Проектирование аппаратов пылегазоочистки
3иганшин M.H
Экопресс ЗМ, 1989 г.
2.2.2. Характеристики выбросов литейных производств
Основными источниками загрязнения атмосферы в литейных производствах являются плавильные печи, участки приготовления формовочных и стержневых смесей, цеха розлива металла и очистки литья. Для плавки металла используются доменные, кислородные, дуговые и индукционные печи, а также вагранки открытого и закрытого типов. Доменные печи конструктивно представляют собой вертикальные шахты высотой до 30 м и диаметром до 7 м. Они предназначены для производства сырого чугуна из железной руды и металлолома. Побочным продуктом реакции восстановления железа из руды является доменный (колошниковый) газ, имеющий следующий приблизительный состав (в % по объему): СО -30; К, -1,5; СН4 - 0,5; С02 - 13; NOx- 0,02; остальное - азот и кислород. Кроме того, в газе могут содержаться оксиды серы, фосфора и ряда других элементов, концентрации которых в зависимости от состава руды и других ингредиентов сырья могут изменяться в широких пределах.
Доменный газ имеет теплоту сгорания порядка 4000 кДж/м3 и в определенной степени используется для обогрева сушил, коксовых печей, воздухонагревателей.
В кислородных конвертерах выплавляют сталь из сырого чугуна, продувая расплав сырья воздухом, обогащенным кислородом или кислородными смесями. При разуглероживании чугуна выделяются оксиды (II и IV) углерода СО и СО,. Частично окисляются также сера и фосфор, содержащиеся в чугуне. Концентрация СО в конвертерных газах достигает 70% об. Поэтому современные конвертеры оборудуются системой дожигания, после которой содержание СО не превышает 0,5% об. Концентрация NOxв выбросах находится в пределах 0,02...0,03% об., а содержание оксидов серы, фосфора и других элементов зависит от состава сырья.
Вагранки служат для плавки сырого чугуна и чугунного лома. Полученный расплав разливают в формы. По конструкции вагранки представляют собой вертикальные шахтные печи высотой порядка 10 м и диаметром 1 ...2 м. По составу ваграночные газы аналогичны доменным, но более разбавлены воздухом. В научно-технической литературе данные о выделениях загрязнителей в различных типах вагранок обычно приводятся на тонну выплавляемого чугуна (см. например,[14]).
Необходимо иметь в виду, что такие данные можно использовать для подсчета валовых выбросов загрязнителей в течение длительного периода времени, а информации о динамике выделения в процессе плавки они не несут. Сведения о секундных выбросах, необходимые для расчегов очистных устройств, могут быть получены только по результатам обследований устройств, аналогичных проектируемым. На рис.2.1 приведены результаты исследований характеристик ваграночных газов для вагранки производительностью 1,65 т/ч. Их сравнение по оксиду углерода с отмеченными выше литературными данными показывает, что они различаются более чем на 2 порядка. Возможно, в [14] приведен теоретический выход СО при газификации кокса без учета его сгорания в вагранке.
Значительная неравномерность концентраций токсичных веществ в различных режимах работы вагранок вызывается, кроме прочих причин, колебаниями расходов продуктов сгорания, которые в свою очередь обусловлены изменениями сопротивления слоя засыпки. Это отмечается и в работе [15], авторами которой приводится ряд данных по выделениям загрязнителей от вагранок производительностью 2,5 т/ч (таблица 2.4).
При розливе чугуна в формы в атмосферу литейного цеха выделяется около 1 кг СО на тонну литья.
При плавке стали и чугуна в электродуговых печах величина удельных выделений дисперсных загрязнителей зависит от производительности. В печах с производительностью до 1 т/ч выделения пыли можно принимать порядка 10 кг/т. Для печей производительностью более 1 т/ч удельные выделения пыли можно находить по графику рис.2.2.
При плавке нержавеющих, жаропрочных и кислотоупорных сталей удельные выделения пыли возрастают в 1,5 раза.
Удельные выделения газообразных загрязнителей таковы: оксиды углерода СО - 1,5 кг/т, оксиды азота NOx- 0,3 кг/т, оксиды серы в пересчете на S02 - 1,6 10'3 кг/т, цианиды в пересчете на HCN- 28,4 103 кг/т, фториды в пересчете на HF- 0,56 10"3 кг/т.