Вентиляция ферросплавного производства

Ферросплавное производство: печи, газы и пыль

Ферросплавное производство выплавляет ферросилиций, ферромарганец, феррохром и силикомарганец в руднотермических печах (РТП) — крупных электродуговых агрегатах мощностью от 16,5 до 63 МВА. Руду, кокс и флюсы плавят под электродами при температуре 1600–1800 °C, восстанавливая металл из окислов. Процесс идёт непрерывно и сопровождается интенсивными тепло-, газо- и пылевыделениями — без вентиляции цех невозможно эксплуатировать.

Главная опасность — колошниковый газ печи: он содержит угарный газ CO, токсичный и горючий, а также возгоны — ультрадисперсный аморфный микрокремнезём (SiO2) и оксиды марганца и хрома. Марганец и особенно шестивалентный хром токсичны даже в малых концентрациях, поэтому ПДК по ним в СанПиН 1.2.3685-21 одни из самых жёстких в металлургии. Закрытые и полузакрытые печи дают более концентрированный газ с высоким содержанием CO, открытые — разбавленный воздухом, но в большем объёме.

Систему вентиляции ферросплавного цеха строят из двух контуров: газоотвод от самих печей (укрытия, зонты, свод) с последующей газоочисткой и аспирация смежных переделов — разливки, дробления, шихтоподачи. Оба контура работают на дымососах и пылевых вентиляторах, рассчитанных на горячую запылённую среду. Отдельно предусматривают общеобменную вентиляцию и аэрацию пролёта — конвективное тепло от открытых печей и жёлобов разливки иначе скапливается под кровлей и создаёт в цехе тепловой дискомфорт даже при работающей местной вытяжке.

Ферросплавный цех по капитальности систем вентиляции близок к другим переделам чёрной металлургии, но отличается двумя особенностями: концентрированным горячим газом печи, требующим отдельного тракта газоочистки, и абразивностью пыли сплава, которая быстро изнашивает рабочие колёса обычных вентиляторов. Поэтому на аспирации применяют износостойкие пылевые вентиляторы, а не общепромышленные модели.

Вредности по переделам цеха и решения по вентиляции

У каждого передела ферросплавного цеха своя вредность — газ, пыль или тепло — и своё решение по вентиляции. Смешивать потоки нельзя: газ печи с высоким содержанием CO нельзя разбавлять пылью дробилки, а горячий воздух литейного пролёта требует аэрации, а не только механической вытяжки.

При расчёте аспирационных установок на каждый передел учитывают коэффициент одновременности работы источников — не все дробилки и точки перегрузки пылят одновременно, что снижает суммарный расход системы. Скорость воздуха в воздуховодах закладывают выше скорости витания частиц сплава, иначе пыль осядет и забьёт сеть, а на участках дробления ферросилиция дополнительно предусматривают взрывозащиту Ex по ПУЭ гл. 7.3.

Как организовать вентиляцию ферросплавного цеха

Систему проектируют последовательно — от источника максимальной вредности (печи) к общеобменной вентиляции цеха. Пропуск любого шага приводит к превышению ПДК в рабочей зоне.

• 1
  Организовать газоотвод от печей

  Над печью монтируют укрытие, зонт или используют свод закрытой печи, чтобы собрать колошниковый газ у источника и не дать ему рассеяться в цех. Объём отсоса рассчитывают на конкретную печь — от 30 000 до 150 000 м³/ч.

• 2
  Охладить газ перед очисткой

  Газ от печи выходит с температурой до 900–1000 °C и требует охлаждения до 150–250 °C — иначе рукавные фильтры сгорят. Охлаждение делают испарительными камерами или газовоздушными теплообменниками.

• 3
  Очистить газ от возгонов

  Охлаждённый газ проходит рукавные фильтры (для микрокремнезёма) или электрофильтры, эффективность улавливания — до 99,5 %. Уловленный микрокремнезём накапливают и продают как добавку в бетон.

• 4
  Организовать аспирацию переделов

  У дробилок, грохотов, точек шихтоподачи и разливки ставят местные отсосы аспирационных установок с транспортной скоростью 18–25 м/с, чтобы абразивная пыль не оседала в воздуховодах.

• 5
  Добавить аэрацию и приточку

  Конвективное тепло от печей и разливки сбрасывают через аэрационные фонари в кровле, а вытяжку компенсируют приточным воздухом — иначе в цехе создаётся разрежение и системы газоотвода теряют эффективность.

После монтажа систему испытывают и принимают по ГОСТ 12.4.021-75: замеряют фактический расход воздуха на каждом отсосе, кратность воздухообмена в цехе и концентрацию CO, пыли и оксидов Mn/Cr в контрольных точках рабочей зоны. Результаты сверяют с проектными и с ПДК СанПиН 1.2.3685-21 — только после этого систему сдают в эксплуатацию.

Газоочистка возгонов: рукавные фильтры и утилизация микрокремнезёма

Микрокремнезём — самый экономически интересный побочный продукт ферросплавного производства. Это ультрадисперсный аморфный SiO2 с размером частиц около 0,1–0,3 мкм, который улетучивается из печи вместе с газом при плавке ферросилиция и силикомарганца. Без газоочистки он выбрасывается в атмосферу и превышает нормы ПДВ по ГОСТ 17.2.3.02-2014 в разы.

Рукавные фильтры — основной способ улавливания: газ проходит через тканевые рукава, частицы оседают на их поверхности и стряхиваются импульсной продувкой в бункер. Эффективность улавливания достигает 99,5 %, а уловленный микрокремнезём не утилизируют как отход, а продают как добавку в высокопрочный бетон и огнеупоры — это частично окупает саму газоочистку. На печах с меньшей запылённостью применяют электрофильтры, но рукавные фильтры остаются стандартом для ферросплавных цехов из-за более тонкой очистки.

Из бункера фильтра пыль выгружают через разгрузочный шлюз — вращающийся затвор, который не даёт подсасывать воздух в систему и исключает искрение при контакте с горячей пылью.

Типичные ошибки при вентиляции ферросплавного производства

Часто задаваемые вопросы

Похожие статьи