Электросталеплавильное отделение

Основными источниками выделения загрязняющих веществ в ЭСПО будут:

- электродуговая печь;

- ковш-печь;

• стенды для сушки и подогрева сталеразливочных ковшей;

• установка для выжигания скардовин;

• система дозирования и подачи сыпучих материалов и ферросплавов.

В электросталеплавильном отделении устанавливается одна электропечь, номинальная емкость которой составляет 30 т.

Время плавки в электропечи емкостью 30 т по периодам:

две завалки по 3 мин.	6 мин.
расплавление и доводка	42 мин.
выпуск стали	3 мин.
перепуск электродов и заправка футеровки	4 мин.
обслуживание выпускного отверстия	5 мин.
Итого	60 мин.

Рабочее время работы электропечи принято – 315 суток в год, за вычетом времени ремонтов и простоев (50 суток), которые складываются из капитального ремонта, планово-предупредительных (холодных) ремонтов, горячих текущих простоев электропечи и, частично, простоев МНЛЗ.

Для производства 200 тыс. т проката потребность по жидкому металлу составляет 212 тыс. т/год.

В процессе плавки в электродуговой печи образуются газы, содержащие до 15 кг взвешенных веществ на тонну выплавляемой стали.

При производительности электропечи 212 тыс. т жидкой стали в год, выброс пыли составит:

212000 • 0,015 = 3180 т/год или 116,84 г/с

Химический состав выделяющейся пыли принимается по химическому составу выплавляемой стали. Кроме того, в выбросах от электропечи содержится некоторое количество извести, добавляемой в процессе плавки, и ряд других компонентов (C, S, P, Si), которые объединены под общим названием «пыль неорганическая с SiO₂ < 20 %».

Кроме взвешенных веществ в выбросах от электропечей содержатся газообразные вещества, такие как: азота диоксид, углерода оксид, серы диоксид, цианиды и фториды.

Загрузка корректирующих добавок и шлакообразующих в электропечь по ходу плавки и загрузка ферросплавов в ковш на выпуске стали производится через механизированную систему загрузки материалов.

Из этой же системы на агрегате «ковш-печь» осуществляется загрузка через крышку в ковш шлакообразующих (извести и плавикового шпата) и легирующих для корректировки химсостава.

Система дозирования и подачи сыпучих материалов и ферросплавов, расположенная в печном пролёте электросталеплавильного отделения ЭСПЦ на рабочей площадке электропечи, предназначена: для приема, хранения оперативного запаса материалов и дозированной подачи сыпучих материалов и ферросплавов в электропечь; в ковш при выпуске стали из печи; в агрегат «ковш-печь».

Сыпучие материалы и ферросплавы поступают в печной пролёт электросталеплавильного отделения ЭСПЦ в саморазгружающихся контейнерах автомобильным транспортом.

Хранение сыпучих материалов и ферросплавов предусматривается в десяти расходных бункерах.

Выдача материалов из расходных бункеров производится вибрационными электромагнитными питателями через весовые дозаторы, из которых взвешенные порции материалов подаются на ленточный конвейер для последующей подачи по специальным устройствам в заданные технологические агрегаты.

Все места перегрузки материалов оборудованы аспирационными отсосами, в том числе, участки: расходных бункеров при перегрузке в них материалов из контейнеров; дозаторов при подаче в них материалов питателями; конвейера при выгрузке на него материала из дозаторов. Количество аспирационного воздуха, отсасываемого от системы дозирования и подачи сыпучих материалов и ферросплавов, составляет порядка 30000 нм³/ч. При средней запыленности 1 г/нм³ валовой выброс пыли составит около 225,89 т/год или 8,3 г/с.

Для очистки загрязненных газов от технологического оборудования электросталеплавильного отделения предусматривается объединенная, централизованная газоочистка, куда будут поступать загрязненные газы от электропечи, агрегата «ковш-печь» и системы дозирования и подачи сыпучих и ферросплавов.

Отсос первичных технологических газов осуществляется от патрубка 4-го сводового отверстия в крышке электропечи. Система отсоса первичных газов от патрубка электропечи включает в себя водоохлаждаемый газоход с передвижной муфтой, камеру дожигания оксида углерода и устройства снижения температуры газов (водоохлаждаемый газоход и, при необходимости, воздушный охладитель).

Для отсоса газов в периоды завалки и выпуска стали, а также для улавливания газов из электропечи, выделяющихся через электродные отверстия печи, предусматривается отсос вторичных газов – от подкрышного зонта над электропечью.

Отсос газов от агрегата «ковш-печь» осуществляется от крышки агрегата.

Отсос от зонта печи, агрегата «ковш-печь» и системы сыпучих материалов осуществляется неохлаждаемыми газоходами.

Газоход отсоса газов и пыли от зонта в фермах здания размещаются на кровле здания цеха. Газоходы от патрубка электропечи, от агрегата «ковш-печь» и от системы загрузки сыпучих материалов проходят под рабочей площадкой, а затем также поднимаются на крышу. Далее газы объединяются в камере смешения перед входом в тканевые фильтры газоочистки.

Параметры и состав системы отсоса и очистки газов принимались по зарубежным аналогам и будут уточнены после получения материалов от ОАО «Сибэлектротерм».

Ориентировочные параметры системы отсоса газов приведены в таблице 1.

Таблица 1

№№ п/п	Наименование	Плавление		Загрузка
		Объем газов, нм3/ч	Температура, °С	Объем газов, нм3/ч	Температура, °С
1	Прямой отсос от печи
	патрубок печи	25000	1400	-	-
	после камеры дожигания	50000	1100	-	-
	после водоохлаждаемого газохода	70000	350	-	-
2	Вторичный отсос от зонта	250000	60	500000	60
3	Агрегат ковш-печь	25000	200	25000	200
4	Система бункеров	30000	45	30000	45
5	Камера смешения перед фильтрами	375000	130	555000	80

В таблице указан объем газов, приведенный в нормальные условия (нм³/ч), при пересчете в рабочие условия (м³/ч) мощность газоочистки составит: для периода плавления – 560000 м³/ч, для периода загрузки – 720000 м³/ч.

Таким образом, мощность газоочистки принятая в проекте составит 750 тыс. м³/ч.

Очистка газов осуществляется в тканевых фильтрах ФРИР-7000 с фильтровальной поверхностью примерно 7000 м² и степенью очистки от пыли до 20 мг/м³.

Газоочистка включает следующие объекты:

• камера смешения газов от источников выбросов;

• комплект рукавных фильтров ФРИР-7000;

• система сбора и транспортировки пыли от фильтра;

• окомкователь пыли со сборным бункером;

• дымососы (2 шт.);

• дымовая труба;

• газоходы между камерой смешения, фильтром, дымососами и дымовой трубой.

Сам фильтр ФРИР-7000 представляет собой 6 секций рукавных фильтров (2 ряда по 3 шт.). Фильтр устанавливается на стойках (4х4 шт.) и имеет сверху «шатёр» (закрытое лёгкое помещение) для обслуживания рукавов.

Очищенные газы будут поступать в атмосферу через дымовую трубу диаметром 4 м и высотой 30 м.

Таким образом, на газоочистку будут поступать следующие суммарные выбросы загрязняющих веществ:

M_пыли = 116,84 + 7,79 +8,33 = 132,96 г/с

Q_пыли = 3180 + 212 + 225,89 = 3617,89 т/год

M_NOx= 0,8660 + 0,3582 = 1,2242 г/с

Q_NOx = 23,5691 + 7,3116 = 30,8807 т/год

М_SO2 = 0,0125 г/с или 0,3392 т/год

M_{цианиды} = 0,2212 г/с или 6,0208 т/год

M_{фториды} = 0,0044 г/с или 0,1187 т/год

Так как, образующийся в электродуговой печи, оксид углерода полностью дожигается, на газоочистку будет поступать только оксид углерода, образующийся в агрегате «ковш-печь»:

M_СО = 1,7875 г/с или Q_СО = 36,4865 т/год

Газы, поступившие на газоочистку, очищаются от пыли до конечной концентрации 20 мг/м³ (при рабочих условиях, температура газов 80-130 °С). Количество газообразных веществ, поступивших на газоочистку, после прохождения ее не изменяется.

Количество пыли, поступающей в атмосферу вместе с газами после очистки, составит:

М_пыли = (20 мг/м³ • 750000 м³/ч)׃(1000•3600) = 4,1667 г/с

Q_пыли = 4,1667•3600•7560/10⁶ = 113,4009 т/год

Таким образом, эффективность очистки газов от пыли составит:

η = (100 – 4,1667•100/132,96) = 96,87 %

Усредненный химический состав пыли, после газоочистки, следующий:

Fe₂O₃ - 40,00 % (45,3604 т/год)

Al₂O₃ - 0,50 % (0,5679 т/год)

TiO₂ - 0,02 % (0,0227 т/год)

Cr₂O₃ - 0,50 % (0,5679 т/год)

MnO₂ - 2,00 % (2,2680 т/год)

SnO - 0,50 % (0,5679 т/год)

ZnO - 2,00 % (2,2680 т/год)

CuO - 0,50 % (0,5679 т/год)

CaO - 15,00 % (17,0101 т/год)

MgO - 9,00 % (10,2061 т/год)

Пыль неорганическая с SiO₂ < 20 % - 29,98 % (33,9976 т/год)

Устанавливаемые в отделении 2 устройства для нагрева сталеразливочных ковшей, 1 устройство для подогрева и 1 устройство для сушки сталеразливочных ковшей после ремонта оснащаются вытяжными зонтами, через которые в атмосферу на высоте 40 м будут выбрасываться окислы азота, являющиеся продуктами сгорания природного газа.

Расход природного газа на сушку и нагрев и подогрев сталеразливочных ковшей по данным технологической части проекта составляет 20 нм³/т стали. Таким образом, при производительности по жидкой стали 212 тыс. т/год годовой расход природного газа на сушку и нагрев сталеразливочных ковшей составит 4240 тыс. нм³/год.

Разогрев футеровки до 1000 ^оС-1200 ^оС осуществляется на двух горизонтальных стендах-лежаках в течение около 2 часов. Поддержание температуры футеровки ковша перед приемом плавки осуществляется на стенде подогрева в течение 15 мин.

Сушка новой футеровки происходит на вертикальном стенде в течение 12÷16 часов до температуры 800 ^оС.

Учитывая, что стенды нагрева и стенд сушки сталеразливочных ковшей работают постоянно, а стенд подогрева – кратковременно, расход природного газа на стенд подогрева составит порядка 326154 нм³/год, а для остальных стендов (нагрев и сушка) 3913846 нм³/год или по 1304615 нм³/год на каждый.

При теплоте сгорания природного газа равной 37,4 МДж/нм³ (Q=8900 ккал/м³) объем продуктов сгорания при сжигании 1 нм³ газа составит порядка 10 нм³. Концентрация оксидов азота в продуктах сгорания для установок нагрева и сушек ковшей составляет порядка 70 мг/ нм³.

Таким образом, выброс оксидов азота от указанных источников составит:

• для стендов нагрева сталеразливочных ковшей № 1 и № 2, а также стенда сушки сталеразливочных ковшей:

М_ΝΟх = 1304615 нм³/год × 10 нм³/нм³ ×70 мг/ нм³ ׃ 10⁹ = 0,9132 т/год или 0,0336 г/с.

• для стенда подогрева сталеразливочных ковшей:

М_ΝΟх = 326154 нм³/год × 10 нм³/нм³ ×70 мг/ нм³ ׃ 10⁹ = 0,2283 т/год или 0,0084 г/с.

Рассчитанный суммарный выброс оксидов азота с учетом трансформации оксида азота в атмосферном воздухе распределиться следующим образом:

- выброс азота диоксида (NO2) будет равен:

= 0,2283 • 0,8 = 0,18264 т/год или G_NO2(1)=0,0084 • 0,8 = 0,00672 г/с.

- выброс азота оксида (NO) будет равен:

= 0,2283 • 0,13 =0,029679 т/год или G_NO(1)= 0,0084 • 0,13 = 0,001092 г/с.

На участке ремонта сталеразливочных ковшей установлен стенд-лежанка для выжигания скардовин, при работе которого выделяются такие загрязняющие вещества, как: взвешенные вещества, содержащие в основном пыль огнеупоров и незначительное количество окислов металлов, а также окислы азота. Поскольку стенд работает эпизодически, а также то, что основная часть пыли будет осаждаться в ремонтном отделении и периодически убираться, газоочистка для него не предусматривается. Незначительное количество пыли и окислов азота будет поступать в атмосферу через аэрационный фонарь цеха на высоте 35-40 м.