Лекции по “Экологическому обеспечению производства чугуна ”

НМетАУ  предложена система аспирации, приведенная на рис. 1.22.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.22 - Схема обеспыливающего устройства вагон-весов

 

 

Отсос пыли производится при загрузке карманов вагон-весов; они имеют загрузочные окна с крышками, которые открываются пневмоцилиндрами. Над карманом установлено укрытие, и отсос запыленного воздуха от него производится вентилятором ЦП-7- 40 № 8; газ поступает через промежуточный воздуховод на первичную очистку в пылеосадительную камеру, смонтированную в воздушном коридоре. В конце камеры установлены оросители для более полного обеспыливания; пройдя камеру, воздух выбрасывается в атмосферу. Для отсоса и улавливания пыли, выделяемой над барабанами затворов бункеров, также предусмотрены укрытия с отсосами воздуха. Подачу свежего воздуха в кабину машиниста вагон-весов осуществляют с помощью приточной установки с кондиционированием. Аспирационная установка уменьшает концентрацию пыли в местах отбора шихтовых материалов в вагон-весы в 50 раз, а в рабочей зоне подбункерного помещения — в 22 раза.

  Значительным источником пыления является узел загрузки шихты в скипы. Существенно улучшить условия труда можно, локализовав источники пылевыделения и предотвратив просыпи шихты в скиповую яму. ВНИИТБчерметом разработана конструкция металлического укрытия скипа. Боковые стенки укрытия являются продолжением боковых стенок скипа. Стенки укрытия образуют проем, обращенный к бункеру агломерата и бункеру кокса. Нижняя часть загрузочных устройств и укрытия охватывается камерой-пылевоздухосборником, которая в том месте, где она примыкает к бункеру агломерата, уплотняется специальным щитком, а к скипу — фартуками. Камера-пылевоздухосборник соединена с аспирационной системой. При загрузке материалов из бункеров в скип пыль вместе с воздухом отсасывается в пылеочистную установку.

Укрытия загрузочных устройств  прошли промышленные испытания на доменной печи объемом 2 тыс. м³ ММК. Они показали, что для предотвращения пыления при загрузке скипов достаточно удалять 30 тыс. м³ /ч воздуха. Подвижные элементы укрытия, закрепленные на тяговом устройстве, позволяют, кроме ликвидации просыпи, повысить коэффициент заполнения скипов.

 В последнее время широкое распространение получила конвейерная система подачи шихты на колошник, при которой существенно снижены выбросы пыли и более просто решается отвод запыленного воздуха. Для удаления пыли служит система, отсасывающая воздух от укрытий грохотов, весовых воронок, питателей и мест пересыпки при конвейерной подаче шихты на колошник. С левого и правого крыла здания шихтоподачи отдельные газоходы от мест аспирации объединяются в общий прямоугольного сечения, который перед электрофильтрами ЭГЗ-5-177 разделяется на четыре отвода (по числу секций фильтра) . Очищенный воздух через коллектор диаметром 6000 мм дымососами ДД-28,5 (два рабочих и один резервный) выбрасывается в атмосферу. Приводом дымососов служат электродвигатели ДА20-1910-10 (мощность 1600 кВт).Общий расход отсасываемого воздуха — около

1,6 млн. м ³/ч.

При конвейерной  системе шихтоподачи и централизованной системе отсоса аспирационный воздух очищают преимущественно в тканевых фильтрах или электрофильтрах. На доменной печи №' 9 комбината "Криворожсталь" воздух из системы шихтоподачи очищают в двухсекционных электрофильтрах ЭГЗ-3-177 с S-образными осадительными и ленточно-игольчатыми коронирующими электродами. Их основные характеристики следующие: при скорости газа 1,36 м/с и разрежении на входе 120 Па расход газа в секции А фильтра № 1 равен 352 тыс. м³ /ч, в секции Б соответственно при 1,36 м/с и 124 Па 407 тыс. м³/ч, в секции А фильтра № 2 при 1,50 м/с и 129 Па 402 тыс. м³/ч и в секции Б фильтра № 2 при 1,53 м/с и 127 Па 396 тыс. м³/ч.

 

 

1.5.3 Снижение выбросов из межконусного пространства

доменных печей

 

1.5.3.1  Характеристика выбросов из межконусного пространства

доменных печей

 

Большинство ДП оборудовано  двухконусным засыпным аппаратом (ЗА). Для опускания большого конуса (БК) в межконусном пространстве (МП) создаётся давление, равное давлению на колошнике. С этой целью в МП подают непрерывно пар под давлением 0,5 - 0,6 МПа в количестве 2 - 5 т/ч и кратковременно (перед опусканием Бк) через уравнительный клапан - доменный газ. Подача пара полезна из соображений техники безопасности, т.к. снижает подсосы воздуха (смесь СО и О₂ взрывоопасна при содержании О₂ больше 5,6  %).

При исправном засыпном аппарате пылегазовые выбросы появляются в период выпуска газа из МП при опускании малого конуса (Мк). При работе ЗА в основном режиме МП заполняется газом высокого давления при загрузке каждой подачи. При дополнительном режиме работы ЗА МП заполняется газом высокого давления после каждого срабатывания Мк, т.е. количество заполнений МП доменным газом высокого давления равно числу скипов в подаче. Например, при четырехскиповой подаче необходимо заполнить МП газом высокого давления четыре раза, а следовательно, и выбросы ядовитого газа в атмосферу  при уравнивании давлений вырастает в четыре раза по сравнению с выбросами при основном режиме работы конусов.

Доля выбросов из МП составляет 50% от всей суммы выбросов доменного производства. Удельные выбросы пыли зависят от давления газа на колошнике, размеров пыли, состава шихты и её подготовки. При выплавке передельного чугуна из МП выбрасывается 4 кг пыли на 1 т чугуна, а концентрация пыли в газах составляет 200-500 мг/м³. Пыль содержит 40-49% Fe₂O₃; около 8% FeO; 9-11% SiO₂; 6-6,5% C; 8,5% CaO; 6-9% MgO и др. Количество пылинок с диаметром менее 50 мкм составляет примерно 83-84%; плотность пыли колеблется в пределах 2,6-3,2 г/см³.

При неисправном ЗА выбросы  пыли увеличиваются. Так, при нарушении герметичности в щель между Бк и чашей проникает газ, выдувающий пыль из шихты, лежавшей на Бк; при этом выбросы пыли из МП возрастают до 10 кг/т чугуна.

В зависимости от направления  воздушных потоков содержание вредных компонентов в атмосфере в радиусе до 2 километров от ДП может в десятки и даже сотни раз превышать ПДК этих веществ. В особенно неблагоприятных условиях находятся такие города Украины как Днепродзержинск, Запорожье, Макеевка и северо-западный район Днепропетровска.

Снижение выбросов пыли из МП достигается либо путём очистки  газов, либо созданием давления в МП больше чем на колошнике.

В мировой практике доменного  производства для снижения вредных  выбросов газа из МП в атмосферу  реализуется несколько идей, главные  из которых следующие [12]:

1) сброс газа из  МП по уравнительному газопроводу,  врезанному в газовую сеть низкого давления за дроссельной группой по ходу газа от ДП (этот способ требует тонкой очистки сбрасываемого газа в мультициклонах и электростатических фильтрах);

2) использование азотокислородных  станций для уравнивания давления  газа в МП (способ требует установки компрессоров для компримирования азота);

3) дожигание газа в  экономайзерах специальной конструкции  (способ требует предварительной  очистки газа и установки относительно  сложной конструкции для сжигания дискретно поступающего газа).

1.5.3.2 Очистка выбросов из МП

 

Очистка выбросов из МП осуществляется на Макеевском МК, Челябинском МК и Донецком МЗ в автономных установках. Наиболее предпочтительными являются наиболее простые схемы очистки, состоящие из орошаемого газохода, трубы Вентури и каплеуловителя. Схема предусматривает возможность подачи очищенного газа в коллектор доменного газа. Газ из МП через уравнительный клапан (перед опусканием Мк) поступает в орошаемый газоход, где охлаждается от 170 до 40 ^оС. Распыление жидкости в газоходе производится форсунками с диаметром выходного отверстия 25 мм. Затем газ через шламоуловитель проходит трубу Вентури и дальше через каплеуловитель поступает в газопровод чистого газа или сжигается на свече.

Когда избыточное давление в МП снижается до 20 кПа, автоматически  закрывается перепускной клапан, отсекая тем самым МП от газопровода, и одновременно открывается выхлопной. Избыток парогазовой смеси из МП сбрасывается в атмосферу.

Установки очистки работают циклически: в течение часа производят 8-10 выбросов газа. Продолжительность сброса 6-10 с. Конечная запылённость очищенного газа находится в пределах 1-15 мг/м³ при общем удельном орошении газохода и трубы Вентури 1,5-3,5 л/м³. Применение данной схемы очистки газов из МП позволяет снизить выбросы пыли и СО на 50-60%.

На доменной печи № 5 МК им. Ильича смонтирована установка очистки газа из межконусного пространства. Проект установки выполнен Ювэнергочерметом. Принятой схемой газоочистки (рис. 1.23) предусмотрен отвод очищенного газа либо на свечу для сжигания, либо в коллектор чистого газа основной газоочистки печи.

Схема газоочистки состоит  из уравнительного клапана, орошаемого газохода, трубы Вентури и эжектора. Схема выполнена таким образом, что при любой неисправности тракт газоочистки отключается от межконусного пространства доменной печи, при этом атмосферные клапаны 15 работают независимо от уравнительного клапана 2 газоочистки, т.е. система загрузки не останавливается. Работа уравнительного клапана осуществляется в трех режимах: ручном (местном), дистанционном, автоматическом. При снижении давления в межконусном пространстве до 1500-2000 кгс/м² поступает команда на закрытие уравнительного клапана и сброс остаточного давления осуществляется через существующие атмосферные клапаны. Проектный расход воды на газоочистку составляет 50 м³/ч. Достигнутая степень очистки газа на аналогичной газоочистке Макеевского завода обеспечивает конечную запыленность 20 мг/м³.

При положительных результатах работы газоочистки на доменной печи № 5 аналогичные установки будут внедрены на всех доменных печах МК им. Ильича.

1 — листовая задвижка Ду400; 2 — уравнительный (сбросной) клапан Ду300;

3 — задвижка ручная; 4 — продувочная свеча;

5 — штуцер для отбора  проб на содержание кислорода;

6 — эвольвентная форсунка 2; 7 — кран Ду50; 8 — водовод; 9 — газоход Ду400;

10 — манометр; 11 — листовая  задвижка; 12 — продувочная свеча; 13 — эжектор;

14 — измерительная диафрагма; 15 — существующие сбросные клапаны;

16 — коллектор воды, питающий поплавковые камеры; 17—  водяной коллектор;

18 — коллектор чистого газа; 19 — каплеуловитель; 20 — скруббер;

21 — пылеуловитель; 22 — малый конус; 23 — большой  конус

 

Рис. 1.23 - Схема установки для очистки газа из межконусного пространства

доменной печи № 5[14]

 

 

1.5.3.3  Подавление выбросов из МП

 

Радикальным решением, почти полностью исключающим выбросы пыли из МП, является подача в него в момент открытия большого конуса компримированного газа с давлением, несколько превышающим давление в печи. В этом случае запыленный газ из печи вообще не поступает в МП. При выравнивании давления в ЗА либо происходит выхлоп чистого газа, либо газ поступает непосредственно в газопровод чистого газа. Вдувание чистого газа в период работы Бк исключает переток из печи грязного газа и позволяет перед опусканием Мк сбросить газ из МП в коллектор чистого газа. Остаток газа из МП вытесняется путем подачи пара. Преимуществом данного способа является также увеличение стойкости ЗА, т.к., поддерживая в МП избыточного давления в 1 кПа, исключают переток колошникового газа через неплотности контактных поверхностей «Бк - чаша» и тем самым устраняют основную причину износа аппарата и связанные с ним выбросы колошникового газа в атмосферу.

На Ново-Липецком МК газ для подачи в МП отбирается из тракта до дроссельной группы. В качестве компрессора применяется авиационный газотурбинный двигатель.

Преимущества данной схемы:

- снижаются в 50 раз  выбросы в атмосферу пыли и  монооксида углерода;

- не требуется автономная  очистка газов МП;

- увеличивается до 2-3 лет срок службы ЗА.

Однако при этом появляются дополнительные энергозатраты, связанные со сжатием газа, подаваемого в МП. В качестве газообразного агента может быть также использован компримированный азот с кислородной станции.

Системами подавления насыщенных пылью доменных газов оборудованы загрузочные устройства ЧерМК. Схема подавления азотом запыленных газов в шихтовых бункерах БЗУ доменной печи № 5 полезным объемом 5500 м³ ЧерМК представлена на рис. 1.24 .

Принцип работы ЗУ по данной схеме следующий. После выгрузки материала из приемной воронки І через шихтовый затвор ІІ и загрузочную воронку ІІІ в бункер V закрывается верхний уплотнительный клапан IV. Для выравнивания давления в бункерах и рабочем пространстве печи открывается наполнительный клапан 2 и получистый газ через обратный клапан 3 поступает в бункер. Затем наполнительный клапан 2 закрывается, а впускной клапан подачи азота 10 открывается и производится окончательное выравнивание давлений газа в бункере и на колошнике печи. При достижении требуемого давления команда на закрывание клапана подачи азота 10 выдается реле перепада давления 14 между бункером и газоотводом или конечным выключателем на обратном клапане 5.

Команда на загрузку шихты  в доменную печь выдается зондами  при достижении заданного уровня засыпи. После поднятия механических зондов открывается нижний газоуплотнительный клапан VII, а затем и нижний шихтовый затвор VI. Одновременно с этим открывается клапан подачи  азота 18 для продувки и подавления пыли в бункере. Азот подается в количестве в 1,5-2 раза превышающем объем сходящей шихты с давлением на 0,5-1,0 кПа выше, чем в печи. Газопроводы подачи азота оборудованы редукционными клапанами 8 и 16, обратными клапанами 11 и 19, диафрагмами 13 и 21, изолирующими 12, 1 5, 20, 22-24 и предохранительными клапанами 9 и 17. Редукционные  клапаны служат для уменьшения азота, обратные - препятствуют возникновению обратных потоков газа из бункеров, а изолирующие, так же как и задвижка 1, предназначены для ремонта или замены редукционных, наполнительных и обратных клапанов. С помощью диафрагм измеряется расход азота.

 

Рис. 1.24 -Схема подавления азотом запыленных газов в шихтовых бункерах БЗУ доменной печи № 5 5500 м³ ЧерМК [11]