Краткий обзор технологий и оборудования для очистки дыма, пыли и десульфуризации шахтных печей 

Ю Бинфу, Цзян Нан, Люй НинКомпания «Уси Сичжан Экологическое оборудование»

Обзор

За более чем тридцать лет реформ и открытости Китай стал крупнейшей торговой державой и второй по величине промышленной страной мира. Однако неконтролируемое потребление ресурсов и выбросы загрязняющих веществ в процессе индустриализации привели к серьёзному разрушению экологической среды.По статистике, ежегодный выброс газообразных загрязнителей в Китае составляет около 38 миллиардов кубических метров, а выброс пыли – порядка 1,9 миллиона тонн. Серьёзному загрязнению подвержены вода, воздух и почва, что провоцирует парниковый эффект, смог PM2.5, кислотные дожди и другие вторичные экологические проблемы.

Проектирование систем очистки дыма, пыли и десульфуризации шахтных печей

Состояние литейной отрасли Китая

Литейная промышленность является базовой отраслью машиностроения, при этом относится к категориям с высоким уровнем загрязнения и интенсивным потреблением ресурсов.В настоящее время в стране насчитывается более 20 тысяч литейных предприятий, а объём производства отливок семь лет подряд занимает первое место в мире. Отрасль в целом ориентирована на экстенсивное производство: малый размер предприятий, устаревшее оборудование и низкая экологическая культура. Средний объём выбросов на тонну отливок в 8–9 раз превышает показатели развитых стран. Массовые нарушения норм выбросов стали ключевым фактором, сдерживающим устойчивое развитие отрасли.Для стимулирования зелёной трансформации в 2013 году Министерство промышленности и информационных технологий КНР утвердило «Условия допуска предприятий литейной отрасли». В 2016 году Китайская литейная ассоциация ввела более жёсткие отраслевые нормативы: «Правила оценки зелёных литейных предприятий», «Пределы выбросов загрязнителей для шахтных печей» и другие документы.После присоединения Китая к Парижскому соглашению экологические требования постоянно ужесточаются, усиливается государственный экологический надзор. Это вынуждает отрасль оптимизировать производственную структуру, увеличивать инвестиции в природоохранные мероприятия, выводить из эксплуатации устаревшие мощности и реализовывать политику энергосбережения, снижения выбросов и устойчивого развития.

Технология работы шахтных печей и характеристики загрязнителей

Плавка металла ключевой этап производства отливок, на который приходится более 60% всего энергопотребления и основная доля вредных выбросов.Водяные шахтные печи благодаря высокой плавильной мощности, отработанной технологии и низким производственным расходам являются доминирующим плавильным оборудованием в Китае. Более 70% отливок производятся именно на данных агрегатах.

Дым и пыль, образующиеся при плавке в шахтных печах, являются одним из главных источников загрязнения атмосферы в литейной отрасли, на их долю приходится около 35% всех атмосферных выбросов литейных заводов.Дымовые газы отличаются высокой и нестабильной температурой, высокой концентрацией пыли, широким диапазоном размеров частиц и сложным химическим составом. Пылевая фаза представлена металлургическими и углеродистыми выбросами, основные газообразные загрязнители – SO₂, CO, NOₓ и HF. Концентрационные показатели приведены в таблице ниже:

Таблица

Большинство шахтных печей в Китае оснащены упрощёнными системами пылеочистки, что вызывает регулярное выделение чёрного и жёлтого дыма. В Пекине, Шанхае и других крупных городах введены жёсткие региональные нормативы выбросов.Отечественный и зарубежный опыт подтверждает: комплексная обработка газов с использованием импульсных рукавных пылеуловителей и оросительных десульфуризационных установок полностью обеспечивает соблюдение экологических норм выбросов шахтных печей.

Технологическая схема очистки дыма, пыли и десульфуризации шахтных печей

Система работает по схеме «сначала пылеочистка, затем десульфуризация». Высокотемпературный дым сначала проходит через патентованный искрогаситель, затем поступает в первый вихревой циклонный охладитель, где температура снижается с 600 °C до 150 °C;Далее газ поступает во второй трубчатый водяной охладитель, стабилизируя температуру ниже 100 °C. После очистки в высоконапорном импульсном рукавном пылеуловителе газ проходит через оросительную десульфуризационную установку и выводится в атмосферу согласно нормативам.Помимо этого, система оснащена водяным теплообменником для утилизации тепла дымовых газов. Полученная тепловая энергия используется для подогрева бытовой воды, обеспечивая рациональное энергопотребление.

Состав и принцип работы системы очистки дыма, пыли и десульфуризации

Комплекс состоит из искрогасителя, двухступенчатой системы охлаждения, импульсного рукавного пылеуловителя, дымососа, мокрой десульфуризационной установки и электронной системы управления. Принцип работы основных узлов:

Искрогаситель: оптимальное расположение воздухозаборного узла, увеличение поперечного сечения снижает скорость потока, обеспечивая осаждение крупных частиц пыли под действием тяжести. Микроотрицательное давление исключает утечку дыма через загрузочное отверстие и корпус аппарата.

Двухступенчатая система охлаждения: снижает температуру газов ниже 100 °C для сохранения срока службы фильтрующих рукавов, дополнительно выполняет предварительную пылеочистку, разделение газа и твёрдых частиц и задержку искр.

Импульсный рукавный пылеуловитель: преимущественно используется оборудование серии LQGM с камерным распределением воздуха. Расчётная скорость фильтрации ≤1,0 м/мин. В качестве фильтрующего материала применяется водомаслоотталкивающий полиэфирный войлок. Очистка рукавов производится камерной обратной продувкой высоким давлением, что обеспечивает низкие эксплуатационные расходы.

Расчёт расхода воздуха и подбор дымососа: производительность системы рассчитывается с учётом режима работы печи и аэродинамического сопротивления комплекса. Избыточный расход приводит к перерасходу энергии, недостаточный к низкой эффективности очистки. Проектирование должно выполняться специализированными экологическими предприятиями.

Мокрая десульфуризационная установка: в качестве основной технологии применяется двухщелочной метод. Дымовые газы контактируют с распылённым щелочным раствором в башне, степень удаления SO₂ превышает 90%, дополнительно улавливается остаточная пыль. Десульфуризирующий раствор циркулирует повторно, газ очищается от капель влаги в верхнем сепараторе и выводится в атмосферу.

Интеллектуальная дистанционная система управления: датчики собирают оперативные данные работы всего комплекса, компьютерный анализ обеспечивает автоматическое регулирование в реальном времени. Функционал включает дистанционный мониторинг, раннее оповещение о неисправностях и консультационное сопровождение. Через онлайн-платформу предоставляется удалённая техническая поддержка, оптимизируются эксплуатационные расходы и повышается коэффициент использования оборудования.

Практическое применение систем очистки дыма, пыли и десульфуризации шахтных печей

С 2014 года компания спроектировала и изготовила более десятка комплексов очистки для шахтных печей производительностью 7–15 тонн/час для литейных предприятий Шаньдуна, Чжэцзяна, Шаньси, Ляонина, Аньхоя и других провинций.По результатам полевых проверок местных экологических служб концентрация пыли в выбросах менее 40 мг/м³, диоксида серы – менее 143 мг/м³, оксидов азота менее 150 мг/м³. Весь процесс плавки проходит без выделения чёрного и жёлтого дыма, показатели полностью соответствуют нормативам. Оборудование получило высокую оценку контролирующих органов и заказчиков.

Заключение

Более двадцати лет предприятие специализируется на разработке высокоэффективных рукавных систем пылеочистки и комплексного оборудования для промышленных печей. Сформированы унифицированные проектные стандарты, технология успешно внедрена на десятках шахтных печей различного типа по всей стране.Разработанные комплексы очистки дыма, пыли и десульфуризации демонстрируют высокую эффективность снижения вредных выбросов.

В 2017 году в Китае была проведена вторая общенациональная перепись источников загрязнения, что подтвердило неотложность мероприятий по охране окружающей среды.Компания будет увеличивать инвестиции в научно-исследовательские разработки, совершенствовать технологии и оборудование для полного удовлетворения отраслевых экологических требований, внося вклад в улучшение экологической обстановки и укрепление промышленного потенциала Китая.