§ 6. Очистка агломерационных газов от оксидов азота

В условиях агломерационного производства 99 % оксидов азота выделяется в процессе спекания и охлаждения агломерата. В газах, отходящих от зон спекания, содержание оксидов азота составляет 160—290 мг/м³, от зон охлаждения 20 мг/м³. Удельный выход оксидов азота — около 0,4 кг на 1 т агломерата.

Из технологических мероприятий по сокращению выхода оксидов азота от агломерационных машин наиболее перспективным является рециркуляция газов, для осуществления которой часть газов, отсасываемых от агломашины специальным дымососом, подается под зонт, герметично укрывающий аглоленту сверху. Использование агломерационных газов хвостовой части машины для рециркуляции позволяет сократить общий расход выбрасываемых газов, снизить их запыленность при поступлении на очистку, частично использовать тепло газов, сократить расход топлива на спекание и уменьшить вредные выбросы СО и NO_X. Зарубежный опыт подтверждает преимущества агломашин, работающих с рециркуляцией газов. В отечественной практике опыта подобной работы пока не имеется.

Из методов очистки газов агломерационного производства наиболее перспективным представляется восстановление оксидов азота аммиаком. Этот процесс протекает селективно, так как аммиак реагирует только с NОз и не реагирует со свободным кислородом, содержащимся в дымовых газах. Реакция восстановления NОx требует применения катализатора, в качестве которого Донецкий филиал НПО «Энергосталь» рекомендует V₂O₅. Для этого катализатора характерна оптимальная объемная скорость газов 20000—25000 ч^-1 при оптимальной температуре 240—280 °С, срок службы два года. При восстановлении оксида азота в неподвижном слое катализатора обязательна предварительная очистка газов от пыли (до 0,1 г/м³) и влаги. Достигаемая степень очистки 85—90 %.

Кассету, заполненную катализатором с толщиной слоя — 350 мм, помещают в газовый поток с линейной скоростью 2—3 м/с при температуре 250—300 °С, запыленности не более 0,1 г/м³ и влажности не более 35% (по объему). Перед слоем катализатора в газоход вводится аммиак с равномерным распределением его по сечению, а после кассеты ставится датчик концентрации оксидов азота в газе, по показанию которого может автоматически увеличиваться и уменьшаться подача аммиака в газоход.

Для очистки запыленного газа перспективно применение аппарата с кипящим слоем катализатора, работающего в режиме «кипения» зерен катализатора и выноса более мелких частиц пыли. Разрабатываются и другие конструкции аппаратов, пригодные для работы на запыленном газе.

При восстановлении оксидов азота аммиак необходимо дозировать с учетом коэффициента избытка 1,2 против стехиометрического количества, так как при недостатке аммиака снизится степень очистки, а при избытке его нарушатся ПДК по аммиаку, который также является вредным газом.

§ 7. Комплексная схема очистки газов агломерационных машин

Комплексные схемы, предусматривающие очистку агломерационных газов от всех содержащихся в них токсичных веществ, разрабатываются в настоящее время Донецким филиалом НПО «Энергосталь» применительно к агломашине МАК-650 с кольцевым охладителем агломерата КО1-1300. Ниже приведены технические параметры машины:

Годовая производительность по агломерату, млн. т	6,8
Объем агломерационных газов, тыс. м3/ч	2000
Высота слоя шихты, мм	400
Количество вакуум- камер, шт.	26

Содержание вредных веществ в агломерационных газах составляет, г/м³: 5,0 пыли; 0,92—1,12 SO₂; 0,04 SO₃; 0,2 NOх; 10,0 CO.

Распределение температур, объемов газов и вредных веществ по вакуум-камерам представлено на рис. 23.9, из которого видно, что на первой половине ленты выделяется основная масса пыли, а на второй — основная масса SO₂. Оксиды углерода и азота выделяются по длине ленты более равномерно. Вследствие этого для уменьшения расходов газа, поступающих на очистку, и снижения стоимости последней принята избирательная очистка от пыли и SO₂ с разделением общего расхода газа на два потока: с высоким и низким содержанием пыли и сернистых соединений (рис. 23.10).

Рис. 23.9. Распределение температур, расходов агломерационного газа, пыли, SO₂, СO и NO_X по вакуум-камерам агломерационной машины (выход газов и пыли указан в процентах от общего выхода на всю аглоленту).

Рис. 23.10. Схема комплексной очистки газов агломерационной машины: 1 — агломерационная лента; 2 — вакуум-камеры № 1—15; 3 — вакуум-камеры № 16—26; 4 — электрофильтры; 5 — дымососы; 6 — вентиляторы,; 7 — известняковая сероочистка; 8 — очистка от СО; 9 — очистка от N0х; 10 — дымовые трубы; 11 — кольцевой охладитель агломерата; 12—циклон; 13 — смеситель; 14—рекуператор.

Агломерационные газы от вакуум-камер 1—15 и 16—26 раздельно поступают на очистку от пыли в электрофильтры. После электрофильтров и дымососов газы от вакуум-камер 16—26 (V = 900 тыс. м³/ч, Т= 180 °C) подаются частично на известняковую сероочистку (V = 600 тыс. м³/ч, Т= 180 °С), а частично (V=300 тыс. м³/ч, Т = 180 °С) возвращаются под укрытие аглоленты. Газы от вакуум-камер /—15 (V = 1100 тыс. м³/ч, Т=120 °С) после электрофильтров и дымососов подогреваются до 400 °С в поверхностном подогревателе воздуха за счет тепла, выделяющегося при охлаждении агломерата, и смешиваются с газами, идущими из сероочистки. В результате температура смеси газов возрастает до 300 °С и их направляют на каталитическое окисление (СО до СО₂) в слое палладиевого катализатора, а затем на каталитическое восстановление оксидов азота в слое ванадиевого катализатора, после чего выбрасывают в дымовую трубу (V = 1700 тыс. м³/ч, Т = 300°С). Охлаждающий агломерат воздух (V = 900 тыс. м³/ч, T = 550 °С) из охладителя агломерата направляется для нагрева газа в поверхностный подогреватель, затем частично под укрытие ленты на участке 1—15 вакуум-камер (V = 600 тыс. м³/ч, T = 200 °С), а частично возвращается на охлаждение агломерата (V = 300 тыс. м³/ч, T = 200 °С). Раздельный отвод газов осуществляется разделением коллектора поперечной перегородкой между вакуум-камерами 15 и 16.

Обеспыливание агломерационных газов происходит сначала в коллекторе, где осаждается пыль крупных фракций (до 60%), а затем в электрофильтрах, после которых концентрация пыли в газах не превышает 0,05—0,1 г/м³.

Очистка от SO₂ предусмотрена в полых скоростных скрубберах (w = 5 м/с) известняковой суспензией; степень очистки 0,85, коэффициент использования известняка 40 %, удельный расход жидкости 12 л/м³, гидравлическое сопротивление скруббера 1,5 кПа.

Окисление СО в СО₂ производят на палладиевом катализаторе, нанесенном на поверхность пористого металла. Степень очистки составляет около 90 % при объемной скорости процесса 50 000 ч^-1, линейной скорости 3 м/с и гидравлическом сопротивлении аппарата 0,5 кПа.

Восстановление оксидов азота производят аммиаком на катализаторе из оксида ванадия (V) при 280—300 °С и объемной скорости процесса 10 000—20 000 ч^-1; степень восстановления 85—90 %.

Экономические показатели комплексной системы очистки, млн. руб.: капитальные затраты 11,8; эксплуатационные расходы 4,7; приведенные затраты 6,12.

Побочными продуктами являются шлам сероочистки и уловленная пыль. Высушенный до влажности 5—10 % шлам, состоящий из сернистокислого кальция и непрореагировавшего известняка, может быть использован в качестве удобрения в сельском хозяйстве или в качестве связывающего вещества в строительстве. Уловленная пыль может быть возвращена в агломерационный процесс. Использование отходов позволяет значительно улучшить экономические показатели установки.

Контрольные вопросы

1. Методы очистки агломерационных газов от SO₂

2. Как очищают газы агломашин от SO₂ известняковым методом?

3. Как очищают газы агломашин от SO₂ циклическими методами?

4. Какими способами можно освободить газы агломерационных машин от СО?

5. Как можно очистить газы агломерационных машин от NO_X?

6. Комплексная очистка газов агломерационных машин.