Воздействие сталеплавильного производства на окружающую среду

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.

  

4. 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):

  Cистем 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 % 

     

     5.ОЧИСТКА КОНВЕРТОРНЫХ ГАЗОВ

    Запыленность  конверторных газов в сильной  степени зависит от показателей кислородной продувки, а также от схемы подачи и качества (гранулометрического состава, влажности) извести и других сыпучих, вводимых в конвертор против потока газов и уносимых последним; содержание пыли в газе достигает 250 г/м³ Многочисленные замеры показывают, что повышение ин- тенсивности кислородной продувки не дает существенного повышения запыленности газов; на некоторых установках суммарный вынос пыли даже уменьшается (в процентах к массе садки). При этом вследствие интенсификации всегда возрастает количество пыли, проносимой газами в единицу времени, через Газоотводящий тракт, в результате чего возрастает нагрузка на газоочистную установку.

    Способ  отвода газов от конверторов (с доступом или без доступа воздуха в газовый поток), а также способ охлаждения газов (поверхностный или впрыскиваемой водой) определяют количество и состав газов и их продуктов сгорания, входящих в газоочистительный аппарат, % также гранулометрический состав пыли, содержание пыли на 1 м³ газов, степень насыщения влагой, состав газов.

    Газоочистная  установка должна обеспечивать очистку  газов от пыли до санитарных норм при любом способе отвода и охлаждения газов. Санитарные нормы запыленности газов, выбрасываемых в атмосферу, из года в год ужесточаются. Содержание пыли в газах, выбрасываемых в атмосферу, не должно превышать 100 мг/м³ (в среднем за период кислородной продувки). В ближайшие годы следует ожидать, что с ростом интенсивности работы основных технологических агрегатов металлургических предприятий величина остаточной запыленности будет снижена, по крайней мере, до 80 мг/м³.

    Изложенные  условия определяют величину коэффициента улавливания пыли в системах газоочистки, т. е. по мере снижения допустимой остаточной запыленности должен повышаться коэффициент улавливания пыли в газоочистке.

    (В  табл. 1 приведены примерные величины запыленности газов перед газоочисткой в зависимости от способа отвода газов при их поверхностном охлаждении и коэффициенты улавливания, которые должны быть обеспечены системой газоочистки.

    Таблица1. Качество газов, входящих в систему  газоочистки, и коэффициенты улавливания  аппаратов. 

 

    Коэффициент улавливания определяли, как отношение массы уловленной пыли к массе пыли, вносимой в газоочистку.

    Запыленность  газов, их состав, требуемая степень  очистки в аппаратах указывают, что при переходе от системы отвода с полным сжиганием газов к системам без дожигания запыленность газа, входящего в газоочистку, возрастает. В то же время при верхней кислородной продувке пыль более крупная, легче отделяется, при донном дутье — более мелкая, и ее отделение усложняется.

    Все многочисленные способы очистки  газов можно разделить на две основные группы: мокрую и сухую очистку. Для мокрой очистки используют скрубберы, различной конструкции, дезинтеграторы, трубы Вентури (именуемые также трубами-распылителями) различных модификаций, размеров и конструкций. К этому же классу относят и мокрые электрофильтры.

    Принципиально для всех аппаратов мокрой очистки  характерны смачивание газа и следовательно, находящейся в нем пыли, коагулирование частиц пыли и удаление их из потока газов. Поэтому в аппаратах мокрой очистки устанавливают, как правило, сепараторы, влаго-отделители, циклоны или ловушки различных конструкций, назначение которых улавливать выносимые из основного потока смоченные и скоагулированные частицы пыли. Неотъемлемой частью мокрых газоочисток является водное хозяйство. Весьма часто качество очистки определяется не собственно конструкцией аппаратов, а качеством воды (содержанием твердых частиц, водородным показателем и др.), поступающей на газоочистку. По соображениям охраны окружающей среды не допускаются работа мокрых очисток по разомкнутому циклу, и даже эпизодический сброс воды из оборотных циклов в водоемы.

    Для аппаратов сухой очистки характерно удаление пыли без смачивания, например коагуляция частиц в электрофильтрах вследствие зарядки их частиц в электрическом поле в результате адсорбции ионов поверхностью частиц в поле коронного разряда, в активной зоне рукавных фильтров за счет статического электричества, а на самой ткани в результате автофильтрации.

    Один  и тот же газоочистной аппарат  работает на разных предприятиях даже за одинаковыми технологическими агрегатами, в разных условиях: различны запыленность газа, состав, температура и др. Результаты расчета аппаратов очистки газа большей частью не подтверждаются достигаемыми на практике результатами. Поэтому наиболее правильным подходом при определении габаритов и выборе типа аппаратов для очистки газов от пыли является аналогия с действующей или моделирование на экспериментальной установке с внесением коррективов, основанных на опыте ее эксплуатации, особенностях технологии и новых исследованиях.

    Многочисленные  технико-экономические расчеты показывают, что в принципе нельзя отдать предпочтение сухой электростатической или мокрой очистке газа. Вместе с тем следует отметить, что в отдельных конкретных условиях в зависимости от эксплуатационных показателей (заработной платы, стоимости электроэнергии, наличия водных ресурсов, возможности использования шлама, стоимости оборудования), а также способа отвода и охлаждения газов может оказаться  целесообразным  применять  либо  мокрый,  либо сухой способ очистки газов.

    Сухие газоочистки имеют следующие  преимущества:

1. не требуется в большом количестве вода, что позволяет обойтись без сопутствующих хозяйств — грязного оборотного цикла, установок по стабилизации воды, устройств для  дегазации  воды   (от окиси  углерода)   и т. д.;
2. сокращается неизбежный выброс окиси углерода в атмосферу, так как зажигание свечи при сухом газе с температурой    150—200 ^СС    обеспечивается    уже при 12—18% СО,  тогда как газы,    насыщенные    влагой и имеющие температуру 40—50 °С, загораются только при 22—30% СО;
3. увеличивается   период   использования     газа   как топлива;
4. значительно  сокращается  расход  электроэнергии на отсос газов.

    Несмотря  на эти преимущества сухих фильтров, при современном уровне конверторного производства не исключены технологические неполадки, при которых может образоваться взрывоопасная смесь. Электрофильтр является запалом для такой смеси. Тканевые же фильтры сложны, громоздки и не обеспечивают необходимой газоплотности. Именно по этим причинам в настоящее время отдают предпочтение мокрой очистке. В мировой практике большее распространение получили мокрые системы очистки (80%) и только в США при отводе газов с а>1 сухие электростатические (примерно половина газоочисток). Тканевых газоочисток на конец 1978 г. работало только семь.

      6.Мокрая очистка

    В мокрых газоочистках основным элементом  являются трубы-распылители (трубы Вентури); работает несколько установок и с мокрыми электрофильтрами. Газоочистки, включающие трубы-распылители, можно подразделить на две группы, отличающиеся принципом работы: трубы-распылители с высоким гидравлическим сопротивлением и с низким гидравлическим сопротивлением и использованием эффекта конденсации.

    Условно будем считать, что сопротивление  газоочистки  менее  5000 Па  является низким,  а  более  8000 - 10 000 Па высоким. Температура газов, входящих в трубы-распылители с высоким сопротивлением, не превышает 300 - 400 °С, а в трубы, использующие эффект конденсации, равна температуре насыщения (70 - 90 °С). Поэтому в зависимости от температуры газов после охладителя перед трубами-распылителями размещают скруббер или другие устройства, в которых происходит

    охлаждение  газов до указанных температур. Вслед  за трубами-распылителями в тракт включаются сепараторы (циклоны или другие влагоотделители). Таким образом, мокрая газоочистка является многоступенчатой: как минимум двухступенчатой (труба-распылитель и влагоотделитель); большей частью - трехступенчатой (циклон, труба-распылитель и влагоотделитель); иногда пятиступенчатой (труба-распылитель большого размера с малой скоростью газа, сепаратор, труба-распылитель с высокой скоростью газа, сепаратор, влагоотделитель). Ведутся эксперименты по созданию более простых и эффективных газоочисток. 

  На  рис. 42 показаны принципиальные схемы  подвода потоков газа и воды в трубу-распылитель. Как видно, поток газов проходит вдоль трубы, а поток воды подводится через центральное сопло (а), через отверстия в горловине трубы (б) или стекает по всей внутренней плоскости конфузора — суживающей части (в). В зависимости от схемы отвода газов, в которой работают трубы — изменением положения диска. При этом сечение трубы может быть круглым или прямоугольным. Малые трубы-распылители с круглым сечением горловины (рис. 43). Трубы-распылители с центральным соплом 2,распыливающим воду, состоят из группы малых труб.  

  

  Рис.1.2. Схема  очистки конверторных газов в  тканевых фильтрах.

  1-Конвертор, 2- водоохлождаемый камин, 3-аккомулятор, 4 – Испарительный скрубер

  5. Тканевый  фильтр. 6-Дымосос, 7- Дымовая труба.

  

 
 
 

  Вода  подводится к соплу по оси 3 и тангенциально 4. Все сочленения и арматура выполняются из нержавеющей, коррозионностойкой стали или медными. Трубы-распылители чугунные или из нержавеющего металла.

  Весьма  часто конфузоры труб выполняют  съемными и заменяемыми. Чтобы исключить забивание сопел, вода, поступающая к ним, не должна содержать взвешенных твердых веществ более 50 мг/кг. Сопла тщательно устанавливаются по оси трубы, создавая по периметру равномерный веер разбрызгиваемой воды. 

Через каждую трубу диаметром 90 мм проходит примерно 2000 м³/ч продуктов сгорания; расход воды 1,0 л/м³ газов. Скорость газов в горловине около 90 м/с. На рис. 1 показана конструкция газоочистке “Гипрогазоочистка” состоящая из скруббера 7, труб-распылителей 2 (64 шт. диаметром 90 мм) и циклонного влагоотделителя 3. О высоком качестве очистки говорит отсутствие влаги в газах перед дымососом. В таблице приведены результаты замеров запыленности газов после такой газоочистки. Расход воды на скруббер 1800 м³/ч на сопла труб-распылителей 120 м³/ч. Количество продуктов сгорания за газоочисткой 100000 м³/ч. Интенсивность орошения в скруббере около 18 кг воды 1 м³ газов; удельный расход воды в трубах-распылителях 1,2 л/м³, сопротивление труб 10 000 Па. Содержание пыли после газоочистки показано в табл.  12.