§ 3. Вредные выбросы коксохимического производства и их очистка

Основными источниками технологических выбросов в коксохимическом производстве являются: аспирационные системы цеха углеподготовки, отопительная система коксовых печей, системы загрузки угля и выдачи кокса, системы тушения кокса, коксовые рампы, коксосортировка. Кроме того, сравнительно небольшие по количеству, но разнообразные по составу выбросы дают химические цехи.

Цех углеподготовки. В этом цехе пыль выделяется при приемке на склад угля, его перегрузках, пересылках и транспортировке, в процессе подготовки шихты для коксования, а также в дробильных и помольных установках. Выделяющаяся в цехе углеподготовки крупная пыль (0,4 кг/т валового кокса) образуется на высоте до 10 м, хорошо улавливается в циклонах и простейших мокрых пылеуловителях, для чего в местах пыления сооружаются укрытия и аспирационные системы. Для подавления выноса пыли применяют также смачивание шихты растворами поверхностно-активных веществ (стиролбутадиеновой смолы, винилацетата и др.), которые образуют на поверхности частичек угля пленку, препятствующую пылению.

Отопительная система коксовых печей. Коксовые печи обычно отапливают коксовым газом или смесью последнего с доменным газом, в результате чего выбросы имеют различный состав (табл. 24.1).

Таблица 24.1. Выбросы вредных веществ из отопительной системы коксовых печей

Уходящие газы коксовых печей, как правило, не очищают; предполагается естественное рассеивание вредных веществ в атмосфере.

Загрузка коксовых печей. Крупным источником пылегазовых выбросов является загрузка коксовых печей угольной шихтой. При заполнении холодной шихтой раскаленного пространства печи происходят значительные выделения пыли и газов, которые характеризуются следующими данными, г/т кокса: пыль 400, СО 46, H₂S 22, NH₃ 47, S0₂ 33, NO_х 55, C_mH_n 190, HCN 0,6. Наиболее эффективным методом борьбы с выбросами является бездымная загрузка шихты, широко применяемая на коксохимических заводах. В основе этого способа лежит применение паровой или гидравлической инжекции, резко сокращающей (в 10—15 раз) загрязнение воздуха. В коксовую камеру (рис. 24.2) через загрузочные люки из бункеров углезагрузочного вагона загружают угольную шихту. Образующиеся пылегазовыделения отсасывают с помощью парового или гидравлического инжектора в коллектор, по которому газы направляются в газоочистку.

Рис. 24.2. Схема бездымной загрузки шихты в коксовую камеру: 1 — коксовая камера; 2 — двери; 3 — загрузочные люки; 4 — бункера; 5—загрузочный вагон; б — стояки инжекторов; 7 — сопла инжекторов; 8—газосборники; 9 — планировочная штанга; 10 — уплотняющее устройство; 11 — коксовыталкиватель; 12 — штанга выдачи кокса; 13 — двересъемная машина; 14— коксонаправляющая; 15 — тушильный вагон; 16 — рампа.

Выгрузка раскаленного кокса. Большое пылегазовыделение происходит при выгрузке раскаленного кокса в вагон. При этом выбросы характеризуются следующими данными, г/т кокса: пыль 750, H₂S 8, NH₃ 51, S0₂ 22, NO_x 4, C_mH_n 36, HCN 0,1. Улавливание и очистка этих выбросов связаны с большими трудностями. Имеется несколько вариантов:

1) крупные передвижные укрытия над тушильным вагоном, присоединяемые к стационарному коллектору и газоочистке;

2) передвижное аспирационное укрытие, смонтированное на тележке в комплексе с газоочисткой и прицепляемое к тушильному вагону;

3) оборудование каждого вагона аспирационной системой и газоочисткой;

4) сооружение закрытой галереи вдоль коксовой батареи со стационарным отсосом и газоочисткой.

В качестве примера на рис. 24.3 приведена схема аспирационной системы, по последнему варианту. Она рассчитана на отсос газов в количестве 830 тыс. м³/ч. Система дорогая, громоздкая, затрудняет обслуживание батареи и характеризуется высокими энергозатратами. Проблема улавливания выбросов при выгрузке кокса пока не решена.

Рис. 24.3. Схема аспирации и очистки газов при выгрузке кокса с полным укрытием коксовой стороны батареи: 1— углезагрузочиый вагон; 2 — угольный бункер; 3 — загрузочный люк; 4 — телескопические уплотнители; 5 — коксовая камера; 6 — газосборник; 7 — сопла инжекторов; 8 — стояки инжекторов; 9 — коксонаправляющая; 10 — тушильный вагон; 11 —крышка галереи; 12 — стенка галереи; 13 — опорные колонны; 14 — газоход; 15 — абсорберы; 16 — дымососы,; 17 — насос; 18 — каплеуловитель; 19 — дымовая труба; 20 — коксовая рампа.

Сухое тушение кокса. До недавнего времени процесс тушения кокса осуществлялся только мокрым способом. Тушильный вагон с раскаленным коксом вкатывали в тушильную башню, где его обильно орошали равномерно распределенной водой в количестве 4—5 м³ воды на 1 т кокса. Основными недостатками мокрого тушения являются потери тепла раскаленного кокса на испарение воды, уходящей в виде пара в атмосферу, и значительные выбросы вредных веществ. Вследствие этого сейчас широкое распространение получает сухое тушение кокса, при котором эти недостатки проявляются в меньшей степени (табл. 24.2).

Сухое тушение кокса производят в тушильном бункере (рис. 24.4) путем продувки через кокс инертного газа в количестве до 80 тыс. м³/ч со скоростью 0,5—1 м/с, охлаждающего кокс с 1000 до 250 °С. В качестве инертного газа используют воздух, один раз прошедший через слой раскаленного кокса и потерявший кислород. Средний состав инертного газа, %: 80— 81 N₂; 17,8—18,2 СО₂; 0,1—0,5 СО; 1 О₂.

Таблица 24.2. Выбросы вредных веществ при тушении кокса

Рис. 24.4. Схема установки сухого тушения кокса: 1 — тушильный вагон; 2 — направляющие стойки; 3 — загрузочное устройство; 4 — форкамера; 5 — камера тушения; б — газокамера; 7 — кольцевой отвод газов; 8 — пылеосадительная камера; 9 — перегородка; 10 — циклон; 11 — бункер циклона,; 12 — котел-утилизатор; 13 — дымосос; 14 — разгрузочное устройство; 15 — коксовая рампа,; 16 — транспортер.

Инертный газ, выходящий из камеры тушения при температуре около 800 °С, направляют в котел-утилизатор для выработки пара с параметрами: р = 4 МПа и Т = 450 °С в количестве до 25 т/ч. Из котла-утилизатора газ, охладившийся до 200 °С, отсасывают дымососом через циклон и снова направляют в нижнюю часть бункера, равномерно распределяя его по сечению последнего. Тушильный вагон со съемным кузовом, заполненный раскаленным коксом, с помощью специального подъемника выгружают через загрузочное устройство в форкамеру, откуда кокс поступает на тушение. Тушильный бункер обычно имеет емкость 270 м³, что соответствует емкости 10 печей, диаметр 6,2 м и производительность около 1200 т кокса в сутки (52 т/ч). Время пребывания кокса в бункере 2—4 ч. Газоплотность тракта инертного газа имеет особое значение, так как подсосы воздуха в систему вызывают угар кокса, который не должен превышать 0,5—1,0 %. Запыленность инертного газа после тушильного бункера составляет 4—10 г/м³ при d_m = 320 мкм, σ_ч = 3,1. Во избежание интенсивного износа трубок котла-утилизатора пыль улавливают сначала в инерционном пылеуловителе, а затем в циклоне. Образующиеся в небольшом количестве вредные газообразные компоненты (в основном СО) периодически сбрасывают в атмосферу с дожиганием на свече. Сухое тушение 1 млн. т кокса экономит 30—35 тыс. т условного топлива.

Потушенный кокс направляют на рампу и коксосортировку. Объем выбросов на рампе составляет 735 м³/т кокса. В них содержится, г/т кокса: 0,3 H₂S; 0,5 NH₃; 0,2 HCN; 0,2 С₆Н₅ОН. На коксосортировке выделяется только пыль в количестве до 700 г/т кокса.

Контрольные вопросы

1. Как осуществляют очистку коксового газа?

2. Вредные выбросы коксового производства. Способы борьбы с ними.

3. Как организуют сухое тушение кокса и его преимущества?