Виды пылеулавливателей

Для улавливания пыли и газов, поступающих в окружающую среду, на отечественных металлургических предприятиях сегодня используют различные очистные системы мокрого и сухого способов очистки, однако зачастую достаточно устаревших конструкций. Срок эксплуатации газоочистного оборудования на многих металлургических заводах страны давно истек и составляет 30-40 лет.

Проведение ремонтов на действующих газоочистных установках не всегда оправданно, так как не позволяет обеспечить достаточно высокие современные требования к очистке промышленных выбросов.

Развитие газоочистных технологий в последние годы позволяет применять преимущественно высокоэффективные пылеуловители. В первую очередь, это рукавные фильтры, затем электрофильтры и мокрые пылеуловители (скрубберы Вентури). В настоящее время ведущее положение занимают рукавные фильтры. При увеличении коэффициента пылеулавливания от 98 до 99% стоимость электрофильтров значительно возрастает (приблизительно на 20%), а у мокрых пылеуловителей цена оборудования остается неизменной, зато резко возрастает количество потребляемой электроэнергии. В то же время, стоимость и потребляемый объем энергии рукавных фильтров с увеличением эффективности пылеулавливания не меняются, что делает их наиболее привлекательными с точки зрения эксплуатации.

Использование мокрых способов улавливания пыли, в частности, скрубберов Вентури, характеризуется не только большими энергетическими затратами, но и наличием стоков, необходимостью защиты аппаратуры от коррозии и устранения отложений на стенках аппаратов и трубопроводов, а также необходимостью создания оборотных систем подачи воды в пылеуловитель. Размер частиц, улавливаемых в скрубберах, составляет от 0.2 мкм и выше. Степень очистки может достигать 96-98%, удельный расход орошаемой жидкости находится в пределах 0.5-6 л/куб. м, что обуславливает необходимость большого перепада давления (10-20 кПа) и, как следствие, значительных затрат на очистку газа.

Среди распространенных сухих способов очистки промышленных газов от пыли наибольшая эффективность улавливания тонкодисперсных частиц (до 5 мкм) достигается практически только при использовании рукавных фильтров и электрофильтров.

Установки пылеулавливания с применением электрофильтров характеризуются меньшим энергопотреблением, но для их сооружения требуются значительные капитальные затраты. При этом, электрофильтры чувствительные к параметрам очищаемых газов, при их колебании может снижаться эффективность аппаратов.

Электрофильтры применяются при температурах газов до 300-400⁰С и являются наиболее экономичными при объемах газов более 500 тыс. куб. м/ч. В то же время, специалисты не рекомендуют применять электрофильтры при необходимости получения запыленности газа на выходе менее 500-100 мг/куб.м. Степень очистки газов достигает 98%. При использовании электрофильтров предъявляются достаточно высокие требования безопасности, поскольку велика вероятность поражения работников электротоком в случае несоблюдения требований охраны труда при их эксплуатации. Поэтому рукавные фильтры здесь имеют определенное преимущество перед электрофильтрами.

При использовании рукавных фильтров обеспечивается остаточная запыленность ниже 5-10 мг/куб. м независимо от свойств улавливаемой пыли; работа проводится в широком диапазоне очищаемого газа. Степень очистки составляет 99% и более, особенно пыли с высоким электрическим сопротивлением, улавливание которой в электрофильтрах происходит недостаточно полно. Расход энергии составляет 2-2.5 кВт/ч на 1000 куб. м очищаемых газов. Низкие капитальные затраты и умеренные эксплуатационные расходы – еще один плюс таких устройств. Применение синтетических тканей в качестве фильтровальных материалов для фильтров позволяет использовать их при температурах выше 140⁰С. При этом, такие ткани более долговечны по сравнению с натуральными шерстяными и хлопчатобумажными тканями.

Особый интерес представляют рукавные фильтры с импульсной продувкой. Они применяются для очистки газов объемом 500 тыс. куб м. и более и температурах около 150⁰С с использованием синтетических фильтровальных материалов, что обеспечивает высокую степень очистки при значительных удельных нагрузках (4-6 куб. м/кВ. м*мин). Другими преимуществами таких фильтров являются отсутствие подвижных частей, простота обслуживания, надежность действия и длительный срок службы рукавов (до 20-24 месяцев).

На украинских металлургических предприятиях при модернизации производств сегодня зачастую устанавливают электрофильтры, реже – рукавные фильтры.

Считается, что начало процессу постоянного уменьшения загрязняющих веществ в металлургии Украины было положено более 20 лет назад – в 1987 году. Тогда на «Криворожстали» на еще действовавшей доменной печи № 4 были установлены первые электрофильтры вместо неэффективных батарейных циклонов. На тот момент это было поистине революционное достижение, и опыт «Криворожстали» стали перенимать другие предприятия страны. В 1989 году на доменной печи № 6 батарейные циклоны заменили на мокрую аспирацию с трубами Вентури. В 2003 году на мокрый способ очистки перешли и на доменной печи № 5. Сегодня системы, которые очищают выбросы по принципу индукции, действуют и на доменной печи № 9.

Однако в настоящее время экологические требования возросли, и этих мощностей уже недостаточно, поэтому на всех доменных печах предприятия планируется только сухая очистка пылегазосодержащих выбросов. Так, при реконструкции с модернизацией доменной печи № 8 в 2008 году аспирационная система печи была заменена на новую – более эффективную. С помощью электрофильтра были локализированы выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от неорганизованного источника литейного двора с эффективностью очистки до 99%. В планах значилась модернизация с установкой современных аспирационных систем доменных печей № 6, 7 и 5.

По сведениям пресс-службы ОАО «Арселор Миттал Кривой Рог», в 2009-2010 годах, согласно договору с ЗАО «Альстом Пауэр Ставан» (г. Москва), были закуплены современные пылеочистные аппараты – электрофильтры, которые в данный момент хранятся на предприятии. Однако фильтры еще не установлены. В 2011 году во время проведения капитального ремонта 1-го разряда доменной печи № 6 в доменном цехе № 1 запланировано выполнить реконструкцию установок очистки газа от литейного двора и подбункерного помещения с установкой фильтров. Эффект от внедрения будет определен после запуска печи в работу и вывода печи на полную мощность.

Новая доменная печь № 5 на Енакиевском металлургическом заводе (введена в эксплуатацию в 2007 году) также оборудована современной системой аспирации для бункерной эстакады и литейного двора. Очистка аспирационных газов осуществляется двумя электрофильтрами производства чешской компании ZVVZ; запыленность на выходе составляет не более 50 мг/куб. м. В строительство новой доменной печи № 3 также заложено оборудование современной системы аспирации литейного двора и бункерной эстакады, которая позволит снизить выбросы в атмосферу до 50 мг/куб. м (примерно на 40%). Очистка аспирационных газов будет проводиться аналогичными современными электрофильтрами.

При реконструкции в 2006 году доменной печи № 2 на МК «Азовсталь» была введена в эксплуатацию система аспирации, включающая в себя электромагнитный фильтр, значительно снижающий уровень запыленности газов (до 50 мг/куб. м). В настоящее время создаваемый электрофильтром магнитный слой не только снижает ежегодные выбросы пыли в атмосферу на 600 т, но и, удерживая железную пыль, позволяет пускать ее обратно в производство. В ближайшем будущем «Азовсталь» планирует оборудовать подобными системами аспирации все доменные печи.

Аспирационная установка в комплекте с рукавным фильтром впервые в Украине была смонтирована в 2000 году на доменной печи № 3 ОАО «Запорожсталь». Система позволяет улавливать пылевые выбросы при производстве чугуна с эффективностью 99,5%. Выполнение мероприятия позволило снизить выбросы пыли в атмосферу на 4200 т/год. Позже аналогичная система была установлена и на доменной печи № 2. В сентябре 2007 года на предприятии была введена в эксплуатацию аспирационная установка (два электрофильтра) очистки выбросов хвостовых частей агломашин. Улавливание и возврат в производство агломерационной пыли составляет порядка 2500 т.

ОАО «ДМЗ» и ЗАО «Донецксталь» – металлургический завод» также ежегодно выделяют значительные денежные средства на охрану окружающей среды и реализацию природоохранных мероприятий. Так, благодаря оборудованию литейного двора введенной в эксплуатацию в 2007 году доменной печи № 1, а также доменной печи № 2 системой газоочистки с рукавным фильтром сокращение объема выбросов вредных веществ в атмосферу составило за 2009 год около 1500 т.

На «ММК им. Ильича» в ближайшем будущем также планируется реконструкция газоочисток за агломашинами № 2 и 3 с установкой электрофильтров взамен существующих морально и физически устаревших батарейных циклов. Предполагается, что содержание пыли в дымовых газах после реконструкции газоочисток не превысит нормативной величины – 50 мг/куб. м. Выбросы пыли в атмосферу, при этом, снизятся на 4250 т/год.

Заключение

За последние годы на всех предприятиях металлургического производства нашли применение новые технологические и конструктивные решения, направленные на

1. Снижение вредных выбросов и совершенствование газоочистных аппаратов и установок за счёт:

- подавления выноса пыли из технологических агрегатов и пылеулавливающих аппаратов путём наложения электрического поля;

- применения магнитных полей для улавливания ферромагнитных пылей;

- расширения диапазона температур очищаемых газов в рукавных фильтрах на основе создания тканей, эффективно и длительно работающих при температурах до 500 ⁰С в кислых и щелочных средах;

- разработки конструкций электрофильтров, способных эффективно и устойчиво работать при температурах 600-700 ⁰С и выше;

- предотвращения образования отложений и повышения коррозионной стойкости в газоочистных аппаратах мокрого типа;

- разработки сухих систем очистки доменного газа с использованием его потенциальной энергии в газовых утилизационных турбинах;

- снижения запылённости газа при кислородной продувке в конверторах;

- тонкой очистки и использования конверторного газа в качестве топлива;

- разработки методов очистки газов от газообразных компонентов на основе превращения последних с помощью химического воздействия на аэрозоль;

- сухой очистки ферросплавного газа и использования его в качестве топлива;

- использования электрофильтров для изменения химического состава прошедших через него газов в условиях коронного разряда;

- разработки дешёвых и эффективных систем для улавливания вредных газообразных элементов из отходящих газов металлургических агрегатов;

- повышения эффективности работы пылеулавливающих агрегатов в условиях создания пульсирующего потока газа;

- повышения эффективности работы пылеулавливающих аппаратов путём предварительной коагуляции мелкодисперсной пыли;

- разработки оптимальных схем газоочисток с рециркуляцией газовых потоков.

2. Повышение уровня безотходности производства.

Отходы металлургического производства, выделяющиеся в атмосферу, можно разделить на три группы: пыли, газы и пары, потери тепла. В ряде случаев эти отходы могут быть значительно сокращены, однако это не всегда удаётся достичь. Уровень безотходности данного производства может быть повышен путём использования его отходов в смежных производствах или путём продажи на сторону. Так, доменную пыль можно использовать в агломерационном производстве как добавку в шихту; серосодержащие газы при определённых условиях можно использовать для производства серной кислоты; тепло уходящих газов печей – для выработки пара и т.д.

Наиболее остро стоит проблема утилизации цинк- и свинецсодержащих железорудных материалов. Одним из перспективных методов переработки цинк- и свинецсодержащих пылей является их окускование с последующей плавкой. В этом случае содержание цинка в пыли повышается до 20 %, свинца – до 2-3 %, что превращает её в исходное сырьё для цинковых заводов. По другой технологии цинксодержащую пыль брикетируют в смеси с коксовой мелочью и цементной связкой и загружают на поверхность расплавленного чугуна. Степень извлечения железа из пыли в чугун составляет 65 %, в переход цинка в возгоны – 98 %.

Металлургические шлаки представляют собой ценное сырьё для производства строительных материалов (шлаковой пемзы, шлакоситаллов, шлакового щебня, минераловатных изделий и др.), являющихся более дешёвыми и прочными, чем полученные из природного сырья.

3. Создание энерготехнологического производства бездоменного и бескоксового получения чугуна и стали.

В чёрной металлургии в последнее время большое внимание уделяется бескоксовой металлургии железа – процессу не только превосходящему доменный по технико-экономическим показателям, но и позволяющему значительно снизить вредное влияние предприятий чёрной металлургии на окружающую среду. Согласно технологической схеме этого процесса, полученный обогащением бедных руд магнетитовый концентрат (> 70 % Fe) в виде порошка смешивается с бентонитом и известняком, выполняющим в процессе роль флюса, и передаётся в окомкователь для получения железнорудных окатышей (d = 10 мм). Сырые окатыши затем упрочняются обжигом, и оксиды железа восстанавливаются природным газом, конвертированным отходящими из шахтной печи газами. При температурах 1000 – 1100 ^оС идёт образование губчатого железа (95 % Fe, 1 % C); окатыши охлаждают и передают на дуговые электропечи на плавку. Шламы процессов газоочистки направляют в отстойники для пульпы, используемой в качестве сырья для получения окатышей.

Энерготехнологический процесс газлифтного варианта бескоксового получения чугуна из окисленных железных руд является экологически чистой энергосберегающей комбинированной технологией. Основой процесса является непрерывная восстановительная плавка при 1500-1600 °С в плавильном агрегате при условии газлифтного перемешивания шлакового расплава с условием подачи сырья (уголь и руда) в барботируемый шлаковый расплав. В этом режиме реализуется процесс интенсивного тепломассообмена. В качестве восстановителя могут использоваться угли различной стадии метаморфизма. Железосодержащее сырье не требует предварительного агломерирования. Плавка может проводиться с получением чугуна содержащего углерода 2-3 %. Извлечение железа из сырья в чугун составляет более 98%. Технология предусматривает получение наряду с чугуном концентратов цинка, свинца, титана, ванадия, в случае железомарганцевых руд - ферромарганца и т.п. Получаемый непрерывно пар можно направить для производства электроэнергии. Шлак используется для получения минеральной ваты, черепицы, брусчатки, теплоизоляционных плит, кирпича. При этом промышленное развитие отдельных производств может быть организовано как на базе существующих технологий, так и путем создания новых нетрадиционных технологий, обеспечивающих комплексное использование сырья и переход на безотходные или малоотходные экологически чистые процессы. Эти технологии могут быть созданы на стыке различных производств, например, топливно-энергетической промышленности и черной металлургии путём совмещения в одном комплексе технологии газификации угля и бескоксового получения чугуна. Проведенные промышленные эксперименты показали перспективность в определенных условиях данного способа переработки твердого топлива и рудного сырья с получением восстановительного газа.

Дата добавления: 2015-08-09