Газоочистка в агломерационном производстве
Агломерация впервые была применена в цветной металлургии для спекания сернистых и медных руд, а также руд, содержащих свинец и цинк.
Агломерация руд в промышленном масштабе развивалась на основе двух методов: продувкой воздуха через шихту и просасыванием воздуха.
За последние годы в отрасли проведена существенная работа по подъему технического уровня металлургического производства. На предприятиях введены в строй и эксплуатируются крупные доменные печи. Дальнейший прогресс в доменном производстве в значительной мере зависит от уровня подготовки железнорудного сырья к переделу. Следовательно, одним из реальных путей к сокращению расхода кокса и повышению производительности агломерационных машин путем интенсификации процесса окускования с одновременным повышением качества готового агломерата.
Чтобы в полной мере реализовать поставленную задачу, наобходимо проводить модернизациюсущесвующих агломерационных фабрик с оснащением и внедрением новых технологий по усреднению поступающего сырья, смешиванию, окомкованию, спеканию, охлажденю и многостадийному дроблению и грохочению спека. Это позволит повысить технико-экономические показатекли работы агломерационных цехов при минимальных затратах.
Система “Эрфайн” для удаления диоксина из отходящих газов аглопроизводства и электродуговых печей.
С начала 1990-х годов на черную металлургию оказываю существенное давление соответствующие органы власти партии "зеленых", требующие резкого сокращения объема диоксинов и других вредных выбросов. В этот период ФАИ начинает разработку нового поколения системы очистки отходящих газов аглофабрик и электродуговых печей (ЭДП). Одна из особенностей этой задачи состояла в том, чтобы создать систему, которая эффективно удаляла бы из струи отходящего газа не только пыль, но и диоксины и другие нежелательные вещества.В результате были разработаны системы с эффективностью удаления диоксина от 80 до 99 %. Это означает, что его концентриция в очищенном газе составляет 0,1 – 0,4 нг I – МЭТ(международный эквивалент токсичности).
Выбросы диоксина
Диоксины (ядовитые органические соединения) образуются как нежелательная побочная продукция при производстве гербицидов или в промышленном процессе горения, выделяющем тепло. Происхождение диоксинов – тепловое или химическое – определяется на основании так называемых “отпечатков пальцев”, которые характеризуют распределение гомологического рчда диоксинов и фуранов. Соответствующие признаки, присущие выбросам аглофвабрик (рис 1) и ЭДП, - типичны для теплового происхождения вследствии реакции органических компонентов и хлорида в отходящем газе. В общем, на образование диоксинов сильное воздействие оказывает объем летучих веществ в шихте.
Диоксины образуются при 200 – 550 
, в связи с этим температурные границы теплового процесса приобретают решающее значение для концентрации выделившегося диоксина. Это означает,что, когда горячие отходящие газы металлургических процессов охлаждаются для очистки, то период времени, требуемый для преодаления температурного интервала, в котором происходит синтез (между 250 и 450 ![clip_image002[1]](/images/stories/clip_image0021_thumb_d7243234a26105148bc866c063ddc172.gif "clip_image002[1]"){kind=small}
), должен быть как можно меньше. Таким образом, для достижения минимального содержания диоксинов в отходящих газах необходимы технологии, обеспечивающие по возможности быстрейшее охлаждение горячего отхо дящего газа до температуры ниже 250 
![clip_image002[2]](/images/stories/clip_image0022_thumb_a69243d576d26177bddeebb179a7a35b.gif "clip_image002[2]"){kind=small}
.
Обработка отходящих газов аглофабрики
До конца 1980-х годов для удаления пыли из отходящих газов аглофабрики использовали в основном процессы сухой очистки. Вследствие неуклонного ужесточения правил по охране окружающей среды сухая очистка пыли больше не могла удовлетворять требования технических условий по уровню содержания загрязняющих веществ в выбросах, в результате этого появилась газоочистка мокрого типа.
 |
Большую проблему для эффективной очистки отходящих газов аглоцеха от пыли создают частицы размером менее микрометра, состоящие в основном из щелочных хлоридов. Они образуются при спекании сырых материалов, которые, как правило, содержат в небольших количествах щелочь и хлорид.
 |
Как известно очистительная способность электростатических фильтров сухого типа резко снижается, если на удельное сопротивление пыли оказывает отрицательное влияние содержание щелочного хлорида.
Интенсивный поиск эффективного решения по отфильтровыванию субмикронной фракции отходящего газа аглофабрики привел к разработке процесса "Эрфайн® (Airfine®)". Установка очистки отходящих фуран. газов аглофабрики мокрого типа впервые успешно внедрена в 1993 г. на аглофабрике компании "Фест-Аль-пине Шталь Линц". С помощью данной системы одновременное извлечение пыли и других загрязняющих веществ, таких как НС1, HF, NOх, SO2, тяжелые металлы, диоксины и фураны, выполняется в едином процессе, как видно из технологической схемы, приведенной на (рис. 2).
На заводе с полным металлургическим циклом компании "КОРУС" (Эймуйден, Нидерланды), смонтировали единственную установку "Эрфайн" с целью очистки общего объема отходящих газов с трех агломашин. Более того, десульфурацию проводили, вдувая каустическую соду в контур охлаждающей воды (рис. 3).
В процессе "Эрфайн" можно выделить три основные стадии: охлаждения, отделения пыли и обработки воды. На стадии охлаждения отходящий газ охлаждается и насыщаетс. Крупные частицы (фракцией > 10мкм) удаляются в результате вспрыскивания распыленной циркуляционной воды в противоток отходящему газу посредством форсунок, работающих на одном виде жидкости. Десульфурацию выполняют путем добавки к циркуляционной воде охлаждения каустической соды NaOH гидрооксида магния Mg(OH)2 или известкового молока Ca(OH)2-.
На стадии отделения пыли в системе скруббера тонкой очисткиспециально разработанные форсунки двойного потока (патент ФАИ) впрыскивают воду и сжатый воздух в виде водовоздушной струи под высоким давлением. Это позволяет удалить мельчайшие частицы пыли и вредные компоненты (тяжелые металлы ПХДД/ПХДФ – полихлордибензодиоксин и полихлордибензофуран) со степенью эффективности, не достижимой при использовании типовых систем. Более чем 90% общего содержания пыли и аэрозоли эффективно устраняется из отходящих газов под воздействием инерционных сил, диффузии и местных эффектов перенасыщения.
На стадии обработки воды взвешенные твердые частицы и тяжелые металлы удаляют из сбросовых стоков данного процесса в установке обработки воды в три этапа: отделяют взвешенные твердые частицы (в основном компоненты железа) в бассейне-отстойнике, обезвоживают в камерном фильтр-прессе и возвращают на агломашину; удаляют тяжелые металлы в бассейне выпадения в осадок, добавляя известковое молоко, сульфид натрия и хлорид железа (III); выполняют тонкое фильтрование и конечную нейтрализацию очищенной воды.
Отделенные твердые частицы обезвоживают в камерном фильтр-прессе, выгружают в контейнер и складируют для переработки. С этой целью к отфильтрованной массе можно добавлять шлак сталеплавильного процесса ЛД, который связывает тяжелые металлы в нерастворимую матрицу. Затраты на переработку отходов можно таким образом существенно снизить. На ряде предприятий 100 % шлама подвергают вторичной переработке без
 |
отрицательного воздействия на продукцию или ход процесса.
Диоксины обладают довольно высокой температурой испарения. На стадии охлаждения в процессе "Эрфайн" температура отходящих газов аглофабрики быстро снижается, что не только сводит к минимуму образование диоксинов (новый синтез), но и вынуждает имеющиеся диоксины конденсироваться на поверхности частиц пыли. Кроме того, большая площадь поверхности мельчайших капелек воды, создаваемых форсунками двойного потока, способствует конденсации и/или поглощению газообразных диоксинов. Диоксины, которые цепляются как за мелкие частицы пыли, так и за капельки воды, затем отделяются от газа в скруббере тонкой очистки, обусловливающем высокую очистительную эффективность процесса "Эрфайн" (рис. 4).
Хлорид железа (III), который добавляют к сбрасываемой воде процесса "Эрфайн", в ходе обработки тяжелых металлов образует большое количество гид- рооксида железа (III), обеспечивающего удаление и последующее осаждение свободных и поглощенных из воды диоксинов. После обработки в камерном фильтр-прессе обезвоженные отфильтрованные осадки № 1 (содержащий нерастворимые твердые частицы) и № 2 (состоящий в основном из природного гипса и небольших объемов тяжелых металлов) могут быть возвращены на агломашину, где большая часть диоксинов распадается (рис. 5). Из маслянистого шлама, скачиваемого с поверхности бассейна-отстойника, удаляют лишнюю воду и возвращают его на аглофабрику.
Обработка отходящих газов ЭДП
К основным источникам диоксинов на металлургическом предприятии относится также электродуговая печь. Металлолом, используемый для производства стали, обычно привносит масло, пластмассу и другие органические компоненты, поэтому требуется эффективное решение по переработке отходящих газов и устранению проблем, связанных с ними. С внедрением технологий предварительного подогрева металлолома в конце 1980-х годов были разработаны специальные технические решения по очистке отходящих газов с целью борьбы с возросшими объемами летучих органических соединений (ЛОС) и диоксинов, присутствующих в отходящих газах (рис. 6).
Как предварительный подогрев металлолома, так и завалка скрапа с высокой загрязненностью маслом в ЭДП способствуют выделению ПХДД/ПХДФ в отходящие газы. Исследования показали, что для снижения концентрации этих ядовитых веществ наиболее эффективно использование последующего дожигания сразу за печью. Во избежание превращения разложившихся фракций вновь в ПХДД/ПХДФ необходимо, чтобы отходящие газы при охлаждении как можно быстрее преодолели температурный интервал, в котором происходит повторный синтез. В качестве эффективного метода зарекомендовало себя использование охлаждающих распылителей. С их помощью температуру отходящих газов печей можно снизить от 650 до 200 °С менее чем за 1 с. Применение форсунок с двойным потоком, используемых в оборудовании “Эрфайн” так же ускоряет охлаждение.
Любые оставшиеся или же вновь образованные органические соединения могут быть удалены вдуванием таких адсорбентов, как активированный уголь и специальные виды кокса (лигнитовый кокс). При этом адсорбенты должны быстро и равномерно распределяться в потоке отходящего газа. Данная технология поглощения в электросталеплавильном производстве, известная под названием "наилучшая имеющаяся технология", минимизирует выбросы органических хлоринов, особенно ПХДД/ПХДФ и ПХД. С помощью этой технологии легко выполняются требования по выбросам пыли, монооксида углерода (СО), вредных компонентов (NOх), диоксида серы (SO2), ЛОС и ПХДД/ПХДФ (рис. 7).
|
|
В современных электродуговых печах реально получить концентрацию пыли менее чем 5 мг/м3 в очищенном газе с помощью тканевого фильтра. Дальнейшее уменьшение данной концентрации пыли не даст значительного снижения содержания ПХДД/ПХДФ в очищенном газе. Распределение родственных ПХДД/ПХДФ в очищенном отходящем газе ЭДП без вдувания адсорбентов почти такое же, как и в чистом отходящем газе с аглофабрики. Относительно эффективности удаления родственных веществ в отходящих газах ЭДП можно заметить разницу в работе с вдуванием адсорбента и без него (рис. 8). Улавливающая способность тканевого фильтра без вдувания адсорбента колеблется от 50 до 85 %. При вдувании адсорбента удаляется -99,8 % фуранов, а диоксинов — 97,8 %. Выбросы ПХДД/ПХДФ сокращаются до величины менее 0,1 нг 1-МЭТ/м3, что эквивалентно общей эффективности очистки примерно 99%.
При использовании тканевого фильтра снижение содержание ПХДД/ПХДФ в отходящих газах в основном зависит от температуры газа на входе в фильтр, когда в поток отходящих газов не вдуваются адсорбенты. В общем, температура должна быть менее 80 °С однако следует не забывать о проблеме потенциальной конденсации.
 |
Технология "Эрфайн" зарекомендовала себя эффективной системой для удаления пыли и снижения содержания ПХДД/ПХДФ в выбросах аглофабрик и преднриятий по производству окатышей до величин значитсльно меньше ПДК, указанных в регламентах по охране окружающей среды. В качестве признания ее достижений Европейская комиссия по комплексному предотвращению и регулированию загрязнения окружающей (КПРЗОС) назвала "Эрфайн" лучшей существующей технологией по очистке отходящих газов.
В результате постоянных исследований и разработок ФАИ появился процесс "Встфайн® (Wetfine®)", нацеленный на получение еще меньшего содержания вредных веществ в очищенных отходящих газах наряду со снижением погребности в энергопитании. В основном "Эрфайн" отличается от "Вегфайн" тем, что с целью улавливания пыли форсунки двойного потока в скруббере тонкой очистки системы "Эрфайн" заменены в оборудовании "Ветфайн" мокрым электрофильтром. Первая установка новой технологии монтируется на заводе "Луккини Сервола" в Италии, ее пуск запланирован на начало 2002 г.
Для эффективной очистки отходящих газов ЭДП сочетание термической обработки, вдувания адсорбента и охлаждения обеспечивает возможность снизить содержание ПХДД/ПХДФ до величин ниже ПДК. С целью оптимизации технологии вдувания адсорбентов исследуются другие реагенты для вдувания, углеродсодержащие и безуглсродистые. При использовании безуглеродистых веществ устраняется опасность возгорания и возникновения взрыва, едовательно, отпадасг необходимость в мерах по технике безопасности.
Новая система газоочистки Ветфайн для цехов по производству агломерата и окатышей
В последние десятилетия резко возросли требования к охране окружающей среды, что обусловило разработку новых технологий отвечающих более строгим положениям законодательства [1]. Учитывая это, ФАИ разработала систему "Вотфайл" ("Wetfine®"), которая в состоянии снизить до недостижимых ранее показателей уровень выбросов от таких источников загрязнения, как фабрики по производству агломерата и окатышей, мусоросжигательные и стекловаренные печи. Установка "Ветфайн" состоит из скруббера и мокрого электрофильтра, которые улавливают наряду с ПХДД/ПХДФ и соединениями оксидов серы мелкую пыль, такую как частицы щелочных хлоридов.
Система “Ветфайн”
Сначала отходящий газ направляется на душирующее усгройство no принципу противотока. После предварительной очистки он поступает через каплеотделитель в мокрый электрофильтр, а затем через дымовую (выводную) трубу выбрасывается в атмосферу. Система " Ветфайн" спроектирована в соответствии со специфическими требованиями конкретного объекта. Данная система состоит из модулей и рассчитана на большие объемы отходящего газа — свыше 2000 тыс. м3/ч (при стандартных температуре и давлении). Каждый модуль способен перерабатывать поток газа объемом 70 - 300 м'/ч. Таким образом, компоновка системы может быть достаточно гибкой и приспособлена к потребностям предприятия (рис. 1).
Секция душирования
Для оптимальной работы установки "Ветфайн" требуется насыщенное состояние газа. Секция душирования обеспечивает быстрое охлаждение, насыщения и предварительное удаление крупных частиц в процессе
 |
противоиоковой обработки с использованием рециркулируемой воды.
Воду для душирования подают ступени распыления, где ее пульверизуют с помощью форсунок. При помощи такой системы можно получить эффективное соотношение жидкость/газ — 0,005 - 0,008 л/м3 (при нормальных температуре и давлении). В процессе циркуляции распыленной воды поглощаются кислотные газообразные компоненты, в том числе хлористый водород НС1, фтористый водород HF и диоксид серы SO2, вследствие их высокой растворимости в воде. В результате вода становится исключительно кислой, рН приближается к 1.
Для десульфурации к циркуляционной воде могут быть добавлены щелочные вещества — известняк СаСО3, известковое молоко Са(ОН)2, гидрооксид магния Mg(OH), или каустическая сода NaOH [2]. Степень десульфурации регулируется с помощью показателя рН и усыновленного соотношения жидкость/газ (рис. 2). Поглощение и частичная конденсация газообразных ПХДД/ПХДФ (диоксинов и фуранов) и других органических компонентов с высокой температурой испарения происходят в процессе охлаждения в душирующей секции. Это значит, что большая часть органических компонентов, поступивших в душирующую секцию в виде газа, превращается в макрочастицы или находится в поглощенном состоянии на поверхности водяных капелек или мельчайших частиц пыли, благодаря чему эти компоненты в значительной степени могут быть удалены из отходящего газа [3].
С целью поддержания постоянной концентрации взвешенных твердых частиц и растворенных веществ воду постоянно сливают из бассейна душирующей секции, регулируя с помощью электрической проводимости потока отходящих газов. Увлеченные потоком капельки воды отделяются в капелеотделителе еще до того, как газ поступает в мокрый электрофильтр.
Электрофильтр мокрой очистки
Мелкая пыль газового потока улавливается электростатическими силами, воздействующими на ее частицы, которые получают электрический заряд с помощью двух различных механизмов. Частицы большого размера (> 1 мкм) заряжаются, когда они сталкиваются с движущимися ионами газа (зарядка полем), а более мелкие частицы (< 0,2 мкм) — в основном диффузией (беспорядочное движение газовых ионов вокруг частиц). Таким образом, эффективность улавливания частиц размером от 0,2 до 1 мкм низкая. В данном диапазоне оба механизма лишь незначительно воздействуют на зарядку частиц. Для эффективной зарядки всех частиц требуется высокая плотность тока, которая обеспечивается с помощью специальной конструкции коронирующих электродов.
После получения заряда частицы перемещаются в сильном однородном электростатическом поле к коллекторным электродам. Общее миграционное ускорение частиц зависит от распределения электрического поля между коронирующими (отрицательными) и коллекторными (положительными) электродами, а также от разницы напряжения между электродами. Как только заряженные частицы достиигают коллекторных электродов, они разряжаются на них и периодически удаляются впрыскиванием воды Таким образом, исключается необходимость в обору довании системы стряхивания. Триоксид серы SO, в условиях водонасыщенности образует аэрозоль, поскольку вода конденсируется на SO3. Распыленные в воздухе частицы обладают исключительно малыми диаметрами и должны осаждаться в таком пылеуловителе, как мокрый электрофильтр, размер которого зависит от требуемой концентрации пыли в очищенном газе. Это также соотносится с энергопотреблением данной системы (рис. 3).
Установка "Ветфайн" не имеет таких эксплуатационных недостатков сухих электрофильтров, как обратный выброс и повторный захват частиц потоком газа. Водяная пленка на частицах пыли снижает электросопротивление пыли, и когда на коллекторных электродах имеется водяная пленка, то не возникает проблем обратного коронирования. Сплошная влажная пыль на коллекторном электроде предотвращает повторный захват частиц потоком газа. В ходе душирования отходящий газ быстро охлаждается, что сводит к минимуму образование диоксинов (повторный синтез) и приводит к поглощению содержащихся диоксинов и их конденсации на поверхности частиц пыли. Эти диоксины затем отделяются от газа мокрым ЭФ. Именно благодаря этому получена исключительная эффективность очистки данной системы (рис. 4).
|
|
Каждый модуль снабжается двумя последовательно расположенными секциями мокрого ЭФ с целью обеспечения высокоэффективного улавливания тяжелоулавливаемых частиц пыли. Наконец, высокопроизводительные каплеотделители устраняют капельки из потока газа перед выпуском его в дымоход и затем в объем в атмосферу. Ниже приведены типичные (мировые) показатели уровня выбросов аглоцехов( неочищенный газ до улвливания пли ), мг/м3
Пыль 400 – 800
Sox 400 – 1000
NOx 230 – 370
Pb 1 – 10
Zn 0,1 – 1
HCl 1 – 20
HF 0,1 – 2
Hg 150
Углеводороды 20 – 90
ПХДД/ПХДФ 0,5 – 5,0
Система циркуляции и воды
Система "Ветфайн" состоит из двух водяных контуров — душирования и промывки мокрого ЭФ — спроектированных для обеспечения производительной работы установки при минимальном расходе воды. В секции душирования вода впрыскивается в поток газа для охлаждения, насыщения и улавливания крупных частиц пыли. Данная вода циркулирует, и растворенные твердые вещества концентрируются, испаряясь за счет тепловой энергии газового потока. Концентрация в водяном контуре поддерживается на постоянном уровне подпиткой воды из водяных контуров мокрого ЭФ и сбросом на установку водоочистки. Эта концентрация регулируется с помощью электрической проводимости воды. Пена, образующаяся в результате конденсации органических веществ из потока газа, удаляется вместе со сбрасываемой водой. Подпиточную воду подают в промывочный контур и используют для очистки коллекторных электродов и каплеотделителей. Из промывочного контура после очистительных контуров вода поступает на контур душирования.
Водоочистка
Поскольку для работы системы "Ветфайн" используется вода, то образуется определенный объем загрязненной сточной воды, требующей очистки. Стоки могут быть очищены до разного конечного состояния в зависимости от возможности сбыта и планируемых объемов сточной воды и уловленных твердых веществ. Исследованы следующие варианты:
- извлечение тяжелых металлов, выпаривание оставшейся воды и сбыт солей;
- одноступенчатое испарение оставшейся воды без предварительного извлечения тяжелых металлов и выбрасывание твердого осадка в отвалы;
- извлечение тяжелых металлов и сброс воды в соответствующую канализационную систему.
Извлечение тяжелых металлов и выпаривание.
 |
При данном варианте необходимо, чтобы тяжелые металлы выпали в осадок в ходе двухступенчато процесса — нейтрализация кислотной воды известковым молоком Са(ОН)т и добавка сульфида натрия Na-,S для обеспечения эффективного выпадения в осадок гидрооксидов и сульфидов тяжелых металлов. Затем к раствору добавляют хлорид железа (III) — Fed, в качестве хлопьеобразующего агента. Шлам удаляют, а оставшуюся жидкость можно обрабатывать в установке испарения и кристаллизации. Осадок тяжелых металлов на фильтре может быть выброшен в отвал на обычную площадку, потому что смесь в отвале стабильна и не допускает выщелачивания тяжелых металлов. После переработки жидкости на установке испарения и крисгаллизации осадок состоит из хлорида калия и небольших количеств других компонентов. Такой вариант обеспечивает решение с нулевым выбросом в отходы (рис. 5).
Одноступенчатое испарение
Смесь тяжелых металлов и солей можно испарить и кристаллизовать без предварительного извлечения тяжелых металлов, пропуская жидкость через сушилку с распылением. Конечный продукт будет представлять собой соль с некоторым содержанием тяжелых металлов. Этот вариант уменьшает затраты и объем тяжелых веществ.
Установка водоочистки
Обработка сбросовой воды включает три этапа:
1) нейтрализацию кислотной воды с помощь Са(ОН)2
2) добавку сульфида натрия Na2S для обеспечения эффективного выпадения В осадок гидрооксидов и сульфидов;
3) присадку FeCl, в качестве хлопьеобразующего агента.
После такой обработки шлам пропускают через отстойник с целью удаления твердых веществ, находящихся во взвешенном состоянии. Окончательным этапом являтся регулирование показателя рН обработанной воды до нейтрального диапозона с помощью соляной кислоты и сброс воды в соответствющую канализационную систему. В случае необходимости возможна конечная очистка при помощи песчанногог фильтра или фильтра с активированным углем.
Эффективность улавливания
Как показано ниже, система "Ветфайн" является эффективным решением для очистки, %, отходящего газа в течение длительного периода измерения в аглоцехе:
|
Элемент |
Средний показатель |
Лучший показатель |
|
Пыль |
91,3 |
98,1 |
|
Органические соединения |
44,4 |
87,1 |
|
SO2 |
15,0 |
26,0 |
|
SO3 |
60,7 |
89,4 |
|
SOx |
80,0 |
95,0 |
|
HF |
67,2 |
89,2 |
|
HCl |
95,4 |
97,1 |
|
NH3 |
85,2 |
87,1 |
|
ПХДД/ПХДФ |
93,1 |
95,4 |
Газоочистка известеобжигового производства
Защита окружающей среды от вредных выбросов в последнее время стала одной из самых острых проблем современности. Проблема защиты атмосферы от загрязнения является проблемой мирового масштаба, т.к. объемы производства растут, следовательно количество промышленных выбросов возрастает.
Проблема очистки газов известково-обжигового производства возникла когда началось строительство механизированных печей большой мощности и начался рост производства. Извесково-обжигательный цех предназначен для получения извести из известняка в шахтных и вращающихся печах.
Унос пыли из шахтных печей примерно 1 г/м3, после вращающихся- до 100 г/м3.
Пыль образуется при эксплуатации основного технологического оборудования: печей, дробилок, грохотов, мельниц, при работе технологического транспорта: конвейеров, питателей, погрузочно-разгрузочных работах и т.д.
Схемы очистки печных газов быввают двух- и многоступенчатые.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛА
Известняк в железнодорожных вагонах поступает на вагоноопрокидыватель и. разгружается в его бункеры.
Перед разгрузкой на склад или загрузкой расходных бункеров печей известняк проходит грохочение на грохоте с отверстиями решетки 20 мм и на неподвижной решетке с расстоянием между прутьями до 20 мм, где происходит отсев известняка крупностью менее 20 мм.
Производительность грохота должна составлять не более 500 т/час известняка, подвергаемого грохочению, и регулируется перекрытием шиберов на бункерах. Высота слоя известняка при грохочении не должна превышать 120 мм (двойную толщину верхнего предела крупности известняка — 60 мм).
Угол наклона неподвижной решетки должен составлять 45 град., высота слоя известняка на ней не должна превышать толщину верхнего предела крупности известняка — 60 мм.
Машинист вагоноопрокидывателя в агрегатном журнале записывает количество известняка (количество вагонов), шихтовщик —сведения о работе грохотов и о состоянии оборудования (решеток при приемке смен и об очистке поверхностей решеток).
Очистка поверхности решеток осуществляется при грохочении сухого известняка после каждой кантовки; при грохочении влажного известняка — при визуальном определении забивания до 30 % поверхности решетки, но не реже, чем через 1,5-2,0 часа работы грохота. Очистку грохота производят с мостиков, выполненных внутри обшивки грохота. Допускается одновременное параллельное грохочение известняка на решетке и грохоте с разделением потока пополам. После отсева мелкой фракции известняк фракции 20-60 мм поступает на склад известняка вращающихся печей. Перед поступлением на склад известняк подвергается магнитной сепарации на железоотделителе ЭП2М для удаления металлических включений. Со склада системой транспортеров известняк подается в расходные бункеры печей. Из расходных бункеров известняк поступает в шахтный подогреватель, где происходит его частичная декарбонизация и подогрев до температуры 500-750 °С. При подаче известняка из расходного бункера печи в приемные шахты подогревателя, машинист котлов должен осущестлять один раз в полчаса контроль за равномерностью схода известняка по шахтам с устранением причин зависаний известняка, а также обеспечивать за крытие смотровых люков с отметкой в журнале ежечасно. Подогрев известняка в подогревателе осуществляется дымовыми газами. Температура дымовых (отходящих) газов на входе в подогреватель поддерживается в пределах от 900 до 980 °С.
Из подогревателя известняк поступает на качающийся питатель, который регулирует подачу известняка в печь. Максимальный массовый расход известняка, который может обеспечить питатель —56 т/час. С качающегося питателя известняк через загрузочную головку подается в печь. Известь из печи поступает в шахтный охладитель извести, где охлаждается вентиляторным воздухом. Температура извести на выходе из охладителя должна быть не более 60 °С. Охлажденная известь транспортерами подается в здание склада извести. Перед загрузкой в расходные бункеры готовой извести известь проходит через грохот для отсева пыли и мелочи фракции менее 10 мм. При необходимости увеличения количества отсева извести допускается осуществлять отсев пыли и мелочи фракции менее 20 мм. В этом случае качество извести, отгружаемой в конвертерный цех, должно соответствовать СТП 232-109-2002. Высота слоя извести на решетке не должна превышать 80 мм, а угол наклона решетки должен быть от 40 до 45 град. После отсева пыли и мелочи крупная фракция извести по течкам передается на реверсивные челноковые конвейеры, которыми распределяется по бункерам готовой извести. Известь крупностью от 0 до 10 мм или от 0 до 20 мм по системе течек загружается в бункеры отсева извести4.4 Воздух для горения в печь подается вентилятором. Регулировку объемного расхода воздуха осуществлять в соответствии с тепловым режимом.
ВРАЩАЮЩИЕСЯ ПЕЧИ
Горизонтальная вращающаяся механическая печь
Материал, подлежащий обжигу, загружается в печь (рис. 2.1) через желоб 1 и вследствие наклонного положения барабана печи 2 перемещается к разгрузочной части, где через откатную камеру 3 выгружается в охладительный барабан 4. Топливо (пылеуголь, жидкое топливо, газ) подается через форсунку 5 в откатной камере, газы, уходя из печи, уносят с собой большое количество пыли, частично осаждающейся в пылеуловительной камере 6. Для ускорения охлаждения извести охладительный барабан располагается в ванне 7, через которую пропускается вода.
К преимуществам вращающихся печей следует отнести: полную механизацию работ, равномерность обжига и однородность зернового состава выгружаемой извести; возможность применения разнообразных видов топлива (газового, жидкого, пылевидного) и обжига рыхлых и высоковлажных пород известняка (или мела).
К недостаткам вращающихся печей относятся:
- увеличенный удельный расход топлива;
- низкий термический коэффициент полезного действия, вызываемый, главным образом, плохими условиями для передачи тепла от газов к обжигаемому материалу;
- большие первоначальные затраты на 1 т мощности;
- большой расход металла на 1 т мощности;
- значительный унос из печи и из холодильника пыли, для улавливания которой требуется большой объем пылеосадительных камер;
- повышенная скорость прохождения обжигаемого материала (в несколько раз больше скорости в шахтных печах);
- загрязнение извести золой при пылевидном топливе и образование вследствие присадки золы спекшейся пленки, затрудняющей гашение извести;
- большой процент пережога при сжигании жидкого топлива.
В зависимости от длины печи и качества топлива удельный расход тепла, по данным практики, составляет 1800— 2200 ккал/кг полученной СаО при обжиге известняка и 2900—3300 ккал/кг при обжиге известкового шлама. С увеличением длины печи (при всех в прочих равных условиях) температура отходящих газов снижается, поэтому на практике стремятся к установке возможно более длинных печей. Однако длина печи имеет оптимальный предел, и увеличение отношения длины печи к ее диаметру выше 50 считается экономически нецелесообразным. У большинства действующих печей отношение длины к диаметру печей значительно меньше пятидесяти.
В настоящее время имеются печи длиной в 128 м и производительностью 300 т извести в сутки.
Газы, проходящие над обжигаемым материалом в печи (при коэффициенте заполнения барабана материалом от 8 до 15%), передают свое тепло обжигаемому материалу, главным образом лучеиспусканием и конвекцией, в результате чего эти печи имеют низкий термический коэффициент полезного деиствия. Для сравнения в табл. 3.1 приводятся тепловые балансы печей для обжига.
Таблица 3.1. Тепловые балансы шахтной и вращающейся известково-обжигательных печей (в %)
Наименование расходных статей Шахтная Вращающаяся
Полезный расход тепла, %...... 55,5 33,0
Потери тепла . ."......... 44,5 67,0
В том числе:
с сухими отходящими газами . . 9,5 21,4
с водяными парами из топлива 12,2 14,7
с водяными парами из известняка 4,3 5,8
с избыточным воздухом..... 1,3 2,0
от химического недожога .... 3,0 -
с выгруженной известью .... 5,0 9,5
в окружающее пространство . . . 9,2 13,6
Примечание. Для сравнения приведены данные по печам, работающим на природном газе о теплотворной способностью 8900 ккал/м*. При сравнительных испытаниях температура отходящих газов шахтной печи составляла 300°, а вращающейся— 630°.
Природоохранные мероприятия
При обжиге известняка во вращающихся печах образуется пыль известняка и извести.
К основным природоохранным мероприятиям в отделении относятся:
-аспирация пыли известняка;
-аспирация, газоочистка и пневматическая уборка пыли извести.
Аспирация пыли известняка осуществляется на участке вагоноопрокидывателя двумя аспирационными установками АУ-7 и АУ-8. Установка АУ-7 состоит из четырех циклонов типа ЦН-15 диаметром 400 мм, которая предназначена для аспирации конвейеров известняка.
Установка АУ-8 состоит из восьми циклонов типа ЦН-15 диаметром 800 мм и предназначена для улавливания пыли при залповом выбросе известняка из вагонов. Аспирация комплекса вращающихся печей предусматривает аспирацию шахтного охладителя извести и аспирацию конвейеров. Отсос пыли из лотковых питателей шахтных охладителей извести осуществляется дымососами по воздуховодам в циклон типа СКЦН-34Б-1000.
Пыль, собранная в циклоне, передается на конвейеры. Отсос пыли из конвейерной галереи осуществляется с помощью дымососов типа Д-13,5. Очистка пыли — двухступенчатая: в первой ступени очистки используются два футерованных сухих циклона; во второй — два циклона типа СКЦН-34Б-1000. Дымовые газы от высокотемпературного подогревателя по газоходам поступают в первую ступень очистки — две группы циклонов типа Ц-15 диаметром 1200 мм. В каждой группе установлены по шесть циклонов. Вторая ступень очистки — электрофильтр фирмы «Спейк».
Система пылеочистки предназначена для уборки пыли извести из бункеров торцевой загрузочной головки, циклонов и бункеров электрофильтра.
Запрещается выполнение технологических операций при отключенном или неисправном оборудовании аспирации, газоочисток.
Водопотребление и водоотведение отделения включает в себя:
1. Систему водяного охлаждения ходовой части вентилятора типа ВВДН-17;
2. Систему водяного охлаждения опорных роликов вращающихся печей;
3. Систему водяного охлаждения ходовой части мельничного вентилятора.
Для охлаждения используют техническую воду, которую подают из цеха водоснабжения. После охлаждения вода поступает .в техническую канализацию, а затем в отстойник.
4. Систему испарительного охлаждения высокотемпературного шахтного подогревателя с естественной циркуляцией и дополнительной подготовкой питательной воды в деаэраторе.
Для испарительного охлаждения применяется химически очищенная вода, подаваемая из теплосилового цеха, которая преобразуется в системе в пар, поступающий в дальнейшем в общекомбинатовский паропровод, а также используемый для нужд цеха. При ведении технологических процессов, связанных с охраной воздушного, водного бассейнов и соблюдением санитарно-гигиеничес ких норм на рабочих местах, необходимо руководствоваться стандартом предприятия: СТП 232-87-98 «Охрана окружающей природной среды. Основные положения», «Правилами эксплуатации установок очистки газов», законами Украины: «Об охране природы», «Об охране атмосферного воздуха», «Об отходах», Водным кодексом Украины, нормативами предельно допустимых выбросов в атмосферу и сбросов во внешние водоемы. 10.3.1 Применение известняка должно осуществляться в соответствии с СП 3905-85 «Санитарные правила для предприятий по добыче и обогащению рудных, нерудных и россыпных полезных ископаемых». Содержание пыли известняка в атмосферном воздухе должно соответствовать требованиям СП 3865-85 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе». Содержание пыли известняка в почве должно соответствовать требованиям СП 3210-85 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в почве».
ШАХТНЫЕ ПЕЧИ — ПЕРЕСЫПНЫЕ И ГАЗОВЫЕ
Шахтные печи в настоящее время являются наиболее распространенным агрегатом для обжига известняка. Конструктивные особенности шахтных печей весьма разнообразны и зависят, главным образом, от способа сжигания топлива и производительности печи. Профиль шахты как по продольному, так и по поперечному сечению отличается значительным разнообразием.
В зависимости от вида применяемого топлива и способа его сжигания шахтные печи разделяются на пересыпные и газовые.
Шахтные пересыпные печи.
В пересыпных печах (рис. 2.1) известняк вместе с топливом загружается в шахту 1 сверху печи через загрузочные люки 2 и постепенно, по мере выгрузки готовой извести, опускается вниз, проходя зоны подогрева, обжига и охлаждения. Топливо, опускаясь также вниз, сгорает, выделяя тепло, необходимое для обжига известняка. Газы удаляются через газоотвод 3, а готовая известь-с помощью выгрузочного механизма 4.
Воздух для горения топлива входит снизу печи, нагреваясь в зоне охлаждения от соприкосновения с горячей известью, которая при этом охлаждается. Продукты горения топлива, смешиваясь с углекислотой, выделившейся от разложения извёстняка, поднимаются вверх. Проходя в зоне подогрева между кусками свежезагруженного известняка и топлива, печные газы нагревают их, а сами, при этом охлаждаясь, удаляются через верхнюю часть печи.
Теплопередача в этих печах имеет существенные особенности. Процессы теплообмена здесь происходят в слое кусковых материалов, через которые проходят газы, следовательно, шахтные печи представляют собой противоточный теплообменный аппарат. Благодаря противоточному теплообменному принципу, при котором используется теплота отходящих газов для подогрева свежезагруженного известняка и топлива, а также теплота горячей извести для подогрева воздуха, необходимого для сжигания топлива, расход топлива в шахтных пересыпных печах всегда меньше, чем в печах других типов.
Рис. 2.1. Шахтная пересыпная известково-обжигательная печь:
/ — шахта; 2—загрузочные люки; 3—газоотвод; 4 — механизм для выгрузки извести.
Подача топлива в пересыпные печи может происходить несколькими способами:
- топливо предварительно смешивается с известняком и в таком виде подается в печь;
- топливо и известняк подаются последовательно и загружаются послойно;
- топливо спрессовывается с дробленым известняком и загружается в печь в виде «черных» брикетов.
Пересыпные печи просты по конструкции, строительству и надежны в эксплуатации.
Сечение шахты пересыпных печей обычно круглое, что имеет ряд преимуществ по сравнению с прямоугольным как в строительном отношении, так и вследствие уменьшения наружного охлаждения печи и обеспечения равномерности распределения шихты и газов по сечению шахты. Следует отметить, что последнее преимущество имеет место при сохранении цилиндрической формы шахты по всей высоте печи и при постоянстве зернового состава как известняка, так и топлива. В случае же значительного колебания зернового состава известняка и топлива цилиндрическая форма шахты может не обеспечить равномерного распределения шихты и газов по сечению шахты по всей ее высоте.
В случае резкого колебания зернового состава известняка и топлива, при загрузке в печь более крупные куски располагаются у периферии, а более мелкие—у центра печи. В этих условиях основное горение в печи будет происходить по периферии шахты, сопровождающееся местным перегревом футеровки и преждевременным выходом ее из строя.
Следовательно, колебания в зерновом составе известняка не дают возможности поддерживать равномерность процесса горения в печи, являющуюся основным условием хорошего использования теплоты газов, образующихся от сгорания топлива.
Равномерность процесса горения в печи возможна только при одинаковых скоростях продвижения газов по всему сечению печи. Поскольку газы, поднимаясь вверх по печи, выбирают путь наименьшего сопротивления, который будет там, где сосредоточено больше крупных кусков, т.е. у стен печи, скорость продвижения газов у стен печи будет всегда больше, чем в центре.
Явление уменьшения скорости продвижения газов в центре печи по сравнению со скоростью у стен печи называют «эффектом стенки».
При резком колебании зернового состава коническая форма шахты более приемлема, так как она, по мере опускания шихты вниз, благоприятствует отдалению от стенок печи местных очагов горения. Чем больше разность диаметров верхнего основания и распара печи, тем благоприятнее протекают условия обжига. Следовательно, цилиндрическая форма шахты печи приемлема только в случае обеспечения постоянства зернового состава известняка и топлива.
Объемное напряжение шахты в пересыпных печах выше, чем в газовых. Пересыпные печи являются наиболее распространенными и в основном наиболее мощными.
Достоинства пересыпных печей:
-расход топлива меньше, чем в печах других типов, благодаря противоточному теплообменному принципу
-пересыпные печи просты по конструкции, строительству и надежны в эксплуатации
-при сохранении цилиндрической формы шахты по всей высоте печи и при постоянстве зернового состава как известняка, так и топлива, уменьшение наружного охлаждения печи и обеспечение равномерности распределения шихты и газов по сечению шахты
Недостатком этих печей является то, что
-в них могут применяться только короткопламенные виды топлива, так как сжигание длиннопламенного топлива связано с пониженным использованием калорийности топлива.
-в них известь получается загрязненной золой, шла ками и остатками несгоревшего топлива, что для ряда производств-потребителей является нежелательным.
В тех случаях, когда требуется установка печей большой производительности, требования к чистоте извести небольшие и имеется поблизости источник обеспечения короткопламенным топливом, целесообразно обжиг карбонатного сырья вести в пересыпных печах.
Шахтные газовые печи
В газовых печах известняк загружается отдельно сверху печи, топливо предварительно сжигается в топках, а полученные газообразные продукты (полного сгорания топлива, полугаз или генераторный газ) вводятся в шахту печи примерно на 1/3 высоты от низа.
Газовые печи по способу сжигания топлива разделяются на
-печи с выносными топками полного сгорания;
-с выносными топками неполного сгорания (полугазовыми топками);
-работающие на генераторном газе.
Шахтные газовые печи с выносными топками.
Состоят из двух основных элементов: топки, в которой происходит полное или неполное сжигание топлива, и шахты, в которой производится собственно обжиг известняка за счет только тепла топочных газов или за счет тепла от догорания топочных газов, поступающих в шахту печи.
В топках полного сгорания топливо сжигается на колосниках полностью с необходимым избытком воздуха. Дымовые газы, нагретые до температуры 1100—1200°, поступают в зону обжига, где передают свое тепло известняку, нагревая его до температуры разложения, а затем, пройдя зону подогрева, удаляются в атмосферу.
Учитывая, что в зоне обжига горения топлива не происходит, нет необходимости подводить сюда воздух из зоны охлаждения, так как этот воздух, смешиваясь с дымовыми газами, только снижал бы их температуру, что отрицательно отразилось бы на скорости обжига. Поэтому зона охлаждения в печах с выносными топками полного сгорания должна быть плотно закрыта снизу. Известь из зоны охлаждения выходит очень горячей, что обусловливает повышенную потерю тепла, а следовательно, и повышенный расход топлива на обжиг, не говоря уже о том, что при выгрузке горячей извести ухудшаются условия труда.
Кроме того, потеря тепла происходит также от остывания наружных стен самих выносных топок, в результате чего в печах с выносными топками полного сгорания всегда расходуется больше топлива, чем в печах других конструкций; обычно этот расход составляет~23% условного топлива от веса извести.
Обжиг известняка продуктами полного сгорания обычно производится в печах малой емкости (до 50 м3), и производительность их обычно не превышает 10—25 т обожженной извести в сутки. По условиям сжигания топлива наивысшая температура газов достигается не в шахте печи, не в зоне обжига, а в топках и газовых окнах, что приводит в отдельных случаях к быстрому разрушению кладки в этих местах. Относительно невысокая температура газов в зоне обжига, достигаемая в печах с топками полного сгорания, а вследствие этого их малая производительность ограничивают применение этого типа печей для обжига известняка. В настоящее время печи с топками полного сгорания редко применяются для обжига известняка.
На рис. 2.2 показана шахтная печь с топками полного сгорания. Печь представляет собой шахту 1, снаружи выложенную обыкновенным красным кирпичом 2, а внутри— огнеупорным кирпичом 3. Продолжением шахты печи является дымовая труба 4.
Для обеспечения равномерности обжига известняка по всему сечению шахты предусматриваются несколько, обычно 4—6, небольших размеров топок 5, расположенных вокруг шахты, с колосниковыми решетками 6, на которых сжигается длиннопламенное топливо.
В шахте имеется ряд смотровых отверстий 7 для наблюдения за работой печи.
Выгрузка извести из печи производится через лотки 8. Внутри печи над шахтой проложены рельсы, по которым в печь через загрузочные отверстия 9 вводится тележка с известняком. Эти тележки имеют раскрывающееся дно, и при поворотах рычага весь известняк из тележки высыпается в печь. В печах с выносными топками полного сгорания может быть использовано любое длиннопламенное топливо, позволяющее получить в топке температуру 1000—1200°.
Рис. 2.2. Шахтная газовая извесгково-обжигательная печь с выносными топками полного сгорания: 1 — шахта; 2 — наружная кладка из красного кирпича; 3—кладка из огнеупорного кирпича; 4—дымовая труба; 5 — выносная топка полного сгорания; 6—колосниковая решетка; 7—смотровое отверстие; 8— выгрузочное отверстие; 9— загрузочное отверстие.
Для уменьшения охлаждения горячих газов по пути из топок в шахту печи, топки располагают возможно ближе к газовым окнам. Топки полного сгорания располагаются на 1/3 высоты шахты, и в большинстве случаев в них используются местные виды топлива.
Рис. 2.3. Выносная топка полного сгорания:
1 — камера сгорания; 2 — колосниковая решетка; 3 — топочная камера; 4—зольник; 5—дверцы топки; 6—дверцы зольника; 7 —пламенное окно
Выносная топка полного сгорания (рис. 2.3) представляет собой кирпичную камеру 1, футерованную внутри шамотным кирпичом и разделенную горизонтальной колосниковой решеткой 2 на две части—топочную камеру 3 и зольник 4. Во фронтовой стенке топки имеются дверцы топочной камеры 5 для загрузки топлива и дверцы 6, для чистки колосниковой решетки и выгрузки золы из зольника. Продукты горения—газы поступают в шахту печи через окна 7.
Для обеспечения нормального процесса горения топлива большое значение имеет толщина слоя топлива на колосниковой решетке, зависящая от сорта, крупности кусков и влажности топлива. Чем крупнее куски топлива и чем выше его влажность, тем толще может быть слой топлива. Чем мельче и суше топливо, тем тоньше должен быть слой его на колосниковой решетке
Недостатки этих печей:
-потери тепла из-за высокой температуры извести, выходящей из зоны охлаждения, а следовательно, и повышенный расход топлива на обжиг, не говоря уже о том, что при выгрузке горячей извести ухудшаются условия труда;
-потери тепла от остывания наружных стен самих выносных топок, в результате чего в печах с выносными топками полного сгорания всегда расходуется больше топлива, чем в печах других конструкций;
-невысокая температура газов в зоне обжига, а вследствие этого их малая производительность печей.
Природоохранные мероприятия
На шахтных печах установлена двухступенчатая очистка: первая ступень-шесть циклонов типа ЦН-15 диаметром 900 мм, вторая ступень-два циклона типа СКЦН-34 диаметром 2000 мм.
Аспирация пыли на шахтных печах осуществляется двумя аспирационными установками АУ-20 и АУ-21. Очистка пыли двухступенчатая: первая-циклон типа СИОТ №7, вторая-2 циклона типа СКЦН-34Б-1200 либо из 4-х секций рукавных фильтров.
Тканевый (рукавный) фильтр
Главным элементом такого фильтра является рукав, изготовленный из фильтровальной ткани. Корпус фильтра разделен на несколько герметизированных камер, в каждой из которых размещено по несколько рукавов. Загрязненный газ подводится в нижнюю часть камеры и поступает внутрь рукавов. Фильтруясь через ткань, газ проходит в камеру и через открытый выпускной клапан выходит из нее, поступая в газопровод чистого газа. Частицы пыли оседают на внутренней поверхности рукава, в результате чего сопротивление рукава постепенно увеличивается. Когла оно достигнет некоторого предельного значения, фильтр переводится в режим регенерации.
Аппараты и установки для очистки газов в коксохимическом производстве
Коксохимическое производство является источником образования вредных газообразных, жидких и твердых отходов и выбросов. Поэтому в первую очередь следует направить усилия на сокращение или подавление образования вредных веществ техническими и технологическими способами, снижать потери и расход сырья и топлива, широко практиковать повторное использование отходов производства взамен минерального сырья, использовать вторичное тепло и т. п. Это обеспечивается при строительстве коксохимических заводов вблизи шахт, когда основное количество отходов обогащения углей можно закладывать в подземные выработки. Кроме того, при кооперировании производств, например строительстве коксохимических заводов в черте металлургических предприятий, не только сокращаются пути перевозки продукции, но и появляется возможность использовать коксовый газ в доменном и других производствах, а доменный — в коксовом. Кооперирование коксохимического производства с азотно-туковым позволяет полностью использовать ценные компоненты коксового газа: водород для синтеза аммиака, этилен для получения этилбензола, дихлорэтана и др.
ОЧИСТКА ГАЗОВ ЦЕХА УГЛЕПОДГОТОВКИ
В цехе углеподготовки осуществляют такие операции, как прием и хранение угля, обогащение, шихтовка (дозирование и смешивание), окончательное измельчение; до заданной крупности, транспортировка и хранение шихты. В этом цехе в процессе подготовки угля образуется; угольная пыль, количество которой зависит от влажности и степени измельчения угля.
Значительное количество вредных газов и пыли образуется при сушке шихты. Уголь в сушильных барабанах сушат продуктами сгорания топлива, разбавленными воздухом. Температура дымовых газов при входе в сушильный барабан составляет 800°С, при входе в дымовую трубу 60—70°С. Ниже приведены величины вредных выбросов из агрегатов сушильного отделения при сушке флотоконцентратов:
Выбросы...................................... СО S02 N0x
Удельный объем газов после
сушильных барабанов, м3/т су
хого концентрата..................... 2700
Концентрация вредных веществ в газах после сушильных барабанов, г/м3:
максимальная................... 0,25 0,55 0,07
минимальная....................... 0,08 0,017 0,00
средняя................................. 0,10 0,07 0,02
Средние удельные выбросы, г/т
сухого концентрата.... 270 190 55.
Угли, измельченные до 3 мм, целесообразно сушить в кипящем слое топочными газами с температурой до 900° С. Удельный расход тепла при этом составляет примерно 3500 кДж/кг испаренной влаги. Температура сухой шихты около 100° С.
Рекомендуется шихту в печь загружать пневмотранспортом (по трубам с помощью пара или инертного газа). Отсос пылегазовых выбросов необходимо осуществлять дымососами, размещенными на углезагрузочных вагонах через кольцевые зазоры газораспределительных устройств с подачей их в орошаемые водой абсорберы. Для очистки выбросов от СО и органических примесей их дожигают с помощью горелочного устройства. Обеспыленные газы можно также направлять в газосборники. В табл. 13 приведены состав и количество выбросов, которые могут наблюдаться при термической подготовке шихты без использования газоочистки. Глубокая сушка шихты до влажности 1—2% обеспечивает также сокращение выхода надсмольных вод на 0,08 мэ/т кокса.
Источником загрязнения окружающей среды могут быть и углеобогатительные фабрики. Обогащение углей чаще осуществляется на месте их добычи и входит в комплекс угледобывающих предприятий. В ряде случаев эту операцию выполняют на коксохимических заводах.
Обогащение углей заключается в удалении части золы, количество которой до обогащения составляет от 18 до 14%, а также серы и влаги. Содержание серы в углях для коксования не должно превышать 2%, влаги 7—9%. Сера в угле находится в виде пиритной Ре8, сульфатной Са8Од и связанной с органическими веществами угля связями типа К—8Н. Пиритная сера при обогащении удаляется сравнительно легко, сульфатная и органическая переходят в кокс и коксовый газ в среднем на 30— 50%. Степень обессеривания угля, например донецкого, составляет только 15—25%. В результате обогащения получают продукты с различным составом минеральных примесей: концентрат, промежуточный продукт (сростки угля с породой) и хвосты (пустая порода).
Обогащение крупного угля на обогатительных фабриках проводят или в отсадочных машинах, или в магнетитовой суспензии, мелкого — отсадкой, а шламов — флотацией. Такие вредные примеси, как фосфор, количество которого в угле составляет 0,01—0,16%, и незначительные количества ртути, обогащением не отделяются
В доменном процессе при переводе сернистых соединений в шлак на каждые 0,1% серы затрачивается до 1,5% флюсов и кокса, что наряду с увеличением расхода сырья и топлива повышает загрязнение среды продуктами переработки этих материалов. Поэтому повышение степени удаления серы из углей для коксования является хотя и трудной, но весьма важной задачей. Этого можно достигнуть применением усовершенствованных концентрационных столов типа СКГТУ, а также СКПМб. До 35% серы можно перевести из угля в шлам при обогащении угля в тяжелых средах (растворах неорганических солей, тонких взвесях минеральных суспензий и др.). Разделение в гидроциклонах-сепараторах проходит при этом за счет плотности жидкости, большей плотности угля и меньшей, чем порода. Частицы угля всплывают, порода тонет. Схема обогащения угля типовая.
11
рис.1. Схема обогащения угля
При термической подготовке шихту нагревают, до 150—250°С. Схема установки приведена на рис.1. Влажная шихта ленточным транспортером 1 и дозатором 2 подается в бункера-хранилища 3, откуда дозаторами 4 по ленточному конвейеру 5 поступает на цепной забрасыватель 6, с помощью которого шихта загружается в вертикальный сушильный агрегат - трубу 7. Сыпучий продукт подхватывается потоком восходящих газов, поступающих из топки 18, и выносится в зону отделения 8. Здесь шихта отделяется от газа-теплоносителя и выгружается через питатели 9 на скребковые конвейеры 13, которые распределяют шихту по бункерам 14. В бункера подают также азот от кислородной станции для предотвращения самовозгорания угля. Отработанный теплоноситель из отделителя вентилятором рециркуляции 19 отсасывается и подается в топку для явления горячих газов и снижения их температуры до 800—900° С. Теплоноситель получают путем сжигания коксового газа. Отработанный теплоноситель подают на двухступенчатую газоочистку, где он орошается водой в абсорберах 20 и 21. Затем обеспыленные газы через дымовую трубу поступают в атмосферу.
Для уменьшения каплеуноса скорость газов в последнем абсорбере необходимо; поддерживать на уровне 1-1,5 м/с или устанавливать каплеотделитель для дополнительной очистки газов от пыли. Шламовая вода и абсорберов стекает в сборник 22 и насосом 23 подается на разделение 25. Осветленную воду возвращают в цикл на орошение газов. Угольный шлам фильтрации и сушки используют в производстве.
Для очистки газов от пыли и химических примесей необходимо применять электрические и тканевые фильтры мокрое пылепоглощение и щелочно-абсорбционные методы очистки газов от SO2, NОx, каталитические методы дожигания СО и органических примесей.
ОЧИСТКА ГАЗОВ КОКСОВОГО ЦЕХА
Основное количество пылегазовых выбросов в коксохимическом производстве образуется коксовыми печами. При загрузке холодной шихты в нагретую до высокой температуре печь интенсивно выделяются влага, угольная пыль и газообразные продукты. По мере повышения температуры из угля выделяются пирогенетическая влага и летучие вещества. При завершении коксования образуется примерно 73—75% твердого остатка (кокса) и до 25% летучих веществ, в том числе сернистые и азотистые соединения, непредельные и ароматические углеводороды, аммиак, цианистый водород и другие химические вещества.
Количество серы, содержащейся в идущих на коксование углях, колеблется от 0,5 до 4%.
Содержание серы в коксе в определенной мере влияет на загрязнение окружающей среды, так как при выплавке чугуна часть ее переходит из кокса в доменный газ, используемый в качестве энергетического топлива. Поэтому обогащение углей в значительной степени способствует снижению сернистости шихты, а ограничение содержания серы в коксе имеет не только технологическое значение, но и способствует уменьшению загрязнения окружающей среды. В настоящее время установлены ограничения по содержанию серы в коксе: для донецких углей 1,7—2, кузнецких 0,5, карагандинских 0,8%.
При коксовании азотсодержащие соединения из угля переходят в газ и образуют ряд химических продуктов: аммиак, синильную кислоту, МОХ, пиридин, хинолин и другие соединения, которые также загрязняют окружающую среду.
К вредным химическим примесям коксохимического производства, обладающим канцерогенными свойствами, относятся ароматические полициклические углеводороды типа бенз[а]пирена (БП), бенз[а]антрацена, дибенз[а]антрацена и др. Например, в каменноугольной смоле содержится канцерогенных углеводородов от 0,16 до 1%, а в пековых дистиллятах от 0.14 до 0,84 и достигает иногда 2,2%. Приведенные в литературных источниках данные о содержании канцерогенных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в продуктах пиролиза углей изменяются в зависимости от технологических и других факторов.
Бенз[а]пирен хорошо адсорбируется на поверхности твердых частиц золы, сажи, графита, на пылинках соединений кальция и кремния, с которыми из воздуха попадает в водные бассейны и почву. Для сокращения количества канцерогенных углеводородов в первую очередь необходимо обеспечить режим полного сгорания топлива, организовать эффективный локальный отсос газов как организованных, так и неорганизованных (особенно выбросов коксовых и пекококсовых печей) с последующей их химической очисткой. При абсорбционных процессах очистки газов канцерогенные вещества практически не обезвреживаются, а лишь переводятся из газовой в жидкую фазу. При этом следует также учесть, что БП обладает высокой химической, биологической и термической устойчивостью, из-за чего его обезвреживание затруднено. Тем не менее, при воздействии ультрафиолетовых лучей БП подвергается окислительной фотодеградации в атмосферном воздухе, т. е. происходит самоочищение атмосферы.
Таким образом, защита окружающей среды при производстве кокса является весьма сложной задачей как в техническом, так и в технологическом отношении. Данные о количественно-качественном составе вредных пылегазовых выбросов при загрузке угольной шихты и выдаче кокса приведены в табл.3. Для сокращения вредных выбросов можно рекомендовать, например, строительство коксовых батарей большой единичной мощности объемом камер 50 м3 и более, с бездымной загрузкой шихты, беспылевой выдачей и сухим тушением кокса.
Таблица 3. Удельные выбросы вредных веществ в период загрузки коксовых печей углем и при выдаче кокса
|
Объем |
Удельные выбросы, г/т кокса |
||||||||
|
Точки выбросов |
выбросов ._з/_. |
угле- |
|||||||
|
м /т |
Н2S |
NН3 |
HCN |
С2Н5ОН |
водо- |
SO2 |
СО |
NOx |
|
|
кокса |
роды |
||||||||
|
Стояки коксовой |
15 |
0,2 |
5,2 |
0,075 |
0,09 |
19 |
2,5 |
3,7 |
7,2 |
|
печи |
|||||||||
|
Загрузочные люки |
4,7 |
0,61 |
1,6 |
0,24 |
0,03 |
6 |
0,8 |
1,3 |
2,3 |
|
Бункера угля |
165 |
21,5 |
57 |
0,85 |
0,99 |
214 |
28 |
41 |
79 |
|
загрузочных вагонов |
|||||||||
|
Тушильный вагон в |
190 |
7,6 |
51 |
0,5 |
36 |
32 |
3,4 |
||
|
период выдачи кокса |
|||||||||
|
Всего |
375 |
30 |
115 |
1,16 |
1,6 |
275 |
63 |
46 |
92 |
Пылегазовые выделения можно также уменьшить, закрыв тракты транспортирования угля и кокса кожухами, загерметизировав пылящее оборудование или организовав локальные отсосы пыли и ее очистку сухими или мокрыми методами. Уменьшить загрязнение воздуха пылью на рабочих местах, площадках и в производственных помещениях коксовых цехов можно своевременной уборкой. В настоящее время разработаны пневматический и роторный механизмы для уборки площадок коксовой батареи. Верх печи, пути коксовоза и помещения под коксосортировкой можно убирать с помощью самоходной пневмомашины. Другие помещения целесообразно убирать гидросмывом, при этом необходимо иметь отдельные лотки и шламопроводы для удаления водных суспензий с мелким шламом и крупными частицами во избежание забивания канализационной сети. Отстойники и хранилища нужно очищать от осадков механизированным способом с применением гидравлической размывки отложений.
Зачистка отложений на дверях и рамах коксовых печей обеспечивает снижение выделений газа и пыли в процессе коксования. Основным источником пылегазовых выбросов является загрузка коксовых печей угольной шихтой. Бездымная загрузка шихты с отсосом пылегазовых выбросов, например, паровой инжекцией (давление пара в форсунках 0,7—0,8 МПа и более) в газосборники резко сокращает загрязнение воздуха коксовыми батареями. Применением гидроинжекции (распылением в стояках фенольной воды под давлением 3—4 МПа) наряду с уменьшением выбросов в атмосферу можно снизить объем сточных фенольных вод. Гидроинжекция улучшает очистку газосборников от отложений, снижает температуру газов, но требует дополнительных агрегатов для отстаивания и осветления оборотной воды. При отсосе пылегазовых выбросов в газосборники смола загрязняется шламом, что требует дополнительных мер для их удаления из сборников смолы. Рекомендуется отстойники смолы оснащать механическими устройствами для уборки фусов и перерабатывать их с целью обеспечения безотходного использования.
|
Рис.2 Бездымная загрузка угольной шихты с отсосом газа в газосборники Более перспективной может быть система отдельного отвода и очистки пылегазовых выбросов от коксовых печей. Она осуществляется посредством компактных устройств, |
На рис.2 приведена схема бездымной загрузки угольной шихты с отсосом газов в газосборники. В коксовую камеру 1 при закрытых дверях 2 через загрузочные люки 3 из бункеров 4 углезагрузочного вагона 5 поочередно загружают угольную шихту. Пылегазовые выбросы отсасывают через стояки 6 паровым инжектированием (или гидроинжекцией) через сопла 7 в газосборник 8. Шихта в коксовой камере разравнивается планировочной штангой 9, оснащенной уплотняющим устройством 10. На коксовыталкивателе 11 установлена штанга 12 для выдачи кокса из печи через нжсонаправляющую 14 двересъемной машины 13 в тушильный вагон. 15. Охлажденный кокс выгружают на коксовую рампу 16 и конвейером подают на коксосортировку. Кроме передвижных газоочистных устройств, можно применять газопровод-коллектор, устанавливаемый
рядом с газосборником. В отдельных случаях к газосборникам можно подсоединять штуцеры-отводы для индивидуальной системы отсоса газов в газосборники, минуя стояки. Однако излишнее усложнение системы соединения газопроводов затрудняет доступ к ним, механизацию и автоматизацию процесса.
Можно применять также и другие методы и аппараты по отводу и очистке газов. Например, бездымная загрузка угольной шихты на одном из коксохимических заводов Японии совмещена с инжектированием газов в газосборник с помощью аммиачной воды. На многих коксохимических заводах ФРГ применяют бездымную загрузку с помощью \глезагрузочных вагонов с отсасыванием и очисткой пылегазовых выбросов трубами Вентури или центробежными промывателями с дожиганием газов на свече или в специальных печах перед выбросом их в атмосферу.
При применении для коксования термоподготовленной угольной шихты сокращаются время коксования и количество вредных выделений в атмосферу. Поэтому система загрузки печей угольной шихтой при 150— 250 °С, содержащей не более 2% влаги, жвляется более перспективной. Сухая шихта хорошо растекается по печи и не требует планирования, образует меньше пылегазовых выделений. Загружать печь можно с помощью специального углезагрузочного вагона через средний люк и одновременно отсасывать газы через оба крайних люка с последующей подачей газа на индивидуальную систему очистки и дожигания горючих компонентов. Локальная аспирационно-очистительная система состоит из двухступенчатой сухой и мокрой газоочистки от пыли, вентилятора и устройства, дожигающего СО и другие органические вещества.
Система загрузки угольной шихты, отсоса и очистки газов (рис. 3) работает следующим образом. Из бункера 2 углезагрузочного вагона / уголь стекает через центральный люк 3 в печь 4. Пиролизные и дымовые газы вместе с пылью через боковые люки 5 отсасываются дымососом 6 и очищаются в сухом -7 и мокром 8 пылеуловителях. В печи-смесителе 9 дожигаются органические примеси подогревом газов до температуры не ниже 700° С путем сжигания коксового газа в горелке 10. Дымовые газы через трубу 11 выбрасывают в атмосферу. Сухие пылеуловители (циклоны) соединены общим газоходом 12. В дымосос б для коагуляции пыли подают воду из бака 13 насосом 14 в форсунки 75. Шламовую воду собирают в гидрозатворах 16 и периодически отправляет на переработку по трубопроводам. По окончании загрузки шихты отключают локальную систему отсоса, а газы через стояки 17 направляют в газосборники 18. Система несколько сложна в эксплуатации.
Рис. 3 Локальное аспирационное устройство для очистки от газов пыли и дожигания горючих компонентов при загрузке шихты
Не менее важны для защиты среды от загрязнения разработка и промышленное применение системы беспылевой выдачи кокса из коксовых печей, например, с помощью стационарных укрытий коксонаправляющей и тушильного вагона. Известна система с применением передвижных вытяжных зонтов (колпаков) и общего газохода-коллектора для отсоса газов, смонтированного вдоль коксовой батареи. Отсос и очистка газов осуществляются стационарной установкой мокрого типа.
Можно применять также системы беспылевой выдачи кокса с мокрым или сухим тушением его на передвижных устройствах, находящихся рядом с тушильным вагоном и перемещающихся вместе. За рубежом делали попытки полного укрытия коксовой стороны батареи. При этом длинная галерея оснащена мощными дымососами и газоочистками мокрого типа.
Большие количества вредных выбросов образуются при мокром тушении кокса фенольной водой. Количество канцерогенных веществ в воде составляет примерно 0,1% от наличия в воде смолистых соединений. Основная часть летучих соединений не сгорает, а с парами воды поступает в атмосферу, причем в течение 1,5— 2,5 мин упаривается 0,4—0,5 м3 воды на 1 т кокса. Поэтому для тушения кокса рекомендуется применять техническую или оборотную воду, очищенную от фенолов, цианидов и других веществ. Состав вредных выделений при тушении кокса приведен в табл. 4.
После кратковременного отстаивания кокс выдают на рампу, где он находится 10—20 мин. При этом вода с кокса и с рампы стекает в дренажный колодец, который периодически очищают от шлама. Затем кокс перегружают на транспортер и через перегрузочную станцию на валковый грохот коксосортировки.
При сухом тушении кокса на установках сухого тушения (УСТК) системы кокса вредные пылегазовые выбросы минимальны благодаря герметичности системы. Для получения пара используют тепло раскаленного кокса, которое можно также использовать для конверсии коксового газа с получением восстановительного газа. В этом случае CO2, С>2 и CH4 можно превратить в СО и Н2.
Процесс сухого, тушения кокса (рис. 4) проводят по следующей схеме. Раскаленный кокс при 950—1050 °С в специальном тушильном вагоне со съемным кузовом и направляющими стойками 2 подают в шахту подъемника УСТК. Из вагона через загрузочное устройство 3 кокс выгружают в форкамеру 4, из которой он поступает в камеру тушения 5. Камера оснащена периферийными дутьевыми решетками 6, а форкамера, служащая для накопления горячего кокса, имеет кольцевой отвод 7 для циркулирующих инертных газов (продуктов сгорания кокса или коксового газа). Горячий инертный газ из камеры тушения отсасывают в пылеосадительную камеру 8 с перегородкой 9, в которой оседает крупная фракция пыли. Система утилизации тепла
состоит из водотрубного котла-утилизатора 12 с водонагревателем и пароперегревателем. В котле-утилизаторе газы охлаждаются до 150—200 °С, а в циклоне 10 очищаются от мелкой пыли. Уловленную пыль через герметичный бункер 11 выгружают в контейнеры и отправляют на брикетирование. Охлажденный и обеспыленный газ газодувкой 13 подают в камеру тушения кокса. Кокс при 200— 250° С через двойной затвор и разгрузочное устройство 14 выгружается автоматически на коксовую рампу 75 и по ленточному конвейеру 16 отправляется на коксосортировку.
Несмотря на герметичность УСТК, в нее попадает некоторое количество воздуха, что приводит к сгоранию части кокса и дополнительному образованию теплоносителя. Избыточное количество газов периодически сбрасывают в атмосферу. В этих газах обычно содержится около 20 % СО и более, поэтому их обезвреживают сжиганием на свече, оснащенной автоматическим зажигающим устройством, сблокированным с механизмом сброса избытка газов на УСТК. Производительность УСТК до 1200-т кокса в сутки. Конечная температура кокса перед выдачей на рампу не должна превышать 250° С во избежание самовозгорания. Коксовая рампа должна быть механизирована и работать в непрерывном режиме приема и выгрузки кокса на конвейеры, подающие кокс Рис.4 Установка сухого сушения кокса на коксосортировку.
Применение сухого тушения кокса позволяет не только резко сократить пыле-гжэовые выбросы, но и уменьшить тепловые выбросы в атмосферу. При сухом тушении 6 щи. т кокса с использованием тепла можно сэкономить тепло, эквивалентное более 200 :. т угля, и получить пар давлением 2,2 МПа с температурой перегрева 450° С. Затраты производстве такого пара в два раза ниже, чем на ТЭЦ. На 1 т кокса можно полуоколо 0,5 т пара выше приведенных параметров.
Завершающей стадией производства кокса является его разделение на классы. При этом вместе с парами воды может выделяться определенная часть пылевидных частиц кокса. Для предотвращения этого на всем пути транспортирования кокса, особенно в местах перевалок, создают специальные укрытия. Конвейеры оснащают виброжелобами для отделения пыли, грохоты укрывают кожухами и оснащают локальными вытяжными устройствами с очисткой выбрасываемого воздуха от пыли. При хорошем техническом состоянии транспортного хозяйства и герметичности систем, удовлетворительной работе вентиляционных установок и циклонов-пылеуловителей унос пыли в атмосферу незначителен. Другие вредные примеси в атмосферу на коксосортировках и при транспортировании кокса, как правило, не выделяются. Так же загрязнение окружающей среды предотвращается при производстве литейного кокса.
Особое место как источник загрязнения окружающей среды в коксохимии занимает пекококсовое производство. Пылегазовые выбросы пекококсового производства обладают высокой токсичностью. Подготовка пековой смолы к коксованию и производство пекового кокса являются основными источниками выбросов веществ с канцерогенными свойствами. Уменьшить эти выбросы можно герметизацией аппаратов и газопроводов, устройством локальных систем отсоса газовых выбросов и их очисткой от химических примесей, разработкой непрерывных процессов окисления и коксования пековой смолы и др. В существующих камерных пекококсовых печах целесообразно внедрить системы отсоса и очистки выбросов, загрузки смолы и выдачи кокса, аналогичные системам, разрабатываемым и применяемым на коксовых печах. Обезвредить выбросы можно, установив системы термокаталитического дожигания с использованием тепла. Выбросы пекококсовых печей необходимо также направлять в газопровод прямого коксового газа. Выбросы из воздушников хранилищ, сборников и других емкостей, содержащих жидкие продукты и выделяющие в атмосферу летучие углеводороды, необходимо направлять в общий газоход с поглощением их, например, поглотительным маслом или обезвреживать термокаталитическим дожиганием, а также направлять в топки котлов.
В настоящее время отсутствует достаточно полная и точная характеристика пылегазовых выбросов коксохимического производства, а имеющиеся сведения требуют уточнения и дополнения. Это обусловлено наличием ,большого числа мелких источников выбросов, в том числе неорганизованных, необходимостью определения состава сложных смесей газов, периодичностью и непостоянством концентрации примесей выбросов и др.
Рекомендации по сокращению выбросов
Основное количество вредных веществ в коксохимическом производстве выделяется при загрузке камер коксования угольной шихты при выдаче и тушении кокса, при переработке химических продуктов сгорания.
Для уменьшения загрязнения воздушного бассейна выбросами коксохимического производства необходимо:
1) осуществлять бездымную загрузку коксовых печей с применением пароинжекции или гидроинжекции или оборудовать углезагрукзочные вагоны локальным отсосом и системой очистки газов;
2) совершенствовать методы беспылевой выдачи кокса;
3) внедрять термическую подготовку шихты с эффективным пылеулавливанием;
4) своевременно ремонтировать коксовые батареи;
5) устранять неорганизованные выбросы газов через неплотности загрузочных люков, крышек стояков и дверей коксовых печей;
6) по возможности осуществлять сухое тушение кокса;
7) внедрить технологию производства кокса непрерывным методом;
8) объединить по группам в коллекторы воздушки от аппаратов и хранилищ с одинаковыми продуктами с последующей очисткой выделяющихся газов, использовать резервуары с плавающими крышками, экранами, мембранами, микрошариками, пеной, эмульсиями и т.д.;
9) исключать выбросы из градирни конечного охлаждения коксового газа;
10) полностью утилизировать, образующиеся твердые и жидкие отходы производства;
11) оборудовать места погрузочно-разгрузочных работ площадками с бортами и отводами жидкостей в емкости, а ливневых вод - в фенольную канализацию через контрольные сборники.
Очистка доменного газа
Помимо санитарной очистки газовых выбросов перед выпуском их в атмосферу, в доменном производстве первостепенную роль играет очистка технологическая. Применение доменного газа в металлургической промышленности связано с началом нагрева дутья в доменном производстве. Особенно большое развитие оно получило после установки на доменных печах засыпных аппаратов и перехода в связи с этим к более широкому использованию газа как топлива. Состав и основные характеристики доменного газа зависят от шихты и хода плавки и могут в значительной степени изменяться. Доменный газ загрязнен колошниковой пылью, которая представляет смесь мелких частиц руды, кокса, агломерата, известняка и других материалов, загружаемых в доменную печь. Во избежание засорения горелочных устройств и образования отложений в газопроводах доменный газ предварительно должен быть очищен от пыли. Пыль образуется в результате механического измельчения материалов при их приготовлении, транспортировке, загрузке и истирании при движении в шахте печи. Вынос пыли из печи обусловлен увлечением мелких частиц потоком газа, проходящим сквозь слой шихты, а также возгонкой некоторых элементов шихты, т.е. превращением их в парообразное состояние под действием высоких температур. Количество пыли в газе изменяется в зависимости от степени подготовки сырья к плавке, прочности кокса и ровности хода печи.
Состав доменного газа изменяется в следующих пределах, % (объемн.): 25-30 СО; 12-18 СО2; 2-7 Н2; до 0,5 СН4; 47-57 N2.
При несовершенных условиях плавки количество пыли в газе может достигать 100 г/м3 газа, находясь при выплавке передельного чугуна в среднем 50 – 60, а при хорошем фракционном составе шихты 30 – 35 г/м3. Содержание пыли в газе резко сокращается при работе печей на режиме повышенного давления газа на колошнике.
По количеству пыли, остающейся в газе после его очистки, последняя классифицируется на грубую, полутонкую и тонкую. По способу очистки газа газоочистительные средства разделяют на сухие и мокрые. Грубая очистка производится сухим способом. Она основана на изменении скорости и направления движения газа. Назначением грубой очистки является первичное отделение пыли в улавливающей аппаратуре, располагаемой непосредственно около доменных печей.
Полутонкую очистку осуществляют мокрым способом, т.е. обильным увлажнением газа, после которого смоченные частицы пыли удаляются вместе с водой из газовой среды в виде шлама.
Тонкая очистка является конечной стадией очистки газа и требует обязательной предварительной подготовки для получения надлежащего эффекта. Тонкая очистка осуществляется фильтрацией газа через тканевые фильтры или наэлектризованием частиц пыли и притягиванием их проводниками электрического тока в электрических аппаратах или устройствах, работающих по принципу тесного перемешивания газа с водой, а также путем создания больших перепадов давлений газа при прохождении его через соответствующую. Доменный или колошниковый газ используют как топливо воздухонагревателей доменных печей, коксовых печей, нагревательных колодцев и печей прокатных станов, котельных установок. На выходе из печи доменный газ содержит от 10 до 40 г/м3 пыли, а перед подачей в горелочные устройства для предотвращения выхода их из строя (засорение и др.) содержание пыли в нем должно быть не более 5 мг/м3, в связи с чем требуется обязательная его очистка.
Характеристика колошниковых газов
Колошниковый или доменный газ представляет конечный газообразный продукт физико-химических процессов, протекающих в доменной печи, упрощенная схема образования которого может быть представлена следующим образом. При контакте горячего дутья с раскаленным коксом окислители, содержащиеся в дутье — кислород и водяные пары, интенсивно реагируют с углеродом кокса и топливных добавок. За счет избытка кокса в сложившихся температурных условиях горна продуктом этих процессов являются оксид углерода, азот и водород. При работе с дутьем, обогащенным кислородом, состав первичного газа зависит от концентрации кислорода. Так, при увеличении концентрации кислорода от 21 до 30 % и использовании природного газа содержание оксида углерода в горновом газе возрастает от 36 до 40 %, а содержание азота падает от 64 до 50 %. Причем состав первичного газа зависит от соотношения расходов кислорода и природного газа. В результате последующих реакций косвенного и прямого восстановления первичный газ существенно изменяется за счет обогащения оксидом углерода, углекислотой и водяными парами. Конечный состав и температура колошникового газа изменяются в широких пределах в зависимости от конкретных технологических условий.
Выходящий из слоя шихтовых материалов колошниковый газ захватывает из поверхностных слоев мелкие, преимущественно меньше 1 мм, частицы кокса и железосодержащих материалов. Содержание мелких частиц - пыли в колошниковом газе на выходе из печи достигает 15-30 г/м3, а иногда и более.
Удельный выход колошникового газа, т.е. объема газа на 1 т чугуна, зависит от многих факторов и прежде всего от расхода кокса и содержания кислорода в дутье. Уменьшение расхода кокса на выплавку чугуна сопровождается пропорциональным уменьшением удельного выхода колошникового газа в связи с тем, что выход газа на 1 т кокса при прочих равных условиях остается практически неизменным и составляет около 3750 м3. Аналогичным образом влияет и увеличение концентрации кислорода в дутье. Так, по данным Е.А. Ницкевича, повышение содержания кислорода в дутье на 1 % приводит к уменьшению удельного выхода газа на 3 %. Влияние природного газа или других топливных добавок на выход колошникового газа также прежде всего проявляется через изменение расхода кокса. Чем выше коэффициент замены кокса добавками, тем сильнее сокращается выход колошникового газа.
Химический состав и теплота сгорания колошникового газа зависят от тех же факторов, что и его выход. Повышение качества подготовки железосодержащих материалов, увеличение доли агломерата и окатышей, рост температуры дутья и увеличение расхода природного газа приводят к развитию косвенного восстановления и способствуют резкому снижению теплотворной способности колошникового газа. В современных доменных печах, работающих с расходом кокса 420—500 кг/т чугуна, теплотворная способность не превышает 3000—3400 кДж/м3.
Измельчение шихтовых материалов происходит при приготовлении, транспортировке и загрузке их в печь. Термические процессы и механическое истирание материалов в печи приводят к образованию новых количеств мелких частиц. Следует отметить, что неровный ход усиливает разрушение шихтовых материалов.
Захват частиц материалов потоком газа при его выходе из слоя происходит, когда подъемная сила, действующая на площадь поперечного сечения частицы, будет больше ее массовых сил. Подъемная сила в основном определяется скоростью газа при обтекании частицы и ее формой. Гранулометрический состав пыли зависит от многих факторов и может сильно меняться в зависимости от условий работы печ
Основные параметры доменного газа. Состав и основные характеристики доменного газа зависят от состава шихты и хода плавки и могут в значительной степени изменяться.
Для интенсификации доменного процесса и сокращения расхода кокса существует много различных мероприятий, влияющих и на свойства доменного газа: повышение давления, температуры и влажности доменного дутья, обогащение дутья кислородом, вдувание в горн природного газа, мазута и т. п. в результате совокупного действия этих факторов, оказывающих в некоторых случаях противоположное влияние, в составе доменного газа повышается содержание водорода с одновременным уменьшением СО, вследствие чего теплота сгорания его изменяется мало и составляет около 3500–4000 кДж/м3, а выход доменного газа снижается с 3800-4000 до 2000-2500 м3/т чугуна.
Примерный состав доменного газа приведен ниже:
|
Компоненты………. При работе без повышения давления и комбинированного дутья, %………….. При работе с повышением давления и комбинированным дутьем, %.................. |
СО2 11,2 11,3 |
СО 31,2 29,0 |
СН4 0,21 0,20 |
Н2 2,99 4,30 |
О2+N2 55,1 55,2 |
Температура газа, поступающего на газоочистку при работе печей на повышенном давлении, составляет 200–300°С. Наблюдаются кратковременные повышения температуры до 500°С. При выплавке спецчугунов (литейного, ферросилиция, ферромарганца) температура газа выше, чем при выплавке передельного чугуна, и составляет 300 – 400°С.
Колошниковая пыль, ее вынос и свойства. Доменный газ, образующийся в печи, всегда загрязнен колошниковой пылью, которая представляет собой смесь мелких частиц руды, кокса, агломерата, известняка и других материалов, загружаемых в доменную печь. Пыль образуется в результате механического измельчения материалов при их приготовлении, транспортировании, загрузке и истирании при движении в шахте печи.
Вынос пыли из печи обусловлен увеличением мелких частиц потоком газа, проходящим сквозь слой шихты, а также возгонкой некоторых элементов шихты в область высоких температур и подмешиванием их к газу.
При работе печей с нормальным давлением на колошнике вынос пыли составлял 50 – 60 г/м3, повышаясь в отдельных случаях до 100 г/м3. при переводе печей на работу с повышенным давлением на колошнике запыленность доменного газа уменьшается до 15 -20 г/м3, что в значительной мере объясняется снижением удельных объемов и скоростей газов в печи.
Удельный выход пыли на 1 т чугуна составляет при нормальном давлении на колошнике 50 – 150, при повышенном давлении 25 – 75 кг/т.
При выплавке передельного чугуна и работе с повышенным давлении на колошнике пыль имеет следующий химический состав, %: 6,02FeO; 12,9Fe2O3; 13,8Feобщ; 14,6SiO2; 4,35Al2O3; 4,35MgO; 11,85CaO; 0,74S; 3,75MnO. Потери при прокаливании составляют 27,68 %.
Гранулометрический состав пыли также зависит от многих факторов и может сильно колебаться. О примерном распределении частиц по размерам можно судить по следующим данным:
|
Размер частиц, мкм |
200 |
200-100 |
100-60 |
60-20 |
20-10 |
10-1 |
<1 |
|
Массовое содержание, % |
34,5 |
12,3 |
19,0 |
25,0 |
7,5 |
1,65 |
0,05 |
ВРЕДНЫЕ ВЫБРОСЫ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА И ИХ ОЧИСТКА
Доменные цеха загрязняют атмосферу в основном пылью и окисью углерода.
Рудный двор и бункерная эстакада. На рудном дворе пыль выделяется при разгрузке вагонов, перегрузке руды грейферными кранами, подачи руды на бункерную эстакаду. Удельный выброс пыли на 1 т чугуна ориентировочно принимают равным: на рудном дворе 50 кг, на бункерной эстакаде 22 кг при высоте выделений 6 -15 м. концентрация пыли на рудном дворе и бункерной эстакаде может достигать 1000 мг/м3. На новых металлургических заводах можно ожидать снижения удельных выбросов до 10 кг/т за счет разгрузки и транспортирования сыпучих материалов в закрытых разгрузочных узлах и закрытых галереях с объединением аспирационных систем и очисткой запыленных газов в крупных электрофильтрах.
Подбункерные помещения. В доменных цехах существует две системы подачи сырых материалов на колошник: скиповая и транспортерная – значительно снижающая пылевыделение.
Наибольшее количество пыли выделяется в подбункерном помещении, где происходит выгрузка сырых материалов в вагон – весы и далее в скип. Пыль выбрасывается в атмосферу через окна и проемы для скипов и через выхлопные отверстия аспирационных систем при высоте выделений 10 м.
Концентрация пыли в воздухе подбункерных помещений составляет около 500 мг/м3, в связи с чем на многих заводах кабину машиниста вагон – весов приходится герметизировать. При транспортерной подаче сырых материалов условия работы в подбункерном помещении гораздо лучше.
Валовые выбросы в подбункерных помещениях, кг/т чугуна, для печей различных объемов Vп, м3, приведены ниже:
Скиповая подача (Vп<2000)……………0,8 – 1,2
Транспортерная подача (Vп>2000)…………0,09
Дисперсный состав пыли в подбункерном помещении приведен ниже:
Размер частиц, мкм……………..52
Содержание, % (объемн.)……......86 13 1
Для очистки выбросов аспирационных систем применяют в большинстве случаев мокрые пылеуловители.
Колошниковое устройство. Пыле- и газовыделение печи обусловлено тем, что при подаче шихты на большой конус загрузочного устройства печи давление по обе стороны конуса необходимо выровнять, для чего грязный газ из межконусного пространства выпускают в атмосферу. Кроме того, пылевыделение происходит при каждой ссыпке скипа в приемную воронку. Для печей емкостью 930 – 2700 м3 выбросы пыли и СО составляют 0,17 – 0,60 и 5 – 19 т/сутки, соответственно.
В редких случаях газ отводят на газоочистку с последующим использованием в качестве топлива.
Радикальным решением, почти полностью исключающим выбросы пыли из межконусного пространства, является подача в межконусное пространство в момент открытия большого конуса компремированного газа давлением, несколько превышающем давление в печи. В этом случае грязный газ из печи вообще не поступает в межконусное пространство и выхлоп газа при выравнивании давления в засыпном устройстве остается чистым. Однако при этом появляются дополнительные энергозатраты, связанные со сжатием газа, подаваемого в межконусное пространство.
Литейный двор. На литейном дворе пыль и газы выделяются в основном от леток чугуна и шлака, желобов участков слива и ковшей. Удельные выходы вредных веществ на 1 т чугуна составляют: 400 – 700 г пыли, 0,7 – 0,15 кг СО, 120 – 170 SO2. пыль и газы удаляются частично через фонари здания, частично с помощью аспирационных систем с очисткой от пыли перед выбросом в атмосферу, преимущественно в батарейных циклонах.
При разливке чугуна в помещении разливочных машин выделяются пыль и окись углерода. Аспирация и очистка обычно не предусмотрены. Через аэрационные фонари выделяются в среднем 40 г пыли и 60 г СО на 1 т разлитого чугуна.
Все выбросы литейного двора крупных печей стремятся объединить и направлять их для очистки в электрофильтры. Общее количество отсасываемого газа у крупных печей достигает 1 млн. м3/ч. Чтобы его уменьшить все системы снабжают дроссельными клапанами (ДК), позволяющими по мере надобности включать дистанционно необходимое в данный момент укрытие (зонт).
Воздухонагреватели. Воздухонагреватели доменных печей загрязняют атмосферу преимущественно окисью углерода, в среднем 11 – 14 г/т чугуна. Концентрация окиси углерода, удаляемой через аэрационные проемы зданий, составляет в среднем 33 мг/м3.
Пылеуловители. При сухой разгрузке пылеуловителей в атмосферу выделяется 0,75 – 1,0 г пыли на 1 т чугуна. Средняя концентрация пыли при погрузке на открытые железнодорожные платформы составляет 250 мг/м3 на расстоянии 5 м от пылеуловителя при отсутствии ветра. При смачивании пылевыделение значительно сокращается. В настоящее время разработана закрытая система пневматического транспортирования уловленной пыли.
Очистка газов в доменном цехе
Несмотря на существенное уменьшение выноса пыли в современных печах, потери железа по этой причине остаются достаточно большими. Кроме того, при транспортировке запыленного газа по трубопроводам происходит интенсивное эрозионное разрушение металла труб и горелочных устройств, поэтому газ подвергают многоступенчатой тонкой очистке. Многоступенчатая очистка позволяет получить требуемое содержание пыли при минимальных экономических и энергетических затратах. Уловленная пыль передается на аглофабрику и применяется как компонент шихты.
Для каждой доменной печи сооружают индивидуальную систему газоочистки; газ к газоочистным устройствам, располагаемым на нулевой отметке, подают от колошника по наклонному газопроводу (на печи объемом 5000 м3 их два). Система газоочистки обычно включает несколько последовательно установленных газоочистных аппаратов. На современных отечественных печах, работающих с повышенным давлением газов, применяют две различающиеся схемы газоочистки — с дроссельным устройством, предназначенным для понижения давления газов, и с газовой утилизационной бескомпрессорной турбиной.
|
|
Рис. 1. Схема расположения газопроводов и аппаратов очистки доменного газа:
1 — колошник печи; 2 - пылеуловитель; 3 — скруббер; 4 — труба Вентури; 5 — отвод газа на колошник для уравновешивания давления в межконусном пространстве; 6 — дроссельное устройство; 7 — водоотделитель; 8 — листовая задвижка; 9 — коллектор
Для транспортирования газа и его очистки у доменной печи сооружают систему газопроводов и очистных устройств. На рис. 1 показана схема расположения газопроводов и аппаратов для очистки доменного газа, принятая на печах, построенных в последнее время.
Газ из доменной печи 1 по четырем вертикальным газоотводам 2 поступает к наклонному газоотводу грязного газа 3 и направляется в пылеуловитель 4 для грубой очистки. После отделения крупных частиц по газопроводу 5 газ поступает в скруббер б для полутонкой очистки. Для тонкой очистки получистый газ через трубу Вентури 7, дроссельную группу 8 попадает в электрофильтр 9. Отсюда чистый газ по газопроводу 10 направляется в газовую сеть завода. .Дроссельная группа 8 установлена для поддержания повышенного давления газа над колошником и в тракте. Верхняя часть трубы Вентури 7 газопроводом 11 соединена с уравнительным клапаном 12 загрузочного устройства доменной печи.
Аппараты газоочистки. Грубая газоочистка
Газ подвергают последовательно грубой, полутонкой и тонкой очистке.
Грубая газоочистка предусматривает отделение частиц размером больше 0,1 мм, используя в аппаратах грубой очистки инерционные и гравитационные свойства частиц пыли при резком уменьшении скорости и направления газового потока. Для грубой очистки преимущественно используются радиальные пылеуловители (рис. 2). Колошниковый газ поступает в пылеуловитель через вертикальную трубу, установленную по оси камеры 1. Скорость газа в этой трубе составляет 15-20 м/с, а в камере пылеуловителя 2 резко уменьшается до 0,6-1,0 м/с. Помимо снижения скорости поток газа в камере резко меняет направление своего движения. При этом крупные частицы пыли под действием инерционных и массовых сил сохраняют прямолинейное движение в вертикальном направлении и осаждаются в нижней части пылеуловителя 3. Очищенный от крупных частиц газ выпускается через газопровод в верхней части камеры пылеуловителя 4. В нижней конусной части камеры расположено устройство для выпуска пыли 5. В связи с тяжелыми условиями работы пылеуловителя, поскольку через него движется газ с температурой 350-400 С и высокой эрозирующей способностью, внутренняя его поверхность футеруется огнеупорным кирпичом толщиной до 115 мм.
|
|
|
|
Рис. 2. Радиальный пылеуловитель Рис. 3. Отсекающий клапан
Степень очистки газа в пылеуловителе достигает 90-95 %, а содержание пыли после аппарата составляет 1-3 г/м3. Качество очистки газа зависит как от характеристики пыли, так и от соотношения геометрических размеров аппарата. Чем больше отношение диаметров камеры и вертикальной трубы и больше высота аппарата, тем эффективнее его работа. Существенное влияние на степень очистки газа оказывает уровень пыли в нижнем конусе аппарата. При переполнении конуса возможен унос пыли за счет захвата ее потоком газа, поэтому большое значение имеет соблюдение графика выпуска пыли.
Для выгрузки пыли под нижним конусом установлен винтовой транспортер-конвейер, состоящий из транспортера, отсечного клапана, задвижки и системы увлажнения. Нормальное положение клапана - закрытое. Открывают его при помощи электрической лебедки. Пыль из конуса поступает на два шнека, представляющих винтовой конвейер из двух шнеков, которые, вращаясь навстречу друг другу, перемещают пыль к разгрузочному отверстию. При движении пыль увлажняется водой, поступающей через форсунку. В зимнее время перед пуском транспортера через форсунку подают пар для разогрева смерзающихся остатков транспортируемой пыли.
В последнее время для уборки пыли используют пылеспускную трубу, вдоль которой установлены форсунки для увлажнения транспортируемой пыли. Пыль выгружается в железорудные вагоны.
Для отсечения пылеуловителя от печи в вертикальной трубе, а иногда и пост пылеуловителя устанавливают отсекающий клапан (рис. 3). Клапан конусного типа состоит из цилиндрического корпуса 2, в нижней части которого размещено седло 1 с двумя контактными поверхностями для повышения надежности отсечения. В полости конуса перемещаются два конуса-тарелки 3, установленные на штанге 4. Нижняя конус-тарелка шарнирно закреплена на штанге 4, а верхняя свободно насажена, что обеспечивает более плотный контакт рабочих поверхности тарелки и седла. Между седлами подают пар 5, давление которого превышает давление колошникового газа, что позволяет полностью исключить утечки газа через клапан. Кроме отсекающего клапана, пылеуловители оборудуются атмосферным клапаном тарельчатого типа для вентиляции во время ремонта.
Полутонкая очистка
Полутонкая очистка доменного газа осуществляется до содержания -0,1—0,5 г/м3. Характерной особенностью аппаратов полутонкой очистки является смачивание частиц пыли водой и последующее их удаление в виде шлама. Эффективность мокрой очистки определяется способностью частиц смачиваться водой, степенью смешения газа с водой в процессе удаления пыли и развитием процессов укрупнения - коагуляции частиц пыли.
Скруббер (рис. 4) Представляет собой металлический цилиндр диаметром 6-8 м и высотой до 30 м. Подвод грязного газа осуществляется по центру аппарата с направлением потока 1 на зеркало воды 2, для осаждения крупных частиц. В верхней части скруббера размещается несколько рядов форсунок 3-6, обеспечивающих равномерно распределенный по поперечному сечению аппарата поток мелко распыленной воды 7. Загрязненная частицами пыли вода собирается в нижней конической части скруббера и через гидрозатвор 8 сбрасывается в сливной канал 9 и далее в отстойник. Очищенный и охлажденный до 30-50°С газ через патрубок 10 в верхней части корпуса отводится в следующий аппарат. Производительность современных скрубберов достигает 100-250 тыс. м3 газа в час. Для повышения эффективности очистки в старых конструкциях внутреннее пространство скруббера заполнялось деревянной насадкой для создания развитой контактной поверхности газа и воды. Для выравнивания потока газа в поперечном сечении аппарата насадку устанавливали в несколько ярусов. В настоящее время при работе с повышенным давлением газа на колошнике все большее распространение получают безнасадочные скрубберы. При этом чаще применяют эвольвента о расположенные форсунки, т.е. максимально перекрывающие поперечное сечение аппарата, с диаметром 12-40 мм. Эти форсунки нетребовательны к качеству воды, поступающей на орошение.
|
|
|
Рис.4. Скруббер для охлаждения Рис. 5 Схема трубчатого электрофильтра типа ДМ и увлажнения доменного газа |
|
|
После скрубберов увлажненный до насыщения водой газ поступает, как правило, в низконапорные трубы Вентури. Низконапорная труба - распылитель представляет собой сопло сложной конфигурации, на входе которого расположены орошающие форсунки. В начальном сужающем участке трубы поток газа разгоняется до 50-80 м/с, при этом вода дробится на мельчайшие капли, образуя туман. Это способствует разрушению газовых оболочек на частицах пыли размером 1-2 мкм и последующей их коагуляции. В расширяющейся части трубы скорость частиц сохраняется практически постоянной, что позволяет осуществлять хорошее отделение жидкости от газа в каплеотделителе, установленном на выходе трубы-распылителя. В качестве каплеотделителя используется скруббер с насадкой из керамических или металлических колец. Вода, загрязненная за счет действия сил инерции и смачивания, осаждается на насадку и смывается водой. Расход воды в скруббере-отделителе составляет 0,4-0,6 л/м3 газа.
Тонкая очистка
Тонкую очистку газа при работе доменных печей с повышенным давлением газов осуществляют в трубах-распылителях, а также в дроссельных устройствах. Труба-распылитель показана на рис. 6.Тонкая очистка обеспечивает снижение содержания пыли в колошниковом газе ниже 0,015 г/м3. Для тонкого отделения используют электрофильтры и трубы Вентури. Работа электрофильтров основана на свойстве перераспределения электрических зарядов с положительным и отрицательным знаком в нейтральных частицах под действием электрического поля и последующем осаждением заряженных частиц на электродах.
В любом нейтральном веществе имеются заряды обоих знаков и при том в равных количествах. При попадании в сильное электрическое поле газ ионизируется, то есть расщепляется на электроны и положительные ионы. Образующиеся электроны осаждаются на пылинках и заряжают их. При этом нарушается равномерное распределение зарядов и на частицах возникает избыток отрицательных зарядов. Заряженные частицы выпадают на осадительных электродах.
Рис. 6. Труба-распылитель
Для ионизации газа необходимо создать неоднородное электрическое поле и увеличить напряжение на электродах до 50-100 кВ, когда происходит лавинообразный процесс ударной ионизации движущегося потока газа вблизи центрального электрода. Явление ударной ионизации называют коронированием. После создания короны дальнейшее увеличение напряжения ведет к искровому пробою. В коронированном поле образуются ионы обоих знаков, а в остальной области потока газа генерируются ионы, знак которых совпадает со знаком электрода. Благодаря местным дополнительным полям происходит выравнивание величины электрического поля, что ослабляет эффективность газоочистки. Неоднородное электрическое поле можно создать только при цилиндрической форме коронирующего электрода.
Эффективность работы электрофильтров зависит не только от состояния газовой среды, но и от состояния электрода, поэтому обязательным условием хорошей работы устройства является чистота поверхности электродов. Для очистки электродов применяется их встряхивание и промывка водой.
На рис. 5 приведена схема трубчатого электрофильтра типа ДМ с вертикальным движением газа. Электрофильтр имеет цилиндрический корпус 1 из листового металла. Внутри корпуса размещены коронируюшие электроды 2, выполненные в виде проводок диаметром 5 мм, для обеспечения натянутости которых прикреплены натяжные грузы, и осадительные электроды 7.Осадительные электроды выполнены из труб внутренним диаметром 233 мм. Вода для промывки осадительных электродов подается через два коллектора .5, 6. Газ на очистку поступает через патрубок в нижней части аппарата. Для равномерного распределения газа в поперечном сечении фильтра установлены направляющие лопатки и газораспределительные решетки 8.
Поток газа после прохождения выравнивающих решеток 8 поступает в трубы осадительных электродов 7 и электризуется. Заряженные частицы осаждаются на внутренней поверхности труб и затем омываются водой в нижнюю коническую часть аппарата. По мере накопления уловленных частиц шлам через гидроэатвор 10 и сбрасывающие лотки 9 направляется в отстойник.
Для создания давления на колошнике печи в системах газоочистки используется дроссельное устройство, в корпусе которого смонтированы три дросселя грубой регулировки 1 диаметром 750 мм и дроссель тонкой регулировки 2 диаметром 400 мм. Дросселями грубой и тонкой регулировки в печи устанавливается необходимое повышенное давление, а при помощи клапанного дросселя 3 осуществляется автоматическая его стабилизация при изменении технологических параметров. Для снижения износа клапанов к дроссельной группе через специальную систему орошения 4 подведена вода.
Практика показала, что при достаточном перепаде давления и скорости газа, достигающей 200-250 м/с, дроссельная группа является эффективным газоочистным устройством. При работе по тому же принципу, что и труба Вентури, в дроссельной группе уменьшается содержание пыли в газе до 5—10 мг/м*.
Основным недостатком дроссельной группы является большая потеря давления, которая даже частично не восстанавливается. В связи с применением на доменных печах бескомпрессорных газоутилизационных турбин, позволяющих использовать перепад давления для выработки электроэнергии, дроссельная группа не используется и в схеме газоочистки сохраняется как резервное устройство на случай выхода из строя турбин.
Дезинтегратор приведен на рис. 7. Он представляет собой центробежный вентилятор, внутри корпуса которого вращается вал с дисками, снабженными лопастями. В дезинтегратор подают воду. Газ и вода просачиваются между подвижными и неподвижными бичами. В результате пыль тщательно перемешивается с мельчайшими частицами воды, которые отбрасываются к стенкам камер дезинтегратора. Подаваемая на стенки камер вода смывает отбрасываемые ротором мелкие капельки, содержащие частицы пыли. Производительность дезинтеграторов достигает 80 тыс. м3/ч. Степень очистки газа в дезинтеграторах несколько ниже, чем в электрофильтрах, а расход энергии выше. Поэтому этот способ является менее перспективным.
Рис. 7. Дезинтегратор для очистки газа:
1 — неподвижные бичи; 2 — труба для подвода воды; 3 — бичи; 4 — лопатки; 5 — корпус с неподвижными бичами; 6 — диск; 7 — вал; 8 — барабан с отверстиями; 9 — крылья вентилятора; 10 — труба для отвода шлама; 11 — труба для отвода воды
Очищенный газ направляется на отопление воздухонагревателей доменного цеха (15—30 %), коксовых печей (30—32 %), нагревательных колодцев и печей прокатных цехов (20—25 %) и на другие нужды завода.
Сухую колошниковую пыль периодически выпускают из пылеуловителей в специальные вагоны, а загрязненную воду после мокрой газоочистки очищают в отстойниках, в которых осаждается до 92 % пыли в виде шлама, а около 8 % примесей уносится водой.
ОЧИСТКА ГАЗА В ТРУБАХ – РАСПЫЛИТЕЛЯХ И ДРОССЕЛЬНАЯ ГРУППА
Трубы – распылители.
В современных газоочистительных схемах широко применяются установки труб – распылителей, называемых обычными трубами Вентури и помещаемых или перед скрубберами на входе в них газа, или, что чаще, после них на выходе. Производительность труб – распылителей достигает 380 тыс. м3/ч.
Принцип работы основан на прохождении газа через трубу, в горловину которой вводится вода для коагуляции частиц пыли. Равномерное распределение воды по всему сечению пережима достигается различной длиной эвольвентных двусторонних сопел (диаметр отверстия 15 мм), расположенных в два яруса и имеющих различное число выходных отверстий (от одного до трех) и различное избыточное давление подаваемой воды 274 – 410 кПа для труб с одним выходом и 68,6 – 206 кПа для труб с тремя выходами. Оптимальный расход воды при этом составляет 1,4 – 1,47 м3/1000 м3 газа.
Струями газового потока, имеющего скорость 60 – 120 м/с, достигается тонкое распыление воды, которая увлекает частицы пыли. Более крупные частицы пыли оседают в шламоотделителе, другие улавливаются в скруббере или электрофильтре в зависимости от места установки трубы – распылителя.
Применяются несколько типов труб – распылителей, схемы которых приведены на рис.3. Имея одинаковый принцип устройства, они различаются способом подвода воды и имеют за рубежом такие названия, как трубы Пис-Анони-Вентури, Кемико-скрубберы (США и Англия) и пылеуловители Баумко (а); трубы SF-Вентури (б); Свенска флакт-фабрикен (в) (Швеция); трубки Кертинга или Аэрожет (Франция).
При работе доменной печи с высоким давлением газа на колошнике в трубах возможно достижение перепада до 49 кПа, что обуславливает высокую степень очистки доменного газа.
Дроссельные группы. В газоочистительных комплексах доменных печей, работающих с повышенным давлением газа на колошнике, устанавливаются дроссельные группы для регулирования давления газа и дополнительной очистки его от пыли Принцип их работы аналогичен принципу работы труб-распылителей. Отличие состоит в том, что в трубе- распылителе около 80% энергии газа восстанавливается в диффузоре, тогда как в дроссельной группе энергия не восстанавливается, а расходуется для турбулентного перемешивания воды и газа. Степень очистки газа в дроссельной группе повышается при увеличении скорости его и количества воды, подаваемой для орошения.
Большая скорость газа в дроссельном устройстве, увлажнение и резкое изменение направления его движения способствует выделению из газового потока пыли и коагуляции ее частиц, что обеспечивает хорошее улавливание их в последующих агрегатах.
Для снижения абразивного износа клапанов и коагуляции пыли к дроссельным клапанам подводят воду, разбрызгиваемую при помощи форсунок.
Улучшение качества очистки газа после установки труб-распылителей и дроссельных групп в условиях повышенного давления газа на колошнике обусловило возможность перехода на схему очистки газа, принятую, в частности, для доменной печи объемом 5000 м3, а именно: сухой радиальный пылеуловитель – безнасадочный скруббер высокого давления – три трубы – распылителя с каплеуловителем и дроссельной группой.
Практика показала, что такая схема может снизить запыленность газа до 2,85 – 3,90 мг/м3 при общем содержании пыли на выходе газа из печи 10,2 – 24,7 г/м3. Поэтому электростатический способ тонкой очистки газа заменяется комбинацией скрубберов высокого давления с трубами Вентури, что вполне обеспечивает необходимую степень очиски газа.
Основным недостатком тонкой очистки при помощи дроссельной группы является большая потеря давления, которое не восстанавливается даже частично, что вызывает высокие энергозатраты.
Перевод доменных печей на работу с повышенным давлением газа на колошнике, уменьшение в связи с этим скорости отвода газа, обогащение кислородом воздушного дутья, замена в шихте сырой железной руды агломератом или окатышей приводят к значительному снижению запыленности доменного газа и изменению фракционного состава пыли.
Повышение давления отходящего доменного газа позволяет использовать потенциальную энергию отходящего сжатого газа для выработки электроэнергии в газовых утилизационных бескомпрессорных турбинах (ГУБТ).
Для надежной работы турбин, исключающей выпадение влаги в их хвостовой части, температура газа на выходе из турбины должна превышать точку росы. Поэтому минимальная входная температура на ГУБТ (Р=0,3 МПа) принята равной 120°С. Так как для очистки доменного газа применяются схемы мокрой очистки, то перед подачей газа в ГУБТ его необходимо подогревать.
По техническим условиям ГУБТ температура поступающего в них доменного газа должна быть в пределах 100-200°С. Между тем, в случае мокрой очистки температура газа снижается до 30-40°С и перед турбиной его приходится снова подогревать, сжигая часть газа.
Поэтому чрезвычайно актуальной является сухая очистка доменного газа, при которой он будет поступать в ГУБТ с требуемой температурой и расход газа на подогрев, а также необходимое для подогрева оборудование станет не нужным.
Главным недостатком смешивающего подогрева для ГУБТ является балластирование горючего газа продуктами сгорания. Поверхностные нагреватели не нашли применения из-за их громоздкости и сложности эксплуатации, связанной с возможностью образования отложений пыли на поверхности теплообмена. На это указывает и опыт эксплуатации ГУБТ, когда при размещении смешивающего подогревателя непосредственно перед турбиной пыль не успевает высохнуть, и даже при малой запыленности газа (5 мг/м3) в направляющем аппарате турбины, наблюдаются отложения пыли. Так доменный газ широко используется на металлургических заводах в основном в качестве топлива, допустимая величина содержания пыли в очищенном газе не должна превышать 4 мг/м3.
Рис.5. ГУБТ
1-доменная турбовоздуходувка; 2-паровая турбина; 3- доменная печь; 4-сухие пылеуловители; 5-скрубберы; 6- трубы-распылители; 7-водоотделители; 8-электрофильтры; 9-автоматическое дроссельное устройство; 10- смешивающий подогреватель; 11-ГУБТ; 12- электрогенератор; 12 воздух на горение в смешивающий подогреватель.
Потребители доменного газа – коксовые печи, воздухонагреватели доменных печей, газовые утилизационные бескомпрессорные турбины. Для ограничения количества влаги в подаваемом потребителям доменном газе охлаждение его осуществляется до температуры не ниже 35-40°С при давлении 0,1 МПа (влагосодержание 47-63 г/м3). Это связано с тем, что выпадающая из газа влага способствует коррозии металла газоходов и является причиной затвердеваний отложений пыли на оборудовании. Повышенное содержание влаги снижает калорийность доменного газа и увеличивает потери тепла с отходящими газами.
Стоки доменного производства
В доменном процессе вода используется для охлаждения агрегата и для обеспечения работы газоочисток. Основной объем воды затрачивается на систему охлаждения.
Доменные печи позволяют работать на полном замкнутом цикле.
В системе охлаждения на выходе воды из теплообменной системы должна быть установлена градирня ( где остывает вода). После охлаждения вода опять подается в систему охлаждения доменной печи ( ОАО ММК им. Ильича).
На з-де Азовсталь вода забирается из моря, прогоняется через трубы и сбрасывается обратно. При этом происходит термическое загрязнение воды.
В форсуночных скрубберах и трубах Вентури газоочистка составляет 1.5-1.2 л/м Велик расход воды на газоочистку.
Вода, отходящая из газоочистного аппарата содержит фенол (пришедший с коксом), аммиак, часть оксидов серы, а также пары цветных металлов, t кипения которых =500 0С.
Пары цветных металлов оседают на первой мокрой системе ГО.
При замкнутой системе ГО доменные шламы сливаются в шламоотстойники, где они отстаиваются и разделяются на твердый компоненты чистую воду. Шлам извлекается и поступает на площадку для обезвоживания.
При отсутствии замкнутой системы очистки шлам поступает в шламоотстойник, затем вода с него сливается в шламонакопитель и далее- в водоем. Из шламонакопителя вода извлекается и используется в дальнейшей переработке.
ОТХОДЫ доменного производства
Основным отходом ДП является доменный шлак. Вторым по величине отходом является песок («мусор» литейного двора) с литейных дворов, представляющий собой смесь песка, шлака, металла. Он вывозится на свалку. Во время капитального ремонта доменной печи образуется большое количество огнеупорного материала.
Очистка газов в мартеновском производстве
Характеристика отходящих газов и пыли
Количество, состав и параметры дымовых газов.
В мартеновских цехах производится более 50 % всей выпускаемой стали.
В мартеновской печи дымовые газы образуются в результате сгорания топлива, нагрева и разложения сыпучих материалов и окисления углерода шихты (углекислый газ и оксид углерода).
Ниже приведено максимально возможное количество продуктов сгорания, поступающих на газоочистку при работе на природном газе :
Садка печи, т . . 100 200 300 400 500 600 900 Vmax.тыс- м3/4 • 68 80 90 101 112 125 161
Как показывают промышленные исследования, на современных мартеновских печах количество продуктов сгорания перед газоочисткой из-за присосов по газовому тракту оказывается в 1,8—2,0 раза больше количества газов, образующихся в печи. Для печей, работающих с подачей мазута (20—50 % по теплу), количество продуктов сгорания увеличивается на 5%. Вследствие увеличения присосов к концу кампании объем уходящих газов увеличивается на 10—15%.
Температура газов после регенераторов — в среднем 600— 700 °С, в период заливки чугуна на короткое время она повышается до 700—800 °С.
Средний состав уходящих продуктов сгорания печей, работающих на дутье, обогащенном кислородом, % (объемн.)-10,5—15,1 СО2; 16—16,5 Н2О; 62,3—66,1 N2; 6,5—7,1 О2; следы SO2.
Пылевынос и физико-химические свойства пыли. Уходящие газы мартеновских печей содержат большое количество пыли, выделение которой по ходу плавки (рис.1, а) неравномерно. Максимальное пылевыделение наблюдается в период плавления при продувке ванны кислородом.
В начальный период плавки пыль крупная, она состоит из частиц руды, известняка и некоторых других компонентов. Пылеобразование связано с растрескиванием шихты при нагреве, а также с угаром оплавляемого металла.
Рис. 1. Изменение запыленности газов мартеновской печи:
/ — прогрев (без кислорода); // — плавление (продувка кислородом); /// — доводка
(без кислорода)
/ — в вертикальном канале; 2 — под насадкой; 3 — в общем борове
В период плавления при продувке ванны кислородом выделяется большое количество мелкодисперсной пыли (размер частиц <1 мкм). Большинство исследователей считают, что основной причиной образования пыли (бурого дыма) является испарение металла в зонах высокой температуры с последующим окислением и конденсацией в атмосфере печи. С увеличением удельного расхода (интенсивности продувки) кислорода количество выделяющейся пыли резко увеличивается (рис.1, б). Ниже приведен удельный вынос пыли при подаче в ванну кислорода:
Расход кислорода, м3/(т-ч) ... О 5 10 15 Выбросы, кг/т . . 2,4 7,2 16,7
Интенсивность пылевыделения существенно снижается с рассредоточением подачи кислорода. Оптимальными считают шестисопловые фурмы с наклоном сопел 20—30° по отношению к горизонту.
Для снижения температуры в зоне продувки в струю кислорода иногда добавляют топливо (природный газ или мазут), сыпучие материалы (железорудный концентрат или известь) или просто воду. При этом выбросы пыли заметно сокращаются (на 20—30 %)
Основную часть пыли составляют оксиды железа, количество которых достигает 65—92%. Примерный состав мартеновской пыли перед газоочисткой при работе печи с продувкой кислородом, %: 92,7 Fe2O3; 0,9 А12О3; 1,65 СаО; 0,9 MgO; 1,1 МnО; 0,8 SiO2.
Дисперсный состав пыли во многом зависит от интенсивности продувки ванны и для средних условий может быть выражен следующими цифрами:
Размер частиц, мкм . 5
Содержание, % . . 60 34 6
Обработка этих данных показывает, что dm = 0,8 мкм;
Пыль, уносимая из печи, в значительной степени оседает по газовому тракту: 50—60 % в шлаковике, 15—20 % в регенераторах, 10—15% в котле-утилизаторе. Таким образом, запыленность газа после котла-утилизатора (перед газоочисткой) составляет 10—15 % содержания пыли в газах, выходящих из печи. При расчетах запыленность газа можно принимать следующей,
:
Без кислородной продувки .... 3—5/0,4—0,7
С кислородной продувкой ... 25—30/3—6
Примечание. В числителе — на выходе из печи, в знаменателе — перед газоочисткой.
Удельное электрическое сопротивление пыли составляет107—1010 Ом-см2.
В уходящих газах мартеновских печей, кроме пыли, содержатся вредные газообразные компоненты: 30—50 мг/м3 оксидов серы и 200—400 мг/м3 оксидов азота.
Из отходящих газов мартеновских печей газообразные компоненты в настоящее время не улавливаются.
Обеспыливание отходящих газов мартеновских печей
Практически за всеми крупными мартеновскими печами установлены котлы-утилизаторы, в которых за счет выработки водяного пара температура отходящих газов снижается с 600— 700 до 220—250 °С. Котлы-утилизаторы мартеновских печей типизированы и изготовляются в серийном порядке котлостроительными заводами.
Для очистки отходящих газов мартеновских печей как в бывшем СССР, так и за рубежом применяют в основном установки двух типов: сухой очистки в электрофильтрах и мокрой очистки в скрубберах Вентури (рис.2). Эффективность обоих аппаратов приблизительно одинакова: и в том, и в другом случае можно снизить концентрацию пыли в отходящих газах до 100 мг/м3, что соответствует санитарным требованиям.
Наиболее подходят для очистки мартеновских газов электрофильтры типа ЭГА, обеспечивающие при скорости газов 1-5 м/с
Рис. 26.2. Применяемые схемы охлаждения и очистки газов мартеновских печей:
а — мокрая очистка в скрубберах Вентури ; б — сухая очистка в электрофильтрах.
1 — мартеновская печь; 2— котел-утилизатор; 3 — трубы Вентури; 4 — каплеуловитель;
5 —дымосос; 6 —дымовая труба; 7 — сухой электрофильтр
Таблица 1. Технико-экономические показатели схемы очистки газов мартеновских печей
Примечание. В числителе— очистка газов в скрубберах Вентури (с учетом стоимости водного хозяйства), в знаменателе — очистка газов в электрофильтрах. При скорости 1,2 м/с степень очистки 98—99 %. Примерно такую же степень очистки могут дать прямоугольные трубы Вентури с регулируемой горловиной, работающие со скоростью газов в горловине 100—120 м/с и удельным расходом воды 1 —1,2 дм3/м3. Технико-экономическое сравнение обоих вариантов для печей различной емкости дает следующие результаты (табл.1). Результаты технико-экономического анализа показывают, что очистка газов в электрофиль- трах дешевле, чем в скрубберах Вентури: суммарные удельные затраты уменьшаются по мере увеличения емкости печи, причем в варианте с электрофильтрами более быстрыми темпами.Стоимость газоочистки составляет в среднем около 20—25 % общей стоимости цеха.
Таким образом, в современных условиях для очистки отходящих газов мартеновских печей следует рекомендовать электрофильтры типа ЭГА. Только в тех случаях, когда электрофильтр из-за отсутствия места установить невозможно, следует применять скрубберы Вентури, из которых наиболее подходящими являются трубы Вентури с регулируемым сечением прямоугольной горловины, снабженные каплеуловителями с завихрителем.
Очистка отходящих газов двухванных печей
На ряде металлургических предприятий мартеновские печи реконструированы в двухванные, которые работают значительно интенсивнее. Количество отходящих газов из рабочего пространства холодной камеры равно 50 000—60 000 м3/ч, их температура 1400—1500 °С. В отходящих газах содержится, %: 4—11 СО2; 0,2—0,8 СО; 8—17 О2. При неполном сгорании содержание СО увеличивается до 10 % и выше.
Запыленность отходящих газов 15—25 г/м3. Пыль, содержащаяся в газах, имеет следующий химический состав, %: 86,4 Fe2O3; 2,61 FeO; 5,9 SiO2; 1,94 А12О3; 2,26 CaO; 2,16 MgO; 0,47 MnO; 1,7 S.
Ниже приведен дисперсный состав пыли, замеренный при расходе 6000—6500 м3/ч кислорода на продувку ванны:
Размер частиц, мкм. 10 Содержание, % (по массе) 35 37 21 7
Высокая температура отходящих газов требует применения для их охлаждения котлов-утилизаторов радиационно-конвективного типа (серии РК). Такие котлы-утилизаторы разработаны Центроэнергочерметом, однако до настоящего времени в серийном порядке не изготовляются. Вследствие этого охлаждение отходящих газов двухванных печей перед очисткой приходится осуществлять нерациональными способами — впрыскиванием воды или разбавлением воздухом. Используют и котлы-утилизаторы серии КУ, предназначенные для мартеновских печей.
В СССР имелся опыт эксплуатации за двухванными печами сухой и мокрой систем газоочистки. При сухой схеме газоочистки (рис.3) дымовые газы, выходящие из холодной камеры двухванной печи с температурой 1400—1500 °С, по вертикальному каналу поступают в шлаковик, где охлаждаются впрыскиванием воды до 900—1000 °С. Дальнейшее охлаждение газов до 700 °С, предусматривающее также дожигание оксида углерода, осуществляют подсосом холодного воздуха в общий боров через специальные люки. Далее по футерованному шамотным кирпичом газоходу газы отводят или в котел-утилизатор типа КУ (рис.3 а), или в форсуночный скруббер полного испарения, частично футерованный огнеупор-
Рис.3. Применяемые схемы охлаждения и сухой очистки отходящих газов двухванных печей в электрофильтрах:
а — с охлаждением в котле-утилизаторе; б — с охлаждением в скруббере 1— двухванная печь; 2 — подвод воздуха для дожигания СО охлаждения,; 3 — испарительный скруббер; 4 — сухой электрофильтр; 5 — дымосос; 6 — дымовая труба; 7 — котел-утилизатор
ным кирпичом. В скруббере газы охлаждаются до 200 °С и увлажняются до состояния насыщения. После скруббера установлен электрофильтр типа ЭГА с игольчатыми коронирующими и С-образными осадительными электродами. Надежным и устойчивым является режим работы при следующих параметрах:
В пределах данного режима газоочистка за двухванной печью работоспособна и эффективна.
На одном из предприятий Юга страны за двухванной печью работает мокрая газоочистка со скрубберами Вентури. На этой установке газы также охлаждаются до 900—1000 °С в шлаковике впрыскиванием воды. В борове газы охлаждаются до 700 °С путем разбавления их воздухом, подаваемым вентилятором через специальное сопло диаметром 700 мм, установленное на входе в боров. Одновременно происходит дожигание оксида углерода, для чего в борове размещены специальные горелки.
Охлажденные до 700—800 °С газы направляются в серийный котел-утилизатор типа КУ-80 (рис.4), после чего с температурой 220—250 °С они поступают на газоочистку. Система газоочистки включает 10 параллельно работающих труб Вентури круглого сечедаия с диаметром горловины 250 мм, изготовленных из стали Х18Н10Т, устойчивой к воздействию высоких температур и агрессивных сред. После труб Вентури газы поступают в каплеуловители, а затем дымососами ВМ-100/1200 выбрасываются в дымовую трубу. При скоростях газа в горловине труб Вентури в пределах 115—125 м/с и удельном расходе воды 1—1,2 дм3/м3 газоочистка работает со степенью очистки более 99 % при расходе кислорода на продувку 4000—6000.
Рис. 4. Схема охлаждения и мокрой очистки отходящих газов двухванных печей: 1 — двухванная печь; 2 — шла-ковики; 3 — шиберы: 4 — горелки для дожигания СО,; 5 — вентилятор для подачи воздуха; в — дымовая труба; 7 — дроссельный клапан; 8 — дымососы; 9 — скруббер Вентури; 10 — котел-утилизатор
В случае отключения котла-утилизатора газы с температурой 700—800 и даже 900 °С подаются прямо в трубы Вентури. Эффективность работы газоочистки при этом не снижается.
Оксиды азота и борьба с ними в мартеновском производстве
В отходящих газах мартеновских печей из оксидов азота содержится в основном NO, которая в атмосфере очень медленно окисляется и переходит в NO2. При работе мартеновских печей с кислородной продувкой содержание оксидов азота в дымовых газах колеблется от 500 до 1200 мг/м3, возрастая в период доводки до 2200 мг/м3. Удельный выход оксидов азота 0,6—1,8 кг/т стали. В дымовых газах двухванных печей содержание оксидов азота ниже и находится в пределах 120— 320 мг/м3, а удельный выход их равен 0,06—0,23 кг/т стали. Несколько снизить выход оксидов азота можно путем подачи при продувке в кислородные фурмы природного газа. Однако при этом снижается скорость выгорания углерода, а следовательно, и производительность печи. Другим технологическим мероприятием, снижающим выход оксидов азота, является перевод печей с мазутного и газомазутного отопления на отопление чистым природным газом, так как при этом устраняется переход в NO связанного азота, находящегося в мазуте. Однако это усложняет конструкцию и эксплуатацию мартеновской печи, требуя применения специальных горелочных устройств (реформаторов) для образования сажистых частиц и повышения светимости факела. В заводской практике ни тот, ни другой способы не нашли широкого применения.
Наиболее перспективным способом очистки мартеновских газов от оксидов азота является каталитическое восстановление газов аммиаком,. Оксид ванадия (V), применяемый в качестве катализатора, требует, чтобы температура газа была не ниже 250—300 °С, а запыленность не выше 0,1 r/м3. Поэтому в случае очистки газов в электрофильтрах реактор целесообразно размещать после электрофильтра, повышая температуру газа до указанных пределов за счет недоохлаждения его в котле-утилизаторе. В случае мокрой очистки следует применять подогрев очищенного газа перед реактором за счет сжигания природного газа.
Неорганизованные выбросы и борьба с ними
Помимо выбросов через дымовые трубы, газы, загрязненные пылью и вредными газообразными компонентами, выделяются внутрь цеха через завалочные окна печей, от разливочных ковшей и другого оборудования. Выбросы от мартеновских печей садкой 500—900 т приближенно могут быть оценены следующими цифрами, м3/ч, в межпродувочный период 3000—5000; в период кислородной продувки 6000—12 000. В результате этих выбросов воздух в цехе оказывается весьма загрязненным. Концентрации пыли и СО составляют соответственно 4—10 и 0,01—0,03 мг/м3.
Валовые выбросы оксида углерода на основных участках сталеплавильного цеха составляют, кг/т чугуна (стали):
Систем принудительной вентиляции в сталеплавильных цехах обычно нет. Вентиляция цеха осуществляется посредством аэрации, загрязненные выбросы выходят в атмосферу через аэрационные фонари.
Борьба с выбросами газов через окна печей ведется в двух направлениях: отвод выбивающихся газов с помощью аспирационных систем и создание воздушных завес на окнах. Аспирационные системы занимают много места, дороги в эксплуатации и мешают при проведении ремонта печи. Поэтому более перспективно второе направление. Из сопел диаметром 12— 15 мм, размещенных с шагом 65 мм, вытекают со скоростью 80—120 м/с струи воздуха, перекрывающие площадь рам. При оптимальном разрежении под сводом 35—45 Па полное устранение пылегазовых выбросов достигается при расходах сжатого воздуха около 2,6 тыс. м3/ч на каждое открытое и около 1,3 тыс. м3/ч на каждое закрытое окно. При этом количество поступающих в тракт газов увеличивается на 5—7 %