В коксохимическом производстве наибольшее количество пылн н вредных газов образуется при загрузке и выгрузке печей, транспортировке угля и кокса, при тушении кокса фенольнымн водами, в суш ильных отделениях углеобогатительных фабрик, отделениях конденсации и улавливания продуктов коксования. В производстве кокса следует шире применять технологию бездымной загрузки, увлажнение шихты до 8— 10 %, отсос газов, которые образуются при загрузке, в газосборники коксовой н машинной сторон батареи, инжекцней их паром или коксовым газом, а также беспылевую выдачу с отсосом, очисткой и дожиганием газов. Большой эффект дает применяемое повсеместно за рубежом н на некоторых заводах СССР сухое тушение кокса рециркулирующими в замкнутой системе инертными газами (СО2 до 10, СО —8—14, Н2— 1— 2, О2 — 1%, остальное — азот). Утилизируемое тепло этих газов используется для производства пара, в том числе для пароинжекции при бездымной загрузке, таким образом частично реализуется замкнутая безотходная технология производства кокса.
Значительные количества загрязняющих атмосферу компонентов выбрасывают ТЭЦ металлургических заводов. От них в среднем в атмосферу поступает 17—20 % всего количества пыли и диоксида серы, 25—39 % оксида азота. Оксиды азота выбрасываются в виде NO, который при взаимодействии с озоном воздуха превращается в семь раз более токсичный NO2. Очевидно, что ТЭЦ как крупные загрязнители атмосферы в первую очередь должны оснащаться совершенным пылеулавливающим оборудованием. Существуют способы частичного (на 40— 60 %) подавления образования NO в топках котлов. Эти способы понижают максимальную температуру в зоне горения. Они заключаются в применении рециркуляции в зону горения дымовых газов или двухступенчатого растянутого сжигания топлива и не требуют значительных капитальных затрат. По разработкам Института газа АН УССР методы внедрены я внедряются на многих котлоагрегатах систем Минэнерго СССР и УССР, в том числе в системах Киевэнерго, Мосэнерго и др.
УкрГИПРОмез при консультации Института газа АН УССР выполнил несколько проектов переоборудования паровых котлов ТЭЦ металлургических заводов на режимы двухстадийного сжигания топлива, что позволит на 30—60 % снизить выброс оксидов азота в атмосферу. Аналогичные решения могут быть применены и для заводов Донецкого региона.
Необходимо остановиться на двух общих вопросах. В семидесятых годах рассматривалась возможность коренной реконструкции Донецкого металлургического завода в экологически значительно более чистое металлургическое производство, основанное на процессе прямого получения железа, минуя доменный процесс. Предполагалось использовать богатые железные руды Куксунгурского месторождения в Донецкой области. Были выполнены технико-экономические и технологические проработки и представлены в Правительство соответствующие предложения. По-видимому, есть необходимость рассмотреть этот вопрос заново, учитывая появившийся за это время опыт Оскольского электрометаллургического комбината, а также территориальную возможность строительства шахтных печей прямого получения железа. Мариупольским филиалом УкрГИПРОмеза, Институтом газа АН УССР и др. еще в 1976 г. разработаны мероприятия по ликвидации повышенного загрязнения атмосферного воздуха г. Мариуполя вредными веществами н защите биологической жизни Азовского моря от вредных стоков. Были определены объемы и сроки необходимых ОКР и разработки головных образцов газоочистного оборудования, химической водоочистки, автоматических газоанализаторов и контроля. Капитальные вложения на выполнение мероприятий по защите атмосферного воздуха тогда оценивались примерно в 320 млн руб. при сроке окупаемости в 5 лет. Тогда же были поставлены вопросы перед Госкомгидрометом СССР о включении Мариупольского промышленного района в число мест внедрения первых отечественных систем мониторинга. Представляется необходимым вернуться к рассмотрению этих вопросов вновь, тем более, что можно многое использовать из ранее проделанной работы.
В прокатном производстве, как и в остальных производствах, имеются организованные технологические и неорганизованные выбросы. Основной источник технологических выбросов - нагревательные колодцы, печи и машины огневой зачистки. Источники неорганизованных выбросов: нагревательные колодцы во время открывания крышек, нагревательные печи при недостаточной тяге, рабочие клети, ножницы для резки металла, огневая и механическая зачистки заготовок, удаление шлака в шлаковых коридорах у нагревательных устройств и др.
Выбросы цехов горячей прокатки
Основным источником организованных вредных выбросов в цехах горячей прокатки являются нагревательные печи и колодцы.
Нагревательные устройства отапливаются природным, коксовым, доменным газами и их смесью. Некоторые печи трубопрокатных цехов отапливаются жидким топливом - мазутом. Количество продуктов сгорания в нагревательных печах и колодцах зависит от тепловой работы этих агрегатов и составляет 700-1000 м3/т нагреваемого металла.
При сжигании природного газа в нагревательных устройствах воздух практически не загрязняется.
При сжигании серосодержащего топлива (мазута, коксового и коксодоменного газов) в атмосферу поступает сернистый ангидрид, количество которого зависит от содержания серы в топливе и его расхода.
Вредные неорганизованные выбросы в отделениях нагревательных колодцев выделяются из ячеек (во время открывания крышек колодцев) и шлаковых коридоров (во время удаления шлака).
На основании натурных замеров, выполненных в цехах блюминга и слябинга работниками Московского института "Сантехпроект", было установлено, что при недостаточной тяге в прорывающихся отходящих газах нагревательных колодцев содержится окись углерода в количестве до 150 г/т проката. Удельные выбросы пыли в прокатных цехах блюминга и слябинга составляют 50 г/т, через вытяжные фонари выбрасывается 15% этого количества, т.е. примерно 11 г/т проката, при этом на долю отделения нагревательных колодцев приходится 7 г/т, а на отделение стана 4,г/т.
В шлаковых коридорах нагревательных колодцев рекуперативного типа загазованность незначительная, запыленность также невелика - в среднем 2-8 мг/м3. Однако при спуске шлака запыленность возле ковшей повышается до 15-20 мг/м.
Неорганизованные выбросы листопрокатных и крупносортных цехов содержат окись углерода и пыль.
Общее удельное количество окиси углерода, выделяющейся из печного отделения при несовершенной конструкции горелочных устройств и недостаточной тяге (выбивание газов из рабочего пространства), составляет до 200 г/т проката. Удельное количество пыли, выделяющейся через фонари, составляет в среднем до 16 г/т проката и до 0,27 г/м2 прокатываемого листа.
Общее удельное количество пыли, выделяющееся при прокатке металла, составляет 100 г/т, или 1,8 г/м2 .
Для удаления поверхностных дефектов с прокатных заготовок применяют огневую зачистку на специальных машинах огневой зачистки (MOЗ).
Удельный объем газов, отсасываемых от МОЗ слябинга, в среднем составляет 35 м3/м2 поверхности сляба, а от блюминга 45 м3/м2 поверхности блюма (при глубине зачищаемого слоя 2-3 мм). Эти объемы соответствуют 5-6-кратному разбавлению воздухом, подсасываемым через газозаборное устройство, и могут быть уменьшены в результате улучшения конструкции вытяжного зонта.
Удельные величины вредных веществ, выбрасываемых с продуктами сгорания от МОЗ, отнесенные к 1 м2 зачищаемой поверхности заготовки при глубине зачистки 1 мм, при объеме отсасываемых газов 13 м3 (м3*мм) и расходе кислорода в период зачистки 3,3 м3/(м2- мм) составляют, г: пыли 40; СО 0,8; S02 0,4; NO 0,5.
Процесс травления заключается в удалении окалины с поверхности металла путем обработки ее растворами. При травлении, кроме окислов, растворяются и металлы. При этом образуется водород, который, удаляясь из ванны в виде пузырьков, увлекает с собой некоторое количество травильного раствора, что определяет состав вредных выбросов.
Неорганизованные выбросы в цехах горячей прокатки выделяются при открывании нагревательных колодцев (несгоревшие продукты сгорания), через неплотности (забиваются газы из печи), при прокатке металла (образуется пыль). Неорганизованные выбросы окиси углерода в режиме нагревательных колодцев составляют до 150 г/т проката, а с выбивающимися газами нагревательных печей (при недостаточной тяге) до 200 г/т.
На многих предприятиях проблему обеспыливания пытались решить, применяя гидрообеспыливание, осуществляемое с помощью форсунок с тонким распылением воды, механическим и пневматическим, равномерным орошением мест пылевыделения через дырчатые трубы и т. п. Однако такие способы не дали положительных результатов.
Загрязнение воды в прокатном производстве
Наилучшие результаты достигаются при смыве пыли компактной струей воды в месте ее образования. Вода подается на прокатываемый металл в месте выхода его из валков и отводится по специальному желобу. При прокате листа толщиной 2 мм степень обеспыливания 98—99 %. При этом дополнительного, нежелательного охлаждения листа практически не происходит.
При гидросмыве ориентировочный расход воды равен, м3/ч: на блюминге 40, слябинге 30, на одну клеть листового стана 6—10, непрерывного сортопрокатного стана и на один проход на раскатном стане.
Повышение производительности труда в машиностроительной промышленности повлекло к поиску более совершенных СОЖ. В связи с этим возникла острая необходимость в создании методических подходов к ускоренной оценке токсичности и опасности СОЖ на стадии их разработки. Лабораторией токсикологии Института гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР была разработана и апробирована схема первичной оценки токсичности и характера вредного действия СОЖ, включающая изучение токсичности вещества при однократном введении, исследование местного, кожно-резорбтивного и сенсибилизирующих эффектов [1].