9655

21

1.3. Экологическая характеристика промышленных печей

Промышленные печи являются источником загрязнения воздушного бассейна в первую очередь ввиду необходимости сжигания органического топлива для достижения заданных технологических параметров.

Вкачестве топлива для промышленных печей наряду с традиционными природным газом и мазутом часто используются отбросные газы некоторых технологических процессов: доменные, ваграночные, кокс (для коксовых и коксо-газовых вагранок). Кроме перечисленных ранее вредных веществ (СО, NOХ, SOХ и др), характерных для сжигания органических топлив, в дымовых газах промышленных печей оказываются вредные вещества, задействованные

втехнологических процессах или образовавшиеся в топке при высоких температурах. Например, при плавке цветных металлов выделяются дополнительно фториды (НF), цианиды (НСN), большое количество твердых частиц и др. В термических печах при плавке и отжиге выделяются дополнительно акролеин, масло и другие примеси. В процессе сушки формовочных и стержневых смесей, содержащих формальдегидные смолы, образуются и выбрасываются в воздушный бассейн формальдегид, фтористый водород и углеводороды.

Приведем примеры выбросов некоторых промышленных печей. Литейное производство. Основными источниками загрязнения

атмосферы в литейных производствах [28, 29] являются вагранки открытого типа, а также плавильные печи (доменные, кислородные, дуговые и индукционные), участки приготовления формовочных и стержневых смесей, цеха розлива металла и очистки литья.

Вдоменных печах выделяется доменный (колошниковый) газ, имеющий приблизительный состав (в % об.): СО – 30; Н2 -1,5; СН4 – 0,5.

Вагранки служат для плавки сырого чугуна и чугунного лома. По конструкции вагранки представляют собой вертикальные шахтные печи высотой порядка 10 м и диаметром 1...2 м.

23

Основной вредной составляющей ваграночных газов является оксид углерода, содержание которого доходит до 170 – 240 кг на 1 т выплавляемого чугуна, что составляет в среднем 15 вес.% от количества выделяющихся колошниковых газов, которое определяется производительностью вагранки.

Таблица 1.2

Количество газов, выбрасываемых вагранками различной производительности

ваграночных газов для вагранки производительностью 2,5 т/ч. [28]

25

следующий приблизительный состав (в % по объему): СО - 30; Н2 - 1,5; СН4 - 0,5; СО2 - 13; NОХ - 0,02; остальное - азот и кислород. Кроме того, в газе могут содержаться оксиды серы, фосфора и др.

Доменный газ имеет теплоту сгорания порядка 4 МДж/м3 и может быть использован для обогрева сушил, воздухонагревателей в качестве топлива.

Удельные выделения основных загрязнителей от печей плавки металлов и сплавов приведены в табл. 1.5.

Таблица 1.5

Удельные выделения основных загрязнителей от печей плавки цветных металлов

В процессе сушки смесей, содержащих фенолформальдегидные, карбамидные и другие смолы, выделяются различные газообразные загрязнители, количество которых приведено в табл. 1.6 [29].

Таблица 1.6

Выделение загрязнителей при сушке формовочных и стержневых смесей, содержащих фенол-формальдегидные, карбамидные и др. смолы

Удельные выделения газообразных загрязнителей при выбивке форм и стержней ориентировочно могут быть приняты следующими: СО - 1 кг; SО2 - 0,05 кг; NОХ - 0,2 кг; NН3 - 0,5 кг на тонну изделий. Удельные выделения пыли зависят от типа выбивных устройств и могут быть приняты ориентировочно для подвесных вибраторов 10 кг/т, для выбивных решеток - соответственно увеличению типоразмера от 5 до 20 кг/т.

26

Машиностроительное производство. Крупные машиностроительные предприятия выбрасывают более 50 наименований сильно разбавленных загрязнителей количеством более 1 т/ч (без учета выбросов источников энергоснабжения). Основные источники загрязнений это топливоиспользующие установки – промышленные печи для термообработки металлов (нагрев, плавка) и сушки изделий.

Приоритетные загрязнители – вредные вещества продуктов сгорания топлива (перечисленные ранее) и образовавшиеся в процессе обработки металлов в топке токсичные примеси, выбрасываемые вместе с продуктами сгорания в атмосферу.

Ниже приведены выборочно значения удельного выброса загрязняющих веществ от оборудования термообработки металлов (см. табл. 1.7) и результаты натурных измерений содержания загрязняющих веществ в выбросах термических печей для нагрева заготовок под ковку и штамповку (см. табл. 1.8), термических печей для закалки и отжига (см. табл. 1.9), сушильных установок (см. табл. 1.10) [28, 29].

Таблица 1.7

Выделение загрязнителей от оборудования термообработки металлов

27

Таблица 1.9

Характеристика выбросов термических камерных печей для закалки и отжига

Инженерные методы расчета концентраций вредных веществ в выбросах промышленных печей основаны на использовании эмпирических зависимостей, полученных на основании испытаний однотипных агрегатов в производственных условиях. Результаты многочисленных испытаний сведены в ведомственные методики, а затем на их базе разработаны нормативы [14] выбросов вредных веществ различными технологическими процессами.

28

Таблица 1.10

Характеристика выбросов установок для сушки форм, стержней, песка и глины

1.4. Экологическая характеристика выбросов котельных установок на органическом топливе

1.4.1. Концентрации вредных веществ в продуктах сгорания котлов

Содержание загрязняющих веществ в продуктах сгорания промышленных и отопительных котлов зависит от вида сжигаемого топлива, способа сжигания, мощности котлов, типа и количества топливосжигающих устройств. При эксплуатации котлов для оценки концентраций вредных веществ в продуктах сгорания используются инструментальные методы.

В табл. 1.11 выборочно представлены результаты замеров концентраций загрязняющих веществ в дымовых газах промышленных и отопительных котлов при αт = 1,10, приведенных в [28, 30].

29

Таблица 1.12

Концентрации NOХ, SOХ, CO и сажи на выходе из паровых котлов малой мощности при сжигании мазута

Таблица 1.13

Концентрация NОХ на выходе из топок паровых котлов средней мощности производительностью 20-120 т/ч на газовом топливе