Снижение выбросов на коксохимическом предприятии

Длина рампы зависит от количества обслуживаемых печей и обычно колеблется в пределах 50—70 м. Большое значение имеет угол наклона рампы. При крутом наклоне кокс скатывается книзу и не ложится равномерным слоем по поверхности рампы, что препятствует его охлаждению. При малом наклоне кокс плохо сходит с рампы, и приходится сталкивать его вниз вручную. Опытами установлено, что наиболее благоприятным является угол наклона 27—28° (градусов). При этом кокс ложится по рампе равномерным слоем и легко сползает вниз. 

По нижней кромке рампы устанавливаются затворы, задерживающие кокс. Затворы изготовляются из круглого или полосового железа и имеют вид установленной вертикально решетки. С помощью шарнирного устройства и контргрузов затворы могут поворачиваться и подниматься нижним концом Кверху. При этом между нижним краем затвора и нижней кромкой рампы образуется щель, через которую кокс сползает с рампы и падает на установленный вдоль нее ленточный транспортер. Управление затворами ручное и производится с обслуживающей площадки, расположенной над транспортером вдоль рампы. Этим транспортером кокс по наклонному мосту доставляется на верхний этаж коксосортировки.

2. Выбросы при тушении кокса

 

 

Процесс  мокрого  тушения  кокса  в  его  обычном  аппаратурном  оформлении чрезвычайно сложен с точки зрения очистки выбрасываемой парогазовой смеси. В течение 1 - 2  мин  из  тушильной  башни современного  коксохимического  завода  выбрасывается  в атмосферу  около  20  тыс.  водяного  пара,  объем  которого  увеличивается  из-за  подсоса окружающего  воздуха.  Использование  загрязненной  воды  для  тушения  кокса  приводит  к увеличению  выбросов  вредных  веществ.  Так,  при  использовании  чистой  воды  количество выбрасываемых  в  атмосферу  твердых  частиц  составляет  0,23-1,13  кг/т  кокса,  а  при применении  сточных  вод  0,68- 2,26  кг/т  кокса.  Удельный  вынос  пыли  на  1  т  кокса увеличивается  на  0,4  г  при  увеличении  сухого  остатка  в  циркулирующей  воде  на  0,1  г/ч. Данные по выбросам вредных веществ при мокром тушении кокса приведены в таблицах 4.1 – 4.3.

 

Таблица 4.1 – Выбросы при тушении кокса под тушильной башней

 

 

 

Таблица 4.2 – Выбросы при тушении кокса в тушильном вагоне

 

Таблица 4.3 – Выбросы при тушении кокса на коксовой рампе

 

 

3. Мероприятия по сокращению выбросов при тушении кокса

 

 

Сокращение  выбросов  твердых  частиц  в  процессе  мокрого  тушения [2] при  обычном аппаратурном  оформлении  достигается  устройством  специальных  каплеотбойников  либо дополнительных ярусов распыления воды через форсунки.

На металлургическом заводе фирмы «Бритиш стил» в Порт-Толботе тушильная башня, выполненная из армированного бетона и футерованная плотным кислотоупорным кирпичом, заканчивается деревянной трубой с устройством для задержания твердых частиц.

На металлургическомзаводе в Дуйсбург-Хукингене фирмы «Маннесманнререн-верке»коксовая батарея с печами объемом 70 оборудована тушильной башней, представляющей собой боковую вытяжную деревянную трубу со стальной обшивкой высотой 40 м. Площадь поперечного  сечения  башни  в четыре  раза  больше  площади  тушения,  что  обеспечивает снижение скорости паров на выходе и количества выбрасываемой пыли.

Коксотушильная машина на этом заводе представляет собой короб (площадь открытой поверхности  36  )  с  массивными  наружными  стенками  и  внутренней  емкостью, образованной  подвесными  панелями  из  износостойкого  материала.  В  нижней  части наклонного  днища  внутренней  емкости  имеются  водопроницаемые  затворы,  наружные затворы коксотушильной машины закрываются герметично. Для обеспечения эффективного тушения  большой  (до  43  т)  массы  кокса  в  машине  предусмотрена  подача  воды  сверху  и снизу.  Сверху  вода  разбрызгивается  через  размещенные  сбоку  сопла,  а  снизу  - через расположенные  в  двойном  днище  форсунки.  Для  экологической  защиты  за  рубежом разрабатываются  и  внедряются  принципиально  новые  способы  мокрого  тушения.  В  ФРГ фирмой  «Эшвейлер  Бергверксферайн» разработан  способ  тушения  кокса  под  давлением. Система состоит из тушильного вагона, узкого зонта, соединенного с коксонаправляющей и подключенного  к системе  обеспыливания, и  станции  тушения.  Когда  тушильный  вагон установлен  для  выдачи,  контейнер  вагона  поднимается  вплотную  к  зонту.  В  то  же  время телескопический  газоход,  идущий  от  верхней  части  зонта,  присоединяют  к  двум  обычным скрубберам,  расположенным  на  шасси тушильного  вагона  (рисунок 4.1).  В  качестве альтернативного  варианта  зонт  может  быть  подсоединен  к  вытяжному  газопроводу  со стационарной обеспыливающей установкой.

1 - пылеулавливающий зонт; 2 - кокс из коксонаправляющей; 3 - распределитель; 4 - кокс; 5 - чистый газ; 6 - гидроцилиндры; 7 - крышка с соплами; 8 - скрубберы

Рисунок 4.1 - Схема процесса тушения кокса под давлением

 

Подсосы  воздуха  минимальны,  поэтому  объем  отсасываемых  газов  может  быть уменьшен  на  20%  от  обычно  отводимого  в  системе  беспылевой  выдачи  типа  «Министер Штайн». Расход воды на тушение составляет 0,6-0,7 /т кокса. 

В  США  фирмой  «Кресс»  разработаны  способ  косвенного  охлаждения  кокса  водой  и оборудование  для  беспылевой  выдачи.  Выдача  кокса  из  печи  производится  в  стальной контейнер,  идентичный  по  форме  и  размерам  камере  коксования  и  установленный  на автомобильной  платформе.  По  мере  продвижения  горячего  коксового  пирога  из  камеры коксования в контейнер производится орошение контейнера водой. По окончании выдачи и удалении  выталкивающей  штанги  из  печи  скользящая  дверь  контейнера  закрывается  и производится  автоматическое  уплотнение  его  с  помощью  водоохлаждаемого  и водозаполненного уплотнения из эластомера.

Заполненный коксом контейнер транспортируется затем от печи к тушильной станции, где  он  по  роликам  перекатывается  с  автомобильной  платформы  на  специальный  стеллаж, вмещающий  несколько  контейнеров.  Процесс  охлаждения  кокса  водой,  стекающей  по герметичным стенкам контейнера, продолжается здесь до тех пор, пока температура кокса не снизится  ниже  точки  повторного  воспламенения  его  (~  2,5  ч).  Затем  контейнер  с  охлажденным  коксом  вновь  перегружается  на  автомобильную  платформу  и  транспортируется  к модифицированной  коксовой  рампе,  оборудованной  дверью  гильотинного  типа  с уплотнением,  что  предотвращает  выбросы  пыли  в  атмосферу  при  разгрузке  кокса.  Платформа  наклоняет  контейнер  к  рампе  для  облегчения  схода  кокса  из  него.  С  рампы  кокс самотеком поступает на коксосортировку, а пустой контейнер транспортируется для приема кокса из очередной разгружаемой печи.

Основным преимуществом этого способа является возможность получения абсолютно сухого  кокса,  поскольку  при  охлаждении  он  не  контактирует  с  водой. Физическое  тепло кокса  передается  путем  конвекции  водоохлаждаемым  стенкам  контейнера  и  может  быть легко  утилизировано  для  различных  производственных  целей.  Благодаря  мягкому  режиму охлаждения  и  отсутствию  промежуточных  перегрузок  улучшаются  структурные  и прочностные свойства кокса, сокращаются потери от измельчения. Полностью устраняются выбросы в атмосферу от выдачи до сортировки кокса.Капитальные  затраты  на  такую  систему  снижаются  на  80%,  поскольку  не  требуется коксонаправляющей,  тушильного  вагона,  тушильной  башни  и  другого  оборудования,  а выход  кокса  повышается  на  12-15%.  Для  обслуживания  каждых  шести  печей  батареи требуется один контейнер; длительность цикла пробега несущей автоплатформы для каждой выдачи кокса составила 7,5 мин.

При сухом тушении кокса экологические проблемы связаны с необходимостью сброса в  атмосферу  избыточной  части  циркулирующего  охлаждающего  газа,  содержащего  8-14% СО  и  загрязненного  коксовой  пылью.  Кроме  того,  повышается  концентрация  пыли  на трактах  коксоподачи  и  в  отделении  коксосортировки,  в  связи  с  чем, возникает необходимость  в  усиленной  аспирации  этих  помещений  и  очистке  большого  объема вентиляционных выбросов.

Для  снижения  пылевыделения  на  коксосортировке,  конвейерах  кокса,  загрузочных устройствах доменной печи при использовании кокса сухого тушения в Японии, например, применяют  орошение  кокса  в  процессе  передачи  на  конвейер,  ведущий  к  доменной  печи, водой в количестве 0,5% без добавления смачивателей. В составе УСТК имеются два источника организованных выбросов в атмосферу: свеча избыточного  инертного  газа  после  дымососа  и  свеча,  через  которую  выбрасываются  газы, выделяющиеся  из  кокса  в  форкамере.  Значительное  загрязнение  атмосферы  этими выбросами  (удельные  выбросы  пыли  составляют  соответственно  5,7-11,5  и  17,6-28,8  г/потушенного  кокса)  требует  разработки  мероприятий  по  их  сокращению.  Кроме  пыли, выбросы  свечей  УСТК  содержат  значительное  количество  СО  (до  5  и  18%  (объемн.) соответственно из свечи дымососа и форкамеры).

Внедрение  сухого  тушения  кокса  на  отечественных  коксохимических  заводах необходимо, прежде  всего  потому,  что оно позволяет  улучшить  качество  кокса  в  условиях непрерывно ухудшающейся сырьевой базы коксования. Однако в современном исполнении установки  сухого  тушения  кокса  выбрасывают  в  атмосферу  большее  количество  вредных веществ,  чем  тушильные  башни  при  мокром  тушении  кокса  биохимически  очищенной сточной водой (таблица 4.4).

 

Таблица 4.4 - Выбросы вредных веществ в атмосферу при сухом и мокром тушении кокса

Однако, одним  из  достоинств  способа  сухого  тушения  кокса  в  экологическом отношении является то, что выбросы на этих установках носят организованный характер и могут быть подвергнуты очистке, благодаря чему достигается общее сокращение удельных выбросов в атмосферу при производстве кокса.

Температура  кокса  после  УСТК  достигает  150-200 °С.  При  транспортировании, перегрузках,  грохочении  такого  кокса  происходит  интенсивное  пылевыделение,  поэтому технологическое  оборудование  снабжают  аспирационными  установками.  Назначение аспирационных  систем  - создание  благоприятных  условий  труда  по  содержанию  вредных веществ  в  воздухе  производственных  помещений  путем  предотвращения  выделений  из неплотностей  технологического  оборудования.  Аспирационные  системы  располагают  в соответствии с технологической схемой УСТК и сортировки кокса сухого тушения (рисунок 4.2).

1 - камера УСТК; 2 - а.с. узла загрузки УСТК (скруббер  ЦС); 3 - а.с. узла выгрузки УСТК (группа  циклонов ЦН, скруббер ЦС); 4 - а.с. перегрузочного узла (группа циклонов,  скруббер КМП);  5 - дутьевой  вентилятор  станции обеспыливания  кокса;  6 - а.с.  валкового  грохота (коллектор  ВК,  скруббер  КМП);  7 - а.с.  инерционного  грохота  (коллектор  ВК,  скруббер КМП);               8 - а.с. узла погрузки кокса в вагоны (группа циклонов ЦН, скруббер КМП)

Рисунок 4.2 - Схема аспирационных систем (а.с.) УСТК и коксосортировки

В  состав  аспирационных  систем  включают  сухие  и  мокрые  пылеуловители.  При выгрузке  горячего  кокса  из  камер  УСТК  выделяется  много  пыли,  поэтому  обычно применяют двухступенчатую схему очистки. В качестве первой степени используют группы циклонов типа ЦН-15, имеющие достаточно высокую эффективность пылеулавливания (87-97%) при  умеренном  гидравлическом  сопротивлении  (0,35-1,15  кПа).  На  второй  ступени пылеулавливания  устанавливают  скрубберы  ЦС-ВТИ.  Фактическая  степень  улавливания пыли  в  них  - от  60  до  90%  и  определяется  в  основном  расходом  орошающей  жидкости  и качеством ее распыления.

Коксовая пыль по существующей классификации может быть, как правило, отнесена к классу  крупнодисперсных.  Это  упрощает  задачу  обеспыливания  аспирационного  воздуха сухими методами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫВОДЫ

 

Коксохимическое производство характеризуется большим количеством выбросов. Одними из основных источников выбросов в атмосферу является углеподготовка, загрузка угольной шихты в коксовую печь, выгрузки кокса из печи, его тушения и сортировки.

Рассмотрены следующие мероприятия по снижению выбросов:

1. Для углеподготовки предложено сооружение  закрытого  склада  с  эффективными  системами  аспирации  и  пылеулавливания,  устройством  приточной  вентиляции;  блокировкой технологического  оборудования  с  аспирационными  системами;  регулярной  уборкой помещений  и  оборудования  от  осевшей  пыли;  систематическим  контролем  за  состоянием воздуха производственных помещений.
2. предложен способ бездымной загрузки угольной шихты в коксовую печь, основаный  на  отводе газов  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. 
3. предложены несколько вариантов  систем  беспылевой  выдачи  кокса: пылеотсасывающие  зонты  над  коксонаправляющей  и  тушильными  вагонами;  перекрытия над рельсовым путем тушильного вагона; комбинированные системы беспылевой выдачи и тушения кокса. В качестве пылеуловителей предложенно  применять  скрубберы  Вентури, тканевые фильтры, мокрые или сухие электрофильтры.
4. для сокращения  выбросов  твердых  частиц  в  процессе  мокрого  тушения при  обычном аппаратурном  оформлении предложено достич устройством  специальных  каплеотбойников  либо дополнительных ярусов распыления воды через форсунки. При сухом тушении кокса на установке УСТК предложено снабжать технологическое  оборудование  аспирационными  установками. Уловленные газы отправляются на двухступенчатую систему очистки, состоящую из группы циклонов, скрубберов.