Лекция Охрана окружающей среды от вредных выбросов агломерационного производства
I Способы очистки газов агломерационного производства
План
1. Пылеулавливание при производстве агломерата и окатышей
2. Характеристика выбросов агломерационных машин
3. Обеспыливание газов агломерационных машин
4. Очистка газов при производстве окатышей
1. Пылеулавливание при производстве агломерата и окатышей
Агломерационные фабрики загрязняют атмосферу главным образом пылью и оксидом углерода, а при агломерации сернистых руд – сернистым ангидридом.
Источником пылегазовых выделений является следующее технологическое оборудование: агломерационные машины, охладители агломерата и возврата, обжиговые печи, а также многочисленные аспирационные системы от дробилок измельчения, грохотов, транспортеров, бункеров и т.п. Кроме того, пылегазовыделения поступают в окружающую среду из внешних ис-
точников, к которым относятся погрузочно-разгрузочные устройства исходных материалов.
2. Характеристика выбросов агломерационных машин
Удельный выброс газов от агломерационных машин зависит от газопроницаемости шихты, содержания в ней топлива, величины подсосов воздуха и может составлять 2500-4800 м3 на 1 т агломерата, или 3000-4000 м3/ч на 1 м2 активной площади аглоленты.
Средняя температура агломерационных газов в коллекторе зон спекания 150 оС, в коллекторе зон охлаждения 250-300 оС.
Выбросы пыли с агломерационными газами зависят от количества мелких фракций в шихте, ее влажности и степени подготовки и могут колебаться в пределах 5-20 кг/т агломерата. Запыленность газов обычно составляет 2-6 г/м3.
Содержание газообразных компонентов зависит от состава руды и может колебаться в широких пределах: 4-10 % СО2; 12-17 % О2; 0,3-3 % СО;0,01-0,09 % (SO2+SO3) при малосернистых рудах; 0,1-0,6 % (SO2+SO3) при сернистых рудах; 0,1-0,2 % Noх; остальное N2 и инертные газы.
Распределение газа и пыли по различным вакуум-камерам агломерационных машин неодинаково. Наибольшее количество газа и пыли выходит из первых и последних вакуум-камер, о чем свидетельствуют приведенные ниже данные:
Это объясняется тем, что в первых камерах еще не спекшиеся частицы пыли легко выносятся просасываемым воздухом, а в последних слой агломерата растрескивается при подходе ленты к повороту в конце агломашины.
Химический состав агломерационной пыли зависит от состава руды и обычно составляет: 40-50 % железа и его оксидов, 9-15 % оксида кремния, 7-12 % оксида кальция, 5-6 % углерода, 2-8 % глинозема, 0,5-1,5 % оксида магния, а также некоторые другие компоненты.
Плотность пыли составляет 3,8-4,0 г/см3.
Дисперсный состав агломерационной пыли представлен ниже.
Для обжига известняка на агломерационных фабриках устанавливают обжиговые машины, выброс газов от каждой из них составляет 30-35 тыс.м3/ч при запыленности 2,7-5,0 г/м3.
Отсасываемые от охладителей агломерата и обжиговых машин газы в большинстве случаев обеспыливаются в батарейных циклонах или пылеуловителях мокрого типа.
3.Обеспыливание газов агломерационных машин
Процесс спекания агломерата на ленте агломерационной машины сопровождается значительным выделением газа, обеспыливание которого осуществляют в батарейных и одиночных циклонах, мокрых пылеуловителях и электрофильтрах (рис.1).
Рис. 1. Схемы очистки отходящих газов агломерационных машин:
1 –агломашина; 2 – коллектор; 3 – батарейный циклон; 4 – дымосос; 5 – дымовая труба; 6 – центробежный скруббер; 7 – циклон; 8 – электрофильтр
Ранее схема очистки агломерационных газов включала в себя установку батарейных циклонов (рис. 1, а), количество элементов в которых достигало на крупных машинах 1000-2000 шт. Однако эта схема обладала крупными недостатками, основными из которых являются: неравномерное распределение газа при большом количестве циклонных элементов, приводящее к перераспределению потоков газа между элементами; интенсивный и неравномерный износ и забивание пылевыпускных отверстий циклонных элементов; забивание пылью направляющих аппаратов циклонных элементов; разрушение агломерационной пыли, представляющей собой агрегаты из разнородных частиц, в центробежном поле циклона, что существенно снижает степень очистки газа.
На некоторых металлургических заводах действует схема очистки за агломашинами после коллектора установлены мокрые прутковые центробежные скрубберы типа МП-ВТИ (рис.1,б). Однако в процессе работы прутковые решетки скрубберов быстро зарастают отложениями пыли, что
приводит к повышению сопротивления газового тракта и ухудшению спекания агломерата. Кроме того, в этом случае необходимо учитывать и недостатки мокрых способов очистки (наличие шламового хозяйства, обезвоживание уловленной пыли и т.п.), что не позволяет рекомендовать такие схемы в качестве типовых.
Очистка по приведенным двум схемам низка и не превышает 70-85 %; запыленность очищенного газа 0,4-0,5 г/м3, что недопустимо по санитарным соображениям.
На ряде аглофабрик за батарейными циклонами установили центробежные скрубберы (рис.1, в), что позволило снизить запыленность очищенного газа до 120-200 мг/ м3.
В последнее время на зарубежных и отечественных аглофабриках применяют сухие пластинчатые электрофильтры (рис.1, г,д,е), которые лишены недостатков, свойственных батарейным циклонам и мокрым пылеуловителям, и имеют высокую эффективность. В электрофильтрах возможна очистка газов до содержания пыли 100-120 мг/м3 и даже менее. В случае высокой начальной запыленности газа перед электрофильтрами устанавливают группу циклонов. К недостаткам данных схем относятся большие габариты электрофильтров и высокая их стоимость. Кроме того, эффективность электрофильтров снижается при спекании агломерата высокой основности (3-3,5) и наличии в шихте окислов свинца или цинка или использовании замасленной окалины.
4. Очистка газов при производстве окатышей
Основным источником технологической пыли при производстве окатышей являются отходящие газы обжиговых машин. Из-за неплотностей газового тракта выход газообразных продуктов обжига велик и составляет 2500-6000 м3/т окатышей, или 63-97 м3/мин с 1 м2 полезной площади обжиговой машины. В целях сокращения расхода тепла в обжиговых машинах широко применяют рециркуляцию газов (рис.2). Из зон охлаждения газы, близкие по составу к атмосферному воздуху и имеющие температуру около 350 оС, подаются в зоны рекуперации, обжига, подогрева и II зону сушки. Из зон рекуперации и обжига предварительно очищенные газы с температурой около
300 оС направляются в I зону сушки. В атмосферу отработавшие газы направляются из коллектора II зоны сушки, а также зон подогрева и начальной стадии обжига. Предусмотрен также сброс в атмосферу избыточных газов. Газы, направляемые в атмосферу, имеют следующий средний состав (%):2-4 СО2; 75-80 N2; 15-20 О2; 1,5-6 Н2; 0,1 СО.
При серосодержащих рудах в газах может находиться до 0,2 % SО2.
Рис. 2. Схема газового тракта обжиговой машины:
1 – обжиговая машина; 2, 4, 11 – циклоны; 3, 5, 10, 12 – дымососы; 6, 8 – трубы Вентури; 7, 9 -каплеуловители
Запыленность газов после коллектора составляет 2-4 г/м3, или до 12 кг/т окатышей. Пыль содержит 61-65 % Feобщ, 10-11 % FеО, а также оксиды кремния, алюминия, кальция и магния. Плотность пыли 3,5-5 г/см3, ее дисперсный состав представлен ниже.
Пыль, содержащаяся в трактах рециркуляции, более крупная. Кроме пыли, в атмосферу выбрасываются в небольших количествах и вредные газообразные компоненты, главным образом СО и SO2.
На трактах рециркуляции применяют, как правило, циклоны и батарейные циклоны. На тракте выброса в атмосферу используют батарейные циклоны, скрубберы Вентури и электрофильтры. Однако батарейные циклоны не обеспечивают необходимой очистки газов, а скрубберы Вентури требуют организации водного хозяйства и имеют высокие энергозатраты, поэтому в последнее время для очистки газов обжиговых машин устанавливают преимущественно сухие пластинчатые электрофильтры.