Вредные выбросы в производстве огнеупоров

     ВРЕДНЫЕ ВЫБРОСЫ

     В ПРОИЗВОДСТВЕ ОГНЕУПОРОВ 
 

     1. КЛАССИФИКАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ОГНЕУПОРОВ 

     В огнеупорной промышленности производят в основном алюмосиликатные, динасовые и магнезиальные изделия, на долю которых приходится примерно 92% всей продукции. Остальные виды огнеупоров изготавливают в незначительном количестве. Кроме этого, во вращающихся и шахтных печах обжигают основную массу огнеупорного сырья — доломита, кускового шамота и дунита и в кольцевых периодических печах около 15% шамота. 

     При обжиге огнеупорного сырья с технологическими газами и неорганизованными выбросами  выносится в атмосферу большое  количество твердых и газообразных веществ. Для проектирования газоочистных сооружений и аспирационных установок необходимы данные об удельных выбросах пыли, ее химическом и гранулометрическом составах на всех основных участках огнеупорного производства.

     Величины  технологических и неорганизованных выбросов, приведенные в данной главе, получены в результате исследований, выполненных в институте «ВНИПИ-черметэнергоочистка» и его Донецком филиале и ряде других институтов, а также на основании литературных данных. При определении количества выбросов принята следующая классификация агрегатов: для обжига огнеупорного сырья; для обжига огнеупорных изделий; для сушки огнеупорных материалов и пр.

    Самое большое количество пыли выбрасывается  при обжиге огнеупорного сырья; при  сушке сырья и обжиге изделий  выбросы значительно меньше, однако и они достигают также значительных величин.

    Основные  сведения о выбросах приведены для  наиболее распространенных в производстве огнеупоров процессов. 

2. ВЫБРОСЫ ИЗ ПЕЧЕЙ ДЛЯ ОБЖИГА ГЛИНЫ НА ШАМОТ 

    Известны  два типа печей для обжига глины  на шамот — вращающиеся и шахтные. Во вращающихся печах топливом служит мазут марок 30—100 с содержанием серы 3—3,5% или природный газ. Состав продуктов сгорания в каждом конкретном случае следует определять по расчету горения топлива, расход которого (в пересчете на условное) составляет 110—140 кг/т готового шамота. Из топлива в продукты сгорания переходит органическая и колчеданная сера; сульфатная сера удаляется с пылью и остается в обожженном продукте.

    Величина  выбросов пыли из вращающихся печей  зависит в основном от технологии подготовки сырья и его влажности перед подачей в печь, месторождение глин существенного влияния не оказывает.

    Усредненные данные о выходе и составе продуктов  сгорания из печи, а также величины вредных выбросов приведены в табл. 53, из которой видно, что в продуктах сгорания содержится до 0,4 г/м³ окиси азота, «количество которой мало зависит от вида применяемого топлива и обжигаемого сырья. Содержание окиси серы в дымовых газах полностью зависит от ее содержания в топливе и сырье. Количество пыли в продуктах сгорания составляет 15—85 г/м³ (более низкое значение наблюдается 'при влажном сырье, особенно в зимнее время).

Таблица 53 

Усредненные данные о выходе и  составе продуктов  сгорания

и величинах вредных выбросов из вращающихся печей

при обжиге глины на шамот 

 

Продолжение табл. 53

 

    Примечания: 1. Подсосы воздуха  увеличивают объем  продуктов сгорания в дымовом тракте в 2—2,3 раза. 2. В дымовых газах, уходящих из печи, работающей с повышенной производительностью, содержится до 3% окиси углерода, которая полностью сгорает в пылевой камере за печью. 

    С ростом производительности печи выбросы  пыли увеличиваются. Например, при увеличении производительности на 30% содержание пыли в дымовых газах увеличивается почти в два раза. Выбросы пыли значительно увеличиваются при повторном использовании уловленной пыли в виде брикетов, которые, как правило, не обладают достаточной прочностью.

    Химический  состав пыли незначительно отличается от состава готового продукта.

Дисперсный  состав следующий:

Размер  частиц, мкм  ………………….0—5        5—10     10—20      20—40

Количество  фракций,   %    (по

массе)     ............................................ 6              7             12            20 

Размер  частиц, мкм ......................... 40—60    60—80   80—100    > 100

Количество  фракций, % (по

массе)     ..............................................20           15            10           10 

    Пыль  в основном состоит из частиц диаметром более 10 Мкм. Удельное электрическое сопротивление шамотной пыли зависит от ее температуры и влагосодержания (табл. 54). Влагосодержание в свою очередь зависит от количества водяных паров в продуктах сгорания и может быть охарактеризовано температурой точки росы. Из табл. 54 следует, что с увеличением влажности сопротивление пыли уменьшается, а с увеличением температуры сначала увеличивается, достигая максимального при 150—200°С, а затем начинает снижаться.

    Плотность шамотной пыли составляет 12,5 г/ом³; насыпная масса 0,7—1,1 г/см³ и угол естественного откоса 32—44°. Эти показатели необходимы для расчета пылеочистных устройств.

    В печах шахтного типа для обжига глины применяют в основном твердое топливо, расход которого меньше, чем во вращающихся печах, и составляет в пересчете на условное 90 кг/т. Выход продуктов сгорания составляет 1200 м³/т; запыленность газового потока при выходе из лечи 65 г/м³. Достоверных данных о выбросах окислов азота из этих печей нет. Выбросы сернистого газа рекомендуется определять так же, как и для вращающихся печей, хотя проверенных опытных данных также нет. При серосодержащем топливе концентрацию SO₂ в дыме определяют по составу топлива при помощи расчета его горения. 

3. ВЫБРОСЫ ИЗ ПЕЧЕЙ ДЛЯ ОБЖИГА ДОЛОМИТА 

    Существует  три типа печей для обжига доломита — вращающиеся, шахтные и вагранки.

    Вращающиеся печи отапливаются природным или  коксовым газом, мазутом и угольной пылью. При обжиге сырого доломита выделяется большое «количество углекислого газа, поэтому при определении состава продуктов сгорания следует учитывать реакции диссоциации. Удельный расход топлива (в пересчете на условное) составляет примерно 435—450 кг/т обожженного доломита.

    Сера, содержащаяся в топливе, распределяется между газовой и твердой фазой так же, как и при обжиге глины на шамот, т. е. органическая и колчеданная сера переходит в продукты сгорания, а сульфатная сера остается в материале и частично удаляется с пылью.

    Усредненные данные по выходу и составу продуктов  сгорания и величинам вредных  выбросов из вращающихся печей для обжига доломита приведены ниже: 

Выход продуктов сгорания из  печи,

м³ на 1 т обожженного доломита   ………………………………………4800—5000

Состав  сухих продуктов сгорания, % :

    О₂..............................................................................................5—8

    N₂..............................................................................................77—80

    СО₂……………...........................................................................0                                                                                                                                                      

Величина  вредных     выбросов,   г/м³

(кг/т):

    NO₂............................................................................................0,7—0,9

                                                                                                          (3,7—4,2)

    пыль   .......................................................................................40—75

                                                                                                          (170—400)

    Подсосы воздуха увеличивают объем продуктов  сгорания в дымовом тракте в 1,2—1,6 раза.

    В отходящих дымовых газах при  отоплении газообразным топливом в результате химического недожога содержится 2% окиси углерода, которая, как правило, полностью догорает в пылевой камере.

    Замечено, что на запыленность дымовых газов  влияет размер зерен сырого доломита. В качестве примера можно привести исследования выбросов пыли на печах с производительностью от 8 до 12 т/ч. При обжиге крупного доломита (фракции более 5 мм) запыленность газа в 1,5—2,0 раза меньше, чем при обжиге мелкого (фракции менее 5 мм).

    Дисперсный  состав доломитовой пыли, выбрасываемой из вращающихся печей изменяется в больших пределах, зависит в основном от влажности сырья и его гранулометрического состава и составляет: 

    Размер  частиц, мкм   .......................................<1       1—10    10—20    20—40

    Количество  фракций,   %    (по

    массе)..................................................................2        11,5       18,5        29 

    Размер  частиц, мкм   ....................................40—60    60—100 100—250    >250

    Количество  фракции,   %    (по

    массе)................................................................19          12           6,0          2,0