Зменшення забруднення у виробництві нержавіючої сталі

Анотація: В останні роки Центральний Комітет партії та Державна рада надали великого значення наднизькоемісійній трансформації чорної металургії. На багатьох важливих зустрічах та у звітах про роботу уряду було запропоновано сприяти наднизькоемісійній трансформації чорної металургії. «Думки щодо сприяння впровадженню наднизькоемісійних викидів у чорній металургії» (після видання Huan Taiqi [2019] № 35) всі регіони зобов'язані здійснювати наднизькоемісійну трансформацію чорної металургії поетапно та за регіонами. Ліміти викидів, зазначені у «Думках», також називаються галузевими експертами «найсуворішими стандартами в історії». За такої загальної ситуації, шляхом аналізу вимог до індексу викидів твердих частинок у документі та поточного стану технології видалення пилу в моїй країні, порівняння переваг та недоліків основної технології видалення пилу, яка має високе визнання в галузі, та обговорення вибору шляхів технології видалення пилу відповідно до нових вимог. А також оновлення ідей для довідки відповідним сталеливарним компаніям та допомога у виграші битви з блакитним небом.
Для реалізації рішень та розгортання заходів Центрального Комітету Партії та Державної Ради, у квітні 2019 року Міністерство екології та навколишнього середовища разом з Комісією з розвитку та реформ і Міністерством промисловості та інформаційних технологій спільно опублікували «Висновки щодо сприяння впровадженню наднизьких викидів у сталеливарній промисловості» (далі – «Висновки»). У «Висновках» знову посилено початкові стандарти викидів твердих частинок у різних процесах виробництва сталі та запропоновано, щоб наднизькі викиди означали наднизькі викиди протягом усього процесу. Вони також висувають вимоги до прогресу в наднизьких перетвореннях у різних регіонах, що ще більше сприяє розвитку технології видалення та очищення пилу в сталеливарній промисловості. Однак наразі більшість вітчизняних чорноземних підприємств мають тривалий доменно-конвертерний процес з багатьма складними процесами. Дотримання стандартів викидів твердих частинок у всьому виробничому процесі – нелегке завдання. Крім того, розвиток вітчизняних чорноземних підприємств є нерівномірним, а виробничі потужності, які не відповідають стандартам охорони навколишнього середовища, все ще трапляються рідко. Тому модернізація та модернізація пиловловлювальних установок є вкрай необхідною. Таким чином, за поточної ситуації в галузі охорони навколишнього середовища, прагнення досягти наднизького рівня викидів частинок пилу за короткий проміжок часу, безсумнівно, є найнагальнішою проблемою, з якою стикаються сталеливарні компанії.
Дзеркальне золото1
1. Вимоги до контролю твердих частинок при трансформації з наднизькими викидами
У квітні 2019 року було офіційно опубліковано «Думки», що викликало бурхливу хвилю екологічного захисту сталі, заявивши, що сталеливарна промисловість моєї країни в цілому вступила в загальну ситуацію наднизькоемісійної трансформації. Щодо показників твердих частинок, «Думки» вимагають відпрацьованих газів у вигляді організованих викидів, димових газів головки агломераційної машини та випалу окатишів (включаючи шахтну піч, колосникову піч, стрічкову випалювальну установку), димових газів коксової печі та інших основних джерел забруднення (включаючи хвостову частину агломераційної машини, завантаження вугілля, сухе гасіння коксу, гарячі повітророзподільні печі, шахти доменної печі та випускні цехи, попередню обробку гарячого металу, вторинні димові гази конвертерів тощо). Середньогодинна концентрація викидів твердих частинок не є високою. При 10 мг/м3 середньогодинна концентрація викидів щонайменше 95% часу на місяць відповідає стандарту; Якщо відхідний газ знаходиться в неорганізованій формі, то для транспортування та заготовки матеріалу, спікання, гранулювання, виробництва чавуну, коксування та інших процесів подрібнення, просіювання та різання брухту необхідно передбачити обладнання для пиловловлення. Крім того, у «Думках» також зазначається, що підприємствам слід вибирати зрілі та застосовні технології перетворення для захисту навколишнього середовища відповідно до заводських умов, а також заохочувати використання передових засобів пиловловлення, таких як плівкові фільтрувальні рукавні пилозбірники та фільтрувальні картриджні пилозбірники, що вказує на напрямок вибору технології очищення від пиловловлення.
2. Поточний стан застосування технології пиловидалення
Після дослідження понад 20 чорнометалургійних підприємств було виявлено, що майже всі вони використовують високоефективні рукавні фільтри або картриджні фільтри для очищення пилових відпрацьованих газів, а деякі процеси, що виробляють мокрі відпрацьовані гази, використовують мокрі електростатичні фільтри. Компанія вважає, що ці зрілі процеси мають найкращий ефект очищення пилу та відпрацьованих газів, який відповідає технології видалення пилу, згаданій у «Висновках». Крім того, відповідно до можливих технологій очищення твердих частинок у відпрацьованих газах, зазначених у «Технічних умовах на подання заявки та видачу дозволу на забруднення», за винятком відпрацьованих газів, що утворюються під час чистової прокатки гарячого прокатного стану, інші вузли утворення забруднень відпрацьованими газами можуть бути оброблені за допомогою процесу видалення пилу з рукавів (покриття), мембранного фільтрувального матеріалу та фільтрувальних картриджів. Тому в цій статті в основному аналізуються переваги та недоліки, а також застосування технологій видалення пилу з рукавів та фільтрувальних картриджів.
Рукавний фільтр з'явився раніше і використовувався ще наприкінці вестернізаційного руху. Він в основному використовувався для фільтрації сухого, запиленого газу з малим розміром частинок. Фільтр-рукав виготовляється з різних фільтрувальних волокон (хімічного волокна або скловолокна) шляхом плетіння або голкопробивання та використовує фільтрувальну функцію волокнистої тканини для фільтрації газу, що містить пил. Пиловловлювач картриджного типу з'явився відносно пізно. У 1970-х роках деякі користувачі з'явилися в західних країнах. Вони вважали, що цей тип пиловуловлювача має відносно невеликі розміри, значно покращену ефективність обробки та простий в обслуговуванні. Однак, якщо необхідно очищати запилений газ більшим об'ємом повітря, ефект очищення буде низьким через малу ємність фільтра, що важко застосовувати на великих промислових підприємствах, тому він не отримав широкого поширення протягом багатьох років. З 21 століття світові технології матеріалів швидко розвиваються. Деякі іноземні компанії взяли на себе ініціативу в удосконаленні структури та фільтруючого матеріалу пилозбірника, збільшивши загальну ємність у кілька разів і ставши великим пилозбірником з площею фільтра понад 2,000 м2.
3. Порівняльний аналіз технології пиловидалення
1. Мішок для збору пилу
(1) Принцип роботи рукавного фільтра
Пиловмісний газ потрапляє у вентиляційний канал з пилозбірника, і коли він досягає виходу, він всмоктується вентилятором індукованої тяги, а потім волокнистий фільтрувальний мішок для видалення пилу використовується для захоплення диму та пилу за допомогою сили тяжіння та інерції.
(2) Основні фактори, що впливають на продуктивність рукавного фільтра
Продуктивність рукавного фільтра головним чином включає ефективність видалення пилу, втрату тиску та термін служби. Основними факторами, що визначають ефективність видалення пилу та термін служби рукавного фільтра, є співвідношення повітря до тканини, тип фільтрувального матеріалу та вибір методів видалення пилу.
Фільтруючий матеріал рукавного фільтра еволюціонував від звичайних волокон до надтонких волокон, потім до волокон спеціальної форми поперечного перерізу, а потім до мембранної структури ePTFE. Звичайні волокна не можуть контролювати дрібні частинки пилу, тому необхідно змінювати структуру волокна або використовувати зовнішню силу для досягнення наднизького контролю викидів пилу; волокна надтонкої форми поперечного перерізу мають більшу питому площу поверхні, що призводить до більшої площі фільтрації, тим самим зменшуючи співвідношення повітря до тканини; мембрана ePTFE може перехоплювати частинки пилу на поверхні мембрани. Наразі вибір мембранного фільтрувального матеріалу для матеріалу фільтрувального мішка є вибором з вищою ефективністю видалення пилу.
2. Пиловловлювач-картридж
Принцип роботи пилозбірника фільтрувального картриджа: пиловий газ потрапляє у вентиляційний канал через пилозбірник і вводиться в корпус за допомогою зовнішнього вентилятора. Оскільки корпус має значно більший радіус, ніж труба, повітряний потік розширюється, і важчі великі частинки пилу осідають під дією сили тяжіння. Легші дрібні частинки пилу потрапляють у фільтрувальний картридж разом з повітрям і блокуються фільтруючим елементом завдяки серії комплексних ефектів, а потім відокремлюються від повітря.
3. Порівняння переваг та недоліків рукавного фільтра та картриджного фільтра
Пиловловлювачі мішкового типу та фільтрувальні картриджі мають свої переваги та недоліки в процесі використання. Вибираючи спосіб видалення пилу, слід ретельно враховувати ситуацію на підприємстві. Переваги та недоліки наведено в таблиці 1.
Чотири, аналіз практичного застосування на підприємстві
Візьмемо, наприклад, трансформацію процесу видалення пилу в технологічній секції доменної печі сталеливарного заводу в провінції Хебей. Спочатку компанія використовувала рукавний фільтр для видалення пилу з відпрацьованих газів, що утворюються в секції доменної печі. Однак під час використання було виявлено, що це може спричинити плутанину через умови роботи. Проблема з мішком. Водночас, через низьку ефективність видалення пилу фільтрувальним мішком, викиди відпрацьованих газів цієї секції не можуть стабільно відповідати вимогам стандартів наднизьких викидів. Враховуючи необхідність досягнення стандарту та капіталовкладення для заміни фільтрувального мішка, компанія вирішила трансформувати процес видалення пилу та замінити рукавний фільтр на фільтрувальний картридж. Порівняння параметрів та ефекту до та після трансформації наведено в таблиці 2.
Згідно з даними онлайн-моніторингу до та після трансформації, концентрація твердих частинок у вихлопних газах у цій секції значно знизилася і може стабільно досягати 10 мг/м3, що відповідає вимогам стандартів наднизьких викидів. Порівняно з періодом до трансформації, після використання пилозбірника з фільтрувальним картриджем уникнуто проблеми легкого зносу та протікання фільтрувального мішка, в основному його можна використовувати протягом тривалого часу без обслуговування, навіть якщо фільтрувальний картридж знімається та замінюється, це дуже зручно та збільшується в обмеженому просторі. Ефективна площа фільтра зменшується, різниця тисків невелика, а ефект видалення пилу відносно стабільний. Але після заміни пилозбірника з фільтрувальним картриджем також є деякі недоліки.
Спілкуючись із внутрішнім персоналом компанії, автор дізнався, що обладнання після трансформації є складнішим, ніж раніше, і компанії потрібен високий рівень управління диспетчеризацією, встановленням та обслуговуванням обладнання. Крім того, селективність фільтрувального пилозбірника для сухого пилу не така висока, як очікувалося, і він не має високої ефективності видалення пилу для всіх типів пилу. Якщо ви хочете застосовувати його до всіх процесів, все одно потрібні поглиблені дослідження та розробки. Загалом, в умовах дедалі складнішої екологічної ситуації, враховуючи дотримання екологічних норм, ефект від заміни все ще дуже значний.
П'ять, короткі пропозиції
1. Пропозиції щодо вибору процесу
Наразі, не враховуючи вологе видалення пилу, найкращим вибором технології видалення пилу в умовах наднизького рівня викидів має бути картриджний пилозбірник та рукавний фільтр. Ці два типи пилозбірників мають свої переваги та недоліки. Для перетворення на наднизький рівень викидів твердих частинок на сталеливарних підприємствах рекомендується, щоб підприємства могли вибрати технологію видалення пилу відповідно до фактичних умов та власних потреб. Якщо початковий процес видалення пилу з рукава все ще не може досягти стабільних стандартів викидів, першим кроком може бути заміна мікропористої мембрани з ПТФЕ та градієнтного фільтрувального матеріалу з надтонкого волокнистого поверхневого шару. По-друге, для завершення перетворення на наднизький рівень викидів та досягнення стандартних викидів, слід розглянути заміну процесу видалення пилу з фільтрувального картриджа.
2. Пропозиції щодо інженерного проектування
Щоб допомогти компаніям виконати відповідні вимоги «Висновок» та надати рекомендації для інженерного проектування та будівництва, у січні 2020 року Китайська асоціація промисловості охорони навколишнього середовища опублікувала «Технічні рекомендації щодо реконструкції чорної металургії з наднизькими викидами», в яких для високоефективного процесу видалення пилу з мішків та фільтрації пропонується низка довідкових значень технічних параметрів, і підприємствам рекомендується посилатися на них у процесі трансформації з наднизькими викидами, виходячи з їхніх фактичних умов. Взявши за приклад рукавний фільтр, рекомендується, щоб компанія, укладаючи договір, проектувала швидкість потоку фільтра менше 0.8 м/хв. Швидкість потоку фільтра тут повинна дорівнювати повній швидкості потоку фільтра. Повна швидкість потоку фільтра - це теоретично розрахована швидкість потоку фільтра. Коли автономний пилозбірник очищає пил, один з бункерів закривається, а фактична швидкість потоку фільтра збільшується. Це також час, коли викиди, найімовірніше, перевищують стандартні, тому вимогою є повна швидкість потоку фільтра. Рекомендується оснастити пилозбірник дефлектором для контролю розподілу повітряного потоку. Якщо дефлектор не обрано, фільтрувальний мішок або фільтрувальний картридж будуть промиватися потоком повітря, що скоротить термін служби.
«Захист блакитного неба» вступив у завершальний етап вирішення складних проблем. Як головне поле битви за запобігання та контроль забруднення повітря, сталеливарна промисловість є надзвичайно важливою для трансформації до наднизьких викидів. Чорнометалургійні компанії повинні активно реагувати, уточнювати ідеї контролю забруднення навколишнього середовища та сприяти покращенню якості навколишнього середовища та модернізації промислової трансформації.