Увеличение валовых выбросов диоксида серы связано с повышенным содержанием серы в аглорудном сырье, используемом при производстве агломерата.
Протекающие в ДСП, при высоких температурах электрических дуг, сложные физико-химические процессы сопровождаются интенсивным образованием газов со значительным содержанием в нем пыли.
Под воздействием электрических дуг происходит интенсивное окисление компонентов шихты и расплава. Возникающие электродинамические и газодинамические силы, особенно на высокомощных печах, вызывают разбрызгивание жидкой ванны, выбросы частиц металла и шлака с весьма большими скоростями. Наиболее крупные частицы металла и шлака возвращаются в расплав под действием сил гравитации и турбулентных пульсаций газов, остальные выносятся потоком газов из печи.
Другой причиной интенсивного пылеобразования в ДСП является продувка жидкой ванны кислородом. Интенсивность пылеобразования, в этот период, достигает, по сравнению с другими периодами плавки, максимального значения и зависит от состояния ванны, так и от параметров продувки.
В воздушное пространство выбрасывается большое количество пыли, аэрозолей окислов железа, марганца, хрома и никеля.
Состав плавильной пыли и выбросов ДСП изменяется в зависимости от факторов: марка стали, состав шихты, особенности технологического процесса и др.
Средняя за плавку запыленность газов крупнотоннажных ДСП составляет
15–30 г/м3, достигая в период продувки ванны кислородом или подачи в печь порошкообразных шлакообразующих материалов 40 – 50 г/м3.
Общий вынос пыли за время плавки может изменяться от 20 до 23 кг/т. При использовании в шихте замасленной окалины вынос достигает 26 кг/т.
Основной особенностью газовых выбросов ДСП является неравновесный состав, связанный с образованием в зоне дуг специфических веществ (метастабильных частиц, радикалов и др.), которые не успевают прореагировать и выносятся вместе с отходящими газами.
Для ДСП характерным является следующий средний состав газов по периодам плавки, представленный в таблице 37.
Таблица 37– Средний состав газов по периодам плавки в ДСП
| Наименование периода плавки | Содержание, % | |||
| СО | СО2 | О2 | N2 | |
| Плавление | 4-16 | 12-16 | 5-10 | 58-68 |
| Продувка ванны кислородом | 15-20 | 10-23 | 12-15 | 42-63 |
В состав газовых выбросов входят оксиды углерода (СО, СО2), азот и его соединения (N2, NO, NO2, N2O, NH3, CN и др.), кислород и его летучие соединения с компонентами расплава и примесями (P, S, As и др.), пары воды и продукты ее разложения (Н2 и водородсодержащие соединения).
Оксиды углерода образуется в результате выгорания кокса и углерода, содержащегося в металле, а при использовании замасленной и загрязненной шихты - при выгорании масел и органических загрязнений.Высокие температуры в зоне электрических дуг и рабочем пространстве печи вызывают образование оксидов азота и серы, а также цианидов и фторидов, которые выбрасываются из печи вместе с газами, таблица 38.
Таблица 38 – Концентрация газовых выбросов
| Соединения | Средняя концентрация, г/м3 | Удельные выбросы,кг/т |
| Оксид углерода | 13500 | 1350 |
| Оксид азота | 550 | 270 |
| Оксид серы | 5 | 1,6 |
| Цианиды | 60 | 28,4 |
| Фториды | 1,2 | 0,56 |
Концентрация NО2 и цианидов зависит от количества подсасываемого с воздухом азота, мощности электрических дуг и степени диссоциации азота в рабочем пространстве печи. Количество оксидов серы определяется содержанием серы в металле и шлаке, и обычно невелико. Концентрация фторидов в газах пропорциональна содержанию в шлаках плавикового шпата.
Расчет платы ЭСПЦ за 2005 год приведен в таблице 39.
Таблица 39 – Расчет платы за выброс в атмосферный воздух загрязняющих веществ электросталеплавильного цеха за 2005 год
| Наимено-вание загрязняю-щего вещества | ВСВ,тонн | Фактический выброс в 2005г, тонн | Норматив платы в пределах ВСВ,руб/т | Норматив платы сверх ВСВ, руб/т | Размер платы за выброс в пределах ВСВ, руб/т | Сумма платежей, руб |
| Твердые | 718 | 699,59 | 366 | 0 | 256049,94 | 256049,94 |
| Оксид углерода | 1210 | 797,850 | 3 | 0 | 2393,55 | 2393,55 |
| Оксиды азота | 1088 | 756,436 | 260 | 0 | 196673,36 | 196673,36 |
| Диоксид серы | 127 | 54,626 | 200 | 0 | 10925,2 | 10925,2 |
| Итого | - | 2328,321 | - | - | 466042,05 | 466042,05 |
В таблице 40 приведены классы опасности основных загрязняющих веществ и их влияние на организм человека.
Таблица 40 – Влияние на здоровье человека загрязняющих веществ
| Вещество | Класс опасности | Действие на организм человека |
| Пыль нетоксичная | 3 | Раздражающее действие, вызывает коньюктивит, дерматиты, фиброз легких |
| Диоксид серы | 3 | Общетоксичное, раздражающее, эмбриотоксическое действие |
| Диоксид азота | 2 | Сильно токсичен, оказывает общетоксичное, раздражающее, аллергенное действие |
| Оксид углерода | 4 | Сильно токсичен, нарушает дыхание, уменьшает потребление тканями кислорода, вызывает судороги |
Для отвода пылегазовых выбросов ДСП сооружена система газоотвода очистки. За каждой электропечью стоит свой газоотводящий тракт в составе:
– котла утилизатора;
– газоотводящих трубопроводов;
– установки газоочистки;
– дымососная установка.
Газы, образующиеся в рабочем пространстве печи, через специальное отверстие в своде направляются по системе газопроводов в котел-утилизатор. После охлаждения в котле утилизаторе газы поступают на установку газоочистки, а затем с помощью дымососа выбрасываются в трубу.
В состав каждой газоочистки электропечей входят рукавные фильтры ФРО - 20300-130-10, два дымососа ДН 24х2-0,62 с электродвигателем ДА 302-17-44/3, мощностью 530 кВт
Для улавливания неорганизованных выбросов отходящих от электропечей установлены подкрышные зонты над печами размерами 6х27 м. От этих зонтов запыленный воздух направляется на газоочистку.
Газовоздушная смесь от организованных и неорганизованных выбросов после очистки выбрасывается в атмосферу через общую дымовую трубу. Остаточная запыленность газов не превышает 100 мг/м3.
Исходя из описанного выше механизма образования пылегазовых выбросов в ДСП, следует, что газообразные выбросы не очищаются, а просто выбрасываются в атмосферу. Но можно изменить состав этих газов, например дожигать СО до СО2, в результате чего сокращается расход электроэнергии и газ СО2 менее вреден, чем СО. Пылевые же выбросы можно сократить.
Снижение выбросов должно осуществляться за счет оптимизации способов подачи кислорода в печь, организации дополнительного подвода тепла в рабочее пространство (применение топливно-кислородных горелок), предварительного подогрева шихты (организация "горячего" начала плавки, что способствует снижению угара металла), выбора правильного электрического режима (наиболее экономичным образом обеспечить максимальную скорость расплавления шихты и нагрева жидкого металла до температуры выпуска).
Для уменьшения пылеобразования необходимо снижать температуру металла в реакционной зоне продувки, путем рассредоточения дутья, добавления различных охладителей в реакционную зону, усиление циркуляции жидкого металла вблизи реакционной зоны.
С целью снижения организованных выбросов в 2008 году в ЭСПЦ была проведена реконструкция газоочисток №1, 2 за электропечами №1, 2.
Для снижения неорганизованных выбросов выполняется ряд организационных мероприятий:
1) 3-х разовый полив автодорог на территории Общества;
2) на особом контроле находятся системы гидрообеспыливания мест выгрузки окатышей, руды, концентрата, известняка, подавления пыли при выбивки шлаковых чаш, обеспечивалась их бесперебойная работа.
На основании выполненной работы делаем следующие выводы. Для обеспечения массовой доли азота в стали 0,008% и менее, необходимо:
1) производить продувку металла техническим кислородом с расходом не более 5500 м3/плавку;