Очистка доменного газа
10 Очистка доменного газа
10.1 Общая характеристика газоочистки
Применение доменного газа в металлургической промышленности связано с началом нагрева дутья в доменном производстве. При несовершенных условиях плавки количество пыли в газе может достигать 100 г/м3 газа, находясь при выплавке передельного чугуна в среднем 50-60 г/м3, а при хорошем фракционном составе шихты 30-35 г/м3. содержание пыли в газе сокращается при повышении давления газа на колошнике.
По количеству пыли, остающейся в газе после его очистки, последняя классифицируется на грубую, полутонкую и тонкую. По способу очистки газа газоочистительные средства разделяют на сухие и мокрые. Грубая очистка производится сухим способом и основана на изменении скорости и направления движения газа. Назначением грубой очистки является первичное отделение пыли в улавливающей аппаратуре, располагаемой непосредственно около доменных печей.
Полутонкую очистку осуществляют мокрым способом, т.е. обильным газа, после которого смоченные частицы пыли удаляются вместе с водой в виде шлама.
Тонкая очистка является конечной стадией и требует обязательной предварительной подготовки для получения необходимого эффекта. Тонкая очистка осуществляется фильтрацией газа через тканевые фильтры или наэлектризованием частиц пыли и притягиванием их проводниками электрического тока в электростатических аппаратах.
Схема газоочистки доменного газа представлена на рис. 10.1.
Рис. 10.1 Схема газоочистки доменного газа.
Рекомендуемые материалы
1 – воздухопровод горячего дутья; 2 – кольцевой воздухопровод; 3 – фурмы; 4 – доменная печь; 5 – газопровод получистого газа уравнительных клапанов засыпного аппарата; 6 – межконусное пространство; 7 – задвижки; 8 – наполнительный клапан засыпного аппарата; 9 – выпускной клапан малого конуса; 10 – свечи; 11, 12 – газоотводы доменной печи; 13 – отсекающий клапан пылеуловителя; 14 – винтовой конвейер пылеуловителя; 15 – газопровод; 16 – водоотводы (гидрозатворы); 17 – клапаны для удаления шлама; 18 – трубы для подвода воды; 19 – форсунки; 20 – газопровод; 21 – дроссельная группа; 22 – газораспределительные решетки; 23 – коронирующие электроды; 24 – осадительные электроды; 25 – подвод воды для промывки осадительной системы; 26 – дроссели; 27 – газопровод; 28 – коллектор газовой сети завода; I – пылеуловитель; II – скруббер; III – трубы-распылители (трубы Вентури); IV – электрофильтр; V – водоотделитель-циклон.
10.2 Грубая и полутонкая очистка газа.
Для улавливания пыли наиболее крупных фракций (3-5 мм) применяются сухие пылеуловители (рис. 10.2). Они представляют собой металлические цилиндры высотой до 15 м и диаметром 10-12 м с коническим днищем для сбора уловленной пыли и куполом, переходящим в газопровод с установкой в его начале тарельчатого клапана.
Рис. 10.2 Пылеуловитель
По способу подвода газа пылеуловители разделяют на радиальные и центробежные. В системе пылеуловителей достигается отделение в среднем до 80 % пыли, содержащейся в газе, в широком диапазоне степени запыленности от 4,0 до 20 г/м3. В обычной практике устанавливается 1 пылеуловитель, хотя на отдельных печах устанавливаются 2 пылеуловителя (рис. 10.3).
Рис. 10.3 Доменная печь с двумя пылеуловителями (НТМК)
Полутонкая очистка газа производится мокрым способом в скрубберах (рис. 10.4). В них завершается подготовка газа для тонкой очистки, эффективность которой значительно повышается в связи с дополнительным удалением пыли и охлаждением газа. На степень очистки газа в скрубберах оказывает влияние расход воды и характеристика распыляющего устройства.
Скрубберы обеспечивают высокую степень очистки пыли из газа, прошедшего сухие пылеуловители. После скрубберов содержание пыли в среднем изменяется от 0,45 до 1,60 г/м3 газа. Подвод газа осуществляется через боковую стенку внизу скруббера. Газ, орошаемый водой из форсунок, установленных в 3-4 ряда по высоте на периферии или в центре скруббера, выходит через купол в центре скруббера или в верхней части его боковой поверхности. Шламы удаляются через нижний конус.
По внутреннему устройству скрубберы разделяются на насадочные (при работе на нормальном давлении) и безнасадочные (при работе на повышенном давлении).
Рис. 10.4 Скруббер (а) - с хордовой насадкой; (б) - безнасадочный.
10.3 Тонкая очистка газа.
Наиболее распространенным способом тонкой очистки газа является электростатический. Он осуществляется электрофильтрами – аппаратами, называемыми электростатическими газоочистителями (рис. 10.5).
Рис. 10.5 Скруббер-электрофильтр типа ДМ-9 с периодической промывкой осадительных электродов
В основе работы электрофильтра лежит элекризация частиц пыли, осуществляемая проводником электричества под высоким напряжением (50-100 кВ), излучающим электроны. При наличии второго проводника, соединенного с другим полюсом источника тока, между ними создается электростатическое поле, в котором электрические заряды передвигаются от одного электрода к другому под влиянием сил действующих в нем. Электроны, излучаемые проводником, ионизируют молекулы газа, которые становится проводником электричества и создает поток положительных и отрицательных потенциалов.
При увеличении разности потенциалов проводимость газа возрастает. Вокруг электрода, находящегося под напряжением, возникает свечение – корона. Разность потенциалов, при которой возникает свечение, называется напряжением кокронного разряда. При отрицательеном потенциале на коронирующем электроде оседает 90-95 % пыли, при положительном – 70-75 % и при переменном – 45-50 %. Полярность может меняться.
Электрофильтр состоит из стального цилиндра с коническим днищем и куполом. Грязный газ поступает в нижнюю часть фильтра, а очищенный выходит сверху. В верхней части фильтра располагают электроды. Анодами являются стальные трубы диаметром до 325 и длинной до 4500 мм, внутри которых помещены на изоляторах стальные проволки, являющиеся коронирующими электродами-катодами. Заряженные частицы перемещаются от катода к аноду, разряжаются и оседают на нем. Для предупреждения срыва частиц пыли газом скорость последнего ограничивается.
10.4 Очистка газа в трубах-распылителях и дроссельная группа.
Трубы распылители. В современных очистительных схемах широко применяются установки труб-распылителей, называемые обычно трубами Вентури (рис. 10.6) и помещаемых или перед скрубберами на входе в них газа, и или после них на выходе.
Рис. 10.6 Трубы-распылители различных конструкций
Принцип работы основан на пропуске через трубу, в горловину которой вводится вода для коагуляции частиц пыли. Равномерное распределение воды по всему сечению пережима достигается различной длиной эвольвентных двусторонних сопел, расположенных в два яруса и имеющих различное количество выходных отверстий.
Струями газового потока, имеющего высокую скорость обеспечивается тонкое распыление воды, которая увлекает частицы пыли. Крупные частицы оседают в шламоотделитель, мелкие улавливаются в скруббере и электрофильтре.
Дроссельная группа. В газоочистительных комплексах доменных печей, работающих с повышенным давления газа под колошником, устанавливаются дроссельные группы для регулирования давления газа и дополнительной очистки его от пыли (рис. 10.7). Принцип их работы аналогичен принципу работы труб Вентури. Отличие состоит в том, что в трубе Вентури около 80 % энергии газа восстанавливается в диффузоре, тогда как в дроссельной группе энергия газа не восстанавливается а расходуется для турбулентного перемешивания воды и газа. Степень очистки газа увеличивается при повышении скорости его и количества воды, подаваемой для орошения.
В лекции "12 Архаическая культура" также много полезной информации.
Рис. 10.7 Дроссельная группа
В настоящее время на многих зарубежных доменных печах установлены газовые утилизационные бескомпрессорные турбины (ГУБТ) для выработки электроэнергии при снижении давления колошникового газа. ГУБТ с подогревателем газа располагается в газоочистке после пылеуловителей и скруббера с трубами Вентури (рис. 10.8) и исключает из постоянной эксплуатации дроссельную группу.
Рис. 10.8 Технолоплческая схема утилизации энергии доменного газа
1- двигатель; 2- воздуходувка; 3- пылеуловитель; 4- скруббер с трубами Вентури; 5- перегораживающий клапан; 6- газгольдер; 7- аварийный отсечной клапан; 8- листовая задвижка; 9- генератор; 10- воздухонагреватели; 11 - доменная печь; 12- регулируюший клапан; 13 - турбина
