Пылеподавление при тушении кокса и на коксосортировке

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. м³ 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. Сокращение выбросов твердых частиц в процессе мок­рого тушения 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 металлургическом заводе в Дуйсбург-Хукингене фирмы "Маннесманнререн-верке" коксовая батарея с печами объемом 70 м³ 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 м²) 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 (рис. 27). В каче­стве альтернативного варианта зонт может бытьподсоединен к вытяжномугазопроводу со стационарной обеспыливающей уста­новкой.

1-пылеулаввливающий зонт; 2-кокс из коксонаправляющей; 3-распределитель;

4-кокс; 5-чистый газ; 6-гидроцилиндры; 7-крышка с соплами; 8-скрубберы

Рисунок 27 - 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 м³/т кокса. Спо­соб тушения кокса под давлением впервые внедрен на заводе "Эрин" фирмы "Эшвейлер Бергверксферайн", установки такого типа имеются также во Франции и КНР.

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 %. Метод опробован на демонстрационной установке металлургического завода в Грендт-Сити фирмы "Нэшнл стил" (США), где в течение трех месяцев проведено 15 испытаний. Для обслуживания каждых шести печей батареи требуется один контейнер; длительность цикла пробега несущей автоплатформы для каждой выдачи кокса составила 7,5 мин.

В промышленном масштабе эта технология внедрена на ме­таллургическом заводе в Спарроус-Пойнте фирмы "Бетлихем стил" (США), на двух коксовых батареях. Технология обеспечивает сни­жение на 90 % выбросов при выдаче и тушении кокса.

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 применяют орошение кокса в процессе передачи на конвейер, ведущий к доменной печи, водой в количестве 0,5 % без добавления смачивателей.

С целью пылеподавления в помещениях УСТК и улучшения условий труда персонала на металлургическом заводе «Аугуст Тиссен» фирмы "Тиссен шталь" (Германия) внедрено обеспыливание кокса на выходе из УСТК в вибрационном обеспыливателе конст­рукции фирмы "Зибтехник" (ФРГ). Обеспыливатель представляет собой вибрационный пластинчатый грохот размером 6480х 1600 мм, над которым смонтирован стационарный пылеулавливающий зонт. При работе обеспыливателя с пропускной способностью 70 т/ч обеспечивается удаление 700 кг/ч пыли, содержащей 76,6 % частиц крупностью < 0,125 мм.

Преимущества УСТК перед мокрым тушением заключаются в утилизации тепла кокса с получением пара (на 1 т кокса получа­ют 0,4 т пара давлением 2,2 МПа и температурой 450 ⁰C) и более высоких прочностных характеристиках кокса. 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.

Конструкцией УСТК очистка от пыли газов свечей дымососа и форкамеры не предусмотрена. Однако значительное загрязнение атмосферы этими выбросами (удельные выбросы пыли составля­ют соответственно 5,7—11,5 и 17,6—28,8 г/м³ 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]. Поэтому необходиморазрабатывать мероприятия для борьбы не только с пылевыми выбросами» но и с выбросами СО.

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 (табл. 21).

Таблица 21 - 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 150-200⁰С. 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 (рис. 28).

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 28 - Схема аспирационных систем (а.с.)УСТК и коксосортировки (ОАО «НТМК»)

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.

Современные требования к созданию безотходного производ­ства предусматривают обязательное замыкание систем водоснаб­жения, что обусловливает необходимость обеспечения надежной работы пылеуловителей на оборотной воде. При улавливании кок­совой пыли после УСТК основными трудностями замыкания цикла орошения мокрых пылеуловителей являются: помимо наличия абразивных твердых взвесей, изнашивающих распыливающие уст­ройства, сильная карбонизация воды и образование в трубопро­водной арматуре шламопроводов отложений в виде волокнистых и корковых карбонатных структур, забивающих трубопроводы.

Кроме трудностей, связанных с переработкой шламовых вод, серьезным препятствием и применении способа мокрого улавли­вания коксовой пыли является плохая смачиваемость частиц. Оче­видно, существующие способы интенсификации процесса мокро­го пылеулавливания, связанные с добавлением в орошающую жид­кость различных смачивающих добавок и поверхностно-активных веществ, не могут обеспечить кардинальное решение этой пробле­мы из-за усложнения и удорожания шламового хозяйства.

Коксовая пыль по существующей классификации может быть, как правило, отнесена к классу крупнодисперсных. Это упрощает задачу обеспыливания аспирационного воздуха сухими методами. Крупность частиц пыли является следствием высоких скоростей отсоса воздуха из укрытий оборудования.

Поскольку конечной целью обеспыливания является обеспе­чение санитарных требований к качеству выбрасываемого в атмос­феру воздуха, предъявляются повышенные требования к степени очистки в системах пылеулавливания.