Газовые выбросы металлургических предприятий реферат

Обновлено: 02.07.2024

Металлургия не только один из наиболее крупных потребителей топливо - энергетических ресурсов, но и один из самых крупных источников загрязнения воздушного бассейна газовыми выбросами. Это прежде всего выбросные газы доменного, конверторного, коксового, ферросплавного и др. производств. Выбросы газов исчисляются многими тысячами тонн в год. Вместе с тем эти газы являются высокоэнергетическими горючими ресурсами, которые могут быть утилизированы как непосредственно в технологическом процессе, так и направлены для выработки энергетических ресурсов (тепла, электроэнергии).

В настоящее время на современных металлургических предприятиях используется свыше половины коксового и доменных газов, что составляет 20-30% от общего использования топлива. Практически не используются конверторный и ферросплавный газы. Таким образом, в металлургии имеются больше резервы экономии энергоресурсов с одновременным снижением загрязнения среды.

1 4 .1.1 Технологическое использование конвертерного газа

Проблема использования конвертерного газа состоит в периодичности его выхода из конвертера, что практически исключает возможность достаточно эффективного использования газа путем непосредственной его подачи потребителю. Все технические решения по энергетическому и технологическому использованию конвертерного газа так или иначе направлены на решение этой проблемы.

К технологическому использованию газа путем подготовки конвертерной шихты привлекает внимание возможность сочетания тепловой обработки шихты с рекупера-цией теплоты периодически выходящего из конвертера газа без каких-либо дополнительных средств, связанных с аккумуляцией его энергии, т.к. шихта в этом случае выполняет функцию естественного для кислородно-конвертерного процесса аккумулятора энергии газа.

Основываясь на характеристиках газа и видах потребляемой конвертерным процессом шихты, можно выделить три основных направления по технологическому использованию конвертерного газа: восстановление железорудного сырья с последующим использованием полученного металлизованного продукта в качестве компонента металлошихты конвертерной плавки путем частичной замены им чугуна, обжиг известняка с последующим применением извести в качестве шлакообразующего компонента взамен извести, потребляемой со стороны, и нагрев металлолома с целью увеличения его доли в металлошихте кислородно-конвертерных плавок при соответствующей экономии чугуна.

Все три направления позволяют создать энергосберегающие технологии кислородно-конвертерного процесса, обеспечивающие экономию энергии как непосредст-венно в конвертерном переделе, так и в смежных производствах металлургического предприятия (производствах чугуна, кокса, извести и др.).

Схема размещения системы использования конвертерного газа для восстановления железорудного сырья представлена на рисунке 14.1. Одновременно с использованием восстановительного потенциала газа утилизируется его физическая теплота.

Рисунок 14.1 - Схема размещения системы использования конвертерного газа для восстановления железорудного сырья:

1 – конвертер; 2 – ОКГ; 3 - основная газоочистка; 4 - подводящий газоход; 5 – бункер; 6 – реактор восстановитель; 7 - питатель;
8 – бункер накопитель с дозатором; 9 – течка; 10 – обводной газоход; 11 – газоочистка системы; 12 – влагоотделитель; 13 - карман для сбора пыли; 14 - течка для удаления пыли

Анализ возможности использования конвертерного газа для обжига известняка показал, что обжиг конвертерным газом создает предпосылки для обеспечения кислородно-конвертерного производства известью, или, по крайней мере, ликвидации её дефицита при выплавке конвертерной стали.

Рисунок 14.2 - Схема опытно-промышленной установки для обжига известняка конвертерным газом:

1 – конвертер; 2 – кессон; 3 – газоочистка; 4 - обжиговый реактор;
5 – скруббер; 6 – влагоотделитель; 7 - регулирующий дроссельный и аварийный отсечной клапаны; 8 - газоход к дымососу

Использование конвертерного газа для нагрева металлолома создаёт предпосылки для рекуперации макси-мального количества теплоты газа в конвертер с нагретой шихтой, т.к. доля лома в шихте кислородно-конвертерной плавки наиболее весома по сравнению с другими компонентами.

Подогреватель лома целесообразно разместить на параллельном по отношению к газоотводящему тракту конвертера участке газохода (байпасе); для подачи конвертерного газа в подогреватель лома предпочтительнее применение энжекторной системы; подогрев лома целесообразно осуществлять в переоборудованных совках, используемых для транспортировки и загрузки лома в конвертер. Схема размещения подогревателя металлолома в конвертерном цехе представлена на рисунке 14.3.

Рисунок 14.3 -Схема размещения системы использования конвертерного газа для нагрева металлолома:

1 – конвертер; 2 – ОКГ; 3 – газоочистка; 4 -обводной газоход;
5 - паровой эжектор; 6 –затвор; 7 – подогреватель лома

В результате технико-экономического сравнения установлено, что варианты использования технологического конвертерного газа отличаются значительно меньшими капитальными затратами на сооружение установок по сравнению с газгольдерными установками. В частности, капитальные затраты при сооружении системы использования конвертерного газа для восстановления железорудного сырья по сравнению с сооружением газгольдерных установок ниже, в зависимости от варианта системы, в 2,7-5,2 раза, при обжиге известняка - в 3,1-5,2 раза, а при нагреве металлолома - в
7,3-8,2 раза. Эксплуатация систем технологического использования конвертерного, газа отличается по сравнению с эксплуатацией газгольдеров значительно меньшими расходами энергоносителей.

1 4 .1.2 Использование доменного газа в шахт ны х известково-обжиговых печах

Черная металлургия является крупнейшим производителем и потребителем технологической извести. Основными потребителями извести являются агломерационное, доменное и сталеплавильное производство. При годовом уровне производства извести в Украине 15-18 млн . т . потребление металлургической извести составляет 25-30 %.

Производство извести относится к энергоёмким процессам. Значительная часть получаемой извести производится в шахтных печах, что объясняется простотой конструкции печей, низкими капитальными затратами и высокой тепловой эффективностью таких агрегатов [1]. Как правило, на металлургических предприятиях в шахтных известково-обжиговых печах используют дорогостоящий природный газ. В среднем удельный расход природного газа на 1 тонну извести
равняется 150-154 кг у.т. При этом доля затрат на топливо в себестоимости извести составляет около 65%.

В этой связи актуален вопрос сокращения потребления покупного топлива на предприятиях черной металлургии за счет использования собственных энергоресурсов. Одним из возможных вариантов решения проблемы является перевод агрегатов на частичное или полное отопление доменным газом.

Для снижения температуры газов в области центральной горелки в печи применяется циркуляция уходящих газов: часть уходящих из печи газов (до 20 %) после очистки направляется на центральную горелку в смеси с природным газом. Расход рециркулята составляет 150-2000 м 3 /ч , температура рециркулята составляет около 150°С, температура выгружаемой извести
150-250°С, температура уходящих газов – 150-350°С.

Увеличение доли доменного газа в смеси до 75% позволяет снизить расход природного газа на 150 м 3 /ч. При этом, в зоне обжига теоретическая температура горения топлива с коэффициентом расхода воздуха 1,3 снизится соответственно с 1670 до 1576°С, объём дымовых газов увеличится с 14000 м 3 /ч до 16000 м 3 /ч.

Дальнейшее увеличение доли доменного газа в смеси сопровождается значительным снижением теоретической температуры горения до 1425°С и увеличением объёма дымовых газов до 25000 м 3 /ч, что неудовлетворительно скажется на качестве обжига и горении смеси топлив.

Таким образом, допустимым для производственных условий является подмешивание природному газу доменного в количестве 70-75% по объёму. При этом практически не изменяются условия теплообмена.

Увеличение доли доменного газа сопровождается повышением температуры уходящих зов, а, следовательно, и увеличением удельного расхода условного топлива. В то же время потребление природного газа уменьшается.

На рис. 14.4 представлено влияние доли доменного газа на удельный расход условного топлива при производительности печи 220 т/сутки.

Оценка экономической эффективности частичной замены природного газа доменным в количестве 75% по объёму при производительности печи 220 т/сутки показывает, что годовая экономия природного газа составит
5,256 млн. м 3 /год, а экономический эффект с учётом затрат на доменный газ – 2,452 млн грн/год.

Доля доменного газа r дг , %

Рисунок 14.4 – Влияние доли доменного газа на

удельный расход условного топлива:

_____ природно - доменная смесь;

__ __ природный газ

14.2 Утилизация нефтяных газов

14.2.1 Утилизация факельных газовых выбросов

Специфика добычи попутного газа заключается в том, что он (как и следует из названия) является побочным продуктом нефтедобычи. Потери попутного нефтяного газа связаны с неподготовленностью инфраструктуры для его сбора, подготовки, транспортировки и подготовки, отсутствием потребителя. В этом случае газ просто сжигается на факелах. Известно, что добываемый попутный нефтяной газ обычно включает в качестве примесей совокупно или в отдельности соединения Н 2 S, NО 2 , СО 2 , СН 4 и другие, которые при сгорании газа в промышленных или бытовых установках образуют ряд вредных и токсичных соединений, попадающих в атмосферу с газовыми выбросами и оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. Поступающие в окружающую среду продукты сгорания попутного нефтяного газа представляют собой потенциальную угрозу нормальному функционированию человеческого организма на физиологическом уровне.

Заболеваемость населения по многим классам болезней выше общестатистических показателей (очень высоки показатели по болезням органов дыхания). По ряду заболеваний (новообразования, болезни нервной системы и органов чувств
и пр.) наблюдается тенденция к росту. Очень опасны воздействия, последствия которых выявляются не сразу. Таковыми являются влияние загрязняющих веществ на способность людей к зачатию и вынашиванию детей, развитие наследственных патологий, ослабление иммунной системы, рост числа онкологических заболеваний. Для уменьшения этого нежелательного воздействия на окружающую среду природный газ до сжигания предварительно очищают от упомянутых примесей либо ведут обработку уже отработанных газовых выбросов перед выводом их в атмосферу.

Необходимость утилизации газовых выбросов с помощью методов, отличающихся от простого сжигания газовых выбросов в факелах, заключается в следующем:

1 Сжигание газовых выбросов в факелах и его выброс в атмосферу потенциально опасны для здоровья, так как в результате сжигания газа в воздухе образуются токсичные вещества, которые абсорбируются растениями и могут попасть в пищевую цепь.

2 В экологическом отношении сжигание газовых выбросов имеет такие последствия, как глобальное потепление, кислотные осадки и изменение климата. Газовые выбросы диоксида углерода и факельных газов способствуют усилению парникового эффекта и глобальному потеплению.

3 Затрачиваются ценные невозобновляемые ресурсы.

Перспективен процесс каталитической утилизации газовых выбросов, предназначен для переработки отходящих углеводородных газов (С 2 – С 6 ), сжигаемых на факелах. Процесс обеспечивает переработку газовых выбросов, содержащих вредные примеси кислорода, азота и сернистых соединений. В процессе переработки углеводородных газовых выбросов получают топливный газ (метан) или технический водород.

Процесс каталитической утилизации факельных газовых выбросов обеспечивает решение экологических проблем и коммерческое использование переработанных газовых выбросов. Процесс утилизации факельных газов нефтеперерабатывающих предприятий и нефтепромыслов включает следующие технологические стадии (рис. 14.5):

- каталитическая очистка газовых выбросов от примесей кислород-, азот- и серосодержащих соединений (при необходимости);

- каталитическая низкотемпературная конверсия углеводородов в метан (топливный газ) с выходом конечного продукта 98 - 99%;

каталитическая высокотемпературная конверсия метана с получением водорода и оксида углерода;

каталитическое метанирование оксида углерода;

мембранное или короткоцикловое разделение водорода и метана.

В зависимости от конкретных условий и предъявляемых требований технология процесса каталитической утилизации факельных газовых выбросов может быть разработана по вариантам:

получение только метана из газовых выбросов (топливного газа);

получение технического водорода и метана из газовых выбросов.

Предлагаемый процесс каталитической утилизации газовых выбросов, обеспечивает повышение технико-экономических показателей нефтеперерабатывающих предприятий и нефтепромыслов и улучшение экологической обстановки в регионе в целом.

Рисунок 14.5 - Схема установки каталитической очистки факельных газов:

1 - блок каталитической очистки газа от газовых примесей; 2 - блок низкотемпературный; 3 - каталитической конверсии в метан; 4 - блок высокотемпературной каталитической конверсии метана; 5 - блок метанирования

14.3.2 Утилизация попутного нефтяного газа

Возможно несколько направлений полезного использования непосредственно попутного нефтяного газа (т.е. без предварительного сжатия).

Рисунок 14.6 – Станция для утилизации попутного нефтяного газа

Энергетическое (рис. 14.6)

Это направление доминирует, потому что энергетическое производство имеет практически неограниченный рынок. Попутный нефтяной газ — топливо высококалорийное и экологически чистое. Учитывая высокую энергоемкость нефтедобычи, во всём мире существует практика его использования для выработки электроэнергии для промысловых нужд. Теплотворная способность газов нефтяных попутных колеблется от 9300 до 14000 ккал/м 3 . При постоянно растущих тарифах на электроэнергию и их доли в себестоимости продукции, использование попутного нефтяного газа для выработки электроэнергии можно считать экономически вполне оправданным. При электрокрекинге из метана образуется ацетилен, при конверсии метана перегретым водяным паром или СО в присутствии катализаторов - смесь СО и Н , применяющаяся во многих органических синтезах. Этан и пропан могут служить источником получения этилена, бутилена, ацетальдегида, других кислородсодержащих соединений. Бутан может быть использован для получения дивинила, бутиловых спиртов, метилэтилкетона и других соединений.

Попутный нефтяной газ может быть переработан с получением сухого газа, подаваемого в систему магистральных трубопроводов, газового бензина, широкой фракции лёгких углеводородов и сжиженного газа для бытовых нужд. Франция является сырьём для производства целого спектра ценных продуктов нефтехимии: каучуков, пластмасс, компонентов высокооктановых бензинов и др.

3 Повторная закачка

Повторная закачка газовых выбросов в нефтяной коллектор для повышения нефтеотдачи пласта. Этот вариант заключается в повторном нагнетании отходящего газа в пласт для поддержания пластового давления при добыче. Повторная закачка газовых выбросов используется в качестве вторичного механизма, для которого необходима очистка и компримирование газа. Это требует дополнительных расходов, но в то же время продлевает срок эксплуатации нефтяного месторождения. Таким образом, газовые выбросы можно многократно использовать в течение всего периода активной эксплуатации нефтяного месторождения.

Контрольные вопросы к теме 14

1 Что такое утилизация газовых выбросов? Какие цели преследует утилизация?

2 Перечислите основные промышленные производства, газовые выбросы которых утилизируются.

3 Что такое конверторный газ и в чем суть технологии его использования?

4 Как используется доменный газ?

5 Нефтяные газовые выбросы: происхождение и влияние на экологию.

6 В чем суть утилизации факельных нефтяных газовых выбросов?

7 Направления использования попутных нефтяных газов.

1. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2-я. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов/Е.В.Смидович.– М.: Химия, 1980.– 328с.

2. Справочник нефтехимика: в 2 томах/ под ред. С.К. Огородникова.–Л.: Химия, 1978.– Т.1.– 496с.

3. Борнацкий И.И. Современный кислородно-конверторный процесс/ И.И. Борнацкий И.И. и др.- К.: Металлургия, 1974.

4. Ефименко Г.Г. Металлургия чугуна/Г.Г. Ефименко Г.Г. и др.- К., 1974.

Тема 15 ПРОИЗВОДСТВО БИОГАЗОВ

15.1 Общие сведения и свойства биогазов

Биогаз – газ, получаемый метановым брожением биомассы. Разложение биомассы происходит под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид – бактерии гидролизные, второй – кислотообразующие, третий – метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида.

Состав биогаза: 55—75 % метана, 25-45 % CO 2 , незначительные примеси H 2 и H 2 S. После очистки биогаза от СО 2 получается биометан. Биометан – полный аналог природного газа, отличие только в происхождении.

Производство биогаза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу. Переработанный навоз применяется в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Это позволяет снизить применение химических удобрений, сокращается нагрузка на грунтовые воды.

Метан оказывает влияние на парниковый эффект в 21 раз более сильное, чем СО 2 , и находится в атмосфере 12 лет. Захват метана – лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления.

Защита атмосферы от загрязнений является международной проблемой, так как выбросы возрастают во всех индустриально развитых странах и рост их приблизительно пропорционален уровню промышленного производства в этих странах.
На долю предприятий черной и цветной металлургии приходится около 20-25 % общих вредных выбросов в атмосферу, а в районах расположения крупных металлургических заводов и комбинатов - более 50 % всего количества загрязнений. В связи с этим определена актуальность данной работы.

Введение………………………………………………………………. 3
1.Антропогенное влияние на атмосферу. 5
2. Влияние предприятий черной и цветной металлургии на атмосферу …. 8
3. Твёрдые отходы черной металлургии и их применение . 11
Заключение. 14
Литература. 15

Файлы: 1 файл

Влияние чёрной и цветной металлургии на атмосферу.rtf

Влияние чёрной и цветной металлургии на атмосферу

ВВЕДЕНИЕ

На долю предприятий черной и цветной металлургии приходится около 20-25 % общих вредных выбросов в атмосферу, а в районах расположения крупных металлургических заводов и комбинатов - более 50 % всего количества загрязнений. В связи с этим определена актуальность данной работы.

В металлургической отрасли проделана значительная работа по увеличению количества газоочистных установок на металлургических предприятиях и улучшению показателей их работы в связи с тем, что металлургическое производство в настоящее время развивается в условиях не только ухудшения качества перерабатываемого сырья, но и ужесточения требований к охране окружающей среды, необходимости экономии энергоресурсов и водных ресурсов.

Для производства необходимых промышленности цветных металлов из бедного сырья ежегодно приходится добывать сырья свыше 2 млрд т. горной массы, расходовать около 100 млрд кВт электроэнергии, 6 млрд м3 природного газа, около 2 млрд м3 кислорода, 20 млн т. условного топлива, 3 млрд м3 воды и миллионы тонн различных материалов1.

На современном этапе развития промышленного производства повышение эффективности использования природных ресурсов стало одной из наиболее актуальных научно-технических и хозяйственных проблем.

Особый научный и практический интерес представляет проблема комплексного использования сырья. Решение этой проблемы позволит значительно увеличивать производство цветных, благородных и редких металлов, а также выпуск серной кислоты. Степень комплексности характеризуется числом извлекаемых компонентов по отношению к их общему числу в руде (концентрате) и выражается в процентах.

Классификацию источников загрязняющих веществ производят в соответствии с ГОСТ 27593-88, при этом различаются:

-промышленные источники загрязнения, т. е. предприятия промышленности и энергетики, вследствие функционирования которых происходят выбросы в атмосферу, сбросы в водоемы и захоронение загрязняющих веществ; В общем объеме выбросов загрязняющих веществ доля первых пяти отраслей (энергетика, цветная, черная металлургия, нефтедобыча и нефтепереработка) возросла с 79,2% в 1999 году до 83,2% в 2010 году.

Например, в валовом объеме выброса от стационарных источников загрязнения доля предприятий энергетики в Ростовской области составляет 65,8%, к тому же в структуре выбросов высока доля оксидов серы из-за использования высокосернистых углей.

- транспортные источники загрязнения.

- сельскохозяйственные источники загрязнения.

- специфические военные источники загрязнения.

Каждый из перечисленных источников загрязняет окружающую среду как в условиях нормальной эксплуатации, так и при авариях и катастрофах.

Цель работы - изучение влияния чёрной и цветной металлургии на амосферу.

Задачи - чтобы достигнуть цели, необходимо проанализировать литературные источники, источники Интернет, изучить антропогенное влияние на атмосферу

Краткая характеристика структуры реферата - введение, 3 главы, заключение и литература.

1.Антропогенное влияние на атмосферу

Масса атмосферы составляет одну миллионную долю массы Земли. Роль атмосферы - газовой оболочки Земли - в природных процессах биосферы огромна. Именно атмосфера определяет общий тепловой режим поверхности Земли, защищает поверхность Земли от вредного космического и ультрафиолетового излучения. Для различных экологических систем наибольшее значение имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород О2, диоксид углерода СО2 и азот N2. Эти газы участвуют в основных биогеохимических циклах.

Выбрасываемые в атмосферу вредные газообразные вещества вызывают негативные изменения атмосферы Земли.

По данным ученых, ежегодно в мире в результате антропогенной деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд. тонн оксидов углерода, 190 млн. тонн оксидов серы, 65 млн. тонн оксидов азота, 1,4 млн. тонн фреонов (хлорфторуглеводородов).

Кроме газообразных загрязняющих веществ, в атмосферу поступает большое количество частиц твердых загрязнений. Это пыль, копоть и сажа.

Атмосфера загрязняется и тяжелыми металлами, особенно свинцом, что оказывает влияние на состояние природных экосистем. Растет площадь лесов, пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн. га по данным прошлого года2.

При изучении загрязнения окружающей среды выбросами металлургического предприятия обычно учитывают те химические вещества, которые на основании технологического процесса могут считаться приоритетными по валовому выбросу в атмосферный воздух. Однако в воздух попадают и новые химические вещества, которые получаются в результате химических и фотохимических реакций в загрязненном атмосферном воздухе. Так, новые химические вещества образуются из продуктов неполного сгорания топлива, входящих в состав побочных отходных газов.

Поэтому целесообразно выявить приоритетные вещества по их количеству в выбросах, вредному воздействию на людей, флору и фауну или с учетом определенных факторов.

Таким образом, антропогенное влияние на атмосферу, а конкретно влияние черной и цветной металлургии постепенно наносит свой непоправимый удар по составу воздуха и в целом по атмосфере планеты, который грозит не просто экологическими проблемами, но и экологическими катастрофами в будущем.

Читайте также:

Газовые выбросы металлургических предприятий реферат

Оглавление

Файлы: 1 файл

Влияние чёрной и цветной металлургии на атмосферу.rtf

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ