Разработка способа озонирования сбросовых газов черной металлургии для снижения выбросов оксида углерода в атмосферу

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ................................................ 4
Глава 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ЗАЩИТЕ АТМОСФЕРЫ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ................... 7
1.1. Общие сведения о влиянии черной металлургии на атмосферу.......................................... 7
1.2. Экологическая опасность выбросов в атмосферу газообразных веществ.............................. 12
1.3. Мероприятия по защите воздушного бассейна на промышленных предприятиях......................... 16
1.3.1. Очистка газов от сернистых соединений........... 18
1.3.2. Очистка газов от 1ЧОх и других соединений азота. 21
1.3.3. Способы извлечения и обезвреживания оксида углерода 24
1.4. Постановка задач научных исследований............. 25
ВЫВОДЫ по главе 1...................................... 27
Глава 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОЗОНА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОКИСЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ОЗОНОМ......................... 28
2.1. Физико-химические свойства озона.................. 28
2.2. Технологические предпосылки реализации озонирования отходящих газов в металлургии........ 38
ВЫВОДЫ по главе 2...................................... 43
Глава 3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОЗОНИРОВА11ИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА.......................... 44
3.1. Исследование основных физико-химических свойств Воздуха........................................... 44
3.1.1. Отбор проб воздуха.............................. 44
3.1.2. Определение оксида углерода..................... 46
3.1.3. Определение оксида серы......................... 46
3
3.1.4. Определение оксидов азота........................ 48
3.1.5. Определение озона................................ 48
3.2. Принципиальная схема лабораторной установки....... 48
3.3. Планирование эксперимента!ьных исследований при
изучении окислительной способности озона........... 56
3.3.1. Лабораторные исследования совокупного влияния основных факторов на окисление оксида углерода по
плану полного факторного эксперимента.............. 62
3.4. Анализ результатов лабораторных исследований...... 63
3.4.1. Анализ результатов исследований кинетики и
динамики окисления оксида углерода озоном.......... 63
3.4.2. Анализ результатов экспериментальных исследований
по плану полного факторного эксперимента........... 69
ВЫВОДЫ по главе 3....................................... 74
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОЗОНИРОВАНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ............................................. 75
4.1. Принципиальная схема проведения экспериментальных
исследований....................................... 75
4 2. Анализ результатов экспериментальных исследований 79
4.2. Эколого-экономическая оценка способа озонирования
сбросовых газов доменного производства черной металлургии................................... 85
ВЫВОДЫ по главе 4....................................... 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................. 90
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.............................................. 91
8
Рис. 1.1. Структурная схема отраслей черной металлургии
9
рудного сырья для черной металлургии увеличился по сравнению с 1996г. на 2,0% [2]; по производству черных металлов снизился на 1,7%, в том числе стали — на 1,7%, готового проката — на 2,7%; по производству труб — на 1,9%. Производство чугуна за этот период возросло на 0,7%, кокса — на 0,8%.
Вместе с тем, следует отметить тот факт, что металлургические комбинаты Российской Федерации являются крупнейшими загрязнителями окружающей среды. Доля влияния предприятий черной металлургии на компоненты биосферы превышает 18%. Спад производства в отрасли в предыдущие годы, сопровождавшийся некоторым сокращением выбросов вредных веществ в атмосферу не привел к заметному улучшению экологической обстановки в регионах действия металлургических производств.
Достаточно отметить, что крупные металлургические центры - Кемерово, Липецк, Магнитогорск, Нижний Тагил и Новокузнецк включены в список городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха [2], [54].
Основные показатели, характеризующие воздействие черной металлургии на окружающую среду отражены в табл.1.1 [2], [55]. Как видно из приведенных данных (табл. 1.1) в черной металлургии наблюдается тенденция снижения выбросов вредных веществ, обусловленных не только наличием спада производств, но и целенаправленным внедрением природоохранных мероприятий. Так, на начало 1998г. в отрасли уловлено и обезврежено 71 % твердых, жидких и газообразных веществ (табл. 1.1).
Рассматривая данные табл. 1.1, нами произведена оценка численных значений содержания основных газообразных веществ в выбросах отрасли с целью установления доли их распределения (табл. 1.2) на основе пропорциональной зависимости между суммарным выбросом и выбросом данного ингредиента в процентах (оксид углерода-60,1 %, оксид азота-5,85% и сернистого ангидрида-10,22%).
Суммарный выброс оксида углерода, оксидов азота и сернистого ангидрида составляет 84,17% и около 16% приходится на другие вещества