![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Показатели технического уровня работы агломерационных фабрик СНГ и некоторых зарубежныхОсобенности агломерационного процесса и состав выбросов. Агломерационная машина (площади поверхности спекания шихты составляют 50, 75, 200 и 312 м2) представляет собой металлический колосниковый ленточный конвейер, состоящий из отдельных звеньев - палет. Ширина этого, конвейера равна 3-5 м, длина 60 м и более; скоро-сть его можно регулировать от 60 до 225 м/ч. Показатели технического уровня работы агломерационных фабрик СНГ и некоторых зарубежных
Рис. – Технологическая схема аглофабрики с системой интенсивного смешивания и гранулирования – IVGS австрийской фирмы VAI.
Компоненты шихты из бункеров шихтовых смесителей или непосредственно из барабанного смесителя непрерывно подаются на ленту машины с регулированием толщины слоя, которая обычно составляет 170-300 мм. При движении ленточного конвейера слой шихты входит под зонт зажигательного горна, в котором установлены горелки, работающие на природном газе. Во время нахождения шихты на участке зажигательного горна слой шихты разогревается до температур 600-800°С, при которых начинает окисляться углерод кокса, и дальнейшее повышение температуры до температур спекания шихты (1200-1300°С) происходит благодаря горению кокса в слое шихты. Процесс горения поддерживается путем просасывания воздуха через шихту в вакуум-камеры, расположенные в нижней части агломерационной машины. Образующиеся продукты сгорания и пыль выносятся через эксгаустеры и трубопровод для отвода газа в пылеулавливающую систему и затем дымососом выбрасываются в атмосферу через трубу. Агломерационные машины могут работать в двух режимах: без охлаждения агломерата на ленте машины и с охлаждением агломерата воздухом в хвостовой части машины. При агломерации шихты образуется большое количество пыли вследствие просеивания шихтовой смеси через колосниковую решетку, растрескивания агломерата при движении и вибрации конвейера, а также при сбрасывании с него агломерата. Количество пыли изменяется по длине агломерационной ленты. В первой половине ленты количество ее невелико, что обусловлено повышенной влажностью шихты и соответственно ее низкой газопроницаемостью. Во второй половине ленты, после высыхания шихты ее газопроницаемость повышается и поток воздуха, проходящего через слой агломерата, увеличивается. Здесь агломерат расширяется и растрескивается, в том числе и от вибрации ленты. Воздух, проходящий через трещины, отрывает мельчайшие частицы агломерата и в виде пыли уносит их в газосборник продуктов сгорания. Наибольшее растрескивание, а следовательно, и наибольшее пылевыделение происходит при сбрасывании агломерата с ленты конвейера в хвостовой части агломашины. При больших скоростях движения ленты происходит интенсивное растрескивание агломерата, в трещинах скапливается пересушенная масса, которая является дополнительным источником пыли, выносимой отходящими газами. При увеличении скорости движения конвейера от 120 до 150 м/ч количество пыли в отходящих газах повышается от 150 до 450 мг/м3. Ниже приведены усредненные данные по выбросам, выделяющимся в процессе спекания железосодержащей шихты на агломашинах с площадью поверхности спекания of 50 до 312 м2, работающих с охлаждением агломерата: Bыбросы по различным вакуум камерам агломашины (по ее длине)
Увеличенный расход газов в зоне охлаждения и наличие сквозных трещин в слое шихты приводят к повышенному выносу пыли из зоны охлаждения. На двухзонных агломерационных машинах с охлаждением агломерата на ленте, как видно из приведенных данных, удельный выход пыли из зоны охлаждения на 37-57% больше, чем из зоны спекания. Удельный выход пыли на 1 т агломерата достигает 50-60 кг. Однако значительная часть крупных фракций пыли оседает в коллекторе машины и с выходящими из агломерационной машины газами уносится только от 8 до 21 кг. Химический состав пыли определяется в основном составом спекаемых руд и используемого топлива и изменяется в довольно широком интервале, %: FeO - 9...10; Fe203 - 45...60; Si02 - 10...15; А1203 - 0,5...1,5; СаО - 9...13; MgO - 0,5...1,5; МпО - 0,20...0,3; Р205 - 0,03...0,05; S - 0,5...0,7; С - 4...7. Табл . 3 - Примерный дисперсный состав пыли в агломерационных газах зоны спекания
Плотность пыли составляет около 3,6 г/м3, угол естественного откоса 39-41О. Удельное электрическое сопротивление (УЭС) пыли при температуре 60-200°С изменяется от 0,1 до 9 ГОм/м. Образующиеся при спекании шихты аглогазы содержат также значительные количества SО2 и СО. Процесс выгорания серы и степень десульфурации шихты зависят от свойств соединений серы в минералах и расхода топлива на спекание шихты. При спекании шихты, содержащей сульфиды железа, на аглоленте выгорает 90-96% серы. Исследования показали, что при спекании шихт, содержащих до 4% сульфидной серы, массовая доля серы в агломерате составляет до 0,08%. Степень выгорания сульфатной серы значительно ниже и обычно составляет 40-70%. Содержание SО2 в аглогазах можно рассчитать по формуле:
где Sш, Sa, Sn - количество серы соответственно в шихте, агломерате и пыли, кг/т агломерата. Аналогично формулы для приближенного расчета количества СО и СО2 имеют вид: Qco= СО/СО2(Cш-Ca-Cn)∙μCO/μC где μC, μCO, μCO2 - молекулярная масса углерода, оксида углерода (II) и оксида углерода (IV) соответственно; Cш, Ca, Cn - количество углерода соответственно в шихте, агломерате и пыли, кг на 1 т агломерата; СО/СО2 -отношение количества оксида углерода (II) к количеству оксида углерода (IV) в аглогазах. Количество СО в технологических аглогазах зависит от расхода топлива и условий его сжигания в шихте; на всех отечественных аглофабриках оно практически одинаково и. составляет в среднем 12-15 г/м3 (или 34 кг/т агломерата). В среднем аглогазы содержат, %: СО - 0,6; S02 - 0,04; С02 - 5; 02 - 15; Н20 - 6; N2 - 73; прочие - 0,36. Кроме этих выбросов, образующихся при спекании шихты и удаляемых через аспирационные системы агломашин, при производстве агломерата выделяется также большое количество неорганизованных выбросов. Пылеобразование происходит на различных стадиях подготовки шихты - выгрузке компонентов шихты, перегрузках, дроблении, измельчении, а также дозировании. Так, только на участке подачи материалов из шихтовых бункеров через дозировочные столы в барабанный смеситель первичного смешения количество пыли у барабанов составляет от 60 мг/м3 до 200 мг/м3. Значительное количество пыли образуется при сбрасывании коксового пирога в хвостовой части ленты на стационарный колосниковый грохот: от 160 мг/м3 до 1300 мг/м3. Обильное пылевыделение наблюдается в процессе сортировки агломерата на самобалансных виброгрохотах. Концентрация пыли у самобалансного грохота достигает 14,3 г/м3, и в атмосферу выбрасывается около 25 т агломерационной пыли в сутки. На аглофабрике одного из заводов концентрация пыли у виброгрохота составляет 5 г/м3. Количество отсасываемого запыленного воздуха - 65 тыс. м3/ч. После очистки запыленного воздуха в скрубберах концентрация пыли в нем снижается до 260 мг/м3 и в атмосферу выбрасывается 0,4 т/сутки. При погрузке агломерата в вагоны также образуется большое количество пыли. Концентрация пыли в воздушно-пылевом потоке над открытым вагоном колеблется от 2,5 до 4,9 г/м3. Валовое количество выбрасываемой в атмосферу пыли при погрузке агломерата в вагоны составляет 360 кг/ч. Очистка газов. В большинстве случаев на наших аглофабриках применяют следующую схему сбора и отвода технологических газов от агломашины. Из всех вакуум-камер, расположенных по длине агломашины, газы собираются в общий коллектор, размещенный параллельно оси агломашины, с одной ее стороны. На ответвлениях вакуумных камер к коллектору расположены S-образные инерционные устройства или специальные ловушки, в которых за счет сил инерции, возникающих при поворотах, выделяются самые крупные частички пыли. Собираясь в коллекторах, запыленные газы с небольшой скоростью (дo 10 м/с), движутся по нему в направлении к головной части агломашины. При этом из пылегазового потока под действием сил гравитации выпадают крупные час-тички пыли и собираются в расположенных под коллектором пылевых бункерах, откуда их удаляют обычно с помощью гидросмыва. На рисунке показаны существующие варианты схем сбора н отвода технологических газов от агломашин как при использовании всей ленты для процесса спекания, так и при осуществлении охлаждения агломерата на хвостовой части ленты. При этом следует отметить, что газовый коллектор, работающий в качестве пылевой камеры, обеспечивает выделение пыли из пылегазового потока на 50-60%, а в том случае, когда длина газового коллектора существенно увеличивается (вариант в), эффективность работы коллектора как пылеуловителя повы-шается до 80-85%. Учитывая, что пылегазовые выбросы с высокой концентрацией пыли поступают из первых и последних, камер, наиболее целесообразной является схема сбора и отвода агломерационных газов, где длина пути сильно запыленного газа в коллекторе значительно увеличивается и эффективность коллектора заметно возрастает. Благодаря установке на подводах к коллектору из первых и последних камер специальных пылеуловителей, обычно циклонов, абсолютное поступление пыли в коллектор значительно снижается, и в целом обеспечивается более высокая степень предварительной очистки газов от пыли.
а - совместный отвод газов на очистку из зоны спекания и зоны охлаждения; б - раздельный отвод газов на очистку из зоны спекания и зоны охлаждения; в - отвод газов на очистку из первых и последних камер агломашины; 1 - аглолента, 2 - вакуум-камеры; 3 - коллектор; 4 - бункера коллектора; 5 - кривая распределения пыли выноса; 6 - пылеуловители селективной очистки. Схемы сбора и отвода технологических газов от агломерационных: машин: Из коллектора газы отводят в основную систему газоочистки, в качестве главного аппарата в которой используются либо групповые циклоны, центробежные скрубберы или трубы Вентури, либо электрофильтры. На большинстве аглофабрик для очистки газов от пыли до последнего времени применяли групповые циклоны, которые не обеспечивали допустимую степень очистки. Неравномерное распределение газов вследствие больших размеров аппаратов, пропускающих огромный объем газа, быстрый износ .циклонных элементов, их засорение, значительные подсосы воздуха снижают степень очистки газа от пыли до 60-70%. В зависимости от концентрации пыли в отходящих газах на входе в циклоны и возможностей этих пыле-очистительных установок запыленность отходящих газов после циклонов составляет 0,3-0,6 г/м3. Значительное содержание пыли в газах вызывает, кроме того, ускоренный абразивный износ роторов эксгаустеров и недопустимо высокую концентрацию пыли и токсичных приме-сей (СО и S02) в районе аглофабрики и прилегающих участках города. В последние годы на ряде заводов для очистки газов агломашин стали применять мокрую систему очистки в различном аппаратурном оформлении. На некоторых заводах сразу после коллектора установлены центробежные скрубберы, обеспечивающие довольно высокую степень очистки (94-96%). Однако запыленность газов на выходе составляла 150-250 мг/м3, что значительно больше рекомендуемой (80-100 мг/м3). На других заводах центробежные скрубберы были установлены после второй ступени очистки газов (после группового циклона). При коэффициенте очистки в этой третьей ступени (считая коллектор) 0,96-0,98 остаточная запыленность газов на выходе составляет 80-150 мг/м3. При использовании в качестве третьей ступени очистки низконапорных скрубберов Вентури, которые при перепаде давления 2,5-3,5 кПа и удельном расходе воды на орошение, равном 0,10-0,15 кг/м3, работали с коэффициентами очистки 0,93-0,95, запыленность газов на выходе не удавалось уменьшить ниже 200-300 мг/м3. Возможность повышения степени очистки за счет увеличения перепада давления на трубах Вентури ограничивалась напором эксгаустера. Таким образом, даже применение трехступенчатых схем обеспыливания технологических газов агломашин не обеспечивает очистку газов, отвечающую санитарным нормам. Кроме того, недостатком мокрой очистки является необходимость снабжения системы водой, отвода шламов и защиты отдельных узлов устройств от коррозии. При этом внутренние стенки аппаратов мокрого обеспыливания, газопроводы и роторы эксгаустеров покрываются слоем твердых отложений, что вызывает существенные затруднения при их эксплуатации. Преимущество применения мокрого способа очистки аглогазов заключается в том, что в скрубберах при орошении газов тонкораспыленной водой удается извлечь из отходящих газов до 50% содержащихся в них соединений серы. В настоящее время в черной металлургии всего мира самым совершенным устройством для очистки агломерационных газов от пыли считают электрофильтр, который обеспечивает остаточную запыленность газов ниже 80 мг/м3.
На фабрике горно-обогатительного комбината технологические газы от агломашин очищают с помощью электрофильтров. На очистку поступает 460-490 тыс. м3/ч газов, выделяющихся при производстве 141-190 т/ч агломерата, с запыленностью на входе в электрофильтр около 0,4-0,7 г/м3 при температуре газов 65-175°С. При скорости движения газов в электрофильтре 0,9-1,5 м/с степень их очистки от пыли составляет 80-96%, что обеспечивает количество пыли в газах на выходе из аппарата, равное 30-54 мг/м3. Основными преимуществами электрической очистки аглогазов от пыли являются малые энергозатраты при высокой эффективности очистки и отсутствие водного хозяйства; недостатки - большие габариты и высокая начальная стоимость установки. Однако электрические фильтры обеспечивают эффективную очистку аглогазов только от пыли, тогда как два других вредных компонента (СО и SО2) остаются полностью в отходящих газах и выделяются в атмосферу. В этом отношении мокрые методы очистки газов по сравнению с электрическими более перспективны, поскольку обеспечивают возможность частичного улавливания SО2, хотя СО остается в полном объеме в отходящих газах. Таким образом, ни одна из рассмотренных схем не обеспечивает санитарной очистки аглогазов по всем трем основным вредным компонентам, и в настоящее время разработка экономичной схемы очистки больших количеств этих малозапыленных газов (0,5-1,0 млн м3/ч), содержащих относительно небольшие количества СО и SО2 (в среднем по 1%), представляет собой трудно решаемую техническую проблему. Что касается экономики организации процесса очистки аглогазов от пыли, то здесь необходимо отметить, что в целом капиталовложения в очистку довольно высоки. На одной из отечественных аглофабрик доля капитальных затрат на очистку в суммарных капиталовложениях на всю фабрику составляет: 4,5% - при организации процесса очистки газов в групповых цикло-нах; 6,3% - в центробежных скрубберах; 11,2% - в электрофильтрах и 8,6% - по двухстадий-ной схеме очистки газов в циклонах и скрубберах. Затраты на очистные сооружения (в расчете на 1 т продукции) составляют, грн.: 0,12 на групповые циклоны; 0,15 на центробежные скрубберы; 0,26 на электрофильтры и 0,21 - по двух-стадийной схеме очистки газов в циклонах и скрубберах. Видно, что затраты на организацию передела очистки аглогазов от пыли в электрофильтрах являются самыми высокими по сравнению с любым другим разработанным способом, однако именно электрическая очистка газов обеспечивает достижение требуемых санитарными нормами пределов очистки, тогда как другие способы этих пределов не обеспечивают. Сравнивая различные способы очистки газов, необходимо учитывать и такой постоянно действующий фактор: текущие затраты на эксплуатацию электрофильтра ниже (0,022-0,036 грн. на очистку 1000 м3 газа), чем на тканевые фильтры (0,036- 0,049 грн.) и тем более на эксплуатацию скрубберов Вентури (0,046-0,077 грн.). Кроме того, уловленная пыль легко может быть возвращена в производство. На аглофабриках доля капитальных вложении в электростатическую очистную установку достигает 9,3% общей суммы капитальных затрат на основное оборудование. В течение суток в фильтре оседает 30 т мелкозернистой пыли. Стоимость возвращаемой в переработку пыли вполне покрывает все расходы, связанные с электрической очисткой аглогазов от пыли.
|