Козлова С.А. и др. Оборудование для очистки газов промышленных печей

Подождите немного. Документ загружается.

В процессе выплавки стали в мартеновских печах, особенно с приме-

нением кислорода, образуется и выбрасывается в атмосферу большое коли-

чество запыленного газа.

Дымовые газы от мартеновской печи отводятся в регенератор, посту-

пают в котел-утилизатор, на газоочистку и дымососом выбрасываются через

дымовую трубу в атмосферу.

Количество дымовых газов (табл. 2.1) зависит от

емкости мартеновской

печи и периодов плавки.

Таблица 2.1 – Выбросы дымовых газов мартеновских печей

Емкость мартеновской

печи, т

Количество газов, 10

/ч

Перед котлом-

утилизатором

После котла-утилизатора

100 65 80

200 80 100

300 105 120

400 115 140

500 130 160

600 145 180

900 180 220

2х250 (двухванная

печь)

180 220

Газы печей, работающих на обогащенном кислородом дутье, в среднем

содержат: 10,5-15,1 % СО

; 16-16,5 % Н

О; 62,3-66,1 % N

; 6,5-7,1 % О

; сле-

ды SO

и оксидов азота.

Газы мартеновских печей выносят большое количество пыли, дости-

гающее максимума в период продувки ванны кислородом, когда выделяется

высокодисперсная пыль с частицами < 1 мкм: запыленность мартеновских

газов – 10 г/м

, а газов от двухванных печей – до 15 г/м

Состав мартеновской пыли перед газоочисткой в период продувки ки-

слородом: 92,7 % Fe

; 0,9 % Al

; 1,65 % CaO; 0,9 % MgO; 1,1 % MnO; 0,8

% SiO

Уносимая из печи пыль оседает по газовому тракту: в шлаковике 50-60

%, в регенераторах 15-20 %, в котле-утилизаторе 10-15 %. Таким образом,

перед газоочисткой в газе содержится 10-15 % пыли, выходящей из печи.

Для очистки дымовых газов, отводимых от мартеновских печей, ис-

пользуют сухие электрофильтры и скоростные пылеуловители с трубами

Вентури. Кроме того, применяют тканевые фильтры из

силиконизированных

стеклянных волокон. Способ очистки газов выбирают, исходя из местных ус-

ловий и технико-экономического обоснования.

Для сухой очистки мартеновского газа от пыли после котлов-

утилизаторов устанавливают сухие пластинчатые четырехпольные электро-

фильтры (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Схема очистки мартеновских газов в сухих пластинчатых

электрофильтрах: 1 – мартеновская печь; 2 – борова; 3 - шибер; 4 – камера

для дожигания окиси углерода; 5 - котел-утилизатор; 6 – дымосос; 7 – на-

правляющий аппарат; 8 – дымовая труба; 9 – электрофильтр; 10 – линия

пневмотранспорта пыли; 11 – дроссель-клапан; 12 – испарительный скруббер

Если в схеме отвода мартеновского газа котел-утилизатор не работает,

перед очисткой газа в электрофильтре его

охлаждают и увлажняют в полом

испарительном скруббере.

Для безопасности ведения процесса очистки газа в электрофильтре

окись углерода, содержащуюся в мартеновском газе, дожигают в специаль-

ной камере перед котлом-утилизатором. При содержании СО в газе более 1

% (объемн.) подачу напряжения на электрофильтр прекращают.

Уловленную в сухом электрофильтре пыль рекомендуют удалять в су

хом виде системами пневмотранспорта или механическим способом в специ-

альный пылевой бункер с последующим окомкованием и использованием в

агломерационном, доменном или сталеплавильном производствах.

Принципиальная схема установки скоростных пылеуловителей с тру-

бами Вентури показана на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Схема очистки мартеновских газов в скоростных пылеулови-

телях с круглыми трубами Вентури: 1 – шибер; 2 – оросительная камера; 3 –

обводной газоход; 4 – дымовая труба; 5 – котел-утилизатор; 6 – дроссель-

клапаны; 7 – центробежные скрубберы; 8 – блок труб Вентури; 9 – шламо-

провод; 10 – дымососы; 11 – насос; 12 – направляющие аппараты дымососов;

13 – устройство для подогрева газов

Дымовые газы охлаждаются в котле-утилизаторе и поступают в блок

труб Вентури. Окончательная очистка газа от укрупненной пыли и капель

воды осуществляется в инерционном аппарате, встроенном за трубами Вен-

тури, и центробежных скрубберах. После очистки газ дымососом выбрасыва-

ется в дымовую трубу.

После мокрой газоочистки пыль удаляют гидротранспортом в шламо-

вую канализацию.

2.1.4. Очистка газов электросталеплавильных дуговых печей

Процесс выплавки стали в электропечах проходит за счет тепла элек-

трической дуги, возникающей между электродами. Образующиеся в процес-

се плавки насыщенные пылью газы повышают давление в печи и через не-

плотности в ее конструкции выделяются в производственные помещения, за-

грязняя их. Основное количество газа выделяется через неплотности у элек-

тродов

и рабочего окна. Кроме того, газы выделяются из электропечей не

только в процессе плавки, но и во время загрузки печи и слива готовой стали

в ковш.

Выход газов и их состав в ходе плавки зависит от многих факторов (со-

став шихты, режим кислородной продувки и др.). Состав газов может изме-

няться

в следующих пределах: 15-25 % СО; 5-11 % СО

; 0,5-35 % Н

; 3,5-10

% О

; 61-72 % N

. Температура газов на выходе из печи составляет около

1600

С. Необходимо отметить, что содержание в газах СО придает им взры-

воопасность. Концентрация пыли составляет 50-60 г/м

; пыль состоит из оки-

слов железа, кремния, алюминия, марганца, кальция.

Количество газа, поступающего на очистку, зависит от способа его от-

вода от электропечи. Для улавливания и отвода газов применяют:

1. Фонари или вытяжные шахты в крыше цеха, через которые попав-

ший в цех газ удаляется естественным путем.

2. Установку над электропечью

зонта, полностью перекрывающего в

плане свод печи. Во время выпуска стали из печи зонт отводят в сторону. В

процессе работы печи в живом сечении зонта при помощи дымососа созда-

ется разрежение, позволяющее улавливать выделяющийся газ. Вместе с га-

зом в зонт из цеха подсасывается воздух, в результате чего объем газа, по

ступающего на газоочистку, резко возрастает.

3. Секционный отсос представляет собой усовершенствованное укры-

тие. Оно состоит из нескольких секций, присоединенный к вытяжному газо-

проводу. Все отсосы соединены сборником газа. При отсосе газа через рабо-

чее сечение зонта со скоростью не менее 2 м/с или через секционный отсос

производительность газоочистки и дымососа принимают

в зависимости от

емкости печи (табл. 2.2).

При применении кислорода объем отсасываемого газа увеличивается

примерно на 60 %. Вследствие большого количества отсасываемого газа и

громоздкости зонтов и отсосов их устанавливают на электропечах емкостью

до 12 т. При подсосе воздуха в зонт или секционный отсос имеющаяся в газе

окись углерода полностью или в большей части

сгорает.

Таблица 2.2 – Зависимость производительности газоочистки и ды-

мососа от емкости печи

Емкость

печи, т

Отсос при помощи зонта Секционный отсос

<1,5 3 5 10 2,5 4,5 9

Объем газа,

тыс. м

/т

20 30 45 60 13,6 25 39

4. Отвод газа непосредственно через специальное отверстие свода печи,

соединенное при помощи водоохлаждаемого патрубка с газоотводящим га-

зопроводом. Под сводом печи создают разрежение 4,5-13 Па, которое исклю-

чает выбивание газа через ее неплотности. В некоторых случаях в печи обра-

зуют небольшое избыточное давление 5-30 Па, при котором создается вос-

становительная атмосфера. При разрежении

в печи подсасываемый воздух

окисляет закись железа до высших окислов, которые не воспламеняются. Из-

быточное давление в печи исключает подсос воздуха и возможность взрывов

газа и хлопков в ее рабочем пространстве.

Однако такой метод требует установки перед подачей газа на очистку

специальной камеры для дожигания СО.

5. Отвод газа из свода печи через патрубок с разрывом; причем патру-

бок располагают на расстоянии 20-50 мм от стационарно установленной при-

емной воронки. Выходящая из печи струя газа подсасывает окружающий

воздух, в результате чего объем смеси увеличивается примерно в шесть раз.

Содержащуюся в газе окись углерода дожигают в специальной камере в

ат-

мосфере подсасываемого воздуха, после чего газ направляется в систему га-

зоочистки.

6. Отвод газов способом полного укрытия печи, в котором производят

загрузку, плавку и слив металла, обеспечивая снижение уровня шума и воз-

можность производства ремонтных работ. В этом случае обеспечивается

практически полный отвод газов от печи при резком снижении мощности

системы отсоса газов по сравнению с отводом газа через подкрышный зонт.

Газы на очистку отводятся из верхней части укрытия в течение всего периода

плавки.

Обеспыливание технологических газов от электросталеплавильных пе-

чей осуществляют мокрым способом в трубах Вентури с диаметром горлови-

ны 100-150 мм и сухим способом в электрофильтрах или рукавных фильтрах

термостойкими тканями (140-250

С, например, из волокна лавсан, оксалон

и др.). При этом электрогазоочистные установки имеют наилучшие технико-

экономические показатели.

Контрольные вопросы

1. Какие особенности имеют выбросы агломерационного производст-

ва?

2. Как осуществляют отвод газов от агломерационных машин?

3. Как производят очистку газов агломерационных машин от пыли?

4. Как очищают газы, выделяющиеся при производстве окатышей?

5. Как осуществляют очистку коксового газа?

6. Вредные выбросы коксового производства. Способы борьбы с ними

7. Характеристика выбросов мартеновского производства

Конкурентоспособные методы очистки газов мартеновских печей

9. Характеристика выбросов дуговых электропечей

10. Организация отвода газов о дуговых электропечей

11. Какие схемы применяют для очистки газов электропечей?

Лекция 14

План лекции

1. Очистка газов при производстве свинца

2. Очистка газов при производстве цинка

2.1.5. Очистка отходящих газов при производстве свинца

Свинцовая пыль, содержащаяся в отходящих газах металлургических

агрегатов в производстве свинца, характеризуется высокой токсичностью,

поэтому очистка газов свинцовых заводов представляет особую важность.

Основными источниками пылевыделения в свинцовом производстве

являются спекательные (агломерационные) машины, шахтные печи, купеля-

ционные печи и шлаковозгоночные установки. Характеристика газов и пыли

свинцовых заводов приведена в табл. 2.3.

Очистка газов спекательных машин

На свинцовых заводах применяются два типа спекательных машин: с

просасыванием газов через слой шихты или с дутьем снизу вверх. В машинах

первого типа газы от всех камер машины собираются и смешиваются; во

второго типа машинах возможно получение двух видов газов – богатых, с

содержанием сернистого ангидрида SO

5-6 %, пригодных для получения

серной кислоты, и бедных, с содержанием SO

1,5-2 %, которые после очист-

ки выбрасываются в атмосферу.

Так как пыль агломерационных машин, как правило, мелкая (размер ее

частиц составляет в среднем 0,5-1,5 мкм), то очистка газов производится по

двухступенчатой схеме. В качестве первой ступени для очистки газов от

крупной пыли применяются циклоны, в качестве второй – электрофильтры

или рукавные фильтры. Мокрые способы

очистки не применяются ввиду

возможной коррозии оборудования образующейся серной кислотой.

А) Агломерационные машины с просасыванием (рис. 2.6). При ис-

пользовании электрофильтров отходящие газы подлежат предварительному

кондиционированию с охлаждением их до 70-75

С и увлажнению до относи-

тельной влажности 90-95 % в полом скруббере, который устанавливается

перед электрофильтрами. При такой схеме очистки температура газов близка

к точке росы (70-75

С) и возможна конденсация водяного пара и паров сер-

ной кислоты в электрофильтре и газоходах. Для исключения этого должен

осуществляться постоянный контроль. Скорость газа в электрофильтре со-

ставляет не более 0,7-0,8 м/с, запыленность газов на выходе из электро-

фильтра 0,1-0,2 г/м

Таблица 2.3 – Характеристика технологических газов и пыли

свинцового производства

Метал-

лургиче-

ский аг-

регат

Характеристика газов на вы-

ходе из агрегата

Запыленность газов

перед пылеуловите-

лями тонкой очист-

ки, г/м

(норма)

Содержание металлов

в пыли из пылеулови-

телей тонкой очистки,

% (по массе)

Темпе-

ратура,

Запы-

лен-

ность,

г/м

Состав,

(по объе-

му)

Спека-

тельные

машины

с проса-

сыванием

130-

180

1,5-2,5

0,5÷1,5

1÷1,5

50÷60

Агломе-

раци-

онные

маши-ны

с дутьем

снизу:

- богатые

- бедные

200-

250

470-

520

12,5

11,8

5÷6

1,5÷2

8,1

3,5

50÷60

Шахтные

печи

200-

300

8-17

СO

СО

16 SO

0,05÷0,1

3,5-12

(в среднем 4-6)

Pb 55÷65

Zn 12÷20

Cd 1÷3

Sb 0,1÷0,2

S 6÷8

Купеля-

ционные

печи

250-

500

- СО

16÷18

3-6

Pb 50÷60

Zn до 20

Шлако-

возгонки

1200-

-1300

СО

до 6

20÷40

Pb 10÷20

Zn 50÷60

As 2,0

При тонкой очистке газов агломерационных машин с просасыванием в

рукавных фильтрах необходим постоянный учет и поддержание температуры

газов перед входом в фильтр на уровне, допустимом применяемой тканью.

Такое регулирование температуры достигается организацией подсоса возду-

ха. Температура газов при использовании в качестве фильтровальной – шер-

стяной ткани и ткани ЦМ должна составлять не

более 90-100

С, а ткани типа

«нитрон» – 130

С. Запыленность газов после очистки в рукавных фильтрах

составляет 0,03-0,07 г/м

Рис. 2.6. Схема очистки газов агломерирующего обжига свинцовых

концентратов: 1 – узел разгрузки агломерата; 2 – агломашина; 3 – форкамера;

4 – зажигательный горн; 5 – групповой циклон; 6 – сухой электрофильтр; 7 –

дымосос; 8, 11, 16 – шнек; 9, 15 – шлюзовые затворы; 10 – промежуточный

бункер; 12 – вентилятор; 13 – тканевый фильтр; 14 – групповой циклон

Б) Агломерационные машины с дутьем

. При обжиге свинцовых

шихт на агломерационных машинах с дутьем снизу получаются богатые и

бедные газы с содержанием SO

равным 5-6 и 1,5-2 % соответственно.

Богатые газы, используемые для получения серной кислоты, вначале

очищаются в сухих электрофильтрах с предварительной подготовкой в по-

лых скрубберах. Пыль в них представляет собой в основном сульфаты свин-

ца и цинка, характеризующиеся высокой электропроводностью. В этой связи

работа электрофильтров облегчается, электрическая нагрузка фильтров мо-

жет быть уменьшена,

допустимая температура газов перед фильтрами может

быть повышена до 100-110

С при снижении их влажности. По данным прак-

тической эксплуатации таких систем пылеочистки скорость богатых газов,

поступающих в электрофильтр, должна составлять 0,3-0,5 м/с, при этом их

запыленность после электроочистки будет в пределах 0,-3-0,1 г/м

. Такие га-

зы в дальнейшем могут быть направлены на очистку в мокрые электрофильт-

ры сернокислотного цеха.

Бедные газы из средней части машины с температурой около 500

сначала охлаждаются в поверхностных теплообменниках, а затем направля-

ются на очистку в рукавные фильтры. Бедные газы из хвостовой части ма-

шины, более холодные (90-95

С), сразу направляются в циклон на грубую

очистку. В дальнейшем их используют в качестве дутья. Избыток газов после

циклона очищается в рукавном фильтре. Показатели работы рукавных

фильтров и условия очистки газов аналогичны режимам пылеочистки агло-

мерационных машин с просасыванием. Запыленность газов после очистки не

должна превышать 0,07 г/м

Принципиальная схема пылеочистки газов агломерациолнных машин с

дутьем снизу представлена на рис. 2.7.

Рис. 2.7. Принципиальная схема очистки от пыли газов агломерацион-

ных машин с дутьем снизу: 1 – агломерационная машина; 2 – циклон; 3 –

вентилятор; 4 – полый скруббер; 5 – сухой электрофильтр; 6 – рукавный

фильтр; 7 – смеситель газов; 8 – подсос воздуха; 9 – поверхностный ох-

ладитель; 10 – дымовая труба

Очистка газов шахтных печей

Газы шахтных печей характеризуются температурой 200-300

С, в от-

дельных случаях (при нарушении режима печи) достигающей 1000

С, а так-

же высокой дисперсностью пыли и значительной запыленностью. Характе-

ристика газов и пыли шахтных печей приведена в табл. 2.4.

Состав и качество пыли шахтных печей вызывают необходимость при-

менения ступенчатой очистки газов, которые из-за низкого содержания SO

мало агрессивны и допускают использование сухих и мокрых пылеуловите-

лей. В качестве аппаратов грубой очистки газов за печами устанавливаются

циклоны, после которых запыленность газов снижается до 3-6 г/м

. Как уже

отмечалось, тонкая пылеочистка может осуществляться по сухой (сухие

электрофильтры, рукавные фильтры) или мокрой (мокрые электрофильтры,

распылительные камеры) схемам. Технологическая схема сухой очистки по-

казана на рис. 2.7.

По сухой схеме считается обязательной установка испарительных по-

лых скрубберов с целью охлаждения и увлажнения газов, позволяющих сни-

жать и регулировать их

температуру. При этом достигается более эффектив-

ная работа сухих электрических или рукавных фильтров. На свинцовых заво-

дах наиболее распространена схема с применением рукавных фильтров, при

которой остаточное содержание пыли в очищенных газах не превышает 0,02-

0,04 г/м

В схемах мокрой тонкой пылеочистки применяются мокрые электро-

фильтры или распылительные камеры в виде скруббера Вентури. При этом

запыленность отходящих газов несколько выше (0,1-0,2 г/м

), однако такие

схемы, особенно с установкой скруббера Вентури, отличаются более низки-

ми капитальными затратами и простотой конструкции.

100

Таблица 2.4 – Технические параметры режимов пылеочистки

свинцовых заводов

Параметры

Схема пылеочистки

В рукав-

ных

фильтрах

В скрубберах Вентури

Температура газов,

С,

- перед полым скруббе-

ром

- после скруббера

250

100-110

150-300

50-60

Газовая нагрузка на

фильтр, м

/(м

⋅мин)

1,0

Скорость газов в скруб-

бере Вентури, м/с

Гидравлическое сопро-

тивление, кПа

1,0-1,2 до 6,5

Концентрация пыли,

г/м

- перед циклонами

- на входе в фильтр

- на выходе после очист-

ки

8,0

3,5

0,02

6-12

4,4-6

0,1-0,2

Удельный расход элек-

троэнергии на 1000 м

газа, кВт⋅ч

3-3,5

5-6

Рис. 2.7. Схема очистки газов шахтных печей свинцового производства:

1 – электрообогреваемый отстойник; 2 – колошник печи; 3 – шахтная печь; 4

– свеча; 5 – пылеосадительная камера; 6 – групповой циклон; 7 – шнек; 8 –

тканевый фильтр; 9 – дымосос; 10 – шнек; 11 – бортовые отсосы