Emisja związków siarki z procesu wielkopiecowego

Podobne dokumenty
Badania nad zastosowaniem kondycjonowania spalin do obniżenia emisji pyłu z Huty Katowice S.A w Dąbrowie Górniczej

Temat: Stacjonarny analizator gazu saturacyjnego MSMR-4 do pomiaru ciągłego

Kontrola procesu spalania

Badania zawartości substancji gazowych w gazach odprowadzanych z procesu przygotowania tworzyw do produkcji drobnych wyrobów węglowych i grafitowych

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

2. Podczas spalania 2 objętości pewnego gazu z 4 objętościami H 2 otrzymano 1 objętość N 2 i 4 objętości H 2O. Jaki gaz uległ spalaniu?

1. W źródłach ciepła:

Polskie Normy opracowane przez Komitet Techniczny nr 277 ds. Gazownictwa

Oznaczanie SO 2 w powietrzu atmosferycznym

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

Ocena zasięgu oddziaływania emisji zanieczyszczeń z Huty Katowice i ZK Przyjaźń w Dąbrowie Górniczej w aspekcie weryfikacji wielkości strefy ochronnej

CENNIK USŁUG ANALITYCZNYCH

Średni współczynnik toksyczności spalin emitowanych z procesów spopielania odpadów niebezpiecznych

METODY PRZYGOTOWANIA PRÓBEK DO POMIARU STOSUNKÓW IZOTOPOWYCH PIERWIASTKÓW LEKKICH. Spektrometry IRMS akceptują tylko próbki w postaci gazowej!

Ocena oddziaływania Mittal Steel Poland S.A. Oddział w Krakowie na jakość powietrza w aspekcie likwidacji strefy ochronnej

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (Pobieranie próbek) Metoda badawcza

Wyniki pomiarów jakości powietrza prowadzonych metodą pasywną w Kolonowskiem w 2014 roku

system monitoringu zanieczyszczeń gazowych i pyłów w powietrzu atmosferycznym, z zastosowaniem zminiaturyzowanych stacji pomiarowych

Wpływ wprowadzenia ciągłego odlewania stali na wielkość emisji zanieczyszczeń z Huty Katowice

SPRAWOZDANIE NR 160/2017

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (Pobieranie próbek) Metoda badawcza

2.4. ZADANIA STECHIOMETRIA. 1. Ile moli stanowi:

Temat lekcji: Produkcja metali metodami przemysłowymi.

OCZYSZCZANIE SPALIN Z PIECÓW KRĘGOWYCH DO WYPALANIA ELEKTROD WĘGLOWYCH

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1134

Podstawowe wiadomości o zagrożeniach

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

mgr inż. Aleksander Demczuk

KOMLEKSOWA OCENA JAKOŚCI POWIETRZA W NOWYM SĄCZU PRZY POMOCY METODY OBLICZENIOWO- POMIAROWEJ

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 762

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1069

Zespół Szkół Samochodowych

Bezpośrednie i pośrednie efekty wprowadzenia ciągłego odlewania stali w bilansie emisji zanieczyszczeń z huty żelaza

NISKOEMISYJNE PALIWO WĘGLOWE

Nowoczesne narzędzia obliczeniowe do projektowania i optymalizacji kotłów

Ocena udziału Huty Katowice w poziomie opadu pyłu, ołowiu i kadmu na powierzchnię terenu wokół zakładu

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1426

Efekt ekologiczny modernizacji

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 797

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1008

Str 1/7 SPRAWOZDANIE. z pracy badawczej pt.:

KONTROLA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ Z INSTALACJI SPALANIA ODPADÓW

1. Określ, w którą stronę przesunie się równowaga reakcji syntezy pary wodnej z pierwiastków przy zwiększeniu objętości zbiornika reakcyjnego:

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 797

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1134

Proekologiczne zamierzenia ograniczające emisję zanieczyszczeń z procesu spiekania

PRZYKŁADY INSTALACJI DO SPALANIA ODPADÓW NIEBEZPIECZNYCH

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 975

SPIS TREŚCI do książki pt. Metody badań czynników szkodliwych w środowisku pracy

DECYZJA Nr PZ 43.3/2015

CENTRALNA STACJA RATOWNICTWA GÓRNICZEGO S.A. SPRZĘT DO OKREŚLANIA PARAMETRÓW FIZYKOCHEMICZNYCH POWIETRZA KOPALNIANEGO

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Inżynieria procesów przetwórstwa węgla, zima 15/16

Najlepsze dostępne praktyki i technologie w metalurgii. dr hab. inż. M. Czaplicka, Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice

Polecenie 3. 1.Obliczenia dotyczące stężenia SO 2 zmierzonego w emitorze kotłowni. Dane:

Załącznik nr 2 do uchwały nr 95/17 Sejmiku Województwa Mazowieckiego z dnia 20 czerwca 2017 r.

Sprawozdanie z badań jakości powietrza wykonanych ambulansem pomiarowym w Tarnowskich Górach w dzielnicy Osada Jana w dniach

Wymogi emisyjne. KSC S.A. Zakopane

From the SelectedWorks of Robert Oleniacz. Marian Mazur Marek Bogacki Robert Oleniacz Przemysław Szczygłowski

Analiza zagrożeń emisją biogazu na terenie po zrekultywowanym składowisku odpadów komunalnych w Krośnie

X / \ Y Y Y Z / \ W W ... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

Wpływ motoryzacji na jakość powietrza

Chemiczne oddziaływanie składowisk odpadów górnictwa węgla kamiennego na środowisko

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (emisja, imisja)

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

SPRAWOZDANIE Z MONITORINGU JAKOŚCI POWIETRZA W 2009 ROKU

DECYZJA Nr PZ 42.4/2015

Powtórzenie wiadomości z kl. I

Procentowa zawartość sodu (w molu tej soli są dwa mole sodu) wynosi:

Krakowski oddział ArcelorMittal Poland

Ocena funkcjonowania instalacji recyrkulacji powietrza podmuchowego kotłów rusztowych

DZIENNIK USTAW RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (emisja, imisja)

CENNIK USŁUG ANALITYCZNYCH

POWIETRZE. 1. Presja POWIETRZE

Substancje chemiczne Powietrze

WYZWANIA EKOLOGICZNE XXI WIEKU

I. Pobieranie próbek. Lp. Wykaz czynności Wielkość współczynnika

SPECYFIKACJA TECHNICZNA ZESTAWU DO ANALIZY TERMOGRAWIMETRYCZNEJ TG-FITR-GCMS ZAŁĄCZNIK NR 1 DO ZAPYTANIA OFERTOWEGO

ZASTOSOWANIE TECHNIK CHEMOMETRYCZNYCH W BADANIACH ŚRODOWISKA. dr inż. Aleksander Astel

Spalarnia. odpadów? jak to działa? Jak działa a spalarnia

1. WPROWADZENIE SPOSÓB OBLICZENIA WIELKOŚCI EMISJI TABLICE WIELKOŚCI WYKORZYSTYWANYCH DO OBLICZEO WSKAŹNIKÓW... 4

Aktualny stan jakości powietrza w Warszawie

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

JAKOŚĆ POWIETRZA W WARSZAWIE

Ocena wielkości emisji do powietrza z ArcelorMittal Poland S.A. Oddział w Krakowie w odniesieniu do standardów Unii Europejskiej

KONSTRUKCJE METALOWE - LABORATORIUM. Produkcja i budowa stali

Identyfikacja czynnika chłodniczego w klimatyzacji

Elektrofiltry dla małych kotłów na paliwa stałe. A. Krupa A. Jaworek, A. Sobczyk, A. Marchewicz, D. Kardaś

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1357

ZBUS-TKW Combustion Sp. z o. o.

Roczne oceny jakości powietrza w woj. mazowieckim Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Warszawie

Podstawowe prawa opisujące właściwości gazów zostały wyprowadzone dla gazu modelowego, nazywanego gazem doskonałym (idealnym).

Czujki pożarowe- korzyści z ich stosowania.

SBB Bogdan Chobel. Sprawozdanie nr 316/SE/16 LABORATORIUM BADAŃ I EKSPERTYZ

Ćwiczenie IX KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

Zanieczyszczenia pyłowe i gazowe : podstawy obliczenia i sterowania. poziomem emisji / Ryszard Marian Janka. Warszawa, 2014 Spis treści

Transkrypt:

From the SelectedWorks of Robert Oleniacz November 1, 1996 Emisja związków siarki z procesu wielkopiecowego Marian Mazur Marek Bogacki Robert Oleniacz Available at: http://works.bepress.com/robert_oleniacz/123/

1 Mazur Marian Bogacki Marek Oleniacz Robert Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Emisja związków siarki z procesu wielkopiecowego 1. Siarka w procesie wielkopiecowym Siarka wprowadzana jest do wielkiego pieca z wszystkimi materiałami wsadowymi tj. spiekiem, grudkami, rudą, topnikami oraz koksem. Po uruchomieniu pieca, (początek kampanii) w strefie dysz, z udziałem tlenu pochodzącego z dmuchu, następuje spalanie siarki z koksu w wyniku czego powstaje SO i SO 2 [1, 2]. Stosunek pomiędzy SO 2 i SO zależy od zawartości CO i CO 2 w gazie i określany jest reakcją: CO 2 + SO SO 2 + CO Dopóki mieszanina jest bogata w dwutlenek węgla, w gazie dominuje dwutlenek siarki. Równowaga pomiędzy CO 2 i SO 2 ustala się w wyniku reakcji: CO 2 + C 2 CO W dolnej części pieca istnieją termodynamiczne warunki przebiegu reakcji w wyniku których powstać mogą związki siarki, takie jak: COS, H 2 S, CS 2. Tworzenie ich można przedstawić następującymi reakcjami [2]: SO + 2 CO COS + CO 2 SO + H 2 + CO H 2 S + CO 2 2 H 2 S + C CS 2 + 2 H 2 Unoszące się wraz gazami do górnych części pieca związki siarki reagują ze składnikami wsadu wg. następujących reakcji:

2 H 2 S + FeO FeS + H 2 O COS + Fe FeS + CO COS + CaO CaS + CO 2 H 2 S + 2 Fe 3 O 4 6 FeO + H 2 + SO 2 COS + 2 Fe 3O 4 6 FeO + CO + SO 2 SO 2 + CaCO 3 + 3 CO CaS + 4 CO 2 Materiały żelazodajne są także źródłem siarki. Jeżeli w materiałach tych znajduje się piryt (FeS 2 ), to zachodzi reakcja z wytworzeniem SO 2 według następujących równań: FeS 2 + 6 Fe 2 O 3 4 Fe 3 O 4 + FeS + SO 2 FeS + 10 Fe 2 O 3 7 Fe 3O 4 + SO 2 Drobne frakcje materiałów żelazonośnych odznaczają się rozwiniętą powierzchnią i dlatego najbardziej pochłaniają siarkę z fazy gazowej na całej wysokości pieca. Najbardziej intensywny proces pochłaniania siarki przez materiały wsadowe zachodzi począwszy od środka szybu do środka spadków. W dolnej części spadków i w górnej części Rys. 1 Rozkład siarki między poszczególne związki w wielkim piecu garu intensywność pochłaniania siarki przez materiały żelazonośne obniża się. W górnych częściach pieca zaczyna się wiązanie siarki w trwałe siarczki. Po osiągnięciu maksimum, zawartość siarki w materiałach żelazodajnych zmniejsza się. Związane jest to z postępującym procesem przechodzenia wsadu w stan plastyczny. Na podstawie obliczeń termodynamicznych można stwierdzić, że po obniżeniu temperatury gazu poniżej 1170 K w gazie gardzielowym mogą występować tylko 2

3 związki siarki: COS i H 2 S. Na rys. 1 przedstawiono rozkład siarki między poszczególne związki w wielkim piecu. 2. Źródła emisji związków siarki W procesie wielkopiecowym głównymi źródłami emisji związków siarki są: miejsca nieuniknionych strat gazu wielkopiecowego, hala lejnicza, technologie utylizacji żużla. 2.1. Emisja związków siarki powodowana stratami gazu wielkopiecowego Straty gazu wielkopiecowego wynikają z warunków technologicznych procesu oraz nieszczelności urządzeń zasypowych i oczyszczających. Wyróżnia się straty gazu: gardzielowego z urządzeń zasypowych podczas załadunku, gardzielowego podczas opróżniania pyłu z odpylników, gardzielowego przy zatrzymaniu i postoju wielkiego pieca, garowego podczas spustu, 2.2. Emisja związków siarki z koryt żużlowych Podczas przepływu żużla korytem z wielkiego pieca do kadzi żużlowej lub komory granulacyjnej, zachodzą procesy utleniania związków siarki z warstwy powierzchniowej żużla, w wyniku których wydziela się dwutlenek siarki. Zachodzące reakcje można zapisać przy pomocy następujących równań sumarycznych: 2 CaS + 3 O 2 2 CaO + 2 SO 2 4 FeS + 7 O 2 2 Fe 2 O 3 + 4 SO 2 siarki. W wyniku reakcji część siarczków z powierzchni żużla utlenia się do dwutlenku

4 2.3. Emisja związków siarki z utylizacji żużla Podstawowym procesem utylizacji żużli wielkopiecowych jest ich granulacja polegająca na działaniu silnego strumienia wody na ciekły żużel. Wywołuje to reakcje siarczków z parą wodną, które można zapisać równaniami: CaS + H 2 O H 2 S + CaO FeS + H 2 O H 2 S + FeO Do atmosfery wydziela się siarkowodór wraz z mieszaniną pary wodnej i powietrza. 2.4. Określenie zawartości związków siarki w gazie gardzielowym i garowym Określenie rodzaju i ilości związków siarki zawartych w gazie gardzielowym i garowym możliwe jest poprzez bezpośredni pomiar lub w oparciu o analizę termodynamiczną siarki w wielkim piecu. W badaniach własnych zastosowano bezpośrednią analizę próbek gazu gardzielowego i garowego. Poboru próbek gazu gardzielowego dokonywano z rurociągu odprowadzającego gaz do oczyszczalni, natomiast poboru próbek gazu garowego dokonywano specjalną sondą znad otworu spustowego. Do określenia stężenia tlenosiarczku węgla zastosowano metodę chromatografii gazowej. Oznaczenia prowadzono przy pomocy chromatografu firmy PYE UNICAM, wyposażonego w detektor płomieniowo - fotometryczny (FPD). Jest to detektor szczególnie przydatny do selektywnego wykrywania i oznaczania związków siarki. Czułość detektora wynosiła 20 pikogramów. 3. Wyniki badań emisji związków siarki powodowanej stratami gazu Sumaryczne straty gazu wielkopiecowego zależą od konstrukcji wielkiego pieca - zwłaszcza jego urządzenia zasypowego. Dla pieca z zamknięciem typu Wurth wynoszą one od 0,03 do 0,35 %. Niższe wartości uzyskuje się przy wyrównywaniu ciśnień za pomocą azotu.

5 Drugim czynnikiem decydującym o wielkości strat gazu gardzielowego jest ilość zatrzymań i postojów pieca. W tablicy 2 przedstawiono obliczone wskaźniki strat gazu gardzielowego i garowego badanych jednostek piecowych w odniesieniu do wielkości produkcji surówki. Wskaźniki strat gazu gardzielowego i garowego Tablica.2 Objętość Straty gazu [m 3 /Mg] pieca [m 3 ] Gardzielowego Garowego 3200 1,44 0,05 W gazie wielkopiecowym (gardzielowym) stwierdzono obecność tylko tlenosiarczku węgla. Średnie stężenie COS w gazie wynosiło od 5 do 20 mg/m 3 [3]. Wyniki pomiarów różnią się od wcześniejszych danych, według których siarka w gazie gardzielowym występowała w postaci SO 2 i H 2 S. Gaz garowy zawierał natomiast tylko dwutlenek siarki, którego stężenie wynosiło od 280 do 380 mg/m 3 [3]. 4. Emisja związków siarki z koryta żużlowego i granulacji żużla Do określenia emisji dwutlenku siarki pochodzącej z utlenienia się siarczków z powierzchni przepływającego żużla zastosowano metodę bilansu masowego siarki w żużlu na początku i końcu rynny spustowej. Oznaczenie zawartości siarki w żużlu prowadzono w oparciu o kulometryczne miareczkowanie. Analizy wykonywano na aparacie Culomat 701 SO, o zakresie pomiarowym wynoszącym od 0,0001 do 100 %. Wyniki analiz zawartości siarki w żużlu oraz podstawowe parametry analizy statystycznej danych przedstawiono w tablicy 2.

6 Wyniki analiz zawartości siarki w żużlu [%] oraz podstawowe parametry analizy statystycznej Tablica 2 Lp. Parametr Początek rynny spustowej Koniec rynny spustowej 1 Liczba danych 15 15 2 Średnia 0,765 0,763 3 Mediana 0,78 0,75 4 Moda 0,78 0,74 5 Średnia geometryczna 0,763 0,762 6 Wariancja 0,004 0,003 7 Odchylenie standardowe 0,061 0,051 8 Błąd standardowy 0,016 0,013 9 Minimum 0,66 0,68 10 Maksimum 0,90 0,83 11 Zakres 0,24 0,15 Obliczona z różnicy bilansowej ilość siarki, która ulega utlenieniu w trakcie przepływu żużla korytem przez halę wielkiego pieca, wynosi 0,002 %. W celu stwierdzenia, czy wartości średnie różnią się w sposób istotny statystycznie, przeprowadzono jednoczynnikową analizę wariancji danych (pakiet oprogramowania Statgraphics). Wyniki obliczeń testów Cochrana, Bartletta i Hartleya wskazują, że zawartość siarki w żużlu na początku i końcu rynny spustowej nie różni się w sposób istotny. Wskazuje to, że emisja dwutlenku siarki w trakcie przepływu żużla przez halę lejniczą nie występuje. Oznaczenia zawartości SO 2, H 2 S i H 2 SO 4 w gazach odlotowych z procesu granulacji żużla wykazały, że jedynym związkiem, którego obecność potwierdzono drogą bezpośrednich pomiarów był siarkowodór. W wyniku badań ustalono, że stężenie siarkowodoru w gazach jest zmienne w czasie trwania granulacji. W przebiegu zmienności można zaobserwować stopniowy wzrost stężenia H 2 S w trakcie procesu do wartości występującej pod koniec procesu. Następnie występuje gwałtowny spadek związany z zakończeniem granulacji. Przebieg zmienności stężenia siarkowodoru w trakcie procesu granulacji przedstawiono na rys. 2.

7 24.92 25 20 16.02 Stê enie H 2S [mg/m 3 ] 15 10 4.23 8.83 4.72 5 0 0-8 min 8-16 min 16-24 min 24-32 min 32-40 min Okres t rwani a granulacji Rys. 2. Zmienność stężenia H 2 S w gazach emitowanych z procesu granulacji Literatura 1. Benesch R., Janowski J., Mazanek E.: Proces wielkopiecowy. Wyd. Śląsk, Katowice 2. Kulikov I.S.: Desulfuracija czuguna. Moskwa 1962. 3. Mazur M. i inni: Określenie wskaźników emisji zanieczyszczeń pyłowo-gazowych dla technologii hutniczych oraz zastosowanych urządzeń pozwalających na ocenę oddziaływania zakładu na środowisko. Praca ZKiOŚ AGH w Krakowie, nr ewid. 5.150.211, 1995, niepublikowana.