СНИЖЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В КОКСОХИМИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Г.П.Птшкарев. В.Д.Плетень

Сборник научных трудов/ Редкол.: Успенский С.К. и др. – М.: Гипромез, 1987.-106с., стр.26-34

 

Охрана окружающей среды от загрязнения вредными выбросами промышленных предприятий в настоящее время стала одной из важ­нейших проблем.

Доказательством этого является целый ряд законов и поста­новлений, принятых в последние года ЦК КПСС, Верховным Советом  и Советом Министров СССР.

Новые технические направления в проектировании коксохими­ческих предприятий, утвержденные Минчерметом СССР, кроме эконо­мических и технологических проблем, призваны решать задачи эффективной защиты воздушного и водного бассейнов. Эти факторы учитываются как при проектировании новых, так и при расширении (реконструкции) действующих коксохимических производств.

Процесс производства кокса, улавливание и переработка хи­мических продуктов сопровождаются образованием твердых и жидких отходов, сточных вод и газообразных выбросов в атмосферу, являющихся источниками загрязнения окружающей среды.

Количество отходов зависит от качества коксуемых углей, физического состояния коксовых батарей, культуры производства.

В экологическом отношении наибольшую опасность загрязнению окружающей среды представляют газообразные выбросы в атмосферу. Объясняется это тем, что выбросы зачастую имеют неорганизован­ный и залповый характер, обладают значительными объемами, со­держат многообразие токсичных веществ, менее поддаются математическим расчетам, анализу и прогнозированию.

Институтом "Гипрококс" до 1986 года была осуществлена раз­работка проектов норм предельно допустимых (ПДВ) и временно согласованных (ВСВ) выбросов в атмосферу для всех отечествен­ных предприятий; коксохимической промышленности.

В указанных проектах на основании представленных пред­приятиями данных инвентаризации выбросов вредных веществ и намечаемых проектных предложений по их дальнейшему сокращению опре­делены на текущий момент и на перспективу до 2000 года валовые выбросы вредных веществ и концентрации их на границе, санзоны и в ближайших жилых районах.

Анализ выбросов вредных веществ в атмосферу показывает, что основными источниками выбросов на предприятиях являются коксовые печи в момент загрузки их угольной шихтой, и выгрузки из них раскаленного кокса, дымовые трубы батарей, газование дверей и стояков батарей, установки тушения кокса, градирни от­крытых циклов водоснабжения конечных газовых холодильников, воз­душники технологического оборудования и емкостей в химцехах, аспирационные системы. При этом выбросы коксового блока состав­ляют около 80 % общего количества выбросов предприятия.

В состав выбросов коксохимических предприятий входят такие вредные вещества, как пыль, оксид углерода, оксида азота, диоксид серы, сероводород, цианистый водород, бензольные углеводороды, фенолы, пиридиновые основания, аммиак, нафталин, бенз(а)пирен. Некоторые сочетания этих веществ обладают эффектом суммации вредного действия. По данным расчетов проектов норм ПДВ удельные выбросы находятся в пределах 8-12 кг/т производимого кокса.

Поэтому при проектировании расширения, реконструкции или техническом перевооружении предприятий, кроме повышения технико-экономических показателей, ставится проблема защиты окружающей среды. Основным направлением в ее решении является совершенствование технологических процессов с доведением их до безотходного или малоотходного производства, Однако, учитывая что существую­щая технология слоевого коксования сохранится в ближайшие годы, основной задачей по защите окружающей среды в коксохимическом производстве является вывод из эксплуатации устаревших агрегатов и оборудования и замене их замене их современными, оснащенными эффективными природоохранными установками.

Как уже отмечалось выше, основным источником выброса вредных веществ в атмосферу являются коксовые батареи. В настоящее время с целью уменьшения выбросов в атмосферу при загрузке печей угольной шихтой для всех вновь строящихся и реконструируемых коксовых батарей в проектах предусматривается метод бездымной загрузки, заключающийся в отсосе в газосборники с помощью пара или гидроинжекции газов, образующихся при загрузке. Эффективность этих методов в части отсоса газов примерно одинакова, однако, с точки зрения сокращения количества сточных вод, метод пароинжекции, при котором образуется около 0,03 м³/на 1 т кокса фенольных вод, является менее предпочтительным.

Указанные методы бездымной загрузки применяются также и за рубежом.

Опыт работы хорошо налаженных систем бездымной загрузки шихты (Московский КГЗ, Череповецкий МК) показывает, что эффектив­ность улавливания газов достигает 90 %. Несмотря на высокую эффективность бездымной загрузки, остаточное количество выбрасы­ваемых газов является еще значительным и зачастую не обеспечивает на предприятиях норм ПДВ, не удовлетворяет современным требова­ниям по защите окружающей среда. Кроме того, при указанных мето­дах бездымной загрузки в газосборнике отсасываются запыленные газы, которые приводят к ухудшению качества смолы и пека.

С целью исключения вышеуказанных недостатков в ряде стран для, бездымной загрузки шихты начали применять специальный тип углезагрузочного вагона, на котором размещается система отсоса, сжигания и очистки выделяющихся при загрузке газов.

Опытная стационарная система с очисткой отсасывающего газа в настоящее время сооружается на Харьковском опытном коксохими­ческом заводе по проекту Гипрококса, разработанному по исходным данным УХИНа.

Процесс выдачи кокса из печи также может сопровождаться выделением значительного количества загрязняющих веществ в окру­жающую среду.

 Их количество зависит от качества шихты, степени готовности кокса и тем она меньше, чем вше их качество. В последние года для всех вновь строящихся и реконструируемых коксовых батарей Гипрококсом проектируются системы беспылевой выдачи кокса со стационарным расположением отсасывающих и очистных устройств. Аналогичные системы широко применяются и за рубежом.

Применяемые ранее системы беспылевой выдачи кокса с разме­щением отсасывающего и очистного устройств непосредственно на двересъемной машине оказались малоэффективными по улавливанию и очистке из-за невозможности размещения на машине мощных устройств по отсосу и очистке загрязненного воздуха.

Стационарные системы беспылевой выдачи кокса состоят из газообразного зонта, расположенного на двересъемной машине, под которым производится выгрузка кокса из печи в коксовый вагон.

Зонт с помощью телескопических патрубков и клапанов подклю­чается к отсасывающему коллектору, соединенному с установкой очистки.

Отсасываемый воздух подвергается двухступенчатой очистке:

- I ступень - сухая, со степенью очистки 60-70 %;

- II студень - мокрая, со степенью очистки 95-99 %.

Предполагается, что в такой же степени достигается очистка воздуха от бенз(а)пирена, который находится  в адсорбированном состояния на частицах пыли.

Системы беспылевой выдачи кокса уже внедрены на новых бата­реях коксохимических предприятий.

Исследования эффективности их работы в настоящее время про­водится институтами ЩШ и Д/Ф «ВНИПИЧерметэнергоочистка».

Основными вредными веществами в газах, выбрасываемых из дымовых труб коксовых батарей, являются диоксид серы, оксиды азота и оксид углерода. Последний характерен для физически изношенных батарей.

Содержание диоксида серы в дымовых газах пропорционально содержанию сероводорода в коксовом газе, используемом для обо­грева печей. Поэтому в ближайшей перспективе намечается внедре­ние глубокой очистки коксового газа от сероводорода до 0,5-1 г/нм³ с целью обеспечения допустимых концентраций на гра­нице санзоны.

Количество выбросов оксидов азота, как правило, на большин­стве предприятий находится в пределах норм ПДВ.

Снижение их содержания в дымовых газах может быть достигну­то путем каталитической очистки.

Тушение кокса в настоящее время на большинстве коксохимиче­ских предприятий производится традиционным мокрым способом с ис­пользованием фенольных сточных вод. При этом состав и количество выбрасываемых вредных веществ из башен тушения в атмосферу со­ответствует составу загрязнений в используемой воде.

При тушении кокса водой, прошедшей биохимическую очистку, выбросы вредных веществ снижаются, и их концентрации находятся практически на уровне выбросов, образующихся при тушении кокса технической водой.

Поэтому строительство установок биохимической очистки фе­нольных вод в проектах предусматривается для всех реконструируе­мых и расширяемых предприятий.

В последнее время при реконструкции коксохимических пред­приятий предусматривается строительство тушильных башен конфузорно-диффузорного типа, которые позволяют сократить выбросы в атмо­сферу в среднем на 20 % по сравнению с традиционной конструкцией тушильной башни.

Наряду с мокрым тушением кокса широкое распространение получил сухой способ тушения.

При сухом тушении кокса значительно сокращается число выбрасываемых вредностей, но валовые выбросы их резко возрастают.

Основными вредными веществами при сухом тушении кокса яв­ляются пыль и оксид углерода. Указанные вещества имеют высокие ПДК для населенных пунктов, поэтому, как правило, по этим ингридиентам достигаются нормы предельно допустимых выбросов.

Принятое в последних проектах решение по передаче сбросных газов из свечей УСТК в газопровод прямого коксового газа практи­чески полностью исключает выбросы в атмосферу оксида углерода.

В химических цехах особое место по выбросам вредных веществ занимает градирня цикла конечных газовых холодильников, валовый выброс из которых составляет более 50 % от всех выбросов химиче­ских цехов. Ликвидация этих выбросов в настоящее время решается путем закрытия цикла конечного охлаждения газа, при котором ох­лаждение циркуляционной воды цикла производится не в открытых градирнях, а в кожухотрубчатых холодильниках.

Проводятся исследования по изысканию других способов ис­ключения этого источника загрязнения.

Значительную долю выбросов вредных веществ в химических цехах составляют выбросы из воздушников технологических аппара­тов и ёмкостей. Для ликвидации их предусматриваются газы и пары, выделяющиеся из аппаратов пиридиновой установки, и пары из емкостёй бензольных продуктов улавливания и дистиляции бензола направлять в газопровод перед трубчатыми газовыми холодильниками.

Для остальных аппаратов и емкостей предусматривается объединение воздушников с одноименными выбросами в один общий коллектор и улавливание вредных веществ в промывателях поглотительными растворами.

Для сжигания избытков коксового газа и лучшего рассеивания продуктов сгорания предусматривается установка газосбросных устройств факельного типа.

Перспективным решением по очистке от химических загрязнений является каталитический метод, при котором обезвреживание выбросов достигает 99 %.

Осуществление мероприятий по сокращению вредных выбросов в атмосферу, намеченных в проектах норм ПДВ, позволит снизить на предприятиях удельные выбросы на 1 т кокса в 2-2,5 раза.

Основным направлением по защите водного бассейна является создание бессточных систем водоснабжения. Для решения этой проблемы в настоящее время предусматривается перевод всех пред­приятий на оборотное водоснабжение, применение кондиционирования оборотной воды с максимальным сокращением продувочных вод, очист­ка и замыкание в оборот шламовых вод углефабрик и аспирационных систем, очистка и использование дождевых сточных вод.

Наибольшую опасность окружающей среде в экологическом отно­шении представляют фенольные воды, содержащие различные токсич­ные вещества.

В настоящее время для очистки фенольных вод как в нашей стране, так и за рубежом наиболее эффективным признан биохимиче­ский метод очистки, позволяющий снизить содержание в них фенолов до 1 мг/л (более, чем на 99,5 50, роданидов, цианидов и серово­дорода до 1-3 мг/л, смол и масел до 10-15 мг/л.

Для повышения степени биохимической очистки сточных вод в проектах предусматривается реагентная обработка, стабилизационная подготовка, применение многоэрлифтной системы аэрации, использо­вание кислорода и озона. Проводится промышленное внедрение использования очищенных фенольных вод в системах оборотного водоснаб­жения.

В настоящее время в стадии разработки и опытно-промышлен­ного освоения находится ряд перспективных процессов (непрерывный слоевой процесс коксования, трамбование, термическая подготовка и частичное брикетирование коксуемой шихты, производство формо­ванного кокса), которые в экологическом отношении являются пока далеко несовершенными. Перед наукой и проектировщиками стоит важная задача по достижению в ближайшее время экологического уровня существующих новых технологических процессов, отвечающих современным требованиям.