Лекции по “Экологическому обеспечению производства чугуна ”

 

 

После высыпания материала  из бункера взвешивающее устройство выдает команду о том, что бункер пуст и нижний шихтовой затвор вначале полностью открывается, а затем закрывается. После этого закрывается впускной клапан подачи азота 18 и нижний газоуплотнительный клапан. При поступлении команды от закрытого нижнего газоуплотнительного клапана открывается в атмосферу выпускной клапан 4. После уменьшения давления в бункере до атмосферного открывается верхний газоуплотнительный клапан IV, а клапан 4 закрывается. Затем открывается шихтовой затвор ІІ приемной воронки І и бункер готов к приему шихты.

Наиболее предпочтительной представляется схема очистки выбросов из межконусного пространства с подавлением азотом (рис. 1.25), разработанная НПО "Энергосталь" и ВНИПИчерметэнергоочистка.

Рабочий цикл этой установки  состоит из следующих периодов.

1. Во время загрузки  шихтовых материалов на большой конус уравнительный клапан 7 открыт, а клапаны 1, 3, 4, 5 и 8 закрыты. После набора подачи на большой конус и закрытия малого конуса клапан 7 закрывается.

2. Выравнивание давления  и додавливание начинается с  момента закрытия малого конуса открыванием клапанов 3 и 5. Затем открывается клапан 1 азотопровода. Смесь азота и получистого газа, образующаяся в инжекторе 10, поступает в межконусное пространство в течение 5 с до достижения давления на 0,05 атм (4,9 кПа) больше давления газа в печи. После этого открывается большой конус, закрывается клапан 5 и в межконусное пространство поступает чистый газ. Избыточное давление газа в межконусном пространстве при ссыпании шихты в печь создает поток запыленного газа, направленного внутрь печи.

 

 

Рис. 1.25 - Схема очистки выбросов из межконусното пространства с подавлением азотом [12]

 

3. Понижение давления  в межконусном пространстве и  отвод газов начинается с момента закрытия большого конуса. При этом закрывается клапан 3 и одновременно открываются сбросные клапаны 4 и 8, через которые происходит всасывание газовой смеси из межконусного пространства азотом через инжектор 10. Образующаяся в инжекторе смесь азота и запыленного газа проходит очистку от тонких частиц пыли в трубе Вентури 9 и поступает в скруббер 11 системы газоочистки. По достижении давления в межконусном пространстве 0,03 — 0,05 amu (2,94 — 4,9) кПа клапаны 1, 4 и 8 закрываются.

4. Сброс газа в атмосферу  (остатки газа из межконусного  пространства) осуществляется через  клапан 7.

При дополнительном режиме работы конусов, когда необходимо уравнивать давление в межконусном пространстве с атмосферным перед каждым опусканием малого конуса, открывается перепускной клапан 6 для продувки межконусного пространства азотом в газопровод грязного газа.

Подобная описанной выше система разработана и внедрена для подавления вредных выбросов при использовании бесконусного загрузочного устройства. Установка внедрена на доменной печи № 5 металлургического комбината «Запорожсталь» в 1989 г. Бункера загрузочного устройства после набора порции шихтовых материалов наполняют доменным газом, а затем подачей смеси доменного газа и сжатого азота создают давление, превышающее давление колошникового газа на 0,1 amu (9,8 кПа). Эффективность работы этой системы по очистке газа из межконусного пространства подтверждается данными, приведёнными в табл. 1.3.

 

 

Таблица 1.3 - Состав выбрасываемого из межконусного пространства в атмосферу газа до и после внедрения системы подавления выбросов

 

Периоды	Содержание компонентов  в газе, % по объему
	СО	СО2	О2	N2	Пыль, г/м3
До внедрения	20 - 22	10 - 12	2 -3	63 -68	174 -194
После внедрения	3 — 3,5	0,5-1,2	3-4,3	91,5-92,8	0,2-0,98

 

Таким образом, выбросы  СО сократились на 98 %, а пыли - на 99,9 %, или на 1880 — 2100 т/год.

Подавление вредных выбросов в атмосферу целесообразно не только по экологическим мотивам: увеличивается и срок службы засыпных устройств в 1,5 — 2 раза.

 

 

1.5.4 Борьба с  выбросами на литейных дворах

 

1.5.4.1 Характеристика  выбросов литейного двора

 

На литейных дворах доменных печей пыль и газы выделяются в основном у чугунных и шлаковых леток, у желобов и ковшей. Некоторое количество доменного газа попадает в цех через неплотности коммуникаций у фурменных приборов печи. Наибольшее количество запылённых газов выделяется  в периоды выпуска чугуна и шлака. У чугунной лётки выделяется 90 тыс. м³/ч газов с температурой 220-230 ⁰С. Аспирационные устройства улавливают газы от лётки и главного жёлоба, от чугунных  и шлаковых желобов, от мест слива чугуна и шлака в ковш (местная система аспирации). Перед выбросом в атмосферу аспирационные газы очищаются от пыли. Система общей аспирации

 

Фракционный состав пыли, уносимой через фонари: 2,2 — 4,4 мкм

59 — 80 %;  4,4 — 8,8 мкм 15 — 30 %; 8,8 — 17,6 мкм  12-30 %; более 17,6 мкм

4 — 12 %. Пыль представляет собой брызги чугуна, окислившиеся в воз-

духе, и возгоны, образовавшиеся при контакте струи  металла с воздухом. Химический состав пыли колеблется в зависимости от состава чугуна и его температуры. Содержание основных компонентов составляет, %: 1,4 — 13 Fe; 3 — 57 FeO; 1,4 — 29 SiO₂; 0,35 — 1,75 AI₂O₃; 0,54—4,0 СаО; 0,2 — 43 МgО; 0,04 — 0,15 Р; 0,3 — 7 С. Плотность пыли изменяется от 4000 до 4800 кг/м³.

 

 

1.5.4.2 Аспирационные  устройства литейного двора

 

В связи со спецификой образования газов в каждом источнике системы улавливания отличаются большим разнообразием конструкций. Аспирационные устройства можно условно разделить по назначению на улавливающие газы:

- от летки  и главного желоба;

- от чугунных  и шлаковых желобов;

-  от мест  слива жидких продуктов плавки  в ковши,

а также аспирирующие выбросы литейного двора.

Аспирационные устройства леток печей выполняют  в виде передвижных (откидных) телескопических зонтов, съемных укрытий и стационарных устройств. Зонт обычно обслуживает две летки. Их боковые стенки состоят из двух групп шторок по 6 шт. в каждой, которые подвешены шарнирно на каретках; перемещаются они от электроприводов, с которыми связаны цепной передачей; они полностью выдвинуты в рабочем положении. Такая конструкция позволяет беспрепятственно передвигаться электропушке. Зонт в рабочем положении соединяется с системой аспирации с помощью стыковых патрубков. Примером стационарного устройства может служить прямоугольный короб, размещенный над площадкой для обслуживания фурм и соединенный с кольцевым отсасывающим воздухопроводом. Для предотвращения выбивания запыленных газов перпендикулярно к нему устанавливают нагнетающий короб.

Аспирационные устройства в местах слива чугуна в ковши размещают под или над площадкой литейного двора. Устройства под площадкой  чаще применяют при сливе чугуна в ковши миксерного типа и в малые открытые ковши с применением качающегося желоба.

Они представляют собой двухбортовые отсосы, соединенные с общим коллектором воздухоприводами (рис. 1.26). Устройство включает съемную футерованную крышку со смотровыми окнами. Короба и воздухопроводы защищены экранами от теплового излучения чугуна.

 

 

Рис. 1.26 – Бортовые отсосы, применяемые

при сливе чугуна в ковши миксерного типа

 

 

Размещенные над  площадкой литейного двора отсосы могут быть выпонены в виде цилиндра, диаметр которого равен диаметру горловины ковша (рис. 1.27). В нижней части укрытие имеет подвижные три, обеспечивающие свободный проход ковша. Наличие зазора между траками дает возможность наблюдать за наполнением ковша. Верхняя часть укрытия переходит в воздуховод. Такие устройства используют при многоносковой разливке чугуна.

Иногда газы отводят с  помощью подкрышного зонта (рис. 1.28). По исследованиям, проведенным в институте «ВНИПИэнергоочистка», для повышения эффективности отвода до 99 % (при расходе воздуха 1,3 млн. м³/ч) от подкрышных зонтов необходимо установить механическую завесу, три стороны которой являются продолжением сторон прямоугольного зонта, а четвертой стороной служит кожух. печи; стороны же зонта, параллельные главному желобу, целесообразно максимально приблизить к кожуху доменной печи. Между завесой и уровнем рабочей площадки должен быть зазор в 1,8 м. Завеса должна иметь механический привод, позволяющий убирать ее при работе мостового крана.

                                                                     Рис. 1.27 – Схема аспирации при

многоносковой разливке (от одного носка)

При невозможности установки  завесы следует применить регулирование сечения аэрационного фонаря; в периоды выпусков сечение фонаря должно быть полностью открыто, чтобы беспрепятственно уходили газы, накопившиеся в объеме двора. Эффективность улавливания зонта в период выпуска составит 0,98, расход воздуха 1,68 млн. м³/ч.

По-видимому, такая  система отвода пригодна для всех литейных дворов с двумя или одной летками для чугуна. Однако, что при хорошо налаженной местной общая аспирация цеха необязательна.

 

 

Рис. 1.28 – Схема  улавливания

выбросов литейного  двора

 

Другим направлением борьбы с неорганизованными выбросами литейных дворов является отвод на очистку воздуха со всего двора (рис. 1.29). На печи № 9 комбината "Криворожсталь" смонтирована вытяжная вентиляция для отвода газов, образующихся при выпуске чугуна и шлака из печи.

 

Рис. 1.29 – Схема  общей аспирации здания литейного двора

 

На печи № 9 комбината "Криворожсталь" смонтирована вытяжная вентиляция для отвода газов, образующихся при выпуске чугуна и шлака из печи. Отсос газов осуществляется только от оборудования той части двора, где идет выпуск, т.е. от одной чугунной летки. Используются съемные укрытия с верхним отсосом над местами слива чугуна в ковши и площадки-отсосы над главным желобом. Система снабжена 4 вентиляторами ВМ-160/850 с производительностью 220 тыс. м³/ч (напор 8,4 кПа) с электродвигателями мощностью 1250 кВт каждый (1000 об/мин). Очистку производят в трех электрофильтрах типа УГ-2-4-74. Пыль удаляется пневмотранспортом. Дроссельные клапаны на аспирационном тракте имеют местное и дистанционное управление.

Подобные аспирационные  системы смонтированы на ДП-6 ОАО  «МК«Азовсталь», ДП-2 ОАО «Запорожсталь» (рис. 1.30, 1.31) и др.

С момента начала выпуска чугуна из доменной печи главный  источником пылегазовыделений является чугунная летка. Главный желоб, идущий от летки, нельзя полностью укрыть в связи с контролем выпуска и выполнением горновых операций в районе летки. Так как часть желоба (минимально 4 м) остается неукрытой, вблизи летки у кожуха печи сооружен диффузор, в который всасываются вредные выделения. В направлении потока чугуна от летки происходит взаимодействие кислорода с жидким металлом, в результате чего выделяется бурый дым. Этот процесс частично подавляется укрытием центральной и концевой частей главного желоба. В конце главного желоба разделяются чугун и шлак, которые дальше направляются по укрытым транспортным желобам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.30 – Укрытие  чугунных леток на литейном дворе

ДП-2 ОАО «Запорожсталь»

1 – машина  для закрытия летки; 2 – механизм для загрузки леточной

 массы в  пушку; 3 – машина для вскрытия летки; 4 – установка замены буров;

5 – машина для съема крышек укрытий желобов; 6 - дистанционный прибор

определения наполнения ковша; 7 – качающийся желоб; 8 – шлаковый желоб;

9 – устройство  для определения температуры  и отбора пробы

 

Рис. 1.31 – Современный  литейный двор

ДП-2 ОАО «Запорожсталь»

 

В укрытиях главного желоба имеются окна, которые служат как для наблюдения за ходом выпуска, так и для проведения необходимых горновых операций (в том числе обслуживания чугунных и шлаковых головок). Выделяющиеся из окон газы отсасываются в диффузор, примыкающий к крышке в районе скиммера.

Чугун и шлак по транспортным желобам направляются к качающимся желобам для чугуна и шлака. Проемы этих желобов укрыты крышками, что препятствует доступу кислорода к расплаву сверху. Из качающихся желобов продукты плавки попадают в ковши. Отсос дыма, образующегося при сливе чугуна в ковш, производится через два диффузора, вмонтированных в стенах проема качающегося желоба.

Аспирация литейного  двора ДП-6 ОАО  «МК«Азовсталь» от вредных выделений в течение выпуска осуществляется созданием разрежения в воздуховодах для отсоса загрязненного воздуха и последующей его очистки в электрофильтре. Отсос воздуха производится через воздуховоды, расположенные под рабочей площадкой литейного двора. Отсос воздуха от скиповой ямы осуществляется постоянно. Воздуховоды литейного двора объединяются в один общий. Перед электрофильтром в общий трубопровод входит воздуховод для отсасывания воздуха от скиповой ямы. Концентрация пыли на входе в электрофильтр 1,5 г/м³, на выходе 0,05 г/м³.