Очистка конвертерных газов

Лекция № 8

Очистка конвертерных газов

Введение

Эффективность работы газоочисток, определяемая конструкцией аппаратов очистки, мощностью обору­дования, качеством подаваемой воды, достигается при гидравлическом сопротивлении высоконапорных труб Вентури более 13 кПа и удельном расходе воды не ме­нее 0,8 л/м³.

Анализ результатов работы газоочисток конверте­ров на предприятиях Украины показывает, что только на металлургическом комбинате им. Дзержинского конечное пылесодержание находится на уровне сани­тарных норм — 80 мг/м³.

Газоочистки конвертеров на заводе им. Петров­ского, в ККЦ-2 на комбинате "Криворожсталь" и кон­вертера №3 на комбинате им. Ильича, введенные в эксплуатацию около 20 лет назад, морально и физиче­ски устарели и имеют наихудшие показатели по вы­бросам. В качестве второй ступени очистки применен блок нерегулируемых труб Вентури с неэффективной системой орошения, что не позволяет оптимизировать режим отвода и очистки газа.

Загрузка газоочисток конвертеров на комбинатах "Азовсталь" и им. Дзержинского составляет 70 % ус­тановленной мощности нагнетателей и даже при та ком запасе по мощности на комбинате "Азовсталь" не обеспечивается конечная запыленность газов менее 100 мг/м³.

Требует совершенствования режим охлаждения газа. Расход воды на газоочистку с учетом различной начальной температуры газа 400 - 1000 °С и условий охлаждения составляет 1,7-7 л/м³. Поэтому большое значение имеют снижение начальной температуры га­за перед газоочисткой путем установки дополнитель­ных поверхностей нагрева в ОКГ и оптимизация рас­ходов воды на очистку даже при существующих кон­струкциях ОКГ. На газоочистках конвертеров на ком­бинате "Азовсталь" замена неэффективного пленочно­го орошения на форсуночное позволит снизить расхо­ды воды на 20 %.

Рекомендуемые материалы

При работе оборотных циклов водоснабжения не достигаются требуемые показатели очистки сточных вод — в газоочистку вода поступает с повышенным содержанием взвешенных частиц и соли. Особенно неэффективно работают оборотные циклы на метал­лургических комбинатах "Криворожсталь" (ККЦ-2) и им. Ильича, что приводит к зарастанию подводящих трубопроводов, аппаратов очистки и образованию от­ложений на роторах нагнетателей.

Проведен анализ работы газоочисток по использо­ванию мощности установленного тягодутьевого обо­рудования. Отношение выбросов пыли к потребляе­мой мощности колеблется от 1,75 (г/с)/МВт на ком­бинате им. Дзержинского до 11,9 (г/с)/МВт на заводе им. Петровского. При одинаковой садке конвертера 160 т на комбинатах Енакиевском и им. Ильича (кон­вертер № 3) этот показатель равен соответственно 6,2 и 10,2 (г/с)/МВт, то есть на комбинате им. Ильича почти в 2 раза выше затраты энергии.

На металлургических предприятиях Украины про­водятся работы по сокращению расхода воды и по­требляемой мощности нагнетателей. На комбинате "Криворожсталь" рациональным является перевод ра­боты нагнетателей на меньшее число оборотов (с 1480 до 750 об/мин) в межпродувочный период, а также со­кращение расхода воды на газоочистку и котел-охла­дитель при остановке конвертера более 2 ч.

Режимы с частичным дожиганием СО характери­зуются выбросами СО в начальный и конечный пе­риоды плавки, когда факел на "свече" не зажигается; при продолжительности плавки до 16 мин факел горит 6-8 мин.

Для повышения эффективности пылеулавливания и сокращения выбросов пыли разработаны технические решения для газоотводящих трактов конвертеров.

Большое внимание уделяется совершенствованию режимов охлаждения газов, максимального использо­вания аппаратов для охлаждения, проработаны вари­анты по снижению температуры газов перед газоочи­сткой. Оптимизация режимов охлаждения позволит снизить расход воды на газоочистку при соответст­вующей экономии электроэнергии.

Разработана новая конструкция прямоугольно регулируемой трубы Вентури, предназначенной дл тонкой очистки газов. Многочисленные испытания н стендах и в промышленных условиях показали, что большое значение для эффективной очистки газа пр наименьших энергозатратах имеют система орошении и форма регулировочных лопаток. При внедрении не вой конструкции регулируемой трубы Вентури и конвертере №3 в ККЦ-1 на комбинате "Криворог сталь" установлено, что при расходе газов в труба Вентури 220 - 230 тыс. м³/ч, удельном расходе вод 0,9 л/м³ и гидравлическом сопротивлении 13,5 кЕ конечное пылесодержание снижено со 130-180 д 30-50 мг/м³.

Только путем замены блока круглых нерегулируемых труб Вентури и круглых кольцевых на прямо угольные регулируемые новой конструкции можно добиться оптимизации скорости газа в горловине удельного расхода воды и при соответствующем ги; равлическом сопротивлении снизить выбросы пыли.

Из-за недостаточного улавливания капельной влаги повышаются выбросы пыли при ее налипании на ротор, снижается эксплуатационная надежность нагнетателя. Новая конструкция каплеуловитель с лопастным завихрителем позволяет уменьшить габариты оборудования, снизить гидравлическое сопротивление и значительно повысить эффективное! улавливания "капельной" влаги.

ОЧИСТКА КОНВЕРТОРНЫХ ГАЗОВ

Запыленность конверторных газов в сильной степе­ни зависит от показателей кислородной продувки, а так­же от схемы подачи и качества (гранулометрического состава, влажности) извести и других сыпучих, вводи­мых в конвертор против потока газов и уносимых последним; содержание пыли в газе достигает 250 г/м³ Многочисленные замеры показывают, что повышение ин- тенсивности кислородной продувки не дает существен­ного повышения запыленности газов; на некоторых установках суммарный вынос пыли даже уменьшается (в процентах к массе садки). При этом вследствие ин­тенсификации всегда возрастает количество пыли, про­носимой газами в единицу времени, через Газоотводящий тракт, в результате чего возрастает нагрузка на газоочистную установку.

Способ отвода газов от конверторов (с доступом или без доступа воздуха в газовый поток), а также способ охлаждения газов (поверхностный или впрыскиваемой водой) определяют количество и состав газов и их продуктов сгорания, входящих в газоочистительный аппарат, % также гранулометрический состав пыли, со­держание пыли на 1 м³ газов, степень насыщения вла­гой, состав газов.

Газоочистная установка должна обеспечивать очистку газов от пыли до санитарных норм при любом спо­собе отвода и охлаждения газов. Санитарные нормы запыленности газов, выбрасываемых в атмосферу, из го­да в год ужесточаются. Содержание пыли в газах, вы­брасываемых в атмосферу, не должно превышать 100 мг/м³ (в среднем за период кислородной продувки). В ближайшие годы следует ожидать, что с ростом ин­тенсивности работы основных технологических агрегатов металлургических предприятий величина остаточной запыленности будет снижена, по крайней мере, до 80 мг/м³.

Изложенные условия определяют величину коэффи­циента улавливания пыли в системах газоочистки, т. е. по мере снижения допустимой остаточной запыленности должен повышаться коэффициент улавливания пыли в газоочистке.

(В табл. 1 приведены примерные величины запыленности газов перед газоочисткой в зависимости от способа отвода газов при их поверхностном охлаждении и коэффициенты улавливания, которые должны быть обес­печены системой газоочистки.

Таблица1. Качество газов, входящих в систему газоочистки, и коэффициенты улавливания аппаратов.

Коэффициент улавливания определяли, как отноше­ние массы уловленной пыли к массе пыли, вносимой в газоочистку.

Запыленность газов, их состав, требуемая степень очистки в аппаратах указывают, что при переходе от системы отвода с полным сжиганием газов к системам без дожигания запыленность газа, входящего в газо­очистку, возрастает. В то же время при верхней кисло­родной продувке пыль более крупная, легче отделяется, при донном дутье — более мелкая, и ее отделение ус­ложняется.

Все многочисленные способы очистки газов можно разделить на две основные группы: мокрую и сухую очистку. Для мокрой очистки используют скрубберы, различной конструкции, дезинтеграторы, трубы Вентури (именуемые также трубами-распылителями) различных модификаций, размеров и конструкций. К этому же классу относят и мокрые электрофильтры.

Принципиально для всех аппаратов мокрой очистки характерны смачивание газа и следовательно, находящейся в нем пыли, коагулирование частиц пыли и уда­ление их из потока газов. Поэтому в аппаратах мокрой очистки устанавливают, как правило, сепараторы, влаго-отделители, циклоны или ловушки различных конст­рукций, назначение которых улавливать выносимые из основного потока смоченные и скоагулированные части­цы пыли. Неотъемлемой частью мокрых газоочисток является водное хозяйство. Весьма часто качество очист­ки определяется не собственно конструкцией аппаратов, а качеством воды (содержанием твердых частиц, водо­родным показателем и др.), поступающей на газоочист­ку. По соображениям охраны окружающей среды не до­пускаются работа мокрых очисток по разомкнутому циклу, и даже эпизодический сброс воды из оборотных циклов в водоемы.

Для аппаратов сухой очистки характерно удаление пыли без смачивания, например коагуляция частиц в электрофильтрах вследствие зарядки их частиц в элек­трическом поле в результате адсорбции ионов поверх­ностью частиц в поле коронного разряда, в активной зоне рукавных фильтров за счет статического электри­чества, а на самой ткани в результате автофильтрации.

Один и тот же газоочистной аппарат работает на разных предприятиях даже за одинаковыми технологи­­­ческими агрегатами, в разных условиях: различны запыленность газа, состав, температура и др. Результаты расчета аппаратов очистки газа большей частью не под­­тверждаются достигаемыми на практике результатами. Поэтому наиболее правильным подходом при опреде­лении габаритов и выборе типа аппаратов для очистки газов от пыли является аналогия с действующей или моделирование на экспериментальной установке с вне­сением коррективов, основанных на опыте ее эксплуа­тации, особенностях технологии и новых исследова­ниях.

Многочисленные технико-экономические расчеты по­казывают, что в принципе нельзя отдать предпочтение сухой электростатической или мокрой очистке газа. Вместе с тем следует отметить, что в отдель­ных конкретных условиях в зависимости от эксплуата­ционных показателей (заработной платы, стоимости электроэнергии, наличия водных ресурсов, возможности использования шлама, стоимости оборудования), а также способа отвода и охлаждения газов может оказаться  целесообразным  применять  либо  мокрый,  либо сухой способ очистки газов.

Сухие газоочистки имеют следующие преимущества:

1) не требуется в большом количестве вода, что поз­воляет обойтись без сопутствующих хозяйств — грязно­го оборотного цикла, установок по стабилизации воды, устройств для  дегазации  воды   (от окиси  углерода)   и т. д.;

2) сокращается неизбежный выброс окиси углерода в атмосферу, так как зажигание свечи при сухом газе с температурой    150—200 ^СС    обеспечивается    уже при 12—18% СО,  тогда  как газы,    насыщенные    влагой и имеющие температуру 40—50 °С, загораются только при 22—30% СО;

3) увеличивается   период   использования     газа   как топлива;

4) значительно  сокращается  расход  электроэнергии на отсос газов.

Несмотря на эти преимущества сухих фильтров, при современном уровне конверторного производства не исключены технологические неполадки, при которых мо­жет образоваться взрывоопасная смесь. Электрофильтр является запалом для такой смеси. Тканевые же фильт­ры сложны, громоздки и не обеспечивают необходимой газоплотности. Именно по этим причинам в настоящее время отдают предпочтение мокрой очистке. В мировой практике большее распространение получили мокрые системы очистки (80%) и только в США при отводе газов с а>1 сухие электростатические (примерно половина газоочисток). Тканевых газоочисток на конец 1978 г. работало только семь.

I. Мокрая очистка

В мокрых газоочистках основным элементом явля­ются трубы-распылители (трубы Вентури); работает несколько установок и с мокрыми электрофильтрами. Газоочистки, включающие трубы-распылители, можно подразделить на две группы, отличающиеся принципом работы: трубы-распылители с высоким гидравлическим сопротивлением и с низким гидравлическим сопротив­лением и использованием эффекта конденсации.

Условно будем считать, что сопротивление газоочист­ки  менее  5000 Па  является низким,  а  более  8000 - 10 000 Па высоким. Температура газов, входящих в трубы-распылители с высоким сопротивлением, не пре­вышает 300 - 400 °С, а в трубы, использующие эффект конденсации, равна температуре насыщения (70 - 90 °С). Поэтому в зависимости от температуры газов после ох­ладителя перед трубами-распылителями размещают скруббер или другие устройства, в которых происходит

охлаждение газов до указанных температур. Вслед за трубами-распылителями в тракт включаются сепарато­ры (циклоны или другие влагоотделители). Таким об­разом, мокрая газоочистка является многоступенчатой: как минимум двухступенчатой (труба-распылитель и влагоотделитель); большей частью - трехступенчатой (циклон, труба-распылитель и влагоотделитель); иног­да пятиступенчатой (труба-распылитель большого раз­мера с малой скоростью газа, сепаратор, труба-распы­литель с высокой скоростью газа, сепаратор, влагоотде­литель). Ведутся эксперименты по созданию более про­стых и эффективных газоочисток.

Трубы-распылители с высоким сопротивлением движе­ния

На рис. 42 показаны принципиальные схемы подво­да потоков газа и воды в трубу-распылитель. Как видно, поток газов проходит вдоль трубы, а поток воды подводится через центральное сопло (а), через отвер­стия в горловине трубы (б) или стекает по всей внутренней плоскости конфузора — суживающей части (в). В зависимости от схемы отвода газов, в которой работают трубы — изменением положения диска. При этом сечение трубы может быть круглым или прямоуголь­ным. Малые трубы-распылители с круглым сечением горловины (рис. 43). Трубы-распылители с центральным соплом 2,распыливающим воду, состоят из группы малых труб.

Рис. 42. Принципиальные, схемы труб-распылителей:

а — подвод воды в горловину; б — подвод воды через сопло; в — подвод воды по периметру конфузора; г — труба с изменением сечения горловины поворотными заслонками; о — труба с изменением сечения горловины передвижным конусом; е — труба с изменением сечения передвижным диском

Вода подводится к соплу по оси 3 и тангенциально 4. Все сочленения и арматура выполняются из нержавеющей, коррозионностойкой стали или медными. Трубы-распылители чугунные или из нержавеющего металла.

Весьма часто конфузоры труб выполняют съемными и заменяемыми. Чтобы исключить забивание сопел, во­да, поступающая к ним, не должна содержать взвешен­ных твердых веществ более 50 мг/кг. Сопла тщательно устанавливаются по оси трубы, создавая по периметру равномерный веер разбрызгиваемой воды.

Опыт эксплуатации показывает, что малые трубы-распылители предъявляют повышенные требования к величине водородного показателя (рН) воды оборотного цикла газоочистки. При рН = 89 трубы обычно чистые; при рН около 10 появляются отложения в горловине, которые очень быстро нарастают при рН>12. Практически при рН11 за 16 плавок толщина отложений в горловине труб Вентури достигла 10 мм. Отложения представляют собой чередующиеся слои: белые (известь) и коричневые (конверторная пыль). Радикальной мерой, исключающей такие отложения, являются стабилизация состава воды и поддержание водородного показателя в пределах 8 - 9.

Часто применяются малые трубы с диаметром гор­ловины 90 мм. Степень улавливания пыли в таких трубах-распылителях в зависимости от их сопротивления, по данным Симона, приведена ниже:

Через каждую трубу диаметром 90 мм проходит при­мерно 2000 м³/ч продуктов сгорания; расход воды 1,0 л/м³ газов. Скорость газов в горловине около 90 м/с. На рис. 1 показана конструкция газоочистке “Гипрогазоочистка” состоящая из скруббера 7, труб-распылителей 2 (64 шт. диаметром 90 мм) и циклон­ного влагоотделителя 3. О высоком качестве очистки го­ворит отсутствие влаги в газах перед дымососом. В таблице приведены результаты замеров запыленности газов после такой газоочистки. Расход воды на скруб­бер 1800 м³/ч на сопла труб-распылителей 120 м³/ч. Количество продуктов сгорания за газоочисткой 100000 м³/ч. Интенсивность орошения в скруббере око­ло 18 кг воды 1 м³ газов; удельный расход воды в трубах-распылителях 1,2 л/м³, сопротивление труб 10 000 Па. Содержание пыли после газоочистки показано в табл.  12.

В малых трубах-распылителях с подводом воды че­рез сопло, расположенное по оси, поток газов пересекает водяной веер дважды: перед входом в трубу, а затем, когда поток воды отразился от стенок конфузора, при входе в наиболее узкую часть — горло­вину. В последнем случае скорость газов максимальна. Этим   достигается    хорошая смачиваемость всех частиц пыли - вода как бы их обволакивает, пыль коагулируется и выводит­ся из потока при резких поворотах после труб или в сепараторах-влагоотделителях, завихрителях и других устройствах.

Приведенные данные подтверждают высокую степень улавливания в таких трубах.   

Рис 1. Общий вид газоочистки с малыми трубами:

1 — скруббер; 2 — трубы-распылители; 3 — влагоотделитель

Недостатком этих конструкций является большое количество труб и сопел, подлежащих надзору. В новых установках малые трубы Вентури не применяются.

Большие трубы-распылители. Более простыми явля­ются газоочистки, состоящие из труб-распылителей большого  диаметра, так как их количество    невелико (одна-две)   и  в  них  часто  отсутствуют  сопла,  а  вода подается через отверстия по периметру горловины.

В трубах, у которых вода подводится по периметру или подается поперек горловины, переливается через стенки конфузора или направляется по диску, газ встре­чается с потоком воды один раз, поэтому он должен обладать более высокой энергией и скоростью, чтобы раздробить поток воды и увлажнить все частицы. Для обеспечения высокой эффективности гидравлический перепад на больших трубах обычно принимается рав­ным 12 000 Па по сравнению с 9000 Па на малых тру­бах. Скорости газов в горловине больших труб 120 - 180 м/с, а в горловине малых труб 80 - 100 м/с; удель­ные расходы электроэнергии соответственно 5 - 12 и 10 кВт-ч на 1000 м³ продуктов сгорания.

Сопоставлена эффективность очистки газов в малых трубах Вентури и в средних по величи­не (соответственно с диаметрами горловин 90 и 300 мм). Показано, что малые трубы более, эффективны и в них легко достижима очистка до 60 мг/м³.

Газоочистки, состоящие из малых труб-распылите­лей, применяют в настоящее время редко из-за их боль­шого числа и повышенных эксплуатационных расходов; кроме того, при засорении одного - двух сопел очистка газов резко ухудшается. Большие трубы-распылители (в том числе и прямоугольные) без сопел все большое распространение.

Рис. 2. Газоочистка, состоящая из двух последовательных труб-распы­лителей большого (/) и малого (2) диаметров   и   влагоотделителя   (3)

Рис. 3. Газоочистка фирмы «Баумко» из двух последова­тельных труб-распылителей (/) и (2) и угловых сепараторов (3) после каждой трубы

Газоочистки, состоящие из труб как малых, так и больших сечений, обеспечивают равномерное распределение газа по трубам и при чистых соплах в трубах они весьма надежны в эксплуатации. Равномерное распределение газа по трубам определяется тем, что сопротивление тракта до труб несоизмеримо мало по сравнению с сопротивлением труб. Трубы-распылители с горловиной больших сечений применяются во всех схемах отвода конверторных газов.

В зависимости от способа отвода конверторных газов применяются трубы с регулируемым или нерегули­руемым сечением горловины. Регулирование горловины осуществляют подвижным конусом, передвижными иле, поворотными створами, передвижением одной из стен трубы-распылителя.

Сочетание труб-распылителей большого диаметра» выполняющих функцию скруббера, и аппарата тонкой очистки применяется в газоочистках еще с раннего пе­риода развития кислородно-конверторного способа. Фирма «Баумко» дополнила эту схему сепараторами влаги и пыли, устанавливаемыми после каждой ступе­ни трубы Вентури.

Прямоугольные регулируемые трубы широко приме­няются. Практически все конвер­торы емкостью 300 т и более в отечественных кислород­но-конверторных цехах оборудуются такими трубами, выполняемыми с регулируемыми створками; положение створок соответствует давлению над конвертором и, следовательно, количеству газов, выходящих из него. Прямоугольные трубы применяются в регулируемых системах отвода газов без дожигания.

Схема газоочистки- конверторов емкостью 300 т с прямоугольными трубами-распылителями показана на рис. 47. Газы, выходящие из конвертора 7, пройдя котел - охладитель 2 при температуре 1000 - 800 °С, посту­паю; в орошаемый газоход газоочистки 3. Вода к орошаемому газоходу поступает из оборотного цикла по трубам 11. Впрыскиваемая вода охлаждает газы до 250 - 300 °С. К бункеру орошаемого газохода 4 примы­кают две трубы Вентури 5, затем в бункере первой сту­пени 6 газ делает поворот и, пройдя по газоходу 7, по­ступает во вторую регулируемую трубу Вентури 8, за­тем после бункера 9 направляется во влагоотделитель 10 и к эксгаустеру 14. Отвод шлама из элементов газо­очистки осуществляется через гидрозатвор 12

Рис. 4. Схема газоочистки за конверторами емкостью 300 т с трубами Вентури

по отво дящим линиям 13. Газоочистка рассчитана на пропуск­ную способность газов из конвертора при подаче на про­дувку 1500 м³/мин кислорода. Регулируемые трубы обладают рядом преимуществ по сравнению с нерегули­руемыми трубами, так как обеспечивают: а) эффектив­ную очистку отходящих газов независимо от колебаний их расхода и запыленности; б) поддержание необходи­мого давления-разрежения над конвертором; в) исполь­зование при пленочном орошении воды с повышенной концентрацией взвешенных веществ.

В горловине вертикальной прямоугольной регулируе­мой трубы Вентури размещены две плоские поворотные лопасти с горизонтальными осями вращения. Изменяя зазор между лопастями, меняют количество газа, пропускаемого через трубу.

Трубы-распылители (трубы Вентури) применяют, как уже указывалось, не только как основной аппарат газо­очистки, но и как аппарат для предварительного ох­лаждения газов. Подаваемая вода обеспечивает полное насыщение газов парами. В этих условиях трубы-распы­лители выполняют функции скруббера.

Остаточная запыленность очищенного газа,  выходящего из газоочисток с большим сопротивлением пото­ку, зависит от суммар­ного сопротивления аппаратов  газоочистки.

 В установках, работающих по проектам Гипрогазоочистки, такая же остаточная   запыленности достигается при более   низком  сопротивлении (10 - 11 кПа).

Трубы-распылители с небольшим  сопротивлением дви­жению, использующие эффект конденсации

В трубах-распылителях с высоким сопротивлением движению потоки газа и воды перекрещиваются; прю этом частицы пыли и воды соударяются, дробятся, пы­линки смачиваются и при движении по диффузору тру­бы коагулируются. В трубах-распылителях с неболь­шим сопротивлением движению имеет место адиабати­ческое расширение, вызывающее состояние перенасы­щения водяного пара. Такое состояние достигается быст­ро; затем происходит относительно медленная конден­сация перенасыщенного водяного пара в многочислен­ных центрах конденсации, которыми являются пылевые частицы.

Использование эффекта конденсации для системы* очистки разрабатывалось многими советскими инжене­рами. Конденсация паров влаги при определенных условиях может привести к значительному снижению остаточной концентрации пыли. Образование вокруг частиц пыли тонкой водяной-оболочки создает благоприятные условия для их коа­гуляции. Минимальное содержание пыли при прочих; равных условиях достигается после аппарата при тем­пературе газов в нем, близкой к точке

Представлены результаты исследований, из которых видно, что минимальная запыленность соответствует точке росы (70°С). Количество конденсируемой влаги Q (г/м³), при которой максимально используется конденсационный эффект, можно опре­делить по формуле

Где  - концентрация пыли по массе на входе в трубу Вентури, г/м³;  - плотность частиц, кг/м³;  - коэффициент, учитывающий количество влаги, образующейся в результате спонтанной конден­сации;  - оптимальная толщина пленки, равная 0,5 мм;  — средний диаметр частиц.

До сих пор нет единого мнения о том, как получить и под­держать чисто конденсационный эффект паров, влаги, а. газоочистке и о ее влиянии на качество очистки.

Рис. 5. Схема конденсацион­ной газоочистки конверторов емкостью 250 т:

1 ■— скруббер; 2 — вращающиеся разбрызгиватели воды; 3 — ста­ционарные разбрызгиватели; 4 — трубы-распылители; 5 — мульти-влагоотделители; 6 — вход га­зов; 7 — выход газов; 8 — на­сос повторного использования воды

На рис. 5 приведена схема газоочистки, работаю­щая на принципе конденсации паров влаги. Температу­ра воды после скруббера — около 70 °С, эффект конден­сации используется при охлаждении газов до 40 °С. В качестве газоочистки использованы трубы Вентури небольшой длины с малой горловиной. Скорость газа в трубах до 40 м/с. Тонко­распыленная вода подается в газоочистку между каж­дыми двумя ярусами труб Вентури. Сопротивление всех ярусов системы газоочист­ки с трубами Вентури  (приостаточной запыленности газа до 200 мг/м³) равна 1800 Па. Удельный расход электроэнергии на 1000 м³ газа составляет 2—2,5 кВт-ч.

После труб-распылителей необходим сепаратор для удаления из потока скоагулировавшеися пыли. Трубы-распылители, использующие эффект конденсации, по мнению автора, в отличие от труб-распылителей с высоким сопротивлением движению предъявляют более жесткие требования к работе в рамках расчетных ре­жимов, и это обстоятельство ограничивает их примене­ние, особенно в системах регулируемого отвода газов без дожигания. При отклонении от расчетных режимов по количеству газов и по тепловой нагрузке скорость и температура газа в газоочистке снижаются, ухудшается эффект конденсации. Так, на конверторах с отводом га­зов без дожигания по регулируемой схеме такие систе­мы с конденсационным эффектом не обеспечивают не­обходимой очистки в кратковременные периоды (при а>1) в начале и конце продувки. Недостаток таких систем - большое количество труб малого диаметра и сложность эксплуатации, поэтому в последнее время их не устанавливают.

Скрубберы широко применяют в системах очистки газов при их температуре перед аппаратами выше 600 - 200°, однако эта температура весьма часто достигает 1200 - 1400 °С. Скрубберы предназначены в основном для охлаждения газов, но в них происходит и отделение наиболее крупных фракций пыли. По принципу работы скрубберы делятся на водяные и испарительные. В первые подается большое количество воды, которая охлаждает газ и при этом нагревается не выше температуры мокрого термометра, во вторых,- впрыскиваемая вода практически полностью испаряется и охлаждает газы до температуры  70 - 250 °С.  После скруббера  газы поступают в сухой электрофильтр, трубы распылители или другие системы газоочистки.

Скрубберы (имеются в виду только водяные безнасадочные) представляют собой полые цилиндры с бункером в нижней части. По высоте скруббера размещено несколько рядов сопел, обеспечивающих распыление воды, полностью перекрывающей все сечение.

Скруббер, представленный на рис. 53,а, футерован с внутренней стороны. Вода подается вверх через форсунки, смонтированные в три ряда. Газ входит в нижнюю часть скруббера, поднимается вверх а на своем пути движения встречается с охлаждающей водой.

Скруббер, представленный на рис. 53,6, не имеет фу­теровки. Сопловые аппараты размещены равномерно на высоте. Разбрызгивание воды происходит интенсивно по всему сечению, при этом интенсивнее происходит и охлаждение металлических стенок. Над бункером в скруббере размещаются решетки (с ячейкой 100х100 мм или других размеров). В пределах скруббера газ отмывается от известковой пыли, осаждающие крупные частицы шлака и металла; в последующие элементы газоочистки    (трубы-распылители и другие)    поступают газы, содержащие только плавильную пыль. Ско­рость газа (отнесенная к его выходным    параметрам) в скруббере 1,2 – 2 м/с. Некоторые авторы рекомендуют принимать более высокие скорости.

Коэффициент улавливания при интенсивности орошения 15—20 равен примерно 80% (расход воды около 1500 м³/ч; количество конверторных газов 70 000—100 000 м³/ч). В водяных противоточных скруб­берах температура выходящей воды часто выше тем­пературы охлажденного газа.

Прямоточные водяные скрубберы нашли применение и в газоотводящих трактах. В таких скрубберах температура выходящей воды ниже температуры газов, покидающих аппарат. Время пребывания газов в параллельно-прямоточных скрубберах может достигать 1,5 – 2,5 с при скорости 12—20 м/с; при этом газы охлаждаются с 800—900 до 60—80 °С. При интенсив­ности орошения больше 5—8 следует считаться с воз­можностью значительного выноса влаги  из  скруббера.

В нижней части скрубберов как противоточных, так и прямоточных накапливается большое количество пыли, поэтому для защиты шламоотводных труб от забивания над бункерами размещаются решетки (ячейками 100х100 мм и меньше). Удаление шлама над решеткой представляет трудную операцию. При кон­струировании аппарата и выполнении проекта его установки этой проблеме необходимо уделять соответ­ствующее внимание.

Для облегчения работы при эксплуатации конвер­торного цеха Карагандинского металлургического ком­бината увеличили объем бункера, одна сторона которого выполнена в виде двери с электроприводом. Под бун­кер подается думпкар. При открывании двери содер­жимое бункера сползает в думпкар и отвозится.

П. И. Вернигора, обобщив работу 14 скрубберов, провел исследования скруббера диаметром 7,0 м, вы­сотой 25,75 м, объемом 962 м³ и установил, что зна­чение объемного коэффициента теплопередачи К зави­сит от плотности орошения и с увеличением последней также возрастает.

Величину К рекомендуется определять по уравне­нию , где — плотность орошения, м³/м².

В другой работе утверждается, что на заводах успешно работают безнасадочные скрубберы, но их гео­метрические размеры завышены. Рекомендуется сле­дующая зависимость между объемным коэффициен­том теплопередачи [Вт/(м²·°С)], массовой скоростью газа [кг/(м²·с)] и плотностью орошения: К=1,163х(14,7 + 96,7lg).

Осмотр работающих скрубберов показал, что на многих предприятиях расчетный расход воды значи­тельно выше требуемого, что обусловлено завышением расчетных параметров газа. Авторы указывают, что эффективное орошение происходит в том случае, если давление воды перед брызгалами не менее 0,15 МПа. Испарительные скрубберы применяются большей частью как стабилизаторы перед сухими электрофильт­рами. Чисто испарительные скрубберы в условиях конверторных цехов имеют тот недостаток, что на стенках скруббера могут появляться настыли.

Тепло (Вт),  отводимое  в  испарительном  скруббере от газа, определяется по формуле

где V_о — объем газа на входе в скруббер, м³/ч;  - начальная и конечная температура газов, ° С;  - соответственно начальная и конечная тепло­емкость газа и пара, кДж/(м³·°С);  - начальное и конечное влагосодержание газа, м³/м³.

Объемный коэффициент теплопередачи в скруббере где V — активный объем скруббера, м³;  — среднелогарифмическая разность температур газов и жидкости, °С:

Рис. 6.

Величина  К колеблется  от 400 до   1600 кДж/(м³-^оС).
Дисковые распылители.  Последние годы во многих отечественных цехах и в различных странах применяют дисковые распылители в качестве  газоочистного    аппарата  для газов кислородных   конверторов, отводимых в системах с полным дожиганием  и без    дожигания. Вся газоочистка состоит из трех - пяти элементов: дискового распылителя, сепаратора, влагоотделителя ; иногда применяют два по­следовательно установленных дис­ковых аппарата с сепаратором между ними.

На рис. 6 представлена схе­ма дискового распылителя. Газы движутся сверху вниз; по пути встречают неподвижный диск 1, отражаются, делают рез­кий поворот и с высокой ско­ростью проходят через кольце­вую щель 2 между наружным корпусом и внутренним диском. Вода   под   обычным  давлением подается по трубе 3, встречает диск, растекается по не­му и стекает веером по периметру, пересекаясь с газом, движущимся в щели с большой скоростью. При этом происходят дробление частиц воды, смачивание пыли и ее коагуляция.

Диск размещен в конусообразной части газохода; он не вращается, но при регулируемых системах отвода газов перемещается вниз и вверх;, при этом меняются ширина и площадь сечения щели, скорость потока, а следовательно, изменяется степень дробления и смачи­вания частиц. Смоченная и скоагулированная пыль выводится из газового потока в сепараторе 4 и влаго-отделителе 5. Напор воды при подходе к дисковому рас­пылителю должен быть достаточен для подъема воды, прохода по диску и истечения с напором, обеспечиваю­щим распыление (0,15—0,2 МПа).

Требования к качеству воды, подводимой к дисковому распылителю значительно ниже, чем к качеству воды, направляемой к трубам-распылителям. Дисковые распылители  могут работать при содержании взвешен­ных частиц в воде 200 - 300 мг/кг и более.

Установки с дисковым распылителем смонтированы на многих заводах в схеме от­вода газов без дожигания и с полным дожиганием. Дисковый распылитель имеет ряд преимуществ перед трубами-распылителями: он меньше забивается даже при очень плохом качестве воды, не имеет сопел и требует небольших эксплуатационных затрат. Работа дискового распылителя определяется в основном рабо­той влагоотделителя, т. е. тем, в какой мере последний обеспечивает   улавливание    скоагулировавшейся   пыли.

Сепараторы, циклоны, влагоотделители

Для вывода из потока газов смоченных и скоагули-ровавшихся частиц служат различные аппараты: сепа­раторы, циклоны, пенные решетки и др. На рис. 56 изображены принципиальные схемы таких аппаратов: а) сепаратор угловой; б) циклон или центробежный сепаратор; в) пенная решетка. Принцип работы сепа­ратора и циклона ясен из приведенного рисунка.

По проекту Гипрогазоочистки пенные решетки уста­навливают после труб Вентури. Опыт газоочистки кон­верторов показал, что пенные решетки являются хоро­шим  влагоотделителем  при  скорости  газов  3,5  м/с  и потере напора 500 Па. При скорости газов в 2 м/с пенная решетка работает неудовлетворительно. Во влагоотделителях целесообразно использовать принцип ма­лых скоростей движения газов после труб-распылителей (до 1 - 1,5 м/с).

Мокрые электрофильтры

Мокрые электрофильтры включают в газоотводящий тракт  после  котлов-утилизаторов  и  скрубберов. Через электрофильтр отводят продукты сгорания конвертор­ных газов.

Среди современных установок выделяется газоотво­дящий тракт с мокрым электрофильтром на заводе в Хукингене  (ФРГ) [60]

Рис. 7.  Схемы влагоотделителей:

а — сепаратор Элбоу; б — циклон; в — пенная решетка; / — ввод запыленного газа; 2 — корпус; 3 — направляющий лист; 4 — кольцо для сбора шлама; 6 — выход очищенного газа; 6 — отвод шлама: 7 — отвод пыли; 8 — решетка; 9 — приемная   коробка;   10 — порог;   11 — сливная   коробка;   12 ~~ подвод   вод»

После котла-охладителя газы с температурой 1100 °С разделяются и поступают в два параллельных скруб­бера (слегка наклоненных к горизонту) и затем при 77 °С в вертикальный трубчатый электрофильтр. Фильтр состоит- из 1000 труб. Трубы являются осадительными электродами; внутри каждой трубы имеется коронирующий электрод; рабочее напряжение электрофильтра со­ставляет 40 кВ.

Шлам, осевший на внутренних поверхностях трубы, смывается водой, проходит циклон и оседает в отстой­нике, а затем насосами подается непосредственно в ба­рабанную мельницу аглофабрики. Система работает с коэффициентом избытка воздуха не ниже 0,75 (газ негорючий), т. е. практически по схеме с недожогом в пределах взрывобезопасности. Из двух работающих систем за конверторами емкостью 200 т с максимальной скоростью обезуглероживания 0,55% С/мин и выходом газов 100 000 м³/ч (продувка 18—20, плавка 40 мин) одна работает с дымососом, другая — на естественной тяге.

2. Сухая очистка

Наибольшее распространение получила сухая очист­ка в электростатических фильтрах при отводе газов с полным дожиганием.

Сухие электрофильтры в системах с >0,75

На рис. 8 представлен общий вид электростатиче­ского сухого фильтра Семибратского завода газоочист-

Рис.  8.  Сухой электростатический унифицированный горизонтальный  фильтр типа УГ

ного     оборудования. Электрофильтры — многопольные односекционные   аппараты    прямоугольной    формы  со стальным корпусом. Осадительные электроды изготовлены в виде С-образных свободно подвешенных пластин­чатых элементов, нижние концы которых закреплены при помощи направляющих. Расстояние между плоско­стями электродов 265 мм. Коронирующие электроды - .ленты с выштампованными иголками, натянутые на трубчатые рамы.

Электрофильтры подразделяют на три габаритные группы: УГ-1, УГ-2 и УГ-3. Каждая из этих групп вклю­чает несколько типоразмеров. Условное обозначение типоразмера электрофильтра: У — унифицированный, Г — с горизонтальным ходом газа. Цифра после букв обозначает порядковый номер габаритной группы; сле­дующая цифра — число электрических полей; послед­ние цифры — площадь активного сечения, м².

В зависимости от насыпной массы уловленной пы­ли и принятой схемы пылеулавливания корпус электро­фильтра может быть изготовлен в различном исполне­нии, различающемся типом бункера   (табл. 2 ).

Таблица 2. Типы корпусов электрофильтров

Электрофильтры первого и второго габаритов мож­но устанавливать вне здания с устройством шатра над :крышкой и механизмами встряхивания электродов. Шатер опирается на корпус электрофильтра. Электро­фильтры третьего габарита устанавливают вне здания *без шатра.

Электрофильтры Семибратского завода получили большое распространение. Температура очищаемых газов до 250 °С, сопротивление фильтра около 150 Па, потребляемая энергия 0,3 кВт-ч/1000 м³, коэффициент улавливания пыли 99,8%.

На заводе в Консетте [61] с конверторами емкостью 100 т работает трехпольный горизонтальный электро­фильтр. Для удаления пыли, осаждаемой на осадительных электродах, используют принцип магнитного импульса; кроме того, на подвесной раме укреплены ударные молоточки, которые сбивают пыль. Коронирующие электроды очищают от пыли электромагнитным вибратором. Эффективность очистки фильтров зависит от качества  работы молоточков и вибраторов.

Сухие электрофильтры работают устойчиво при оп­ределенной температуре и влажности входящего газа. Для обеспечения этих условий перед сухим электро­фильтром устанавливается стабилизатор-башня высо­той до 20 м, диаметром 4—5 м, оборудованная соплами для тонкого распыления воды. Количество впрыскивае­мой воды регулируется автоматически по температуре газов на выходе из сухого фильтра, равной 140 - 160 °С.

Ниже приведены рекомендуемые параметры при ра­боте сухих электрофильтров:

Корпуса электрофильтров рассчитываются на работу под разрежением от 3000 до 15 000 Па при заполнении бункеров с насыпной массой от  1500 до 3500 кг/м³.

Такие электростатические фильтры работают в сис­темах отвода газов из конверторов при >0,75, т. е в системах с полным дожиганием и недожогом в пре­делах взрывоопасности.

Сухие электрофильтры в системах 0<<0,75

В 1979 г. в системах отвода газов 0<<0,75 рабо­тали восемь электрофильтров [63, 64]. Первые фильтры были, введены в эксплуатацию на заводе «Зальцгиттер» в 1969 и 1972 гг. Характеристика трактов с сухими электрофильтрами представлена в табл. 14 (на начало 1980 г.).

Практически в крупных промышленных газоотводящих трактах не может быть осуществлено идеальное тампонное течение. Еще до того, как содержание кис­лорода в газах с началом продувки в течение первой минуты снизится с 21 до 0%, в газоотводящем тракте уже появляется и окись углерода.

Однако при быстрой скорости обезуглероживания снижение содержания кис­лорода с 21 до 0% может происходить не за одну ми­нуту, а за несколько секунд. В отходящих газах при этом может присутствовать и кислород, и окись угле­рода. Чем быстрее меняется скорость обезуглерожива­ния в начале продувки, тем больше продолжительность совместного наличия в газах и СО.

При прохождении последовательно через пылеулав­ливающие устройства кислородсодержащих продуктов сгорания и газов, содержащих окись углерода, в связи с наличием мертвых зон, неравномерностью выхода га­зов из конвертора, неравномерностью потока и другими факторами может образоваться взрывоопасная газовая смесь. Поэтому обычный сухой прямоугольный фильтр с пылевыми бункерами не удовлетворяет условиям тех­ники безопасности (много мертвых зон). Более прием­лемыми оказались трубчатые электрофильтры. В круг­лом газоходе газы проходят через систему последова­тельно и при этом предотвращается смешивание газов различного состава.

Созданию промышленной установки предшествовали лабораторные исследования. Были изучены условия, исключающие застойные зоны, условия прочности при возможных хлопках, а также условия достижения тре­буемой очистки.

Опыт эксплуатации трактов показывает, что незави­симо от применяемых способов очистки (сухих или мокрых) в аварийных случаях нельзя исключить хлопки. В связи с этим в описываемых сухих электрофильтрах расчетный перепад давления принят 0,2 МПа; дополнительно на корпусе фильтра предусмотрены предохранительные клапаны. Площадь предохранительных клапанов (м²) определяют по формуле

где  — разгрузочное сечение промышленной установ­ки; ,  - объем и сечение сосуда лабораторной уста­новки;  - объем  сосуда  промышленной установки.

При хлопке, чем больше емкость сосуда, тем мень­ше давление взрыва. Это следует из результатов лабораторных опытов (рис. 59).

В табл. 3 приведена характеристика условий опытов.

Таблица   3.   Зависимость давления взрыва от емкости сосуда

Исследования проводились на газовой смеси, содержащей 70% метана и 30% водорода. Результаты ис­следований показали, что при больших объемах повы­шение давления от хлопков происходит медленнее и имеется достаточно времени для снижения давления.

Несущими элементами электрофильтра круглой формы являются (см. рис. 58) кольца /, между которыми помещены обечайки 2, патрубки входа 3 и выхода га­зов 4, сочлененные с коническими днищами 5. Отделенная пыль через отверстия 6 в днище корпуса поступает на лотковый цепной транспортер. Предохранительные пружинные клапаны 7 размещены на днищах. Электро­фильтр разделен на три последовательные зоны очистки.

Очистка коронирующих и осадительных электродов происходит с помощью обстукивающих устройств. Каж­дая зона имеет преобразовательную установку постоян­ного тока высокого напряжения. Высокое напряжение 45 - 60 кВ, плотность тока 0,3—0,5 мА/м² площади осаждения.

Эффективность электрофильтров по отделению пыли определяют по формуле ;

где v — скорость газа;  w— скорость перемещения газа в электрическом поле.

Высокому к. п. д. фильтра (.99,9%) сопутствует увла­жнение газов перед фильтром. Для быстрого увлажне­ния при относительно низких температура газов в отдельных случаях вдувают пар. Удельный расход; электроэнергии 1,85 кВт-ч на 1 т жидкой стали; расход: воды 0,08 т на 1 т стали.

Рис. 9. Общий   вид   сухого   электростатического   фильтра работающего в схемах с 0<а<0,75.

Уловленную пыль используют главным образом на аглофабрике. Пыль собирают в башне, емкость которой равна суточному выходу. Затем в сухом виде или с небольшой добавкой воды транспортируют в смесительно-окомковательные установки.

Сухие электрофильтры веретенообразной формы на­мечено установить на заводе «Ньювес-Майсонс»  (Франция). Взрывоопасная смесь исключается продувкой тракта газовым тампоном [65]. Авторы отмечают, что по мере роста стоимости энергии и ужесточении тре­бований к охране атмосферы эффективность сухих фильтров будет возрастать. При сухой очистке отсутствует сложное водное а шламовое хозяйство. Сопротивление сухих электро­фильтров невелико, поэтому некоторые заводы отдают предпочтение сухой очистке. Однако сухие электро­фильтры имеют более сложное оборудование, чем при мокрой очистке, и требуют большей квалификации и внимания эксплуатационного персонала.

Рис. 10. Общий   вид   газоотводящего     тракта   с   ткане­выми фильтрами: 1 — конвертор;       2 — охлаж­даемый   камин;   3 — аккуму­лятор;     4 — скруббер;       5 —• тканевый   фильтр;    6—дымо­сос;   7 — дымовая   труба;   5, 9 — клапаны;  10 — вентиля­тор

Тканевые фильтры. Фильтры этого типа находят ши­рокое применение в черной металлургии. Известно не­сколько установок (рис. 60), используемых для очистки

конверторных газов [66, 67]. Фильтрацияв этом случае требует тщательного подбора фильтрующей ткани. Конверторная пыль, неоднородная по химическому сос­таву, образует на ткани слой, через поры которого про­никает только газ. Этот слой способствует дальнейшей коагуляции частиц. При отсутствии такого слоя части­цы будут проходить через ткань, поры которой в 50— 100 раз больше размера частиц, поэтому газы не будут очищаться.

Обычные ткани имеют много недостатков (короткие волокна, закрывающие поры и др.), поэтому ткани из естественных волокон уступают тканям из искусствен­ных, которые находят все большее применение в ка­честве фильтровальных. Температура газов перед ру­кавными тканевыми фильтрами должна поддерживаться с минимальными отклонениями в интервале 100—110°С. Имеются волокна (стекловолокно с содержанием сили­кона или графита), допускающие более высокую температуру газов  (275—300°С). Ведутся разработки кремнеглиноземистых волокон, которые могут работать при-800—900 °С. Различают ткани с остроконечным ворсом и гладкие, типа фетра.

В тканевых фильтрах конверторного производства применяют тергаль. Для поддержания требуемой тем­пературы газов перед тканевым фильтром их пропус­кают через испарительный скруббер или подключают термостаты, регулирующие подачу подогретого допол­нительного воздуха. На одной из установок имеете» три термостата; два из них включают подсос воздуха при температурах 125 и 135 °С. При достижении пре­дельной температуры для ткани 145 °С третий термо­стат подает сигнал на подъем фурмы. Содержание пы­ли после тканевого фильтра (50-т конвертора на заво­де в Эль-Ходжар в Алжире) составляет 20 мг/м³. Очист­ка тканевых фильтров осуществляется встряхиванием. При работе в системах с полным сжиганием газов встряхивание и переключение секций происходит ав­томатически в любой момент продувки; в схемах с <1 эти операции осуществляют после завершения про­дувки. Содержание пыли в газах после тканевых: фильтров составляет менее 10 мг/м³. Недостаток этих фильтров — высокий расход электроэнергии; 30 кВт-ч на 1 т жидкой стали.

Текущий ремонт фильтров представляет собой тру­доемкую операцию. Одно из направлений упрощения* этой операции — применение крупномасштабных рука­вов диаметром 250—300 мм и высотой 6—10 м, поверх­ность одного элемента которых составляет 6,5—10 м². Тканевые фильтры компонуют также в виде панелей,, блоков, кассет, замена которых может быть выполнена очень быстро.

3. Оборотные циклы газоочистки

При проектировании оборотных циклов прежде все­го необходимо решить следующие задачи: 1) определить минимальное количество циркулирующей воды при за­данной интенсивности продувки конвертора; 2) установить подачу такого качества воды, при котором обес­печивается длительная бесперебойная работа аппара­тов газоочистки.

Минимальное количество циркулирующей воды воз­можно при максимальном ее подогреве в период наи­большего обезуглероживания. Между кислородными продувками подачу воды в систему газоочистки сокра­щают или полностью ее отключают. Для этого прикры­вают задвижки или периодически отключают насосы. Максимальный подогрев воды в оборотном цикле можно рассчитать по формуле

где Qmax — максимальное количество тепла, отдавае­мого газами в системе газоочистки, кДж; G_ц — количест­во воды, циркулирующей в системе газоочистки, т/ч; t" _в - температура воды на входе в газоочистку и выходе из нее, °С;  t"_в  — нагрев воды в газоочистке, °С; с — удельная теплоемкость, Дж/(кг°С).

В течение кислородной продувки вода после мокрой газоочистки выходит с переменной температурой; боль­шей частью эта температура ниже максимально расчет­ной. В периоды между продувками вода не нагревается. Даже в периоды максимальных тепловых нагрузок вода после газоочистки смешивается с более холодной водой в системе и поступает к охладителям с температурой значительно ниже максимальной.

При емкости системы G_c, температуре воды в ней t_c и количестве циркулирующей воды О_ц температуры перед охладителями (градирнями и другими устройст­вами) рассчитывают по формуле (без учета потерь системой)

На рис. 61 приведены кривые изменения темпера­туры воды. Снижение температуры воды после газо­очистки облегчает работу охладителей в схеме оборот­ного цикла. Схемы и конструкции систем оборотных циклов мно­гообразны. Одна из схем приведена на рис. 62. По ходу кислородной продувки меняются состав и количество взвесей в сточной воде. Согласно замерам по ходу про­дувки содержание взвешенных частиц следующее:

Время    продувки,    мин.       .369        12        15        18       21

Содержание  взвеси  в воде,

мг/л......................... 410    1040 1790 2700    3900   4600   2100

Вода после газоочистки содержит окислы железа, кальция, марганца, извести и другие элементы, а также газы — двуокись и окись углерода. Содержание газов в воде зависит от состава газов, проходящих через га­зоочистку. В системах с дожиганием вода насыщена двуокисью углерода, в системах без дожигания — окисью углерода.

Растворимость газов зависит от темпе­ратуры воды, парциального .давления и вида газа. Растворимость газов определяется коэффициентом раство­римости р или коэффициентами абсорбции а [69].

Коэффициентом растворимости р называют число объемов газа (без приведения к нормальным условиям), растворившихся в одном объеме воды. Коэффициентом абсорбции а называют число объемов газа, приведен­ного к нормальным условиям, которое поглощается од­ним объемом воды при парциальном давлении газа, равном 1,01 МПа. Значения коэффициентов раствори­мости (абсорбции) газов в воде приведены в табл. 18.

Атмосферный азот содержит 98,815%N₂ и 1,185%Аг. Щелочность и кислотность сточных вод для разных установок различны.

На рис. 63 показано изменение щелочности воды в оборотных системах мокрых газо­очисток для трех различных цехов.

В цехе А после каждой продувки щелочность воды снижалась;    для предотвращения    кислотной коррозии

оборотную воду подщелачивали известью. В течение одной продувки щелочность воды при выплавке стали понижалась до 0,8 мг-экв/л, а при работе на полупро­дукт — до 0,5 мг-экв/л. При подтопке котла-охладителя коксовым газом, содержащим серу, между продувками щелочность уменьшалась на 0,15 мг-экв/л. В системах с полным сжиганием щелочность воды была достаточной (не менее 3, мг-экв/л) для нейтрализации загряз­няющих кислых компонентов. Оборотные циклы это­го цеха необходимо корректировать для обезвреживания кислых стоков. Рекомендуется вводить известь в тракт после газоочистки (до отстойника). При этом про­текают следующие реакции: СаО + 2НР = СаР2 + Н₂О, а также CaO + H₂S04 = CaSO4 + H₂O, т. е. получаются кальциевые соли, плохо растворимые в воде.

В цехе Б щелочные и кислые стоки балансируются и дополнительной обработки воды не требуется. В цехе В при отсутствии обработки воды наблюдается неуклон­ный рост щелочности. На этой установке при рН сточ­ных вод 7—8 выделения осадков не наблюдалось; при рН около 10 осадки начали выпадать быстро и при рН = 12 горловины труб-распылителей зарастали в те­чение 20 плавок (диаметр их уменьшался с 90 до 70 мм). В этом случае требуется уменьшить время контакта конверторных газов с известью (например, можно пода­вать основное количество извести в шихту конвертора до начала .продувки) и осуществлять подкисление воды.

Возможность стабилизации воды должна предусмат­риваться во всех проектах оборотных циклов, так как предварительно оценить влияние и взаимодействие всех компонентов процесса нельзя.

В системах с полным дожиганием и большим количеством свободной двуокиси углерода, последняя вступает в реакцию с ионами кальция, магния, двухвалентным железом (FeO), образуя бикарбонаты:

Mg(OH)₃ + 2С0₂-Н₂0 -* Mg(HC0₃)₂ + 2Н₂О; Са(ОН)₂ + 2СО₂ • Н₂О -- Са{НСО₃)₂ + 2Н₂О ; Са(ОН)₂ + СО₂ -•• СаСО₃ | + Н_аО.

В период низкого содержания углекислого газа протекают реакции

Mg(HCO₃)₂ + 2Са(ОН)₂ -* 2СаСО₃ 4- + Mg(OH)₂ + 2H_SO; Ca(HCO_s)₂ + 2Са(ОН)₂ -* 2СаСО₃1  + 2Н₂О ; 2NaHCO₃ + Са(ОН)₂-> СаСО₃1 + Na₂CO₃ + 2Н₂О.

При этом происходит загрязнение тракта оборотного цикла соединениями кальция и магния. Свободная двуокись углерода, как известно, вызывает коррозию металла. Водородный показатель газа, равный 6,0—7,0, может повлечь за собой коррозию скруб­бера.

В системах с отводом газов при а 1 (без дожига­ния, частичное сжигание, недожог) необходимо удалять окись углерода из воды, чтобы обеспечить безопасную работу обслуживающего персонала. В системах без до­жигания содержание окиси углерода в газах больше, чем при других способах. В схеме оборотного цикла Карагандинского металлургического комбината, напри­мер, предусмотрена двойная дегазация воды: а) перелив тонким слоем из закрытой трубы в канал на выходе из цеха (на этом участке сделана вытяжная труба); б) вытяжка газов из камеры, распределяющей воду по отстойникам. Ниже приведено содержание окиси угле­рода в воде по тракту, мг/л:

После    скруббера....................................... 1800

На   выходе  из  цеха   (после  перелива)    ....     1300

Психологические особенности устного выступления - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

После   распределительной   камеры......... 700

Над отстойниками (иустителями).............   Нет

В   отстойниках     ........................................ 80

На одном из заводов для очистки 300 м³/ч воды ра­ботают четыре гравийных фильтра диаметром 2,0 м. Они обеспечивают очистку воды до содержания взвесей 50 мг/л; при этом сопла труб-распылителей всегда чисты. В больших цехах такие фильтры усложняют установку, поэтому следует использовать и другие методы очистки (магнитное поле, уменьшение нагрузки на
радиальный отстойник и т. д.).             

Исследование шламов конверторного цеха «Криворожстали» показало, что установка намагничиваю­щих устройств способствует интенсификации осветления сточных вод мокрых газоочисток.

Метод стабилизации воды выбирается в зависимости от количества гидратной щелочи. Известны предложения по обработке воды силикатным раствором. Растворимость извести при этом снижается в результате адсорб­ции силикатного реагента на поверхности поступающих в воду частиц извести и нейтрализации воды у поверх­ности известковых частиц. Силикатный реагент сни­жает также адгезионную способность кристаллов карбо­ната кальция, образующихся из извести, растворившейся в воде.