Бездожиговые системы

СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ С ДОЖИГАНИЕМ

Газы, выходящие из конвертера, охлаждаются в охладителе конвертерных газов и выбрасываются через дымовую трубу. Различают системы, позволяющие отводить газы с полным дожиганием без использования выделяющегося тепла, с полным дожиганием и с использованием выделяющегося тепла.

В случае работы с полным дожиганием без использования тепла отходящий из конвертера газ поступает в кессон и камин, которые представляют собой охлаждаемые проточной водой металлические газоходы. Через отверстие в наклонной части кессона в конвертер вводится фурма для продувки ванны. Между кессоном и горловиной существует зазор, обеспечивающий поворот конвертера ниже края кессона. По зазору в результате разрежения в кессоне воздух подсасывается в газоотводящий тракт. Отходящие газы, смешиваясь с воздухом, сгорают и образуют факел в кессоне и камине. Разрежение в газоотводящем тракте должно обеспечивать подсос атмосферного воздуха в количестве, достаточном для сжигания всех горючих компонентов конвертерных газов. После сгорания и охлаждения в камине дымовые газы с температурой 1200°С поступают в скруббер, в верхнюю часть которого впрыскивается охлаждающая вода в количествах, обеспечивающих снижение температуры газов на выходе из скруббера до 300-400°С или 70-90°С в зависимости от дальнейшего способа очистки.

Бездожиговые системы

Основным недостатком систем с дожиганием является неизбежность пропуска большого объема очищаемых газов. Для обеспечивания надежного сжигания газа воздух подсасывается в газоотводягдий тракт с избытком <а>1). Значительное содержание в воздухе азота повышает объем дымовых газов, в три-четыре раза по сравнению с количеством газов, выделяющихся из конвертера, обусловливая соответствующее увеличение размеров оборудования газоотводящего тракта, его стоимости, расхода электроэнергии. Поэтому в последнее время широкое распространение получили бездожиговые системы очистки отходящих газов. Принципиальной особенностью таких систем являются применение специальных устройств, предотвращающих попадашге воздуха в газоотводяший тракт в период интенсивного горения углерода. Существует несколько вариантов систем, обеспечивающих отводов конвертерных газов без дожигания.

Подвижный колокол, который, двигаясь вдоль кессона 4,зани-мает верхнее 3(штрихи) или нижнее 2положение. Диаметр колокола внизу в 1.5-2,5 раза больше диаметра горловины конвертера 1. В положении 2 край колокола находится на 1 м ниже края горловины.

Г τ

В верхней части колокола размещены приемники давления. Вырабатываемый ими импульс поступает в систему регулирования, изменяющую разрежение, создаваемое дымососом, и автоматически поддерживающую избыточное давление под колоколом на уровне 5-10 Па, что исключает возможность подсоса воздуха в систему. В начале продувки Аколокол находится в верхнем положении. В результате подсоса воздуха небольшое количество выделяющихся из конвертера го­рючих газов (скорость выгорания углерода еще низка) полностью догорает в газоотводащем тракте. Эти газы, проходя через систему, подобно тампону очищают ее от воздуха, заполнившего систему в межпродувочный период. С началом интенсивного горения углерода Бколокол опускается в нижнее положение, под ним создается подпор и газоотводящий тракт изолируется от атмосферы. За время от Бдо В, когда скорость выгорания углерода начинает значительно уменьшаться, через газоотводящий тракт проходят без дожигания только конвертерные газы. В момент В колокол поднимается в верхнее положение, н в результате подсоса воздуха отходящие газы начинают сгорать с недостатком кислорода, а появляющийся затем в газоотводящем тракте избыточный воздух соприкасается только с тампоном сгоревших газов. В точке Г регулирование заканчивается, и газоотводящий тракт па межпродувоч­ный период заполняется воздухом. Для уплотнения зазора между подвижным колпаком и горловиной конвертера под колпак вдувается азот. В начале продувки подаваемый азот промывает газоотводящий тракт от воздуха, в результате чего в начале периода окисления углерода СО в тракте не сгорает. В дальнейшем, по мере увеличения скорости выгорания углерода и количества конвертерных газов, подача азота снижается, подпор создают сами конвертерные газы. После падения скорости выгорания углерода ниже некоторой величины вновь начинается подача азота, продолжающаяся в течение 1-2 мин и после окончания продувки.

Конвертерные газы в бездожиговых системах охлаждаются и очищаются теми же способами, что и в описанных выше системах с дожиганием. Однако системы бездожиговой очистки компактнее и дешевле, так как благодаря устранению подсоса воздуха количество отходящих газов уменьшается.

Несгоревший конвертерный газ после очистки поступает в газгольдер (емкость для хранения газа) и оттуда на энергетические или технологические нужды. Это экономит топливо в масштабах заводского хозяйства.

В системах с бездожиговой очисткой шихту в конвертер подают по закрытым трубопроводам, врезанным в водоохлаждаемый кессон, чтобы уменьшить опасность подсоса воздуха. Поэтому в образующихся зазорах путем подачи азота создастся подпор, и завеса из отого инертного газа предотвращает подсос воздуха в систему.

Оборудование газоотводяшего тракта в пределах главного здания конвертерного цеха размещается по-разному. Охладитель конвертерных газов и газоочистка компонуются и располагаются в конвертерном пролете вдоль линии конвертеров. Отходящие газы выводятся за пределы здания к дымососам по трубопроводам через разливочный или конвертерный пролет при разливке в изложшщы или на МНлЗ. Иногда газоочистка размещается за пределами главного здания. Стоимость системы охлаждения и очистки газов составляет 10- 20 % стоимости конвертерного цеха. Работа системы во многом определяет не только эффективность очистки газа и соблюдение санитарных норм, но и бесперебойную работу цеха, следовательно, его производительность. Поэтому выбору типа системы в последнее время уделяется большое внимание

Запыленность и температура газов

Вынос пыли газами из конвертора неравномерен. Особенно он велик в начальный период продувки при отсутствии или небольшом количестве наведенного шлака или в периоды присадки сыпучих. Количество пыли выносимое в единицу времени возрастает с интенсивностью продувки. Это оказывает существенное влияние на выбор скоростей потока газов в охладителе по условию эрозионного износа его поверхностей, а также на работоспособность систем газоочистки. На крупность пыли и ее состав оказывают влияние способ проведения кислородной продувки, время подачи присадок, а также способ отвода газов из конвертора. Расход кислорода при продувке постоянен. Уровень шума в первый период достигает 85 дБ по мере наведения шлака уровень шума снижается до . 12-20 дБ. Соответственно уменьшается и запыленность газов. Запыленность отходящих газов колеблется в пределах 40-1000 г/м³ в зависимости от технологии, периода продувки и состояния шлаковой фазы. Конвертерная пыль состоит в основном из окислов железа и содержит 60-65 % Fе, 2-6 % Мn, остальное SiO₂, СаО, Аl₂О₃ и другие окислы. Приблизительно 50-80 % частиц имеют размер менее 10^-6 м, что затрудняет очистку газов. При их значительном содержании в шихтовых материалах эти частицы могут уноситься потоком отходящих газов. В результате в период добавки шихтовых материалов (чаще всего извести) концентрация пыли увеличивается в два-четыре раза, резко возрастает и содержание SiO₂ и СаО в пыли. Образующие частицы пыли тем меньше, чем выше температура процесса, при которой образуются пары. В начале продувки (1300°С), отбираемая пыль состоит из сравнительно крупных частиц (0,5 мкм), когда температура ванны достигает 1600-1700°С, значительное количество частиц имеет размер 0,02-0,1 мкм.

Выбор системы очистки газа зависит от наличия воды в данном районе. При мокрой очистке капитальные затраты на 20%ниже, чем в случае использования электрофильтров, но эксплуатационные затраты в первые годы работы на 10-15 % выше. Это сопровождается ростом мощности и габаритов используемого оборудования, что усложняет его изготовление в соответствующих отраслях машнностроения, переход на бездожиговую систему отвода конвертерных газов существенно облегчает решение задачи.

При очистке в скруббере газы движутся по спирали сверху вниз. Содержащиеся в них частицы увлажняются, укрупняются и выпадают из газового потока. Из скруббера газы поступают в устройство для очистки - набор установленных вертикально труб Вентури, Поток газов проходит вдоль продольной оси каждой из труб Вентури и благодаря изменению направления и скорости движения, а также подаче воды во входную часть (соосно или перпендикулярно к потоку газа) или в пережим труб и происходящей при этом коагуляции частиц очищается от пыли. В циклонах под действием центробежных сил из потока газов выводится влага вместе со смоченными, укрупнившимися частицами пыли (шлам). Шлам удаляется во время профилактического обслуживания конвертеров или в процессе работы с помощью насосов. Такая система газоочистки называется мокрой. Перед дымососом отходящие газы после очистки имеют температуру 50-55°С и запыленность 0,02-0,1 г/м³ газа.

Система газоотводящего тракта с дожиганием отходящих конвертерных газов и использованием тепла во многом аналогичны. Конвертерные газы поступают в специальный ОКГ, называемый иногда также котлом-утилизатором. Он состоит из камина, имеющего подъемную радиационную и опускную конвективную ветви. На внутренней поверхности радиационной ветви газохода расположен экран из стальных трубок. Во избежание появления пара, ухудшения теплоотвода и прогара экрана температура воды не должна быть выше температуры кипения.

Вода с помощью насосов подается в бак-сепаратор, где при снижении давления образуется пар. В конвективной секции газохода расположены испарительные и экономайзерные поверхности нагрева обеспечивающие дальнейшее снижение температуры газа.

Довольно часто применяют и устройства для сухой очистки газа - электрофильтры. Принцип работы их заключается в том, что газ с пылью проходит через систему электродов, на. которые подан электрический потенциал. В электрическом поле, окружающем электроды, частицы пыли приобретают заряд и оседают на электроде, имеющем противоположный знак заряд. Электрофильтры позволяют уменьшить расход воды, но в этом случае потребуются специальные устройства для поддержаштя температуры и влажности очищаемых газов на уровне, обеспечиваю-щем эффективнзто очистку. Содержание пыли в очищенном газе составляет 0,1 г/м³ и более.

Тканевые фильтры снижают содержание пыли в газе до 0,01 г/м . Такая очистка из-за ряда причин (отсутствие достаточно надежных в работе тканей, необходимость поддержания перед фильтром заданной температуры газа и др.) не получила пока широкого распро­странения.

Вопросы для самоконтроля.

1. В какой период продувки вынос пыли газами из конвертора особенно велик?

2. Выход конвертерных газов имеет циклический характер и определяется в первую очередь скоростью выгорания …..

3. Два вида дутья в конверторном производстве

4. Два вида продувки конвертора

5. Два способа конверторного производства

6. Для чего в конвертор вводят раскислители?

7. Дутье, подаваемое в воздушную коробку, поступает в полость конвертора через ………………….

8. Как осуществляется загрузка и разгрузка конвертора?

9. Как предотвращают разрушение кирпичных труб после мокрой газоочистки?

10. Как умень­шают отложений пыли на лопатках и корпусе эксгаустера?

11. Какие устройства над горловиной конвертора сокращают окисление аыбрасываемых газов?

12. Кислородно-конвертерные шламы могут быть использованы в качестве ……………………..

13. Кислородно-конверторный процесс – это выплавка стали из ………………..

14. Кислородный конвертор представляет собой поворачивающийся на цапфах………………

15. Когда над горловиною конвертора появляется яркое пламя?

16. Конвертеры представляют собой ……………….

17. Кривая графика работы бездожиговой системы отвода конверторных газов

18. Мелкая пыль образуется за счет сублимации ..............

19. Основной задачей в утилизации техногенных отходов является разработка процессов……………

20. Основной недостаток систем с дожиганием газов металлургического производства.

21. Основные операции конвертерного процесса

22. Основные элементы газоотводящего тракта кислородного конвертора

23. Основным шихтовым материалом кислородно-конверторного процесса является ………………

24. От какого параметра плавки в конверторе зависит крупность выносимой пыли?

25. Плавку начинают с загрузки в конвертор ………………

26. По способу отвода и выброса конвертерных газов в атмосферу газовые тракты кислородных конвертеров делят на (по α)

27. После достижения требуемого содержания углерода продувку завершают, металл через горловину конвертора сливают в ….

28. Почему образуются четыре цвета конверторного дыма

29. Почему шламы металлургической промышленности следует рассматривать как ценное техногенное сырье?

30. При каких температурах существуют четыре цвета конверторного дыма

31. При каком значении α конвертерный газ становиться взрывоопасным?

32. При отводе газов из конвертора без дожигания пыль: 1) крупная, темно-серая” 2) мелкая, черно-бурая.

33. При содержании пыли более 500 мг/м³ газ отходящий от конвертора имеет окраску: 1) темно-красную; 2) красную; 3) розовую; 4) серую.

34. При содержании пыли 100-150 мг/м³ газ отходящий от конвертора имеет окраску: 1) темно-красную; 2) красную; 3) розовую; 4) серую.

35. При содержании пыли 200-250 мг/м³ газ отходящий от конвертора имеет окраску: 1) темно-красную; 2) красную; 3) розовую; 4) серую.

36. При содержании пыли менее 70 мг/м³ газ отходящий от конвертора имеет окраску: 1) темно-красную; 2) красную; 3) розовую; 4) серую.

37. Радикальный метод сокращения выбросов бенз(а)пирена

38. С чем свидетельствует появление бурого дыма над горловиной конвертора?

39. Сосотав конверторного газа

40. Сущность конверторных процессов

41. Схема бездожиговой системы отвода конверторных газов

42. Три основные части конвертора

43. Утилизация отходов.

44. Характеристика системы отвода и выброса конвертерных газов с 0,11>α>0,15

45. Характеристика системы отвода и выброса конвертерных газов с 1>α>0

46. Характеристика системы отвода и выброса конвертерных газов с α>1

47. Четыре цвета конверторного дыма

48. Что такое α при характеристике сталеплавильных процессов?

49. Экологическая целесообразность внедрения кислородно-кон­вертерного процесса

50. Что происходит при продувке жидкого чугуна кислородом в конвертере?

51. Что содержат конверторные газы?