Подбункерные помещения

Пыль в подбункерном помещении выделяется при работе вагон-весов, грохотов, лебедок и других механизмов, а также при транспортерной подаче материалов. Пыль выбивается также через окна и проемы для скипов из труб аспирационных систем.

Удельные выделения пыли в подбункерном помещении, оборудованном вагон-весами, составляют в среднем 0,8 – 1,2 кг/т чугуна. Концентрация пыли при работе вагон-весов достигает 10 г/м³. Содержание двуокиси кремния в пыли доходит до 7,0%.

В подбункерных помещениях, оборудованных транспортерами, аспирационной системой отсаывается пыли около 2,5 кг/т чугуна. После очистки в атмосферу выбрасывается в среднем пыли около 90 г/т чугуна. Дисперсность пыли в подбункерном помещении распределяется следующим образом, %: до 1,3 мкм 86; от 1,3 до 5,2 мкм 13; выше 5,2 мкм 1. В табл. 2 приведены выбросы пыли из подбункерных помещений типовых доменных печей.

Таблица - Валовые выбросы пыли в подбункерном помещении

1. НЕОРГАНИЗОВАННЫЕ ВЫБРОСЫ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПРОДУКТОВ ПЛАВКИ

Литейный двор

На литейном дворе пыль и газы выделяются в основном от леток чугуна и шлака, желобов и участков слива и ковшей. Кроме того, доменный газ в небольших количествах выделяется через неплотности в соединениях коммуникаций охлаждающей арматуры печи, у фурменных приборов. Максимальное количество пыли и газов выбрасывается во время выпусков чугуна и шлака. Пыль и газы удаляются через фонари литейного двора. Общее выделение пыли с поверхности желобов и ковшей составляет 400-700 г/т чугуна, в том числе 160 г/т чугуна удаляется через фонари литейного двора. Фракционный состав пыли, уносимой через фонари литейных дворов, колеблется от 2,2 до 280 мкм и составляет, %: от 2,2 до 4,4 мкм 59-80; от 8,8 до 17,6 мкм 12-30; от 22 до 280 мкм 3,8-12.

Средняя концентрация пыли (ориентировочно) в период выпуска составляет 150-1500 мг/м³. Максимальные концентрации наблюдаются над главным желобом и ковшом для чугуна. Содержание двуокиси кремния в пыли при выпуске чугуна составляет 0,8-1,2%.

Удельное выделение окиси углерода в среднем равно 0,7-1,15 кг/т чугуна. Средняя концентрация окиси углерода составляет, мг/м³: у чугунной летки 22-1250; у шлаковой летки 11-680; в поддоменнике на уровне фурм 15-884; у кольцевого воздухопровода 11-5000.

Содержание окиси углерода на рабочих местах в период выпуска чугуна составляет 125-250 мг/м³. Наибольшая концентрация наблюдается в момент выпуска чугуна и шлака у леток и поворотных желобов. При выпуске горячего шлака из домны сера реагирует с кислородом воздуха с образованием сернистого газа. Сернистый газ выделяется от шлаковых леток, желобов и шлаковозов в количестве 120-170 г/т чугуна. Средняя концентрация его возле шлаковых леток и желобов при выпуске шлака доходит до 300 г/ м³. Валовые выбросы пыли, СО и SO₂ для типовых доменных печей приведены в табл.

Таблица - Валовые выделения пыли, окиси углерода и сернистого газа на литейномдворе

Разгрузка пылеуловителей

При разгрузке пылеуловителей в атмосферу выделяется 0,75-1,0 г пыли на 1 т чугуна. Средняя (по массе) концентрация пыли при погрузке в открытые железнодорожные платформы составляет 250 мг/м³ на расстоянии 5 м от оси пылеуловителя при отсутствии ветра. При смачивании вынос пыли уменьшается.

Здания воздухонагревателей

Через аэрационные проемы здания от воздухонагревателей поступает в атмосферу окись углерода. По данным инструментальных замеров, выделение окиси углерода в атмосферу составляет 11-14 г/т чугуна. Концентрация окиси углерода составляет в среднем 33 мг/м³.

Разливочные машины

При разливке чугуна в помещении разливочных машин выделяются пыль и окись углерода. Через аэрационные проемы галерей выделяется в среднем 40 г пыли и 60 г окиси углерода на 1 т разлитого чугуна.

Глиномялка

Пыль (коксовая, шамотная, песковая) в помещении глиномялки выделяется при работе бегунов, элеватора, конвейера, при разгрузке сыпучих материалов и пр. Средняя (по массе) концентрация пыли в выбросах составляет 190 мг/м³.

Удельное количество выделяющейся пыли составляет 1,8 кг/т продукции.

Переработка шлака

Источником вредных выделений при переработке шлаков являются сульфиды металлов, в результате гидролиза которых образуются газообразные сернистые соединения. Кроме газообразных сернистых соединений, на отдельных установках выделяется пыль и окись углерода.

Доменные шлаковые расплавы могут содержать растворенные в больших или меньших количествах легколетучие газообразные соединения и элементы (углекислота, водород, фосфор и др.)

Таким образом, при сливе и переработке доменных шлаков возможно выделение пыли, угарного и углекислого газов.

В настоящее время грануляция доменного шлака осуществляется в открытых установках путем контактирования жидкого шлака с большим количеством воды. Шлак при этом затвердевает и растрескивается, образуя гранулированный шлак.

Состав вредных выбросов при грануляции доменного шлака в сильной степени зависит от его состава. Основными компонентами доменного шлака являются окиси кремния, кальция, алюминия, а также сера в виде сернистых соединений кальция, железа, марганца, магния и других металлов.

При попадании шлака на желоб идут интенсивные процессы окисления серы:

2CaS + 3O₂ = 2CaO + 2SO₂ ,

4FeS + 7O₂ = 2Fe₂O₃ + 4SO₂.

В результате в атмосферу попадает сернистый газ.

При грануляции шлака недоокисленные сульфиды взаимодействуют с водой по реакциям

CaS + H₂O = H₂S + CaO

FeS + H₂O = H₂S + FeO

Сероводород смешивается с водяными парами и попадает в атмосферу.

Возможны также реакции окисления сероводорода кислородом воздуха в непосредственной близости от зеркала шлака:

2H₂S + 3O₂ = 2H₂O + 2SO₂.

На поверхности шлака, где температура достигает 1400ºС, вероятен процесс окисления сернистого газа в сернистый ангидрид:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃.

Во влажной среде сернистый ангидрид присоединяет воду и переходит в туман сернистой кислоты.

Таким образом, основными вредными веществами, которые выбрасываются в атмосферу при грануляции шлака, являются водород, сернистый газ и серная кислота.

Удельный расход воды для грануляции 1 т шлака составляет 10-11 м³. Количество образующейся паро-газовой смеси в летний период составляет 1300, а в зимний 750 м³ на 1 т шлака.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ И СОКРАЩЕНИЮ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ

Выход колошникового газа рассчитывают по материальному балансу плавки, он составляет от 2000 до 2500 м³/т чугуна. Удельный выход пыли с колошниковыми газами в среднем составляет 100 кг/т чугуна. Выход окиси углерода следует рассчитывать по составу шихты и условиям плавки. Ориентировочно содержание окиси углерода в колошниковых газах составляет 24-30%, а удельный выход 600 кг/т чугуна.

С колошниковыми газами уносится 4% серы (в виде сероводорода), содержащейся в загружаемых в печь материалах.

Часть колошникового газа выбрасывается в атмосферу из межконусного пространства. Часовой объем выброшенного в атмосферу газа следует рассчитывать по формулам.

Удельные выбросы пыли из межконусного пространства при основном режиме составляют 4 кг, окиси углерода 2 кг, сероводорода от 0,5 до 3 г на 1 т чугуна.

При дополнительном режиме выбросы увеличиваются в 4 раза.

Удельные величины неорганизованных выбросов приведены в табл.

Таблица - Сводная таблица удельных неорганизованных выбросов в доменном цехе

Для исключения выбросов колошникового газа из межконусного пространства целесообразно подавать в него чистый или природный газ, создавая в нем давление, несколько большее, чем на колошнике печи. При этом величина вредных выбросов уменьшится в 10 раз и стойкость большого конуса повысится.

Положительно также сказывается применение прочного агломерата и кокса. Запыленность колошниковых газов, а следовательно, и выбросы пыли при этом значительно сокращаются. Повышение давления газов в печи, с одной стороны, снижает пылеобразование, а с другой – способствует быстрому износу конусов и продувам колошникового газа в атмосферу. Поєтому при повышении давления газов особенно целесообразно создавать в межконусном пространстве избыточное давление, для чего необходимо подавать природный или чистый доменный газ.

Уменьшить неорганизованные выбросы в доменном цехе можно путем применения крытых вагонов для подачи агломерата на бункерную эстакаду и закрытых бункеров; укрытия желобов для чугуна и шлака, укрытия чугунной и шлаковой леток, ковшей в местах разливки чугуна и шлака с отсосом вредных газов из мест их выделения с последующей очисткой в аспирационных установках; устройств вентиляции в подбункерном помещении в литейном дворе с эффективной очисткой воздуха; повышения газоплотности печи, арматуры и трубопроводов.

Пример ОАО Запорожсталь

Одним из основных загрязнителей воздушного бассейна на предприятиях черной металлургии является доменный передел. При этом образуются так называемые организованные или технологические выбросы и неорганизованные.

Организованными выбросами является колошниковый газ, который непрерывно образуется при работе доменной печи и используется в качестве топлива, благодаря высокому содержанию окиси углерода. О возможности его использования для получения электроэнергии после прохождения высокоэффективной сухой очистки от пыли будет сказано ниже.

Неорганизованные же выбросы доменного передела представлены пылегазовыми выделениями с литейных дворов, а так же выбросами пыли с шихтовых отделений – из подбункерных помещений, скиповых ям и приемных загрузочных воронок. Помимо этого значительное количество

неорганизованных выбросов пыли и вредных газов происходит из межконусного пространства доменных печей при их загрузке.

Основная проблема очистки выбросов литейных дворов заключалась в том, что применяемая набивка леток и желобов требовала их чистки после каждого слива чугуна и шлака. Поэтому установка и эксплуатация укрытий желобов представляла собой достаточно трудоемкий процесс.

После того, как появилась техническая возможность использовать современные материалы для желобов не требующих постоянной замены, проблема применения укрытий, обеспечивающих эффективный отбор запыленных газов практически решилась.

Так на доменной печи №3 ОАО "Запорожсталь" с 2001 года эксплуатируется система аспирации литейного двора, скиповой ямы и приемной воронки засыпного аппарата, с очисткой отбираемых газов в рукавном фильтре с импульсной регенерацией модели ФРИР-11500. Эксплуатация данной системы показала ее надежность и высокую эффективность отбора и обеспыливания газов.

Учитывая положительный опыт работы ДП-3, в 2005 году на ОАО Запорожсталь был реализован проект Укргипромеза по аспирации литейного двора ДП-2, а так же подбункерного помещения и загрузочной воронки. Учитывая, что выпуск чугуна на ДП-2 и ДП-3 производится не одновременно, а с разбегом по времени, существующий фильтр ФРИР-11500 был задействован для аспирации двух литейных дворов (ДП-2 и ДП-3) а вновь устанавливаемый фильтр ФРИР-5000 обеспечивал отбор воздуха только от подбункерного помещения и загрузочной воронки ДП-2.

Схема основной системы аспирации литейных дворов доменных печей №№ 2,3 приведена ниже на рисунке 1. Основным недостатком данной системы является наличие дроссель-клапанов большого диаметра, через которые в закрытом состоянии происходит подсос воздуха в объеме до 30% от производительности установки в целом. В связи с этим нами разработана конструкция газоплотного клапана большого диаметра (максимальная величина подсосов до 5%), который прошей успешные испытания на газоочистке ферросплавного газа. Его можно использовать при проектировании и строительстве газоочисток аналогичной производительности

Рис.1

Вся система аспирации полностью автоматизирована и обеспечивает максимальный отбор запыленных газов и очистку их до уровня остаточной запыленности 16-20 мг/м3.

Нами была проведена пуско-наладка аспирационного оборудования и получены следующие показатели ее работы (Таб. 1).

Таб. 1 Основные технические характеристики аспирационной установки литейных дворов ДП-2 и ДП-3, а так же скиповой ямы и приемной воронки

ДП-3 доменного цеха ОАО Запорожсталь