Гідраксід натрыю (NaOH) адыгрывае цэнтральную ролю ў працэсе ачысткі дымавых газаў, які выкарыстоўваецца ў кіслародна-кіслароднай вытворчасці сталі. У гэтых сістэмах NaOH дзейнічае як абсорбент, эфектыўна нейтралізуючы кіслыя газы, такія як дыяксід серы (SO₂), аксіды азоту (NOx) і вуглякіслы газ (CO₂). Падтрыманне аптымальнай канцэнтрацыі NaOH увадкасць для чысткімае важнае значэнне для эфектыўных метадаў ачысткі дымавых газаў і з'яўляецца краевугольным каменем тэхналогій ачысткі дымавых газаў, якія выкарыстоўваюцца на сталеліцейных заводах.
Дакладнае вымярэнне і кантроль канцэнтрацыі NaOH непасрэдна ўплываюць як на эфектыўнасць працэсу, так і на кантроль выкідаў. Калі доза каўстыка занадта нізкая, хуткасць выдалення кіслотных газаў зніжаецца, што стварае рызыку парушэння патрабаванняў рэгулявання і павелічэння канцэнтрацыі выкідаў. Лішак NaOH не толькі прыводзіць да марнавання хімічных рэчываў, але і стварае непатрэбныя пабочныя прадукты, што павялічвае як выдаткі, так і адказнасць за навакольнае асяроддзе. Даследаванні эфектыўнасці паказалі, што, напрыклад, 5% раствор NaOH у двухступеньчатых распыляльных вежах дазваляе выдаляць да 92% SO₂, а ўдасканаленні працэсу, такія як даданне гіпахларыту натрыю, яшчэ больш паляпшаюць хуткасць улоўлівання забруджвальных рэчываў.
Асноўны працэс вытворчасці сталі ў кіслароднай печы: этапы і кантэкст
Агляд працэсу кіслароднай печы (BOF)
Базавы працэс вытворчасці сталі ў кіслароднай печы прадугледжвае хуткае пераўтварэнне расплаўленага чыгуну і сталёвага лому ў высакаякасную сталь. Працэс пачынаецца з загрузкі ў канвертар расплаўленага чыгуну (які вырабляецца ў даменнай печы шляхам выплаўкі жалезнай руды з выкарыстаннем коксу і вапняку) і да 30% сталёвага лому па вазе. Лом дапамагае ў кантролі тэмпературы і перапрацоўцы ўнутры сістэмы.
Выраб сталі кіслародам
*
Вадзяная фурма ўпырсквае кісларод высокай чысціні ў гарачы метал. Гэты кісларод непасрэдна рэагуе з вугляродам і іншымі прымешкамі, акісляючы іх. Асноўныя рэакцыі ўключаюць C + O₂ з утварэннем CO і CO₂, Si + O₂ з утварэннем SiO₂, Mn + O₂ з утварэннем MnO і P + O₂ з утварэннем P₂O₅. Для захопу гэтых аксідаў дадаюцца вапнавыя або даламітавыя флюсы, утвараючы асноўны шлак. Шлак плавае над расплаўленай сталлю, спрыяючы аддзяленню і выдаленню забруджванняў.
Фаза ўдзімання хутка награвае шыхту; лом плавіцца і старанна змешваецца, забяспечваючы аднастайны склад. Звычайна гэты працэс доўжыцца 30–45 хвілін, вырабляючы да 350 тон сталі на партыю на сучасных аб'ектах.
Пасля прадзімання хімічны склад сталі часта карэктуецца на ўстаноўках другаснай рафінацыі для дасягнення дакладных патрабаванняў. Затым сталь разліваецца ў машыны бесперапыннага ліцця для вытворчасці слябоў, загатовак або блюмаў. Наступная гарачая і халодная пракатка надае гэтым вырабам форму для прымянення ў такіх галінах, як аўтамабілебудаванне і будаўніцтва. Важным пабочным прадуктам з'яўляецца шлак, які выкарыстоўваецца ў цэментнай прамысловасці і інфраструктуры.
Экалагічныя наступствы і выкіды
Вытворчасць сталі ў канвертарным метадзе з'яўляецца энергаёмістай і ўтварае значную колькасць дымавых газаў і цвёрдых часціц. Асноўныя выкіды ўзнікаюць у выніку акіслення вугляроду (CO₂), механічнага перамешвання і выпарэння матэрыялу падчас прадзімання кіслароду.
CO₂— асноўны парніковы газ, які ўтвараецца ў выніку рэакцый абязуглероджвання. Колькасць выкідаў CO₂ залежыць ад утрымання вугляроду ў гарачым метале, долі дададзенага лому і працоўнай тэмпературы. Выкарыстанне большай колькасці перапрацаванага лому можа скараціць выкіды CO₂, але можа запатрабаваць карэкціроўкі для падтрымання якасці сталі і цеплавога балансу працэсу.
Выкіды цвёрдых часціцўключаюць дробныя аксіды металаў, рэшткі флюсу і пыл ад зарадкі або нарэзкі. Гэтыя часціцы падлягаюць строгаму рэгуляцыйнаму кантролю, які патрабуе пастаяннага маніторынгу і тэхналогій ліквідацыі выкідаў.
Дыяксід серы (SO₂)паходзіць галоўным чынам з серы ў расплаўленым чыгуне. Кантрольныя рашэнні павінны ўлічваць абмежаваную эфектыўнасць выдалення на першасных стадыях працэсу і патэнцыйнае ўтварэнне кіслотных дажджоў пры іх скідзе без апрацоўкі.
Сучасныя аперацыі з перапрацоўкай кіслароду выкарыстоўваюць інтэграваныя рашэнні па кантролі выкідаў:
- Сістэмы ачысткі дымавых газаў (напрыклад, мокрае акісленне вапняку, паўсухая распыляльная сушка вапны) накіраваны на выдаленне SO₂ і дазваляюць пераўтварыць яго ў карысныя пабочныя прадукты, такія як гіпс.
- Перадавыя тэхналогіі ачысткі дымавых газаў, тканевыя фільтры і ўпырскванне сухога сарбенту памяншаюць выкіды цвёрдых часціц.
- Усё часцей разглядаюцца варыянты ўлоўлівання і секвестрацыі CO₂, прычым такія тэхналогіі, як амінная ачыстка і мембраннае аддзяленне, ацэньваюцца на прадмет эканамічнай эфектыўнасці.
Эфектыўныя метады ачысткі дымавых газаў абапіраюцца на маніторынг у рэжыме рэальнага часу і карэкціроўку працэсу. Разгортванне анлайн-інструментаў маніторынгу канцэнтрацыі шчолачаў, у тым лікувымяральнікі канцэнтрацыі каўстычнай содыі анлайн-вымяральнікі канцэнтрацыі, такія як Lonnmeter, забяспечваюць эфектыўную ачыстку дымавых газаў і выкананне нормаў выкідаў. Выкарыстоўваючы гэтыя тэхналогіі, BOF-ўстаноўкі могуць дасягнуць больш чым 69% скарачэння выкідаў SO₂ і цвёрдых часціц, падтрымліваючы выкананне заканадаўчых актаў і ахову навакольнага асяроддзя.
Ачыстка дымавых газаў у працэсе кіслароднай печы
Мэта і асновы ачысткі дымавых газаў
Ачыстка дымавых газаў — гэта сістэмы і метады, прызначаныя для выдалення дыяксіду серы (SO₂) і іншых кіслотных кампанентаў з адпрацаваных газаў, якія ўтвараюцца падчас працэсу вытворчасці сталі ў кіслародна-кіслароднай печы (КБП). Асноўная мэта — скарачэнне забруджвання атмасферы і выкананне нарматыўных абмежаванняў па выкідах серы і іншых рэчываў. У вытворчасці сталі гэтыя працэсы ачысткі дапамагаюць мінімізаваць уздзеянне на навакольнае асяроддзе забруджвальных рэчываў, якія вылучаюцца ў паветры падчас акіслення расплаўленага жалеза і розных флюсаў.
Хімічны прынцып ачысткі дымавых газаў заключаецца ў пераўтварэнні газападобнага SO₂ у бясшкодныя або зручныя для апрацоўкі злучэнні шляхам рэакцыі газу са шчолачнымі сарбентамі ў воднай або цвёрдай фазах. Асноўная рэакцыя пры вільготнай ачыстцы на аснове NaOH:
- SO₂ (газ) раствараецца ў вадзе з утварэннем сярністай кіслаты (H₂SO₃).
- Затым сярністая кіслата рэагуе з гідраксідам натрыю (NaOH), утвараючы сульфіт натрыю (Na₂SO₃) і ваду.
- SO₂ (г) + H₂O → H₂SO₃ (водн.)
- H₂SO₃ (водны) + 2 NaOH (водны) → Na2SO₃ (водны) + 2 H₂O
Гэтая хуткая, высокаэкзатэрмічная нейтралізацыя забяспечвае сістэмам NaOH высокую эфектыўнасць выдалення. Пры ачыстцы на аснове вапняку або вапны пераважаюць наступныя рэакцыі:
- CaCO₃ або Ca(OH)₂ рэагуе з SO₂, утвараючы сульфіт кальцыю, а пры прымусовым акісленні — сульфат кальцыю (гіпс).
- CaCO₃ + SO₂ → CaSO₃
- CaSO₃ + ½O₂ + 2H₂O → CaSO₄·2H₂O
Эфектыўнасць гэтых рэакцый ачысткі залежыць ад канцэнтрацыі сарбенту, кантакту газу з вадкасцю, тэмпературы і спецыфічных характарыстык патоку дымавых газаў BOF.
Тыпы стратэгій ачысткі дымавых газаў пры вытворчасці сталі
Сістэмы вільготнай ачысткі з выкарыстаннем каўстычнай соды (NaOH) і вапнякова-вапнавай суспензіі з'яўляюцца эталонам для метадаў ачысткі дымавых газаў BOF. NaOH пераважна выкарыстоўваецца дзякуючы сваёй высокай шчолачнасці і хуткай кінетыцы рэакцыі, што дазваляе дасягаць амаль поўнага выдалення SO₂ у кантраляваных умовах. Аднак ён даражэйшы ў параўнанні з вапнай або вапняком. Гэтыя традыцыйныя сістэмы на аснове кальцыя застаюцца стандартнымі, звычайна дасягаючы эфектыўнасці 90-98% пры аптымізацыі параметраў працэсу.
Пры мокрым ачышчэнні з выкарыстаннем вапняку або вапны сістэма звычайна прадугледжвае паток газу ўверх праз насадкавыя або распыляльныя вежы, у той час як пульпа цыркулюе для забеспячэння належнага кантакту газу і вадкасці. Утвораны сульфіт або сульфат выдаляецца з працэсу, а гіпс з'яўляецца асноўным пабочным прадуктам у вапнава-вапняковых сістэмах.
Распыляльна-сухая ачыстка газаў выкарыстоўвае распыленыя кроплі пульпы або ўпырскванне сухога сарбенту (DSI) для непасрэднай ачысткі газаў у паўсухіх умовах. Trona, гашаная вапна і вапняк з'яўляюцца распаўсюджанымі сарбентамі. Trona дасягае найвышэйшай хуткасці выдалення SO₂ сярод іх (да 94%), але вапна і вапняк з'яўляюцца надзейнымі і эканамічнымі альтэрнатывамі для большасці сталеліцейных заводаў. Распыляльна-сухія сістэмы вядомыя меншым спажываннем вады, больш лёгкай мадэрнізацыяй і гнуткасцю для выдалення розных забруджвальных рэчываў, у тым ліку часціц і ртуці.
Механічна, скрабаванне на аснове NaOH працуе па прынцыпе вадкаснай хіміі, што дазваляе пазбегнуць утварэння цвёрдых пабочных прадуктаў і спрыяе больш простай ачыстцы сцёкавых вод. У адрозненне ад гэтага, сістэмы з вапнай/вапняком абапіраюцца на паглынанне пульпы, у выніку чаго ўтвараецца гіпс, які патрабуе далейшай апрацоўкі або ўтылізацыі. Сухое распыленне аб'ядноўвае паглынанне ў газавай і вадкай фазах, прычым высушаныя прадукты рэакцыі збіраюцца ў выглядзе дробных цвёрдых часціц.
Для параўнання, NaOH прапануе:
- Выдатная рэактыўнасць і кантроль працэсу.
- Няма цвёрдых адходаў, што спрашчае кіраванне навакольным асяроддзем.
- Больш высокі кошт рэагентаў, што робіць яго менш прывабным для маштабнага прымянення, але ідэальным там, дзе патрабуецца максімальнае выдаленне SO₂ або ўтылізацыя цвёрдых пабочных прадуктаў праблематычная.
Метады з вапняком/вапнай:
- Меншыя выдаткі на рэагенты.
- Добра наладжаная праца, лёгкая інтэграцыя з гіпсавай валарызацыяй.
- Патрабуюцца надзейныя сістэмы апрацоўкі пульпы і пабочных прадуктаў.
Сістэмы распыляльнай і сухой сарбенцыі:
- Аперацыйная гнуткасць.
- Патэнцыйна больш высокая эфектыўнасць з trona, хоць кошт і пастаўкі могуць абмяжоўваць практычнае ўкараненне.
Інтэграцыя ачысткі NaOH у аперацыі BOF
Скруберныя ўстаноўкі NaOH інтэгруюцца ніжэй па плыні ад асноўных пунктаў збору адпрацаваных газаў BOF, часта пасля папярэдніх этапаў выдалення пылу, такіх як электрастатычныя фільтры або рукаўныя фільтры. Дымавыя газы астуджаюцца перад трапленнем у скруберную вежу, дзе яны кантактуюць з цыркулюючым растворам NaOH. Сцёкавыя воды пастаянна кантралююцца на наяўнасць шчолачаў з выкарыстаннем такіх інструментаў, як онлайн-вымяральнік канцэнтрацыі, вымяральнік канцэнтрацыі каўстычнай соды і сістэм, прызначаных для онлайн-маніторынгу канцэнтрацыі шчолачаў, напрыклад, Lonnmeter, што забяспечвае аптымальнае выкарыстанне рэагентаў і эфектыўнасць улоўлівання SO₂.
Размяшчэнне скрубера з NaOH мае вырашальнае значэнне; скруберная вежа павінна быць размешчана такім чынам, каб спраўляцца з максімальным патокам газу і падтрымліваць дастатковы час кантакту. Сцёкавыя воды са скрубера звычайна накіроўваюцца ў сістэму нейтралізацыі або рэкуперацыі, што мінімізуе нагрузку на навакольнае асяроддзе і спрыяе патэнцыйнаму паўторнаму выкарыстанню вады.
Інтэграцыя ачысткі NaOH у працэс кіслароднай печы павышае агульную эфектыўнасць працэсу за кошт:
- Значнае скарачэнне выкідаў SO₂.
- Ліквідацыя цвёрдых адходаў ад ачысткі дымавых газаў, аптымізацыя выканання тэхналогій ачысткі дымавых газаў і новых правілаў.
- Дазваляе карэктаваць працэс у рэжыме рэальнага часу праз вымярэнне канцэнтрацыі NaOH у рэжыме рэальнага часу, што гарантуе падтрыманне зададзеных значэнняў для выдалення SO₂.
Гэтая інтэграцыя падтрымлівае комплексны працэс дэсульфурызацыі дымавых газаў. Яна вырашае праблемы выкідаў, уласцівыя вытворчасці сталі ў кіслароднай печы, забяспечваючы надзейныя, адаптыўныя метады ачысткі дымавых газаў, якія добра адпавядаюць сучасным рэгулятыўным і эксплуатацыйным патрабаванням. Укараненне перадавых сістэм маніторынгу канцэнтрацыі шчолачаў у рэжыме рэальнага часу дадаткова аптымізуе выкарыстанне NaOH, прадухіляе празмернае дазаванне хімікатаў і гарантуе, што сістэма кантролю выкідаў працуе ў строгіх межах устаноўленых абмежаванняў.
Вымярэнне канцэнтрацыі NaOH: значэнне і метады
Крытычная роля маніторынгу канцэнтрацыі NaOH
ДакладныВымярэнне канцэнтрацыі NaOHмае жыццёва важнае значэнне ў працэсе кіслароднага канвертара (BOF), асабліва для працэсу ачысткі дымавых газаў. Эфектыўны кантроль дазоўкі NaOH непасрэдна ўплывае на эфектыўнасць выдалення SO₂. Калі раствор каўстычнай соды занадта слабы, улоўліванне SO₂ зніжаецца, што прыводзіць да павелічэння выкідаў з дымавой трубы і рызыкі невыканання экалагічных нормаў. З іншага боку, празмерная дазоўка NaOH павялічвае выдаткі на рэагенты і стварае эксплуатацыйныя адходы, дадаючы нагрузку на ачыстку сцёкавых вод і апрацоўку матэрыялаў.
Няправільная канцэнтрацыя NaOH парушае ўвесь працэс ачысткі дымавых газаў. Недастатковая канцэнтрацыя выклікае прарыўныя здарэнні, калі SO₂ праходзіць праз скруббер без апрацоўкі. Празмерная канцэнтрацыя марнуе рэсурсы і ўтварае пабочныя прадукты, якіх можна пазбегнуць, — сульфат натрыю і карбанат, што ўскладняе далейшую ачыстку адходаў. Абодва сцэнарыі могуць паставіць пад пагрозу выкананне абмежаванняў па якасці паветра і павялічыць эксплуатацыйныя выдаткі сталеліцейнага завода.
Тэхналогія онлайн-вымярэння канцэнтрацыі
Інтэрнэт-канцэнтрацыйныя вымяральнікі, у тым ліку вымяральнік канцэнтрацыі каўстычнай соды Lonnmeter, змяняюць метады ачысткі дымавых газаў, забяспечваючы бесперапынны маніторынг у рэжыме рэальнага часу. Гэтыя прыборы працуюць, вымяраючы альбо pH, альбо праводнасць, альбо абодва паказчыкі; кожны метад мае пэўныя перавагі.
Інтэрнэт-датчыкі ўсталёўваюцца непасрэдна ў лініі рэцыркуляцыі спірту або рэзервуары. Ключавыя моманты інтэграцыі ўключаюць:
- pH-электроды (шкляныя або цвёрдацельныя) для непасрэднага адсочвання шчолачнасці.
- Зонды праводнасці (электроды з нержавеючай сталі або каразійна-ўстойлівых сплаваў) для больш шырокага вымярэння іоннага ўтрымання.
- Праводка выхаднога сігналу або сеткавыя злучэнні для інтэграцыі ў размеркаваную сістэму кіравання заводам, што дазваляе аўтаматызаваць дазаванне.
Перавагі онлайн-вымярэння канцэнтрацыі NaOH ўключаюць:
- Бесперапынны, неспынны збор дадзеных.
- Неадкладнае выяўленне знясілення або перадазіроўкі NaOH.
- Зніжэнне частаты ручнога адбору проб і працаёмкасці.
- Палепшаны кантроль працэсу, бо дадзеныя ў рэжыме рэальнага часу дазваляюць дынамічна карэктаваць дазоўку каўстычнай соды ў залежнасці ад рэальных патрэб.
Прамысловая практыка паказвае, што спалучэнне абодвух тыпаў датчыкаў у Lonnmeter або падобных мультысенсарных платформах павышае надзейнасць маніторынгу канцэнтрацыі шчолачаў у рэжыме рэальнага часу. Гэты інтэграваны падыход зараз з'яўляецца цэнтральным у сучасных тэхналогіях ачысткі дымавых газаў, асабліва ў буйнамаштабных і высокаварыяльных аперацыях, такіх як базавы працэс вытворчасці сталі ў кіслароднай печы.
Найлепшыя практыкі кантролю і падтрымання канцэнтрацыі NaOH
Правільная каліброўка і абслугоўванне маюць важнае значэнне для дакладных вымярэнняў у рэжыме рэальнага часу. Датчыкі патрабуюць рэгулярнай каліброўкі — pH-метры павінны быць адкалібраваны ў двух або больш кантрольных кропках з выкарыстаннем сертыфікаваных буферных раствораў, якія знаходзяцца ў межах чаканага дыяпазону pH. Вымяральнікі праводнасці павінны быць адкалібраваны па стандартных растворах з вядомай іоннай сілай.
Практычны графік тэхнічнага абслугоўвання ўключае ў сябе:
- Рэгулярныя візуальныя праверкі і чыстка для прадухілення забруджвання або асадка ад карбанату або сульфату натрыю.
- Праверка электроннай рэакцыі і перакаліброўка пасля любых хімічных або фізічных уздзеянняў.
- Планавая замена элементаў датчыкаў з рэкамендаванымі вытворцам інтэрваламі, з улікам тыповага зносу з-за высокаагрэсіўнага асяроддзя.
Ліквідацыя распаўсюджаных праблем:
- Зрушэнне датчыка часта з'яўляецца вынікам сукупнага забруджвання або дэградацыі з узростам; паўторная каліброўка звычайна можа аднавіць дакладнасць.
- Абрастанні ад пабочных прадуктаў працэсу, такіх як сульфат натрыю, патрабуюць хімічнай ачысткі або механічнага выдалення.
- Перашкоды ад іншых раствораных соляў, якія могуць ілжыва павышаць праводнасць, кантралююцца шляхам перыядычных лабараторных праверак і выбару адпаведных алгарытмаў кампенсацыі ўнутры вымяральніка.
Забеспячэнне стабільнай якасці рэагентаў азначае кантроль чысціні і ўмоў захоўвання ўваходнага NaOH, каб прадухіліць паглынанне CO₂ (які ўтварае карбанат натрыю і зніжае эфектыўную трываласць каўстычнай сумесі). Рэгулярныя праверкі паставак і дакументацыя гарантуюць, што ў працэсе заўсёды выкарыстоўваюцца рэагенты ў адпаведнасці са спецыфікацыямі, што спрыяе як прадукцыйнасці працэсу, так і адпаведнасці нарматыўным патрабаванням.
Гэтыя падыходы ляжаць у аснове надзейнага вымярэння канцэнтрацыі NaOH і бесперапыннай працы ў складаных працэсах дэсульфурызацыі дымавых газаў, якія з'яўляюцца цэнтральнымі для асноўных этапаў працэсу вытворчасці сталі ў кіслароднай печы.
Базавая кіслародная печ
*
Аптымізацыя ачысткі дымавых газаў з дапамогай NaOH пры вытворчасці сталі
Стратэгіі кіравання працэсамі
Прамысловыя працэсы ачысткі дымавых газаў у кіслародна-кіслароднай сталі залежаць ад дакладнага дазавання NaOH для эфектыўнага выдалення дыяксіду серы (SO₂) і аксідаў азоту (NOₓ). Аўтаматызаваныя сістэмы дазавання інтэгруюць дадзеныя ў рэжыме рэальнага часу з анлайн-вымяральнікаў канцэнтрацыі, такіх як Lonnmeter, што дазваляе бесперапынна кантраляваць канцэнтрацыю шчолачы. Гэтыя сістэмы імгненна рэгулююць хуткасць увядзення NaOH, падтрымліваючы мэтавыя канцэнтрацыі для аптымізацыі нейтралізацыі газу і мінімізацыі страт хімічных рэчываў.
Экалагічныя перавагі
Мокрая ачыстка з дапамогай NaOH пры строгім кантролі дазваляе дасягаць выдалення да 92% SOx з 5% растворам NaOH, што даказана ў параўнальных даследаваннях маштабу завода. Гэтая тэхналогія часта спалучаецца з NaOCl, што павышае хуткасць выдалення некалькіх забруджвальных рэчываў, прычым некаторыя сістэмы дасягаюць эфектыўнасці 99,6% для SOx і значнага скарачэння выкідаў NOx. Такая прадукцыйнасць адпавядае кліматычным абавязацельствам сталеліцейнага сектара ў адпаведнасці з мэтамі Парыжскага пагаднення, спрашчаючы праверку трэцімі асобамі і сертыфікацыю адпаведнасці для вытворцаў сталі. Маніторынг у рэжыме рэальнага часу і аўтаматызаванае дазаванне таксама спрыяюць хуткаму выяўленню і выпраўленню нестандартнай апрацоўкі газаў, прадухіляючы парушэнні рэгулявання і дарагія штрафы.
Эфектыўнасць выдаткаў і эксплуатацыі
Дакладнае вымярэнне канцэнтрацыі NaOH з дапамогай прылад для маніторынгу канцэнтрацыі шчолачаў у рэжыме рэальнага часу, такіх як канцэнтраметры каўстычнай соды Lonnmeter, значна павышае эфектыўнасць выдаткаў і эксплуатацыі ў асноўным працэсе кіслароднай печы. Аўтаматызаваныя сістэмы дазавання дакладна рэгулююць выкарыстанне рэагентаў, непасрэдна зніжаючы выдаткі на хімічныя рэчывы, пазбягаючы празмернага або недастатковага дазавання. Прамысловыя даследаванні паслядоўна паказваюць эканомію хімічных рэчываў да 45%, калі дазаванне рэгулюецца з дапамогай вымярэнняў у рэжыме рэальнага часу.
Гэтыя аперацыйныя стратэгіі таксама мінімізуюць знос абсталявання і скарачаюць час прастою. Прагназуемае тэхнічнае абслугоўванне, якое забяспечваецца пастаянным маніторынгам, забяспечвае ранняе папярэджанне аб адхіленнях і анамаліях працэсу, што дазваляе планаваць мерапрыемствы па тэхнічным абслугоўванні да таго, як абсталяванне адхіляецца. Такія метады, як цеплаграфічныя выпрабаванні і аналіз вібрацыі, падаўжаюць тэрмін службы абсталявання. Заводы паведамляюць аб эканоміі выдаткаў на тэхнічнае абслугоўванне на 8–12% у параўнанні з прафілактычнымі падыходамі і да 40% у параўнанні з рэактыўнымі рамонтамі. У выніку асноўныя этапы працэсу вытворчасці сталі ў кіслароднай печы становяцца больш устойлівымі, са зніжэннем рызыкі незапланаваных прыпынкаў, павышэннем бяспекі і надзейным выкананнем патрабаванняў нарматыўных актаў. Выкарыстанне гэтых метадаў кіравання працэсамі і ачысткі дымавых газаў дазваляе вытворцам сталі эфектыўна балансаваць экалагічныя і эканамічныя мэты.
Агульныя праблемы і рашэнні пры вымярэнні канцэнтрацыі NaOH
Дакладнае вымярэнне канцэнтрацыі NaOH у працэсе кіслароднай печы мае вырашальнае значэнне для эфектыўнай ачысткі дымавых газаў, кантролю працэсу і выканання стандартаў якасці сталі. Трыма пастаяннымі праблемамі з'яўляюцца перашкоды ад іншых хімічных рэчываў, забруджванне датчыкаў і неабходнасць скарачэння колькасці задач па ручным адборы проб.
Кіраванне перашкодамі ад іншых хімічных рэчываў у дымавых газах
У працэсе ачысткі дымавых газаў для нейтралізацыі кіслотных забруджвальных рэчываў звычайна выкарыстоўваецца NaOH. Аднак прысутнасць іншых іонаў, такіх як сульфаты, хларыды і карбанаты, можа змяніць фізічныя ўласцівасці ачышчальнай вадкасці і ўскладніць вызначэнне канцэнтрацыі.
- Фізічнае ўмяшанне:Гэтыя іённыя забруджвальнікі могуць змяняць шчыльнасць або глейкасць раствора, што непасрэдна ўплывае на вымярэнні, атрыманыя з дапамогай анлайн-вымяральнікаў канцэнтрацыі на аснове шчыльнасці, такіх як Lonnmeter. Напрыклад, падвышаны ўзровень растворанага SO₂ можа рэагаваць з утварэннем сульфіту натрыю, скажаючы паказанні канцэнтрацыі NaOH, калі вымяральнікі не адкалібраваны або не кампенсаваны для шматкампанентных раствораў.
- Рашэнне:Сучасныя прылады Lonnmeter маюць перадавыя алгарытмы дыскрымінацыі шчыльнасці і тэмпературную кампенсацыю, якія мінімізуюць памылкі з-за суіснавання перашкодных рэчываў. Рэгулярная каліброўка па вядомых стандартах з падобнымі профілямі прымешак яшчэ больш павышае дакладнасць вымярэнняў для этапаў працэсу BOF, якія ўключаюць хімічна складаныя патокі дымавых газаў. Інтэграцыя некалькіх хімічных датчыкаў таксама дапамагае ізаляваць паказанні NaOH для дакладнага кантролю рэагентаў.
Ліквідацыя забруджвання датчыкаў і падтрыманне дакладнасці вымярэнняў
Забруджванне адбываецца, калі на паверхнях датчыкаў назапашваюцца часціцы, асадкі або пабочныя прадукты рэакцыі. У жорсткіх умовах ачысткі дымавых газаў BOF датчыкі падвяргаюцца ўздзеянню часціц, накіпу ад соляў і глейкіх рэшткаў, што прыводзіць да памылковых паказанняў і праблем з абслугоўваннем.
- Тыповыя крыніцы забруджвання:Такія асадкі, як карбанат кальцыю і аксіды жалеза, могуць пакрываць вібруючы элемент датчыка, прыгнятаючы яго рэзанансную рэакцыю і прыводзячы да нізкіх або дрэйфуючых паказанняў. Назапашванне ліпкага каўстычнага асадка яшчэ больш пагаршае стабільнасць сігналу.
- Рашэнне:Канцэнтраметры Lonnmeter распрацаваны з гладкімі, устойлівымі да карозіі паверхнямі і маюць пратаколы ачысткі, такія як прамыванне на месцы і ультрагукавое перамешванне, для прадухілення назапашвання. Запланаваныя аўтаматычныя цыклы ачысткі можна праграмаваць з дапамогай логікі сістэмы кіравання, што значна павялічвае тэрмін службы датчыка і забяспечвае стабільную дакладнасць. Убудаваная дыягностыка папярэджвае аператараў аб зруху каліброўкі або забруджванні, запускаючы прафілактычнае тэхнічнае абслугоўванне без неабходнасці частых ручных праверак.
Скарачэнне ручной працы па адборы проб і аналізе
Традыцыйнае вымярэнне канцэнтрацыі NaOH часта абапіраецца на ручны адбор проб і лабараторнае тытраванне. Гэты падыход займае шмат часу, схільны да памылак і прыводзіць да затрымак у справаздачнасці, што перашкаджае карэкціроўцы працэсу ў рэжыме рэальнага часу, неабходнай на крытычных этапах вытворчасці сталі.
- Недахопы ручнога адбору проб:Кампаніі па адборы проб парушаюць працоўны працэс, ствараюць рызыку ўздзеяння небяспечных хімічных рэчываў і падаюць дадзеныя са значным затрымкай, што падрывае жорсткі кантроль над метадамі ачысткі дымавых газаў.
- Рашэнне:Інтэграцыя анлайн-маніторынгу канцэнтрацыі шчолачы Lonnmeter непасрэдна ў ПЛК або размеркаваныя сістэмы кіравання (РСК) дазваляе атрымліваць зваротную сувязь у рэжыме рэальнага часу для аўтаматычнага дазавання рэагентаў і выяўлення канчатковых кропак. Гэтыя вымяральнікі канцэнтрацыі каўстычнай соды бесперапынна перадаюць журналы дадзеных у дыспетчарскую, што ліквідуе руцінную працу і дазваляе аператарам засяродзіцца на стратэгічным кантролі. Працэсная дакументацыя пацвярджае, што такія анлайн-сістэмы вымярэння канцэнтрацыі скарачаюць працу па адборы проб больш чым на 80%, адначасова падтрымліваючы тэхналогіі ачысткі дымавых газаў для забеспячэння адпаведнасці патрабаванням і аднастайнасці прадукцыі.
Рэальныя сталеліцейныя заводы, якія працуюць у сучасных канвертарных камерах, цяпер залежаць ад перадавых вымяральных рашэнняў, у тым ліку прылад Lonnmeter, для вырашэння гэтых праблем, падтрымліваючы надзейную дэсульфурызацыю дымавых газаў і аптымізуючы выкарыстанне шчолачы.
Парады па інтэграцыі для бесперабойнага кіравання працэсамі і дадзенымі
Паспяховае вымярэнне канцэнтрацыі NaOH у рэжыме рэальнага часу залежыць ад надзейнай інтэграцыі з сістэмамі кіравання працэсамі. Падключыце канцэнтраметры да сістэм DCS, PLC або SCADA для цэнтралізаванага маніторынгу і кіравання. Перад выкарыстаннем у аўтаматызацыі працэсаў або кіраванні сігналізацыяй пераканайцеся, што сігналы датчыкаў правільна маштабуюцца і правераны. Наладзьце сігналізацыі высокай/нізкай канцэнтрацыі, каб падштурхнуць аператара да дзеянняў пры адхіленнях у дазаванні каўстычнай соды для тэхналогій ачысткі дымавых газаў.
Каб забяспечыць надзейнасць дадзеных:
- Выконвайце перыядычныя калібровачныя працэдуры з выкарыстаннем сертыфікаваных эталонных раствораў.
- Укараніць аўтаматызаваную рэгістрацыю дадзеных для аналізу тэндэнцый і рэгулятарнага агляду.
- Выкарыстоўвайце рэзерваванне там, дзе гэта крытычна важна для працэсу; разгортвайце рэзервовыя датчыкі або двайныя сігнальныя каналы.
- Перадавайце дадзеныя з анлайн-вымяральніка канцэнтрацыі непасрэдна ў сістэмы гісторыі працэсаў, каб забяспечыць паглыблены аналіз падчас ліквідацыі непаладак або аўдыту працэсаў.
Для максімальнай эфектыўнасці падыходы да інтэграцыі павінны адпавядаць маштабу завода — абапіраючыся на DCS для бесперапынных аперацый з вялікім аб'ёмам BOF або PLC/SCADA для модульных або пілотных сістэм, якія патрабуюць хуткай пераканфігурацыі. Падчас планавання інтэграцыі прыцягвайце інжынерныя каманды да тэсціравання і праверкі інтэрфейсаў, каб пазбегнуць памылак сувязі і страты дадзеных.
Выснова
Эфектыўнае вымярэнне канцэнтрацыі NaOH мае жыццёва важнае значэнне для прадукцыйнасці і надзейнасці працэсу ачысткі дымавых газаў пры вытворчасці сталі ў кіслароднай печы. Дакладны маніторынг NaOH у рэжыме рэальнага часу гарантуе эфектыўнае выдаленне SO₂ і NOx, што непасрэдна спрыяе як эксплуатацыйнай эфектыўнасці, так і строгім патрабаванням да адпаведнасці нарматыўным актам. Падтрыманне правільнай канцэнтрацыі NaOH дазваляе дасягнуць аптымальнай эфектыўнасці ачысткі, мінімізуючы ўтварэнне пабочных прадуктаў і непатрэбнае спажыванне рэагентаў, а таксама пазбягаючы такіх эксплуатацыйных праблем, як накіп і карозія ў сістэме.
Укараненне перадавых сістэм маніторынгу канцэнтрацыі шчолачаў у рэжыме рэальнага часу, такіх як сістэмы шматпараметравага вымярэння праводнасці, салёнасці і выяўлення шчолачаў, стала эталонам у галіны. Дзякуючы ўкараненню надзейных тэхналогій, такіх як онлайн-вымяральнікі канцэнтрацыі і спецыялізаваныя вымяральнікі канцэнтрацыі каўстычнай соды, аператары атрымліваюць пастаяннае ўяўленне аб умовах працэсу. Гэтыя сістэмы спрыяюць дынамічнаму кіраванню працэсам і дазваляюць карэкціраваць у адказ на змяненне нагрузкі або складу газу, што дазваляе аб'ектам з дакладнасцю адаптаваць асноўныя этапы працэсу вытворчасці сталі ў кіслароднай печы.
Аптымізацыя працэсу ўзмацняецца інтэграцыяй дакладных вымяральных інструментаў са стратэгіямі кіравання з зваротнай сувяззю, што дазваляе праактыўна карэктаваць дазоўку NaOH. Гэта не толькі падтрымлівае пікавую эфектыўнасць выдалення ў працэсе ачысткі дымавых газаў, але і зніжае экалагічныя і фінансавыя выдаткі, звязаныя з празмерным або недастатковым дазаваннем. Надзейны маніторынг NaOH гарантуе, што базавы працэс кіслароднай печы паслядоўна адпавядае мэтавым паказчыкам звышнізкіх выкідаў, якія зараз пераважаюць у галіновых нормах, і адпавядае найлепшым даступным метадам ачысткі дымавых газаў і тэхналогіям ачысткі.
У рэгулятарным асяроддзі, якое патрабуе жорсткага кантролю выкідаў, надзейная вымяральная інфраструктура — гэта не проста тэхнічнае патрабаванне, але і бізнес-імператыў. Укараненне канцэнтраметраў, такіх як тыя, што прапануе Lonnmeter, дазваляе сталеліцейным заводам упэўнена дасягаць устаноўленых рэгулятарам паказчыкаў забруджвальных рэчываў, падтрымліваючы як ініцыятывы па пастаянным удасканаленні працэсаў, так і патрабаванні да дакументацыі па адпаведнасці. Гэта ставіць дакладнае вымярэнне канцэнтрацыі NaOH у аснову эфектыўнага праектавання працэсаў і ўстойлівых аперацый у вытворчасці сталі.
Часта задаваныя пытанні
Што такое ачыстка дымавых газаў і чаму яна неабходная ў базавым працэсе кіслароднай печы?
Ачыстка дымавых газаў — гэта метад кантролю выкідаў, які выкарыстоўваецца для выдалення небяспечных газаў, такіх як дыяксід серы (SO₂), з выхлапных газаў, якія ўтвараюцца падчас працэсу вытворчасці сталі ў кіслародна-кіслароднай печы (BOF). Такая апрацоўка абараняе навакольнае асяроддзе, змяншаючы выкіды кіслых газаў і часціц, што дазваляе сталеліцейным заводам выконваць стандарты якасці паветра і выкідаў. Працэс BOF выкідвае значную колькасць вуглякіслага газу, вокісу вугляроду і газаў, якія змяшчаюць серу, што патрабуе надзейнай ачысткі газаў для мінімізацыі ўздзеяння на навакольнае асяроддзе і рэгулятарных нормаў.
Як працуе працэс ачысткі дымавых газаў пры вытворчасці сталі?
На сталеліцейных заводах BOF ачыстка дымавых газаў абапіраецца на хімічную абсорбцыю для выдалення кіслых газаў з тэхналагічных выкідаў. Звычайна гэта прадугледжвае прапусканне дымавых газаў праз кантактар, дзе абсарбент — часта гідраксід натрыю (NaOH, таксама вядомы як каўстычная сода) або вапняковая суспензія — рэагуе з дыяксідам серы і іншымі кіслымі часціцамі. Напрыклад, пры ўжыванні NaOH SO₂ рэагуе з утварэннем растваральнага сульфіту або сульфату натрыю, нейтралізуючы газ. Скрубберны раствор паглынае забруджвальныя рэчывы, і ачышчаны газ выводзіцца на паветра. Эфектыўная ачыстка залежыць ад дакладнага кантролю і маніторынгу ачышчальных хімікатаў на працягу ўсяго гэтага працэсу.
Якія этапы асноўнага працэсу вытворчасці сталі ў кіслароднай печы?
Працэс вытворчасці сталі ў метадзе BOF складаецца з асобных этапаў, якія старанна кантралююцца:
- Загрузка кіслароднай печы гарачым расплаўленым жалезам (звычайна атрыманым з доменных печаў), металаломам і флюсамі, такімі як вапняк.
- Прадуванне расплаўленага металу кіслародам высокай чысціні хутка акісляе прымешкі (у прыватнасці, вуглярод, крэмній і фосфар), якія вылучаюцца ў выглядзе газаў, такіх як CO₂ і CO.
- Аддзяленне шлаку (які змяшчае акісленыя прымешкі) ад патрэбнай расплаўленай сталі.
- Далейшае рафінаванне шляхам карэкціроўкі ўтрымання сплаву і адліўкі сталёвага прадукту.
Падчас гэтых этапаў утвараюцца значныя выкіды, якія патрабуюць ачысткі дымавых газаў, асабліва падчас прадзімкі кіслароду і ачысткі.
Чаму онлайн-вымяральнік канцэнтрацыі важны для вымярэння канцэнтрацыі NaOH?
Інтэрнэт-канцэнтрацыйныя вымяральнікі забяспечваюць бесперапыннае вымярэнне канцэнтрацыі NaOH у растворах для прамывання ў рэжыме рэальнага часу. Гэта мае вырашальнае значэнне для эфектыўнага выдалення дыяксіду серы, мінімізацыі хімічных адходаў і падтрымання стабільнасці працэсу — без неэфектыўнасці ручнога адбору проб або лабараторных выпрабаванняў. Аўтаматызаваны маніторынг дазваляе хутка рэагаваць на ваганні працэсу, прадухіляе перавыдаткі хімікатаў і зніжае экалагічныя рызыкі, звязаныя з недастатковай або празмернай дозай NaOH. Такія інструменты, як Lonnmeter, забяспечваюць пастаянную зваротную сувязь, дазваляючы аператарам аптымізаваць прадукцыйнасць і забяспечваць выкананне мэтавых паказчыкаў выкідаў, што непасрэдна ўплывае на выдаткі і адпаведнасць патрабаванням.
Якія метады выкарыстоўваюцца для вымярэння канцэнтрацыі NaOH у сістэмах ачысткі дымавых газаў?
Канцэнтрацыю NaOH можна вымераць наступным чынам:
- Тытраванне:Ручны адбор проб і лабараторнае тытраванне салянай кіслатой. Нягледзячы на дакладнасць, гэты метад з'яўляецца працаёмкім, павольным і схільным да затрымак у карэкціроўцы працэсу.
- Інтэрнэт-вымяральнікі канцэнтрацыі:Такія прыборы, як лонметр, выкарыстоўваюць фізічныя ўласцівасці (напрыклад, праводнасць, хуткасць гуку) або перадавыя аптычныя метады (напрыклад, блізкая інфрачырвоная фотаметрыя) для імгненных вымярэнняў у рэжыме рэальнага часу.
Датчыкі праводнасці шырока выкарыстоўваюцца, але на іх могуць паўплываць солі, якія перашкаджаюць вымярэнню. Шматхвалевая фотаметрыя ў бліжнім інфрачырвоным асяроддзі можа вымяраць каўстычную кіслату, нават калі прысутнічаюць іншыя пабочныя прадукты рэакцыі. Новыя прылады спалучаюць розныя прынцыпы вымярэння для надзейнага маніторынгу шчолачаў у рэжыме рэальнага часу ў жорсткіх умовах, якія сустракаюцца ў сістэмах ачысткі сталі.
Гэтыя метады забяспечваюць падтрыманне канцэнтрацыі каўстычнай соды ў аптымальных межах, падтрымліваючы эфектыўныя і дзейсныя тэхналогіі ачысткі дымавых газаў.
Час публікацыі: 27 лістапада 2025 г.
