Каплунов Ю.В., Климов С.Л., Красавин А.П. Экология угольной промышленности на рубеже XXI века

Подождите немного. Документ загружается.

ferrooxidaus) и разрушающих клеточную мембрану, которая покрывает

бактерии. Препараты «ПроМак» применяют в основном по двум направ-

лениям — на действующих объектах, включая угольные отходы, и для

рекультивации загрязненных территорий.

Препараты успешно использованы при обработке угольных отходов

на обогатительных фабриках, терриконах, отвалах породы, хвостохра-

нилищах. Результаты широкого применения бактерицидов «ПроМак»

показали, что они являются эффективным средством в предотвраще-

нии кислотного дренажа как на действующих разработках, так и при

рекультивации закрытых шахт и рудников, приносят лучшие результа-

ты, чем обработка известняком. Главное преимущество бактерицидов

«ПроМак» состоит в том, что их применение представляет собой тех-

нологию предотвращения загрязнения, в то время как добавление раз-

личных оснований — всего лишь устранение последствий образования

кислоты.

2.2. СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ

АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

2.2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНИКЕ

И ТЕХНОЛОГИИ ПЫЛЕГАЗОУЛАВЛИВАНИЯ

В последнее десятилетие определились следующие основные пути борь-

бы с вредными выбросами от стационарных источников: изменение или

оптимизация технологического процесса для уменьшения выбросов; ос-

нащение технологических агрегатов эффективными газоочистными и пы-

леулавливающими аппаратами; ликвидация источников вредных выбро-

сов путем внедрения малоотходной технологии. Как правило, при выборе

систем очистки предпочтение отдается сухим пылеуловителям. Это по-

зволяет не только сохранить значительные земельные площади, отчуж-

даемые под шламовые бассейны при внедрении мокрых методов, но и

получить экономический эффект в результате утилизации уловленного

полупродукта. Мокрые методы предпочтительны, если очищаемые газы

охлаждаются до температуры точки росы или если пыль в производстве

используют в виде пульпы в оборотном цикле. Мокрые методы также

предпочтительнее при обеспыливании взрывоопасных или токсичных

газов, так как аппараты мокрой очистки позволяют создать герметичные

корпуса и обеспечить их быструю продувку [7].

Очистка от пыли. В отечественной практике известно более двухсот

различных конструкций и аппаратов для очистки промышленных выбро-

сов от пыли. Несмотря на многообразие, все они являются вариантами

аппаратурного оформления, где использованы в основном принципы

осаждения и задержания взвешенных частиц.

В настоящее время на угольных предприятиях прошли промышленную

проверку многие типы современного пылеулавливающего оборудования,

что позволяет выбрать для конкретных условий наиболее подходящие из

них в зависимости от объема и запыленности отходящих газов, фракци-

онного состава и свойств пыли.

К наиболее распространенным пылеулавливающим аппаратам, при-

меняемым на предприятиях угольной промышленности, относятся цик-

лоны конструкции НИИОГаза типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15-У и ЦН-24.

Для очистки большого объема отходящих газов на обогатительных фаб-

риках циклоны объединяют в группы от 2 до 14 аппаратов.

Конструкторским бюро АО «Каргормаш» разработаны прямоуголь-

ные групповые установки с циклонами ЦН-11 диаметром 800 мм, назы-

ваемые батарейными пылеуловителями БПР-75 и БПР-100 производи-

тельностью 75 и 100 тыс. м

/ч. Получили применение и батарейные пы-

леуловители с круговой компоновкой циклонов БП-3, БП-15, БП-35 и

БП-50.

Установлено, что циклоны небольших размеров работают значительно

эффективнее аппаратов большого размера. Поэтому на практике для по-

вышения эффективности работы инерционных аппаратов последние ком-

понуются из большого числа параллельно установленных циклонов диа-

метром 150 или 250 мм и называются батарейными циклонами. В уголь-

ной промышленности применяются несколько типов батарейных цикло-

нов, отличающихся размерами, конструкцией циклонных элементов, спо-

собом подвода запыленного газа и компоновкой элементов в корпусе.

Для санитарной очистки выбрасываемых в атмосферу запыленных

газов обогатительных фабрик применяются пылеуловители со смачива-

нием и отделением пыли мокрыми методами, в частности мокрые пыле-

уловители типа МПР, СИОТ, ПВМ, КМП, ЦВП и скрубберы.

Наиболее эффективными установками для улавливания угольной

пыли являются комбинированные инерционные, пеннобарботажные и

скоростные пылеуловители. К ним относятся вентиляторные мокрые пы-

леуловители ПМ-35А, выпускаемые Артемовским машиностроительным

заводом (Свердловская область), и установки ПМ-10, ПМ-16, ПМ-25,

изготовляемые по индивидуальным заказам Александрийским рудоре-

монтным заводом.

Для обеспыливания агрессивного запыленного газа успешно приме-

няются мокрые пылеуловители МПР-50, МПР-75 и МПР-100, выпус-

каемые серийно отечественной промышленностью. Высокую эффектив-

ность при улавливании тонкодисперсной пыли имеют рукавные фильтры

типа ФРКИ с импульсной продувкой ткани, выпускаемые Семибратов-

ским экспериментальным заводом газоочистительной аппаратуры.

Техническая характеристика наиболее распространенных типов пы-

леуловителей, используемых для очистки вредных выбросов на предпри-

ятиях угольной промышленности, приведена в табл. 17 [1].

6 *

Способы и средства борьбы с пылью, применяемые в угольной от-

расли, можно классифицировать следующим образом:

• снижающие пылеобразующую способность углей и вмещающих

пород;

• подавляющие и улавливающие выделяющуюся в атмосферу пыль

в процессе добычи, транспортирования и переработки угля и пород;

• предупреждающие выдувание из горной массы взметывание отло-

жившейся пыли под воздействием вентиляционной струи, ветровой эро-

зии, движения автотранспорта и т.п. [11].

Особого внимания и значительных усилий требуют подавление и улав-

ливание пыли от сушильных установок и аспирационных систем, отно-

сящихся к числу крупных стационарных источников образования вредных

выбросов в атмосферу.

В настоящее время на обогатительных и брикетных фабриках нахо-

дятся в эксплуатации сушильные установки, оснащенные большим ко-

личеством разнотипных аппаратов для пылеулавливания. При этом каж-

дый пылеуловитель имеет свои границы применения в зависимости от

крупности частиц улавливаемой пыли (грубодисперсная >100 мкм, сред-

недисперсная 10-100 мкм и тонкодисперсная <10 мкм).

Для улавливания грубой пыли наиболее широкое применение полу-

чили циклоны и разгрузочные камеры, для улавливания среднедисперс-

ной пыли — циклоны и батарейные пылеуловители, для глубокой очистки

газов от тонкодисперсной пыли широкое распространение нашли мокрые

пылеуловители.

Для очистки выбросов от пыли сушильные установки обогатительных

фабрик, как правило, оснащаются трехступенчатой системой очистки,

состоящей из разгрузочной камеры, батарейного циклона ПБЦ и мокрого

пылеуловителя МПР (рис. 22, 23). Эффективность очистки составляет

98—99,5%. Применяемые аппараты по своим техническим характерис-

тикам не уступают зарубежным образцам.

На трубах-сушилках в качестве разгрузочных аппаратов используются

одиночные крупногабаритные циклоны типа ЦН-15 диаметром 2200 —

3000 мм, циклоны со скошенной крышкой, проходные сепараторы. Прак-

тика показывает, что при равных условиях эксплуатации наиболее эф-

фективными являются крупногабаритные циклоны типа ЦН-15. Однако

с установкой этих циклонов в качестве разгрузочного устройства созда-

ется дополнительное сопротивление сушильного тракта, что ведет к за-

биванию его углем. Указанные недостатки устраняются в циклонах ИОТТ

за счет увеличения скорости газового потока во входном патрубке и раз-

мещения его под углом 40 — 50°. Увеличивается также длина корпусной

части и диаметр разгрузочных течек до 900 мм.

Применение в качестве первой ступени очистки газа проходного се-

паратора в пять раз повышает вынос пыли по сравнению с разгрузочным

циклоном. Проходные сепараторы гораздо проще циклонов, обладают

меньшим сопротивлением и износом, отличаются более надежной рабо-

той, менее сложны в эксплуатации и удобно компонуются батарейными

циклонными пылеуловителями.

Анализ работы разгрузочных аппаратов показывает, что запыленность

газа на выходе из циклона составляет в среднем 30 г/м

На барабанных сушилках в качестве разгрузочных аппаратов исполь-

зуются, как правило, гравитационные разгрузочные камеры, которые из-

готовляются прямоугольной, трапециевидной и круглой формы. Камеры

применяются на барабанных сушилках диаметром 2,8—3,5 м. Для по-

вышения эффективности осаждения угольной пыли и снижения вихревых

потоков более целесообразно применение разгрузочных камер прямо-

угольного сечения с плавным сужением их верхней части. Такая кон-

струкция позволяет значительно увеличить время пребывания частиц

угля в камере и создать условия для лучшего осаждения угольной пыли.

Средняя концентрация пыли в газах, поступающих в систему пыле-

улавливания из барабанных сушилок после разгрузочных камер, состав-

ляет 20 — 30 г/м

. Для второй ступени очистки газов, отходящих от

барабанных сушилок и труб-сушилок, обычно используются пылеулови-

тели типа ПБЦ и БЦУ-М. В качестве аппаратов очистки отходящих газов

на сушильных установках в третьей ступени очистки предусматривают-

Рис. 24. Схема вертикального

электрофильтра УВП для

очистки отходящих газов бри-

кетных фабрик:

1 — осадительные электроды;

2 — подвеска электродов;

3 — изолятор; 4 — камера;

5 — коронирующие электроды

ся мокрые пылеулови-

тели типа МПР произ-

водительностью 75—

100 тыс. м

/ч, которые

примерно вдвое меньше

уносят пыли в атмосферу

по сравнению с ранее

применяемыми аппара-

тами. В настоящее вре-

мя они успешно эксплу-

атируются в угольной

промышленности, пока-

зали высокую надеж-

ность в работе и позво-

ляют обеспечить сани-

тарные нормы очистки

отходящих газов.

Для обеспыливания

паровоздушной смеси,

образующейся при суш-

ке угля на брикетных

фабриках, получили рас-

пространение электро-

фильтры конструкции ин-

ститута «Гипрогазоочист-

ка» и фирмы «Лурги».

Электрофильтры спо-

собны улавливать твер-

дые частицы различных

размеров, в том числе и

субмикронные, при кон-

центрации пыли в газо-

вом выбросе до 50 г/м

и выше. На рис. 24 пред-

ставлена схема отечест-

венного электрофильтра

УВП, принцип работы

Т а б л и ц а 18

Техническая характеристика электрофильтров отечественного производства

которого основан на способности разноименно заряженных тел притя-

гиваться друг к другу. При прохождении отходящих газов в межэлектро-

дном пространстве пылевидным частицам сообщается электрический

заряд и под воздействием электрического поля они перемещаются к плас-

тинчатым электродам, где и осаждаются. Осевшая на электродах пыль

периодически стряхивается и удаляется в пылесборные бункера. Очи-

щенные газы выбрасываются в атмосферу.

Основные показатели работы электрофильтров УВП и «Лурги» при

улавливании буроугольной пыли в системе паровых трубчатых сушилок

брикетных фабрик приведены в табл. 18, откуда видно, что эффектив-

ность работы электрофильтров достаточно высока и составляет 95,4 —

98,2% [1]. Электрофильтры УВП могут быть использованы также для

улавливания пыли из аспирационных систем поверхностного комплекса

шахт и разрезов при больших объемах образования загрязненного воз-

духа.

Фирма "Air Industrie" выпускает мокрые пылеуловители типа «Гра-

нивор» для очистки газов от частиц пыли размером свыше 1 мкм и га-

зообразных загрязнений (дурнопахнущие вещества, диоксид серы, соеди-

нения фтора и хлора, аммиак). Производительность аппарата по газу 10—

400 тыс. м

/ч. Подвод очищаемого газа производится снизу или сверху,

в зависимости от компоновки технологической схемы. Попадая в аппарат,

газовый поток получает вращение и проходит через зону промывки, где

орошается тонко распыленной промывной жидкостью. Разбрызгиваю-

щие форсунки создают двойной слой капелек жидкости. Они располо-

жены на разных уровнях. Вероятность забивания форсунок очень мала,

что позволяет обеспечить рециркуляцию больших объемов жидкости.

Этим способом можно обеспечить несколько ступеней мокрой очистки

газа в одной колонне. Основание аппарата может использоваться для

хранения промывной жидкости. Перепад давления в пылеуловителе

«Гранивор» составляет примерно 10 мм вод. ст. (1 мм вод. ст. = 9,8 Па)

Скорость газа может варьироваться в пределах 6-кратного увеличения.

Жидкость, подаваемая потоками на внутренние поверхности аппарата,

постоянно промывает их, удаляя образующиеся наросты. Благодаря спе-

циальной форме, разбрызгивающие форсунки практически не забивают-

ся, даже в случае применения высококонцентрированной промывной

жидкости. Суммарный расход энергии составляет в среднем 1,3 кВт на

1 м

/с очищаемого газа. Для осуществления различных процессов мок-

рой очистки возможны разные варианты исполнения аппарата:

последовательное объединение нескольких ступеней;

обеспечение рециркуляции жидкости, вытекающей из донной части,

или подачи ее из донного резервуара;

сооружение нескольких независимых ступеней с обеспечением реге-

нерации жидкости между каждой парой последовательных ступеней с тем,

чтобы получить высококонцентрированный столб воды;

подключение по схеме открытого контура к водопроводной сети или

к системе водоснабжения «жидкого технологического процесса» в про-

изводственном цехе.

Одним из эффективных способов снижения запыленности при работе

технологического оборудования в рабочих помещениях является вытяж-

ная обеспыливающая вентиляция (аспирация), в задачу которой входят

локализация с помощью укрытия и зонтов пылевого облака в местах

пылеобразования, осаждение пыли в пылеулавливающих аппаратах и вы-

брос чистого воздуха в атмосферу.

Очистка выбросов аспирационных систем осуществляется в аппара-

тах сухого и мокрого способов очистки. В качестве аппаратов сухой очист-

ки используются одиночные циклоны ЦН-18, ЦН-15, батарейные БП,

БЦУ-Ц ПБЦ и др. Степень очистки в этих аппаратах достигает 70-90%.

В качестве ступени санитарной очистки устанавливаются мокрые пыле-

уловители ПМ-10, ПМ-16, ПМ-25, ПМ-35-А, АМП-10 и др. В зару-

бежной практике используется оборудование, аналогичное отечествен-

ному.

При выборе схем аспирации, комплектации ее очистными аппаратами

и устройствами обычно исходят из компоновки технологического обору-

дования и условий его применения. Для этой цели используются различ-

ные формы и конструкции укрытий, обеспечивающих равномерное раз-

режения воздуха по укрытиям и исключающих выбивание пыли в рабочую

зону. Предусмотрена также взаимная блокировка приводов технологи-

ческого оборудования и вентилятора в системе аспирации. Для очистки

воздуха с запыленностью свыше 5 г/м

устанавливаются две ступени пы-

леулавливающих аппаратов.

На рис. 25 представлены схемы аспирационных установок обеспы-

ливания транспортных механизмов с одной ступенью очистки в мокром

циклоне СИОТ (а) или батарейном циклоне сухой очистки ПБЦ ( б ) . Пер-

вая схема применяется при высокой смачиваемости пыли, степень очист-

ки составляет до 99%, вторая — при низкой ее смачиваемости, степень

очистки достигает 90%. В целом технологические схемы эффективны

при очистке всех аспирационных выбросов с концентрацией пыли до

5 г/м

На рис. 26 приведена схема обеспыливания транспортных механизмов

с двумя ступенями очистки воздуха. На первой ступени применяются цик-

лоны ЦН-15, на второй — мокрый пылеуловитель МПР. На второй сту-

пени иногда используются коагуляционный пылеуловитель КМП и мок-

рый пылеуловитель ПВМ. Из аппаратов сухого улавливания в качестве

второй ступени применяются рукавные фильтры ФРКИ, РФГ, ФВК и

ФВС-45. Схема аспирационной установки с двумя ступенями очистки

воздуха эффективна при концентрации пыли в выбросах более 5 г/м

Общая степень очистки достигает 99,5%.

В угольной промышленности приведенные схемы аспирации приме-

няются для обеспыливания поверхностных комплексов шахт и разрезов,

а также мест интенсивного пылеобразования на обогатительных и бри-

кетных фабриках.

Очистка от оксидов серы, азота и углерода. Очистка отходящих

газов

от оксидов серы, образующихся при сжигании угля, может осуществлять-

ся несколькими способами: мокрым (известняковый, известковый, маг-

незитовый, аммиачный), сухим (содовый, пиролюзитный), вдуванием свя-

зующих компонентов непосредственно в топку. Однако разработанные и

испытанные в производственных масштабах различные способы очистки

сложны и дорогостоящи, требуют специальных мероприятий по перера-

ботке и утилизации попутных продуктов. Поэтому они нашли применение

в таких отраслях, как энергетика, черная и цветная металлургия, выбросы

которых велики по сравнению с выбросами угольных предприятий.

Специальные средства очистки вредных выбросов в атмосферу от ок-

сидов азота и углерода в угольной промышленности также не применя-

ются. Несмотря на многообразие апробированных методов (ввод цирку-

лирующих охлажденных топочных газов в первичный воздух, «нестехи-

ометрическое сжигание», снижение температуры подводимого для горе-

ния воздуха, увеличение интенсивности теплообмена топочной камеры,

каталитическое восстановление, скрубберная промывка), существенных

эффектов от их использования не достигнуто. Максимальное снижение

выбросов оксидов азота достигается при сочетании методов «нестехио-

метрического сжигания» и рециркуляции топочных газов.

Очистка отходящих газов от оксида углерода путем каталитического

дожигания, абсорбции и адсорбции не получила широкого промышлен-

ного применения в нашей стране и за рубежом, поскольку предложенные

для этой цели аппараты оказались технологически сложными, дорого-

стоящими и малопригодными для работы в загрязненной среде.

Из приведенного выше анализа состояния и технического уровня пы-

легазоулавливания видно, что применяемые на предприятиях угольной

промышленности технические средства и технологические решения не

обеспечивают полного предотвращения вредного влияния процессов

производства на окружающую среду. Необходимо дальнейшее совершен-

ствование воздухоохранных способов и средств, особенно в части сни-

жения пылегазообразования при взрывных работах, сокращения выбро-

сов выхлопных газов при работе двигателей внутреннего сгорания путем

использования эффективных нейтрализаторов, применения искусствен-

ной вентиляции для проветривания застойных зон выработанного про-

странства разрезов, озеленения бортов прикарьерной территории, при-

менения нетрадиционных смачивателей при гидрообеспыливании при

технологических и других процессах производства. Необходимо также со-

здание и освоение компактного газоулавливающего оборудования для

очистки вредных выбросов от оксидов серы, азота и углерода. Успешное

решение этих вопросов позволит улучшить санитарно-гигиеническую об-

становку как на отдельных предприятиях, так и в территориально-про-

изводственных комплексах в целом.

В зарубежной практике [3] для очистки дымовых газов широко ис-

пользуется безотходная технология фирмы «Хальдер Топсе» (Дания),