- •Глава 3. Повышение экологической безопасности коксохимического производства
- •3.1 Общие представления о коксовании каменных углей и устройстве коксовых батарей
- •3.2 Разновидности и источники вредных выбросов коксохимического производства
- •3.3 Направления и способы экологизации коксохимического производства
- •3.3.1 Составление и подготовка угольной шихты к коксованию
- •3.3.1.1 Разновидности и свойства углей, принципы составления угольных шихт
- •Процессы подготовки угля к коксованию
- •3.3.1.3. Глубокая сушка, предварительный нагрев и механическое уплотнение угольной шихты
- •3.3.2 Бездымная загрузка угольной шихты в коксовые печи
- •3.3.3 Совершенствование режимов коксования углей
- •3.3.3.1 Принципы регулирования теплового и газодинамического режимов. Материальный и тепловой балансы. Расход тепла на процесс
- •3.3.4. Сокращение выбросов при выдаче кокса из камер коксования
- •3.3.5 Сухое тушение кокса
- •3.3.6 Повышение качества кокса – способ экологизации его производства
- •3.3.7. Новые процессы подготовки и коксования углей
- •3.3.7.1 Непрерывные процессы коксования
- •3.3.8 Возможности уменьшения вредных выбросов в процессах обработки прямого коксового газа
- •3.3.8.1 Первичное охлаждение коксового газа и конденсация парообразных веществ
- •3.3.8.2 Очистка коксового газа от аммиака
- •3.3.8.3 Удаление из коксового газа нафталина
- •3.3.8.4 Очистка коксового газа от сероводорода и цианистого водорода
- •3.3.8.5 Улавливание бензольных углеводородов
- •3.3.8.6 Элементы очистки сточных вод коксохимического производства
- •3.3.9. Обобщение возможных результатов экологизации коксохимического производства
- •Контрольные вопросы и задания
3.3.9. Обобщение возможных результатов экологизации коксохимического производства
Коренная модернизация оборудования и технологических процессов на всех стадиях коксохимического производства обеспечивает снижение токсичных выбросов, сбросов, уменьшение накопления зловонных отходов (табл. 3.13).
По степени важности наибольшее значение имеет совершенствование процессов подготовки и коксования угольной шихты. Современный технический уровень оснащения коксовых батарей устройствами бездымной загрузки шихты, улавливания и обезвреживания газопылевых выбросов, сопровождающих выгрузку кокса, его транспортировку, сухое тушение и механическую обработку, позволяет уменьшить удельные газопылевые выбросы на 5,44 кг/т кокса. Удельные сбросы токсичных веществ в составе сточных вод сокращаются (по минимальной оценке) – на 1,55 кг/т.
Возможное улучшение качества кокса по основным показателям (снижение содержания золы – на1- 1,5 %, серы – на 0,3-0,5 %, летучих – на 0,3- 0,5 %, показателей прочности и реакционной способности – на 15-20 % отн.) создает условия для дополнительного сокращения потребления, а следовательно, и уменьшения производства кокса в масштабах Украины на 1120 тыс т. в год (35 кг/т чугуна).
В полном соответствии с этим абсолютное количество выбросов сокращается на 7073,6 т/год, а количество токсичных веществ в составе загрязнённых стоков уменьшается на 3282,8 т/год.
Значительные возможности по обеспечению экологической безопасности коксохимии связаны с модернизацией отделений переработки прямого коксового газа ( п. 7 табл. 3.13 и раздел 3.3.8.)
Отдельные мероприятия по утилизации условно твердых отходов коксохимии не приведены из-за отсутствия сведений по сокращению загрязнений вод и почв, обусловленных хранением отходов. Известно, что примерно 20 тыс. т. каменноугольных фусов, образующихся на коксохимических заводах, утилизируют путём ввода их в состав угольной шихты. Однако, не опубликованы данные о прямых экологических выгодах такой замены первичных угольных ресурсов вторичными.
Коксовые отходы (орешек, коксовую мелочь) утилизируют без каких-либо затруднений, как ценнейшее топливо. В сфере утилизации угольных шламов к настоящему времени не предложены перспективные технологии, сочетающие экономические и экологические выгоды.
Многие новые процессы производства кокса, пока еще не имеющие широкого прменения, также могут улучшить в будущем экологическую ситуацию в подотрасли.
Так, подогрев и сушка угольной шихты до 140-200°С с помощью газообразного или твердого (раскаленный кокс) теплоносителя сопровождается улучшением качества кокса по прочности, гранулометрическому составу, содержанию серы; обеспечивает повышение производительности батарей на 25-40% и уменьшение расхода тепла на 10-20%.
За счёт введения в состав угольной шихты различных добавок (антрацита, колошниковой пыли, флюсов, масел, пека, мазута) можно существенно увеличить плотность шихты, расширить сырьевую базу коксования, получить новые, комбинированные разновидности топлива – железококс, силикококс, флюсококс и др.
Трамбование шихты – путь к расширению сырьевой базы коксования (за счет включения в шихту недефицитных, слабоспекающихся углей), увеличению плотности шихты от обычных 750 до 1150 кг/м3, повышению прочности кокса и производительности коксовых батарей на 10-15%.
Коксование углей без улавливания химических продуктов (БУХПК) при всей, казалось бы, нелогичности, имеет применение в США, Китае, Австралии, Мексике, Германии на уровне примерно 10-15% от общего объёма производства кокса.
Выгоды от использования этого процесса:
уровень выбросов вредных бензольных углеводородов, бензапирена, других супертоксикантов очень низок в связи с окислительной атмосферой в коксовых печах (см. разд. 3.3.7)
шихта для коксования может состоять из одного компонента, кокс имеет высокую прочность по показателям холодного барабанного испытания М40 – 84,5-88,5%, М10 – 5,5-6,3% и по характеристике горячей прочности CSR-70% !.
Сооружение супермощных коксовых батарей с шириной камер коксования 500 и 750 мм (длиной 18,7-20,0м и высотой 7,4-9,7м), при уменьшении толщины обогревательных простенков от 110 до 70-90мм, сокращении количества печей в батарее до 52 шт позволяет уменьшить количество вредных выбросов примерно вдвое только в связи с такой грандиозной, объемной конструкцией батарей и возможностями сокращения количества циклов по их технологическому сопровождению.
Таблица 3.13 Основные возможности улучшения экологических показателей при производстве металлургического кокса
Мероприятия и способы совершенствования технологических процессов |
Улучшение технологических возможностей, параметров и показателей процессов |
Сокращение вредных выбросов, кг/т кокса; т/год |
|||||||||
Пыль, сажа |
СО |
SO2 |
NOx |
H2S |
NH3 |
C6H6 |
C6H5OH |
C20H12 |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
1.Сооружение современных закрытых или полузакрытых угольных складов, оснащенных эффективным оборудованием, аспирационными системами, средствами предупреждения возгорания (тушения) углей |
На складах усреднения и накопления коксующихся углей исключается запыленность от ветровых потоков, устраняется влияние осадков и морозов на сыпучесть, дозируемость материалов; контроль температуры, времени пребывания углей в штабелях позволяет исключить их возгорание, выделение токсичных газов, открывает возможности своевременного применения средств тушения тлеющих углей |
0,35 |
0,20 |
0,14 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
|
2.Создание высокотехнологичного комплекса измельчения, обогащения, усреднения, точного дозирования углей |
За счет глубокого обогащения содержание золы в угольной шихте обеспечивается на уровне действующих требований – не более 7%; колебания содержания ингредиентов в шихте не превышают, %: влаги ±1; золы ±0,5; летучих ±0,7; серы ±0,05; степени измельчения по классу 0-3мм ±2 |
Влияние этой основной части подготовки угольной шихты представлены ниже, в пункте 6, отражающем влияние качества кокса на загрязнение окружающей среды |
|||||||||
3. Бездымная загрузка угольной шихты в коксовые печи |
Использование устройств инжекции газопылевых потоков из коксовых камер или применение специальных углезагрузочных вагонов, имеющих оборудование улавливания и нейтрализации газопылевых выбросов загрузки, позволяют сократить эти выбросы на 80-90% |
0,36 |
0,04 |
0,03 |
0,05 |
0,02 |
0,015 |
0,014 |
0,001 |
1-10-4 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
4.Совершенствование процесса сжигания коксодоменной смеси газов в системе обогрева коксовых печей; соблюдение принципов регулирования теплового и газодинамического режимов коксования; внедрение систем обнаружения неплотностей, горячего и холодного ремонтов огнеупорной футеровки, вспомогательных устройств (люков, дверей, арматуры) коксовых печей |
|
0,19 |
0,95 |
1,37 |
0,18 |
0,017 |
0,022 |
0,028 |
0,008 |
0,006 |
|
5. Сооружение на коксовой стороне батарей системы аспирации и очистки газов, сопровождающих выгрузку кокса из печей, доставку его к установкам тушения; сухое тушение, выдержка и сортировка кокса |
На коксовой стороне батарей ликвидируются факелы огня, клубы газопылевых выбросов, сопровождающие как выдачу кокса из печей, так и его доставку к установкам сухого тушения; практически полностью устраняются выбросы, присущие мокрому тушению, ликвидируются грязные стоки установок мокрого тушения |
1,16 |
0,025 |
0,03 |
0,006 |
0,013 |
0,12 |
0,104 |
0,018 |
0,001 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
6. Обеспечение производства высококачественного кокса сырьевыми, техническими и финансовыми ресурсами по вышеуказанным технологическим регламентам (п. 1-5) |
Повышение качества кокса( в соответствии с указанными в табл. 3.11. данными и показателями приложения 1.1 пособия) позволяет уменьшить объемы потребления (производства) кокса на 1,12 млн. т в расчете на годовую выплавку в стране 32 млн. т чугуна. С учетом удельных выбросов (кг/т кокса) по табл. 3.5 снижение абсолютных выбросов загрязнителей составит не менее указанных в данной таблице величин |
|
|||||||||
Сокращение выбросов составит 7073,6 т/год, в том числе по отдельным ингредиентам: |
|||||||||||
2890 |
1414,6 |
2000 |
179,2 |
68,3 |
219,5 |
201,6 |
37,0 |
3,4 |
|||
7. Совершенствование способов очистки прямого коксового газа от смол и токсичных химических ингредиентов; уменьшение объемов переработки коксового газа в связи с сокращением производства кокса на 1,12 млн. т (см. п. 6) |
Модернизация технологии и оборудования очистки коксового газа позволит снизить удельный выход стоков на 30-50%. Ожидаемое сокращение потребления кокса означает уменьшение выхода абсолютной массы загрязнённых стоков |
Сокращение выхода токсичных веществ в загрязнённых стоках, кг/т |
|||||||||
Аммиак |
Фенолы |
Сероводороды |
Сульфиды |
Сульфаты |
Хлориды |
Цианиды |
Роданиды |
Смолы и масла |
|||
0,25 |
0,37 |
0,016 |
0,03 |
0,14 |
0,41 |
0,012 |
0,14 |
0,12 |
|||
Сокращение выхода токсинов в стоках ,всего 3282,8 т/год, в том числе |
|||||||||||
548,8 |
837,8 |
35,5 |
67,65 |
327,0 |
1066,2 |
28,0 |
208,3 |
163,5 |
Примечания: *) – звёздочкой отмечено возможное появление токсичных веществ;
- при аналитической оценке величин выбросов и сбросов следует принимать во внимание примечания к табл. 3.5.