Совершенствование технологии переработки отходящих газов печей Ванюкова

• Автор: Платонов, Олег Иванович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 199 с. : ил.

1. Метановая технология переработки сернистых газов
автогенной плавки (литературный обзор)
1.1. Факторы формирования отходящего газа печи Ванюкова
1.2. Термодинамика высокотемпературного восстановления
сернистого газа
1.3. Термодинамика низкотемпературной конверсии сернистого газа
1.4. Кинетика восстановления диоксида серы метаном
1.5. Анализ схем переработки металлургических сернистых газов
2. Исследование характеристик отходящего газа печи Ванюкова
2.1. Методика анализа состава отходящего газа ПВ
2.2. Анализ характеристик отходящего газа ПВ-3 М3 НГМК
2.3. Дожиг элементарной серы внутри печи Ванюкова
2.4. Повышение эффективности котла-утилизатора отходящих газов автогенной плавки
3. Разработка промышленной технологии восстановления газа ПВ
3.1. Анализ проблем метанового восстановления сернистого газа
3.2. Опытно-промышленные испытания процесса термического восстановления газа ПВ метаном
3.3. Технология взрывобезопасного восстановления кислородсодержащего сернистого газа метаном
4. Оптимизация переработки восстановленного газа
4.1. Исследования факторов каталитической конверсии восстановленного металлургического газа
4.2. Моделирование температурной зависимости Клаусконверсии на алюмооксидном катализаторе

4.3. Кинетика регенерации алюмооксидных катализаторов
процесса Клауса
4.4. Факторы эффективности конденсации серы
5. Разработка перспективной схемы получения серы из отходящих газов печей Ванюкова
5.1. Термодинамика внутри- и внепечного восстановления газов автогенной плавки
5.2. Выбор температуры восстановления газа ПВ
5.3. Перспективная схема переработки сернистого газа ПВ на Медном заводе ОАО ГМК «Норильский никель»
6. Заключение
Литература
Приложение

В настоящее время проблема утилизации диоксида серы металлургических газов, особенно концентрированных по SO2, газов автогенной плавки, крайне обострилась ввиду возросших требований по охране воздушного бассейна [1]. Традиционный путь утилизации газов цветной металлургии сдерживается сокращением потребления серной кислоты. Рост тарифов на железнодорожные перевозки ещё больше обостряет эту проблему для удалённых предприятий Кольского полуострова и Урала.
Отсутствие эффективной технологии утилизации отходящего сернистого газа, образующегося при переработке сульфидных руд, является одним из факторов, определяющих технико-экономические перспективы развития печей Ванюкова (ПВ) при достаточной освоенности в металлургии самого процесса плавки Ванюкова [2] и его потенциальные резервы [3]. Особенно проблема утилизации сернистых газов актуальна для металлургических предприятий Заполярного филиала (ЗФ) ОАО «Горно-металлургическая компания «Норильский никель» (ГМК «НН»), географическое размещение которых в Норильском промышленном районе (НИР) определяет повышенные нормативы «экологических» платежей, увеличивающие себестоимость основной продукции. Высокая стоимость капитального строительства в НПР, не дающая реализовать здесь, например капиталоёмкую схему переработки газов медеплавильного производства фирмы Asarco (American Smelting and Refining Company) [4,5], ещё более усугубляет проблему.
Путь уменьшения выбросов диоксида серы при переработке сульфидных руд за счёт вывода серы из металлургического цикла на стадии обогащения себя исчерпал, поскольку достигнутые показатели удельных (на тонну

расхода дутья позволяют замкнуть систему уравнений (23), разрешив её относительно неизвестных: С0; [8]0; [8О2]0. Необходимым условием
корректного решения этой системы является синхронность используемых экспериментальных данных, что потребовало предварительных методических исследований формы спектра вариаций расхода и состава отходящего газа.
Сопоставление измеренных концентраций кислорода и диоксида серы в отходящем газе с загрузкой ПВ-З показало, что моменты резкого увеличения загрузки характеризуются повышенными подсосами воздуха, проявляющимися соответствующими бросками концентраций [802]( и [02]( в газе. Этот эффект, при практически неизменном режиме дутья, очевидно, вызван конструкцией узла загрузки (течек), не обеспечивающей газоплотности. При этом вариации объёма отходящего газа "отслеживают" колебания загрузки шихты в печь, сглаживая последние и отставая от них на ~7 мин.
Исследованиями динамики состава и объёма отходящего газа, выполненными в целевых экспериментах на ПВ-З М3, установлено, что концентрации кислорода и диоксида серы в отходящем газе ПВ-З изменяются синхронно в противофазе; количественное сравнение даёт коэффициент их взаимной корреляции (Гц=-0,92), что однозначно указывает на причину вариаций состава: подсосы воздуха в тракте эвакуации газа и внутри самой печи [28,29]. Спектры вариаций состава отходящего газа ПВ-З, при отсутствии системы контроля достаточного временного разрешения, исследовались [28,29] по специально разработанной методике, использованной нами первоначально при анализе вариаций восстановленного газа [135].
Согласно этой методики [28,29] амплитуда вариаций оценивалась относительной величиной Бщ- среднеквадратичного отклонения исследуемой газовой компоненты т от её среднего значения в данной последовательности (серии) из N измерений. При этом спектр вариаций концентрации каждой газовой компоненты, т.е. амплитуды колебаний её концентрации в