Безотходная технология и охрана окружающей среды
Современные доменные печи оборудуют совокупностями очистки отходящих газов и установками придоменной грануляции шлака, что снабжает фактически безотходную разработку. Чистый доменный газ всецело употребляется в качестве горючего, причем конкурентноспособность его возрастает.
Приобретает распространение сухая очистка доменного газа. Широкое распространение в установках придоменной грануляции взял метод охлаждения шлака водой при большом давлении – гидрогрануляция.
Замечательная доменная печь снабжена двумя установками (левая и правая) припечной грануляции. Большая скорость слива 10 т/мин, средняя – 5 т/мин. Неспециализированными для обеих установок являются склад и конвейеры граншлака.
В состав каждой установки входят две технологические линии (рабочая и резервная). Неспециализированными для них являются реагентное и шламовое хозяйство.
Жидкий шлак на выходе из желоба разбивается струей воды из расположенного ниже гидромонитора и, ударяясь об экран, раздраб-ливается. После этого в виде трехфазной смеси (пара, воды и частиц расплавленного шлака) поступает в приемный бункер, заполненный водой.
При погружении в воду частицы шлака охлаждаются и затвердевают, а появившийся наряду с этим пар по трубе выбрасывается в воздух. В нижней части бункера вода через окно поступает в колодец шлакового эрлифта.
При завала граншлаком окна вода поступает через верхнее окно. По окончании осветления колодезная вода через переливное окно направляется в камеру, откуда забирается фунтовым насосом и подается опять в гранулятор на очередной цикл.
Рис. 1. Технологическая схема припечной грануляции доменной печи № 5 5500 м3 ЧерМК (обозначения в тексте)
В колодце установлен шлаковый эрлифт, складывающийся из трубы для подвоза взмучивающей воды, воздухоподводящей насадки, воздуховода, подъемной трубы эрлифта, сливной трубы, трубы и сепаратора отработавшего воздуха. Для избежания забивания шлакового эрлифта случайными негабаритными предметами приемный бункер перекрыт решеткой 8 с ячейками 100х 200 мм.
Под действием вводимого в насадку воздуха, смесь воды с граншлаком поднимается в сепаратор, откуда самотеком по трубе поступает в обезвоживатель карусельного типа, сделаный в форме кольца, поделённого на шестнадцать отсеков. В любой отсек вставляется отдельная сменная коробка.
Снизу коробки перекрываются перфорированными (сетчатыми) доньями.
Вращение обезвоживателя осуществляется посредством электропривода, наряду с этим его скорость регулируется в зависимости от степени наполнения коробок граншлаком. При вращении обезвоживателя любая коробка последовательно проходит периоды: заполнения пульпой, стекающей из сепаратора, отфильтрования воды из шлака через перфорацию доньев, выгрузки обезвоженного граншлака в очистки и бункер перфорации водой.
При переполнения вода из коробки через переливное окно в боковой стенке сливается в водосборник. В данный же водосборник стекает отфильтровывающая вода из обезвоживателя через сетчатые донья и по трубе поступает обратно в приемный бункер.
Для интенсификации обезвоживания перфорация доньев обезвожителя продувается сжатым воздухом, подводимым по трубе через два коллектора с соплами. Паровыделения из обезвоживателя отводятся паропроводом в трубы.
Расход технической воды машинально регулируется поплавковым регулятором, установленным в подпиточном баке, сообщающемся с камерой осветленной воды. При аварийного переполнения вода из камеры по трубе переливается в дренажный лоток.
Из бункера шлак по воронке и течкам 30 направляется на конвейер и транспортируется на склад. Грануляционные установки трудятся в замкнутом цикле, исключающем попадание вредностей в воздушный и водный бассейн.
Отличительной изюминкой установок есть использование новой улучшенной конструкции шлакового эрлифта и гранулятора, оснащенного сепаратором, снабжающим снижение производительности расхода и повышение эрлифта сжатого воздуха. В связи с повышенной коррозийной свойством парогазовой смеси, выделяющейся при грануляции шлака, предусмотрены особые меры по защите строительных конструкций с применением в отдельных случаях нержавеющих сталей.
За границей полечили распространение установки грануляции шлака с обезвоживателем барабанного типа. Одна из таких установок (рис. 2) создана компанией СИД-МАР, Бельгия.
Установки внедрены на доменных печах № 5 количеством 2584 м и № 6 количеством 4500 м завода компании “Кавасаки сэйтэцу” в Тибе, Япония. Шлак из доменной печи при стекании с желоба разбрызгивается водой и вода и – смесь поступает в сборный резервуар, а образующая парогазовая смесь выбрасывается,в воздух через вытяжную трубу.
На случай аварийной обстановке предусмотрен желоб. Пульпа гранулированного шлака транспортируется к осушительной установке, являющейся барабан роторного типа с распределителем и фильтрующей поверхностью.
Отфильтрованная вода стекает в особый бассейн, а обезвоженный гранулированный шлак по ленточному транспортеру поступает в накопительные бункеры. Фильтрующая поверхность барабана иногда промывается водой.
Отфильтрованная тепловая вода, собранная в бассейне, насосами нагнетается в охладитель, откуда через совокупность трубопроводов и насосов снова поступает на грануляцию. Для измельчения граншлака употребляется валковая мельница.
Вся совокупность автоматизирована.
Рис. 2. Схема установки грануляции доменного шлака с обезвоживателем барабанного типа
Работа замечательных доменных печей предусматривается с большим давлением на колошнике, при котором исключаются утечки из рабочего пространства печи доменного газа и пыли в воздух. Вынос пыли через газоотводящие тракты быстро уменьшается, что разрешает относительно редко производить ее из пылеуловителя.
При выпуске пыли она увлажняется в винтовых транспортерах, снижая пылевыделение. На доменной печи №5 количеством 5500 м3 ЧерМК вынос уловленной пыли образовывает всего 4-5 кг/т чугуна.
Доменные печи оборудуются установками по очистке запыленных газов, выбрасываемых из загрузочных устройств при выравнивании давления в его рабочем и ёмкостях пространстве печи. Эти выбросы в условиях повышенного давления газа на колошнике смогут быть большими и составлять оксида тонн углерода и десятки пыли в день.
Одновременно с этим практика продемонстрировала, что установки по очистке выбрасываемых газов малоэффективны из-за цикличности работы загрузочных устройств. Исходя из этого распространение взяла совокупность подавления насыщенных пылью доменных газов азотом.
Такими совокупностями оборудованы загрузочные устройства на доменных печах № 6 НЛ КМ и № 5 ЧерМК. Принцип работы загрузочного устройства по данной схеме следующий.
По окончании выгрузки материала из приемной воронки I через шихтовой затвор и загрузочную воронку в бункер V закрывается верхний уплотнительный клапан IV. Для выравнивания давления в рабочем и бункерах пространстве печи раскрывается наполнительный клапан и получистый газ через обратный клапан поступает в бункер.
После этого наполнительный клапан закрывается, а впускной клапан подачи азота раскрывается и производится окончательное выравнивание давлений газа в бункере и на колошнике в печи. При достижении требуемого давления команда на закрывание клапана подачи азота 10 выдается реле перепада давления между газоотводом и бункером либо конечным выключателем на обратном клапане.
Команда на загрузку шихты в доменную печь выдается зондами при достижении заданного уровня засыпи. По окончании поднятия механических зондов раскрывается нижний газоуплотнительный клапан VII, а после этого и нижний шихтовый затвор VI.
В один момент – с этим раскрывается клапан подачи азота для подавления и продувки пыли в бункере. Азот подается числом в 1,5-2 раза превышающем количество сходящей шихты с давлением на 0,5-1,0 кПа выше, чем в печи.
Газопроводы подачи азота оборудованы редукционными клапанами, обратными клапанами, диафрагмами, изолирующими и предохранительными клапанами. Редукционные клапаны помогают для уменьшения азота, обратные – мешают происхождению обратных потоков газа из бункеров, а изолирующие, так же как и задвижка, предназначены для ремонта либо замены редукционных, наполнительных и обратных клапанов.
Посредством диафрагм измеряется расход азота.
Рис. 3. Схема подавления азотом запыленных газов в шихтовых бункерах БЗУ доменной печи № 5 5500 м3 ЧерМК (обозначения в тексте)
По окончании высыпания материала из бункера взвешивающее устройство выдает команду о том, что бункер безлюден и нижний шихтовой затвор сначала всецело раскрывается, а после этого закрывается. Затем закрывается впускной клапан подачи азота 18и нижний газоуплотнительный клапан.
При поступлении команды от закрытого нижнего газоуплотнительиого клапана раскрывается в воздух выпускной клапан. По окончании уменьшения давления в бункере до атмосферного раскрывается верхний газоуплотнительный клапан IV, а клапан закрывается.
После этого раскрывается шихтовой затвор II приемной воронки I и бункер готов к приему шихты.
Для защиты воздушного бассейна, и персонала от пыли, выделяющейся при выпуске продуктов плавки на литейном дворе, места с повышенным пылевыделением (районы чугунных леток, слива продуктов плавки) оборудуются соответствующими укрытиями для локализации вредностей и аспирационными устройствами с последующей очисткой воздуха от пыли в электрофильтрах либо совокупностями пылеулавливания с тканевыми фильтрами. Такими же совокупностями оборудуются все места перегрузки шихтовых материалов с громадными пылевыми выбросами.
На последовательности замечательных доменных печей предусмотрено укрытие желобов для шлака и выпуска чугуна. Пыль аспирационных совокупностей окомковывается и употребляется как шихта при производстве агломерата либо окатышей.
Для охраны внешней среды и экономии воды все замечательные доменные печи оснащают замкнутым оборотным циклом водоснабжения. Наряду с этим в некоторых случаях оборотная вода совокупности охлаждения печи возвращается по окончании охлаждения без контакта с атмосферным воздухом, для чего применяют закрытые охладители испарительного типа.
Замкнутый оборотный цикл водоснабжения узкой газоочистки (сейчас на отдельных печах его заменяют сухой очисткой газа) включает операцию осветления воды в радиальных отстойниках. В комплексе больших доменных печей для очистки шламовых стоков шихтоподачи, бункерной эстакады и газоочистки строят особые очистные сооружения с корпусом обезвоживания шламов, по окончании которых вода повторно употребляется в цикле.
Шламы проходят подготовку (при необходимости обработку для удаления нежелательных примесей) и употребляются как железорудное сырье.
Комплекс принимаемых мер по охране внешней среды разрешает эксплуатировать современные доменные агрегаты с минимальными выбросами в пределах допустимых концентраций.
