Толкачова Марина Геннадіївна

Діоксини мають високу хімічну стійкість, вони потрапляють в організм людини через повітря, воду і продукти харчування і концентруються в жирових тканинах. Велику небезпеку у зв'язку з акумуляцією являє тривале надходження діоксинів в організм в малих кількостях. При цьому загальнотоксичні прояви супроводжуються тератогенними, мутагенними, ембріотоксичними ефектами і порушенням репродуктивних функцій [1]. У людини вони пригнічують імунітет, впливають на генну систему, викликають онкологічні захворювання, заважають нормальній роботі ендокринних залоз, порушують всі обмінні процеси..

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ

Перебування питання на локальному та національному рівні

За результатами наукового пошуку проблемою наявності діоксинів в газових викидах електросталеплавильних цехів займалася в своїй магістерській роботі Долженко Е. Г. Але вона робила акцент в своїй роботі безпосередньо на очищення газів, що відходять, в кінці електросталеплавильного процесу, не зачіпаючи усунення шкідливих речовин при підігріві металобрухту.

В Україні пропонується модернізація газоочистки електросталеплавильного цеху міні-металургійного заводу «ДЕМЗ», м. Донецьк, з введенням в експлуатацію установки для видалення діоксинів з відходящіх газів дугової сталеплавильної печі [10].

Огляд досліджень за темою в світі

У різних країнах світу проводяться розробки з метою скорочення емісії діоксинів від електросталеплавильних печей.

Підприємство «Фест-альпіне Індустріанлагенбау» (м. Лінц, Австрія) на початку 1990-х років розробило нову систему очищення газів, що відходять, печей електродуг, не тільки від пилу, але і від діоксинів і інших небажаних речовин. Установка «Ерфайн» мокрого типу для очищення газів, що відходять, упроваджена на аглофабриці компанії «Фест-альпіне Шталь Лінц». За допомогою даної системи одночасне витягання пилу і інших забруднюючих речовин, таких як НСl, HF, NOх, SО₂, важкі метали, діоксини та фурани, виконується в єдиному процесі [5].

На фірмі «Daido Steel», Японія, розроблена економічна високоефективна система зменшення викидів діоксинів з дугових печей, яка містить два послідовно сполучених пиловловлювача: для прямого уловлювання високотемпературних газів, що відходять, з печі і для уловлювання низькотемпературних газів, що відходять, в цеху, де встановлена дугова піч, так що газ, що відходить, після прямого пиловловлювача поступає на вхід цехового пиловловлювача.

Технологія вдування активованого лігніту в потік газу, що відходить, перед пиловіддільником, розроблена компанією «RWE Power AG» спільно з компанією «Ares» успішно експлуатується і на електросталеплавильному заводі Schifflinge, Німеччини і на заводах Esch-Belval і Differdange (компанія «ProfilArbed»). Крім того, сталеливарні заводи Gerlafingen AG (Швеція), ALZ (Генк, Бельгія) ухвалили рішення про використання даної технології для зменшення викидів діоксинів [8].

Електросталеплавильний мінізавод фірми BSW в Германії приділяє велику увагу охороні навколишнього середовища, зокрема вмісту діоксинів у викидах з печі. У 1991 р. фірма ввела нову систему відсасування і переробки газів, що відходять, що включає камеру високотемпературного допалювання газу, в якій відбувається часткова дисоціація молекул діоксинів, і камеру швидкого охолоджування газу до 150-300 °С. В результаті концентрація діоксинів зменшилася до 0,03 нг/м³.

Деякі зарубіжні фірми (наприклад, Deutsche Babcock Anlagen GMBH, Kawasaki Heavy Industries LTD.) упровадили систему низькотемпературного знешкодження діоксинів з поєднання стадії каталітичного відновлення оксидів азоту NOx аміаком з окисленням ПХДД і ПХДФ [6].

Комбінований процесс попередньго підігріву металобрухту

Проведений аналіз існуючих процесів попереднього підігріву металобрухту, вдосконалення потоку і теплообміну газів, що відходять, поліпшення термічного виконання шахтних підігрівачів другого покоління показали принципові недоліки існуючих процесів підігріву металобрухту на прикладі інтегрованої установки. Процес підігріву характеризується великою різницею температури по висоті стовпа металобрухту, що нагрівається, – від 930 °С у нижній частині і до 150 °С у верхній частині шахтного підігрівача. Середня температура підігрітого металобрухту складає не більше 520 – 560 °С. Такий розподіл температур в стовпі металобрухту створює сприятливі умови для утворення різних шкідливих речовин, таких як діоксини та фурани (PCDD/F), летючі вуглеводні (VOC) і інші речовини, які утворюються при температурах нижче 750 °С.

Дані шкідливі речовини на існуючих установаннях усуваються за допомогою допалювання в спеціалізованих камерах допалювання при 850 °С, з подальшим різким охолоджуванням газів, що відходять, до 250 °С. Звідси слідує основний висновок: для вирішення існуючих проблем підігріву металобрухту слід перейти від вторинних до первинних заходів, які усувають причини утворення діоксинів та фуранів і ведуть до повного підігріву металобрухту до середньої температури близько 800 °С [3].

Розроблений принципово новий метод комбінованого підігріву металобрухту, який поєднує існуючий метод використання тепла пічних газів, що відходять, і введення додаткового тепла через зовнішнє джерело енергії. Введення тепла здійснюється ступінчасто в кожній секції шахтного підігрівача з метою запобігання падінню температури газів, що відходять, нижче 850 °С і повного підігріву металобрухту до 800 °С. Така комбінація підігріву металобрухту не допускає падіння температури і виключає, таким чином, основне джерело утворення діоксинів та фуранів, і летючих вуглеводнів. Комбінований процес підігріву металобрухту усуває необхідність допалювання газів, що відходять, і подальшого різкого охолоджування, з метою запобігання процесу «Новосинтезу». Постійна температура на виході шахтного підігрівача (850 – 900 °С) створює сприятливі умови для роботи модулів газоочистки. В цілях обмеження зростання об'єму газів, що відходять, в шахтному підігрівачіі запобігання утворенню NOx введення тепла через зовнішнє джерело енергії повинне здійснюватися газо-кисневими системами горіння [3].

Створення високотемпературних умов в шахтному підігрівачі призводить до повного згорання діоксинів та фуранів в металобрухті, що є додатковим джерелом енергії. При вмісті 10 кг/т органічних речовин в тонні металобрухту виділяється близько 190,8 МДж/т [4]. При цьому стає очевидним, що тепло газів, що відходять, яке складає близько 234 МДж/т, явно недостатньо для повного підігріву металобрухту і усунення шкідливих речовин. Високий вміст тепла газів, що відходять, при комбінованому процесі підігріву (655,2 МДж/т), може використовуватися в рекуперативних цілях при охолоджуванні в модулях газоочистки.

Спільна робота шахтного підігрівача і модулів газоочистки

Комплексний розгляд роботи шахтної печі і модулів газоочистки показав велику технологічну перевагу параметрів комбінованого процесу підігріву металобрухту. При даному процесі відпадає необхідність в камері допалювання і різкому охолоджуванні газів, що відходять. Постійна температура газів, що відходять, 850 – 900 °С після шахтного підігрівача створює сприятливі умови для остаточного допалювання летючих вуглеводнів (VOC) і розкладання діоксинів та фуранів (PCDD/F). Значне скорочення перехідних процесів, в першу чергу, під'їм і падіння температури газів, що відходять, ведучих до процесу «Новосинтезу», стабілізують і спрощують роботу модулів газоочистки. Таким чином, комбінований процес підігріву металобрухту створює стабільні умови роботи, аналогічні досягнутим в установках спалювання сміття.

Стабільна температура газів, що відходять, 850 – 900 °С після камери реакції і осадження пилу дозволяє на першому ступені охолоджування (550 – 850 °С) використовувати тепло газів, що відходять, в рекуперативних водоохолоджуваючих системах. Аналіз роботи охолоджувачів другого ступеня (250 – 550 °С) газоочистки показав велику ефективність сучасного примусового повітряного охолоджувача. На даному ступені охолоджування тепло газів, що відходять, слід використовувати для створення теплового потоку повітря для потреб ЕСПЦ або інших цілей [2].

ВИСНОВОК

Відповідні заходи щодо організації технологічного процесу і апаратурного його оформлення дозволять здійснити уловлювання і знешкодження діоксинів, що поступає з сировиною на термічну переробку в електросталеплавильний цех, і запобігти їх синтезу в технологічному процесі [9].

Таким чином, комбінований процес підігріву металобрухту сприяє повному згоранню органічних домішок і запобігає утворенню діоксинів та фуранів в концентраціях, що перевищують допустимі норми, дозволяє скоротити витрату електроенергії і тривалість плавки, зменшити виділення шкідливих речовин в навколишнє середовище.

При написанні даного автореферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2011 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Проблема диоксинов [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.textronica.com/aplicate/articles/diox1.htm

2. Тимофеев И. Г. Удаление диоксинов и фуранов из технологических газов ДСП //Электрометаллургия. 2003. №8.   С.   29   –   33

3. Райле В. Т. Концепция комбинированного подогрева металлолома в шахтных дуговых сталеплавильных печах//Электрометаллургия. 2011. №6. С. 42 – 46

4. Киселев А. Д., Тулуевски Ю. Н. Повышение эффективности газоудаления дуговых сталеплавильных печей. М.: Металлургия, 1992 С. 11 – 20

5. Зотов Д. О., Медведь Л. Н. Диоксины – экологическая опасность. // Сталь. – 2000. – № 1. – C. 82 – 86.

6. Дунаев Е. Г. Уменьшение выбросов диоксинов из дуговых сталеплавильных печей. // Новости черной металлургии за рубежом. – 2003. – № 3. – C. 51 – 52.

7. Королев Т, Вернеров С., Вирлинг Ю. Уменьшение выбросов диоксинов в электросталеплавильном производстве. // Черные металлы. – 2005. №5. С. 61 – 67.

8. Краснов О. Н. Снижение образования диоксинов в электросталеплавильных цехах. // Новости черной металлургии за рубежом. – 2005. – № 7. – C. 42 – 43.

9. Юзов О. В., Харитонова М. А., Гурьев В. С. Эффективность охраны атмосферы от выбросов сталеплавильного производства. – М.: Металлургия, 1987. – 103 с.

10. Лопухов Г. А. Эволюция электросталеплавильного производства к 2010 году // Электрометаллургия. 2002. № 5. С. 2 – 3.