Reducing Dioxin Emission in Electric Steel Mills / Prum Ch., Werner Ch., Wirling J. // MPT International. 2005. 1. С 36, 38, 40, 42. Англ.
«Новости черной металлургии за рубежом» № 5, 2005
Снижение выбросов диоксинов в электросталеплавильных цехах
Корчагин К. А.
Расширение использования металлического лома, существенно загрязненного органическими веществами, приводит к ухудшению качества отходящих газов в электросталеплавильных цехах. Возникает необходимость в разработке новых процессов газоочистки, позволяющих снижать до допустимых пределов содержание в отходящих газах полихлордибензодиоксинов и фуранов (PCDD/F).Самые высокие уровни выбросов диоксинов и фуранов с концентрациями вплоть до 9,2 нг ТОЭ/м3 (ТОЭ - токсический эквивалент) наблюдали в процессах дуговой плавки, которые включают предварительный нагрев лома. Из-за специфических сравнительно низких температур столба лома органические составляющие, содержащиеся в ломе, включая масла и твердую смазку, только испаряются, но термически не разрушаются, что приводит к образованию летучих хлорированных углеводородов и предшественников диоксинов и фуранов.
В Люксембурге с 1 января 1997 г. впервые в мире жестко оговорили предельную величину выбросов - 0,1 нг ТОЭ/м3 для диоксинов и фуранов.
Для специфических условий, превалирующих в этом секторе черной металлургии, компания «RWE Power AG», Германия (прежнее название «Rheinbraun AG») совместно с «Ares» разработала и начала промышленную эксплуатацию нового процесса очистки отходящего газа дуговых печей на электросталеплавильном заводе Schifflingen. Процесс позволяет эффективно снижать выбросы диоксинов и фуранов с помощью простого вдувания активированного лигнита в поток отходящего газа перед пылеотделителем. Адсорбция захваченной фазы на базе активированного лигнита была включена в «Рекомендательный документ по наилучшим разработанным технологиям (с наименьшим загрязнением окружающей среды) в отрасли производства чугуна и стали» стран Европейского Союза.
Всесторонние исследования показали, что требуется очень короткое время контакта для того, чтобы диоксины и фураны адсорбировались на активированном лигните. Это является принципом, на котором основана адсорбция захваченной фазы. Принципиальная схема процесса очистки отходящего газа показана на рисунке.
Рисунок - Очистка отходящего газа в процессе фильтрации
В процессе адсорбции захваченной фазы пылевидный углеродосодержащий сорбент (как правило, активированный лигнит) вдувают в поток отходящих газов перед обычным пылеотделителем, например тканевым фильтром или электрофильтром. Важным предварительным условием для достижения оптимальной эффективности отделения диоксинов и фуранов является наличие гомогенной и в то же время турбулентной смеси уже в точке вдувания, в которой происходит первая стадия отделения загрязнителя.
Активированный лигнит (НОК - немецкая аббревиатура для кокса из печи с вращающимся подом) отличается оптимальной пористой структурой, оставаясь при этом гораздо более дешевым, чем большинство других активированных углеродосодержащих материалов. Активация углерода лигнита, добытого при открытой разработке месторождений компании «RWE Power AG», осуществляется в печи с вращающимся подом. Высокая эффективность очистки активированным лигнитом достигается за счет большого объема пор, составляющего около 50 %. Распределение адсорбента в потоке отходящего газа играет существенную роль и может быть улучшено за счет увеличения степени измельчения.
На заводе Esch-Belval (компания «ProfilArbed») работает дуговая печь вместимостью 155 т с последовательно смонтированным оборудованием для адсорбции захваченной фазы.
Отходящие газы, образующиеся в процессе плавления, сразу попадают в выводную трубу дуговой печи и после дожигания подаются через водоохлаждаемые трубы в охладитель-испаритель. После охлаждения отходящего газа приблизительно до 250 °С крупные частицы отделяются в пылесборнике с осевым потоком. Затем отходящий газ подают в камеру, в которой осуществляется смешивание с отработанным воздухом из пространства цеха. На тканевом фильтре происходит отделение пыли из горячей смеси газов (80-100 °С) со скоростью 1,2 млн м3/ч. Пыль, аккумулирующаяся на тканевом фильтре, непрерывно выгружается и хранится в промежуточном бункере, а затем рециркулируется вне установки. Адсорбент подается непосредственно в поток газовой смеси перед тканевым фильтром, а затем отделяется на тканевом фильтре вместе с пылью. Для получения гомогенной смеси и равномерного распределения активированного лигнита по поперечному сечению трубы оборудовано несколько точек вдувания. Из-за инертности активированного лигнита его можно безопасно использовать даже при высоких температурах отходящего газа. Как и для других углеродсодержащих сорбентов, предварительным условием возможности их применения является соответствие требованиям пожаро- и взрывобезопасности.
Низкие концентрации диоксинов и фуранов в выбросах, достигаемые при дозировке подаваемого активированного лигнита менее 30 мг/м3, иллюстрируют его высокий адсорбирующий эффект. Даже при очень низких расходах активированного лигнита концентрация диоксинов и фуранов в очищенном газе гораздо ниже 0,1 нг ТОЭ/м3.