3.7. Оценка возможности энергосбережения при очистке металлургических газов от пыли (на примере доменного газа).

В последние годы активно подвергаются переоценке ресурсно-экологические представления об эффективности и целесообразности мероприятий, связанных с охраной окружающей природной среды. Последствия функционирования крупных промышленных предприятий рассматриваются с точки зрения возможности энергосбережения и рециклинга материалов. Важнейшее место при этом занимают вопросы формирования выбросов в окружающую среду и необходимости их подавления.

В частности, в работе /303/ для оценки экономичности процессов пылеочистки предложено ввести коэффициент использования затраченной энергии, являющейся отношением суммы полезных энергий, затраченных на непосредственное улавливание пыли, к общим затратам различных видов энергии на процесс пылеулавливания.

Анализ эффективности очистки металлургических газов от пыли (на примере колошникового газа), основанный на методологии баланса углерода, выполнен в работах /143, 144/. Оценивалась эффективность «тонкой» очистки от пыли, поскольку именно она потребляет основное количество электроэнергии (свыше 30 %) и именно мельчайшие пылеватые фракции поступают в ЗШН, занимая определённую территорию. Колошниковая пыль выбросом не является, потому что полностью утилизируется в агломерационном производстве. В проведенных расчетах использовалась следующая исходная информация (по данным газового цеха и ТЭЦ интегрированного предприятия - ОАО «ММК»):

• количество очищенного колошникового газа доменного цеха;

• количество уловленной пыли;

• количество электроэнергии, израсходованной на транспортировку пыли в шламонакопитель;

• количество природного газа, затраченного на выработку электроэнергии.

Энергетические затраты на очистку 1000 м³ доменного газа от 3 кг пыли составили около 72 кВтч.

Оценим выбросы пыли, имеющие место при добыче, переработке, транспортировке и сжигании различных энергоносителей (таблица 48). В расчетах приняты следующие расходные коэффициенты: на 1 т кокса, используемого в доменном производстве, образуется 550  600 м³ коксового газа и примерно 4000 м³ доменного газа.

С точки зрения энергетики коксовый и доменный газы не являются побочными продуктами производства, соответственно кокса и чугуна. Поэтому при определении последствий их использования учитывались выбросы пыли и токсичных газов на предыдущих стадиях их получения, т.е. добычи коксующихся углей, их транспортировки, коксования, доменной плавки и т.п. Вообще же проблема учета выбросов в производствах с несколькими видами готовой продукции требует применения специальных методов.

Таблица 48. Выбросы в атмосферу при производстве электроэнергии, кг/т или кг/1000 м³.

Энергоноситель	Выбросы в атмосферу
	Добыча и переработка	Транспортировка	Сжигание	Сумма
Уголь	1,3	3,2	32,6	37,1
Нефтепродукты	10,0	0,2	7,6	17,8
Природный газ	1,5	0,05	0,7	2,25
Коксовый газ	3,6	8,8	0,25	12,65
Доменный газ	0,45	1,1	1,5	3,05

Исходя из коэффициента расхода условного топлива – 385 г/кВтч (286 г С/кВт ч) следует, что аналогичные коэффициенты для других энергоносителей составят:

• энергетический уголь: около 0,5 кг/кВтч;

• нефтепродукты: 0,28  0,36 кг/кВтч;

• природный газ: около 0,35 м³/кВтч;

• коксовый газ: 0,6  0,8 м³/кВтч;

• доменный газ: 2,5  3,5 м³/кВтч.

Отметим, что и в черной металлургии ЕС анализ выбросов производится исходя из коэффициента затрат углерода на производство кВт ч электроэнергии. Обоснованию подобного подхода посвящены работы /286…290/. В них определены затраты углерода, характерные для различных схем производства электроэнергии. Например:

• «Среднемировая схема»: около 50 % электроэнергии - из углеродсодержащих источников - 127 г С/ кВт ч;

• «Французская схема» (до закрытия АЭС в начале века): около 10 % электроэнергии - из углеродсодержащих источников - 16 г С/ кВт ч.

Определим выбросы, которые будут иметь место при тонкой очистке доменного газа в случае использования различных энергоносителей для производства потребляемой электроэнергии без учета ее транспортировки (таблица 49). При этом примем, что прочие (кроме пыли) выбросы ТЭЦ работающей на энергетическом угле для условий России составляют:

• 6,5  7,5 кг шламов/кг пыли;

• 6,0 – 6,5 кг SO₂, CO, NO_x и углеводородов/кг пыли;

• 15,0 – 18,0 кг СО₂/кг пыли 3,5  4,0 кг токсичных газов.

Таблица 49. Выбросы в атмосферу при производстве электроэнергии, расходуемой на очистку доменного газа (кг/1000 м³ доменного газа) в условиях России.

Энергоноситель	Расход для производства 72 кВтч	Выбросы, связанные с использованием энергоносителя для улавливания 3 кг доменной пыли
		общие, кг	пыль, кг	СО2, кг
Уголь	36 кг	53,6	1,34	16,1
Нефтепродукты	20 кг	14,4	0,36	4,3
Природный газ	25 м3	2,4	0,06	0,7
Коксовый газ	50 м3	25,2	0,63	7,6
Доменный газ	210 м3	25,6	0,64	7,7

Для оценки соответствия металлургической технологии принципам «социальной ответственности производителя» концепции «3R» и требованиям ВАТ (BREF) предлагается ввести критерий «Приведенный расход электроэнергии на единицу улавливаемой пыли», Еi, кВтч/кг пыли:

где: Еi – затраты электроэнергии на единицу улавливаемой пыли, кВтч/кг пыли,

Vⁱ_МА – выбросы (суммарные или конкретных компонентов – СО, СО₂, NO_x и проч.) из анализируемого металлургического агрегата, кг (м³)/1000 м³ газа,

Vⁱ_Э - выбросы (суммарные или конкретных компонентов – СО, СО₂, NO_x и проч.) при производстве электроэнергии, кг (м³)/кВтч,

δ_Э – коэффициент, учитывающий передачу электроэнергии, доли ед.,

М – количество улавливаемой пыли, кг/1000 м³ газа.

Исходя из полученных результатов можно сделать вывод о том, что тонкая очистка промышленных газов от пыли не имеет перспектив в будущем даже в случае возможности организации на предприятиях эффективного рециклинга вторичных энергетических ресурсов. Снижение выбросов такого рода должно основываться не на очистке газов, а на подавлении выбросов технологическими приёмами.