Улавливание пыли в углеподготовительных цехах и при обогащении углей перед коксованием на обогатительных фабриках

В углеподготовительных цехах из углей, предназначенных для коксования, приготовляется угольная шихта заданного качества При этом в соответствии с технологической схемой выполняются следующие операции: прием, разгрузка и складирование углей, дозирование, дробление, сепарация и смешение компонентой шихты. Все эти операции, а также транспортирование углей и шихты сопровождаются выделением в окружающий воздух угольной пыли, количество которой зависит от влажности угля. При колебаниях влажности угля в пределах 7,0—8,5 % количество уносимой пыли практически постоянно и составляет при открытом складе угля без обработки штабелей связывающими веществами 350 г/т, при обработке штабелей раствором винилацетата или стиролбутадиеновой смолы 140 г/т, при наличии закрытого склада угля 60 г/т кокса. Приведенные удельные выбросы определены при 90%-ной очистке от пыли аспирационных выбросов при разгрузке, дроблении, дозировании и транспортировании углей. Таким образом, склад угля - основной источник пыли, определяющий выбросы всего цеха.

Радикальным мероприятием по снижению выбросов при складировании углей 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.

При разработке конструкций укрытий и аспирациснных систем особое внимание необходимо уделять вопросам уменьшения уноса пыли с аспирационным воздухом. Назначение аспирации - предотвратить выделение витающих фракций пыли из-под укрытий в производственные помещения, поэтому и отсасываться должны только эти фракции. С этой целью максимальные скорости движения воздуха в местах присоединения аспирационных воронок к укрытиям принимаются для порошкообразных материалов 0,5 м/с; зернистых 1; кусковых 2 м/с.

Одним из факторов, влияющих на запыленность воздуха производственных помещений, является уборка осевшей пыли с поверхностей полов, стен и оборудования. На коксохимических предприятиях наибольшее распространение получила мокрая уборка, что обусловлено взрывоопасными свойствами угольной пыли. Однакоопыт сухого пылеулавливания на ряде предприятий показывает, что в принципе можно производить и сухую уборку. В этом случае целесообразно использовать централизованные пылесосные установки с водокольцевыми вакуум-насосами. Это позволит из­бавиться от водно-шламового хозяйства, упростить эксплуатацию системы, но потребует устройства разветвленной сети коммуни­каций, очистки воздуха перед выбросом в атмосферу и решения вопросов утилизации уловленной сухой пыли.

Способ и тип аппарата для пылеулавливания определяются физико-химическими свойствами угольной пыли. До настоящего времени основным способом пылеулавливания остается мокрый. В связи с этим на предприятиях наиболее распространены центро­бежные скрубберы ЦС-ВТИ, скоростные промыватели СП-СИОТ, циклоны с водяной пленкой ЦВП; в ряде случаев применяются скрубберы МП-ВТИ, аппараты КМП, ПМ-35А, а также ориги­нальные конструкции, разработанные предприятиями. В последнее время появились ротоклоны ПВМ и аппараты МПР. 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.

Это подтверждает многолетний опыт эксплуатации сухих пылеуловителей на ряде предприятий (ОАО "Северсталь", АО "Испат-Кармет^м, ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат"). В частности, циклоны СИОТ успешно эксплуатируются на Губахинском заводе более 25 лет для обеспыливания аспирационного воздуха при подготовке и обогащении угля. Степень очистки составляет 70-84 %, что при фактической начальной запыленности < 200 мг/м³ вполне достаточно для достижения санитарных норм на выбросе в атмосферу. В циклонах диаметром 4000 мм после сушилок флотоконцентрата на АО "Западно-Сибирский металлургический комбинат" степень очистки достигает в среднем 88,5 % при колебаниях начальной запыленности от 10 до 130 г/м³ и расходе очищаемых газов от 43,2 до 61,3 тыс. м³/ч.

К перспективным методам следует отнести применение электрофильтров. Как известно, в угольной промышленности и на тепловых электростанциях широко применяются электрофильтры УВП (угольный, вертикальный, пластинчатый). В последнее время вместо этих электрофильтров выпускаются аппараты УВВ (унифицированный, вертикальный, взрывобезопасный). Электрофильтры УВВ — одно- и двухсекционные аппараты с активным сечением 8; 12; 16; 24 м² и максимальной производительностью 29; 43; 58 и 86 тыс. м³/ч соответственно. Они предназначены для улавливания угольной пыли с концентрацией до 60 г/м³ при температуре газа до 130 ⁰С.

Применение таких сравнительно дорогих аппаратов, как электрофильтры, экономически оправдано при больших масштабах очистки. Расход электроэнергии в электрофильтрах незначителен: от 0,1 до 0,3 кВт*ч на 1000 м³ газа. Отметим для сравнения, что расход электроэнергии на отсос и обеспыливание газов выдачи кокса составляет ~ 0,5 кВт • ч на 1000 м³ газа. В связи с этим целесообразно сооружать укрупненные централизованные системы, например для обеспыливания аспирационного воздуха закрытого склада угля или для очистки газов сушки угля. Примером такой централизации является установка из трех параллельно работаю­щих электрофильтров типа ЭГА2-58-12-6-3 для очистки аспирационного воздуха бункерной эстакады доменной печи № 5 ОАО"Северсталь". Общая производительность достаточно громоздкой установки ~ 1500 тыс. м³/ч; при начальной концентрации коксовой и агломерационной пылей 1,42 г/м³ остаточная запыленность 40— 60 мг/м³ (средняя степень очистки ~ 96,5 %).

При улавливании высокодисперсной (d_m= 1 мкм, ơ = 8) осмоленной угольной пыли из газа-теплоносителя системы скорост­ного нагрева угля производства формованного кокса опробованы зернистые фильтры. При фильтрации газа с температурой 250-290 ⁰С через неподвижный слой формованного кокса отмечена наиболее высокая эффективность улавливания пыли и смолы. Боль­шие габариты и относительно небольшая эффективность зернис­того фильтра, несмотря на его преимущества, не позволяют счи­тать его перспективным аппаратом для улавливания угольной пыли.

Более приемлемые результаты получены ВУХИНом при ис­пытаниях конических циклонов. Избыточный газ-теплоноситель разбавляли воздухом до содержания кислорода 3—7 % (объемы.), подогревали до 450-550 ⁰С, подвергали каталитической очистке от органических соединений в реакторе кипящего слоя, а затем направляли в циклон на очистку от пыли. Испытывались циклоны типа СДК-ЦН-33 и СДКН-33. Степень улавливания в них тонко­дисперсной пыли с концентрацией 4,8-6,9 г/м³ составила 90,6 и 89,7 %, а гидравлическое сопротивление 1,4 и 1,1 кПа соответ­ственно» Уловленная пыль представляет собой обессмоленные по­лукоксовые частицы плотностью 2,2 г/см³, фактически не слипа­ется. При выгрузке этой пыли при температуре ~ 300 ⁰С из цикло­нов обнаружена способность ее к самовозгоранию на воздухе. Это обстоятельство, а также высокая степень дисперсности пыли ука­зывают на необходимость применения специальных мер, направ­ленных на снижение температуры пыли и окомкование ее перед возвратом в шихту.

На АО "НЛМК" имеется опыт применения циклонов СК-ЦН-34 для обеспыливания аспирационного воздуха на закрытом складе угля. Степень улавливания угольной пыли в группах из трех циклонов диаметром 1,2 м составляет 96,8-97,0 % при потерях напора до 1,0 кПа.

Таким образом, наиболее эффективные технические решения проблемы улавливания угольной пыли - применение высокоэффективных сухих циклонов, а при проектировании новых предприятий децентрализованных систем с использованием электрофильтров.