Защита атмосферы от вредных выбросов литейного производства

В литейных цехах имеются существенные источники неорганизо­ванных и организованных выбросов в воздух вредных газов и пыли. Чугунное и стальное литье производится в вагранках и дуговых электропечах.

Для предотвращения пылевыделения на пылящем оборудовании предусматривают различные по конструкции укрытия, из-под которых производят отсос воздуха. Такие вентиляционные системы называют аспирационными. Отсасываемый воздух перед выбросами в атмосферу должен подвергаться очистке. В этом воздухе, как правило, большое количество кремнийсодержащей пыли, а также частицы глинозема, доломита, известняка, угля и других веществ как в твердом, так и в газообразном состоянии. Для очистки аспирационного воздуха от пыли широко используются сухие и мокрые циклоны, рукавные тка­невые фильтры и другие аппараты, выбор которых зависит от разме­ра частиц пыли и ее количества.

Большое количество пыли и вредных газов поступает в воздух рабочей зоны и в атмосферный воздух от работающих вагранок. Ваг­ранки используются для выплавки чугуна. По конструкции они бы­вают открытого и закрытого типа.

Газопылевой поток, выходящий из вагранок, содержит больше всего оксида углерода (5—28 %), а также диоксиды углерода и серы, различные углеводороды, кремнезем и другие вещества, состав и ко­личество которых зависят от состава шихты и ее загрязнения. Напри­мер, по некоторым данным, на 1 т выплавляемого в закрытых ваг­ранках чугуна образуется 193 кг оксида углерода; 11,5 кг пыли; 0,4 кг диоксида серы; 0,7 кг углеводородов. При выпуске 1 т чугуна из ваг­ранки в ковш выделяется 126—130 кг оксида углерода, 18—22 г графи­товой пыли и некоторые другие вещества. Выбросы сернистого ангидрида зависят от содержания серы в шихте и коксе. Температура газов на выходе из вагранки может достигать 800-900⁰С.

В колошниковых газах вагранок обычно содержится до искрогасителя 20 г/м³ пыли и 15% окиси углерода. Из-за содержащейся в газах окиси углерода, они являются взрывоопасными.

Колошниковая пыль вагранок содержит 22-25% окислов железа, 28-31% окислов кремния, 3-4% окиси кальция, потери при прокаливании составляют 28-33%, остальное – прочие компоненты в небольших количествах. По дисперсности преобладает средняя пыль (до 62% при холодном дутье) с крупностью частиц 10-25 мкм.

Для обеспыливания ваграночных газов применяют сухие и мокрые газоочистные аппараты. На рис. 55 представлены схемы очистки ваграночных газов.

а-в сухих искрогасителях; б-в мокрых искрогасителях; в-в установках с трубами Вентури;

г-в сухих горизонтальных электрофильтрах; д-в рукавных фильтрах; 1-вагранка; 2-сухой искрогаситель; 3-мокрый искрогаситель; 4-инерционный пылеуловитель с орошением или полый скруббер; 5-труба Вентури; 6-инерционный шламоуловитель; 7-циклон; 8-дымосос; 9-дымовая труба; 10-устройство для дожигания оксида углерода; 11-полый скруббер; 12-электрофильтр; 13-патрубок для подсоса воздуха; 14-рукавный фильтр

Рисунок 55 - Схемы очистки ваграночных газов

Использование только сухих или мокрых инерционных и центробежных аппаратов не обеспечивает требуемую степень очистки. Необходимы комбинированные системы пылеулавли­вания, включающие сухие и мокрые аппараты на первой ступени, а на второй — рукавные фильтры, скрубберы Вентури, электрофильтры, мокрые и сухие искрогасители.

Наиболее простой способ очистки ваграночных газов от пыли состоит в применении искрогасителей, размещаемых на выходе газов из вагранки. Различают сухие искрогасители и мокрые. Искрогаситель — аппарат, близкий к полому скрубберу, но имеющий некоторые специфические особен­ности (рис. 56).

а-сухой; б-мокрый;

1-корпус искрогасителя; 2-конический отражатель; 3-отводящий трубопровод; 4-форсунка;

5-отвод газов от вагранки

Рисунок 56 - Общие виды искрогасителей

Орошающая жидкость в искрогасителе подается через каскадные форсунки, работающие на оборотной воде с высоким содержанием шлака. В сухих искрогасителях выпадение частиц пыли происходит за счет действия гравитационных и инерционных сил при выходе из трубы в камеру больших размеров или при поворотах газового потока. Эффективность сухих искрогасителей невысока и обычно не превышает 40-50%. Такие аппараты предназначены только для улавливания наиболее крупных фракций пыли. Действие мокрых искрогасителей основано на промывке газового потока распыленной водой. При этом частицы пыли смачиваются, коагулируют, утяжеляются и выпадают из газового потока, после чего их отводят в виде шлама вместе с водой. Эффективность мокрых искрогасителей несколько выше, но не превышает 60-85%. Конструкций искрогасителей много, две показаны на рисунке 56.

При двухступенчатой очистке ваграночных газов на первой ступени устанавливаются искрогасители и установки для дожигания оксида углерода, что позволяет уменьшить в 8—10 раз выброс пыли и в 40—100 раз оксида углерода. На второй ступени для вагранок с холодным дутьем используют циклоны различных конструкций, а с горячим дутьем — пенные аппараты или скрубберы Вентури.

В крупных вагранках целесообразно дожигать окись углерода с использованием выделяющегося тепла в специальных рекуператорах для подогрева воздуха, обычно не выше, чем до 160-190⁰С. Схема очистки газов открытой вагранки, предусматривает термическое дожигание СО, мокрую очистку газов от пыли и улавливание капельной влаги жалюзийными фильтрами при естественной тяге газового тракта. При наличии в газах диоксида серы воду подщелачивают, а для обезвоживания шлама применяют фильтр-прессы.

Для очистки ваграночных газов большой производительности применяют более сложные аппараты газоочистки – циклоны с промывкой, скрубберы Вентури, электрофильтры. За рубежом для очистки ваграночных газов применяют и тканевые фильтры.

Искрогасители и очистные устройства с водяными завесами обеспечивают эффективность соответственно 60 и 70 %; эффективность очистки газов в циклонах около 85 %. Наиболее эффективны скруббе­ры Вентури с фильтрами или электростатическими ловушками, кото­рые обеспечивают степень очистки ваграночных газов 95—99 %.

При очистке отливок выделяется значительное количество абразив­но-металлической пыли, для удаления которой применяются кожухи-пылеуловители (рис. 57). Принцип работы такого пылеуловителя заключаются в том, что через центральное всасывающее окно воздух поступает в верхнюю и нижнюю часть кожуха. Из верхней части под действием разрежения, создаваемого аспирационной системой, он про­ходит в отсасывающие торцевые каналы, а оттуда через вытяжной патрубок в систему. Из нижней части воздух удаляется, захватывая особой абразивно-металлическую пыль, в вертикальный канал, где крупные частицы пыли выпадают, оседают в выдвижной ящик, а мел­кая пыль вместе с воздухом поступает через вытяжной патрубок в аспирационную систему.

1-выдвижной ящик для сбора пыли; 2-абразивный круг; 3-вертикальный канал; 4-всасывающее окно; 5-телескопическое соединение; 6-подвижной подручник; 7-зона резания; 8-защитный щиток; 9-защитный экран; 10-перегородка; 11-торцевой канал; 12-корпус; 13-вытяжной патрубок

Рисунок 57 - Кожух-пылеуловитель

Кроме выбросов из вагранок в литейном цехе происходит выделение вредных выбросов, которые улавливаются, очищаются и удаляются аспирационными системами.

Некоторые технологические процессы литейного производства зат­рудняют осуществление аспирационной вентиляции, так как на стенках аспирационного и пылеулавливающего оборудования откладывается влажная слипающаяся пыль. Уменьшить прилипающую способность пыли возможно путем нанесения на поверхность аспирационных сис­тем гидрофобной эмали или лакокрасочных покрытий. Применение теплоизоляции воздуховодов, обогрев их, например, гибкими электри­ческими нагревательными лентами, правильный подбор скоростей воз­духа позволяют исключить зарастание воздуховодов пылевидными отложениями.

Очистка аспирационного воздуха, содержащего налипающие пыли, производится в мокрых и инерционных аппаратах, а также в зернистых и цепных фильтрах, где предусмотрена возможность очистки внутрен­ней полости аппарата от пыли.