Принимая, что содержание углерода и серы в дизельном топливе равно соответственно 87,0 и 1,5 масс.%, а 2% от массы углерода выбрасывается в виде СО, рассчитываем количество выбрасываемых газов:
С02:
0,87 • 6,006 • (100 - 2)/100 - 22,4 |
п |
, |
|
•---------------------------------------- = У,эо м->. |
|||
12 |
|
|
|
СО: |
|
|
|
0,87-6,006-2/100-22,4 |
= 0 2 0 |
мз |
|
12 |
’ |
М ' |
|
S02: |
|
|
|
0,015-6,006-22,4 |
, |
|
|
----------------------- = и,ио м^. |
|
|
|
32 |
|
|
|
2. Количество газов, образующихся в условиях АГП.
Расчет проводят путем умножения объема аглогаза (см. табл. 4.13) на соответствующий компонент (состав отходящих газов при агломерации см. в табл. П 2.5).
3. Потери доменного газа.
Количество газов по данному пункту рассчитывается, исходя из извест ного объема образующегося доменного газа и его состава (см. 4.5.2.3.3 и табл. 4.17), а также известной степени потерь доменного газа (см. табл. П 2.4).
4. В остальных случаях имеет место горение природного, доменного и коксового газов, а также дожигание газа в ККЦ.
Для расчета количества образующихся при этом газов используются дан ные химического состава исходных газов, степень дожигания, содержание кислорода и коэффициент избытка воздуха. Ниже приведен расчет продук тов горения 1 м3 природного газа следующего состава, об.%: CHt - 90; Q H 6 - 3; CjHg - 1,1; С4 Н 1 0 - 0,7; С5 Н 1 2 - 0,5; N2 - 3; С02 - 1,7 при степени дожига ния - 0,95, содержании кислорода - 21 об.%, коэффициенте избытка - 1,35.
Расход 0 2 на горение при коэффициенте расхода воздуха, равном единице:
\= (0,5 • (СО + Н2 + 3 • H2 S) + Z(m + п/4) • C„HJ/100 =
= (0,5 • (0 + 0 + 3 • 0) + (1 + 4/4) • 90 + (2 + 6/4) • 3 + (3 + 8/4) • 1,1 +
+ (4 + 10/4) • 0,7 + (5 + 12/4) • 0,5))/100 = 2,0155 м3 /м3 природного газа.
Объем С 02, образующийся при горении природного газа такого состава:
VC 0 2 |
= (СО, + СО + СН4 |
+ 2 • С2 Н6 + 3 • С3 Н8 + 4 • С4 Н1 0 + |
|
+ 5 |
• |
С5 Н12) • 0,95/100 = ( 1 |
+ 0 + 90 + 2 • 3 + 3 • 1,1 + 4 • 0,7 + |
+ 5 |
• 0,5) • 0,95/100 = 1,0032 м3 /м3 природного газа. |
||
Объем СО, образующийся при горении природного газа приведенного выше состава:
Vco = (СО + СН4 + 2 • С2 Н6 + 3 • С3 Н8 + 4 • С4 Н1 0 +
+ 5 • С5 Н12) • (1 - 0 ,9 5 ) / 1 0 0 = ( 1 + 0 + 90 + 2 3 + 3 1 , 1 +4-0,7 +
+ 5 • 0,5) • ( 1 - 0,95)/100 = 0,0523 м3 /м3 природного газа.
Выбросы газов, м3/т проката
Источник газа |
СО |
и |
|
N< О |
||
ГОК |
3,16 |
60,05 |
Дизельное топливо |
0,20 |
9,56 |
иоц |
0,15 |
2,76 |
АГП |
34,59 |
138,34 |
Потери доменного газа |
14,93 |
14,87 |
ККЦ |
3,27 |
62,09 |
ПП |
4,35 |
82,71 |
ТЭС |
40,25 |
764,70 |
В с е г о |
100,89 |
1135,0 |
% от общего |
0,88 |
9,90 |
Н2 Н20
5,80 110,26
0 0
0,27 5,07
3,46 172,93
0,72 0
0 0
7,99 151,87
16,25 544,70
34,49 984,83
0,30 8,59
Объем Н2 0 , образующийся при горении природного раза в данных
условиях: |
|
|
|
|
|
|
Ун2о = (Н20 + Н2 + H2S + 0,5 • (4 • СН4 + 6 • С2 Н6 |
+ 8 |
• С3 Н8 |
+ 10 • С4 Н1 0 + |
|||
+ 12 • С5 Н12)) • 0,95/100 = (0 + 0 + 0 + 0,5 • (4 • 90 + 6 |
• 3 + 8 |
• 1,1 + |
||||
+ 10 • 0,7 + 12 • 0,5)) • 0,95/100 = 1,842 м3 /м3 природного газа. |
|
|||||
Объем Н2, образующийся при горении природного газа: |
|
|
||||
У„ 2 = (Н2 + H2S + 0,5 • (4 • СН4 + 6 • С2 Н6 + 8 • С3 Н8 |
+ 10 • С4 Н1 0 |
+ |
||||
+ 12 • С5 Н12)) • (1 - 0,95)/100 = (0 + 0 + 0 + 0,5 • (4 • 90 + 6 • 3 + 8 |
• 1,1 + |
|||||
+ 10 • 0,7 + 1 2 • 0,5)) • (1 - 0,95)/100 = 0,097 м3 /м3 |
природного газа. |
|||||
Объем азота в продуктах горения: |
|
|
|
|
||
^ = N 2 /1 0 0 + 1,35 |
79/21 |
V0 2 = 3/100+ 1,35 |
79/21 2,0155 = |
|||
= 10,266 м3 /м3 природного газа. |
|
|
|
|
||
Объем кислорода в продуктах горения: |
|
|
|
|
||
V0 2 =(1,35- 1)- V0 2 |
=0,35 |
2,0155 = 0,705 м3 /м3 |
природного газа. |
|||
Итого продуктов горения:
V = 1,0032 + 0,0523 + 1,842 + 0,097 + 10,266 + 0,705 = = 13,966 м3 /м3 природного газа.
Количество продуктов горения при сжигании природного газа на ГОК рассчитывается путем умножения удельного количества продуктов горения на расход природного газа в условиях ГОК (см. табл. П 2.6).
Аналогичным образом рассчитывается количество продуктов горения остальных газов.
Результаты расчета приведены в табл. 4.27.
N 2 |
0 2 |
S02 |
|
Сумма |
% |
614,51 |
42,23 |
0 |
|
836,01 |
7,30 |
0 |
0 |
0,06 |
|
9,82 |
0,09 |
28,25 |
1,94 |
0 |
|
38,43 |
0,34 |
2625,03 |
484,19 |
7,83 |
3 466,37 |
30,25 |
|
39,04 |
0 |
0,64 |
|
70,21 |
0,61 |
150 |
10,23 |
0,85 |
|
226,98 |
1,98 |
846,41 |
58,16 |
0 |
1 |
151,50 |
10,05 |
4052,14 |
226,78 |
15,59 |
5 660,39 |
49,39 |
|
8355,92 |
823,53 |
24,97 |
11 459,71 |
100 |
|
72,92 |
7,19 |
0,22 |
|
100 |
|
4.5.2.15. СХЕМА ДВИЖЕНИЯ ОСНОВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Выполненные в разделах 4.5.2.1-4.5.2.14 расчеты позволяют составить графический вариант экобаланса - схему движения потоков основных ме таллургических материалов от извлечения из недр железной руды, угля и известняка до производства готового проката (см. рис. 4.8). В дальнейшем она может быть использована для исследования движения в металлургиче ском производственном цикле примесных и микропримесных элементов, т.е. для построения схемы движения потоков элементов (элементопотоков), что будет осуществлено в последующих разделах.
4.5.3. ПОКАЗАТЕЛИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ СТРУКТУРУ ЭКОБАЛАНСА
Обозначим основные показатели, с помощью которых целесообразно анализировать полученные результаты. Разделим их для удобства на три группы, соответствующие материалосбережению, энергосбережению и вы бросам в окружающую среду.
4.5.3.1. ПОКАЗАТЕЛИ РАСХОДА ПРИРОДНЫХ МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
1 ) М) = руда + флюс + уголь ^ф иди кг/т
прокат
Показатель Mj - удельный расход сырьевых материалов - отражает “природоемкость” технологий и затраты природного сырья, необходимого для производства готовой продукции (в данном случае —металлургической). В статистике иногда применяют и другой показатель, обратный коэффици енту природоемкости, называемый в этом случае “показателем природной ресурсоотдачи” (например, урожайность пахотных земель).
2 |
= руда + флюс + уголь + вскрыша т/т иди кг/т |
2 |
прокат + попутная продукция |
Показатель М2 - коэффициент сокращения сплошной природной сре ды - отражает общее количество природных материалов, извлекаемых из недр Земли, необходимых для производства всех видов основной и попутной продукции. Этот показатель в отличие от предыдущего учитывает общее количество горной породы (т.е. природной среды), подвергнутой техноген ному воздействию. В рассматриваемых ниже примерах значения этого пока зателя не будут изменяться в существенных пределах, поскольку анализу подвергаются схемы, базирующиеся на одних и тех же исходных материа лах, но при сопоставлении разных месторождений руды, угля и флюсов по лучаемые результаты могут значительно различаться.
Естественно, что значения М2 будут высоки для технологий производства дорогостоящих редких, рассеянных и драгоценных металлов и материалов, причем даже в случае их высокой экономической эффективности. В будущем разумное ограничение значений показателя М2 сделает неизбежным развитие производства попутной продукции, что должно давать как общехозяйствен ные эффекты, так и эффект с точки зрения соблюдения “прав природы”.
3 ) М, = |
-------руда + флюс + уголь------- |
_ ф ^ ^ |
|
прокат + попутная продукция |
|
Целесообразность применения показателя М3 - удельного расхода сырье вых материалов для производства основной и попутной продукции - обусло влена необходимостью квалифицированной оценки эффективности много целевых технологий. Использование М3 должно наглядно иллюстрировать преимущества инженерных решений, предусматривающих получение по путной продукции.
4)М4 - сквозной коэффициент извлечения основного элемента, измеря емый в долях%, от извлеченного из недр Земли количества элемента с твер дыми шахтовыми материалами. В роли основного элемента в данном случае выступает железо.
5)М5 = Fe*B+ F e ^ H- коэффициент потенциального техногенного накоп ления элемента, измеряемый в долях элемента, извлеченного из недр Земли с твердыми шихтовыми материалами. М5 показывает количество основного извлекаемого при реализации технологии металла или материала (основных металлов или материалов), которое попадает в техногенные грунты (сущест
вует потенциальная возможность использования этих грунтов в будущем, как уже отторгнутых от природной среды участков). Значение данного показате ля будет возрастать при оценке эффективности технологий переработки ком плексных руд, когда на выходе технологической цепочки будут находиться сразу несколько продуктов переработки. В этом случае М5 должен, по-види мому, определяться как средневзвешенное значение для всех потенциально извлекаемых компонентов комплексного природного материала.
FeXB доля железа в хвостах обогащения, отнесенная к количеству железа, извлеченного из недр, %.
Fe3iUH ~ доля железа в техногенном месторождении (золошламонакопителе), отнесенная к количеству, извлеченному из недр, %.
4.5.3.2. ПОКАЗАТЕЛИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
1 ) - удельный расход энергоносителей на реализацию рассматривае мой технологической цепочки, выраженный в единицах условного топлива (ту.т./т или кг у.т./т).
2)Э2 - общие затраты энергии на производство проката, ГДж/т. Отме тим, что в приводимых ниже расчетах не учтено использование ВЭР, за ис ключением доменного и коксового газов. Поэтому расходы энергии на пе редовых предприятиях отрасли будут на 15-20% ниже.
3)Э3 - удельный расход углерода, кг/т Fe проката.
Этот показатель является комплексным. Помимо углерода углей, исполь зуемых для коксования, и углерода энергетического топлива, сжигаемого с вы делением теплоты, он включает затраты углерода в виде С02, входящего в со став твердых шихтовых материалов, а также углерода огнеупоров и т.п. Э3 сле дуетрассматривать совместно с общим балансом углерода технологической це почки, который дает представление не только об энергозатратах, но и о связан ныхс ними выбросах во все природные среды, так как знание показателя Э3 по зволяет рассчитать выбросы СО и С02. Очевидно, что снижение значения Э3 означает уменьшение воздействия на окружающую природную среду.
.ч гч _ % электроэнергии от сжигания энергетического угля —---------------------------------------------------------------------- показатель
% электроэнергии на газоочистку энергоэкологической эффективности газоочистки.
При выборе этого показателя в качестве одного из основных исходили из следующих соображений. Доля электроэнергии; необходимой для очист ки газов (в данном случае учитывается тонкая очистка газов от пыли, а так же затраты на транспортировку шлама в ЗШН и обслуживание последнего), зависит главным образом от оборудования трактов транспортировки газов, применяемой газоуплотнительной техники, систем газоочистки, а также “степени жесткости” природоохранного законодательства. Этот параметр в меньшей степени связан с технологией производства собственно металлур гического продукта на современных предприятиях, на которых достигнуты минимальные расходы органических топлив всех видов. Не следует забы вать и о том, что в настоящее время пересматривается целесообразность глубокой очистки газов, особенно в случаях, когда для ее проведения на предприятиях приходится прибегать к использованию электроэнергии “со стороны”, что приводит к увеличению общих выбросов в атмосферу (за счет потерь на преобразование и транспортировку энергии).
Расход электроэнергии, производимой при сжигании энергетического угля, врассматриваемых примерах соответствует на практике приобретению элект роэнергии “на стороне” и показывает, насколько реализация анализируемой технологии зависит от энергетических, а не от металлургических технологий.
Легко заметить, что чем ниже показатель Э4, тем эффективнее в метал лургическом отношении рассматриваемая технология и тем вероятней от каз от использования дополнительных источников энергии за счет примене ния собственных ВЭР (особенно в случаях, когда Э4 < 1).
5) Э5 = ----------расход—углерода----------- т/т или кг/т, - коэффициент расход углерода-восстановителя
приближения к идеальной экстракции.
25. Ю. С. Ю сфин |
377 |