БАССЕЙНА В МЕТАЛЛУРГИИ
Значительная доля сил и средств, расходуемых в металлургии на защиту окружающей среды, связана с защитой воздушного бассейна. Основными направлениями защиты воздушного бассейна являются:
1. Защита от так называемых организованных видимых загрязнений и выбросов в виде отходящих из агрегатов газов и находящихся в их основе пыли, копоти, дыма через трубу или газоотсасывающие устройства.
2. Борьба с так называемыми неорганизованными загрязнениями, выделяемыми в атмосферу в процессе перевозки, перемещения, складирования сыпучих материалов и металлошихты, а также в процессе транспортировки и перелива жидких чугуна, шлака, стали, ферросплавов и лигатуры.
3. Борьба с невидимыми загрязнениями токсического характера (которые иногда оказываются более опасными, чем видимые).
Защита воздушного бассейна от выбросов сопровождается улавливанием и последующей утилизацией этих выбросов.
26.9.1. Особенности защиты воздушного бассейна в сталеплавильных цехах.Количество и состав покидающих сталеплавильные агрегаты газов определяется такими факторами, как:
1. Использование топлива. Мартеновский процесс связан со значительным расходом топлива. Состав топлива определяет состав отходящих газов (содержание серы при сжигании сернистого и малосернистого мазута неодинаково, меньшее содержание водорода в мазуте и большее — в природном газе и соответствующее различие в содержании Н2О в продуктах сгорания и т. п.).
2. Использование кислорода. Например, в случае продувки металла воздухом в составе продуктов горения будет преобладать азот, а при замене воздуха кислородом азот в составе отходящих газов практически отсутствует.
3. Подсос воздуха через неплотности кладки и конструкций.
4. Специфические особенности процесса (например, при продувке металла в ковше аргоном в отходящих газах будет присутствовать в основном аргон; при продувке металла паром или при подаче в агрегат пара в отходящих газах увеличится доля Н2О и т.п.).
5. Наличие или отсутствие оборудования и условий для дожигания СО до СО2. При работе без дожигания в газах будет много СО; при работе с дожиганием СО в отходящих газах практически отсутствует.
26.9.2. Пылеобразование и пылега-зовые выбросы при продувке металла кислородом.Воздействие на металлургическую ванну струй кислорода сопровождается обильным выделением плавильной пыли. Пыль эта, состоящая в основном из оксидов железа, имеет бурый цвет, поэтому выделяющиеся при продувке ванны кислородом образования обычно называют бурым дымом.
Бурый дым с содержащейся в нем плавильной пылью входит составной частью в потери с выбросами, выносом и выплесками металла и шлака. Общие потери металла с выбросами, выплесками и выносом плавильной пыли в отдельных случаях превышают 2 % от массы жидкой стали. Эти потери трудно разделить по составляющим, так как в отбираемых пробах газа или при взвешивании пылилосле газоочистки определяется общая масса механически выносимых частиц и сконденсированных паров железа и его оксидов
Размеры частичек пыли в зависимости от условий продувки меняются в широких пределах — от 1 до 200 мкм. Большое влияние на унос пыли оказывают условия продувки. Испарившиеся в зоне высоких температур частички могут конденсироваться в зоне менее высоких температур. Например, при погружении продувочного устройства в глубь ванны более крупные частички пыли, проходя через более «холодные» слои металла и шлака, конденсируются и остаются в ванне (меняя соответственно состав металла и шлака). Мельчайшие частички, «витающие» в пузырьках газа, уходят вместе с газом из ванны. Крупные частички оседают также на футеровке агрегата. Поэтому состав и количество пыли в различных местах отбора проб могут существенно различаться. В среднем можно принять, что основной составляющей плавильной пыли (более 90 %) являются оксиды железа, остальное — оксиды марганца, кремния и другие примеси (в зависимости от состава металла и технологии плавки). Для грубых прикидочных расчетов можно принять, что на 1 м3 вдуваемого в ванну кислорода образуется плавильной пыли около 0,3 кг, в том числе ~ 0,2 кг Fe.
Основными понятиями данного раздела являются:
пылеобразование — количество пыли, выделяющейся из ванны в единицу времени. Часть этой пыли возвращается в ванну, часть оседает на кладке, часть уносится с потоком газов;
пылеунос — количество пыли, уносимой из агрегата с газом в единицу времени;
запыленность — концентрация пыли в отходящих газах.
На практике отработаны специальные приемы, позволяющие уменьшить пылеобразование и вынос пыли из рабочего пространства агрегата. К их числу относятся:
1. Распределение дутья (замена од-ноструйных фурм многоструйными, увеличение угла расхождения сопел) — обеспечивает более равномерное распределение газа в ванне и увеличение площади контакта газовой струи с жидким металлом и шлаком, что, в свою очередь, повышает интенсивность теплоотвода из зоны реакции.
2. Ввод в струю кислорода охладителей — в качестве охладителей использованы вода, водяной пар, инертные газы (аргон), азот, порошкообразная железная руда, известняк, известь и т. п. В качестве охладителей используют также жидкие или газообразные углеводороды (у нас в стране обычно природный газ), на разложение которых затрачивается тепло.
3. Заглубление струи кислорода при продувке или продувка снизу или сбоку — повышают интенсивность теплоотвода при интенсивном перемешивании ванны; кроме того, достигается фильтрация пыли при прохождении струи через слой металла и шлака.
4. Механическое перемешивание ванны (например, путем вращения агрегата) — ускоряется теплообмен.
26.9.3. Борьба с «неорганизованными» выбросами.Проблема улавливания так называемых неорганизованных загрязнений и очистка от них воздушного бассейна пока еще далеки от решения. В конвертерных цехах значительны выбросы через аэрационный фонарь газов, пыли и других вредностей, выделяющихся при сливе стали в ковш, при завалке шихты, при заливке чугуна, при ремонтах конвертера, от печей для прокаливания ферросплавов (пыль, оксиды углерода и азота, графитовая спель, сернистый газ, фториды).
В электросталеплавильных цехах большое количество газов и пыли выделяется во время загрузки шихты и при сливе металла и шлака в ковш. Из-за трудностей улавливания значительное количество (до 40 %) запыленного газа поступает непосредственно в атмосферу цеха.
В мартеновских цехах значительны выбросы через аэрационный фонарь главного здания вредностей, выделяющихся при заливке чугуна, при скачивании шлака и выпуске стали из печей, при ремонтах печей (пыль, оксиды углерода, азота, серы, графитовая спель).
При решении проблем, связанных с неорганизованными выбросами, необходимо учитывать, что капиталовложения и эксплуатационные расходы на улавливание и очистку значительно выше, чем в случае «организованных» выбросов, вследствие большего (в 8-10 раз) засоса воздуха, свойственного системам улавливания неорганизованных выбросов. Обычно неорганизованные выбросы улавливают с помощью тканевых фильтров (если их объем велик) и электрофильтров или высоконапорных скрубберов (при малом объеме или высокой температуре).
При этом приходится тщательно и взвешенно решать, что экономичнее: ставить установки для улавливания вредностей или строить укрытия. При проектировании складов необходимо учитывать следующее: преобладающее направление ветра (и укладывать штабель вдоль него); с наветренной стороны не должно быть по возможности зданий и сооружений, которые могли бы спровоцировать турбулизацию потоков воздуха и усилить унос пыли; целесообразно также предусмотреть посадку деревьев высотой не меньше высоты штабелей; на складах, в шихтовых отделениях и т. п. нужно стремиться минимизировать высоту падения загружаемого материала; для увлажнения поверхностного слоя рекомендуется его опрыскивание из системы распылителей; опрыскивание водой осуществляется в местах перегрузки; в случае длительного хранения материалов возможно применение химических добавок на основе битума или органических полимеров, упрочняющих поверхностный слой.
Для улавливания неорганизованных выбросов успешно применяют зонты. Зонты засасывают много воздуха — это недостаток, но они почти не нуждаются в уходе и не мешают обслуживающему персоналу.
Дата добавления: 2015-06-22; просмотров: 955;