Старк С.Б. - Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве (1044944), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Ионообменные аппараты изготовляют периодического и непрерывного действия, с неподвижным, движущимся и взвешенным слоем ионита. Полный цикл работы ионообменного аппарата должен включать следующие стадии: ионообмен, т. е. поглощение заданного газового компонента повитом; отмывку ионита от механических примесей, регенерацию ионита, т. е. приведение ионита в начальное состояние; отмывку ионита от регенерирующего раствора. Специально разработанная для ионообменной очистки газов аппаратура серийно пока не выпускается. Контрольные вопросы 1. Как протекает процесс адсорбции? Изотермы адсорбцин. 2, Какие вещества применяют в качестве адсорбентов? 3.
Устройство и работа адсорберов различного типа. 4. Основы расчета адсорбсров с неподвижным слоем поглотителя. 5. Ионообмеиная очистка газов. Глава 17 ОХЛАЖДЕНИЕ ГАЗОВ ПЕРЕД ОЧИСТКОВ Отходящие газы большинства металлургических агрегатов обычно нагреты до 500 'С и выше. Между тем большинство газоочистных аппаратов предназначены для работы при температуре газов до 200 †3 С и ниже. Поэтому технологические 200 газы во многих случаях требуют охлаждения перед очисткой, которое можно выполнять различными способами.
Наиболее целесообразным и экономически выгодным способом является возврат тепла, уносимого отходящими газами, обратно в технологический процесс. Это возможно осуществить и осуществляют тремя путями: подогревом воздуха, идущего на организацию процесса горения; подогревом топлива, идущего на горение в печь; подогревом шихты, поступающей в печь. Использование тепла отходящих газов для подогрева воздуха, идущего в печь, не представляет затруднений. Предназначенные для этого регенеративные и особенно рекуперативные теплообменники эффективно используются в металлургической промышленности.
Подогрев газового топлива до недавнего времени широко применялся в мартеновском производстве. Однако с переводом мартеновских печей на природный газ надобность в таком подогреве отпала. Тем не менее и сейчас на некоторых печах практикуется подогрев низкокалорийного газа.
Подогрев шихты, поступающей в печь, в ряде случаев предусмотрен самой конструкцией 'и принципом действия печи. К таким агрегатам относятся доменные печи, многочисленные шахтные печи, методические печи и другие агрегаты, в которых коэффициент использования тепла существенно повышен. В настоящее время разрабатываются схемы, в которых в тракт подачи сырых материалов в печь включены устройства для их подогрева отходящими газами печи. Однако .вследствие конструктивных трудностей такие устройства внедряются крайне медленно.
В современных условиях для охлаждения газов используются в основном другие способы. $1. Охлаждение газов подмешиваиием атмосферного воздуха Температуру смеси газа и охлаждающего его воздуха находят нз уравнения баланса тепла процесса смешения: МгсгТг+Мвсв7в = (М + М ) гвнТсн, 117.1) где М„и М,— массовые расходы газа и воздуха, кг/с; с„, св и сс — удельные теплоемкости соответственно газа, воздуха и их смеси, Дж/(кг К); Т„ Т, и Т,„ — температуры газа, воздуха и их смеси, 'С. Учитывая, что с,=с,=с,, температура смеси будет равна Тем = (МгТг+ Мв7.) ЦМ + М ) (17.2) Количество воздуха, которое нужно ввести в горячий газ для получения требуемой температуры смеси Т,„, равно Мв = М;(Тг — Тви)ЦТсн — Т,).
(17.3) 201 Так как газоходы технологического агрегата обычно находятся под разрежением, подсос воздуха осуществляют просто через открытый патрубок, установленный на газоходе и снабженный шибером для возможности регулирования количества подсасываемого воздуха вручную или автоматически. Охлаждение газов подсосом воздуха очень неэкономично, так как значительно увеличивает объем смеси газов, что обусловливает необходимость увеличения размеров газоотводящего тракта, газоочистки, дымовой трубы, а также мощности дымососа.
Поэтому этот способ применяют только тогда, когда необходимо немного доохладить газы, например перед поступлением в тканевые фильтры. В находящихся под разрежением газоотводящих трактах (от технологического агрегата до дымососа) всегда есть иеплотности, через которые происходит неорганизованный подсос воздуха. Этот подсос ухудшает работу аппаратов газоочистки и увеличивает энергозатраты на транспортировку газа.
Иногда только за счет уплотнения газоходов можно существенно повысить эффективность работы газоочистиых аппаратов. Если в газах присутствуют прочие компоненты (чаще всего СО), подсосы воздуха, с одной стороны, могут способствовать дожиганию горючих составляющих, а с другой — охлаждать продукты сгорания. В этом случае место подсоса воздуха должно быть выбрано так, чтобы исключить возможность образования взрывоопасных смесей. й 2. Охлаждение газов в поверхностных теплообменниках Поверхностные охладители являются наиболее рациональным типом охладителей газа, так как, во-первых, не увеличивают объема охлаждаемого газа и, во-вторых, позволяют полезно использовать отдаваемое им тепло.
Наилучшими и наиболее распространенными охладителями этого типа являются котлы-утилизаторы, получившие широкое распространение в металлургии. Вырабатываемый ими за счет тепла отходящих газов водя~ной пар используется на нужды производства или для выработки электроэнергии. В основе теплового расчета котла-утилизатора лежат уравнения теплового баланса и теплопередачи: 1'г (/т — /т) Т= М. ((в — 1); (17.4) Мн (!и !а) == ьр/! 7 р где $'„— количество отходящих газов, мв/с; /! и /т — энтальпия газов до и после котла-утнлизатора, Дж/м'! Т вЂ” коэффициент сохранения тепла, учитывающий его потери; М,— количество получаемого пара, кг/с; /т — коэффициент теплопередачи, Вт/(мт К); Š— поверхность нагрева котла, м'! ЛТ,р — средне- 202 логарифмическая разность температур газа н пароводяиои фазы, 'С; т, и 1т — энтальпии воды и паРа до н после котла, Дж/кг.
В случае установки типового котла-утилизатора пои поверочном расчете его неизвестными являются величины Мп, /т и тт, определяющие паропроизводительность котла, температуру газа за котлом и температуру перегретого пара. Расчет ведется методом последовательного приближения. Применительно к мартеновским печам Центроэнергочермет разработал типовой ряд котлов-утилизаторов (табл. 17.1). Котлы-утилизаторы приведенного типа (рис. 17.1) широко используют и для другого типа печей при условии температуры на входе в котел не выше 850 'С и запыленности газа не выше 25 г/мз, Т а 6 л и ц а !7.1.
Техмические хлриктеристики котлов-утиливлторов серии КУ Поверхность нагрева, и* Температура газа, С Параметрм пара а а $ ка ам ал са а а с а х а шъ а Я и а а и Тип котла- утилизатора К~ ай аа а. а а, и ам и ма 3?2 185 586 247 40 40 КУ-40 КУ-40 43 70 КУ-60 60 87 744 370 КУ-80 80 110 980 460 КУ-100 100 145 1270 615 КУ-125 125 КУ-150 КУ-! ООБ 150 166 137 1459 592 725 497 100 П р и м е ч а н и е. Котлм КУ-100В башенного тмпа. 203 850 850 850 650 850 650 850 650 850 650 850 650 850 650 850 650 850 650 850 850 650 550 248 248 248 239 297 216 248 239 227 216 242 220 242 220 230 220 220 210 213 232 222 2!7 12,9 13,0 19,0 12,8 19,9 13,8 25,8 17,3 26,9 18,4 32,6 21,8 33,9 23,2 40,8 27,4 42,4 29,4 50,5 32,5 22,3 17,3 4,5 1,8 4,5 4,5 1,8 1,8 4,5 4,5 1,8 1,8 4,5 4,5 1,8 1,8 4,5 4,5 1,8 1,8 4,5 1,8 1,8 1,8 385, 375 392 270 360 340 385 365 358 336 382 363 360 339 385 365 365 361 393 395 368 348 Годовую экономию условного топлива ДВ, получаемую в результате установки котла-утилизатора, и срок окупаемости его установки можно подсчитать по формулам ДВ =- зрдгодД1 (1 — 1) 103/29,300Ч 1„= 3 /(ао — а) Д.
ду, (17.6) (17.7) где зр=0,9 —:0,95 — коэффициент, учитывающий расход пара на собственные нужды; Д„д — годовая выработка пара, т; Д1— разность энтальпий перегретого пара и питательной воды, кДж/кг; 6 = 0,2 —:0,3 — коэффициентт, учитывающий ухудшение работы ТЭЦ; 71,=0,85 —:0,90— к.п.д.
замещаемой котельной; 3, — капитальные затраты на установку котла-утилизатора, рубл ао — стоимость 1 т пара ТЭЦ, рубл а — стоимость 1 т пара котла-утилизатора, руб. Для средних условий работы мартеновских печей емкостью 500 т экономия условного топлива обычно составляет около 20000 т усл. т/год, а срок окупа- Рнс. 17Л.
Продольный разрез котлаутилизатора тина КУ-30-3: 7 — барабан котла; 2 — циркулиционный насос; 3 — предвключенный пакет; 3 — нароперегреватель; 3 — води. ной зкономайзер: 6 — испарительные поверхности емости установки 1 — 2 года. В цветной металлургии при высоких запыленностях газа ранее применяли газовые поверхностные холодильники (кулеры), состоящие из вертикальных труб большого диаметра (400 мм), соединенных попарно сверху и объединенных бункером снизу. Их устанавливали вне зданий на открытом воздухе.
В силу естественной конвекции атмосферный воздух, омывающий трубы снаружи, охлаждает движущиеся внутри труб горячие газы. Холодильники мегаллоемки, требуют много места и не позволяют утилизировать тепло охлаждающего газа, поэтому в настоящее время в новых установках их не применяют.
й 3. Охлаждение газов при непосредственном контакте с водой В газоочистной технике охлаждение горячего ненасыщенного парами газа наиболее часто осуществляют путем впрыска в него испаряющейся воды. Для этого случая уравнение теплового баланса может быть записано в виде М„~с, (҄— Т„) +х(1„— 1~)~= М,[зр (3„— 3,) +(1 — ~р) (3,— 1,)~ (17.8) 204 где М, и М,— массовые расходы газа и воды, кг/с; с,— массовая теплоемкость газа, Дж/кг; Т; и Т„" — начальная и конечная температуры газа, 'С; 3„— энтальпия пара, кДж/кг; 3,' и 3," — начальная и конечная энтальпии воды, Дж/кг; х — влагосодержание горячего газа, кг/кг; зр — коэффициент испарения, доли ед. Следует иметь в виду, что путем впрыска воды непосредственно в газоходы в режиме испарения газы можно охладить только до температуры, значительно превышающей температуру мокрого термометра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
