Лекция Охрана окружающей среды от вредных выбросов прокатного производства
План
1 Защита атмосферы от вредных выбросов прокатного производства
2 Уменьшение вредных выбросов прокатного производства технологическим путем и утилизация отходов
1 Защита атмосферы от вредных выбросов прокатного производства
Около 90% всей выплавляемой стали поступает на прокатку. Прокатка – это деформация металла, сдавливание его вращающимися валками.
По сравнению с другими переделами черной металлургии в прокатном производстве образуется меньше пыли и газов. В среднем общий выброс пыли от всех источников пылеобразования составляет около 200 г/т товарного проката без огневой зачистки и 500- 2000 г/т при наличии огневой зачистки. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в прокатном производстве являются нагревательные печи, машины огневой зачистки и травильные агрегаты, а также станы горячей прокатки, над которыми образуются пылевыбросы (2,0-18,0 г/т проката), содержащие окалину (оксиды железа) и другие металлы в зависимости от степени легирования стали и сплава. Эти выбросы поступают через аэрационный фонарь в атмосферу.
Выбросы нагревательных печей содержат оксиды азота. Из машин огневой зачистки с отсасываемым через их укрытия газом выносится пыль, которая содержит до 90% оксидов железа. Для очистки дымовых газов нагревательных печей прокатных цехов от оксидов азота предусматриваются ванадиевые катализаторы, встроенные в котлы-утилизаторы. В настоящее время в основном применяются высокие дымовые трубы, при этом обеспечивается приземная концентрация в пределах ПДК.
При горячей прокатке металла пыль образуется в результате измельчения окалины валками и испарения вследствие мгновенного увеличения давления и повышения температуры. Количество выделяющейся пыли на 1 т проката листа составляет до 100 г/т.
Часть пыли (~20%) мелкодисперсная (размер частиц < 10мкм).
На слябовых, блюмовых и сортовых станах наиболее интенсивное пылевыделение происходит на первых проходах.
Локализацию и удаление пыли, выделяющейся при прокатке, осуществляют различными способами. В мелких прокатных станах устанавливают зонты на высоте 2,4 м, чтобы не мешать обслуживанию стана (рисунок 1, а). Так как скорость воздуха в отверстии зонта должна быть не менее 2м/с, и ширина зонта должна быть равна или немного менее ширины клети стана, конструкция получается громоздкой. Кроме того, расходы воздуха (100-900 тыс. м3/ч) вследствие больших присосов и энергии значительны.
Рисунок 1 - Обеспыливание клетей прокатных станов
1-зонт; 2-бесфланцевое соединение; 3-воздухопровод запыленного воздуха; 4-гибкий шланг; 5-двухрожковое сопло; 6-прокатываемый металл; 7-водопроводная труба; 8-сдвижной хомут
На многих заводах проблему обеспыливания пытались решить, применяя гидрообеспыливание.
Процесс осуществлялся форсунками с тонким распылением воды, механическим и пневматическим, равномерным орошением мест пылевыделения через дырчатые трубы и т.п. Подобные способы не дали положительных результатов.
Наилучшие результаты показал смыв пыли компактной струей воды (рисунок 1, б) в месте её образования. Вода подавалась на прокатываемый металл в месте выхода его из валков и отводилась по специальному желобу. При прокате листа толщиной 2 мм коэффициент обеспыливания составлял 98-99%. При этом дополнительного, нежелательного охлаждения листа практически не происходило.
При гидросмыве ориентировочный расход воды на блюм равен 40, сляб – 30, на одну клеть листового стана – 6-10, непрерывного сортопрокатного стана – 2 и на один проход на раскатном стане – 1 м3/ч.
При прокатке специальных сталей подача воды недопустима. В этом случае следует применять вентиляционные системы с зонтами.
При холодной прокатке металла на валки стана для охлаждения подается эмульсия. Часть эмульсии испаряется из-за разогрева валков и в виде паров распространяется по цеху, конденсируясь на конструкциях и оборудовании. Пары эмульсии очень агрессивны и наносят большой вред оборудованию, особенно электроаппаратуре и отопительным агрегатам.
Для локализации паров эмульсии на стане холодной прокатки предусматривают укрытия, из которых отсасывается 25 000-40 000 м3/ч воздуха на каждое межклетевое пространство, 70% из верхней зоны и 30% - из нижней.
Для защиты улавливающих аппаратов от отложений эмульсии необходимо как можно ближе к стану устанавливать два поочередно работающих сетчатых фильтра, регенерация которых осуществляется разогревом паром и промывкой щелочным раствором.
Зачистка поверхности заготовки осуществляется при помощи щелевых горелок в результате расплавления и частичного сгорания верхнего слоя металла толщиной 1-3 мм.
Одна часть расплавленного металла гидросбивом смывается в лоток, расположенный под рольгангом, и водой транспортируется в яму для окалины. Другая часть испаряется, сгорает и в виде пыли уносится вместе с отсасываемым газом (рисунок 2, а).
Количество газов, отсасываемых от машины огневой зачистки, с учетом разбавления воздухом составляет 50 000-250 000 м3/ч в зависимости от размеров головки. Совместно с газом из машины выносится большое количество мелкодисперсной пыли, концентрация которой обычно составляет 3-6 г/м3, в отдельные периоды повышаясь до 10-12 г/м3. Пыль в основном содержит окислы железа, 75-90%.
