигать 15г/м³иболее.

С ,г/н> 

С/.тыс. м³/ч

 Рис.18. Зависимость запыленности аспирационного воздуха С от объема аспирации Q 

Существует  понятие "оптимальный" объем аспирации, под которым понимают минимальный расход аспирационного воздуха, коща прекращается выделение пыли из аспирационного укрытия. Известные методики расчета оптимальных объемов аспирации достаточно условны, поскольку содержат некоторые нормативные показатели, относящиеся прежде всего к суммарной площади неплотностей укрытия (степень герметизации).

  Расчет  оптимального объема аспирации по одной  из современных методик [20 ] для перегрузочного узла транспортной линии производительностью 100 т/ч кокса при высоте перегрузки 5 м и сечении течки 1 м² показывает, что потребный объем аспирации нижнего укрытия составляет - 7 тыс.м³/ч. Количество транспортируемого кокса слабо влияет на объем аспирации: при увеличении производительности до 200 т/ч, т.е. вдвое, необходимо отсасывать из укрытия лишь на 20 % больше 8 тыс.мЗ/ч).

  Расчетные данные значительно меньше, чем на практике, поэтому при наладке  существующих аспирационных систем оптимальный объем аспирации определяют экспериментально. Для этого измеряют запыленность воздуха в производственном помещении вблизи укрытия при изменениях расхода аспирации. Вариантом этого способа является визуальный контроль пылевыделений из укрытия.

  Примером  определения оптимального объема аспирации  может служить комплекс измерений, выполненных на аспирационной системе  перегрузочного узла кокса сухого тушения Кемеровского коксохимического завода.

  При визуальных наблюдениях обнаружено, что прекращение выделения пыли из укрытия происходит при объеме аспирации -10 тыс.мЗ/ч. Результаты измерений запыленности воздуха производственного помещения и аспарационного воздуха приведены на рис. 19, где видно, что при увеличении расхода аспирационного воздуха выше 12 тыс.м³/ч запыленность воздуха в помещении (рис.19, кривая 1) практически остается неизменной, а запыленность аспирационного воздуха (рис. 19 "кривая 2) начинает возрастать. Увеличивается и размер уносимых из укрытия частиц. При увеличении объема аспирации с 12до 18 тыс.мЗ/ч (рис.20) медианный размер частиц увеличивается с 20 до 120 мкм. Очевидно, что в данном случае оптимальным объемом аспирации является 12-14 тыс.мЗ/ч, при этом запьшенность направляемого на очистку аспирационного воздуха составляет лишь 2-3 г/м* , дисперсный состав характеризуется dm- 60 мкм, а-8.

  Приведенный пример показывает, что расход аспирационного воздуха может быть значительно уменьшен; при условии оптимизации объема аспирации требования к степени очистки могут быть снижены, упрощается аппаратурное оформление пылеулавливания, уменьшается абразивный изс оборудования.

  Учитывая  физико-химические свойства коксовой пыли, можно заключить, что при выборе пылеуловителя наибольший интерес представляют методы сухого пылеулавливания. Это совпадает с генеральной линией развития техники пылеулавливания [1, 2, 4, 5], поскольку позволяет отказаться от шламовых установок и водопотреб- ления на пылеулавливание, а также получить коксовую пыль в сухом виде, пригодном для утилизации.

Конкретный  выбор типа пылеуловителя зависит  от необходимой степени очистки  или заданной величины остаточной концентрации пыли. При оптимальном объеме аспирации  пыли в аспирационном воздухе  не превышает 3 г/м³. Для расчета необходимой степени очистки можно принять эту величину с некоторым запасом на уровне 4 г/м³, что соответствует средним значениям запыленности на ряде аспирационных систем. Остаточная концентрация после очистки в общем случае определяется на основе расчета рассеивания в атмосфере всех выбросов предприятия с последующим выделением доли (предельно допустимого выброса) данной аспирационной системы. Такой расчет может быть проведен по методике ОНД- 86 при условии, что в результате выброса концентрация пыли в приземном слое атмосферы с учетом фоновой загрязненности не превысит предельно допустимых максимально разовых значений ПДК_м.р, указанных в СИ 245-71. Для взвешенных нетоксичных веществ максимально разовая концентрация в воздухе населенных мест не должна превышать 0,5 мг/м³.

В общем  виде допустимая концентрация вредного вещества на обрезе выхлопной трубы С_м определяется условиями выброса: высотой трубы, температурой и скоростью истечения, величиной фондовой концентрации на местности и ее отношением к ПДК в атмосферном воздухе с учетом данного источника, возможностями газоочистного оборудования, условиями рассеивания и др. Иногда исходят из простых соображений, что остаточная концентрация пыли С в выхлопной трубе не должна уменьшать прозрачность атмосферы, поглощать световые лучи и задерживать солнечную радиацию. Поэтому выбрасываемый газ не должен иметь окраску и это условие, как правило, выполняется при содержании пыли менее 100 мг/м³. Даже в том случае, когда в результате выброса через высокую дымовую трубу обес печивается допустимая концентрация пыли в приземном слое атмосферы, концентрация пыли в этом газе более 100 мг/м³ нежелательна [21].

  Рассмотрим  пример определения максимальной приземной  концентрации См • Допустим, что вклад источника выброса аспирационного воздуха в величину приземной концентрации составляет 10 %. Тогда при ПДК_м.р - 0,5 мг/м' максимальная концентрация пыли, создаваемая этим источником в приземном слое, не должна превышать 0,05 г/м .

  Начальные условия для расчета по ОНД-86: районный коэффициент А-200 (Сибирь) ; объем аспирационного воздуха Q -12000 м³/ч (3,33 м³/с) при температуре 20 ° С; диаметр выхлопной трубы D - 0,8 м; высота трубы Я - 30 м.

  Согласно  ОНД-86 максимальная приземная концентрация пыли в холодных выбросах равна, мг/м³:

C_M = AMFnk/ Н*^,Ъ. <7)

  Определив F- 1, п - 3, к - 0,03 и задаваясь допустимой приземной концентрацией См ~ 0,05 мг/м³, можно определить допустимый валовой выброс

„ См*⁴⁷³ О^ЗО⁴)¹'³ _ftM . ^{м =} ~ШГ ⁼ 200 • 1 ■ 3 • 0,03 ^{= 0,26г/ с}-

  Отсюда  концентрация пыли в выбросе не должна превышать

  Для вентиляционных выбросов существует еще  один метод расчета максимальной концентрации. Согласно N 4.58 СНиП 11-33-75 вентиляционный воздух разрешается не очищать, если концентрация в нем пыли не превысит следующих значений, мг/м³ :

С = (160 - 4 Q)k,

где к - коэффициент, зависящий от ПДК пыли в воздухе производственных помещений, для коксовой пыли ПДКр.з - 6 мг/м [4], к - 0,8. Тогда при объеме аспирации Q - 12 тыс. м³ /ч