Коксовая пыль. Её улавливание и предотвращение пылевыделений

 Недостатком схемы с электрофильтром типа УВВ, имеющим открытый выход в атмосферу, является установка электрофильтра на линии давления, что может привести к быстрому абразивному износу вентилятора. Для устранения износа, учитывая отсутствие у коксовой пыли взрывчатых свойств, в случае положительных испытаний электрофильтра УВВ можно в дальнейшем применять унифицированный вертикальный электрофильтр У В- 1x16 той же производительности и близкий по габаритам к УВВ-16 той же производительности и близкий по габаритам кУВВ-1х16 сучетом уменьшенного доО, 1375 м межэлектродного расстояния и увеличенной до 7,4 м длиной электрического поля составит ~99,91 %, что обеспечит одноступенчатую очистку аспирационных выбросов.

 Опыт  эксплуатации электрофильтров типа ЭГЛ при улавливании коксовой и агломерационной пыли из аспирационного воздуха бункерной эстакады доменной печи N 5 Череповецкого металлургического комбината позволил разработать предложения по обеспыливанию в электрофильтрах этого типа аспирационного воздуха, газов загрузки шихты и выдаче кокса для комплекса-батареи N11 того же комбината. Расчеты централизованной системы и вариантов локальных установок электрофильтров типа ЭГА, проведенные с учетом эффективных параметров процесса в действующих электрофильтрах (скорость дрейфа 0,038 м/с), показали, что при суммарной производительности 450-500 тыс.мЗ/ч запыленость очищенного газа после локальных установок йе превысит 80-90 мг/мЗ, а при централизованной очистке в одном электрофильтре ЭГА2-56-12-6-3 не более 25-30 мг/мЗ. Реализация одной из этих установок в опытно-промышленном масштабе позволит уточнить параметры, необходимые для расчета последующих установок.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  АНАЛИЗ ПРИ ВЫБОРЕ ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩЕГО  ОБОРУДОВАНИЯ 

 Повышение требований к обеспыливанию технологических и аспи- рационных выбросов обусловливает тенденцию к росту затрат на газоочистку. При этом уровень затрат на газоочистку становится соизмеримым с затратами на основное производство, достигая 20-30 % от общих капитальных вложений. Оценка затрат на защиту атмосферы в коксохимической подотрасли на перспективу показывает, что на уже запланированные мероприятия до 2005 г. потребуется капитальных вложений около 450 млн.руб.

 В этих условиях весьма важно найти пути сокращения затрат. С этой целью можно использовать: технологические мероприятия по уменьшению выбросов, внедрению безотходных или малоотходных технологий; утилизацию пыли, шламов, стоков и экономию энергоресурсов (вода, пар, сжатый воздух, электроэнергия); создание методов расчета пылеуловителей и их систем, позволяющих уменьшить материале»- и энергоемкость установок при высокой эффективности очистки; повышение надежности и ресурса работы пылеулавливающего оборудования; применение аппаратов большой единичной производительности; применение дешевых материалов и облегченных конструкций; рационализация компоновки оборудования с целью сокращения коммуникаций и строительных конструкций; расположение оборудования вне зданий.

 Весьма  важным фактором снижения затрат является научно обоснованный выбор аппаратуры для газоочистки и пылеулавливания на основе сравнения технико-экономических показателей лучших действующих или запроектированных объектов - аналогов. Сравнение различных пылеуловителей производят после предварительного отбора, коща исключены очевидные противопоказания для применения како- го-либо из сравниваемых типов аппаратов и все оставшиеся обеспечивают одинаковый уровень концентрации выбрасываемых в атмосферу пылевых частиц.

  При выборе сухого или мокрого способов пылеулавливания следует учесть, что применение мокрых аппаратов  всеща связано с дорогостоящими системами водоснабжения и шламовой канализации, необходимостью переработки и утилизации шламовых вод, причем затраты на шламовые установки должны быть учтены в составе установок мокрого пылеулавливания. Весьма важным фактором при мокром улавливании коксовой пыли является зарастание трубопроводной арматуры карбонатными отложениями, что резко снижает эксплуатационную надежность установки и приводит к значительному росту текущих затрат. Обычно мокрые аппараты значительно меньше по объему, чем сухие, в них проще добиться требуемой степени очистки. В то же время затраты энергии на очистку в мокрых аппаратах всегда значительно выше, чем в сухих.

  Из  этих факторов вытекает известный [1 ] вывод, что для мокрых систем капитальные затраты ниже, а эксплуатационные затраты выше, чем для сухих. Такой вывод, а также генеральная линия развития техники пылеулавливания, направленная на внедрение сухих методов пылеулавливания, могут служить основанием для выбора сухих пылеуловителей во всех случаях, когда с их помощью технически возможно обеспечить желаемую степень очистки.

  Степень очистки является основным критерием  выбора пылеулавливающего аппарата. Однако, помимо этого критерия, существует еще несколько важных факторов, таких как возможность комплексного решения проблемы пылеулавливания, включая выгрузку, транспортирование, обработку и утилизацию уловленной пыли; обеспечение надежной долговременной работы без снижения эффективности улавливания; наличие соответствующих по производительности и потерям напора тягодутьевых устройств и т.п. Кроме того, высокое значение степени очистки еще не гарантирует достижения санитарных норм на выбросе пыли в атмосферу, так как при определении этих норм основным показателем является остаточная концентрация пыли в выбросе. Например, высокая степень очистки (98 %) в двухступенчатой системе конических циклонов при начальной запыленности 20 г/м³ позволит получить остаточную концентрацию 400 мг/ м³ , что явно недостаточно для обеспечения санитарных норм на выбросе. Это указывает на необходимость тщательной проработки технологических узлов и оптимизации объемов отсасываемых (выбрасываемых) газов с целью всемерного снижения их начальной запыленности.

  Решение каждой конкретной проблемы обеспыливания следует искать только после изучения варианта возможных схем аппаратурного оформления процессов технологии, аспирации и пылеулавливания с учетом вышеизложенного.

  Степень очистки пылеуловителей зависит  от ряда факторов: плотности, слипаемости, абразивности, электрических свойств частиц, начальной запыленности, влажности газа, но в первую очередь от дисперсного состава пыли. Чтобы найти оптимальное проектное решение по заданной степени очистки и уровню затрат, необходимо исследовать ряд вариантов. При этом следует учитывать такой фактор, как эксплуатационная надежность пылеуловителей, которая на практике может существенно изменить запланированное соотношение затрат.

 Степень очистки и стоимость установки  связаны между собой соотношением [2]

1 = Л

где I/ - степень очистки; \ — q - доля частиц, выбрасываемых в атмосферу, от массы частиц, поступивших на очистку; е - основание натуральных логарифмов; к - величина, пропорциональная стоимости установки.

 Например, чтобы остаточная запыленность газа составила 10 г/м³ при начальной концентрации 100 г/м³ (q - 0,9), необходимо построить установку стоимостью к; для снижения остаточной концентрации до 1 г/м³ (г/ -0,99) стоимость установки будет 2к, а до 0,1 г/м³ 4к( q - 0,999) и т.д.

 Таким образом, для доулавливания 1 г пыли на конечной стадии q — 0,999 требуется установка, стоимость которой в 400 раза (4к/0,9:к/90) больше, чем установки для улавливания 1 ч в начальной стадии q - 0,9, т.е. удельные затраты на улавливание 1 г пыли на конечной стадии, где улавливается 0,9 г пыли, в 400 раз больше капитальных затрат на начальной стадии, где было уловлено 90 г пыли. Эти оценки еще раз показывают, насколько важны мероприятия, направленные на снижение величины начальной запыленности газа, направляемого на очистку.

 При экономической оценке метода очистки  учитываются капитальные и эксплуатационные затраты не только на систему пылеулавливания, но и на вспомогательные устройства. Так, капитальные затраты должны учитывать стоимость технологического, тягодутьево- го и электросилового оборудования системы пылеулавливания, пыле- выгрузных устройств и установок транспортирования и утилизации уловленной пыли, газоходов и трубопроводов, опор под газоходы и площадки обслуживания, постаментов, фундаментов и металлоконструкций под оборудование, насосов и шламовых установок, зданий, сооружений и т.д.

 Эксплуатационные  затраты состоят из основных и  накладных (цеховых и общезаводских) расходов без стоимости уловленной пыли.

 За  обобщающий показатель эффективности  капитальных вложений принимается  уровень приведенных затрат С + ЕК, который рассчитывается из суммы эксплуатационных затрат С и капитальных К с учетом нормативного коээфициента эффективности капитальных затрат Е (Е - 0,15). При технико-экономическом сравнении лучшим считается вариант с минимальными приведенными затратами.

 Новые установки газоочистки могут  оцениваться по экономическому эффекту  по сравнению с известными базовыми вариантами. Так, при сохранении объема очищаемых газов и эффективности их очистки экономический эффект определяется по формулам

Э = (3₁-3₂)К,

или Э = [(Cj + ЕК_Х) - (С₂ + EKj) ],

где Э - годовой экономический эффект; 31 и 32 - приведенные затраты на единицу объема газов, очищаемых с помощью базовой и новой техники; Cl и С2 - себестоимость очистки газов при использовании базовой и новой техники; ATI и К2 - удельные капитальные вложения в производственные фонды при использовании базовой и новой техники; Е - нормативный коэффициент эффективности; V-годовой объем очищаемых газов.

 В случае, когда капитальные затраты на новый объект больше, а эксплуатационные затраты ниже, чем у базового, срок окупаемости дополнительных капитальных вложений определяется по формуле 

Г = (А:₂-Л:₁)/(С₁-С₂). 

 Срок  окупаемости капитальных вложений на новую технику не должен быть более 7 лет.

 При отсутствии базового варианта (аналога) для сравнения можно использовать формулу 

Э = (Л + EK)V,

где Л - прибыль от применения новой установки, например в результате реализации уловленной пыли; К - удельные капитальные вложения на газоочистную установку; V - годовой объем очищаемых газов.

 В связи  с тем что газоочистные установки в масштабах предприятия, как правило, нерентабельны, использование вышеприведенных формул возможно лишь в отдельных случаях. В остальных случаях целесообразно использовать "Временные методические рекомендации по определению платежей за загрязнение природной среды", утвержденные Госкомприродой СССР в 1989 г.

 Указанные рекомендации предназначены для  расчета экономической эффективности природоохранных мероприятий при выборе проектный решений, оценке фактической эффективности природоохранных мероприятий при выборе проектных решений, оценке фактической эффективности природоохранных мероприятий и оценке результатов природоохранной деятельности предприятий, объединений, министерств и местных Советов народных депутатов.

 В соответствии с этой методикой загрязнение  окружающей среды выбросами в  атмосферу приводит к возникновению  окружающей среды выбросами в атмосферу приводит к возникновению затрат в народном хозяйстве, которые представляют собой экономический ущерб, причиняемый этим загрязнением. Экономический народнохозяйственный эффект от применения новых газоочистных установок определяется по величине уменьшения экономического ущерба от выбросов вредных веществ в атмосферу. Методика учитывает тип и населенность территории, на которой происходит загрязнение атмосферы, характер рассеивания вредных веществ, массу выброса и относительную агрессивность выбрасываемых вредных веществ. В частности, для угольной и коксовой пылей показатель относительной агрессивности составляет соответственно 40 и 100 у.т/т (за единицу принята агрессивность оксида углерода).

 Практическое  применение методики рассмотрено на примере расчета экономической эффективности внедрения циклонов в качестве второй ступени очистки аспираци- онного воздуха при перегрузке кокса сухого тушения. Для расчета были использованы следующие данные: о&ьем очищаемых газов V -175,2 млн.м^/год; затраты на реконструкцию К - 20,1 тыс.руб; текущие затраты на обеспыливание С - 15,2 тыс.руб/год; предпроизводственные затраты на разработку новых аппаратов К'-60 тос.руб.; концентрация пыли, поступающей на вторую ступень очистки, Си "0,4 г/м'; концентрация пыли после очистки Ск ~ 0,1 г/м^.

 Экономическая оценка ущерба определялась по формуле У = уа/М,

где у — 2,4 руб/у.т; а - коэффициент, учитывающий характер территории, на которой происходит загрязнение атмосферы, а - 6 (50 % зоны активного загрязнения составляет территория промышленного предприятия и 50 % населенный пункт); / - коэффициент, /-3,4); м - приведенная масса годового выброса пыли в атмосферу, у.т: М = Aim,

где Ai- показатель относительной агрессивности коксовой пыли (Л/ - 100); т - масса годового выброса пыли, т.

 Приведенная масса выбросов в атмосферу составляет до и после внедрения: М 1 - 100.0,4.175,2 - 7008 т; М2- 100.0,1.175,2- 1752 т.