автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Анализ работы систем удаления и очистки газов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей с целью разработки путей повышения их энерго-экологической эффективности

На правах рукописи

КОЧНОВ Михаил Юрьевич

АНАЛИЗ РАБОТЫ СИСТЕМ УДАЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ ГАЗОВ КРУПНОТОННАЖНЫХ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ С ЦЕЛЬЮ РАЗРАБОТКИ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭНЕРГО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Специальность 05.16.02 - «Металлургия черных, цветных и редких металлов»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2010

4855770

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Теплофизика и экология металлургического производства» Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, заслуженный

деятель науки РФ

Шульц Леонид Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Симонян Лаура Михайловна

кандидат технических наук, заслуженный эколог РФ Васильченко Николай Михайлович

Ведущая организация:

ОАО «ГИПРОМЕЗ»

Защита диссертации состоится « 23 » декабря 2010 года в 10 часов на заседании Специализированного совета № Д 212.132.02 при Национальном исследовательском технологическом университете «МИСиС» по адресу: 119049, Москва, Ленинский проспект, д. 6, корп. 1, ауд. А-305

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»

Автореферат разослан « > ноября 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.132.02, доктор технических наук, профессор

А.Е. Семин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Металлургический комплекс, являясь базовой, развивающейся отраслью народного хозяйства, вносит существенный вклад, как в экономику России, так и в загрязнение окружающей среды. Мировой и отечественный опыт свидетельствует об увеличении доли стали производимой в дуговых сталеплавильных печах (ДСП). При этом для выплавки стали в ДСП применяются современные методы интенсификации производства, увеличивается доля топливной составляющей в балансе печи, что ведет к существенному изменению качественных и количественных показателей пылегазовых выбросов. Увеличение газовыделения ДСП и постоянно возрастающие требования по их сокращению приводит не только к необходимости совершенствования систем очистки газов, но и, часто, требует их замены.

Для обеспечения современных высоких экологических требований ДСП оборудуют системами отвода и очистки газов, отличающимися огромными объемами очищаемых газов, в десятки раз превышающими газовыделение этих печей, и значительными расходами энергии на очистку. Поэтому поиск путей повышения эффективности работы систем очистки газов весьма актуален как с точки зрения защиты окружающей среды от выбросов загрязняющих веществ, так и с точки зрения энергосбережения.

Целью работы является совершенствование систем отвода, дожигания и очистки газов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей, направленное на повышение их энерго-экологической эффективности, уменьшение объемов очищаемых газов и на сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Методы исследования. При выполнении работы использовались усовершенствованные расчетные методы оценки газовыделения и дожигания технологических газов и промышленного эксперимента на действующих ДСП.

Достоверность результатов работы базируется на:

- значительном объеме данных натурного эксперимента;

- хорошей сходимостью результатов расчетов с экспериментальными данными.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе учета уровня воздействия на окружающую среду выбросов отдельных ингредиентов загрязняющих веществ обосновано применение рукавных фильтров для очистки газов ДСП от пыли эффективностью выше 99% (до остаточной концентрации пыли менее 5-10 мг/м3). Установлено, что традиционный компонентный состав выбросов крупнотоннажных ДСП должен быть расширен за счет таких ингредиентов загрязняющих веществ как цианиды, углерод (сажа), пары масел, а также высокотоксичных

загрязнителей - бенз(а)пирена, диоксинов и фуранов. Показано, что, несмотря на незначительные массовые доли этих веществ в выбросах ДСП, их вклад в загрязнение атмосферного воздуха может превышать 1/3 общей доли выбросов загрязняющих веществ.

2. Усовершенствован метод расчета состава и количества газов для различных периодов работы современных крупнотоннажных ДСП, позволяющий проводить расчеты с учетом особенностей протекания технологического процесса и рассматривать как единое целое металлургический агрегат и систему отвода и очистки газов, а также оценивать условия дожигания и охлаждения технологических газов.

3. Подтверждена экспериментальными и расчетными методами ведущая роль узла дожигания и охлаждения технологических газов в системе очистки газов ДСП. Установлены условия смешения и температурно-временные ограничения высокотемпературного дожигания технологических газов, позволяющие обеспечивать эффективное дожигание. Показано, что только при дожигании технологических газов с температурой более 1200°С монооксид углерода при концентрации менее 15 мг/м3 может служить надежным индикатором эффективного дожигания как различных углеводородов, сажи и углеродной пыли, так и сырьевой основы образования стойких органических загрязнителей (СОЗ), в том числе диоксинов и фуранов.

4. Разработаны концепции удаления, дожигания, подготовки и очистки газов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей как для традиционных условий их эксплуатации, так и для условий вновь создаваемых агрегатов, позволяющие сократить объемы очищаемых газов и повысить энерго-экологическую эффективность очистки.

Практическая значимость.

1. Проведена оценка качественных и количественных характеристик выбросов современных крупнотоннажных ДСП с учетом степени воздействия на окружающую среду. Показана значимость вклада в загрязнение атмосферного воздуха выбросов цианидов, углерода (сажа), паров масел, а особенно высокотоксичных загрязнителей -бенз(а)пирена, диоксинов и фуранов, вклад которых в загрязнение атмосферного воздуха весьма значителен не смотря на их малую массовую долю.

2. Разработан алгоритм расчета состава и количества газов для различных периодов работы современных крупнотоннажных ДСП, а также изменения этих показателей в системе дожигания. Реализация расчета в математической оболочке «МаШСасМг» позволила оценить энерго-экологическую эффективность решений по совершенствованию систем отвода, дожигания и очистки газов крупнотоннажных ДСП.

3. Определены условия эффективного дожигания технологических газов ДСП: струйное высокотурбулентное смешение газов, температура в зоне горения и выдержки -более 1200°С, длительность процесса - более 2 с, содержание кислорода - более 2-3%, концентрация монооксида углерода в продуктах горения - не более 15 мг/м3.

4. Показано, что монооксид углерода при концентрации менее 15 мг/м3 может служить надежным индикатором эффективного высокотемпературного (при температуре более 1200 °С) дожигания как различных углеводородов, сажи и углеродной пыли, так и сырьевой основы образования стойких органических загрязнителей (СОЗ), в том числе диоксинов и фуранов.

5. Разработаны рекомендации по совершенствованию системы дожигания технологических газов в стационарном газоходе с последующим испарительным охлаждением для ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь», позволившие уменьшить объемный расход продуктов дожигания в 2 раза и ограничиться использованием одного блока газоочистки. Рекомендации были использованы ООО «Гипрогазоочистка инжиниринг» при проектировании системы очистки газов для этой печи.

6. Разработаны предложения по совершенствованию систем удаления, дожигания, подготовки и очистки газов для традиционных условий эксплуатации крупнотоннажных ДСП. На способ отвода и очистки газов дуговой сталеплавильной печи и устройство для его осуществления подана заявка о выдаче патента РФ на изобретение № 2010128976 от 14.07.2010 г.

Реализация результатов работы:

1. Результаты диссертационной работы в виде конкретных рекомендаций по совершенствованию системы дожигания и охлаждения технологических газов ДСП в рамках НИР проводимой НИТУ «МИСиС» переданы ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь». На основе выданных рекомендаций ООО «Гипрогазоочистка инжиниринг» проведена корректировка проекта строительства системы очистки газов этой печи.

2. Отдельные блоки расчета состава и количества газов реализованы в виде самостоятельных программ и используются в учебном процессе НИТУ «МИСиС».

Предмет защиты и личный вклад автора:

На защиту выносятся новые концепции удаления, дожигания, подготовки и очистки газов современных крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей и принципы совершенствования систем очистки газов на основе их энерго-экологических показателей.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на III Международной научно-

практической конференции «Металлургическая теплотехника: история, современное состояние, будущее. К столетию со дня рождения М.А. Глинкова» (1-3 февраля 2006 г., Москва, МИСиС); на IV Международной научно-практической конференции «Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении» (3-4 апреля 2008 г., Москва, МИСиС); на VI ежегодной конференции «Новые тенденции рационального использования вторичных ресурсов и проблемы экологии» (10-16 ноября 2008 г., Москва, Федеральное агентство по науке и инновациям, МИСиС); на V Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов» (27 сентября - 2 октября 2010 г., Москва, НИТУ «МИСиС»); а также на заседаниях кафедры «Теплофизика и экология металлургического производства (2008-2010 гг., Москва, НИТУ «МИСиС»),

Публикации. Основное содержание работы отражено в 10 публикациях, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов докторских и кандидатских диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы 119 наименований. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 19 таблиц, 5 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены общие цели работы, направления и этапы исследований, перечислены решаемые задачи, отражена научная новизна и практическая значимость диссертации.

В главе 1 проведен анализ научных публикаций по проблеме современной практики работы крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей и решению проблемы защиты атмосферного воздуха от их выбросов.

Анализ энергоносителей, используемых в электросталеплавильном производстве, и газовыделения ДСП в условиях интенсификация процесса выплавки стали связаны со значительными изменениями качественных и количественных показателей образующихся в печи газов. Имеющиеся методы расчетов газовыделения ДСП, ограничивающиеся лишь процессами, происходящими в рабочем пространстве печи, не способны оценивать процессы, происходящие в зоне дожигания технологических газов, что приводит к выбиванию газов через неплотности печи (неорганизованные выбросы) или перерасходу энергии на очистку.

Изучение качественных и количественных показателей выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при работе современных крупнотоннажных ДСП свидетельствует о наличие в выбросах не только традиционных продуктов сгорания или химических реакций, массовая доля которых достаточно велика, но и ряда ингредиентов загрязняющих веществ таких как сажа, пары масел, цианиды, а также высокотоксичных загрязнителей бенз(а)пирен, диоксины и фураны, массовая доля которых не велика, значимость воздействия которых на окружающую среду не оценена.

Установлено, что важнейшей и пока абсолютно нерешенной экологической проблемой работы ДСП является загрязнение отходящих от них газов СО, а также стойкими органическими загрязнителями (СОЗ). Показано, что важнейшим этапом обработки технологических газов является их высокотемпературное дожигание (при температурах не менее 1200-1300°С). Достижение такой температуры в первую очередь требуется для дожигания сажи, углеродной пыли, деструкции диоксинов и фуранов

Определены основные направления уменьшения вредных выбросов и снижения энергозатрат на очистку газов в электросталеплавильном производстве. Сформулированы основные задачи исследования:

- проведение подробного качественного и количественного анализа экологических показателей загрязнения атмосферного воздуха выбросами современных крупнотоннажных ДСП с целью выбора мероприятий по защите окружающей среды и повышения их эффективности;

- совершенствование методов оценки газовыделения и дожигания технологических газов для условий эксплуатации современных крупнотоннажным ДСП с целью принятия экологически и энергетически оправданных решений при реконструкции существующих или проектировании новых систем очистки газов;

- обобщение теоретических и экспериментальных результатов исследований влияния условий дожигания технологических газов на эффективность обезвреживания выбросов в атмосферу газообразных загрязнителей (включая диоксины и фураны);

- выработка концепции обработки технологических газов в традиционных условиях эксплуатации ДСП и разработка решений по совершенствованию режимов работы узла дожигания и охлаждения технологических газов;

- разработка предложений по применению новых методов обработки газов в условиях вновь создаваемых дуговых сталеплавильных печей с целью повышения эффективности отвода и очистки газов и сокращения энергозатрат на очистку.

В главе 2 проведен анализ экологических показателей загрязнения атмосферного воздуха выбросами крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей.

Для оценки вклада выбросов электросталеплавильного производства в общее загрязнение атмосферного воздуха на основе статистической отчетности предприятия проведен анализ показателей выбросов загрязняющих веществ в атмосферу электросталеплавильными цехами ОАО «Северсталь», ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь», ОАО «ОЭМК», ОАО «Волжский трубный завод», компонентный состав выбросов которых представлен наиболее полно. Компонентный состав выбрасываемых и анализируемых загрязняющих веществ на перечисленных предприятиях включает до 25 ингредиентов загрязняющих веществ. Обобщенные данные статистической отчетности этих предприятий по усредненным данным представлены в табл. 1 (колонки 3-6).

Таблица 1. Усредненные удельные показатели выбросов ДСП

Загрязняющее вещество

До очистки в ПГУ

Удельные выбросы ДСП

кг/т

%

После очистки е ПГУ

кг/т

Удельные выбросы ДСП с учетом степени воздействия на _окружающую среду

До очистки в ПГУ

усл. кг/т

%

После очистки i ПГУ

усл. кг/т

m

Твердые:

1 Алюминия оксид

2 Ванадия пентоксид

3 Взвешенные вещества

4 Железа оксид

5 Кальция оксид

6 Кремния диоксид аморфн.

7 Магния оксид

8 Марганец и его соед.

9 Меди оксид

10 Никель металлический

11 Олова диоксид

12 Пыль неорг.: 70-20 % SiO,

13 Пыль неорг.: менее 20% SiO

14 Свинец и его неорг. соед.

15 Титана диоксид

16 Хрома (III) соединения

17 Хром (VI) ¡8 Цинка оксид

^ У Фториды неорганические

плохорастворимые Итого твердые

Жидкие и газообразные:

20 Азота диоксид

21 Азота оксид

22 Бенз(а)пирен

23 Серы диоксид

24 Углерода оксид

25 Фтористые газообразн. соед. Итого жидкие и газообразные

0,223528 0,004406 5,913457 14,814120 1,508503 0,138150 0,863567 0,798594 0,039668 0,001185 0,009542 0,294907 0,308680 0,116191 0,029989 0,029627 0,127539 0,780359

0,675 0,013 17,855 44,731 4,555 0,417 2,608 2,411 0,120 0,004 0,029 0,891 0,932 0,351 0,091 0,090 0,385 2,356

0,005325 0,000140 0,104505 0,279833 0,033375 0,004662 0,019058 0,016968 0,000851 0,000034 0,000159 0,005406 0,009552 0,003044 0,000431 0,000593 0,002238 0,014877

0,100939 0,305 0,003112 26,102950 78,819 0,504163

0,358093 1,081

0,039209 0,118 0,0000103 0,00003

0,226109 0,683

6,390245 19,295

0,000833 0,003

7,014499 21.Ш

0,358093 0,039209 0,0000103 0,226109 6,390245 0,000833 7,014499

0,071 0,002 1,392 3,727 0,445 0,062 0,254 0,226 0,011 0,001 0,002 0,072 0,127 0,041 0,006 0,008 0,03 0,198

0,042

6,717

4,761 0,352 0,00013 3,013 85,143 0,011 93,283

1,117640 0,110150 1,971152 18,517650 2,514172 3,453750 0,863567 39,929700 0,991700 0,059250 0,023855 0,147454 0,102893 19,365167 0,029989 1,481350 4,251300 0,780359

1,150 0,113 2,028 19,047 2,586 3,553 0,888 41,072 1,020 0,061 0,025 0,152 0,106 19,919 0,031 1,524 4,373 0,803

0,026625 0,003500 0,034835 0,349791 0,044625 0,116550 0,019058 0,848400 0,021275 0,001700 0,000398 0,002703 0,003184 0,507333 0,000431 0,029650 0,074600 0,014877

0,447616 0,032647 0,515000 0,226109 0,106504 0,008330 1,336206

0,460 0,034 0,530 0,233 0,110 0,009 1,376

0,776 0,102 1,016 10,196 1,301 3,398 0,556 24,732 0,620 0,050 0,012 0,079 0,093 14,789 0,013 0,864 2,175 0,434

0,168232 0,173 0,005187 0,152 95,879334 98,624 2,104722 61,358

0,447616 0,032647 0,515000 0,226109 0,106504 0,008330 1.336206

13,048 0,642 15,012 6,592 3,105 0,243 38,642

ВСЕГО

33,117717 100,000 7,518929 100,000

97,215540 100,000 3,440928 100,000

Из таблицы 1 видно, что на предприятиях, осуществляющих массовое производство стали в крупнотоннажных печах, основная доля выбросов в атмосферный

8

воздух приходится на технологические выбросы ДСП. Эта доля в общих выбросах цехов в среднем составляет 79,5 %.

Для учета уровня воздействия на качество атмосферного воздуха использованы показатели, характеризующие степень загрязнения атмосферного воздуха с учетом токсичности компонентов выбросов. В качестве одного из таких показателей выбрана условная (приведенная) удельная масса отдельных ингредиентов загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух А/у,, по формуле: ^fy¡ = MiKт.¡,

где М - фактический удельный массовый выброс ¡'-го загрязняющего вещества, кг/т; Л/у, - условный (приведенный) удельный массовый выброс 1-го загрязняющего вещества с учетом степени воздействия на атмосферный воздух, усл. кг/т; Кп - коэффициент, учитывающий степень загрязнения атмосферы /-м загрязняющим веществом, показывает, во сколько раз уровень допустимого воздействия на окружающую среду /-го загрязняющего вещества меньше или больше уровня воздействия вещества, принятого в качестве условного, находится из формулы

Л"т, = ПДКссу/ПДКсс;, где ПДКССу - среднесуточная ПДК условного вещества (ПДКссу = 0,05 мг/м3); ПДКсс; -среднесуточная ПДК 1-го загрязняющего вещества, мг/мэ.

Удельные показатели выбросов с учетом степени воздействия на окружающую среду, приведенные в табл. 1 (колонки 7-10), свидетельствуют о существенном перераспределении значимости различных ингредиентов загрязняющих веществ в выбросах ДСП. Основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносят твердые ингредиенты загрязняющих веществ, высокая токсичность которых перед очисткой увеличивает удельные показатели выбросов ДСП в 3 раза в сравнении с удельными массовыми. Эффективное улавливание пыли в пылегазоочистной установке (ПГУ) существенно снижает условные показатели выбросов ДСП. Это еще раз подтверждает правильность и эффективность решения проблемы защиты атмосферного воздуха от выбросов ДСП путем улавливания, прежде всего, пыли. При этом без учета степени воздействия на окружающую среду, как видно из графика (см. рис. 1, кривая 1), улавливание пыли дает значимый результат применения ПГУ с эффективностью пылеулавливания до 97 %. Учет степени воздействия на окружающую среду компонентов пыли делает обоснованным применение рукавных фильтров с эффективностью пылеулавливания более 99 % (см. рис. 1, кривая 2) до остаточной концентрации пыли 510 мг/м3.

1 - массовые доли выбросов;

2 - доли выбросов с учетом степени воздействия на окружающую среду

о и 20 30 40 50 60 70 80 э0э6 37 38 93 100

Эффективность пылеулавливания,%

Рис. 1. Изменение содержания многокомпонентной пыли в выбросах ДСП

Анализ многочисленных литературных данных свидетельствует о том, что в выбросах ДСП, обычно контролируемых и нормируемых предприятиями (см. табл. 1, колонки 3-6), в подавляющем большинстве случаев не учитывается ряд загрязняющих веществ, а именно: цианистые соединения (НСМ), фтористые газообразные соединения (№), углерод (сажа), летучие органические соединения (пары масел), а также высокотоксичные загрязнители: бенз(а)пирен, диоксины и фураны (РСРО/РСОР), массовая доля которых невелика, но уровень воздействия на окружающую среду весьма значителен. Незначительные массовые доли этих ингредиентов загрязняющих веществ в выбросах ДСП и отсутствие эффективных методов контроля отвлекают от необходимости их учета, контроля, а, следовательно, и принятия мер по их сокращению.

Использование расчетных данных и результатов экспериментальных исследований, приводимых чаще в зарубежной литературе, позволило дать оценку вклада выбросов высокотоксичных загрязнителей современных крупнотоннажных ДСП в загрязнение атмосферного воздуха. Некоторые оценочные данные по этим ингредиентам загрязняющих веществ представлены в табл. 2.

Таблица 2. Выбросы ДСП в атмосферный воздух высокотоксичных загрязнителей

№ п/п Загрязняющее вещество Код ПДКсс, мг/м3 Удельные выбросы ДСП в атмосферу Удельные выбросы ДСП с учетом степени воздействия на ОС

кг/т | % усл. кг/т 1 %

1 Цианиды (по НСЫ) 0317 0,010 0,002400 0,0310 0,012000 0,2223

2 Углерод (сажа) 0328 0,050 0,240000 3.0967 0,240000 4,4450

3 Фториды газообразные 0342 0,005 0,001700 0,0219 0,017000 0,3149

4 Бенз(а)пирен 0703 1,0-10"6 1,90-10-5 0,0003 0,950000 17,5949

5 Диоксины и фураны (в пересчете на 3620 0,5-10-' 7,50-10"9 9,68-Ю-8 0,750000 13,8907

2,3,7,8-ТХДД)

6 Основная группа загрязняющих - - 7,506133 96,8501 3,430292 63,5322

веществ (см. табл. 1.)

Итого 7,750233 100 5,399292 100

Структура выбросов ДСП с учетом степени воздействия на окружающую среду сверхтоксичных загрязняющих веществ показывает, что общий вклад в загрязнение атмосферного воздуха цианидов, сажи, бенз(а)пирена, диоксинов и фуранов, несмотря на их незначительные массовые доли в выбросах, как видно из табл. 2, в среднем составляет 35,93 % общих выбросов ДСП (более 1/3).

В главе 3 изложены результаты расчетных исследований газовыделения крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей

Для оценки количества и состава газов, образующихся в современных крупнотоннажных ДСП, оценки изменения их количественных и качественных показателей в зоне дожигания подсасываемым воздухом и последующего их охлаждения до заданной температуры в условиях интенсификации металлургических процессов, опираясь на известные методики изложенные в работах Ю.Н. Тулуевского, А.Д. Киселева, И.Ю. Зинурова, И.М. Халецкого, E.H. Бошнякова и др., усовершенствован метод расчета газовыделения и последующего дожигания технологических газов ДСП за счет воздуха, подсасываемого в зазор патрубка на печи и стационарного водоохлаждаемого газохода.

Предложенный метод позволил проводить расчеты газовыделения современной ДСП с учетом особенностей протекания технологического процесса для любых периодов плавки, рассматривая как единое целое металлургический агрегат и систему отвода и очистки газов, а также оценивать условия дожигания и охлаждения технологических газов. Использования метода позволило производить расчеты и оценивать объемные расходы и составы продуктов горения, образующихся в печи, продуктов дожигания в стационарном газоходе, а также количество воздуха необходимого для дожигания и разбавление технологических газов за печью и коэффициент использования энергии в рабочем пространстве печи.

Предложенный метод расчета был реализован МИСиС с целью оценки энергоэкологической эффективности решений по реконструкции системы очистки газов после замены старой дуговой сталеплавильной печи № 6 в ЭСПЦ-2 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» на новую модель типа ДСП 125 И7. Исследования, основанные на кино- и фотосъемке, позволили выделить периоды наиболее интенсивного газовыделения печи, работающей на старую систему газоочистки производительностью 100 тыс. м3/ч, то есть моменты, в которые газовыделение печи превышало производительность газоотсоса и сопровождалось неорганизованными выбросами.

Специфика протекания металлургических процессов в периоды наибольшего газовыделения печи потребовала применения несколько отличающихся алгоритмов при расчете газовыделения по выбранным вариантам работы печи:

1 вариант - период плавления без подсоса воздуха в печь, без выбивания газов через неплотности печи и использовании замасленной шихты;

2 вариант - период плавления с подсосом воздуха в печь;

3 вариант - период продувки ванны кислородом с подсосом воздуха в печь.

Реализация метода расчета газовыделения на ЭВМ в виде программы на языке

«МаЙ1Сас1-12» позволила оценить характеристики газовыделения ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» и условия дожигания технологических газов по каждому из выбранных вариантов. В процессе проведения расчетов варьировались некоторые технологические показатели работы печи и температуры газов в печи и после их дожигания. Проведенные расчеты показали, что для локализации неорганизованных выбросов в периоды максимального газовыделения печи количество технологических газов, отводимых старой системой очистки производительностью 100 тыс. м3/ч, следует увеличить как минимум в 2 раза. Аналогичные расчеты, проведенные для условий эксплуатации действующей ДШСП №2 ОАО «Северсталь», также показывают, что в отдельные периоды плавки количество технологических газов, поступающих в стационарный газоход, превышает проектные показатели системы газоотсоса на 15-20 %, что также является основной причиной неорганизованных выбросов.

Проведение многовариантных расчетов позволило оценить влияние на газовыделение ДСП основных параметров ее работы и способов интенсификации выплавки стали. Увеличение доли масла в шихте на каждые 0,1%, как показали расчеты, ведет к кратковременному (первые 2-5 мин) увеличению объемного расхода газов на 20 тыс. м3/ч. В период расплавления показатели газовыделения зависят от производительности печи, длительности работы печи под током, расхода природного газа в топливно-кислородных горелках (ТКГ), а также доли подаваемого с шихтой углерода. Основное влияние на газовыделение в этот период, как показали расчеты, оказывает расход природного газа и кислорода. В период продувки ванны печи кислородом, естественно, основное влияние на газовыделение оказывает расход кислорода.

В дополнение данных, полученных расчетным методом, были проведены экспериментальные исследования газовыделения и показателей загрязнения атмосферного воздуха на ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь». Химический состав газов, поступающих на «мокрую» очистку (до реконструкции), при работе печи контролировали с помощью газоанализатора «Те8Ю-350 XI.». При этом производился непрерывный контроль содержания следующих компонентов отходящих газов: монооксида углерода СО, сернистого ангидрида БОг, оксида азота N0, диоксида азота N0^, углеводородов СхНу, а также кислорода Ог и водорода Н2. При проведении исследований печь работала с

использованием ТКГ, на которые подавался кислород в количестве до 4800 м3/ч и природный газ - до 2500 м3/ч. Некоторые результаты исследований, полученные во время одной из плавок, представлены на рис. 2.

OjÄ:

20 40 60

30002500 20001500 1000. 500

ВДЙЙ

If

т

20 40 ео

20 40 60 80 100 t.MHH

ЙОаЖ | з

IL

i Г yhsi

||Li iö

20 40 60 80 100 t,u«H

Рис.2 Состав поступающих на очистку газов при выплавке стали в ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» (затемненные поля - остановки печи).

Обработка экспериментальных данных показала, что в пересчете на 1 т выплавляемой стали, удельные показатели выбросов газообразных компонентов составили: СО - 1-3,5 кг/т, СХНУ - 0,04-0,08 кг/т, Н2 - 0,006-0,01 кг/т, NO - 0,03-0,06 кг/т, SO2 - 0,0005-0,001 кг/т. Сравнение полученных результатов со среднеотраслевыми данными газовьгделения показывает, что уровень выбросов оксидов углерода в реконструированной печи соответствует среднеотраслевым показателям, а выбросы оксидов азота и диоксида серы значительно меньше принятых отраслевых удельных показателей.

Особо следует отметить высокие концентрации в уходящих газах горючих компонентов: СО - до 3400 мг/м3 (рис. 2, б), СХНУ - до 580 мг/ м3 (рис. 2, в), Н2 -до 90 мг/м3 (в периоды работы ТКГ). При этом содержание 02 в уходящих после дожигания газах изменялось в пределах от 17 % до 20,4 % (рис 2, а), а коэффициент избытка воздуха п (в расчете на воздух) изменялся от 6,2 до 16,3 в процессе работы печи и увеличивался до

19,8 в межплавочные периоды. Контроль содержания Ог указал на 10-15 кратное разбавление уходящих из печи газов атмосферным воздухом. Эти данные указывают на неудовлетворительные условия смесеобразования и горения газов и, прежде всего, дожигания технологических газов на выходе из печи.

Для сравнения полученных экспериментальных данных с теоретическими использовались литературные данные изменения равновесных концентраций СО, полученные в процессе горения метана СН4, а также рассчитанные по степени диссоциации углекислоты. Экспериментальные исследования показали, что действительные концентрации СО на порядки превышают его равновесные значения, что лишний раз указывает на неудовлетворительные условия дожигания технологических газов.

Высокие концентрации углеводородов С*НУ (рис 2, в) и их возрастание в моменты загрузки шихты и применения топливно-кислородных горелок (ТКГ) косвенно свидетельствуют о присутствии в продуктах горения и дожигания паров масел, сажи и СОЗ (включая диоксины и фураны). Обращает на себя внимание и тот факт, что характер изменения концентраций СО и СХНУ в продуктах дожигания одинаков (рис. 2, б, в). Обнаруженная синхронность изменения концентрации этих газов по ходу плавки наиболее убедительно указывает на то, что СО в продуктах дожигания ДСП может быть весьма эффективным косвенным индикатором присутствия в продуктах дожигания не только СХНУ, но и паров масел, сажи и СОЗ (включая диоксины и фураны). Однако, как уже было отмечено выше, хорошей корреляции между содержанием различных горючих и СО можно ожидать только в условиях высокотемпературного горения (более 1200 °С) и фактической выдержки в зоне горения более 2 с, гарантирующих деструкцию СОЗ и сажи.

Концентрация СО в условиях близких к диффузионному равновесию газов и избытка кислорода по практическим данным горения различных топлив в различных технологических агрегатах (котлах, нагревательных печах и др.) находится на уровне 5-15 мг/м3. Лишь при ухудшении смешения газов, а, особенно, при снижении температуры газов менее 1000 К наблюдается резкое повышение концентрации СО, вызванное одновременным нарушением как диффузионного, так и кинетического равновесия газов. По данным Л.Н. Хитрина, H.A. Коржавиной и З.Ф. Чухановой константа скорости окисления СО кислородом при повышении температуры в интервале 1000...1050 К возрастает в 150-170 раз, а затем изменяется относительно медленно.

Таким образом, содержание СО в оговоренных условиях эффективной работы системы удаления и дожигания газов ДСП ни при каких условиях не должно превышать,

по крайней мере, 5-15 мг/м3. Конечно, это не гарантирует полного дожигания диоксинов и фуранов, но предопределяет их минимальное содержание в продуктах дожигания.

В главе 4 изложена новая концепция обработки технологических газов и ее применение в традиционных условиях эксплуатации крупнотоннажных ДСП.

Традиционным способом дожигания технологических газов современных крупнотоннажных ДСП является их дожигание в стационарном водоохлаждаемом газоходе путем подсоса атмосферного воздуха в зазор между патрубком на печи 1 и стационарным водоохлаждаемым газоходом 3, как показано на рис. 3. Анализ эксплуатации таких систем указал на неудовлетворительные условия дожигания технологических газов. Существующие системы больше приспособлены для разбавления технологических газов до взрывобезопасной концентрации и снижения их температуры, чем для термического обезвреживания, содержащихся в них СО, сажи, углеводородов, а также СОЗ (диоксинов и фуранов). Накатная муфта 2 (рис. 3), предназначенная для регулирования подсоса воздуха на дожигание, используется для регулирования лишь эпизодически, причем, без обратной связи ее положения с условиями горения. Плохое же смешение газов в свою очередь вынуждает осуществлять их дожигание при повышенном избытке воздуха, то есть при низкой температуре в зоне горения.

Рис. 3. Традиционная схема отвода и дожигания технологических газов от ДСП

Для оценки влияния температуры на объем продуктов дожигания были проведены расчеты газовыделения и дожигания технологических газов ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» при различных температурах. Расчеты показали, что повышение температуры газов в зоне дожигания стационарного газохода от 600 "С до 1300 "С за счет

г

тг

1 - патрубок печи,

2 - накатная муфта регулируемого зазора,

3 ~ водоохлаждаемый стационарный газоход,

4 - бункер-пылеуловитель,

Т1 и Т2 ~ точки контроля температуры газов

снижения избытка воздуха, поступающего в зазор между патрубком на печи и стационарным газоходом, приводит, как видно на рис. 4, к значительному (до 2-х и более раз) сокращению количества продуктов дожигания. 200

Vyx.n - объемный расход газов на выходе из печи,

Код е. - объемный расход воздуха,

подсасываемого в зазор,

К.д. - объемный расход продуктов

дожигания.

700 900 1100 1300

Температура в зоне дожигания, °С

Рис. 4. Изменение объемного расхода отводимых на очистку технологических газов в

зависимости от температуры в зоне дожигания:

Рассмотрены несколько вариантов подачи воздуха в зону горения. Смешенный вариант возможного решения проблемы эффективного дожигания и охлаждения технологических газов ДСП приведен на рис. 5.

4 3 2_ 1

1 - патрубок печи,

2 - накатная муфта регулируемого зазора,

3 - газовые горелки,

4 - сопла ввода аспирационного или вентиляционного воздуха,

5 - футерованный стационарный газоход дожигания и выдержки,

6 - форсунки спрейерного испарительного охлаждения (СИО),

7 - бункер-пылеуловитель.

> на очистку

Рис. 5. Вариант совершенствования схемы дожигания и охлаждения технологических газов дуговой сталеплавильной печи в стационарном газоходе

Согласно схеме (рис. 5) зазор между патрубком на печи 1 и стационарным газоходом 5 частично перекрывается накатной муфтой, а недостающие для горения 6080 % воздуха (аспирационных газов) принудительно вводятся после поворота печного газохода к газоходу дожигания через равномерно распределенные по его диаметру сопла 4 (с шагом между соплами не более 200 мм) со скоростью не менее 50-70 м/с, что позволяет повысить эффективность перемешивания дожигаемых газов с окислителем и существенно сократить объем продуктов дожигания. На случай необходимости повышения температуры в зоне дожигания при загрузке и подвалке лома в предлагаемой схеме предусматривается подвод топливного газа к газоходу смешения. Сечение вертикальной части стационарного газохода 5 предлагается увеличить, обеспечив тем самым длительность пребывания газов в зоне дожигания более 2 с. Выбранная система ввода аспирационных газов должна позволить не только относительно равномерно перемешивать газы и распределить их по системе вертикального газохода дожигания, но и уменьшить продольное циркуляционное движение газов, то есть приблизить их режим движения к режиму идеального вытеснения, что необходимо для увеличения фактического времени пребывания газов в этой зоне. Для гарантии максимальной деструкции диоксинов и фуранов внутренние поверхности газоходов зоны дожигания целесообразно теплоизолировать.

На предложенный способ отвода и очистки газов ДСП подана заявка о выдаче патента РФ на изобретение №2010128976 от 14.07.2010 г.

Испытания подобной установки высокотемпературного дожигания продуктов окислительного пиролиза медицинских отходов, отличающихся повышенным образованием СОЗ, при струйном вводе всего воздуха, проведенные с участием НИТУ «МИСиС» на пилотной установке ОАО «СИС-Натуральные ресурсы» в 2009 г. дали положительный результат как по содержанию СО, так и диоксинов и фуранов. Анализ отходящих газов, проведенный с привлечением независимой лаборатории аналитической экотоксикологии института проблем экологии и эволюции РАН им. А.И. Северцева, показал, что концентрация СО в уходящих газах не превышала 50 мг/м3, а диоксинов и фуранов - 0,1 нг/м3 (по шкале I-TEO).

Охлаждение технологических газов до их смешивания с аспирационными газами для завершающего регулирования температуры газов перед рукавным фильтром позволяет значительно сократить общее количество очищаемых газов и, как следствие, расходы на очистку. Использование систем спрейерного испарительного охлаждения, нашедшее применение на ряде предприятий, позволяет достаточно просто решить

проблему охлаждения технологических газов. Однако, надежность таких систем при низкотемпературном дожигании и плохом распылении воды не велика.

Анализ условий дожигания и охлаждения технологических газов в стационарном газоходе показал, что снижение объема охлаждаемых газов за счет уменьшения их разбавления избыточным воздухом и ввод диспергированной воды в высокотемпературный поток газов на выходе из камеры дожигания позволяет снизить требования к работе форсуночного хозяйства и добиться полного испарения капель воды при снижении температуры технологических газов от 1200-1300 °С до 250 °С.

С целью сокращения количества технологических газов, поступающих на очистку ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь», был проведен анализ условий дожигания и дополнительного спрейерного испарительного охлаждения газов в стационарном газоходе до 250 °С с последующим разбавлением аспирационными газами до температуры 130 °С. Показано, что применение комбинированного высокотемпературного дожигания и охлаждения технологических газов в стационарном газоходе позволяет ограничиться одним дымососом и одним рукавным фильтром для транспортирования и очистки газов от ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» вместо их двойного комплекта в традиционных условиях. Полученные данные были использованы ООО «Гипрогазоочистка инжиниринг» при проектировании системы очистки газов. Сравнительные технико-экономические показатели вариантов систем очистки газов показали, что экономическая эффективность реконструкции по варианту с использованием одного блока газоочистки в сравнении с вариантом, предусматривающим строительство двух блоков газоочистки, составляет 62 679 680 руб./год.

В главе 5 представлены предложения по применению новых концепций по обработке газов в условиях вновь создаваемых ДСП.

Анализ работы систем удаления и очистки газов ДСП на передовых предприятиях позволяет отметить, что они в своей основе являются современными, но их нельзя квалифицировать как системы, обеспечивающие высокие показатели в защите окружающей среды и энергосбережении. К основным нерешенным энерго-экологическим проблемам современных ДСП можно отнести проблемы защиты от горючих газообразных вредных выбросов, проблемы недорекуперации тепла уходящих газов, необходимость производить очистку больших объемов газов. Среди основных направлений повышения энерго-экологической эффективности систем отвода и очистки газов современных крупнотоннажных ДСП, кроме сокращения объемов технологических газов за счет высокотемпературного контролируемого дожигания и последующего испарительного охлаждения, можно выделить:

1. Совершенствование системы аспирации неорганизованных выбросов ДСП с целью повышения эффективности локализации выбросов и уменьшения количества очищаемых газов до уровня, позволяющего обеспечить их полное использование в качестве окислителя при дожигании;

2. Совершенствование конструкции и технологических режимов работы ДСП с целью достижения высокотемпературного подогрева лома и непрерывной работы печи.

Современные крупнотоннажные ДСП у нас в стране и за рубежом оборудуют комбинированными системами отвода газов, включающими не только организованный отвод технологических газов из рабочего пространства печи, но и подмешивание к ним неорганизованных выбросов (аспирационных газов). При этом доля технологических газов в зависимости от принятой системы отвода не превышает 13-20 % в общем объеме поступающих на очистку газов. Высокая доля аспирационных газов крупнотоннажных ДСП в общем объеме очищаемых газов (до 80-87% от общего количества) обусловлена не только необходимостью эффективной локализации неорганизованных выбросов, но также и необходимостью их подмешивания к технологическим газам для снижения температуры перед очисткой до уровня термостойкости фильтровальных материалов рукавных фильтров. В результате современные системы очистки газов крупнотоннажных ДСП отличаются весьма значительными объемами, поступающих на очистку газов, которые могут достигать 15000 м3/т стали, что связано, прежде всего, со значительными затратами на очистку. При этом следует учитывать, что при увеличении объемов очищаемых газов валовые выбросы пыли в атмосферу возрастают, так как концентрация пыли на выходе из рукавных фильтров не может быть меньше 5-20 мг/м3.

В работе были оценены энергозатраты на транспортировку и очистку газов ДСП ряда предприятий (см. табл. 3). Анализ полученных данных показал, что фактические затрат энергии на очистку газов превышают расчетные показатели до 2-х раз. Это связано с тем, что при проведении оценочных расчетов не были в полной мере оценены затраты энергии на вспомогательные устройства систем очистки газов. Кроме того и не было организовано эффективное регулирование в системе газоотсоса.

Из таблицы 3 видно, что основную часть энергии расходуемой при очистке газов составляет расход электроэнергии тягодутьевыми устройствами при транспортировании газов. Высокие энергозатраты, применяемых систем очистки газов, вызваны, в том числе, несовершенством способов регулирования производительности дымососов. Повышение эффективности регулирования производительности дымососов позволяет сократить энергозатраты на очистку газов не менее на 10-15%.

Таблица 3. Энергозатраты на транспортировку и очистку газов ДСП

Наименование показателя ЗАО Октяб <ВМЗ «Красный рь» по вариантам ОАО «Северсталь» ОАО «ОЭМК» ОАО «Волжский трубный завод»

Г" 2'2' З'31

Количество ДСП Вместимость печи, т Производительность печей, т/ч Удельный расход электроэнергии на выплавку стали, кВт-ч/т

Тип ПГУ

Количество очищаемых газов, тыс.м3/ч в т.ч:

- технологические газы, тыс. м'/ч

- от подкрышного зонта, тыс. м3/ч

- от укрытия печи, тыс.м3/ч

- прочие источники, тыс. м!/ч разрежение в системе газоотсоса, Па Сопротивление ПГУ, Па Фактические затраты энергии в системе газоочистки, кВт-ч/т (кВт-ч/1000 м3)

Расчетные затраты энергии в системе газоочистки, кВт'Ч/т (кВт-ч/1000 м3) в т.ч.:

- транспортировка газов в системе газоудаления, кВт-ч/т (кВт-ч /1000м3) в т.ч.:

- транспортировку газов в ПГУ, кВт-ч/т (кВт-ч /1000м3)

- работа оборудования ПГУ, кВт-ч/т (кВт-ч /1000м3)

- работа поверхностных охладителей, кВт-ч/т (кВт-ч /1000 м3)_

ДСП №6 ДСП №6 ДСП №6 ДШСП №2 ДСП (4 шт.) ДСП (1 шт.)

125 125 125 150 150 150

63 63 63 137 356 88

600 600 600 300 520 470

Скруббер Рукавные Рукавный Рукавные Рукавные Рукавные

Вентури фильтры фильтр фильтры фильтры фильтры

100 1360 680 1500 3000 1220

100 200 200 200 500 170

- 1160 480 1100 - 835

2500

200

0,25 (0,03)

215

11000 7000 8000 2000 8000 2000 8000 2000 7500 1800 6000 1800

н/д н/д 63,20 (5,85) н/д 52,50 (5,78) 92,00 (5,05)

6,94 (4,37) 77,29 (3,69) 34,22 (3,53) 41,55 (3,71) 27,84 (3,31) 40,65 (2,91)

6,94 (4,37) 68,43 (3,17) 34,22 (3,17) 34,71 (3,17) 25,08 (2,98) 33,01 (2,38)

4,41 (2,78) н/д 17,05 (0,79) 8,86 (0,52) 8,53 (0,79) 4,43 (0,36) 8,69 (0,79) 6,84 (0,54) 6,02 (0,71) 2,51 (0,3) 9,90 (0,71) 7,22 (0,50)

0,42 (0,03)

Примечания:Работа печи на старую газоочистку (скруббер Вентури);

2) Вариант реконструкции системы очистки с использованием 2-х блоков газоочистки и подкрышного зонта; *3) Вариант реконструкции системы очистки с использованием одного блоков газоочистки и накатного зонта.

Основными элементами систем очистки газов современных ДСП является пылеуловители. Минимально возможный удельный расход энергии при очистке газов в рукавных фильтрах в реальных условиях составляет 0,71-0,79 кВт-ч/1000 м'\ а при использовании скрубберов Вентури - 2,5-3,0 кВт-ч/1000 м3. Высокие затраты энергии на очистку увеличивают себестоимость очистки газов, которая, как показывают расчеты, для современных систем очистки с использованием рукавных фильтров могут достигать 911 руб./ЮООм3 очищаемых газов и увеличиваться до 33,1 руб./1000 м3 при применении мокрых пылеуловителей. Это лишний раз указывает на неприемлемость применения скрубберов Вентури в современных системах очистки газов ДСП.

Приведенные выше данные указывают на то, что одним из наиболее эффективных путей экономии представляется сокращение энергозатрат за счет уменьшения расходов на

транспортирование газов путем сокращения неоправданно большого количества аспирационных газов, поступающих на очистку.

Совершенствование систем аспирации современных крупнотоннажных ДСП прежде всего должно быть направлено на повышение эффективности локализации неорганизованных выбросов. Уменьшить объемный расход аспирационных газов до двух раз, а, следовательно, и расходы энергии на очистку можно путем размещения печи в укрытие, как это реализовано на ОАО «ОЭМК», либо установкой накатного зонта непосредственно над печью, как это предусмотрено на ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь».

Сократить количество аспирационных газов, необходимых для снижения температуры перед рукавными фильтрами, возможно также применением в рукавных фильтрах материалов с повышенной термостойкостью. Оценочные расчеты показали, что повышение термостойкости фильтровального материала от 130 до 200 °С позволяет, за счет сокращения количества аспирационного воздуха, подаваемого для охлаждения технологических газов, уменьшить объемы очищаемых газов для ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» с 10880 до 5540 млн. м3/год, т.е. почти в 2 раза. С другой стороны себестоимость очистки газа из-за увеличения расходов при применении более дорогостоящего материала несколько возрастает. Тем не менее, было показано, что замена Лавсана на Иотех экономически оправдана.

В целом эффективная работа аспирационных систем сталеплавильных цехов в значительной степени определяется герметичностью печей, непрерывностью их работы и стабильностью газового режима, выбором конструкции и системы установки зонтов, использованием аспирационных газов в качестве окислителя горючих компонентов. Предельной задачей уменьшения объема аспирационных газов можно считать доведение их количества до уровня полного использования в качестве окислителя при дожигании технологических газов.

Возможный вариант комплексного решения проблемы уменьшения вредных выбросов, снижения потребления энергии при выплавке электростали представлен на рис. 6. Приведенная схема топливно-электрической печи является лишь заявкой на ее энергетический принцип работы, который может иметь право на существование при обсуждении и сравнении с другими вариантами развития ДСП.

Развитие непрерывных процессов электрометаллургии стали позволяет подойти и к нетрадиционным решениям проблем защиты окружающей среды. В частности, это позволит полностью избавиться от неорганизованных выбросов при загрузке шихты; использовать аспирационные газы, отбираемые непосредственно от источников газовыделения, в качестве окислителя в ГВГ. С аспирационными газами в ГВГ могут

поступать и горючие компоненты, образующиеся при прогреве лома. Применение такой схемы позволяет сократить объем газов, поступающих на очистку, до 2000-3000 м3/т и, как следствие, сократить расход электроэнергии на транспортировку очищаемых газов до 5-10 кВтч/т.

Рис. 6. Технологическая схема электросталеплавильного комплекса В — аспирируемый воздух с выбившимися из печи газами, ТВГ — топливно-воздушная горелка (одновременно завеса), ТКГ — топливно-кислородная горелка, СИО — система контактного испарительного охлаждения и ввода порошка извести, КС - камера смешивания, РФ — рукавный фильтр, Д — дымосос: \ — ДСП; 2 — фрагмент зонта; 3 — камера перегрева лома до 1300—1350 °С; 4 — камера перегрева шихты до 1400—1450 °С; 5 — камера дожигания и разбавления газов; 6 — камера подогрева лома, испарения и частичного сжигания масла и органики; 7 — конвейер для загрузки лома; 8 — конвейер для загрузки металлизованных окатышей; 9 — пережим — регулировочный дроссель; 10 — байпас; 11 — удерживающие пальцы; 12, 13 — удерживающие заслонки; 14 — бункер пылеуловителя; 15 — рекуператор; 16 — толкатель.

По оценочным расчетам, рассмотренный электросталеплавильный комплекс с электропечью вместимостью 125 т позволит выплавить в год около 1,5 млн. т стали. Расход электроэнергии составит около 150 кВт-ч/т, заводская энергоемкость выплавленной стали из шихты, содержащей 50 % привозного лома и 50 % восстановленных окатышей, не превысит 700 кг у.т./т. Приведенная масса выбросов не превысит 5-7 кг/т.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Исследованы качественные и количественные показатели выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при работе современных крупнотоннажных ДСП.

Установлено, что при оценке воздействия на окружающую среду выбросов ДСП, нельзя ограничиваться выбросами только тех загрязняющих веществ, массовая доля которых значительна. Оценочные расчеты позволили установить уровень выбросов в атмосферу таких ингредиентов, как цианиды, углерод (сажа), пары масел, а также высокотоксичных загрязнителей - бенз(а)пирена, диоксинов и фуранов. Установлено, что вклад в загрязнение атмосферного воздуха этих ингредиентов загрязняющих веществ с учетом степени воздействия на окружающую среду, не смотря на их незначительные массовые доли, может превышать 1/3 общей доли выбросов загрязняющих веществ.

Показано, что с учетом степени воздействия на окружающую среду компонентов пыли и адсорбированных на ней веществ для очистки газов ДСП необходимо применение рукавных фильтров с эффективностью выше 99 %, обеспечивающих остаточную концентрацию пыли менее 5-10 мг/м3.

2. Для оценки газовыделения, изменения состава и количества газов в системе дожигания и очистки газов современных крупнотоннажных ДСП усовершенствован метод расчета, позволивший проводить расчеты с учетом особенностей протекания технологического процесса в этих печах для разных периодов плавки и рассматривать как единое целое металлургический агрегат и систему дожигания и очистки газов. Реализация метода расчета в математической оболочке «MathCad-12» позволила оценить энергоэкологическую эффективность решений по совершенствованию систем дожигания, обработки и очистки газов крупнотоннажных ДСП.

3. Исследования, проведенные на дуговой сталеплавильной печи № 6 (ДСП 125 И7) ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь», оборудованной старой системой отвода технологических газов производительностью 100 тыс. м3/ч, позволили выявить наиболее неблагоприятные, с точки зрения загрязнения окружающей среды, периоды плавки и адаптировать для этих условий предложенный метод расчета. Расчеты показали, что для локализации неорганизованных выбросов в периоды максимального газовыделения этой печи количество отводимых технологических газов следует увеличить.

4. Экспериментальные исследования состава и количества технологических газов, а также показателей загрязнения атмосферного воздуха на ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» подтвердили, что в продуктах горения и дожигания технологических газов, несмотря на высокое содержание кислорода, было обнаружено значительное

количество горючих компонентов (СХНУ, Н2, СО). В частности, концентрация углеводородов СХНУ достигала 580 мг/м3, водорода Hj - 90 мг/м3 (в периоды работы ТКГ), СО - 3400 мг/м3, что свидетельствует о неудовлетворительной работе узла дожигания и наличие в уходящих газа высокотоксичных загрязнителей.

5. Экспериментально установлено, что в процессе работы ДСП характер изменения концентраций монооксида углерода и углеводородов по ходу плавки одинаков. Это указывает на то, что содержание монооксида углерода в продуктах дожигания технологических газов может быть весьма эффективным косвенным индикатором присутствия в продуктах дожигания углеводородов, а также сажи, паров масел и СОЗ (включая диоксины и фураны).

6. Обобщение литературных данных, а также данных экспериментальных исследований и расчетов позволили установить, что для обеспечения эффективного дожигания технологических газов при минимальном образовании СОЗ и других горючих загрязнителей на выходе из печи необходимо соблюдение следующих основных условий: камера дожигания и выдержки должна быть футерована, температура - более 1200 °С, режим смешения газов - высокотурбулентный, струйный, избыток кислорода - Ог>2-3 % и фактическая длительности выдержки продуктов горения при той же температуре - не менее 2 с и содержание СО на выходе - менее 15 мг/м3.

7. Разработанные для ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» режимы высокотемпературного дожигания технологических газов в стационарном газоходе с последующим спрейерным испарительным охлаждением позволили уменьшить объемный расход продуктов дожигания в 2 раза. Рекомендации были использованы ООО «Гипрогазоочистка инжиниринг» при проектировании системы очистки газов с использованием одного блока газоочистки. Расчеты показали, что эффективность реконструкции системы очистки газов по варианту с использованием одного блока газоочистки в сравнении с вариантом работы на два блока за счет сокращения капитальных и эксплуатационных затрат составляет 62 679 680 руб./год.

8. Для обеспечения эффективных условий дожигания и охлаждения технологических газов в традиционных условиях эксплуатации крупнотоннажных ДСП предложен вариант совершенствования схемы дожигания и охлаждения технологических газов в стационарном газоходе. На способ отвода и очистки газов дуговой сталеплавильной печи и устройство для его осуществления подана заявка о выдаче патента РФ на изобретение № 2010128976 от 14.07.2010 г.

9. Анализ энерго-экологической и экономической эффективности применения современных систем аспирации указал на необходимость отказаться от неспецифичной

для них функции - охлаждения технологических газов. Предложены пути сокращения объемов аспирационных газов ДСП. Показано, в частности, что замена, традиционно используемого в рукавных фильтрах Лавсана (термостойкость 130-150 °С), на Мотех (термостойкость 200-220 °С) позволяет до двух раз сократить количество аспирационных газов необходимых для охлаждения газов перед фильтром, что делает применение этого материала экономически оправданным.

10. Показано, что эффективная работа аспирационных систем сталеплавильных цехов в значительной степени определяется герметичностью печей, непрерывностью их работы и стабильностью газового режима, использованием аспирационных газов в качестве окислителя горючих компонентов. Разработана концепция такой системы, позволяющая сократить объем газов, поступающих на очистку, до 2000-3000 м3/т, организовать эффективное их дожигание и, как следствие, сократить расход электроэнергии на транспортировку и очистку газов до 5-10 кВгч/т.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шульц Л.А. Кочнов Ю.М., Кочнов М.Ю. Современное состояние и развитие систем удаления, использования и очистки газов крупнотоннажных высокомощных электродуговых печей// Черные металлы. - 2006. - № 10. С 18-29.

2. Кочнов М.Ю., Шульц Л.А., Кочнов Ю.М. Повышение эффективности дожигания и охлаждения технологических газов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей// Известия вузов. Черная металлургия. - 2009. - № 11. С. 49-55.

3. Кочнов М.Ю., Шульц Л.А., Кочнов Ю.М. Анализ экологических показателей загрязнения атмосферного воздуха при работе крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей// Известия вузов. Черная металлургия. - 2010. - № 5. С. 59-67.

4. Ю.М. Кочнов, Л.А. Шульц, М.Ю. Кочнов. Анализ технических решений по охлаждению технологических газов дуговых электросталеплавильных печей.//в кн. Металлургическая теплотехника: история, современное состояние, будущее. К столетию со дня рождения М.А. Глинкова: Тр. III Междунар. науч.-практ. конф. (1-3 февраля 2006 г. МИСиС). - М.: МИСиС, 2006. С. 363-669.

5. Оценка качественных и количественных показателей технологических газов крупнотоннажных дуговых электросталеплавильных печей/ Шульц Л.А., Кочнов Ю.М,, Кочнов М.Ю. и др.//в кн. Металлургическая теплотехника: история, современное состояние, будущее. К столетию со дня рождения М.А. Глинкова: Тр. III Междунар. науч.-практ. конф. (1-3 февраля 2006 г. МИСиС). - М.: МИСиС, 2006. С. 646-655.

6. Кочнов М.Ю., Шульц JI.A., Кочнов Ю.М. Энергетические аспекты развития агрегатов сталеплавильного производства и систем удаления и очистки газов// в кн. Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении: Тр. IV Междунар. науч.-практ. конф. (3-4 апреля 2008 г., МИСиС) - М.: МИСиС, 2008. С. 224-238.

7. Энергетические аспекты работы систем удаления и очистки газов дуговых электросталеппавильных печей./ Кочнов М.Ю., Шамсутдинова Н.Д., Козлова О.М., Катин А.П. //в кн. Новые тенденции рационального использования вторичных ресурсов и проблемы экологии. VI ежегодная конф. (10-16 ноября 2008 г., Федеральное агентство по науке и инновациям, МИСиС) - М.: ИМЦ МИСиС. С.180-184.

8. М. Yu Kochnov, L.A. Shul'ts, and Yu. M. Kochnov //Steel in Translation, 2009, Vol. 39, No. 11, pp. 977-983

9. Кочнов Ю.М., Кочнов М.Ю., Коре О.Ю. Анализ путей повышения энергоэкологической эффективности систем очистки газов современных крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей.//в кн. «Энергосберегающие технологии в металлургической промышленности» Тр. Междунар. конф. с элементами научной школы для молодежи и V Междунар. науч.-практ. конф. «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов» (27 сентября-2 октября 2010 г. Москва, НИТУ «МИСиС»), - М.: МИСиС, 2010. С. 327-334.

10. Оценка вклада в загрязнение атмосферного воздуха выбросов высокотоксичных загрязнителей на примере электросталеплавильного производства./ Кочнов Ю.М., Кочнов М.Ю., Шапапанова O.E., Царева Л.А.//в кн. «Энергосберегающие технологии в металлургической промышленности» Тр. Междунар. конф. с элементами научной школы для молодежи и V Междунар. науч.-практ. конф. «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов» (27 сентября-2 октября 2010 г. Москва, НИТУ «МИСиС»). - М.: МИСиС, 2010. С. 443-347.

Формат 60 x 90 '/is Тираж 25 экз. Объем 1,5 пл. Заказ 2885

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в типографии Издательского Дома МИСиС, 119049, Москва, Ленинский пр-т, 4 Тел. (495) 236-76-17, тел./факс (495) 236-76-35

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННАЯ ПРАКТИКА РАБОТЫ КРУПНОТОННАЖНЫХ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ И СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА.

1.1. Особенности конструкций и работы современных крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей.

1.2. Дуговая сталеплавильная печь как источник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

1.2.1. Используемые энергоносители в электросталеплавильном производстве и газовыделение дуговых сталеплавильных печей.

1.2.2. Пылеобразование в дуговых сталеплавильных печах и выбросы пыли в атмосферу.

1.2.3. Дуговые сталеплавильные печи как источник газообразных вредных выбросов.

1.2.4. Сверхтоксичные выбросы дуговых сталеплавильных печей.

1.3. Системы отвода и очистки газов дуговых сталеплавильных печей и их эффективность.

1.3.1. Способы локализации выбросов и отвода газов от дуговых сталеплавильных печей.

1.3.2. Дожигание и охлаждение технологических газов дуговых сталеплавильных печей.

1.3.3. Очистка газов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей

1.4. Перспективы улучшения энерго-экологических показателей дуговых сталеплавильных печей и их систем очистки газов.

2. АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ВЫБРОСАМИ КРУПНОТОННАЖНЫХ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ.

2.1. Анализ выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при работе крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей.

2.2. Учет степени воздействия на атмосферный воздух выбросов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей.

2.3. Анализ вклада высокотоксичных загрязнителей в загрязнение атмосферного воздуха выбросами дуговых сталеплавильных печей

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ КРУПНОТОННАЖНЫХ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ.

3.1. Метод оценки газовыделения дуговых сталеплавильных печей.

3.2. Особенности расчета газовыделения крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей.

3.3. Анализ условий газовыделения и дожигания технологических газов дуговых сталеплавильных печей.

3.4. Экспериментальное исследование состава поступающих на очистку технологических газов. Оценка равновесного содержания монооксида углерода.

4. КОНЦЕПЦИЯ ОБРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ И ЕЁ ПРИМЕНЕНИЕ В ТРАДИЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ КРУПНОТОННАЖНЫХ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ.

4.1. Анализ условий дожигания технологических газов в стационарном газоходе путем подсоса атмосферного воздуха.

4.1.1. Смешение и температурно-временные ограничения эффективного дожигания технологических газов.

4.1.2. Совершенствование системы отвода и дожигания технологических газов.

4.2. Особенности охлаждения технологических газов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей.

4.2.1. Анализ способов охлаждения технологических газов дуговых сталеплавильных печей.

4.2.2. Анализ эффективности решений по реконструкции системы отвода и очистки газов ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь».

4.2.3. Диспергирование и испарение капель при спрейерном испарительном охлаждении технологических газов дуговых сталеплавильных печей.

4.2.4. Разработка рекомендации по спрейерному испарительному охлаждению газов ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь».

5. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ НОВЫХ КОНЦЕПЦИЙ ОБРАБОТКИ ГАЗОВ В УСЛОВИЯХ ВНОВЬ СОЗДАВАЕМЫХ ДУГОВЫХ

СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ.

5.1. Анализ энерго-экологической и экономической эффективности применения современных систем очистки газов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей.

5.2. Пути совершенствования системы аспирации неорганизованных выбросов дуговых сталеплавильных печей.

5.3. Непрерывное производство стали — основа комплексного решения проблемы защиты атмосферного воздуха от выбросов дуговых сталеплавильных печей и энергосбережения.

Металлургический комплекс, являясь базовой отраслью народного хозяйства, вносит существенный вклад, как в экономику России, так и в загрязнение окружающей среды. Развитие черной металлургии неизбежно связано совершенствованием сталеплавильного производства, с применением дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и с увеличением доли выплавляемой в них стали. Ожидается, что уже в первой половине XXI века общемировая доля выплавки стали в ДСП достигнет 50%. Причем, из-за неизбежного резкого обострения ресурсных ограничений в применении ископаемого топлива в XXI веке, вектор дальнейшего эволюционного развития высокотемпературной металлургии будет направлен в сторону еще более решительного использования электропечей в сталеплавильных процессах.

В XXI веке, как отмечают многие исследователи [1-9], во всех современных схемах производства стали обязательным компонентом является электросталеплавильный процесс - переплав лома или лома и окатышей. В ряде стран производство стали из лома в ДСП уже сейчас превышает 50 % (в Италии - 73 %, в США - 58 %, во Франции - 53 %, в Корее - 51 %).

Сравнительный энерго-экологический анализ различных новых и старых технологий сталеплавильного производства показывает, что наша страна отстает от стран с развитой металлургией по такому важнейшему ее показателю, как энергоемкость производства стали. Так, по данным института металлургии и материаловедения им. A.A.

Байкова РАН, отраслевая энергоемкость производства стального проката в 2005 г. составила (в скобках указано годовое производство стали в стране, млн. т): Китай - 1092 кг у.т./т (340), США - 853 кг у.т./т (92), ЕС - 853 кг у.т./т (100 для 15 европейских стран), t

Япония 887 кг у.т./т (110), Россия 1228 кг у.т./т (64). Видно, что при производстве стали в России потребляется наибольшее удельное количество энергии. Причин этому достаточно много, но главные из них — это высокие потери энергии, малая доля использования вторичных энергоресурсов, включая тепло уходящих газов, а также самая низкая доля непрерывной разливки стали.

Практический поворот к электрометаллургическим технологиям производства стали и их развитие связаны с появлением дополнительных проблем энергетического и экологического характера. Современные крупнотоннажные дуговые сталеплавильные печи, получающие все большее распространение в последние годы, имеют емкость более 100 т и производительность до 100 т/ч и более. Предпочтение для таких печей отдается производству стали дуплекс процессом, когда полупродукт выплавляется из металлолома в ДСП, а последующее легирование производится в печи-ковше. В результате постоянного совершенствования технологии выплавки стали в дуговых пенах произошли значительные изменения показателей их работы. За последние годы масса плавок, выпускаемых крупнотоннажными ДСП, возросла с 86 до 110 т, продолжительность плавки уменьшилась от 105 до 60-70 мин, мощность трансформаторов увеличилась с 60 до 80 МВ-А, расход электродов сократился с 2,9 до 1,9 кг/т, а удельный расход электроэнергии уменьшился с 450 до 300-320 кВт-ч/т [1].

Столь высокие показатели работы печей, свидетельствующие о доведении их до уровня высоких технологий, получаются за счет применения современных методов интенсификации производства, увеличения доли топливной составляющей в балансе печей, что, естественно, ведет к существенному изменению качественных и количественных показателей пылегазовых выбросов, к их существенному увеличению. Увеличение газовыделения ДСП и постоянно возрастающие требования по их сокращению приводит не только к необходимости совершенствования: систем очистки газов, но и, часто, требует их замены. Поэтому современное развитие электросталеплавильного производства направлено на достижение наивысших показателей производительности, ресурсосбережения и экологии.

Для обеспечения высоких экологических требований современные крупнотоннажные ДСП оборудуют системами отвода и очистки газов, отличающимися огромными объемами очищаемых газов. Производительность таких систем достигает 15 тыс. м3 очищаемых газов на тонну выплавляемой стали, что в десятки Р23 превышает газовыделение этих печей и связано со значительными капитальными затратами и затратами энергии на очистку. Энергозатраты, только на транспортирован ие очищаемых газов, могут достигать 40-60 кВт ч/т, что составляет 15-20% и более от обших расходов энергии на выплавку стали в печи. Поэтому поиск путей повышения эффективности работы систем очистки газов актуален как с точки зрения защиты окружающей среды, так и с точки зрения энергосбережения.

При сохранении существующих технологий работы ДСП с интенсивным использованием топлива проблемы защиты окружающей среды от газообразных выбросов существенно обостряются. Применение природного газа приводит к значительному увеличению выбросов оксидов углерода, оксидов азота и других соединений, а применение пылеугольного топлива - оксидов серы. Одновременно возрастут и эквивалентные выбросы в системах производства электроэнергии,, 41-0 делает традиционную («мокрую») очистку от пыли сильно разбавленных газов дуговых сталеплавильных печей экологически малополезной, а энергетически — расточительной, так как минимальные затраты электроэнергии на очистку 1 м3 газа только от пыли в таких системах достигают 3 Вт ч [2], что превышает затраты при очистке в рукавных фильтрах до 5 раз.

Проблема экологически чистого сталеплавильного производства может быть решена предотвращением неорганизованных выбросов и увеличением эффективности работы систем отвода и очистки газов. Правильный учет количественных показателей технологических и удаляемых газов, правильная организация системы отвода и подготовки газов позволяет существенно уменьшить капитальные и эксплуатационные расходы, которые при модернизации газоочистного оборудования могут достигать 50 % от расходов основного производства [3].

Связь энергетических показателей производства с экологическими показателями очевидна. Это указывает на необходимость выявления значимых энерго-экологических показателей и, на их основе, совершенствования способов отвода и очистки газов, а также на необходимость их выявления и учета при проектировании систем очистки газов. Поэтому целыо настоящей работы является совершенствование систем отвода, дожигания и очистки газов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей, направленное на повышение их энерго-экологической эффективности, уменьшение объемов очищаемых газов и на сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

В настоящей работе ставились следующие задачи исследования: выявление уровня воздействия на окружающую среду различных ингредиентов загрязняющих веществ, выбрасываемых при работе ДСП;

- совершенствование методов расчета и оценки газовыделения крупнотоннажных ДСП;

- исследование условий дожигания технологических газов ДСП и оптимизация режимов работы узлов их дожигания и охлаждения; изыскание путей повышения эффективности отвода и очистки газов ДСП при сокращении энергозатрат на очистку.

В процессе проведения работы показано, что компонентный состав загрязняющих веществ, выбрасываемых крупнотоннажными ДСП, должен быть существенно расширен за счет таких ингредиентов, как цианиды, углерод (сажа), пары масел, а также высокотоксичных загрязнителей - бенз(а)пирен, диоксины и фураны. Показано, что несмотря на незначительную массовую долю в выбросах ДСП супертоксичных: загрязнителей (бенз(а)пирен, диоксины и фураны), их вклад в загрязнение окружающей среды весьма существенен, что требует принятия мер по их сокращению.

Теоретические и экспериментальные исследования в условиях: электросталеплавильного производства на ЗАО «Волгоградский металлургический завод

ВМЗ) «Красный Октябрь» позволили усовершенствовать методику расчета газовыделения, учитывающую специфику газовыделения в современных крупнотоннажных ДСП как в рабочем пространстве печи, так и при их дожигании на выходе из печи. Проведенные исследования позволили дать оценку влияния технологических характеристик работы ДСП на процесс газовыделения и повысить надежность проектирования системы очистки газов.

Показано, что установка за ДСП систем очистки с использованием рукавных фильтров надежно и эффективно решает проблему очистки газов от пыли и частично от конденсата (включая бенз(а)пирен, цианиды и некоторые фториды, диоксины и фураны). Образование же при высоких температурах других газообразных вредных веществ (оксидов азота, стойких органических загрязнителей (СОЗ), в том числе диоксинов и фуранов) и их выбросы сильно зависят от температурного режима и окислительного потенциала газов в атмосфере печи и по тракту газоудаления. Содержание в отходящих газах оксида углерода, обнаружение которого не вызывает серьезных затруднений, является достаточно надежным косвенным показателем присутствия в них различных органических соединений.

В работе предложены методы совершенствования условий дожигания и охлаждения технологических газов, что может снизить общие объемы очищаемых газов, а следовательно и энергетические затраты на их транспортирование и капитальные затраты на строительство очистных сооружений, а также способствовать существенному сокращению выбросов стойких органических загрязнителей, наиболее токсичными из которых являются диоксины и фураны. Исследования, проведенные на ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» указали, что, несмотря на огромные количества поступающих на очистку газов, вопросы эффективного дожигания и охлаждения технологических газов современных ДСП не решены. Показано, что основой решения экологической проблемы ДСП является полная деструкция диоксинов в зоне высокотемпературного дожигания газов. При этом оценены условия эффективной работы систем испарительного охлаждения газов, позволяющие в несколько раз снизить объемы очищаемых газов, а следовательно и энергетические затраты на их транспортирование и капитальные затраты на строительство очистных сооружений. Решением проблемы эффективного дожигания и охлаждения технологических газов является их высокотемпературное дожигание с последующим испарительным охлаждением.

Установлено, что важным инструментом, способствующим сокращению энергозатрат в электросталеплавильном производстве, может служить снижение энергоемкости систем очистки газов. При этом, одним из наиболее эффективных путей экономии, представляется сокращение энергозатрат за счет уменьшения расходов на транспортирование газов путем сокращения неоправданно большого количества аспирадионных газов, поступающих на очистку. Анализ работы современных систем аспирации указал на необходимость отказаться от неспецифичной для них функции — необходимости охлаждения технологических газов. Охлаждение технологических газов можно и нужно проводить не разбавлением низкотемпературными аспирационными газами, а более эффективными и энергетически выгодными способами: спрейерным испарительным охлаждением путем впрыском воды, либо охлаждением с использованием котлов-утилизаторов или подогревом металлического лома.

Показано, что эффективная работа аспирационных систем сталеплавильных цехов в значительной степени определяется герметичностью печей, непрерывностью их работы и стабильностью газового режима, выбором конструкции и системы установки зонтов, использованием аспирационных газов в качестве окислителя горючих компонентов и

•5 возможностью сокращения их удельного объема до 2-3 тыс м /т и менее.

На защиту выносятся новые концепции удаления, дожигания, подготовки и очистки газов современных крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей и принципы совершенствования систем очистки газов на основе их энерго-экологических показателей.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы 119 наименований. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 19 таблиц, 5 приложений.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Исследованы качественные и количественные показатели выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при работе современных крупнотоннажных ДСП. Установлено, что при оценке воздействия на окружающую среду выбросов ДСП нельзя ограничиваться только выбросами загрязняющих .веществ, массовая доля которых значительна. Оценочные расчеты позволили установить уровень выбросов в атмосферу таких ингредиентов, как цианиды, углерод (сажа), пары масел, а также высокотоксичных загрязнителей - бенз(а)пирена, диоксинов и фуранов. Показано, что вклад в загрязнение атмосферного воздуха этих ингредиентов загрязняющих веществ с учетом степени воздействия на окружающую среду, не смотря на их массовые доли, может превышать 1/3 общей доли выбросов загрязняющих веществ.

Показано, что с учетом степени воздействия на окружающую среду компонентов пыли и адсорбированных на ней веществ для очистки газов ДСП необходимо применение рукавных фильтров с эффективностью выше 99%, обеспечивающих остаточную концентрацию пыли менее 5-10 мг/м .

2. Для оценки газовыделения, изменения состава и количества газов в системе дожигания и очистки газов современных крупнотоннажных ДСП усовершенствован метод расчета, позволивший проводить расчеты с учетом особенностей протекания технологического процесса в этих печах для разных периодов плавки и рассматривать как единое целое металлургический агрегат и систему дожигания и очистки газов. Реализация метода расчета в математической оболочке «МаШСас1-12» позволила оценить энергоэкологическую эффективность решений по совершенствованию систем дожигания, обработки и очистки газов крупнотоннажных ДСП.

3. Исследования, проведенные на дуговой сталеплавильной печи № 6 (ДСП 125 И7) ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь», оборудованной старой системой отвода технологических газов производительностью 100 тыс. м3/ч, позволили выявить наиболее неблагоприятные, с точки зрения загрязнения окружающей среды, периоды плавки и адаптировать для этих условий предложенный метод расчета. Расчеты показали, что для локализации неорганизованных выбросов в периоды максимального газовыделения этой печи количество отводимых технологических газов следует увеличить как минимум в 2 раза.

4. Экспериментальные исследования состава и количества технологических газов, а также показателей загрязнения атмосферного воздуха на ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» подтвердили, что в продуктах горения и дожигания технологических газов, несмотря на высокое содержание кислорода, было обнаружено значительное fl • '

131 количество горючих компонентов (СХНУ, Нг, СО). В частности, концентрация углеводородов СХНУ достигала 580 мг/м , водорода Нг - 90 мг/м (в периоды работы ТКГ), СО - 3400 мг/м3, что свидетельствует о неудовлетворительной работе узла дожигания и наличие в уходящих газа высокотоксичных загрязнителей.

5. Экспериментально установлено, что в процессе работы ДСП характер изменения концентраций монооксида углерода и углеводородов по ходу плавки одинаков. Это указывает на то, что содержание монооксида углерода в продуктах дожигания технологических газов может быть весьма эффективным косвенным индикатором присутствия в продуктах дожигания углеводородов, а также сажи, паров масел и СОЗ (включая диоксины и фураны).

6. Обобщение литературных данных, а также данных экспериментальных исследований и расчетов позволили установить, что для обеспечения эффективного дожигания технологических газов при минимальном образовании СОЗ и других горючих загрязнителей на выходе из печи необходимо соблюдение следующих основных условий: камера дожигания и выдержки должна быть футерована, температура - более 1200 °С, режим смешения газов - высокотурбулентный, струйный, избыток кислорода - 02>2-3%и фактическая длительности выдержки продуктов горения при той же температуре — не менее 2 с и содержание СО на выходе — менее 15 мг/м .

7. Разработанные для ДСП 125 И7 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» режимы высокотемпературного дожигания технологических газов в стационарном газоходе с последующим спрейерным испарительным охлаждением были использованы ООО «Гипрогазоочистка инжиниринг» при проектировании системы очистки газов с использованием одного блока газоочистки, что позволило уменьшить объемный расход продуктов дожигания в 2 и более раза Расчеты показали, что эффективность реконструкции системы очистки газов по варианту с использованием одного блока газоочистки в сравнении с вариантом работы на два блока за счет сокращения капитальных и эксплуатационных затрат составляет 62 679 680 руб./год.

8. Для обеспечения эффективных условий дожигания и охлаждения технологических газов в традиционных условиях эксплуатации крупнотоннажных ДСП предложен вариант совершенствования схемы дожигания и охлаждения технологических газов в стационарном газоходе. На способ отвода и очистки газов дуговой сталеплавильной печи и устройство для его осуществления подана заявка о выдаче патента РФ на изобретение №2010128976 от 14.07.2010 г.

9. Анализ энерго-экологической и экономической эффективности применения современных систем аспирации указал на необходимость отказаться от неспецифичной

1132 для них функции — охлаждения технологических газов. Предложены пути сокращения объемов аспирационных газов ДСП. Показано, в частности, что замена традиционно используемого в рукавных фильтрах Лавсана (термостойкость 130-150 °С) на Иошех (термостойкость 200-220 °С) позволяет до двух раз сократить количество аспирационных газов, необходимых для охлаждения газов перед фильтром, что делает применение этого материала экономически оправданным.

10. Показано, что эффективная работа аспирационных систем сталеплавильных цехов в значительной степени определяется герметичностью печей, непрерывностью их работы и стабильностью газового режима, использованием аспирационных газов в качестве окислителя горючих компонентов. Разработана концепция такой системы, позволяющая сократить объем газов, поступающих на очистку, до 2000-3000 м3/т, организовать эффективное их дожигание и, как следствие, сократить расход электроэнергии на транспортировку и очистку газов до 5-10 кВт ч/т.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе учета уровня воздействия на окружающую среду выбросов отдельных ингредиентов загрязняющих веществ обосновано применение рукавных фильтров для очистки газов ДСП от пыли эффективностью выше 99% (до остаточной концентрации пыли менее 5-10 мг/м3). Установлено, что традиционный компонентный состав выбросов крупнотоннажных ДСП должен быть расширен за счет таких ингредиентов загрязняющих веществ как цианиды, углерод (сажа), пары масел, а также высокотоксичных загрязнителей — бенз(а)пирена, диоксинов и фуранов. Показано, что, несмотря на незначительные массовые доли этих веществ в выбросах ДСП, их вклад в загрязнение атмосферного воздуха может превышать 1/3 общей доли выбросов загрязняющих веществ.

2. Усовершенствован метод расчета состава и количества газов для различных периодов работы современных крупнотоннажных ДСП, позволяющий проводить расчеты с учетом особенностей протекания технологического процесса и рассматривать как единое целое металлургический агрегат и систему отвода и очистки газов, а также оценивать условия дожигания и охлаждения технологических газов.

3. Подтверждена экспериментальными и расчетными методами ведущая роль узла дожигания и охлаждения технологических газов в системе очистки газов ДСП. Установлены условия смешения и температурно-временные ограничения высокотемпературного дожигания технологических газов, позволяющие обеспечивать эффективное дожигание. Показано, что только при дожигании технологических газов с температурой более 1200 °С монооксид углерода при концентрации менее 15 мг/м3 может служить надежным индикатором эффективного дожигания как различных углеводородов, сажи и углеродной пыли, так и сырьевой основы образования стойких органических загрязнителей (СОЗ), в том числе диоксинов и фуранов.

4. Разработаны концепции удаления, дожигания, подготовки и очистки газов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей как для традиционных условий их эксплуатации, так и для условий вновь создаваемых агрегатов, позволяющие сократить объемы очищаемых газов и повысить энерго-экологическую эффективность очистки.

1. Сталь на рубеже столетий. Кол. авторов. Под научной редакцией Ю.С. Карабасова. М.: «МИСиС», - 2001: - 664 е.;

2. Шульц Л.А., Кочнов Ю., М., Кочнов М. Ю. Современное состояние и развитие систем удаления, использования и очистки газов крупнотоннажных высокомощных электродуговых печей // Черные металлы. Октябрь 2006. С. 18-29;

3. Шульц Л.А. Элементы безотходной технологии в металлургии М.: Металлургия, 1991.-171 е.;

4. Шульц Л.А., Прибытков И.А., Кочнов Ю.М. Предстоящее изменение энергетической базы как основной фактор технологических приоритетов в развитии сталеплавильного производства (часть I) // Черные металлы. Июнь 2008. С. 15-22;

5. Шульц Л.А., Прибытков И.А., Кочнов Ю.М. Предстоящее изменение энергетической базы как основной фактор технологических приоритетов в развитии сталеплавильного производства (часть II) // Черные металлы. Июль 2008. С. 11-20;

6. Седых А.М., Юзов О.В., Афонин С.З. Черная металлургия России на фоне мирового рынка. М.: Экономика, 2003. - 254 е.;

7. Сафонов В. М., Смирнов А. Н. Современная электродуговая печь: основные параметры и концептуальные решения // Электрометаллургия. 2005. № 6. С. 2-12;

8. Шульц Л.А. Долгосрочный прогноз развития технологии массового производства стали // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия.- 2008, №11. С. 40-48:

9. Фукс Г., Геллер К. Технология производства стали в электродуговых печах в XXI веке.// Сталь, 1999, №3. С. 20-23;

10. Энерго-экологический анализ. Программное обеспечение и снижение эколого-экономического ущерба // В.Г. Лисиенко, О.Г. Дружинина, Б.Б. Зобнин и др. — Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ -УПИ, 2005. 310 е.;

11. Лузгин В.П., Махт О.А.Энергоемкость и проблема «устойчивого развития» объекта на примере черной металлургии // Электрометаллургия, № 9,2006. С. 19-25;

12. Фандрих Р., Люнген Х.Б., Купперман К.-Д. Ковшовая металлургия Германии — состояние дел и основные направления исследований // Черные металлы. Июль 2008. С. 26-34;

13. Stolte, G.: Secondary Metallurgy, Verlag Stahl-eisen GmbH, Düsseldorf, 2002;

14. Исследование пылевыделения конвертера АКР при выплавке высококачественных марок сталей / Кочнов Ю.М., Глебов Ю.Д., Павленко А.П., Сенмин А.Е., Стомахин А.Я. В кн.: Проблемы охраны окружающей среды в металлургии / МИСиС. М: Металлургия, 1990. С. 77-82;

15. Киселев А.Д., Тулуевский Ю.Н., Зинуров И.Ю. Повышение эффективности газоудаления дуговых сталеплавильных печей.- М.: Металлургия, 1992. 112 с.;

16. Осипенко В.Д., Егоричев А.П., Максимов Б.Н. Отвод и обеспыливание газов дуговых сталеплавильных печей. М.: Металлургия, 1985. - 104 е.;

17. Лопухов Г. А. Удаление диоксинов из технологических газов дуговой сталеплавильной печи // Электрометаллургия. 2004. № 4. С. 29-33;

18. Современный мини-завод "Huta Czestochowa" (Польша) // Металлург. 1998. № 7. С. 39;

19. Математическая модель рабочего процесса радиационного вихревого инжектора установленного в своде печи./ Иббадулаев Т.Б., Арутюнов В.А., Левицкий И.А., Лешинин С.В.// Изв. Вузов. Цветная металлургия, 2006, №3. С. 68-75;

20. Математическое моделирование сложного теплообмена в камерной печи периодического действия./ Иббадулаев Т.Б., Арутюнов В.А., Левицкий И.А.// Изв. Вузов. Черная металлургия, 2006, №7, с. 49-52;

21. Канюх В.Я., Приймачек В.В. Факельная продувка расплавов Киев: Технгка, 1977. - 88 е.;

22. Смоляренко В.Д., Девитайкин А.Г., Попов А.Н., Бесчаснова М.А. Энерготехнологические особенности процесса электроплавки стали и инновационный характер его развития// Электрометаллургия. 2003. № 12, с. 12-19;

23. Steel Times International. 2007, № 19, p. 12 -18 (Металлургическое производство и технология, МРТ. 2007, №2. С. 6-10);

24. Григорян В.А., Белянчиков Л.Н., Стомахин А.Я. Теоретические основы электросталеплавильных процессов. М.: Металлургия, 1979. 255 с.

25. Миронова А. Н., Миронов Ю. М. Энерготехнологическая эффективность дуговых сталеплавильных печей: Учеб. пособие / Под ред. Ю. М. Миронова. Чебоксары: Изд. Чувашского ун-та. 1999. 154 с.

26. Нагель Ф.-Й., Гириг X. // Черные металлы. 1984. № 3. С. 10-12;

27. Смирнова Е. Ю., Миронова А. Н. // Электрометаллургия. 2003. № 10. С. 13-19;

28. Егоров А. В. // Сталь. 1997. № 3. С. 27-31;

29. Первая в Европе печь Consteel (реф.) //Электрометаллургия. 2000. № 8. С. 46-47;

30. Клайн К.-Х. Высокопроизводительная работа электродуговой печи с малыми выбросами на заводе BSW // Электрометаллургия-2000. №7. С. 23-30;

31. Юдин А.Г., Шульц Л.А. Условия образования и полной деструкции диоксинов и фуранов при сжигании галогеносодержащих отходов. (Часть 1) // Экология и промышленность сентябрь 2009. С. 33-37;

32. Бернадинер М.Н. Диоксины в пирометаллургических процессах и методы их обезвреживания. // Электрометаллургия, 2000, №1;

33. Международная конференция «Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке» М.: Металлургия. 1994. т.1-5;

34. Малиновский B.C. Ярных Л.В. Дуговые печи постоянного тока нового поколения для плавки черных и цветных металлов// Труды второй международной научно-практической конференции. К 70 — летию ММК. — М.: МИСиС. 2002. с. 207 — 210;

35. Экономические и технические аспекты использования жидкого чугуна при выплавке стали в дуговых печах./А.И. Катунин, H.A. Козырев, А.П. Данилов, и др.//Известия вузов: Черная металлургия. 2001. №4;

36. Очистка технологических и неорганизованных выбросов от пыли в черной металлургии/А.И. Толочко, О.В. Филипьев, В.И. Славин и др. М.: Металлургия, 1986. -208 е.;

37. Андоньев С.М., Филипьев О.В. Пылегазовые выбросы предприятий черной металлургии. 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Металлургия, 1979. - 192 е.;

38. Халецкий И.М. Вентиляция и отопление заводов черной металлургии. Справочник. М.: Металлургия, 1981.- 240 е.;

39. Фетт Ф., Пфайфер Г., Зигерт X. Энергетические исследования дуговой печи сверхвысокой мощности //Черные металлы, 1982. №9. С. 21-26;

40. Никольский JI.E., Смоляренко В.Д., Кузнецов Л.н. Тепловая работа дуговых сталеплавильных печей. М.: Металлургия, 1981,.- 320 е.;

41. Экономия электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах// Ю.Н. Тулуевский, И.Ю. Зинуров, А.Н. Попов, B.C. Галян. М.: Энергоатомиздат. 1987. — 104 е.;

42. Строганов А.И. Сергеев Г.Н. Дуговые электропечи. М.: Металлургия.1982.

43. Старк С.Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве: Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Металлургия, 1990. -400 е.;

44. Луценко В.Т., Умрихин П.В. О количестве и составе плавильной пыли при выплавке стали в основных электропечах // Известия ВУЗов. Черная металлургия, 1967, №1. С. 69-73;

45. Молчанов Ю.Д., Клекль А.Э., Гурьев B.C. // Сталь. 1979. № 6. С. 476-477;

46. Марханд Д., Польтир К. Защита окружающей среды в электросталеплавильных цехах // Черные металлы. 1980, 311. С. 3-8;

47. Подготовка лома — проблемы и решения. Конференция. // Металлург. №5. 2003.

48. Букач Б.Ф., Нотыч А.Г. Рациональная система удаления газов из крупнотоннажных ДСП// Освоение новых высокомощных электропечей: Темат. Сб. научн. Тр./МЧМ СССР. (НИИМ). -М.: Металлургия, 1982. С. 20-23;

49. Методика исследования системы очистки газов дуговых электросталеплавильных печей // Старк С.Б., Глебов Ю.Д., Кочнов Ю.М. и др. — Известия высших учебных заведений, Черная металлургия. 1982, № 1. С. 127-131;

50. Защита атмосферы от промышленных загрязнений:. Справ, изд.: В 2-х ч. Ч.2.: Пер. с англ./Под ред. Калверта С. и Инглунда Г.М. М.: Металлургия, 1988. - 712 е.;

51. Симонян JT.M. Экологически чистая металлургия: Курс лекций. — М.: МИСиС, 2001.-87 е.;

52. Розенцвейг B.C., Хвощинский A.B. Новые технологические решения по защите персонала и окружающей среды в электросталеплавильных цехах //Освоение новых высокомощных электропечей: Темат. Сб. научн. Тр./МЧМ СССР. (НИИМ). — М.: Металлургия, 1982. С.15-20;

53. Защита атмосферы от промышленных загрязнений:. Справ, изд.: В 2-х ч. 4.1.: Пер. с англ./Под ред. Калверта С. и Инглунда Г.М. М.: Металлургия, 1988. - 760 с.

54. Marchand, D., Possible Improvement to Dust Collection in Electric Steel Plants and Summary of All Planned and Existing Collection Systems in the Federal Republic of Germany/ -Ironmaking & Steelmaking (4) (1976)

55. Состав газовой фазы в рабочем пространстве дуговой сталеплавильной печи/ Нейгебауэр Г.О., Дмитриенко В.И., Борщевская Г.Л. и др. // Сталь. 1987. С. 38-41;

56. Федоров JI.A. Диоксины как экологическая опасность: ретроспектива и перспективы. М.: Наука, 1993, - 266 с.

57. Юдин А.Г., Шульц JI.A. Условия образования и полной деструкции диоксинов и фуранов (PCDD/F) при сжигании галогеносодержащих отходов. (Часть 2). // Экология и промышленность, октябрь 2009. С. 50-53;

58. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. СПб., издательство Петербург - XXI век», 2000. - 320 с

59. Review of Dioxins and Furans from Incineration In Support of a Canada-wide Standard Review a Report Prepared for The Dioxins and Furans Incineration Review Group/ CCME Project #390-2007, December 15,2006;

60. Еланский Г.Н., Медведев M.H. Диоксины экологическая опасность // Сталь, 2000, №2;

61. Heinrich Wilhelm Gudtnau. Dioxinproblematik und Möglichkeiten der Emissionsminderung//Kurz-Vortrag vor dem Stahlwerksausschuß/ Arbeitsausschuß, VDEh: 13.06.1991;

62. Минарик Ф. Система газоочистки дуговых сталеплавильных печей с шахтным подогревом скрапа // Электрометаллургия. 2000. № 6. С. 36-37;

63. Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/час. М.: Государственный комитет РФ по охране окружающей среды. 1999. 27 с.

64. РД 153-34.1-02.316-99. Методика расчета выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровыми котлами электростанций. М.: Государственным комитетом РФ по охране окружающей среды, 1999. 5с.

65. Явойский В.И., Бородин Д.И., Тимофеев В.Т.//Сталь. 1999. №11, с 31-33;

66. Иксанова Е.И. Совершенствование способов отвода и очистки газов в электросталеплавильных цехах за рубежом: Обзор. Информ. Черная металлургия. Сер.22. М.: Ин-т «Черметинформация». 1977. вып. 3.-29 е.;

67. Raumond S. Italian mini Steelworks tries novel fume collector./Iron Age Mttalwork. Inst/1973. V. 12. № 12. P. 42-43;

68. Экологические проблемы сталеплавильного производства/ К.А. Блинов, А.И. Ровенский, В.И. Славин и др.// Сталь. 1983. №1. С. 21-22;

69. Определение параметров газоотсосных устройств крупнотоннажных ДСП// А.Д. Киселев, П.Н. Комаров, Э.М. Акулов и др.//Экономия материальных ресурсов при выплавке электростали: Темат. Сб. научн. Тр./МЧМ СССР (НИИМ). М.: Металлургия, 1985. С. 23-26;

70. Чернов Ю.А., Моржин А.Ф., Балковой Ю.В. Электросталеплавильные цехи зарубежных металлургических предприятий: Обзор информ. Черная металлургия. Сер. Сталеплавильное производство. М.: Ин-т «Черметинформация». 1987. Вып. 5.- 34 е.;

71. Гольдин Ш.Л., Медяная С.И., Михайлов К.В. Улавливание дыма в электросталеплавильных цехах / Повышение эффективности работы дуговых сталеплавильных печей: Темат. Сб. научн. Тр./МЧМ СССР (НИИМ). М.: Металлургия, 1983. С. 24-27:

72. Современные методы локализации, улавливания и очистки газов высокотоннажных электродуговых сталеплавильных печей /Кравченко Ю.С., Литвяк В.Г., Бондур В.Ф. и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2009. № 1. С. 3841;.

73. Граф Г., Иостен В., Майнхаузен Г. Возможности эффективного производства стали в электропечах без загрязнения окружающей среды.//Черные металлы. 1976. №13. С.13-15;

74. Маршан Д., Кожух с рукавными фильтрами для 85-т дуговой печи.//Черные металлы. 1982. №21. С. 32-33;

75. Парцевский А.Б. Новая система отвода газов от дуговой печи: Экспресс-информ. Черная металлургия. Сер. Общеотраслевые вопросы. — М.: Ин-т «Черметинформация». 1982. Вып. 23. 28 е.;

76. Гейхман М.В. Обобщение опыта работы сверхмощных дуговых электропечей за рубежом //Черная металлургия: Бюл. НТИ. 1983. №1. С. 31-46;

77. Хитрин JI.H. Физика горения и взрыва. М.: Издательство Московского университета, 1957. - 442 е.;

78. Гринфидд С. и др. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справочник. 4.2. М.: Металлургия. 1988. - 712 с.

79. Основы горения углеводородных топлив./пер с англ. Под редакцией JI.H. Хитрина.- М.: Иностранная литература, 1960. 665 е.;

80. Лишак С.Д., Макаров Д.М., Кацов Е.З. Перспективы и эффективность предварительного подогрева лома для дуговых сталеплавильных печей //Черная металлургия: Бюл. НТИ. 1988, №5. с. 14-20

81. Предварительный подогрев скрапа на заводе фирмы «Бадише штальверке» / В. Денинг, К.-Х. Кляйн, Г. Пауль и др. //Черные металлы. 1984, №2. с. 10-13;

82. Кочнов М.Ю., Шульц Л.А., Кочнов Ю.М. Повышение эффективности дожигания и охлаждения технологических газов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей// Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. -2009. №11. С. 49-55;

83. Опыт эксплуатации дуговой пета сверхвысокой мощности на заводе фирмы «Круп шталь» в Бохуме /В. Бетцихе, X. Брод, Г.-Ю. Фуге и др.//Черная металлургия: Бюл. НТИ. 1984, №3. с. 3-9;

84. Баптизманский В.И. Пути развития черной металлургии // Изв. вуз. Черная металлургия. 1993. № 8. С. 1-7;

85. Эффективность предварительной подготовки технологических газов дуговых сталеплавильных печей при их очистке в электрофильтрах./ Лозин Г.А., Богданов H.A. Сапрыгин А.Н. и др.// Сталь. 2000. №1. С. 83-85;

86. РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы. — Л.: Госкомгидромет СССР, Минздрав СССР.- 1991. 693 с.

87. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 93 с.

88. Юсфин Ю.С., Гиммельфарб A.A., Пашков Н.Ф. Новые процессы получения металла (металлургия железа). М.: Металлургия. 1994. 302 с.

89. Переработка металлургических цинксодержащих шламов. / Ростовский A.B., Раджи О.И., Ростовский A.B., Ушакова М.В. // Рынок вторичных металлов, 2004, №4, С. 57-59;

90. Юсфин Ю.С. Ресурсосберегающие технологии в металлургическом производстве // Металлург. 2002. № 4.

91. Бошняков E.H. Аспирационно-техно логические установки предприятий цветной металлургии.- М.: Металлургия, 1987, 160 е.;

92. Теплотехника металлургического производства. Т.1. Теоретические основы: Учебное пособие для вузов / Кривандин В.А., Арутюнов В.А., Белоусов В.В. и др. — М.: МИСиС, 2002.-608 с.

93. Теплотехника металлургического производства. Т.2. Конструкция и работа печей: Учебное пособие для вузов / Кривандин В.А., Белоусов В.В., Сборщиков Г.С. и др. -М.: МИСиС, 2001.-736 с.

94. Гусовский B.JL, Лившиц А.Е., Тымчак В.М. Сожигательные устройства нагревательных и термических печей. Справочник М.: Металлургия. 1981. - 645 е.;

95. Введенский A.A. Термодинамические расчеты нефтехимических процессов. -Л.: Гостоптехиздат, 1960. 576 е.;

96. Шульц Л.А., Юдин А.Г. Условия, необходимые для подавления образования диоксинов и фуранов при термическом обезвреживании хлорсодержащих отходов // Экология и промышленность России, август 2010, С.52-55;

97. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю. Подготовка промышленных газов к очистке. М.: Химия. 1975. - 154с.;

98. Шульц Л.А., Ершов А.Г. Когерентная автотермическая переработка отходов с использованием теплоты на утилизационной мини-ТЭЦ мощностью 25 МВт.//Известия вузов. Черная металлургия. №3,2009. С. 32 41;

99. Франк-Каменецкий. Диффузия и теплопередача в химической кинетике.- М.: Наука. 1967. 491с.

100. Шаулов Ю.Х., Лернер М.О. Горение в жидкостных ракетных двигателях.- М.: Оборонгиз. 1961. 195с.;

101. Белоусов В.В. Теоретические основы процессов газоочистки М.: Металлургия. 1988. - 256с.;

102. Швыдский B.C., Ладыгичев М.Г., Швыдский Д.В. Теоретические основы очистки газов,- М.: Машиностроение. 2001. 502с.;

103. Хавкин Ю.И. Центробежные форсунки. Л.: Машиностроение. 1976. - 168 е.;

104. Распыливание жидкостей / Дитякин Ю.Ф., Клячко Л. А., Новиков Б.В, Ягодкин В.И. М.: Машиностроение. 1977. - 208с.;

105. Экономия электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах // Ю.Н. Тулуевский, И.Ю. Зинуров, А.Н. Попов, B.C. Галян. М.: Энергоатомиздат. 1987. - 104 е.;

106. Продукты сгорания природного газа при высоких температурах (состав и термодинамические свойства)/ Карп И.Н., Сорока Б.С., Дашевский Л.Н., Семернина С.Д. Киев: Техника. 1967. - 382 с.