Окружающей среды и природопользования
жүктеу/скачать 9.9 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 8.5.1.1 Уменьшение летучих выбросов
- 8.5.1.2 Использование общей трубы
- 8.5.1.3 Методы сокращения выбросов
- 8.5.1.4 Предотвращение образования диоксина и его удаление
- 8.5.1.5 Уменьшение выбросов ароматических веществ
8.5 Газоочистка8.5.1 Общие принципыНа различных этапах процесса производства литейного завода существует возможность появления пыли, дыма и других газов,- например, на этапе хранения, обработки и подготовки. Методы, необходимые для того, чтобы уменьшить выбросы, включают в себя предотвращение образования, минимизацию и сбор дыма. Чтобы предотвратить или задержать выбросы, можно использовать герметизацию печи (или применять герметичные печи) вместе с контролем технологического процесса. В разделах 8.5.2 – 8.5.6, описывающих покрытия печей, сообщается, где можно использовать герметизацию печи, а где можно применить другие методы удаления газа. Чтобы сократить выбросы, которые нельзя предотвратить или собрать, можно использовать других технологии. Газы и аэрозоли, образующиеся при работе, попадают в рабочую зону и затем попадают в окружающую среду. Они могут оказывать вредное воздействие на здоровье работников и безопасность, а также оказывать воздействие на окружающую среду. Чтобы предотвратить и минимизировать эти летучие выбросы используются различные методы сбора технологического газа. Вытяжная вентиляция проектируется как можно ближе к источнику возможного выброса. В некоторых случаях используются подвижные вытяжки. В некоторых процессах для сбора первичных и вторичных выбросов используются специальные отсосы. Плавильный цех, цех по изготовлению стержней, завод по подготовке формовочного песка и цех по обработке отливок являются значительными источниками выбросов. Испускаемые выбросы, главным образом, содержат пыль (возможно с частицами тяжелого металла), диоксид серы, угарный газ и ароматические органические соединения. В таблице 8.27 представлены данные по загрязняющим элементам, образующимся на различных стадиях литейного процесса завода по отливке черных металлов. Как неорганические, так и органические соединения представлены как в единичном виде, так и в группе соединений. Выбросы пыли имеют особое значение, так как при термических процессах может выбрасываться значительное количество тяжелых металлов. Таблица 8.27 - Обзор воздушных загрязнений, появившихся на разных этапах процесса сталелитейного завода [58]
8.5.1.1 Уменьшение летучих выбросовОписание Летучие выбросы происходят в случае, когда пропущены выбросы из отдельных источников процесса. Помимо связанных с процессом источников выбросов, указанных в разделе 8.5.1, потенциальными источниками выбросов являются: - складские помещения (например, отсеки, складские запасы, кучи); - загрузка и разгрузка транспортных контейнеров; - транспортировка материалов из одного резервуара в другой (например, печь, ковш, бункеры); - процессы смешивания и очистки химических вяжущих составов (выбросы неорганических и органических химических веществ); - покрытия формы (растворители); - конвейерные системы для перемещения материалов - трубопроводные системы и пылесборники (например, насосы, клапаны, фланцы, сепараторы, дренажные трубы, смотровые люки и т.д.); - недостроенные здания и системы отбора; - байпасы закалочного оборудования; - случайные потери при аварии на заводе или отказе оборудования, включая утечки, например, с завода для регенерации песка. Чтобы минимизировать летучие выбросы пыли, можно использовать следующие методы: - кожухи для контейнеров и емкостей; - уменьшение наружных или открытых складских запасов; - в случае, когда наружные складские запасы неизбежны, использование аэрозолей, вяжущих составов, методов контроля за складскими запасами, защиту от ветра и т.д.; - очистка колес и путей (то есть предотвращение переноса загрязнений водой и ветром); - использование закрытых конвейеров, пневмотранспорта (хотя это требует повышенных энергозатрат) и минимизация утечек; - вакуумная очистка формовочного и литейного цехов на литейных заводах, использующих песчаные формовочные смеси, за исключением мест, где песок обеспечивает технические или связанные с безопасностью функции, например, зона отливки, и за исключением мелкосерийных литейных предприятий ручной формовки; - закрывание внешних дверей, например, используя автоматическую систему закрывания дверей или запоров; - хороший контроль, то есть проведение регулярных осмотров ответственным персоналом как практика хорошего управления и современного учета. Летучие выбросы, попадающие в воду, могут быть обусловлены внутренними структурами или дефектной поверхностью. Такие выбросы могут быть минимизированы следующими методами: - путем идентификации и регистрации источников, направления и назначения всех установленных дренажных систем; - определение и регистрация всех поддонов для сбора отходов и емкостей для хранения; - проведение регулярных осмотров; - проведение осмотров и обслуживания герметичных поверхностей и кромок защитных кожухов; - быть готовым к вмешательству, если рабочая область не оборудована: -непроницаемым кожухом, -герметизированными кромками, -уплотненными конструкционными швами, -соединением к герметичной дренажной системой.
Снижение неконтролируемых выбросов. Воздействие на различные среды Воздействие на различные среды не наблюдается. Применимость Эти технологии используются на всех новых и существующих установках. Движущие силы внедрения Ограничение летучих выбросов уменьшит распространение ароматических веществ и пыли на близлежащие окрестности завода. При расположении завода в перенаселенных районах, это позволит сохранить хорошие отношения с соседями, что является хорошим поводом для внедрения. Примеры заводов Вакуумная очистка формовочного и литейного цехов: используется на различных литейных заводах, использующих сырую формовочную смесь. Справочная литература [58], [48], [20] 8.5.1.2 Использование общей трубыОписание Чтобы получить максимальные возможности очистки отходящих газов, горячие выбросы могут быть собраны в минимально возможном количестве дымоходов. Таким образом, можно избежать множественных точек выброса. Это особенно важно при проектировании новых заводов или при изменении существующих процессов. Экологические эффекты от внедрения метода Сбор нескольких потоков выходящего газа в одну трубу позволяет контролировать выбросы и увеличить полный объем (и выход) выбросов, идущих на обработку и, таким образом, снизить уровень полного загрязнения окружающей среды. Воздействие на различные среды Воздействие на различные среды не наблюдается. Применимость Данная технология может использоваться только на новых заводах или в случае, когда существующие системы требуют существенных изменений. Движущие силы внедрения Увеличение возможности измерения и контроля работы литейного завода. Примеры заводов Эта технология широко применяется по всей Европе. Справочная литература [58] 8.5.1.3 Методы сокращения выбросовОписание Чтобы очистить собранные отходящие газы, можно использовать различные мокрые и сухие системы очистки. Выбор соответствующей методы зависит от состава, скорости и условий выхода газового потока. Расчет процесса сокращения выбросов очень важен. В расчете учитываются различные факторы, например, эффективность, соответствие метода загрузки/разгрузки входного/отходящего материала. В литейной промышленности используются следующие методы. 1. Удаление пыли и частиц с помощью: -циклонов; -тканевых или рукавных фильтров; -увлажняющих скрубберов. 2. Системы газоочистки (SO2, Cl, удаление амина): -влажная очистка, используя сорбционные колонны, скрубберы Вентури. 3. Сепараторы масляной пыли: -увлажненные электростатические фильтры. 4. Удаление СО и органики: -дожигание; -биофильтры. Для удаления пыли и микрочастиц используются как мокрые, так и сухие системы. Главное преимущество использования сухих систем состоит в том, что пыль отфильтровывается в сухом виде, что позволяет осуществлять ее повторное использование. Кроме того, отсутствует загрязнение внешней среды, как имеет место при использовании влажных систем. При удалении газообразных смесей, например, SO2 и хлоридов, рукавные фильтры неэффективны, так как такие смеси не осаждаются на поверхности фильтра. Эксперименты с инжекцией извести не обеспечивают хороших результатов. Ниже перечислены системы, используемые для удаления пыли и микрочастиц: - Циклоны: Если предприняты соответствующие меры (то есть использование термостойкой стали, огнеупорной футеровки), то фильтр циклона может использоваться для обеспыливания горячих отходящих газов (500 – 600 ºC). Эффективность такого метода очень низкая и достигает уровней эмиссии 20 мг/нм³. Циклон в основном используется как искрогаситель перед рукавным фильтром. Циклоны используются для предварительной обработки перед другими системами фильтрации; - Мультициклоны: Эффективность работы циклона увеличивается с уменьшением его диаметра. Использование параллельного ряда малых циклонов позволяет отделять небольшие микрочастицы пыли без сильного падения давления в зоне оборудования для очистки; - Рукавный фильтр: Этот тип сепаратора широко используется на различных этапах литейного процесса благодаря его хорошей эффективности. Это способствует достижению хорошей эффективности при контроле выбросов микрочастиц, попадающих в отходящие газы на стадии плавки. Также могут улавливаться субмикронные частицы, например, оксиды металла. Для соответствующей работы необходимо предпринять следующие меры: охлаждение отходящего газа (T = 130 - 160 ºC) и искрогашение (с помощью циклона). Для очистки отходящих газов с высоким содержанием ЛОС может использоваться дожигание органических веществ (для снижения риска воспламенения). Процесс дожигания как "противопожарная мера" для предохранения рукавного фильтра декларируется в некоторых случаях для очистки отходящих газов от упаковки контейнеров. Обычно эта технология не применяется когда потоки отходящих газов с высоким содержанием пыли смешиваются с газовым потоком, имеющим увеличенное содержание ЛОС, так как ее использование способствует увеличению налипания частиц на фильтры и стенки. Схема внутренней и внешней части рукавного фильтра представлена на рисунке 8.8. Рисунок 8.8 - Блоки рукавных фильтров; внутренний (l) и наружный вид (m., r.) [6] - Высокотемпературные системы фильтрации (использующие керамические фильтры): Такие фильтры доступны на рынке, но в настоящее время они не используются в литейной промышленности; - Электростатические фильтры (ESP): Эти фильтры не нашли широкого применения для обеспыливания отходящего газа литейных заводов. Из-за их чувствительности к скорости газового потока, к температуре и влажности газа, они подходят только для работы при непрерывном режиме плавки. Они также очень взрывоопасны, благодаря большому объему газа, проходящему через них. Для снижения такого риска фильтры требуют частой очистки, что может вызвать экономические проблемы. Основная область применения электростатических фильтров на литейных заводах - это удаление масляного тумана из отходящих газов в процессе литья в кокиль под давлением. Мокрые системы обеспыливания, например, системы Вентури и измельчители, используются при очистке отходящего газа плавильного цеха. Сорбционные колонны используются для обеспыливания газов, не содержащих загрязнений, появившихся на стадии плавки. По сравнению с сухими системами, мокрые системы имеют следующие недостатки: более высокий расход энергии, более интенсивное обслуживание (коррозия, бактерии), и они способствуют появлению сточных вод и отходов, требующих утилизации. Их преимуществом является улавливание соединений, растворимых в воде (например, SO2, хлориды) и быстрое охлаждение, которое предотвращает образование диоксина, низкие капитальные затраты и небольшие ограничения по входной температуре. - Скрубберы Вентури: Вода распыляется в газ, при его проходе через систему Вентури. Ускорение газового потока в трубке Вентури вызывает интенсивное смешивание обеих сред. Микрочастицы пыли увлажняются, что делает их более тяжелыми, и таким образом они могут улавливаться в циклоне или другой системе, размещенной дальше. Если газовый поток снижается, положение диффузора корректируется, чтобы сохранить эффективность отбора; - Измельчители: Эти, так называемые, динамические скрубберы содержат концентрические ротор и статор, связанные вместе, через которые поток газа подается с помощью вентилятора, размещенного дальше или с помощью крыльчатки вентилятора, расположенной на внешнем конце ротора. Вода, подаваемая в центральную часть ротора, распыляется на мелкие капли и рассеивается в потоке газа. Мокрые микрочастицы попадают на стенки статора и собираются в нижней части измельчителя. Система продолжает работать эффективно и при снижении потока газа. Системы дожигания и биофильтры будут обсуждаться в разделах 8.5.2. и 8.5.9, соответственно.
Снижение выбросов в атмосферу. Воздействие на различные среды Системы влажных скрубберов приводят к появлению потока сточных вод, который затем необходимо обрабатывать. Очищенная вода может повторно подаваться в процесс. Необходимо удалить куски шлама, образовавшегося при обработке сточной воды. Если литейный завод расположен в холодной климатической зоне (отопительный период боле 6 месяцев), то усиление вентиляции воздуха также вызовет рост расхода энергии, так как это приведет к необходимости более интенсивного подогрева рабочего места. Использование всех систем очистки требует использования энергии, необходимой для создания потока газа через систему. Эксплуатационные данные Сравнение свойств влажных и сухих систем представлено в таблице 8.28. В последующих разделах будут обсуждаться методы, используемые для различных конкретных плавильных печей и для различных стадий процесса. Таблица 8.28 - Свойства влажных и сухих систем очистки для литейных заводов [13], [20], [7]
*Практические значения, которые сохраняются на протяжении всего срока службы установки На рисунке 8.9 представлены сравнительные данные по условиям работы вагранок с горячим дутьем при влажной и сухой системе обеспыливания. Основными отличиями являются распределение температуры отходящего газа и расход энергии. 
Рисунок 8.9 - Условия работы при влажном и сухом обеспыливании отходящих газов для вагранки с горячим дутьем [87] Применимость Применимость различных систем очистки будет обсуждаться в следующих разделах этой главы. Экономические показатели Данные по сравнению капитальных затрат и энергопотребления при использовании рукавных фильтров и влажных сепараторов представлены в таблице 8.29. Таблица 8.29 - Данные по капитальным затратам и энергопотреблению для различных систем очистки [1], [13], [7]
Движущие силы внедрения Контроль выбросов. Примеры заводов Эти методы широко используются на европейских литейных заводах. Справочная литература [1], [13], [20], [7] 8.5.1.4 Предотвращение образования диоксина и его удалениеОписание Диоксины важны для тепловых процессов, в которых участвуют металлы. Диоксины или продукты предшествующей стадии реакции могут присутствовать в некоторых видах сырья, и существует возможность их повторного синтеза в печах или системах очистки. Диоксины легко адсорбируются на твердых поверхностях и могут быть осаждаться на любых загрязнениях, например, на частицах пыли, твердых частях скруббера и на отфильтрованной пыли. Испытания показали, что формирование диоксинов в вагранках не может зависеть от одного (или нескольких) рабочих параметров. Чтобы минимизировать риск образования диоксина необходимо использовать комплекс мер. Оперативные или предварительные меры для предотвращения выбросов диоксина включают: - дожигание отходящих газов печи в шахте в камере для дожигания. Процесс сжигания отходящих газов вагранки полностью описано в разделах 8.5.2.2 и 8.5.2.3. - непрерывный контроль температуры и управление камерой для дожигания HBC (T > 850 ºC) и максимальное время процесса (предпочтительно > 2 сек) - сохранение концентрацию микрочастиц в рекуператоре на уровне < 20 мг/м³, для HBC это возможно при использовании влажного обеспыливания - обеспечение быстрого охлаждения пыли в подаваемых отходящих газах, путем повторного выдерживания при температуре 250 – 450 ºC - предотвращение или снижение осаждения пыли на линии охлаждения отходящего газа, особенно в теплообменнике, например, используя вертикальные трубы, эффективную внутреннюю очистку, высокотемпературное обеспыливание - переплавка чистого лома. Эта технология описана в разделе 8.1.4 - использование инжекции кислорода, чтобы гарантировать полное сгорание. Эта технология описана в разделе 8.2.1.8. Хотя диоксины разрушаются при высокой температуре (то есть выше 850 ºC) в присутствии кислорода, все же возможен процесс повторного синтеза, когда газы охлаждаются при проходе через температурную зону синтеза (250 – 450 ºC). Это зона может возникать в теплообменниках или в системах очистки и в более охлажденных частях печи. Необходим внимательный подход к проектированию систем охлаждения, с целью минимизации времени нахождения в зоне синтеза и предотвращения увеличения пыли, чтобы избежать повторного синтеза. Альтернативой этому является очистка отходящих газов путем быстрого охлаждения, используя влажную систему очистки. Также в горячих газах необходимо достаточное количество кислорода, и для этого может использоваться инжекция кислорода, гарантирующая полное сгорание. Однако, следует избегать избыточного количества кислорода, так как это может привести к появлению повторного синтеза. Большое распространение и широкий диапазон уровней выброса диоксина (даже на одной и той же установке) показывает, что одни только предварительные меры не могут обеспечить постоянное низкое значение выбросов диоксина. Поэтому, помимо превентивных мер, можно рассматривать следующие меры по снижению выбросов: - введение дополнительного порошка в поток газа, например, активизированного углерода, кокс или цеолит, чтобы диоксины абсорбировались на поверхности порошка. Для последующего удаления пыли диоксинов используется высокоэффективная фильтрация. Присадка вводится в поток газа перед фильтрацией. Процесс адсорбции в основном происходит в то время, когда абсорбенты налипают на рукавный фильтр. Пыль, осажденная на фильтре может быть повторно введена в отходящий газ для увеличения эффективности. Чтобы предотвратить взрывоопасность и риск воспламенения при использовании присадки, основанной на углероде, должны быть приняты специальные меры безопасности. Собранная пыль может иметь высокую концентрацию диоксина и должна быть утилизирована или тщательно обработана - для разрушения диоксинов возможно применение систем каталитического окисления. Для разрушения диоксинов используются тканевые фильтры, содержащие катализатор. В других сферах (например, производство стали, муниципальное сжигание мусора) эта технология уже успешно применяется, а ее внедрение в литейной промышленности считается вполне реальным. Однако чтобы предотвратить дезактивацию катализатора, может понадобиться предварительное удаление грубых пылевых частиц. Эти технологии должны рассматриваться в зависимости от их применения. Все они могут быть включены в существующие процессы. Выбор наиболее эффективной и экономически выгодной технологии будет зависеть от конкретного местонахождения, аспектов безопасности и операционной стабильности, а так же от экономических факторов. Хотя отсутствие одного из пяти, упомянутых выше условий образования диоксина, препятствует его синтезу, в настоящее время не возможно точно рассчитать выбросы диоксина, рассматривая известные параметры работы. Следовательно, при строительстве новой печи требуется осторожное рассмотрение превентивных мер, а так же возможности осуществления дополнительных мер, в случае появления неожиданно высоких значений. Экологические методы от внедрения метода Снижение выбросов диоксинов и фурфуранов в окружающую среду. Воздействие на различные среды Адсорбция диоксинов и фурфуранов на активированном угле генерирует поток пыли. Чтобы предотвратить взрывоопасность в рукавном фильтре, может понадобиться смешивание активированного угля с известью. Это увеличит общее количество отходов, подлежащих утилизации, и ограничит возможность повторного использования пыли, осажденной на фильтре. Эксплуатационные данные Практические измерения диоксинов в вагранке с горячим дутьем, использующей процесс сухого обеспыливания, показали высокий уровень содержания PCDD/F (5 нгTEQ/Нм³) в теплообменнике. Другие участки системы отвода отходящего газа имеют намного более низкие значения. Поэтому, при использовании мер по снижению диоксинов, необходимо стремиться к минимизации контактов между пылью и топочным газом в этой зоне, путем уменьшения количества пыли или сокращения времени нахождения пыли в данной зоне. Уровень эмиссии PCDD/F, равный 0,5 нг TEQ/Нм3 может быть получен при помощи превентивных мер; а менее 0,5 нг TEQ/Нм³ может быть достигнут при применении одной или нескольких этих методик. Данные, полученные в Германии, показали, что без дополнительных мер, уровень в 0,1 нг TEQ/Нм³ существует только на ограниченном числе установок и имеет только ограниченное распространение. Эксплуатационные данные, представленные в разделе 3.8.2, показывают, что этот уровень должен оцениваться на каждом заводе. Дополнительные меры, используемые на других участках доказали, что возможно получить снижение до менее чем 0,1 нгTEQ/Нм³. При скорости отходящего газа, равной 8000 м³/час, при скорости дутья 3000 м³/час, быстрое охлаждение отходящего газа вагранки от 800 ºC до 150 ºC, требует потребления воды 4 м³/час.
Эти технологии используются в других отраслях промышленности, например, в сталелитейной и в производстве цветных металлов, и при сжигании мусора. Судя по технической базе, они могут быть распространены на другие типы печей литейного цеха, которые подвержены риску образования диоксина: вагранка, роторная и дуговые электропечи для плавки чугуна и стали (раздел 3.8.2). Для новых и существующих установок, прежде, чем вводить дополнительные меры очистки, должны рассматриваться превентивные меры по снижению диоксина в зависимости от конкретного случая, например, увеличение эффективности сгорания, изменения конструкции печи и контроль качества отходов. Использование дополнительной инжекции включает в себя установку добавочной емкости, инжекционной системы и, в случае инжекции угля, меры контроля, необходимые для предотвращения увеличения его количества. Чтобы предотвратить риск пожароопасности, активированный угль может быть смешан с известью и вводиться после первого фильтра, но перед специализированным блоком вторичной фильтрации. Применение катализатора на фильтрах требует минимальных технических изменений существующих заводов, так как в этом случае требуется только замена рукавных фильтров на каталитические фильтры. Экономические показатели Превентивные меры не требуют дополнительных капитальных затрат. Рабочие затраты ограничены использованием кислорода или более высокой стоимостью чистого лома. Оценка уровня затрат проводилась для вагранки с горячим дутьем, как показано в таблице8.38. Рабочие затраты зависят от используемой дозы кокса и представлены в таблице 8.35. Затраты на оплату персонала, обслуживание, запасные части, а так же на возможно необходимую замену рукавов или на установки другого типа рукавов не были учтены.
Таблица 8.35 - Общие затраты для установки с инжекцией углерода, добавляемого к HBC [87]
Каталитические системы фильтрации используются в сфере сжигания отходов. Данные по затратам при использовании этой технологии зависят от объема обрабатываемого отходящего газа, но не учитывают рабочих параметров, например, отношение воздуха к материалу фильтра. По истечении 5 лет инвестиционные и рабочие затраты можно оценить как 0,4– 0,5 ЕВРО /тонну расплавленного металла для HBC и 0,9– 1.3 ЕВРО /тонну расплавленного металла для CBC. Такая оценка затрат ни подтверждена, ни опровергнута пользователями каталитических фильтров. Движущие силы внедрения Контроль ограничений выбросы диоксина и фурфурана при плавке металлов. Примеры заводов Снижение загрязнений с помощью инжекции кислорода: 3 завода CBC в Нидерландах. С помощью инжекции активированного угля: 1 завод в Германии.
жүктеу/скачать 9.9 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
