МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт охраны окружающей природной среды в угольной промышленности (ВНИИОСуголь)

Основные схемы и оборудование для очистки от пыли отходящих газов на предприятиях угольной промышленности

Технические описания

Пермь — 1979

Министерство угольной промышленности СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ ОХРАНЫ ОКРУХАЮШЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ В УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ (ВНИИОСуголь)

УТВЕРИЕНЫ Начальником Управления охраны Иинуглепроыа СССР ^^^^Г.Г.Зознюком 35 " января 1979 г.

ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТ ПЫЛИ ОТХОДЯ 14ИХ ГАЗОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Технические описания

Пермь - 1979

Хнмичесний к минере логический состав золы углей, %

Уголь j Химический состав |Минералогический состав j ! ЗД j 1 1- '|Рв,03 1 j CaO ! о Г ! ! SO, i RjO |глина !прочие! ! ! ; sto2 iсвободная 'колче* дру-!дань ! гие 1 | Кизеловский уголь 38,8 30,7 22,7 2,4 1.3 2,0 2,1 58,0. 2,9 25,1 14 Подмосковный уголь *1,5 36,3 13,1 4,4 0,7 3,3 0,7 68,0 1.8 ИЛ 19,1 Карагандинский уголь 53,2 31,8 7,7 3,4 0,3 2,0 1.6 59,0 16,2 - 24,8 Кузнецкий уголь (Араличевский район) 57,1 28,0 5.6 3,7 0,4 1.6 3,6 52,5 24,2 23,3 Кузнецкий уголь (Кемеровский район) 46,8 26,5 16,1 3,8 1,0 2,8 3,0 49,7 15,8 34,5 Челябинский уголь 48,7 24.2 14,8 4,9 2,7 3,8 0,9 45,2 20,4 6,5 27,9 Донецкий уголь 46,8 22,7 17,6 4,2 1.6 3,3 3,8 42,4 20,3 8,3 29,0

Характеристика золы уноса при пылевидном сигаю л угля

Угол* ~г ~ 1 )Размол топлива j ! j Запы- |зола в лен- :уносе, % Ыедохог в ; Дисперсный состав уноса (вес уносе, % jразмере фракций (мим) *) при /~/мв\jакспе—jпо .экспе-■по , ■ , • , ^р/ ^римев-;нор- рвмеи-.нор-; 10 i 10-20{20-90 *0-60,60-jтзльно,мам {тадьно,мам | j j j iIOO «в-! 200 Силезский А17,8 w* ■ 12,8 Лахтвая мельница с халпэийвой вставкой 21,9 79,2 85,0 29,6 - 21,5 32,5 32,0 6,5 3,0 3,0 | 1,5 ~ То не Шахтная мельница беа вставив - - - - 22,0 27,0 28,0 10,0 7,0 9,0 • 2,0 ЛвВИНСХО- -КтзнецквИ * ■ Ч»§ W' = 9,5 Хахтная мельнвца 10,5 81,5 85,0 25,2 - 5,0 8,5 21,5 17,0 20,0 23,0 5,0 Ленииско- -Ктанецкий Г= 10,6 9,5 То хе - 83,2 85,0 Подмосхов- Z: 18:8 То хе <6,8 57,2 85,0 9.1 2,5 20,3 17,3 27,5 16,7 13,5 9,5 0,2

Топливо	,'3апы-!3сла в {лен- ;уносе, *	Недожог в j уносе, % ;	Дисперсный состав уноса (вес.%) при размере фракций (мкм)
	i_/u3 ,экспе-;по , ' ,рииен-;нор-. , jTarbHOjMe \	экспе-ino | римен-.норме, тальке. ,	10 !	10-! 20-40'.40-60 • 20 ‘ _1_!_			60- ' 100 ! !	1®-:й8- :>50° • 1
Антрацитовый штаб 85* торф, 15* = 18,0 Wp = 15,0	5,5 14,8 30,0	53,0 25,0	1.0	2,0	5.5	8.5	16,0	27,5	32,0	7,5
Подмосковный уголь к * 39,3 Wp = 18,0	0,82 3,1 30,0	16,8 20,0	34,0	9,5	14,0	11,0	15,5	12,0	9,0	0,0
ПодцосковкьЯ уголь W' - 25-26$	2,60 - 30,0	- 20,0			•	•	“	•	“	•
Подитековный уголь	4,5 22,4 30,0	- 20,0	12,5	9,5	9,0	7.0	11,0	21,5	25,0	4,0
Подмосковный уголь	1,0 - зо.с	56,0 20,0	0,5	0,5	2.0	5,0	28,0	19,0	22,0	23,0

Вагранки

Количество в состав вредных выбросов при плавке чугуна в вагранке зависит от производительности вагранки, расхода топлива, свойств топлива и шихта, резима плавки, давления, дутья и других факторов.

В состав пыли вагранок, работающих на горячем дутье, наряду с механическим уносом шихты, состоящим из частиц кокса, песка, известняка, глины,входит большое количество частиц возгонного характера, в частности окислов железа. Количество газов и пыли, которое выделяется при работе вагранок, приведено в табл.10.

Таблица 10

Количество газов и пыли, выделяющееся из вагранок различной производительности

Произво дитель ность, т/ч (Диаметр (вагран-;ки, мм 1 ! _ _ (Выбросы {газов, м3/ч j i ,Концен- ; .трация, , t г/уЗ X j I 1 i I 1 [Интенсив- , ность выделения, , | кг/ч ■ [Удельные выбросы , на 1 т iчугуна, iKr 2 600 2000-2600 20 зб-« иыль 18-22 13 24-28 12-14 3 700 2800-3600 20 54-66 18-22 13 36-42 12-14 soo 3600-4600 20 72-88 IQ-22 13 48-56 12-14 5 900 45UU-5800' 20 90-110 18-22 13 60-70 12-14 Окись углерода г 600 2000-2600 150-200 370-480 I60-22C 5 700 2800-3600 150-200 520-670 180-220 4 800 3600-4600 150-200 670-870 180-220 5 900 4500-5800 150-200 840-1080 180-220 Сернистый ангидрид 2 600 2000-2600 I*1-1*5 2,6-3,4 I,3-1*7 3 ТОО 2800-3600 i.i-i,4 3,6-4,6 I,2-1,5 4 800 3600-4600 I,1-1,4 4*6-5,9 1*2-1,5 5 900 «00-5800 I,1-1,4 5*9-7,5 1,2-1,5 * в числителе приведено количество пыли в колошниковых

газах до искрогасителя, в знаменателе - после искрогасителя.

Температура ваграночных газов колеблется от 100 до 600°С, в некоторых случаях доходит до 900°С. В газе содержится примерно 15+25 об.% окиси углерода, 0,6+0,8 г/м³ сернистого ангидрида и др. компоненты. Концентрация пыли зависит от состава шихты, степени ее загрязнения и в среднем составляет 13 г/м³. Плотность пыли - 2,5 г/см³. Количество пылевых выбросов составляет 4,5+18,5 кг/т плавки [9].

Схемы очистки вредных выбросов от сушильных установок углеобогатительных Фабрик

Сушильные аппараты обогатительных фабрик, являющиеся источниками образования дымовых газов, представлены двумя типами: трубами-сушилками и сушильными барабанами.

На сушильных установках применяется большое количество разнотипных аппаратов для пылеулавливания. Каждый пылеуловитель имеет свои границы применения в зависимости от крупности частиц улавливаемой пыли. Приме-'яются аппараты очистки грубой ( > 100 мкм), средней (10-100 мкм) и тонкодисперсной ( < 10 мкм) пыли.

Для улавливания грубой пыли наиболее широкое применение получили циклоны и разгрузочные камеры. Для улавливания среднедисперсной пыли применяются следующие аппараты сухой очистки газов: групповые установки циклонов, батарейные пылеуловители. Для окончательной очистки газов от тонкодис-персной пыли нашли широкое распространение мокрые пылеуловители.

Сушилки могут быть оборудованы двух- или трехступенчатыми системами пылеулавливания.

На рис.1-3 представлены схемы очистки отходящих гавов от труб-сушилок, а на рис.4-6 - от барабанных сушилок.

P«c.I. Схема очасткв отходяшх газон от труОы-суввлкв:

I - труба-сумвлка, 2 - разгрузочный циклон, 3 - мокрый пылеуловитель НИР, ц - димосос, 5 - пылеуловитель ЮР

Рис.?. Схеме ОЧИСТКИ CTX0&R2JX газов от трубы-су мялки:

I - труба-суаилка, 2 - разгрузочная гравитационная камера. 5 - групповой циклон, * - дымосос, 5 - мокрый пылеуловитель ЫПР

Рис.З. Схема очистки отхоляцих газов от труСы-судилки:

I - труба-супилха, 2 - разгрузочный циклон, ' - пылеуловитель ПЕГ,,

4 - дымосос, Ь - мокрый пылеуловитель ЛР

Cxeaa очиси отходящих газе» от баэабанноя сушилки:

I - сушильный бапабйн, £ - разгрузочная гравитационная кьи-рр.    -    групповой

циклон, Ч - дыиосос, V - ыоирый пылеуловитель 1ШР

Pic.5. Схема очистки отхоляянх газов от барабанной сувихка:

I - сувальный барабан, 2 - вазгрузочная камера, 3 - мокрый пылеуловитель МПР,

* “ дымосос, 5 - пылеуловитель БПР

I

Yro*

Рис.6. Схеме систем отходяау1х газов от барабанной сумахи:

I - сушильный баребен, 2 - разгрузочная гравитационная намвра, I - пылеуловитель ПБЦ, 4 - дымосос, 5 - мокрый пылеуловитель Ш1Р

Технические описания содержат характеристики вредных выбросов предприятий угольной промышленности и основные схемы очистки газов от сушильных установок и аспирационных систем углеобогатительных фабрик, а также от котельных установок и плавильных агрегатов. Приводятся основные сведения по оборудованию, применяемому в схемах очистки с указанием типа, назначения, устройства и принципа действия, технической характеристики и завода-изготовителя. Показаны также примеры расчета оборудования, принятого в схемах пылеулавливания.

Технические описания предназначены для специалистов проектных и технологических организаций, административно-технических работников производственных объединений и предприятий, занимающихся разработкой практических мероприятий по предотвращению загрязнения окружающей воздушной среды.

Описания составили В.Г.Путилов, Б.Г.Вихарев, О.В.Балашова, У.И.Красноперова, Л.И.Морозова, В.Ф.Суслов, Л.А.Сычева, Л.Н.Тебелева (ВНИИОСуголь). В подготовке рукописи приняли участие И.X.Нехороший, В.Н.Тюканов, Н.Г.Шипунов (ИОТТ),

ЕоИ.Хазанов, М.Л.Тамарченко (СКТБ "Союзуглеавтоматика").

Технические описания рекомендованы дли издания Управлением охраны природы Минуглепрома СССР.

Отзывы и замечания следует направлять по адресу: 6I4C00, Пермь, ГСП-237, ул.Остройского, 60, ЗНлйОСуголь.

На трубах-сушилках в качестве разгрузочных аппаратов используются одиночные крупногабаритные циклоны НИИОГАЗ типа ЦН-15 диаметром 2200-3000 мм, циклоны ИОТТ со скошенной крышкой, проходные сепараторы.

Проведенные испытания разгрузочных циклонов (одиночных) на трубах-сушилках обогатительных фабрик показывают, что при равных условиях эксплуатации наиболее эффективными являются крупногабаритные циклоны НИЙОГАЗ типа ЦН-15. Однако с установкой этих циклонов в качестве разгрузочного устройства появляется верхнее колено трубы-сушилки, что создает дополнительное сопротивление сушильного тракта. Кроме того, при работе труб-сушлок колено и входной патрубок циклона забиваются углем.

Указанные недостатки устраняются в циклонах, разработанных институтом ИОТТ, путем увеличения скорости газового потока во входном патрубке, размещения входных патрубков под углом 40-50°. Увеличивается длина конусной части, а также диаметр разгрузочных течек до 800-900 мм.

Применение в качестве первой ступени очистки газа проходного сепаратора в 5 раз повышает унос в мокрую ступень очистки по сравнению с разгрузочным циклоном. Однако проходные сепараторы гораздо проще циклонов, обладают меньшим сопротивлением и износом, отличаются более надежной работой, менее сложны в эксплуатации и удобно компонуются с эффективными батарейными циклонными пылеуловителями.

Анализ работы разгрузочных аппаратов показывает, что запыленность газов на выходе из циклонов составляет, в среднем, 30 г/м³.

На барабанных сушилках в качестве разгрузочных аппаратов применяются, как правило, гравитационные разгрузочные камеры, которые изготовляются прямоугольной, трапециевидной и круглой формы. Камеры применяются на барабанных сушилках диаметром 2,8-3,5 м. В целях повышения эффективности осаждения угольной пыли и снижения вихревых потоков целесообразно применять разгрузочные камеры прямоугольного сечения с плавным сужением их верхней части. Такая конструкция камеры 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 пылеулавливания из барабанных сушилок после разгрузочных камер, составляет 20-30 г/м³.

ВВЕДЕНИЕ

Предприятия угольной промышленности характеризуются разнообразием технологических операций, приемов добычи, транспортировки, подготовки к использованию твердого топлива, связанных с выделением пыли.

Использование угля в народном хозяйстве также сопровождается заметными выбросами вредных веществ в окружающую среду. Особенно значительное количество пыли, сажи, окиси углерода* окислов серы и азота выделяется при сжигании высокозольных и высокосернистых углей в топках сушильных и котельных установок.

Для предотвращения загрязнения окружающей воздувной среды промышленными предприятиями отечественная промышленность располагает многочисленными эффективными средствами, однако сведения о них разрознены, что затрудняет выбор необходимого обеспыливающего оборудования.

Настоящие Технические описания включают основные схемы очистки вредных выбросов технологических операций предприятий угольной промышленности. В описаниях приведено оборудование не только внедренное в практику борьбы с пылью за последние годы, но и прошедшее промышленные испытания и намеченное н серийному выпуску в ближайшее время.

Часть I

ХАРАКТЕРИСТИКА ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ И СХЕМЫ ОЧИСТКИ

Характеристика вредных выбросов в атмосферу углеобогатительными фабриками

Высокие темпы развития угольной промышленности обусловили значительный рост объемов обогащения угля.

В системе Минуглепрома СССР в эксплуатации находится 139 обогатительных фабрик [I] .

Обогатительные фабрики представляют собой сложные механизированные предприятия, оснащенные современным высокомеханизированным технологическим и транспортным оборудованием.

Основными операциями по переработке угля на обогатительных фабриках являются:

-    приемка угля привозного и непосредственно с шахты;

-    углеподготовка (дробление и грохочение);

-    обогащение (в отсадочных машинах, тяжелосредвых сепараторах, пневмосепараторах и флотомашинах);

-    обезвоживание и сушка угля;

-    транспортировка и складирование готовой продукции.

При многих технологических и транспортных операциях происходит интенсивное пылеобразование и выделение угольной пыли и вредных веществ.

Интенсивными очагами пылеобразовання на обогатительных фабриках с мокрым методом обогащения являются узлы перепада высушенного концентрата, начиная от мест падения его из циклонов на конвейер. Высушенный концентрат содержит большое количество тонких фракций угольной пыли образованной продуктами флотации, быстро теряющих влагу. Пылеобразование в основном зависит от влажности высушенного концентрата и температурного режима сушки.

Кроме пылеобразовання при транспортировании концентрата наблюдается значительное выделение пыли от мест падения угля из приемных бункеров на пластинчатые питатели и от мест перепада угля из дробилок на конвейеры, а также при сухой классификации угля на виброгрохотах. Запыленность

воздуха на приведенных участках колеблется от 40 до 200 ыг/ы³ [ 2] .

На фабриках с пневматическими методами обогащения пыль образуется по ходу всего технологического процесса.

Основными источниками пылеобразования являются месте перепада продуктов обогащения с дексепараторов и пневматических отсадочных машин на сборные ленточные конвейеры и при дальнейшей их транспортировке. Количество узлов перепада угля колеблется от 7D до 100. Запыленность воздуха в отдельных случаях достигает 2ГО-ЗОС мг/м³. По исследованиям института Гипроиахт (г.Ленинград) пыль, отсасываемая аспирационными системами углеобогатительных фабрик, имеет дисперсный состав указанный в табл. I.

В настоящее время на 38 обогатительных фабриках Мин-углепрома СССР находится в эксплуатации 212 сушильных агрегатов, из них 125 труб-сушилок и 87 барабанных сушилок, которые ежегодно выбрасывают в воздушный бассейн около ЮО млрд.м³ газа с общим содержанием 35,0 тыс. тонн угольной тонкодисперсной пыли и 3,5 тыс.тонн сернистого ангидрида [I] • Основными ингредиентами в выбросах сушильных агрегатов являются пыль (выделяетепся в процессе сушки, а также с топочными газами), сернистый ангидрид, окислы азота и окись углерода (выделяющиеся при сжигании топлива).

Количество пыли, образующейся в процессе сушки угля, определяется степенью изыельченности угля, его влажностью, типом сушки. Средний ситовый состав угля, поступающего на сушку, приведен в табл. 2 [3] . В табл. 3 приведены основные технологические показатели работы барабанных сушилок при сушке угольных концентратов, а в табл. ^ - труб-сушилок на некоторых обогатительных фабриках [Ч] .

Средняя запыленность газов на входе в циклоны колеблется, в зависимости от влажности "сушонки", от I до 95 г/м³ [5] .

Концентрация пыли в воздухе, отсасываемом из-под укрытия пылящего оборудования и мест перепадов перед пылеуловите-

Средней ситовый состав угля, псступв1с.сго на суику

1- Размер фракций, ию Бассейн ♦2,0 -2,0 I ♦ I.C ; -1,0 ♦0,5 -0,5 ♦0,25 -0,25 ♦0,12 -0.12 +0,06 -0,06 ♦0,03 -0,03 i -0,Gl5j-0,005 ♦O.OISi +0,005}+0,000 Кузнецкий, 2,.,= '*о,<* 5 10,6 11,6 6,7 6,9 5.9 4.1 3,3 1,5 С,9 Кзрвганлинский, ^,=.50.0% 27,6 22,4 7,2 5,6 4.5 5,8 4,5 16,1 5,4 0,9 Донецкий, 1ои“ 27-5* 65,2 7.3 3,6 2.4 2,9 5,6 7,6 4,6 0,6 0,2

Технологические показатели работе барабанных суталок

ият*м!яяи    •    Влажность,    %;Теылература{производитель- (Напряже, Габаритные размеры подвергаемые    i    j    гаэо>»с    ^ьость,    т/ч    ;ние ] барабанов

IIVMVV|'« UVHBV суакс 1 началь-. ;няя ; j i конечная; i началь ная конечна я j ■г ■ ■ ч-; объема i по ис- ;по испа,бараба-, .ходному,реннс* ;на А *углю ,влаге ,кг/ч мв, -1 £>.м ; i ' I L б, м'Уб.и I j У елки.’! концентрат, флотокомцектрот 16 7,2 900 90 85 8,1 99 2,8 19 86 Флотоконцентрет 28,2 6,9 800 100 28,2 6,5 75 2.8 19 86 То же 22,6 8,5 900 70 71,0 11,0 66 3,25 20 166 Мелкий концентрат, флотокоицснтра? 19,9 7,8 730 75 210 27,5 107 3,5 27 268 Мелкий концентрат, флотоконцентрет * I?,0 7,8 850 НО 280 30,0 193 3,5 22 210

* Для барабана размером 3,5x22 м приведены проектные дзнные.

Технологические показатели работы труб-сушилок на некоторых обогатительных фабриках

|Ц0Ф "Донецкая";Ц0Ф "Кальмиуссквя" Показатели ,ОФ "Томусинекая" Производительность, т/ч: по сырому углю по испаренной влаге Температура газов, °С: начальная конечная Влажность угля, %: начальная конечная Количество гаэов перед дымососом, тыс.м3/ч Запыленность газов, выбрасываемых в атмосферу после счистки , мг/мэ Диаметр трубы-сушилки, мы Напряжение объема трубы-су-илки по испаренной влаге, кг/мэ-ч

150-170 120-130 1С*-130 12,5-1*,0 10,0-12,0 15,2-16,2 750-800 750-830 900-1000 60-70 90-100 80-110 1*-15 15-17 17-20 7-8 6-7 5-6 150 120 IIS 100-122 108 197-273 ПОО 1100 1100 695-780 1000-1200 IG00-IIU)

---

леи, составляет l-ч г/м³ up? рабочей вл^-нооти угля 5-7% [6] .

У а иактеги стйкч, вредных .«шбоосов ъ diMOCi^epy котельными установками

Котельные установки предприятий угольной промышленности оборудовав преимущественно (более S9%) слоевыми топками различных конструкций, 70% которых составляют топочные устройства с неподвижной решеткой. В этих топках сжигается до 70% рядового угля. 3^% сортового угля, 12% мелких отсевов, остальное приходится на долю смесей рядовых, сортовых углей и отсевов (^7, 8] . Сжигание угля в топках сопровождается выбросом б атмосферу пыли, оккси углерода, окислов серы и азота. Наибольшее количество угля в системе Минугле-прома СССР сжигается в топках котлоагрегатов типе ДКВ,

ДХЗР, KB-ТС с паропроизводительноетью до 20 т/ч. Удельный вес современных котлов типа ДКВ, ДКВР в отрасли составляет 25%, вместе с тем они обеспечивают 54% вырабатываемого пара. Наличие больного количества мелких и устаревших котлоагрегатов определяет низкую степень оснащения котельных устройствами санитарной очистки дымовых газов.

Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу при сжигании топлива, определяется маркой сжигаемого угля (зольностью, содержанием серы и азота) и типом топочного устройства. Химический и минералогический состав эолы некоторых видов топлива приведен в табл.5.

Характеристика уноса при различных спссобах сжигания топлива приведена в табл.6 и 7. Дисперсный состав волы в дымовых газах значительно зависит от вида топлива, метода его сжигания, конструкции топки ■ форсировки режима горения.

Характеристика вредных выбросов в атмосферу от плавильных агрегатов

Дуговые электропечи

Технологический процесс выплавки стали в электродуговых сталеплавильных печах сопровождается обильными выделениями насыщенных пылью газов. Часто дуговые сечи работают с применением кислорода, что увеличивает запыленность выделяющихся газов. Химический состав газов резко меняется в зависимости