Способы сбора отходящих газов при производстве алюминия

  • Вид работы:
    Отчет по практике
  • Предмет:
    Другое
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    51,16 Кб
  • Опубликовано:
    2015-07-19
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Способы сбора отходящих газов при производстве алюминия

Оглавление

Введение

. Особенности развития и структура компании РУСАЛ

. Особенности деятельности компании РУСАЛ

. РУСАЛ бизнес-система

.1 Производственная система РУСАЛа

.2 Система управления компанией

. Система менеджмента качества

. Персонал компании РУСАЛ

. Особенности Новокузнецкого алюминиевого завода

. Образование газов при электролитическом производстве алюминия

. Объемы выбросов газов

. Способы сбора отходящих газов

. Очистка газов от пыли

. Особенности технологии сухой очистки отходящих газов

.1 Типы реакторов

.2 Устройства для улавливания фторированного глинозема

. Система фирмы Flakt

. Система фирмы Procedair

. Характеристика систем сухой очистки газов

Заключение

Список литературы

Введение


Производственный цикл большинства промышленных предприятий представляет собой открытую несбалансированную систему, характеризующуюся образованием большого количества твердых, жидких и газообразных отходов.

Наибольшую опасность из всех отходов алюминиевого производства представляют пылегазовые выбросы из электролизеров. В процессе электролиза из него выделяются газообразные и твердые вещества, которые уносятся естественной аэрацией и газоотсосом от электролизеров. Кроме того, образуются отходы (угольная пена, шламы газоочистки, отходы отработанной футеровки электролизеров и пр.). Все выделения из электролизеров и образующиеся отходы негативно воздействуют на окружающую среду.

Выделяющиеся в процессе электролиза анодные газы содержат СО2, СО, SO2, HF, H2S, а также угле- и кремнефториды, дисульфид углерода, пары воды и смолистые вещества.

Методы сбора этих газов зависят от типа электролизера.

В настоящее время самой совершенной, соответствующей новым требованиям, считается система сухой сорбционной очистки с замкнутым контуром, состоящая из реакторов, обеспечивающих контакт газ - глинозем и последующих рукавных фильтров для улавливания прореагировавшего глинозема и твердых частиц.

Конечным продуктом при сухой очистке газов является фторированный глинозем, возвращаемый в электролизеры. Таким образом, сухая газоочистка является наиболее малоотходной технологией очистки газа.[1]

 

1. Особенности развития и структура компании РУСАЛ


марта 2000 года Создана компания РУСАЛ, в состав которой вошли алюминиевые и глиноземные заводы компаний "Сибирский алюминий" ("Базовый элемент") и "Сибнефть".

Приобретены контрольные пакеты акций фольгопрокатного завода АРМЕНАЛ (Армения) и Белокалитвенского металлургического производственного объединения (БКМПО).

Под управление РУСАЛа переходит горнодобывающий комбинат КБК (Гвинея). Приобретен контрольный пакет акций Новокузнецкого алюминиевого завода (НкАЗ).

Под управление РУСАЛа переходит глиноземный завод во Фрие (Гвинея). Создан инженерно-технологический центр РУСАЛа.

Приобретен Всероссийский алюминиево-магниевый институт (ВАМИ). Доля компании "Базовый элемент" в РУСАЛе увеличена до 75%.

Введен в эксплуатацию новый завод по производству алюминиевой тары РОСТАР (Всеволожск). Приобретен Бокситогорский глиноземный завод (БГЗ). Доля компании "Базовый элемент" в РУСАЛе увеличена до 100%.

Завершена сделка по продаже Alcoa двух прокатных заводов - СМЗ и БКМПО Компании Alcoa. РУСАЛ приобретает у компании Kaiser Aluminum 20% акций крупнейшего в мире глиноземного завода Queensland Alumina Limited (QAL) в Австралии. РУСАЛ становится участником проекта "Коми Алюминий", предусматривающего строительство боксито-глиноземного комплекса в республике Коми.

Некоторые показатели деятельности компании РУСАЛ в период 2001-2005 г.г. представлены на рисунках 1-3.

РУСАЛ становится владельцем контрольного пакета акций компании Aroaima Mining Company в Гайане

Рисунок 1 - Выручка компании (млн. долларов)

Рисунок 2 - Рост производительности труда (тонн/человек)

Рисунок 3 - Обеспечение алюминиевых заводов РУСАЛа глиноземом

Сегодня РУСАЛ - один из лидеров мировой алюминиевой отрасли[7]; крупнейшая российская алюминиевая компания, продукция которой составляет 75% от всего производимого в стране алюминия; единственная частная алюминиевая компания, входящая в тройку мировых лидеров. На долю РУСАЛа приходится 12% мирового производства алюминия. Продукция экспортируется клиентам в 50 странах мира. Компания работает в 9 регионах России и 13 странах мира. Центральный офис расположен в Москве. На предприятиях компании работает 47 000 человек.

Основную продукцию РУСАЛа - первичный алюминий и сплавы - производят четыре завода: БрАЗ, КрАЗ, САЗ и НкАЗ. Кроме первичного алюминия РУСАЛ производит полуфабрикаты и широкий ассортимент готовой продукции, которые используются в различных отраслях промышленности - аэрокосмической, строительной, пищевой, а также автомобиле и машиностроении.

РУСАЛ выпускает:

Первичный алюминий

Первичные деформируемые сплавы

Первичные литейные сплавы

Катанка

Полуфабрикаты

Листопрокатная продукция

Прессовая продукция

Кузнечно-штамповочная продукция

Фольга и упаковка

Фольга (более 20 видов)

Банки

Банка алюминиевая 0,33 л

Банка алюминиевая 0,5 л

Крышка для банок стандартная

Крышка для банок большой глоток

Алюминиевые строительные конструкции

Архитектурные профили

Интерьерные профили

Строительные профили

Электротехнические профили

Машиностроительные профили

Скобяные изделия

Другая продукция

Химическая продукция

Корундовая продукция [6]

С 1 марта 2004 года в компании РУСАЛ начали функционировать алюминиевый и глиноземный дивизионы (рисунок 4) - управляющие компании для алюминиевых и глиноземных активов РУСАЛа. В алюминиевый дивизион вошли все алюминиевые предприятия РУСАЛа - Братский, Красноярский, Новокузнецкий, Саяногорский заводы, Инженерно-технологический центр и обслуживающие алюминиевые заводы РУСАЛа сервисные центры. В глиноземный дивизион вошли все сырьевые активы компании: Ачинский глиноземный комбинат, Николаевский глиноземный завод, глиноземный завод во Фрие, Компания Бокситов Киндии (Республика Гвинея) и сервисные центры глиноземных заводов РУСАЛа.

Рисунок 4 - Структура компании РУСАЛ [6]

Создание алюминиевого и глиноземного дивизионов РУСАЛа стало завершающим этапом процесса по выделению отдельных производств компании в самостоятельные бизнес-единицы, имеющие внутри собственные необходимые функциональные подразделения. Ранее по этому принципу были выстроены процессы управления бизнесами компании по производству полуфабрикатов и готовой продукции: прокатный, тарный, упаковочный дивизионы, дивизион алюминиевых строительных конструкций. Таким образом, дивизиональный принцип формирования организационной структуры компании, широко используемый в международной практике, теперь распространен и на основной стратегический бизнес РУСАЛа - производство первичного алюминия и сплавов.

Структура каждого дивизиона включает в себя основное производство, снабжение, логистику, финансовую, юридическую службы, службы управления персоналом и информационно-технологического обеспечения. В ведении управляющей компании остаются стратегия развития и основные мероприятия, обеспечивающие ее реализацию: в частности, новое строительство и приобретение новых активов, сбыт первичного алюминия и сплавов, консолидация активов, корпоративное финансирование, выполнение инвестиционных программ, взаимодействие с государственными органами и связи с общественностью. Такое разграничение функций и полномочий позволяет создать оптимальную схему оперативного управления в рамках каждого дивизиона, облегчить и ускорить процедуру принятия решений. Данное структурное изменение не сказалось на численности персонала: она осталась прежней.

Директором алюминиевого дивизиона является Виктор Жирнаков, бывший управляющий директор Новокузнецкого алюминиевого завода. Директором глиноземного дивизиона является Стивен Ходжсон, ранее занимавший должность заместителя генерального директора по сбыту. [8]

В июле 2005 года РУСАЛ продолжил организационное развитие компании и создал новое структурное подразделение - Строительный дивизион. Возглавляет дивизион Валерий Матвиенко, ранее занимавший должность директора Алюминиевого дивизиона.

Первоочередная задача нового дивизиона - разработать технологию управления строительством, которая позволит максимально быстро и эффективно осуществлять ввод в строй новые производственные мощности. Дивизион отвечает за подготовку проектов, организацию и общее управление строительством алюминиевых, глиноземных и энергетических объектов как в России, так и за рубежом.

Бюджет новой структуры составляет около 1 млрд. долларов в год. Среди приоритетных проектов - строительство алюминиевых заводов в Красноярском крае и Иркутской области, возведение Рогунской и Богучанской ГЭС, создание боксито-глиноземного комплекса в республике Коми.

Новый дивизион является шестым в дивизиональной структуре компании, состоящей из Алюминиевого, Глиноземного, Упаковочного, Тарного дивизионов и Дивизиона строительных конструкций.[9]

Предприятия, входящие в состав РУСАЛа, контролируются холдинговой компанией RUSAL Limited, зарегестрированной на Джерси. Бенефициарным владельцем RUSAL Limited является О.В. Дерипаска. RUSAL Limited контролирует и владеет производственными активами РУСАЛа через холдинговые компании. На рисунке 5 приведена структура владения основными активами RUSAL Limited.

Сбытовая и маркетинговая деятельность РУСАЛа координируется через дочерние компании, контролируемые RUSAL Limited. РУСАЛ также участвует в нескольких проектах через отдельные структуры, которые не консолидированы в холдинг и управляются в соответствии с условиями соответствующих договоров о совместной деятельности с партнерами, включая совместное предприятие с СУАЛом по строительству боксито-глиноземного комплекса в республике Коми, Россия.[10]

Рисунок 5 - Структура владения основными активами RUSAL Limited (процент владения приведен по состоянию на 31 марта 2006 г.)

 

2. Особенности деятельности компании РУСАЛ


Сферой деятельности компании РУСАЛ является поставка проката и сырья цветных металлов в широком ассортименте со склада и на заказ для предприятий России и стран СНГ, а также для предприятий малого и среднего бизнеса. В основе работы компании заложены следующие принципы:

Внимательное и заботливое отношение к Покупателю;

Наличие на складе широкого ассортимента алюминиевых листов, плит, прутков, труб, проволоки, рулонов, профилей, а так же проката латуни, бронзы, меди, литейных сплавов;

Прямые поставки с заводов изготовителей, минимальные сроки изготовления продукции на заказ, снабжение всей продукции сертификатами качества заводов изготовителей и сертификатами происхождения при поставке в страны СНГ;

Выгодные цены, удобные для Покупателя порядок и формы расчётов;

Отгрузка любыми партиями, упаковка, резка, комплектация;

Система оперативного приёма заказов, выписка счетов, резервирование, отгрузка и оформление отгрузочных документов производится квалифицированным персоналом в разумно быстрые сроки.[7]

Основные результаты деятельности РУСАЛа за первое полугодие 2006 года следующие:

Выручка за первое полугодие 2006 года увеличилась более чем на 33% до 4 млрд. долларов по сравнению с 3 млрд. долларов за первые шесть месяцев 2005 года

Выручка от реализации алюминия на международных рынках в первом полугодии 2006 года увеличилась на 40% и достигла 2,8 млрд. долларов по сравнению с 2 млрд. долларов за аналогичный период прошлого года

Объем производства алюминия вырос на 2,1% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года и составил 1 373 390 тонн

Объем производства литейной продукции с высокой добавленной стоимостью увеличился на 11% по сравнению с прошлогодним показателем и составил 465 762 тонны

Объем производства глинозема вырос на 9% и составил 1 997 011 тонн

Объем добытых бокситов увеличился на 56,7% и составил 3788938 тонн[15]

Цель - постоянно увеличивать долю конечного потребителя в общем объеме реализуемой продукции. По итогам 2005 года эта цифра достигла 65% (рисунок 6) [6]

Рисунок 6 - Доля продаж конечному потребителю в 2001-2005 гг.

Ключевые составляющие успеха РУСАЛа - динамичность, качество, технологии и персонал.

Стратегия РУСАЛа до 2013 года следующая:

- Увеличить объемы производства первичного алюминия до 5 млн. тонн в год.

Довести до 50% долю сплавов в общем объеме выпуска продукции.

Нарастить объемы производства глинозема до 8 млн. тонн в год.

Обеспечить рост объема производства алюминия выработкой собственной электроэнергии.

Войти в тройку лидеров по уровню издержек на тонну алюминия.

Укрепить свои позиции как лучшего работодателя.

Предоставить клиентам безупречную техническую, логистическую и консультационную поддержку по всему миру, развивая с ними долгосрочные партнерские отношения. [7]

У РУСАЛа амбициозная цель: к 2013 году увеличить выпуск алюминия с 2,7 млн. до 5 млн. тонн. Компания планирует достичь этого за счет развития собственных технологий, модернизации существующих предприятий, строительства и приобретения новых заводов, разработки новых месторождений.

Разработанная РУСАЛом программа модернизации алюминиевых заводов, предусматривает не только увеличение объемов производства и существенный рост производительности труда, но и ощутимое сокращение вредных выбросов. Сейчас эта программа с успехом реализуется на Красноярском алюминиевом заводе.

РУСАЛ ведет работу по модернизации литейных цехов на всех алюминиевых заводах компании. Это является необходимым условием для реализации одного из важнейших пунктов стратегии РУСАЛа - доведения доли сплавов до 50% от общего объема производства. Модернизация литейных производств идет параллельно с разработкой технологий по выпуску новых спецификаций сплавов. Одним из таких проектов является модернизация Саяногорского алюминиевого завода.

Одна из задач РУСАЛа - создание энергометаллургической компании, объединяющей в себе не только заводы по производству глинозема и алюминия, но и энергоактивы как необходимую основу для наращивания объемов производства. На достижение этой цели направлены энергетические проекты РУСАЛа.

Для успешной реализации планов по увеличению производства алюминия требуются гарантированные источники сырья. РУСАЛ продолжает активные действия по обеспечению своей сырьевой независимости. Компания ставит перед собой стратегическую цель: к 2013 году ежегодно выпускать 8 млн. тонн собственного глинозема. Решать эту задачу предполагается за счет расширения существующих производств, разведки новых месторождений бокситов, покупки заводов и участия в совместных проектах по строительству новых мощностей. РУСАЛ активно изучает возможности по укреплению своей сырьевой базы как в России, так и за рубежом.

 

3. РУСАЛ бизнес-система


РУСАЛ образован в 2000 г. Итог первой пятилетки: РУСАЛ - один из лидеров мировой алюминиевой отрасли. Сегодня РУСАЛ вышел на новый этап развития и поставил перед собой цель: стать самой эффективной алюминиевой компанией в мире. Достижение этой цели в РУСАЛе связывают с переходом к новой философии в деятельности - бережливому производству и построением собственной производственной системы.

Бережливое производство (Lean Manufacturing) - "философия производства, в основе которой лежит сокращение времени между получением заказа и его отгрузкой путем уменьшения потерь". Автор этого определения - Джон Шук (John Shook) - директор программы японских технологий в Мичиганском университете и первый американец среди менеджеров компании Toyota в Японии. Одной из главных ее задач является изменение мышления людей, культуры производства и отношения к работе каждого сотрудника. Основной упор при этом делается на максимальном использовании опыта и навыков персонала и на привлечении работников к улучшению текущей ситуации через подачу предложений по усовершенствованию.

В РУСАЛе выражением философии бережливого производства стала "РУСАЛ бизнес-система". РБС - это система создания и поиска, отбора и внедрения лучших практик, формирования базы знаний, которые позволят компании достичь стратегических целей, поддержать ее долгосрочный рост и высокий уровень конкурентоспособности. В работе над "РУСАЛ бизнес-системой", ставшей приоритетным направлением для компании, команда топ-менеджеров пришла к пониманию того, что эффективную систему управления бизнесом нельзя купить, скопировать, создать руками даже самых профессиональных консультантов. Ее можно построить только самим, учитывая специфику бизнеса, его окружение, культуру, людей, их знания, опыт и потенциал. Такая задача встала перед РУСАЛом в 2003 г.

Два года внедрения системы управления производством дали возможность получить первые результаты, оценить преимущества, осмыслить цели, масштаб и перспективы развития. В рамках РБС было выделено два глобальных направления.

Во-первых, производственная система РУСАЛа, внедрение которой уже ведется на предприятиях компании. Управление и координацию процесса по ее внедрению с июля 2005 г. осуществляет специально созданная дирекция по внедрению РБС, промышленной безопасности и экологии.

Вторым направлением стала система управления компанией, разработка которой началась в центральной компании и дивизионах в ноябре 2005 г. в рамках проекта "Эффективная система управления компанией".[15]

 

.1 Производственная система РУСАЛа


Идея проекта родилась из изучения лучших в мире практик по управлению компаниями, в рамках которых бизнес-системы принесли ощутимые результаты. В РУСАЛе пришли к заключению, что самым удачным был опыт внедрения системы в таких компаниях, как Toyota и General Electric. Причем наиболее интересным, сбалансированным и схожим с РУСАЛом по целям и подходу оказался опыт Toyota. Как известно, у нее самые высокие темпы развития за последние десятилетия и самая высокая рентабельность в отрасли: Toyota опережает по объему прибыли мировых лидеров по производству автомобилей и долгие годы остается лидером по удовлетворению требований клиентов.

Сегодня в РУСАЛе 28 бизнес-единиц, внедряющих систему. Это группы, которые на производственных участках пытаются в режиме эксперимента отработать изменения, повышающие эффективность управления. В состав этих групп входят около 2000 человек. В начале октября 2005 г. Компания собрала всех активных участников проекта в Саяногорске, где они обменялись впечатлениями, обсудили результаты, которых добились за два года. Надо признать, что те зерна, которые были посеяны, дали очень хорошие всходы, учитывая, что РУСАЛ пока находится на стадии наработки хаотичного неформализованного знания.

Что же касается итогов, то только по такому направлению проекта, как "Оптимизация контрольных операций на алюминиевых заводах компании" (входящей в состав программы "Внутризаводская логистика"), в марте-июле 2005 г. на КрАЗе, БрАЗе, НкАЗе и САЗе в результате введения новых регламентов, отражающих оптимальные схемы контроля качества, общее число регламентированных анализов снижено на 9%, а общее число регламентированных анализов при входном контроле - в 3,5 раза. Сокращение же прямых затрат суммарно по заводам составило 6,7 млн. руб.

 

.2 Система управления компанией


Да, с одной стороны, уже есть первые результаты внедрения производственной системы и желание реализовать ее в Управляющей компании. С другой стороны, в самой компании произошли большие изменения. Об этом свидетельствует инвестиционная программа РУСАЛа: $200, $300, $500 млн инвестиций - это уже цифры прошлых лет. В этом году РУСАЛ приблизился к $1,5 млрд, в следующем планирует выйти на уровень $2 млрд. Наряду с этим РУСАЛ увеличил объемы производства алюминия и глинозема, провел ряд качественных изменений в компании. Одних только крупных проектов корпоративного уровня насчитывается 66. Это очень серьезные программы, связанные с большими финансовыми затратами.

На этом этапе стало актуальным делегирование полномочий, поскольку изменилась концепция управления. Правление РУСАЛа принимает решения коллегиально. Один из принципов Toyota гласит: "Решения, которые принимаются, могут сколь угодно долго обсуждаться, и все заинтересованные стороны должны принимать участие в процессе принятия решения. Принятое же решение должно очень быстро исполняться". Это очень важный принцип и для РУСАЛа.

С ростом числа проектов и переходом их в стадию реализации в Компании были созданы комитеты по направлениям, состоящие из четырех-пяти человек. Костяк комитетов составляют члены правления. В некоторых комитетах члены правления заменяются менеджерами среднего звена. На том же принципе основана и дивизионная структура РУСАЛа. Руководителям дивизионов делегируются генеральные полномочия в рамках определенного участка бизнеса. Менее ответственные полномочия делегируются ими дальше - на средний уровень. В Компании уверены, что только так можно решать все задачи в срок. Вовлечение среднего менеджмента - это потенциал для дальнейшего роста и развития. Безусловно, новый проект - это, прежде всего тяжелая, рутинная работа. Однако без нее РУСАЛ не сможет добиться тех результатов, с которыми связывает будущее.[6]

В компании РУСАЛ (на четырех заводах компании) внедрена система управления предприятиями SAP R/3. Стоимость проекта внедрения составила 14 миллионов долларов США.

Компания SAP (www.sap.ru) является ведущим в мире поставщиком программных решений для управления бизнесом. В настоящее время более 32 000 компаний, расположенных в более чем 120 странах мира, используют в своей работе программное обеспечение SAP - начиная от решений, отвечающих потребностям предприятий среднего и малого бизнеса, и заканчиваярешениями для глобальных корпораций. Решения SAP для управления бизнесом помогают предприятиям во всем мире совершенствовать взаимоотношения с клиентами, расширять совместную деятельность с партнерами и повышать эффективность деятельности компаний в рамках логистических цепочек и бизнес-операций. Эти решения базируются на платформе SAP NetWeaver, поддерживающей инновации и обеспечивающей изменение бизнеса.

Отраслевые решения SAP эффективно поддерживают уникальные ключевые бизнес-процессы более 25 отраслей, включая сферу высоких технологий, здравоохранение, сферу розничной торговли, государственный и финансовый сектора и многие другие.

Компания SAP имеет представительства в более чем 50 странах мира, представлена на нескольких биржах, включая Франкфуртскую фондовую биржу и Нью-Йоркскую фондовую биржу, под символом "SAP".

В 1992 году открылось представительство SAP AG в Москве. За прошедшие 13 лет открылись представительства в Санкт-Петербурге, Алматы и Киеве, а численность сотрудников превысила 410 человек. В странах СНГ и Балтии осуществлены 292 продуктивные инсталляции решений SAP.

Всего в СНГ и Балтии более 90 000 человек работают с решениями SAP.

Построение единой корпоративной системы управления на базе ERP-системы SAP R/3 началось в 2002 году с Красноярского алюминиевого завода (КрАЗ) РУСАЛа. На заводе она была запущена в эксплуатацию 1 января 2004 года и в течение 6 месяцев проходила доработку и настройку.

На основании результатов внедрения SAP R/3 на КрАЗе были разработаны типовые проектные решения для алюминиевого завода, которые в последствии тиражировались на трех других алюминиевых предприятиях РУСАЛа (БрАЗ, НкАЗ и САЗ). На двух последних заводах проект внедрения занял рекордно короткие сроки - 3,5 месяца до опытно-промышленной эксплуатации и 5,5 месяцев до отключения унаследованных систем

управления закупками и складскими запасами,

управление сбытом

учет транспортных и таможенных затрат

бухгалтерский и налоговый учет

учет основных средств

планирование и учет затрат

планирование производства

управление проектами

управление инвестициями, кредитами и займами

учет по стандартам GAAP

КАНБАН.

В настоящее время полнофункциональная интегрированная информационная система охватывает весь цикл деятельности четырех алюминиевых предприятий РУСАЛа от основного производства, снабжения, управления материальными потоками и сбытом, до расширенного планирования, учета финансов и бухгалтерии. В системе также работает Николаевский глиноземный завод РУСАЛа. Ведется внедрение на Ачинском глиноземном комбинате.

В результате внедрения пять ранее существовавших систем были заменены единой интегрированной системой управления ресурсами предприятий. Общее число автоматизированных рабочих мест составило 2500 шт. Система позволяет ежемесячно производить 520 000 логистических и 350 000 финансовых операций. [11]

 

4. Система менеджмента качества


июля 2006 года Алюминиевым дивизионом был получен сертификат на соответствие системы менеджмента качества (СМК) требованиям международного стандарта ISO 9001. Сертификат выдан международной аудиторской компанией Det Norske Veritas (DNV) (Норвегия), подтвердившей, что РУСАЛ производит и поставляет продукцию в полном соответствии с контрактными обязательствами.9001:2000 - это международный стандарт, обобщающий передовой мировой опыт в области управления производством, содержит требования к организации производства. Ключевое понятие, используемое в стандартах ISO - "Система менеджмента качества" (СМК). Особенностью стандартов является то, что они предъявляют требования не к качеству продукции напрямую, а к системе организации управления производством, которое призвано обеспечивать предсказуемый и стабильный уровень качества продукции. Наличие сертификата соответствия ISO 9001:2000 подтверждает, что Система менеджмента качества компании прошла сертификацию в соответствии со стандартом на лучшую практику и соответствует ей.

В состав Алюминиевого дивизиона входят Братский, Красноярский, Новокузнецкий и Саяногорский алюминиевые заводы, ранее проходившие сертификационный аудит на соответствие ISO 9001 каждый отдельно. Формирование дивизиональной структуры и усиление контроля за качеством продукции потребовали создания единой СМК в рамках дивизиона.

"В состав Алюминиевого дивизиона РУСАЛа входят два крупнейших алюминиевых завода в мире. Поэтому проект создания корпоративной системы менеджмента качества дивизиона по своим масштабам уникален. Для DNV сертификация Алюминиевого дивизиона РУСАЛа стала самым крупным международным аудитом в металлургии в рамках подхода Risk Based Certification (сертификация на основе оценки рисков), а результаты аудита оказались впечатляющими, - отметил руководитель московского представительства DNV, Евгений Чернов. - Через аудит прошли все процессы от заказа до поставки, которые осуществляются в Управляющей компании и на заводах. Нам приятно отметить высокие стандарты построения взаимоотношений с клиентами и строгое выполнение всех контрактных обязательств".

Одним из основных потребителей продукции РУСАЛа является автомобильная промышленность. Для удовлетворения пожеланий клиентов из этой отрасли в Алюминиевом дивизионе была создана система управления на основе менеджмента качества, соответствующая не только ISO 9001, но и международному стандарту ISO/TS 16949. Сертификация Алюминиевого дивизиона на соответствие СМК этому стандарту планируется в конце лета 2006 года.

Кроме того, до конца 2006 года в рамках Алюминиевого дивизиона планируется создание системы экологического менеджмента и ее интеграция с системой менеджмента качества таким образом, чтобы в 2007 году вся интегрированная система менеджмента РУСАЛа была сертифицирована на соответствие требованиям ISO 14001, ISO 9001 и ISO/TS 16949. [15]

 

5. Персонал компании РУСАЛ


Стратегическая цель РУСАЛа - стать компанией, в которой люди стремились бы работать. РУСАЛ ставит перед собой амбициозные задачи, решить которые под силу только сплоченной команде профессионалов. За четыре года, прошедшие с момента образования, компания стала одним из крупнейших работодателей в России и за рубежом. Сегодня в РУСАЛе работают специалисты из России, Великобритании, Австралии, Канады и стран СНГ. [12]

РУСАЛ заинтересован в привлечении талантливых, энергичных и амбициозных специалистов.

РУСАЛ приветствует людей, обладающих следующими качествами:

высокий профессионализм;

инициативность;

ответственность;

стремление к развитию и самосовершенствованию;

умение работать в команде;

уважение к коллегам, клиентам и партнерам;

ответственность и обязательность. [14]

РУСАЛ уделяет особое внимание не только поиску высококлассных специалистов, но и вопросам их профессионального развития и мотивации. Система управления персоналом РУСАЛа основана на принципе партнерских взаимоотношений сотрудника и компании и разделяемых всеми корпоративных ценностях. Мы верим, что такой подход способствует наиболее полному раскрытию потенциала каждого человека в компании, его профессиональному развитию и эффективному решению стоящих перед ним задач.

В РУСАЛе действует Кодекс корпоративной этики, в разработке которого приняли участие все сотрудники компании. Его задача - определить цели, ценности и принципы, которыми мы руководствуемся в своей работе, во взаимоотношениях друг с другом, с нашими клиентами и партнерами.

РУСАЛ предлагает своим сотрудникам:

Интересную и творческую работу

Компания постоянно растет, развивается, осваивает новые рынки, открывая простор для инициативы, новаторства и реализации самых смелых идей.

Возможности карьерного роста

Каждый сотрудник вправе претендовать на более высокую должность, и компания готова помочь ему в этом. С июля 2003 года в РУСАЛе действует программа "Внутренний конкурс вакансий", предоставляющая приоритетное право участия в конкурсе на имеющиеся вакантные должности сотрудникам компании.

Обучение и развитие

Система развития персонала компании создана для того, чтобы в условиях стремительно меняющейся бизнес-среды предоставить возможность всем сотрудникам приобретать дополнительные профессиональные навыки посредством участия в тренингах, семинарах, прохождения стажировок на наиболее эффективно управляемых предприятиях мира, получения дополнительного образования, в том числе по программам Executive МВА.

Одну из самых высоких в металлургической отрасли зарплату и привлекательный социальный пакет

В системе оплаты труда РУСАЛа заложена оценка всех должностей по универсальным критериям: квалификация, сложность работы, количество и качество труда. Заработная плата сотрудников напрямую зависит от результатов их работы.

Возможность льготного жилищного кредитования

Компания представляет своим сотрудникам льготные условия для получения ипотечных кредитов в одном из крупнейших российских банков.

Участие в культурных и спортивных мероприятиях

В компании постоянно проводятся корпоративные праздники, спартакиады и фестивали КВН и творческие конкурсы, в которых принимают участие тысячи работников со всех предприятий компании. Для детей сотрудников работают спортивные секции, организуются конкурсы рисунка и творческих работ. [12]

Являясь одним из крупнейших работодателей, как в России, так и за рубежом, РУСАЛ проводит целенаправленную социальную политику по обеспечению комфортных условий работы и отдыха своих сотрудников. С особым вниманием Компания относится к пенсионерам своих предприятий - тем, кто внес огромный вклад в становление и развитие российской алюминиевой индустрии.

Социальная политика РУСАЛа включает в себя следующие программы:

Обучение и развитие персонала

Медицинское обслуживание и санаторно-курортное лечение

Дополнительные выплаты

Жилищное кредитование

Выплаты пенсионерам[13]

 

6. Особенности Новокузнецкого алюминиевого завода


Новокузнецкий алюминиевый завод (НкАЗ) - построен в 1943 году. Входит в состав РУСАЛа. РУСАЛ владеет 94% акций Новокузнецкого алюминиевого завода. Производственная мощность составляет 310 тыс. тонн алюминия в год. НкАЗ использует электроэнергию Кузнецкой ТЭЦ, потребляя при этом около 18% от общего объема производимой станцией энергии. На заводе работают 3500 человек.[16]

Новокузнецкий алюминиевый завод является уникальным предприятием не только среди аналогичных предприятий компании "Русский Алюминий Менеджмент", но и среди алюминиевых заводов России, ближнего и дальнего зарубежья.

Уникальность завода заключается в многообразии типов установленных электролизеров: от БТ-82 и БТ-88 с боковым токоподводом на силу тока 82 и 88 кА до С-2, С-3 и С 8БМ с верхним токоподводом на силу тока 130 и 155 кА. Каждый тип электролизеров имеет свои конструктивные особенности, есть различия в технологии электролиза, конструкции анодов, пуске и выводе на нормальный режим, МГД-характеристик и др. Причем при таком разнообразии конструкций электролизеров, по большей части несколько устаревших, завод занимает достойное место среди предприятий компании по техническим показателям и эффективности производства. Для каждого типа электролизеров отработана и совершенствуется технология электролиза, позволяющая достигать высоких результатов.[17]

Сфера деятельности: Алюминиевое (электролиз), плавильно-литейное производство, производство анодной массы.

Основная продукция: - алюминий технической чистоты в чушках (слитках) марок А 7, А 7Е, А 6, А 5, А 5Е, А 0, АВ.; - слитки цилиндрические для электротехнических целей из алюминия марок А 7Е и А 5Е; - слитки цилиндрические из алюминия технической чистоты; - слитки цилиндрические из сплава АД 31; - сплав алюминиевый АЦ-55 (алюминий-цинк) в чушках; - лента (заготовка) алюминиевая (4-6х 650 мм), полученная на установке совмещенного непрерывного литья и прокатки; - силумин в чушках марок АК 12оч (Сил 00), АК 12пч (Сил 0), АК 12ч(Сил 1) и АК 12 (Сил 2); - алюминиевые литейные сплавы в чушках марок АК 9пч, АК 9ч, АК 7ч, АК 12М 2, АК 12ММгН, АК 12М 2МгН; - масса анодная углеродистая. Прочая продукция: товары бытового назначения.

Технология

Для производства алюминия завод использует технологию Содерберга. В настоящий момент на заводе реализуется проект по экспериментальному внедрению технологии "сухого" анода.

Сертификаты

Новокузнецкий алюминиевый завод сертифицирован на соответствие международному стандарту системы управления качеством ISO 9001.

Инвестиции

РУСАЛ в 2005 году инвестировал в НкАЗ 28,9 млн. долларов. Инвестиционная программа включала в себя модернизацию электролизного, анодного и литейного производств, экологические проекты. В рамках модернизации литейного отделения построен автоматический комплекс по производству чушек массой 15 - 22,5 кг, в стадии завершения работы по монтажу двух поворотных миксеров емкостью 38 тонн, линии Brochot для разливки мелкой чушки. Выпущена опытная партия нового сплава АС 4Е. В электролизном производстве идет дальнейшее внедрение автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП), системы автоматического питания глиноземом (АПГ), реализация программы повышения силы тока.

Экология

В 2005 году на НкАЗе были реализованы природоохранные мероприятия на сумму более 4 млн. долларов, в результате чего объем вредных выбросов в атмосферу по сравнению с 2004 годом сократился на 5%, а объем промышленных отходов на 3.1%.

Наиболее значимыми природоохранными мероприятиями в 2005 году стали:

модернизация скрубберов электролизного цеха № 2, позволяющая повысить эффективность улавливания пыли, смолистых веществ и твердых фторидов на 16%;

внедрение системы автоматической подачи глинозема в корпусе № 6;

началось строительство газоочистки южной половины корпуса № 6.

На предприятии ведутся работы по внедрению системы экологического менеджмента в соответствии с требованиями международного стандарта ISO 14001.

Руководство

Управляющий директор - Сергей Ермак, ранее занимавший должность директора по электролизу НкАЗа. На этом посту он сменил Виктора Жирнакова, который был назначен Директором алюминиевого дивизиона Компании РУСАЛ.

В новой должности Сергей Ермак отвечает за определение технических возможностей модернизации и расширения существующих производственных мощностей предприятия, а также совершенствование технологического процесса на НкАЗе. Под руководством Сергея Ермака завод продолжит реализацию программ по повышению эффективности производства, внедрению современных систем управления и снижению

нагрузки на окружающую среду.

Сергей Ермак обладает более чем 20 летним опытом работы в алюминиевой промышленности. В своей трудовой карьере он прошел путь от рядового электролизника до управляющего заводом. В последние годы Сергей Ермак занимал руководящие позиции на НкАЗе, в том числе должность директора по электролизу.

Финансовый директор - Анатолий Лёвочкин

Директор по электролизному производству - Сергей Сорокин

В настоящее время на Новокузнецком алюминиевом заводе компании РУСАЛ начались работы по созданию Информационного центра, в котором можно будет получить доступ к корпоративным информационным ресурсам, технологическим страницам завода, справочным базам данных. Здесь будут проходить ориентационные программы для новичков, тренинги, инструктажи по охране труда и технике безопасности. Сюда можно будет прийти за советом и информацией к разным специалистам - юристам, врачам, сотрудникам Пенсионного фонда. Центр будет располагаться на третьем этаже здания учебно-курсового комбината и откроет свои двери для всех желающих в конце сентября.[16]

 

7. Образование газов при электролитическом производстве алюминия


В прошлом основные экологические проблемы алюминиевой промышленности были связаны, главным образом, с выделением фторидов из электролизеров. Сейчас многие заводы, особенно за рубежом, достигли существенного прогресса в уменьшении этих и других выбросов.

Поскольку выделение газов при электролизе алюминия практически невозможно прекратить полностью, проектирование, расположение и сооружение алюминиевых заводов имеют определенные традиции, основанные на практическом опыте. Цехи электролиза, имеющие большую длину (до 750 м) располагают с учетом розы ветров, стремясь улучшить их проветривание и причинить наименьший вред окружающей среде.

Проведение таких технологических операций как выливка металла, замена анодов и токоподводящих штырей, обработка корки электролита, ликвидация анодных эффектов, не может быть осуществлено при полностью герметизированной ванне, и поэтому выделения газообразных и мелкокристаллических видов сырья неизбежны. Среди выделений наибольшую опасность представляют фторидные соединения, которые влияют на санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала и окружающую среду, в основном на растительный мир, так как некоторые растения чувствительны даже к весьма небольшим количествам фторидов. Выделения фтористых соединений влияют также и на экономику производства, так как являются причиной коррозийных проблем, а их потери составляют заметную долю материальных затрат.

Газовая составляющая потерь зависит от типа используемых анодов. Электролизеры с ОА свободны от смолистых погонов и пиролизных продуктов. Электролизеры с самообжигающимися анодами, даже после спекания последних, выделяют 2-3 кг смолистых веществ на 1 т алюминия, наработанного ванной.

Общий расход фторидов при электролизе составляет 20-50 кг на тонну произведенного алюминия, и большая часть из них удаляется из ванны с отходящими газами.

Однако в газовой фазе потерь доминирующая роль принадлежит сумме оксида (СО) и диоксида (СО 2) углерода, но в ней содержатся также и другие соединения - SO2, CF4, C2F6, SiF4, HF, A12O3, а также смолистые возгоны из анодов. Помимо газовой составляющей в отходящих газах имеются также выделения в виде твердых веществ.

Значительное количество твердых отходов образуется при проведении капитального ремонта электролизеров. Эти отходы содержат фтористые и другие соединения, которые оказывают негативное воздействие на окружающую среду, и в том числе на водные источники.

Производственный цикл большинства промышленных предприятий представляет собой открытую несбалансированную систему, характеризующуюся образованием большого количества твердых, жидких и газообразных отходов.

Зарубежная алюминиевая промышленность практически завершила переход на электролизеры с ОА. Среди прочих преимуществ данные электролизеры обеспечивают более высокие показатели по экологической безопасности производства, чем при использовании электролизеров с СОА. Это характеризуется практически полным отсутствием пыли электрофильтров, шламов газоочистки, хвостов флотации и смолистых веществ, а также неорганической пыли, что позволило снизить выброс фтора до 1-2 кг/т А1. В то же время этот показатель на российских заводах в несколько раз выше.

В процессе электролиза из него выделяются газообразные и твердые вещества, которые уносятся естественной аэрацией и газоотсосом от электролизеров. Кроме того, образуются отходы (угольная пена, шламы газоочистки, отходы отработанной футеровки электролизеров и пр.). Все выделения из электролизеров и образующиеся отходы негативно воздействуют на окружающую среду.

Выделяющиеся в процессе электролиза анодные газы содержат СО2, СО, SO2, HF, H2S, а также угле- и кремнефториды, дисульфид углерода, пары воды и смолистые вещества. В состав последних входит несколько десятков органических соединений, и в том числе полиароматические углеводороды (ПАУ). Рассмотрим качественный состав электролизных газов более подробно.

Газообразные компоненты

HF - фторид водорода

CF4 - тетрафторид углерода

С2F6 - дикарбонгексафторид

SiF4 - тетрафторид кремния

SO2 - диоксид серы

SO3 - триоксид серы

H2S - сероводород

CS2 - сероуглерод

COS - карбонилсульфид

CO2 - диоксид углерода

CO - монооксид углерода

H2O - вода

ПАУ - смолистые вещества

Твердые частицы

C - углеродная сажа

Al2O3 - оксид алюминия

Na3AlF6 - криолит

Na5Al3F14 - хиолит

K2NaAl F6 - эльпазолит

AlF3 - фторид Al

CaF2 - флюорит

MgF2 - селлаит

ПАУ - смолистые вещества

Понятие "анодные газы электролизного производства" является весьма условным и не совсем конкретным, так как в процессе эвакуации газов от места их образования до выброса в атмосферу их состав постоянно меняется в процессе движения по газоходу и, естественно, после очистки на газоочистных установках.

Наибольшую опасность из всех отходов алюминиевого производства представляют пылегазовые выбросы из электролизеров. Эффективность очистки газов в равной мере зависит от трех факторов: степени укрытия электролизера, эффективности улавливания загрязняющих веществ (КПД аппарата) и от коэффициента полезного использования (КПИ) газоочистных установок. Степень укрытия электролизера характеризует распределение выделяющихся при электролизе газов между системой газоочистки и фонарными выбросами. Коэффициент полезного действия (КПД) определяет эффективность улавливания загрязняющих веществ и зависит от конструктивных и технологических особенностей газоочистных аппаратов. Коэффициент полезного использования (КПИ) характеризуется соотношением продолжительности работы газоочистного оборудования к суммарному времени работы и простоя из-за аварий и плановых ремонтов.

Среди выделений наибольшую потенциальную опасность представляют фторидные соединения, которые влияют на здоровье и условия работы трудящихся, а некоторые растения чувствительны к малейшим выделениям этих соединений. Выделение фторидных составляющих является причиной коррозионных проблем и материальных потерь.

Переход фтора в газовую фазу происходит из-за: испарения электролита; захвата капелек электролита анодными газами; образования фторидов алюминия во время "вспышек"; разложения фторида алюминия парами воды и уноса фторсолей при их загрузке на корку.

Анодная масса и предварительно обожженные аноды изготавливаются из смеси электродных коксов и каменноугольного пека, который служит связующим веществом.

В процессе коксования анода каменноугольный пек подвергается пиролизу, выделяя смолистые соединения, часть которых оседает в порах кокса и превращается в кокс. Другая же часть в виде газов фильтруется через поры и трещины в аноде, загрязняя окружающую атмосферу.

При эксплуатации алюминиевых электролизеров с самообжигающимися анодами с их поверхности выделяются газы и полиароматические углеводороды (ПАУ), содержащиеся в каменноугольном пеке. Эти вещества, попадая в атмосферу рабочей зоны, ухудшают санитарно-гигиенические условия труда персонала и негативно влияют на окружающую территорию. Как известно, потери смолистых соединений происходят как с поверхности анода, так и в результате термопиролиза пека с выделением газов и смолистых веществ в поданодное пространство и через боковые грани анода.

Рассмотрим образование основных выделений из электролизера.

Образование СО и СО2

Суммарный объем этих соединений углерода в удаляемых из электролизера газах составляет более 95%.

Следует отметить, что, не являясь токсичным веществом, содержание диоксида углерода в атмосфере является одним из основных причин образования так называемого парникового эффекта, возникновением и развитием которого весьма озабочено человечество. 12 стран, входящих в Европейский союз, предложили стабилизировать выделение СО2 на уровне, достигнутом в 1990г. Рассматривалась даже возможность введения налога на выделение СО2. Для того чтобы определить объем СО и СО2, необходимо определить расход углерода в процессе электролиза. Основные реакции окисления угольного анода следующие:

Al2O3 + ЗС + 12е → 4А1 + ЗСО2 (1)

Al2O3 + ЗС + 6е → 2А1 + ЗСО (2)

Откуда можно определить, что расход углерода на окисление до СО 2 (по реакции 1) составляет 333 кг, а до СО (по реакции 2) - 666 кг на тонну алюминия. Поэтому для определения массы и объема выделившихся оксидов углерода необходимо знать их соотношение в отходящих газах.

По существующим в настоящее время представлениям основная реакция, протекающая в алюминиевом электролизере, описывается уравнением 1, т.е. реакция образования диоксида углерода СО 2, который, в свою очередь, окисляя углерод анода и пены

С + СО2 = 2СО (3)

и растворенный в электролите алюминий - так называемый металлический туман

А1 + ЗСО2 = А12О 3 + ЗСО, (4)

частично превращается в оксид углерода СО. Кроме того, углерод анода и пены при температуре выше 600°С окисляется кислородом воздуха и образуется оксид углерода СО.

С + О2 = 2СО. (5)

Taким образом, в отходящих газах должен содержаться оксид и диоксид углерода, что хорошо подтверждается формулой Пирсона и Уэддингтона, из которой следует, что с увеличением выхода по току η (%) возрастает содержание диоксида углерода (%) в анодных газах

η = СО2/2 + 50. (6)

Эта зависимость имеет строгое математическое обоснование и хорошо подтверждается на практике. В настоящее время соотношение СО2 / СО находится в пределах (70-85)% / (30-15)%.

Образование HF

Электролит испаряется в окружающую среду в зависимости от его состава (избытка или недостатка легко летучего A1F3), температуры процесса, герметичности укрытия расплава застывшей коркой и эффективности системы сбора газа. Фториды, находящиеся в электролите, превращаются в пузырьки анодных газов и удаляются с поверхности электролита при разрушенной глиноземной корке.

Основным источником испарений служит криолит Na3AlF6 и особенно входящий в его состав фтористый алюминий A1F3. Фториды кальция CaF2 и магния MgF2, применяемые в качестве добавок, понижающих температуру плавления электролита, заметно не влияют на величину выделения фтора в атмосферу, и поэтому в балансе их не учитывают.

Фторид водорода составляет около половины фторидов, покидающих расплав. Водород, необходимый для его образования, содержится в адсорбированном виде в угольной матрице анода, а его образование происходит по реакции

Na3AlF6 + 1,5Н2 = Al + 3NaF + 3HF↑ (7)

Этот источник является весьма важным, так как при содержании водорода в аноде около 0,01% количество фтора в анодных газах составляет около 1,7, а при содержании водорода около 0,07% повышается до 3,4-3,8 г/кг Аl.

Другим важным источником выделения HF является взаимодействие криолита и фторида алюминия с влагой, содержащейся в глиноземе

Na3AlF6 + ЗН2О↑ = А 12О3 + 6NaF + 6HF↑, (8)

A1F3 + ЗН2О↑ = Аl2О 3 + 6HF↑ (9)

При содержании влаги в глиноземе 0,01% образуется до 4 кг фтора на 1 т алюминия. Фактическое же содержание влаги в глиноземе нередко достигает 1%, и поэтому глинозем является основным потенциальным источником выделений HF. Как следует из реакций 8 и 9, каждые 18 г воды, попавшей в электролит, образуют 56 г HF.

Образование перфторуглеродов

В свете последних исследований установлено, что во время протекания анодного эффекта идет переход от разряда на аноде только кислородсодержащих ионов к совместному их разряду с фторсодержащими ионами, что приводит к выделению фтора. Процесс разряда ионов фтора идет по следующей схеме:

F- + С → CF4 + 4е; (10)

6F- + 2С → C2F6 + 6е. (11)

При анодном эффекте в анодных газах содержится до 30% CF4 и 1-2% C2F6. Измерения, проведенные на заводах "Гидроалюминиум" (Норвегия), показали, что среднее содержание CF4 на ваннах с ОА составляет 0,06, а на электролизерах ВТ - 0,8 кг/т Аl. Парниковый эффект от C2F6 выше, чем от CF4, но вследствие малых количеств его влияние на общий парниковый эффект меньше, чем от CF4. ПДК для CF4 и C2F6 не установлены. Следует иметь в виду, что, несмотря на незначительное количество этих перфторуглеродов, их влияние на парниковый эффект сравнимо с действием диоксида углерода, так как CF4 более чем в 1000 раз сильнее воздействует на образование парникового эффекта, a C2F6 - еще больше. Учитывая, что частотой анодных эффектов можно управлять, следует принимать эффективные меры к их сокращению, так как не исключена возможность введения платы за возгоны этих соединений.

Образование SiF4

Кремний попадает в электролит с глиноземом, фторидами и анодной массой (или анодами). Часть кремния переходит в алюминий, а часть разрушает электролит, увеличивая расход фторидов.

SiO2 + 4Al = 2Аl2О 3 + 3Si (в алюминии) (12)

и 3SiO2 + 4Na3AlF6 = 3SiF4↑ + 12NaF + 2Аl2О3 (13)

Четырехфтористый кремний SiF4 - бесцветный газ с удушливым запахом, тяжелее воздуха, разлагается водой с образованием плавиковой и кремниевой кислот. Раздражает слизистую оболочку глаз, носа и дыхательных путей. Не исключена возможность токсического действия, аналогичного воздействию фтористого водорода. ПДК для SiF4 в воздухе рабочей зоны составляет 0,5, а воздухе населенных пунктов - 0,02 мг/м 3. В связи с незначительным содержанием кремния в электролите SiF4 образуется в небольших количествах.

Образование SO2

Сера поступает в электролит с глиноземом, фторидами (в виде сульфатов) и с анодной массой (сульфиды). Сульфаты вступают в обменную реакцию с криолитом

Na2SO4 + 2Na3AlF6 ↔A12(SO4)3 + 12NaF, (14)

в результате чего повышается криолитовое отношение электролита. Растворенный в электролите сульфат восстанавливается алюминием

Na2SO4 + 8А 1 ↔ 3Na2S + 4А12О3, (15)

что снижает выход по току. Образовавшийся сульфид переносится к аноду и окисляется до серы, которая, в свою очередь, взаимодействует с диоксидом углерода

S + 2СО 2 = SO2↑ + 2CO. (16)

Выделяющийся сернистый газ SO2 ухудшает условия труда, а при наличии серы в анодной массе на штырях образуется корка плохо проводящего сульфида железа FeS, что повышает потери энергии в аноде.

Сернистый газ SO2 - бесцветный газ с острым запахом, тяжелее воздуха, растворяется в воде. Оказывает общетоксическое, раздражающее и эмбриотоксическое действие, вредно влияет на растения. При контакте со слизистыми оболочками человека образует последовательно сернистую и серную кислоты, оказывает местное раздражающее действие, нарушая обменные процессы. При значительных концентрациях появляется сухой кашель, жжение и боль в горле, а при более длительном воздействии возможно поражение легких. ПДК в воздухе рабочей зоны составляет 10, а в воздухе населенных пунктов - 0,5 мг/м 3.

 

8. Объемы выбросов газов


Электролизу подвергается только глинозем, состоящий почти на 65% из кислорода, который, вступая в реакцию с углеродом анода, образует оксиды углерода (СО + СО2). На каждую выработанную тонну электролитического алюминия выделяется около 4000 м 3 оксидов углерода, часть которых отсасывается в систему газоочистки, а часть сквозь неплотности укрытий попадает в атмосферу рабочей зоны, ухудшая санитарно-гигиенические условия в корпусе. Кроме того, от электролизера выделяется большое количество тепла.

Для эвакуации выделившихся газов и тепла требуются сравнительно большие объемы воздуха, которые частично удаляются через фонарь в окружающую атмосферу, а частично - в систему газоочистки. Процентные соотношения выбросов газов от различных типов электролизеров и требуемые объемы воздуха для удаления этих газов и выделенного тепла представлены в таблице 1.

Как видно из этих данных, объемы необходимого вентиляционного воздуха для удаления вредных газов и излишков тепла требуются от 0,7 до 2,2 млн нм 3/т А1 - больше всего для электролизеров БТ и меньше всего для ОА. Количество же газовоздушной смеси, направляемой в систему газоочистки, составляет от 16 - 19 (для электролизеров ВТ) до 240 - 280 тыс. нм 3 (для электролизеров БТ) на тонну произведенного алюминия.

В таблице 2 представлены типичные диапазоны содержания HF, суммарного F, пыли и SO2 в атмосфере корпуса и в отходящих на газоочистку газах, в кг/т Аl.

Таблица 1 - Характеристика выбросов от электролизеров

Тип электролизера

%, выброса газа в цех

Вентиляционный воздух, 106 нм3/т А1

Газы на очистку, 103 нм3/т А1

ВТ БТ ОА (открытый) ОА

10 - 35 20 100 1 - 5

1,8 - 2,0 2,0 - 2,2 1,5 - 2,2 0,7 - 1,0

16 - 19 240 - 280 - 90 - 140


Таблица 2 - Содержание вредных веществ в газах, кг/т А 1

Выбросы

БТ

ВТ

ОА (открытый)

ОА


корпус

газо-очист.

корпус

газо-очист.

корпус

газо-очист.

корпус

газо-очист.

HF F-сум. Пыль  SO2

1,0-2,0 1,5-3,0 3,0-10 1,0-5,0

11-16 13-22  27-68  11-44

2,0-6,0 3,0-9,0  19-29  1,3-13

9-25 10-30 9-32 9-35

8-12 4-26  30-60  10-40

- - - -

0,1-4,0 0,2-7,0  1,5-5,0  0,2-5,0

5- 30 10-40  18-60  6-48


Из приведенных данных видно, что на применяемых в России электролизерах наибольшие выбросы через фонарь в окружающую атмосферу по всем видам вредностей у ванн ВТ, а наименьшие - у электролизеров ОА. Поэтому не случайно при реконструкции ныне действующих мощностей предпочтение отдается электролизерам ОА, которые к тому же могут работать на больших токах (до 300 кА) и имеют самый низкий расход электроэнергии.

 

9. Способы сбора отходящих газов


В процессе производства алюминия электролизом образуются отходящие газы, которые содержат не только газообразные, но и твердые вещества.

Как уже было показано выше, методы сбора этих газов зависят от типа электролизера. Количество выделяемых газов при равной мощности электролизеров практически равны, но вследствие разбавления их окружающим воздухом количество газа, направляемого на очистку, различно. Больше всего газа отсасывается от электролизеров БТ - в среднем их количество составляет около 240-280 тыс. м3/т Аl. На электролизерах ВТ эта величина меньше, чем на всех остальных типах электролизеров и составляет 16-19 тыс. м3/т А1, а от электролизеров ОА - около 90-140 тыс. м3/т А1.

Отходящие газы собираются в газосборниках на электролизерах и оттуда по газовым магистралям транспортируются к установкам очистки. С экономической точки зрения выгоднее всего очищать концентрированные газы, и поэтому конструкторы прилагают усилия для создания совершенных укрытий, а от обслуживающего персонала требуется работа при возможно более полном закрытом электролизере.

Сборные газоходы для одноэтажных корпусов выполняют под землей, а для всех остальных типов ванн газоходы выполняют из металлических труб, которые имеют два электрических разрыва между ванной и газосборным трубопроводом. Подавляющая часть газоходов расположена внутри корпуса на высоте около 4 м.

Подземные газоходы показали себя крайне неудовлетворительно - их трудно ремонтировать и еще более трудно очищать от осевшей в них пыли. Поэтому в настоящее время большинство серий оснащено сборными газоходами надземного типа, которые располагаются, как правило, над полом на небольшом (0,5-1 м) расстоянии от стен. При этом газоходы могут размешаться как внутри корпуса, так и снаружи.

Следует отметить, что наземным газоходам присущи определенные недостатки, связанные в основном с неустойчивой работой горелок. Это способствует росту слоя горючих отложений по всему тракту с последующими их возгораниями и взрывами, что выводит из строя газоходы и электрофильтры. Как показывает опыт, конструкция газохода не всегда удачно просчитана, и поэтому объем газоотсоса от крайних ванн отличается в 2-3 раза.

Следует отметить, что значительное количество газов, минуя газоочистные установки, выбрасывается через фонари. По данным фирмы "Flakt" через фонари корпусов, оборудованных электролизерами ОА, эвакуируется до 0,7-1 млн нм3/т Al; при установке в корпусе электролизеров БТ эвакуация газов через фонарь достигает 2,0-2,2 млн нм3/т Аl, а для электролизеров ВТ - 1,8-2,0 млн нм3/т Al.

Таким образом, с экологической точки зрения наиболее неэкологичными электролизерами являются ванны БТ. Кроме того, надо иметь в виду, что для организации отсоса газов от этих электролизеров расходуется дополнительно еще около 660 кВт·ч/т Al, а также требуются дополнительные затраты энергии на вентиляцию, гак как эти электролизеры установлены исключительно в одноэтажных корпусах.

В газах, собранных системой, содержатся также пары, капли жидкости и частицы твердой пыли. При охлаждении газов пары практически полностью конденсируются в жидкие аэрозоли и затем сгущаются в субмикронные агрегаты частиц сложного состава.

В отходящих газах содержатся следующие частицы и газы:

- частицы: С, Al2O3, Na3AlF6, Na5AlF14, AlF3, CaF2, углеводороды

газы: HF, CF4, C2F6, SiF4, SO2, H2S, CS2, COS, СО2, СО, H2O, углеводороды.

Уровни выброса этих примесей в отходящих газах зависят от типа используемого электролизера и на них влияют также такие технологические операции, как обработка электролизеров, выливка металла, замена анодов, регулирование положения анода и т.д.

В твердых частицах больше всего содержится A12O3 и фторсодержащих соединений, которые, как было показано выше, могут вызвать различные заболевания у человека. В газах же больше всего содержится СО и СО2, а также фтористые соединения; количество же SO2 зависит от количества серы в электродных материалах. Наибольшую опасность представляют фторсодержащие газы и, главным образом, HF, количество которого в сумме фторсодержащих газов доминирующее. На здоровье человека оказывает влияние и оксид углерода СО, но, к сожалению, до настоящего времени нет практически приемлемого способа улавливания сильно разбавленного газа, как это имеет место в отходящих газах от электролизеров.

Анализируя состав примесей, можно сделать вывод, что отходящие газы должны быть очищены от пыли, фторсодержащих газов, и при большом содержании в атмосфере города сернистого ангидрида необходимо производить очистку и от SO2.

 

10. Очистка газов от пыли

алюминий глинозем реактор фторированный

Для улавливания пыли могут быть применены аппараты, действие которых основано на использовании различных способов сепарации частиц из газового потока. Рассмотрим принцип действия основных из них.[1]

В таблице 3 приведены некоторые характерные параметры сухих механических пылеуловителей, позволяющие провести их сравнительный анализ и оценить возможности при использовании в промышленной практике.[3]

Таблица 3 - Характерные параметры сухих механических пылеуловителей

Тип пылеуловителя

Эффективность пылеулавливания частиц различных размеров

Гидравлическое сопротивление, Па

Верхний предел температуры газов, °С

Осадительная камера

Определяется возможной площадью для размещения

>50 мкм (80 - 90 %)

50-130

350-550

Циклон

85000

10 мкм (50-80%)

250-1500

350-550

Батарейный циклон

170000

5 мкм (90%)

750-1500

350-550

Инерционный пылеуловитель

127500

2 мкм (00%)

750-1500

до 400 °С


Очистку газов от пыли под действием сил тяжести производят в пылеосадительных камерах (рисунок 8). Запыленный газ поступает в камеру 1, внутри которой установлены горизонтальные перегородки (полки) 2.

 

Рисунок 8 - Пылеосадительная камера: 1 - камера; 2 - горизонтальные перегородки (полки); 3 - отражательная перегородка; 4 - дверцы.

Под действием силы тяжести удается достаточно полно выделить из газа лишь крупные частицы пыли. Поэтому пылеосадительные камеры используют только для предварительной, грубой очистки газов, содержащих частицы пыли относительно больших размеров (>100 мкм). Степень очистки газа от пыли в этих аппаратах обычно не превышает 30-40%. В настоящее время пылеосадительные камеры ввиду их большой громоздкости и сравнительно малой эффективности вытесняются другими аппаратами, в которых применяются более совершенные способы очистки газа[5] и применяются только в качестве аппаратов предварительной очистки, особенно при высокой начальной концентрации пыли.

Основные достоинства осадительных камер заключаются в простоте конструкции, низкой стоимости, в небольших расходах энергии и в возможности улавливания абразивной пыли. Кроме того, работа камер не подвержена влиянию температуры и обеспечивает улавливание пыли в сухом виде. Однако для достижения высокой эффективности при улавливании относительно мелкой пыли необходимы очень громоздкие камеры.

При проектировании осадительных камер необходимо обращать внимание на равномерное распределение газового потока по сечению камеры. Для этой цели устанавливаются диффузоры или газораспределительные решетки.[3]

Процессы осаждения, происходящие в пылевых камерах, наблюдаются и в горизонтальных газоходах. Однако в этих условиях осаждение пыли в большинстве случаев нежелательно, поэтому скорости в газоходах принимают значительно более высокими (18-20 м/с), чтобы обеспечить турбулентный режим движения и унос даже крупных частиц, а также экономию металла при изготовлении газоходов.[4]

Пылевые камеры и газоходы в условиях электролизных цехов мало применимы, так как для снижения скорости отходящего газа пришлось бы резко увеличивать диаметр газоходов, а при больших скоростях в пылевых камерах и газоходах могут оседать только крупные частицы, что приведет к невысокой степени очистки отходящего газа. [1]

Использование центробежной силы положено в основу конструкции циклонов, являющихся одним из наиболее распространенных типов пылеулавливающих устройств, применяемых для очистки газов от пыли крупностью более 5 мкм. Корпус циклона выполнен в виде вертикально расположенного цилиндра, нижняя часть которого заканчивается конусом (рисунок 9).

Для подвода газа в верхней части корпуса имеется патрубок прямоугольного сечения, расположенный тангенциально (по касательной) к поверхности цилиндра. Очищенные газы выходят из циклона через вертикальную трубу круглого сечения, расположенную соосно по отношению к корпусу.

Поток запыленных газов при входе в циклон начинает вращаться в пространстве между цилиндрической поверхностью корпуса и центральной выходной трубой, образуя внешний вращающийся вихрь. При этом центробежной силой частицы пыли отбрасываются к стенкам цилиндрической части циклона. Внешний вихрь, опускаясь к конической части циклона, меняет направление и движется вверх, образуя внутренний вихрь. Частицы пыли, достигшие стенок циклона, перемещаются в нижнюю коническую часть и выносятся через пылеотводящий патрубок.

Циклоны выпускаются серийно на специализированных предприятиях, их конструкции унифицированы. Задача технолога состоит в выборе циклона нужного типоразмера для обеспечения заданной степени очистки газа с учетом его объемного расхода и дисперсного состава пыли. Наиболее распространены циклоны конструкций Научно-исследовательского института очистки газов (НИИОГАЗ), Ленинградского института охраны труда (ЛИОТ) и Свердловского института охраны труда (СИОТ).

Рисунок 9 - Схема работы циклона: 1 - вход газа; 2 - уловленная пыль; 3 - выход газа

Циклоны обеспечивают удовлетворительную степень очистки газов от крупных частиц пыли; например, степень улавливания пыли размером 100 мкм составляет 91 - 98 % (в зависимости от типа и диаметра корпуса циклона), частицы с размером 10 мкм улавливаются на 70-90 %, а мелкие фракции пыли размером 5 мкм - не более чем на 40-65 %. Температура газа может превышать 400°С, при этом, однако, внутреннюю поверхность циклона необходимо футеровать огнеупорным кирпичом, а выходную трубу изготовлять из жаропрочной стали или керамики. При умеренной температуре газов (около 100°С) эта температура должна быть выше точки росы, для чего корпус циклона покрывают теплоизоляцией. Циклоны работоспособны как под разрежением, так и под давлением газа до 2,5 кПа. При большем давлении или разрежении необходимо обеспечить герметичность циклона для предотвращения подсосов или утечки газа.[2]

Циклонные аппараты благодаря дешевизне и простоте устройства и обслуживания, сравнительно небольшому сопротивлению и высокой производительности являются наиболее распространенным типом сухого механического пылеуловителя. Циклонные пылеуловители имеют следующие преимущества:

1) отсутствие движущихся частей в аппарате;

) надежное функционирование при температурах газов вплоть до 500°С без каких-либо конструктивных изменений (если предусматривается применение более высоких температур, то аппараты можно изготовлять из специальных материалов);

3) возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями;

4) пыль улавливается в сухом виде;

) гидравлическое сопротивление аппаратов почти постоянно;

) аппараты успешно работают при высоких давлениях газов;

) пылеуловители весьма просты в изготовлении;

) рост запыленности газов не приводит к снижению фракционной эффективности очистки.

Правильно спроектированные циклоны могут эксплуатироваться надежно в течение многих лет.[3]

Циклоны не могут быть использованы в условии электролизного цеха из-за большого объема отходящих газов. Кроме того, циклоны эффективно отделяют только крупные частицы (более 10 мкм). Тем не менее эти аппараты достаточно успешно работают в цехах анодной массы для очистки пыли в отходящих газах от прокалочных печей. При этом значительная часть мелкой пыли не улавливается.[1]

Для обеспечения большой производительности циклоны объединяют в группы по 2 ... 8 элементов при прямоугольной компоновке и до 14 элементов при круговой. Циклоны в группе работают параллельно, имея общие входной и выходной газоходы и бункер для пыли.[2]

Рисунок 10 - Группа из четырех циклонов НИИОГАЗ: 1 - входной патрубок; 2 - камера обеспыленных газов; 3 - кольцевой диффузор; 4 - циклонный элемент; 5 - бункер; 6 - пылевой зaтвop.

При больших расходах очищенных газов применяют групповую компоновку аппаратов (рисунок 10). Это позволяет не увеличивать диаметр циклона, что положительно сказывается на эффективности очистки.

Группу аппаратов обычно составляют из цилиндрических циклонов НИИОГАЗ. Она имеет общий коллектор загрязненных газов, общий сборник очищенных газов и общий пылевой бункер. Отвод очищенных газов от циклонов группы выполняют либо через улитки, устанавливаемые на каждом циклоне и объединяемые общим коллектором, либо непосредственно через общий коллектор. Применение выходных улиток уменьшает общую высоту группы.

Иногда в группу (батарею) объединяют большое число маленьких циклонных элементов, так называемых мультициклонов. Снижение диаметра циклонного элемента Du в этом случае преследует цель увеличения эффективности очистки, которая несколько возрастает с уменьшением Du. Батарея мультициклонов показана на рисунке 11.[3]

В батарейном циклоне сгруппированы в общем корпусе циклонные элементы небольшого диаметра - 100, 150 или 200 мм. Батарейный циклон имеет общую верхнюю камеру, через которую вводится очищаемый газ, среднюю газораспределительную камеру и нижнюю камеру, представляющую бункер для пыли. Вращательное движение потоку газов на входе в циклонный элемент придает наличие направляющего аппарата в виде винтовой поверхности (рисунок 11, а) или розетки (рисунок 11, б) с несколькими лопастями. В результате размеры батарейного циклона в плане меньше, чем группы из обычных циклонов того же диаметра.

Рисунок 11 - Мультициклоны: а, б - направляющие аппараты мультициклона в виде винта и розетки соответственно: 1- корпус; 2 - направляющий аппарат; 3 - патрубок; в - общий вид мультициклона: 1 - патрубок; 2 - распределительная камера; 3 - патрубок для выхода газа; 4 - верхняя камера; 5 - коллектор; 6 - циклонный элемент; 7 - направляющий аппарат.

Батарейные циклоны имеют большую производительность при достаточно высокой степени улавливания пыли с размером частиц более 5 мкм. Вместе с тем необходимо обеспечить равномерное распределение потока газа по циклонным элементам.[2]

Работа инерционных пылеуловителей основана на возникновении сил инерции, приложенных к частицам пыли, при резком изменении направления движения газового потока, несущего пыль.

Жалюзийные пылеуловители (рисунок 12), основным элементом которых является жалюзийная решетка, расположенная под углом к направлению газового потока, применяются наиболее часто. Решетка состоит из ряда наклонно установленных пластин. Огибая пластины, струи газа резко изменяют направление движения, проходят на другую сторону решетки и движутся в прежнем направлении.

Рисунок 12 - Жалюзийный пылеуловитель: 1 - короб; 2 - ребра; 3 - кольца

Частицы пыли, встречаясь с пластинами решетки, стремятся сохранить по инерции первоначальное направление движения, не огибают пластину, а отражаются в сторону, противоположную движению газов, опять поворачивают по направлению газового потока, ударяются о следующую пластину и т. д.

В результате газы, прошедшие через решетку, очищаются, а газы, оставшиеся по другую сторону решетки, обогащаются пылью. Эта часть газового потока, около 10 % от всего объема, направляется для дальнейшей очистки.

Эффективность очистки газов в инерционных пылеуловителях ниже, чем в циклонах. Гидравлическое сопротивление этих аппаратов составляет 10-50 мм вод. ст. Оптимальная скорость газового потока составляет 10-15 м/с, температура газа допускается до 600 °С.[2]

На степень очистки влияет скорость движения газов, отсасываемых в циклон. Для того, чтобы в циклон было отведено возможно больше пыли, эта скорость должна быть не меньше скорости газов при подходе к решетке. Гидравлическое сопротивление решетки составляет 100-500 Па.

Недостатками жалюзийного пылеуловителя являются: износ пластин решетки при высокой концентрации особенно крупной пыли и возможность образования отложений при охлаждении газов до точки росы.[3]

Область применения ограничивается предварительной очисткой газов с частицами пыли крупнее 20 мкм.[2] Этот аппарат широко применяется для предварительной очистки газов перед циклонами или рукавными фильтрами.[3]

Электрофильтры - аппараты для отделения пыли в электростатическом поле широко применяют для улавливания пыли и тумана любых размеров, в том числе и менее 1 мкм. Эффективность улавливания пыли в таких электрофильтрах весьма высока и достигает 99% даже при очистке газов, нагретых до 450-500°С и высоком содержании сернистого ангидрида и других газов. Электрофильтры широко используются в алюминиевом производстве. Общий вид наиболее распространенною электрофильтра УГМ-2-7 представлен на рисунке 13.

Рисунок 13 - Электрофильтр типа УГМ-2-7: 1 - газораспределительная решетка, 2- механизм встряхивания коронирующих электродов; 3 - корпус; 4- осадительный электрод; 5 - коронирующий электрод; 6 - люк; 7- механизм встряхивания осадительных электродов; 8- коробка подвода тока

На НКАЗе в настоящее время установлен электрофильтр ПГДС 2x20 горизонтальный, двухсекционный, двухпольный с S-образными осадительными электродами, состоит из следующих узлов:

корпуса электрофильтра. Активное сечение 20м 2.

газораспределительной системы.

системы коронирующих электродов - 20 штук.

системы осадительных электродов - 24 шт.

Очистка газа от пыли протекает следующим образом:

Содержащий взвешенные частицы газ проходит через неоднородное электрическое поле, создаваемое двумя разноименными заряженными электродами, с большой разностью потенциалов. На поверхности коронирующего электрода напряженность электрического поля при определенной величине приложенного напряжения образует "коронный" разряд. В зоне "короны" происходит ударная ионизация газа с образованием большого количества ионов катионов. Под действием электрического поля, частицы поля получают заряд. Заряженные частицы притягиваются к противоположно заряженному электроду и осаждаются на его поверхности.

В цветной металлургии нашли широкое применение методы улавливания пыли, основанные на фильтрации газа через пористые материалы: кокс, кварц, фильтровальные ткани. Типичным аппаратом этого типа являются рукавные фильтры, в которых используются ткани из различных волокон: шерстяных, хлопковых, синтетических и стеклянных. Применяются также и нетканые материалы, такие как фетр и войлок. Характеристики фильтровальных тканей, наиболее широко применяемых на практике, приведены в таблице 4.[2]

Таблица 4 - Ткани для рукавных фильтров цветной металлургии

Вид ткани

Артикул

Химическая стойкость

Максимальная рабочая температура, °С



к щелочам

к кислотам


Чистошерстяная

ЧШ-21

Низкая

Удовлетворительная

90

Смешанная (70 % шерсти, 30 % капрона)

ЦМ-83

Низкая

Ухудшенная

90

100 %-ный нитрон

НЦМ

Удовлетворительная

Хорошая

130

100 %-ный лавсан

ЦНИХБИ

То же

То же

130

100 %-ное стеклянное волокно

ТССНФ(О)

То же

То же

240


Тканевые материалы представляют собой переплетения нитей диаметром 300-700 мкм. В случае специальной обработки - ворсования на поверхности ткани образуется ворс из перепутанных между собой волокон. Продольные нити называют основой, а поперечные - утком. Характер переплетения основы и утка может быть различным.

В условиях работы технологических фильтров для газов на металлургических заводах к тканям предъявляют следующие требования:

1) термостойкость, достаточная для работы в условиях температур отходящих газов металлургических агрегатов;

2) химическая стойкость по отношению к агрессивным компонентам, присутствующим в отходящих газах металлургических агрегатов;

3)  механическая прочность по отношению к истиранию и

4)  многократным изгибам во время регенерации тканей, а также стабильность размеров при рабочих условиях;

5)  высокая пылеемкость при фильтрации и способность удерживать при регенерации часть пыли, обеспечивающая достаточно высокую эффективность после регенерации;

6)  сохранение максимальной воздухопроницаемости в запыленном состоянии;

7)  минимальное влагопоглощение и способность к легкому

8)  удалению накопленной влаги (малая гигроскопичность);

9)  умеренная стоимость.

Фильтрующих материалов, полностью удовлетворяющих всем перечисленным требованиям, нет. Поэтому каждую ткань используют в наиболее благоприятных для нее условиях.

Выбор вида ткани определяется в основном температурой, а также влагосодержанием и агрессивными свойствами газового потока, сроками службы ткани в рабочих условиях и стоимостью ткани.

Волокна фильтровальной ткани или иных фильтрующих материалов образуют пространственную решетку, через которую проходит поток очищаемого газа. Механизм улавливания частиц пыли основан не на отсеивающем действии фильтровального материала, как это происходит при просеивании порошков через сита. Фильтр способен задерживать частицы, размеры которых значительно меньше размера пор.

Запыленный газовый поток несет частицы разного размера. Проходя слой фильтрующего материала, например ткани, газовый поток встречает на пути волокна и изменяет свое направление, обтекая их.

Крупные частицы при этом отклоняются от направления потока под действием сил инерции и могут столкнуться с волокнами ткани, подойдя к ним настолько близко, что прилипнут к ним.

У мелких частиц сила инерции мала, поэтому они продолжают следовать за газовым потоком, огибая волокна. Однако, чем меньше масса и размер частицы пыли, тем больше она подвержена влиянию сил броуновского движения, под действием которых частица движется в случайном направлении и может столкнуться с волокном, прилипая к его поверхности. При значительной турбулентности газового потока осаждению частиц способствуют также вихревые потоки. Движение потока газа через ткань приводит к появлению электростатического заряда на поверхности волокон и частиц пыли. Знак и величина заряда зависят от свойств волокон и частиц пыли. Наличие заряда на поверхности волокон и частиц пыли также способствует улавливанию частиц пыли.

В начальный момент фильтрования, когда ткань чистая, преобладают указанные причины осаждения пыли и формируется первичный слой осадка на фильтре. При этом размер пор уменьшается, и в дальнейшем возможно улавливание пыли, основанное на отсеивающем эффекте, когда размер пор уменьшится и станет меньше размера частиц. Эффективность очистки при этом возрастает, но вместе с этим растет и гидравлическое сопротивление фильтра. Для обеспечения длительной работы фильтра необходимо периодически удалять уловленную пыль, т. е. регенерировать фильтровальный материал. Интервал времени между циклами фильтрования и регенерации может быть от 3 - 4 мин до нескольких часов. Для регенерации проводят обратную продувку либо встряхивают фильтровальную ткань.

В цветной металлургии наиболее широко применяются рукавные фильтры (рисунок 14), в которых фильтрующим элементом служит бесшовный рукав из фильтроткани диаметром 125 - 300 мм (наиболее часто 220мм). Рукава группируют в плане прямыми рядами или в шахматном порядке и подвешивают вертикально в корпусе фильтра. Длина рукавов обычно составляет от 2 до 4м и ограничена размерами корпуса по высоте.

Рисунок 14 - Рукавный фильтр: а - поперечный разрез; б - продольный разрез; 1 - корпус; 2 - площадка для облуживания; 3 - распределительная решетка; 4 - бункер; 5 - затвор; 6 - общий бункер; 7 - шнек; 8 - коллектор чистого газа; 9, 17 - пневмоцилиндры клапанов; 10 - пневмоцилиндр встряхивающий; 11, 15 - клапаны; 12 - подвеска рукавов; 13 - рукав; 14 - затвор.

Поверхность фильтрования одного рукава около 2м 2, а общая поверхность фильтрования зависит от числа параллельно работающих рукавов в фильтре и достигает 280 - 560м 2 для фильтров типа РФГ. Выпускаются также укрупненные рукавные фильтры конструкции института Гинцветмет типа УРФМ с площадью фильтрации до 2300м 2. Принципиальных отличий в конструкции фильтров РФГ и УРФМ нет.

Поток газа направляют в нижнюю часть рукавов, верхний конец которых заглушён и подвешен к устройству для встряхивания и регенерации. Корпус фильтра разделен внутри на секции, в нижней части которых имеются бункеры для сбора пыли. Регенерация фильтров осуществляется механическим встряхиванием и обратной продувкой.[2]

При малых скоростях фильтрации запыленного газа через тканевые фильтры можно добиться высокой степени очистки газов (до 99%).

Тканевые фильтры находят широкое применение в электролитическом производстве алюминия для сухой очистки отходящих газов не только от пыли, но и фторсодержащих соединений.[1]

 

11. Особенности технологии сухой очистки отходящих газов


Мокрые способы очистки, в основном используемые при очистке газов, выделяющихся при электролизе, начинают уступать место сухим методам. В последние годы все более широкое распространение находит метод сухой сорбционной очистки газов цехов электролиза, основанный на адсорбции фтористого водорода глиноземом.

В настоящее время самой совершенной, соответствующей новым требованиям, считается система сухой очистки с замкнутым контуром, состоящая из реакторов, обеспечивающих контакт газ - глинозем и последующих рукавных фильтров для улавливания прореагировавшего глинозема и твердых частиц. Принципиальная схема сухой газоочистки представлена на рисунке 15.

Опубликованные предположительные гипотезы о механизме реакции, происходящей при сорбции фторводорода на глиноземе, достаточно противоречивы. Однако можно считать, что количество активных центров, на которых происходит реакция абсорбции фторводорода глиноземом, не зависит от типа глинозема и составляет 8 гидроксильных групп на 100 квадратных ангстрем площади поверхности глинозема. Это объясняет прямо пропорциональную зависимость между сорбционной способностью глинозема и его удельной поверхностью (м 2/г), измеренной по изотерме адсорбции азота (BET), которая считается наиболее важным параметром при выборе качества глинозема для cyxoй очистки отходящих газов. В настоящее время считается достаточной величина удельной поверхности BET не менее 30 - 45 м 2/г.

Сухая очистка газов основана на адсорбции HF глиноземом. Этот принцип является общим для всех аппаратурно-технологических схем сухой очистки электролизных газов. Процесс схематично может быть представлен следующим образом



Рисунок 15 - Принципиальная схема сухой очистки газа

Как известно, промышленный глинозем включает в себя ряд модификаций оксида алюминия - α-А12О3, β-A12O3, γ-А12О3 и др. Свойства глинозема зависят от используемого сырья, способа и параметров технологического процесса получения глинозема и ряда других факторов. Как было показано выше, адсорбционная способность глинозема зависит от его удельной поверхности, а наличия активных модификаций глинозема (γ-А 12О 3), способных его адсорбировать. Выполненные в ВАМИ исследования показали, что в промышленных глиноземах содержание α-А 12О 3 колеблется в пределах 18 - 50%, и с увеличением содержания этой модификации в глиноземе величина удельной поверхности S снижается, а высокая степень адсорбции сохраняется до момента, соответствующего заполнению мономолекулярного слоя HF на поверхности глинозема. Расчетная емкость мономолекулярного слоя Хm составляет (гHF/гAl2O3).

Xm = [(S · M)/(N · Am)] · 10-20 = 0,292 · 10-3 · S,

где M - молекулярный вес HF;

Am - посадочная площадка молекулы HF;- число Авогадро.

Для глинозема с удельной поверхностью S = 45 м 2/г сорбционная емкость глинозема Хm составит

Хm = 0,292 · 10 3 · 45 = 0,013,

т.е. 1г глинозема может адсорбировать 0,013г HF или 1,3%. До достижения этой величины степень улавливания HF сохраняется на уровне 99 - 99,5%, после чего резко снижается. Наиболее важная переменная при проектировании установок сухой очистки - время контакта глинозема с потоком очищаемого газа. Оказалось, что время от одной до трех секунд является наиболее подходящим для хорошей адсорбции фторидов. Более короткое время контакта можно использовать в тех случаях, когда удается достичь хорошего распределения частиц глинозема по всему потоку газа. Многочисленные модификации аппаратурно-технологических схем сухой очистки газов состоят из (рисунок 16):

устройства для контактирования газа с глиноземом (реактор);

пылеуловителя для улавливания глинозема и другой пыли (как правило, рукавный фильтр, в отдельных случаях электрофильтр);

системы транспорта глинозема;

дымососа для транспортировки газа;

автоматизированной системы управления процессом.

Конечным продуктом при сухой очистке газов является фторированный глинозем, возвращаемый в электролизеры. Таким образом, сухая газоочистка является наиболее малоотходной технологией очистки газа.

Рисунок 16 - Схемы очистки электролизных газов зарубежных фирм: а - "Балко"; 6 - "Лурги"; в - "Флект"; г - "Просидейр"; 1 - электролизер; 2 - электрофильтр: 3 - вентилятор; 4 - скруббер; 5 - реактор; 6 - рукавный фильтр

Фторированный глинозем помимо HF содержит уловленную электролизную пыль, в состав которой входят твердые фториды, С, Fе, Si и др., которые, попадая в электролизер, вызывают снижение качества алюминия или нарушают технологический процесс. Рост содержания примесей в глиноземе прямо пропорционален кратности циркуляции глинозема через реактор и количества, используемого для сухой очистки. Минимальный прирост примесей имеет место при работе реактора без циркуляции, т.е. при использовании всего глинозема "на проток".

Наиболее широко внедрены в производство системы сухой очистки электролизных газов, разработанные компаниями Flakt и Procedair. Находят применение системы компаний Lurgi-Vaw, Alcoa, Alcan, Кайзер и др. Несмотря на большое разнообразие конструктивных решений, наибольший интерес представляет конструкция двух узлов: устройство для контактирования отходящего газа с пылью (реактор) и устройство для улавливания фторированного глинозема.

11.1 Типы реакторов


По времени контакта газа с глиноземом различают два основных типа реактора:

на рисунке 17 приведена схема очистки газов с подачей глинозема в поток очищаемого, газа. Для повышения эффективности очистки необходимо, чтобы глинозем был равномерно распределен по всему потоку газа. Обычно глинозем вводится в поток газа через различного вида сопла (Alcan), а некоторые фирмы используют насадки Вентури (Flakt, Procedair) для обеспечения хорошего турбулентного перемешивания и диспергации частиц глинозема в потоке газов. Большинство таких реакторов имеют устройство для рециркуляции глинозема, что приводит к повышению эффективности улавливания, но вызывает дополнительную истираемость глинозема и увеличение абразивного износа оборудования.

Глинозем-→

Рисунок 17 - Система очистки газов с подачей Al2O3 в поток газа: 1, 2 - бункер свежего (1) и фторированного (2) глинозема; 3 - корпус электролиза; 4 - электролизер; 5 - дымосос

другим основным типом реакторов (рисунок 18) является система с кипящим слоем. В этой системе очищаемый газ контактирует с глиноземом путем пропускания поднимающегося потока газа через расширяющийся слой глинозема. Слой глинозема движется вдоль горизонтального перфорированного листа, а поток газа проходит через отверстия, создавая эффект кипящего слоя. Свежий глинозем подается с одной стороны реактора и удаляется с другого конца, а для улавливания унесенных потоком газа частиц глинозема используется рукавный фильтр.

Рисунок 18 - Система очистки газа в реакторе с кипящим слоем: 1 - 5 - то же, что и на рисунке 3; 6 - реактор с кипящим слоем

Преимуществом системы реакторов с кипящим слоем является то, что даже при прекращении подачи глинозема кипящий слой сохраняет способность эффективно улавливать фториды в течение нескольких часов и, кроме того, в этих системах весь глинозем проходит через реактор, что упрощает систему подачи глинозема. Основным недостатком этой системы является то, что кипящий слой создает большой перепад давлений и, следовательно, требует большого расхода электроэнергии.

 

.2 Устройства для улавливания фторированного глинозема


В подавляющем большинстве систем в качестве пылеуловителей применяют рукавные фильтры, изготавливаемые из иглопробивного нетканого полиэфирного полотна. Лишь фирма Alcoa использует для этой цели мешочные фильтры. По данным компании Lurgi-Vaw ряд компаний в настоящее время отказываются от электрофильтров (используемых ранее для улавливания фторированною глинозема) и переходят на применение рукавных фильтров. Таким образом, наиболее эффективным и широко распространенным устройством для улавливания фторированного глинозема являются pукавные фильтры. Регенерация рукавных фильтров (очистка их от осевшею фторированною глинозема) осуществляется в настоящее время импульсной подачей воздуха низкого давления, что уменьшает износ рукавов и увеличивает срок их службы. Известно, что фирма Procedair, применявшая ранее фильтры с пульсирующей обратной продувкой, также переходит на фильтры с импульсной регенерацией сжатым воздухом низкого давления. Срок службы таких рукавов по промышленным данным Саянского алюминиевого завода составляет не менее 5 лет.

Все ведущие фирмы по производству газоочистных сооружений применяет модульный принцип. Модуль состоит из реактора и рукавного фильтра и способен очистить от 70 до 100 тыс. м 3 за в час. Из таких модулей собирается установка, к которой может быть подключена большая группа ванн. Рассмотрим конструктивные решения систем сухой очистки газов фирм Flakt и Procedair и сравним их с системами других фирм.

 

12. Система фирмы Flakt


Улавливание фторидов в установках этой фирмы осуществляется в реакторах и рукавных фильтрах. Установка собирается из модулей "реактор-рукавный фильтр" производительностью 70-100 тыс. м 3/ч каждый. Так, для серии электролизеров с ОА на 180 кА достаточно иметь две установки производительностью по 940 тыс. м 3/ч каждая из 14 модулей.

Реактор в модуле представляет собой, по существу, низконапорную трубу Вентури - вертикальный газоход, расширяющийся кверху и сопряженный с входным патрубком рукавного фильтра. Особенностью рукавных фильтров является их импульсная регенерация воздухом низкого давления (200 кПа).

Газ отсасывается из коллектора неочищенного газа и проходит через модули "реактор-рукавный фильтр", где очищается от HF и пыли и дымососами выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу. Перед каждым фильтром в поток неочищенного газа производится дозированная подача свежего (первичного) глинозема. Адсорбция HF происходит как в реакторе, так и в фильтрующем слое глинозема на рукавах фильтра. Неочищенный газ с глиноземом и пылью при помощи распределительного устройства, установленного на входе в фильтр, равномерно распределяется на все рукава. Глинозем с адсорбированными фторидами и пылью образует на рукавах фильтрующий слой, в котором происходит адсорбция HF и пылеулавливание. Пыль с рукавов периодически удаляется импульсной продувкой и собирается в бункере фильтра.

Каждый фильтр имеет корпус, в котором размещены 380 фильтрующих рукавов диаметром 127мм и длиной 5м из иглопробивного полиэфирного фильтровального материала общей площадью фильтрации 766м 2. Система транспорта свежего первичного глинозема для одной установки на корпус состоит из основного силоса емкостью 1000 т, из которого глинозем подается в буферный силос вместимостью 150 т. Из буферного силоса глинозем через расходомер распределяется на 14 фильтрующих модулей. Через распределительный короб с псевдоожиженным слоем и 14 переливных отверстий попадает по аэрожелобам к модулям. Количество первичного глинозема задается расходомером, а количество рециркулирующего - регулируется специальным устройством, расположенным в днище бункера фильтра. Изменяя число оборотов шнека, можно регулировать подачу глинозема на рециркуляцию. Отработанный (вторичный) глинозем из корпуса фильтра шнеком подается в аэрожелоб, а затем аэролифтом в силос вторичного глинозема и в корпус электролиза.

Фирма гарантирует содержание на выходе из установки: НF - не более 1 мг/нм 3; твердых фторидов - не более 1 мг/нм 3; пыли - не более 5 мг/нм 3. В России установки этой фирмы эксплуатируют на САЗе и обеспечивают проектные показатели - согласно статистическим данным выбросы фтора на этом заводе самые низкие из российских заводов и не превышают 0,35кг фтора на тонну произведенного алюминия, т.е. на уровне лучших зарубежных показателей.

 

13. Система фирмы Procedair


Эта компания так же как и Flakt широко применяет сухую очистку электролизных газов; по ее данным на декабрь 1994 г. 11 226 электролизеров в разных странах мира, производящих около 4,4 млн т алюминия в год, оборудовано ее системами.

Рисунок 19 - Модуль сухой очистки фирмы "Procedair": 1 - тельфер; 2 - вентилятор для обратной продувки рукавов; 3 - сменный блок рукавов; 4, 5 - рукава в режиме продувки (4) и очистки (5) газа; 6 - индикатор разрежения; 7- очищенный газ; 8 - многолопастной демпфер; 9 - дно бункера с псевдоожиженным слоем; 10 - сброс излишков глинозема; 11 - дренаж; 12 - дымосос; 13 - транспортер фторированного глинозема; 14 - крышка; 15 - воздушный отсек для продувки рукавов; 16 - запорный клапан; 17 - отсос; 18 - реактор Вентури; 19 - приемная воронка; 20 - клапан рециркуляции глинозема; 21 - распределительный шит; 22- электропневматический клапан; 23 - задвижка; 24 - транспортер подачи свежего глинозема; 25 - газ на очистку

Так же как и фирма Flakt, эта компания применяет модульный принцип построения своих систем (рисунок 19), который позволяет из однотипных установок собирать мощные газоочистные блоки способные очистить газ от половины ванн корпуса, упрощать проектирование и резко сокращать сроки монтажа и наладки. Кроме того, применение однотипных блоков позволяет минимизировать затраты на записные части к газоочистным установкам.

Реактором в этой системе является вертикально установленная низконапорная труба Вентури, в которой контакт глинозема с газом осуществляется в восходящем турбулентном потоке с последним отделением глинозема на фильтре. В схеме предусмотрена возможность рециркуляции глинозема с кратностью от 10 до 40.

Установка для очистки электролизных газов объемом 1,7 млн м 3/ч, состоит из 14 модулей "реактор-фильтр", общая площадь фильтрации в каждом модуле составляет 1532м 2. Рукава изготавливаются из нетканого полиэфирного материала диаметром 127 и длиной 6000мм. Практически весь потребный для электролиза глинозем проходит через модули.

 

14. Характеристика систем сухой очистки газов


Мокрая газоочистка обладает достаточно высокой эффективностью улавливания газообразных примесей, однако имеет ряд существенных недостатков, основными из которых являются: наличие растворооборотного хозяйства; загрязнение стоков; наличие шламовых полей; каплеунос; коррозия и эрозия аппаратуры и др.

От этих недостатков свободны сухие системы очистки газов, широко используемые за рубежом и на некоторых наших заводах.

Проведенная в НАМИ экспертная оценка технических решений основных широко используемых в мировой практике систем сухой очистки газов, разработанных ведущими фирмами мира, показала, то по эффективности они практически одинаковы и обеспечивают улавливание 98,5 - 99,5% фторсодержащих газов и практически всей пыли, содержащейся в отсасываемом газе. Отличаются же эти системы в основном принципом действия и конструкцией используемых реакторов. Ниже в таблицах 5 и 6 приведены характеристики систем сухой очистки тазов.

Таблица 5 -Устройства для контакта газа с глиноземом

Фирма

Реактор

Скорость газа, м/с

Концентрация АЦО, г/м 3

Гидравлическое сопротивление, Па

Flakt

Вертикальная труба Венгури

19

10-150

< 400

Procedair

То же

То же

То же

То же

Lurgi-Vaw

Расширенный кипящий слои

3-5

> 2000-3000

3000

Alcan

Ввод Al2О 3в газоход

Соответствует скорости газа

10-150

Незначительно

Alcoa

Кипящий слой

0,2-0,5

Нет данных

3000-5000



Таблица 6 - Характеристика пылеуловителей

Фирма

Тип

Материал

Метод регенерации

Давление воздуха для регенер., ат

Гидравлическое сопротивление, Па

Остаточн. запыленность, мг/м 3

Flakt

Рукава

Нетканый полиэфир

Импульсн.

1,5 - 2,0

до 1500

< 5

Procedair

-


-

1,5 - 2,0

до 1500

< 5

Lurgi-Vaw

Э/фильтр

-

-

7,0

300 (эф) 500 (рф)

< 30 (эф) 5 - 1 (рф)

Alcoa

Мешки

-

-

7,0

-

-

Alcan

Рукава

-

-

7,0

-

-

Кайзер

-

-

-

6,5

1500

Нет данных


Таким образом, гидравлическое сопротивление и расход энергии, наиболее низкий у систем Flakt, Procedair и Alcan. Такая тенденция наблюдается и при сравнении капиталовложений.

Следует отметить, что в настоящее время на КрАЗе изготовлены и эксплуатируются системы сухой очистки газов на электролизерах ВТ.

 

Заключение


В настоящее время самой совершенной, соответствующей новым требованиям, считается система сухой сорбционной очистки с замкнутым контуром, состоящая из реакторов, обеспечивающих контакт газ - глинозем и последующих рукавных фильтров для улавливания прореагировавшего глинозема и твердых частиц.

Конечным продуктом при сухой очистке газов является фторированный глинозем, возвращаемый в электролизеры. Таким образом, сухая газоочистка является наиболее малоотходной технологией очистки газа. [1]

Основными достоинствами сухой газоочистки являются:

ü высокая степень очистки газов;

ü  долговечность в эксплуатации (больше коэффициент полезного использования, чем у мокрой газоочистки);

ü  не вызывает коррозии;

ü  практически полная безотходность;

ü  отсутствие шламовых полей;

К недостаткам сухого способа очистки газов можно отнести:

ü невысокую степень улавливания;

ü  высокую стоимость.

 

Список литературы


. Галевский Г.В. Экология и утилизация отходов в производстве алюминия: учеб. пособие / Г.В. Галевский, Н.М. Кулагин, М.Я. Минцис. - М.: Флинта: Наука, 2005. - 272 с., ил.

. Набойченко С.С. Процессы и аппараты цветной металлургии: учебник для вузов / С.С. Набойченко, Н.Г. Агеев, А.П. Дорошкевич, В.П. Жуков, Е.И. Елисеев, С.В. Карелов, А.Б. Лебедь. - Екатеринбург: УГТУ, 1997.- 648 с.

. Ужов В.Н. Очистка промышленных газов от пыли / В.Н. Ужов, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков, И.К. Решидов. - М.: Химия, 1981. - 392 с., ил.

. Старк С.Б. Пылеулавливание и очистка газов в металлургии. - М.: Металлургия, 1977. - 328 с.

. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973. - 752 с.

. Краткий обзор. - http: // www. rusal. ru /

. Кто мы. - http: // www. rusal. ru /

. РУСАЛ меняет структуру компании. - http: // www. rusal. ru /

. РУСАЛ создал новый дивизион, шестой в структуре компании. - http: // www. rusal. ru /

. Корпоративная структура. - http: // www. rusal. ru /

. В компании РУСАЛ внедрена система управления предприятиями SAP R/3. - http: // www. rusal. ru /

. Персонал. - http: // www. rusal. ru /

. Корпоративные программы для сотрудников. - http: // www. rusal. ru /

14. Вакансии. - http: // www. rusal. ru /

15. РУСАЛ подводит итоги деятельности за первое полугодие 2006 г. - http: // www. rusal. ru /

. Цветные металлы / Развитие и совершенствование основного производства. - 2002. - №11. - с. 15-17.

Похожие работы на - Способы сбора отходящих газов при производстве алюминия

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!