Воздействие сталеплавильного производства на окружающую среду

                                                           Содержание

   СОДЕРЖАНИЕ                                                                                                                           1

1 Характеристика отходящих газов и пыли МАртеновскиих печей    2                   

2 Обеспыливание отходящих газов мартеновских печеЙ                         3

3 Очистка отходящих газов двухванных печей                                              4

4 Неорганизованные выбросы и Борьба с ними                                                  5

6.ОЧИСТКА КОНВЕРТОРНЫХ   ГАЗОВ                                                                                  6 

7.МОКРАЯ  ГАЗООЧИСТКА   ОТХОДЯЩИХ КОНВЕРТОРНЫХ ГАЗОВ                           8 

8.СУХАЯ  ГАЗООЧИСТКА  ОТХОДЯЩИХ   КОНВЕРТОРНЫХ  ГАЗОВ                          13 

9.ЧЕЛОВЕК И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА                                                                                16 

10. ЛИТЕРАТУРА                                                                                                                       18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                1 
 
 

1. 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.

  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    .  <1        1—5       >5 
Содержание,  %        .   .    60 34 6

  Обработка этих данных показывает, что d_m = 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.

2. 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

  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.

3. 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.    <1     1—3   3—10 >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-

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