Снижение выбросов на коксохимическом предприятии

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Коксохимическое производство является одной из важнейших отраслей металлургии. Она обеспечивает коксом черную и цветную металлургию, ряд других видов промышленности, является источником разнообразного химического сырья, в том числе сырья для углеграфитовых материалов и технического углерода.

В странах с развитой коксохимической промышленностью, интенсивно продолжаются исследования, как по совершенствованию существующего процесса коксования, так и по созданию ново техники и технологии коксового производства. В последнее десятилетие на передовые позиции вышли Германия, Япония, США, Англия, Россия и Украина. Появилось большое количество новых разработок по подготовке углей к коксованию, новым конструкциям коксовых агрегатов большой единичной мощности, процессам загрузки угольной шихты в коксовые печи, процессам выгрузки кокса из печи, тушению раскаленного кокса, его транспортирования, а также процессам подготовки кокса к доменной плавки.

По прогнозам Международного института черной металлургии (IISI,             г. Брюсель) доменный процесс в ближайшие десятилетия останется основной технологией получения чугуна, причем систематически ведутся работы по его интенсификации и повышению экономичности путем применения повышенной температуры дутья, восстановительных газов и др. В связи с этим значительно возрастает роль кокса, особенно по прочности и крупности, для обеспечения необходимых условий ведения процесса. Поэтому перед коксохимической промышленностью поставлена весьма трудная и сложная задача, от решения которой в большой мере зависит дальнейший прогресс в черной металлургии, - разработать и осуществить рациональную систему развития техники и технологии производства, обеспечивающую получение высококачественного кокса в достаточном количестве.

 

 

1 ПОДГОТОВКА УГЛЕЙ К КОКСОВАНИЮ

1. Технология углеподготовки

 

 

Назначение углеподготовительного цеха [1] коксохимического завода - обеспечить прием, хранение и подготовку угля для коксования, а также подачу угольной шихты в коксовые цехи данного предприятия, либо отгрузку ее на сторону. Конечным продуктом углеподготовительного цеха является угольная шихта заданного состава и качества.

На коксохимические заводы уголь поступает обычно со многих шахт и углеобогатительных фабрик смерзшийся в железнодорожных вагонах, поэтому, сначала уголь попадает в гараж размораживания. Разработана особая конструкция гаража - размораживания для прогрева 15 - 20 вагонов по 60 т каждый. Затем уголь подается  на углеприемный склад. Предназначение угольного склада заключается в приеме, хранении и усреднении углей, поступающих на углеподготовку. Вместимость склада зависит от расхода угля на коксование и расстояния завода до шахт, с которых завод получает угли.

Перед коксованием угли обогащают, т.е. удаляют пустую пароду, для этого уголь дробят. По схеме ДШ (дробление шихты) отдельные составляющие шихты поначалу подвергаются подготовительному дроблению до крупности 50 - 0 мм либо 25 - 0 мм, а потом их дозируют и подвергают всю массу шихты окончательному измельчению. В данном случае дополнительное смешение шихты в особых устройствах, обычно, не проводится. После дробления угли обогащают.

Угли при обогащении проходят обычно следующие технологические операции:

1. Разгрузка в углеприемные ямы, передача в дозировочные бункеры или же прямо на обогатительную фабрику.

2. Дозирование углей и  передача их в заданной пропорции  транспортером на грохоты.

3. Отделение крупных кусков  углей размером более 80 мм (на грохотах), дробление крупных кусков углей и присоединение дробленого продукта к рядовому углю.

4. Разделение рядового  угля на классы с размером  кусков 10—80 мм и 0—10 мм.

5. Обогащение класса 10—80 мм на отсадочных машинах, реожелобах, в сепараторах с тяжелой жидкостью или какими-либо другими способами.

6. Подача класса 0—10 мм  на обеспыливающие устройства  или грохот для удаления пыли (шлама).

7. Обогащение обеспыленного мелкого класса углей.

8. Передача пыли (шлама) на  обогащение методом флотации. При  отсутствии флотационной установки  мелочь в необогащенном виде  может быть присажена к концентрату  или промежуточному продукту.

Далее обогащенный угольный концентрат направляют на сортировку. Усреднение углей является важной технологической операцией при подготовке углей к коксованию, обеспечивающей всепостоянство характеристик свойства шихты, а как следует, и всепостоянство характеристик свойства кокса. После обогащения и усреднения уголь направляют для хранения в угольную башню.

 

 

2. Выбросы от углеподготовительного цеха

 

 Источники образования выбросов: разгрузка (уголь из вогона роторными вагоноопрокидователями подается в 2 приемных бункера), грохчение (из бункеров уголь подается на колосниковый грохот), дробление (крупный уголь подается в валковую дробилку), смешивание дробленого угля и подрешоточного и распределение по силосам, взимний период размораживание. Также источниками выбросов являются: проектируемая система очистки установка циклона (вентиляционная система вагоноопрокидователя), увлажнение поверхности угля на открытом складе, ревизия вытяжных систем отделения дробления и коксосортировки. Выбросы углеподготовительного представлены пылью, продуктами сгорания коксового газа, , оксидами азота, CO.

 

 

3. Мероприятия по снижению выбросов

 

 

Радикальным мероприятием по снижению выбросов при складировании углей [2] является сооружение  закрытого  склада  с  эффективными  системами  аспирации  и  пылеулавливания. Запыленность воздуха рабочей зоны может быть уменьшена путем следующих мероприятий: герметизации  пылящего  оборудования;  сооружения  аспирационных  систем, предназначенных  для  удаления  запыленного  воздуха;  систем  с  эффективным пылеулавливающим  оборудованием;  устройством  приточной  вентиляции;  блокировкой технологического  оборудования  с  аспирационными  системами;  регулярной  уборкой помещений  и  оборудования  от  осевшей  пыли;  систематическим  контролем  за  состоянием воздуха производственных помещений.

До  настоящего  времени  основным  способом  улавливания  угольной  пыли  остается мокрый.  В  связи  с  этим  на  предприятиях  наиболее  распространены  центробежные скрубберы,  скоростные  промыватели,  циклоны  с  водяной  пленкой;  в  ряде  случаев применяются оригинальные конструкции, разработанные предприятиями. В последнее время появились ротоклоны. Сухие коллекторы, используемые в качестве первой ступени очистки, в  большинстве  случаев  оборудуют  устройствами  для  подачи  и  распыления  воды. Эффективность  улавливания  угольной  пыли в  мокрых  аппаратах  весьма  различна,  что связано, по-видимому, как с плотностью орошения и качеством распыления жидкости, так и с  дисперсностью  улавливаемых  частиц.  Необходимость  комплексного  решения природоохранных  проблем  обусловливает  перспективность сухих  методов  при обеспыливании газов и воздуха.

2. ЗАГРУЗКА УГОЛЬНОЙ ШИХТЫ В КОКСОВУЮ ПЕЧЬ
1. Технология загрузки шихты в печь

 

 

Загрузка коксовых печей включает следующие этапы: набор шихты из угольной башни в загрузочный вагон, засыпка шихты в камеру коксования и выравнивание (планирование) верхнего ее слоя штангой коксовыталкивателя.

Режим загрузки оказывает существенное влияние на производительность батарей, сохранность кладки коксовых печей, качество получаемого кокса и химических продуктов, а также на степень загрязнения атмосферы газами и угольной пылью. Угольная башня обычно содержит запас угольной шихты, обеспечивающий 14--16-часовую потребность коксового блока. Башня делится на самостоятельные секции, которые закрепляются за отдельными батареями. Бункеры загрузочного вагона наполняют шихтой из угольной башни через затворы. Количество шихты, набираемое в загрузочный вагон, определяется разовой загрузкой коксовой камеры и контролируется по весу шихты или ее объему. Весы для взвешивания устанавливают под угольной башней или на самих вагонах.

Шихту загружают в печь при опущенных телескопах загрузочного вагона. Телескопы должны плотно прилегать к гнездам загрузочных люков коксовой камеры или входить в них. Поэтому перед загрузкой люки очищают от нагара.

После загрузки в печь шихты ее планируют, т. е. выравнивают верхнюю часть шихты в камере планировочной штангой. Планирование продолжается 1--2 мин до обеспечения свободного про хода газа к отверстиям для выхода в стояки. Управление штангой с коксовыталкивателя должно быть автоматизировано. Излишек шихты, выгребаемый из камеры при планировании, собирается в бункер коксовыталкивателя. Бункер периодически опорожняется, и шихта скиповым подъемником угольной башни подается на загрузку коксовых печей.

 

 

2.2 Выбросы при загрузке угольной шихты в печь

 

 

В процессе загрузки в камере образуется значительное количество газов и пыли, которые выделяются вместе с пламенем в атмосферу через открытые стояки, а часто выбиваются и из загрузочных люков. Данные по выбросам в атмосферу при загрузке угольной шихты в печь приведены в табл. 2.1.

 

Таблица 2.1 – Выбросы при загрузке угольной шихты в коксовую печь

 

 

2. Мероприятия по снижению выбросов

 

Применяемые за рубежом способы уменьшения пылегазовых выбросов, образующихся при  загрузке  печей [2],  основаны  на  отводе  в  газосборник  путем  инжекции  пара  или надсмольной воды под высоким давлением в стояк, а также отсосе газов из печи и очистке перед  выбросом  в  атмосферу.  Отсасывающее  и  газоочистное  оборудование  размещено  на углезагрузочном вагоне или стационарно установлено на земле.

1 – углезагрузочный  вагон;  2 – стояк;  3 – перепускной  трубопровод,  соединяющий загружаемую  коксовую  печь  4  с  соседней;  а  -  с  отводом  газов  через  стояки  загружаемой печи; б - дополнительным отводом через смежную камеру

Рисунок 2.1 – Система бездымной загрузки шихты путем гидроинжекции

 

На  новых  батареях  в  Германии  и  других  странах  бездымная  загрузка  шихты обеспечивается отсосом газов в газосборник путем гидроинжекции.

Для  печей  с  широкими  камерами  коксования  (масса  загружаемой  шихты  50 т)  при оптимальном  расположении  загрузочных  стояков  и  соответствующей  конструкции углезагрузочного вагона требуемая эффективность достигается при отводе газов через стояк загружаемой печи (рисунок 2.1,  а).  Для большей гарантии бездымности на коксовой стороне батареи  предусматривают  иногда  мини-стояки,  через  которые  загружаемая  печь  во  время загрузки  шихты  соединяется  со  смежной  печью  с  помощью  U-образного  перепускного патрубка (рисунок 2.1, б) для отвода части газов в газосборник через соседнюю камеру.

Широко применяются за рубежом  и комбинированные системы отсоса образующихся при  загрузке  газов:  в  газосборник  печи  и  стационарный  вытяжной  газопровод  на  верху батареи.

Для  этого  используются  модифицированные  углезагрузочные  вагоны,  оборудованные системами  сбора,  сжигания  и  передачи  газа,  которые  не  могут  быть  направлены  в газосборник, в стационарный газопровод. В процессе загрузки шихты углезагрузочный вагон с помощью специальных устройств подсоединяется к вытяжному газопроводу.

Такие  системы  предпочитают  также  внедрять  при  модернизации  коксовых  батарей, поскольку  оборудование  их  мини-стояками  на  коксовой  стороне  сопряжено  с  большим объемом  работ  на  перекрытии  батарей,  а  применение  гидроинженкции  с  отсосом  газов, образующихся  при  загрузке,  только  через  стояк  загружаемой  печи  не  обеспечивает требуемой бездымности.

Применение систем комбинированного отсоса образующихся при загрузке шихты газов в газосборник коксовой печи и стационарный вытяжной газопровод широко практикуется в Японии.  Системами  бездымной  загрузки  такого  типа  оснащены  практически  все  батареи. Бездымная  загрузка  осуществляется  путем  отсоса  части  запыленных  газов  в  газосборник печи  за  счет  инжекции  аммиачной  воды  в  стояк,  а  остального  количества  газов  после сжигания  - в  вытяжной  стационарный  газопровод,  проходящий  вдоль  коксовой  батареи (рисунок 2.2). Мощность инжекционной форсунки обычно выбирают так, чтобы обеспечить отсос в газосборник почти половины образующихся при загрузке газов.

Для  обеспечения  бездымной  загрузки  шихты  также  применяется  система гидроинжекции  (давление  надсмольной  воды  3,5  МПа);  отсос  газов  осуществляется  через загружаемую  и  соседнюю  камеры  коксования.  С  этой  целью  на  коксовой  стороне  батареи установлены мини-стояки, соединяемые попарно перепускной трубой. К концу процесса  загрузки  приводится  в  действие  клапан,  через  который  поступает  воздух  для вытеснения остаточных газов из перепускной трубы.

1 – камера  коксования;  2 – планирная  штанга;  3 – стояк;  4 – форсунка  для  инжекции аммиачной  воды;  5 – смолоотстойник;  6 – центробежный  отделитель;  7 – вытяжные  колпаки;  8 – камера  сжигания  запыленных  газов;  9 – емкость  с  водой;  10 – пылеосадитель;  11 – соединительный  клапан;  12 – стационарный  вытяжной газопровод;  13 – скруббер  Вентури;  14 – сгуститель; 15 – дымовая труба; I–оборудование,  монтируемое  на  углезагрузочном  вагоне;  II–оборудование, монтируемое на земле