Утилизация отходящих газов металлургического производства

В большинстве газов предприятий черной металлургии в тех или иных количествах содержится оксид углерода СО. Более половины всех выбросов (54,3%) СО в атмосферу дает агломерационное производство, далее идут доменное (26,9%) и конвертерное (6,05%). Помимо токсичности оксида углерода важной задачей является рациональное использование энергетического и химического потенциала этого газа.

На большинстве отечественных предприятий попутные технологические газы также являются сбросными, т.е. выбрасываются в атмосферу. В лучшем случае теплота сгорания этих газов частично используется в котлах-утилизаторах или рекуператорах, чаще же всего данные газы просто сжигают на свечах. Практически не используется и их химический потенциал.

Для удаления небольших количеств СО применяют химические методы обезвреживания газов: абсорбционные, каталитические, термические, реже адсорбционные.

Газы с повышенным содержанием СО и других горючих компонентов (Н₂, СН₄ и др.) используют преимущественно как топливо. Доля этих газов в общем топливно-энергетическом балансе черной металлургии страны составляет 26,5%, а в балансе энергетического топлива (без расхода кокса на производство чугуна) – 39,6%.

Полностью используется в качестве топлива в самостоятельном виде или в смеси с другими горючими газами (коксовым, природным и др.) доменный газ, доля которого в балансе энергетического топлива равна 23,2%. Он применяется главным образом, в доменных воздухонагревателях, энергетических котлах, для отопления коксовых батарей, нагревательных колодцев и печей прокатного производства.

Коксовый газ, содержащий обычно не более 7% СО, также является достаточно крупным его источником, если учесть ресурсы коксового газа на крупном металлургическом предприятии. Коксовый газ используется преимущественно как металлургическое топливо и только 10 - 11% от его валового выхода отпускается сторонним потребителям, в том числе химическим предприятиям.

Вторым (после доменного) по значению источником оксида углерода на металлургических предприятиях является конвертерный газ. Это обусловлено как высоким содержанием в нем СО, так и все увеличивающейся долей конвертерной стали в общем объеме ее производства. Так, для завода, производящего в год 5 млн.т чугуна и 7,15 млн.т конвертерной общий выход конвертерного газа составит примерно 570 млн. м³/год (при удельном выходе 70-90 м³/т стали). Энергетический потенциал конвертерного газа в настоящее время используется лишь частично и только в самом конвертерном производстве (котлы-утилизаторы).

Еще один крупный источник СО – газ закрытых ферросплавных печей. Его удельный выход составляет 400-800 м³/т сплава, а количество СО в нем 70-90%. После мокрой очистки от пыли газ может использоваться как топливо, но на большинстве отечественных предприятий сжигается в свечах.

Газ ЭСПЦ также может считаться источником СО, но он нестабилен и по количественным и по качественным характеристикам. Однако газ восстановительного периода плавки может содержать до 50-60% СО, выход его при этом составляет 80-100 м³/т стали. Газ предлагается дожигать с использованием тепла продуктов сгорания в котле-утилизаторе.

Выход ваграночных газов составляет около 1000 м³/т чугуна при среднем содержании СО в них 15 - 20 %. Возможны два пути использования энергетического потенциала ваграночных газов: дожигание их на колошнике самой вагранки за счет организованного подсоса воздуха и дожигание газов в специальной топке с использованием выделяющегося тепла для подогрева воздушного дутья в рекуперативном теплообменнике. Последний способ более эффективен, так как позволяет снизить расход кокса на плавку, и потому рекомендуется для всех крупных коксовых и коксогазовых вагранок.

Интересны газы металлургических производств и сточки зрения их химического потенциала. СО, а также Н₂, содержащиеся в больших количествах (55-60% ) в коксовом газе, являются лучшими газообразными восстановителями для ряда металлургических процессов и прекрасным химическим сырьем. При некоторой подготовке указанных газов к использованию (в частности, отмывка от СО₂) они могли бы с успехом использоваться в качестве восстановителей, и составили бы конкуренцию восстановительным смесям, получаемым на базе природного газа. Подобная технология использования горячих восстановительных газов (ГВГ) была опробована на металлургическом заводе НПО «Тулачермет».

Оксид углерода, содержащийся в технологических газах, может рассматриваться и как химическое сырье для органического синтеза. При осуществлении каталитических процессов на основе СО и Н₂ (синтез Фишера-Тропша) может быть получена широкая гамма химических продуктов и полупродуктов различных классов: углеводороды парафинового и олефинового ряда, ароматические и циклические соединения, кислородсодержащие соединения (спирты, альдегиды, кетоны, эфиры, кислоты). Синтез Фишера-Тропша с получением моторного топлива осуществлен в США, Германии, ЮАР. На отечественных предприятиях получают метанол и формальдегид, промышленных установок для моторного топлива нет.

Поиск по сайту: