В. №63общая характеристика газоочистки доменного газа. (грубая, полутонкая и тонкая очистка Д. Газа

Применение доменного газа в металлургической промышленности связано с началом нагрева дутья в доменном производстве. Особенно большое развитие оно получило после установки на доменных печах засыпных аппаратов и перехода в связи с этим к более широкому использованию газа как топлива. Однако полное использование его стало возможным только при условии тщательной очистки доменного газа от пыли, количество которой изменяется в зависимости от степени подготовки сырья к плавке, прочности кокса и ровности хода печи. При несовершенных условиях плавки количество пыли в доменном газе может достигать 100 г/м3 газа, находясь при выплавке передельного чугуна в среднем 50—60, а при хорошем фракционном составе шихты 30—35 г/м3. Содержание пыли в доменном газе резко сокращается при работе печей в режиме повышенного давления газа на колошнике. По количеству пыли, остающейся в газе после его очистки, последняя классифицируется на: грубую; полутонкую; тонкую. По способу очистки доменного газа газоочистительные средства разделяют на сухие и мокрые. Грубая очистка производится сухим способом. Она 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 доменного газа осуществляют мокрым способом, т. е. обильным увлажнением газа, после которого смоченные частицы пыли удаляются вместе с водой из газовой среды в виде шлама. Тонкая газоочистка является конечной стадией очистки газа и требует обязательной предварительной подготовки для получения надлежащего эффекта. Тонкая газоочистка осуществляется фильтрацией газа через тканевые фильтры или наэлектризованием частиц пыли и притягиванием их проводниками электрического тока в электростатических аппаратах или устройствах, работающих по принципу тесного перемешивания газа с водой, а также путем создания больших перепадов давлений газа при прохождении его через соответствующую аппаратуру.

Для улавливания пыли наиболее крупных фракций (более 3—5 мм), богатых железом и используемых на аглофабриках как составляющая агломерационной шихты, применяются сухие пылеуловители. Они представляют собой металлические цилиндры высотой до 15, диаметром до 10-12 м с коническим днищем для сбора уловленной пыли и куполом, переходящим в газопровод с установкой в его начале тарельчатого клапана. Наиболее ответственные части сухих пылеуловителей (кожух и опорные колонны) изготовляются из низколегированных сталей, например марки 14Г2, остальные части — из стали марки СтЗ. Для предохранения кожуха от истирающего воздействия доменного газа с пылью пылеуловители футеруют шамотным кирпичом (230 мм) класса Б первого сорта или огнеупорным торкрет-бетоном (толщина слоя 60 мм). По высоте кожуха делают лазы и люки для его периодического ремонта и осмотра. Отверстия в нижнем конусе для выпуска пыли оборудуют устройствами для выпуска пыли с увлажнением так называемыми шнеками. Газопроводы от печи до пылеуловителя футеруют так же, как и сам сухой пылеуловитель. По способу подвода газа пылеуловители разделяют на радиальные и центробежные, так называемые ударники и тангенциальные. В зависимости от объема печи число сухих пылеуловителей для грубой очистки доменного газа колеблется от одного (рис. 1, а) до двух (рис. 1, б). Устанавливаются они параллельно или последовательно, различаясь при этом как первичные и вторичные. Первичные делают центробежными (7), а вторичные - радиальными (2). Тангенциальный подвод доменного газа способствует осаждению более мелких фракций пыли, оказывающих более сильное абразивное воздействие на стенки сухого пылеуловителя вследствие ввода газа по касательной. Поэтому тангенциальные пылеуловители всегда вторичные; они имеют внутреннюю трубу для вывода газа, спускающуюся почти до середины высоты цилиндра пылеуловителя. Для предупреждения образования в сухих пылеуловителях для грубой очиски доменного газа гремучей смеси во время остановок печи в них предусмотрен ввод «острого» пара под избыточным давлением до 882 кП а. В системе сухих пылеуловителей достигается отделение, в среднем, до 80% пыли содержащейся в доменном газе в широком диапазоне запыленности — в зависимости от условий производства от 4,0 до 20 г/м3 газа.

Полутонкая очистка доменного газа производится мокрым способом в скрубберах. В них завершается подготовка газа для тонкой очистки, эффективность которой значительно повышается в связи с дополнительным удалением пыли и охлаждением газа. Благоприятное влияние на степень очистки доменного газа в скрубберах оказывают увеличение расхода воды, характеристика распыливающего устройства, определяющая степень распыления и скорость газа, принимаемая обычно равной 0,5—1,5 м/с. На степень очистки газа в значительной мере влияют снижение сопротивления в скруббере и повышение давления газа в печи. Скрубберы обеспечивают высокую степень полутонкой газоочистки, удаляя 80-96% пыли из газа, прошедшего сухие пылеуловители. После скрубберов содержание пыли в среднем составляет 0,45—1,60 г/м3 доменного газа. Подвод газа осуществляется через боковую стенку внизу скруббера. Доменный газ, орошаемый сверху 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 и направляются в отстойники. По внутреннему устройству скрубберы разделяются на насадочные и безнасадочные, а по характеру работы на скрубберы низкого и высокого давления.

Насадочные скрубберы имеют хордовую насадку, изготовляемую из деревянных досок толщиной 10—15 и высотой 100—150 мм, поставленных на ребро. Ряды досок последовательно смещаются относительно друг друга на 45—90°. Насадка улучшает контакт газа с водой, существенно влияя на количество удаляемой пыли. Для очистки газа доменных печей, работающих в режиме повышенного давления на колошнике, применяют безнасадочные скрубберы (рис. 5.114, 6) высокого давления с тремя горизонтами орошения и повышенным расходом воды, подаваемой эвольвентными форсунками вверх по ходу газа. Ввод воды может осуществляться в двух вариантах: с зональным и центральным расположением распыливающих сопел. При одинаковом давлении и количестве газа расход воды у безнасадочных скрубберов на 20-25% больше, чем у скрубберов с хордовой насадкой, однако сопротивление в 2-4 раза меньше, а конечная запыле.

Ранее наиболее распространенным способом тонкой очистки доменного газа являлся электростатический. Он осуществляется электрофильтрами - аппаратами, называемыми электростатическими газоочистителями. В основе работы электрофильтра лежит электризация 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, который становится проводником электричества и создает поток положительных и отрицательных потенциалов. Находящиеся в поле частицы пыли получают электрический заряд и двигаются под воздействием электрического поля по закону Кулона. При увеличении разности потенциалов проводимость газа возрастает. Вокруг электрода, находящегося под напряжением, возникает слабое свечение - корона. Разность потенциалов, при которой возникает свечение, называется напряжением коронного разряда, а начало появления искр — напряжением искрового пробоя. При отрицательном потенциале на коронирующем электроде оседает 90-95% пыли, при положительном — 70—75% и при переменном — 45—50%. Полярность может меняться. Ионизация газа является обязательным условием зарядки частиц пыли, достигаемым при повышении градиента напряжения у электрода. Поле должно быть неоднородным во избежание искрового разряда, т. е. электроды не должны быть параллельными. Отсюда необходимость высокого напряжения проводников и формы их в виде нити и трубы. Питание электрофильтра осуществляется постоянным током для того, чтобы образовавшиеся в области «короны» ионы подвергались постоянному действию притягивающих и отталкивающих сил, что не может быть обеспечено при переменном токе и что ухудшает полноту осаждения пыли. Электрофильтры состоят из стального цилиндра с коническими днищем и куполом. Грязный газ поступает в нижнюю часть фильтра, а очищенный выходит сверху. В верхней части электрофильтра располагаются электроды. Анодами являются стальные трубы диаметром до 325 и длиной до 4500 мм, внутри которых помещены на изоляторах стальные проволоки с натянутыми грузами, являющиеся коронирующими электродами-катодами. Заряженные частицы пыли перемещаются от катода к аноду, разряжаются и оседают на нем. Для предупреждения срыва частиц пыли газом скорость последнего ограничивается. Современные электрофильтры рассчитывают на пропускную способность по газу в количестве 320—375 тыс. м3/ч ПРИ избыточном давлении газа 24,5—245 кПа и скорости 2,5—1,4 м/с соответственно. Активное сечение фильтра составляет 25 м2. Содержание пыли в газе после прохождения его через фильтр не более 4 мг/м3. Расход воды на непрерывную промывку 400—600 м3/ч. Температура газа, поступающего в фильтры, 25—35 °С, влажность газа 40—80 г/м3. Диаметр фильтра 12, высота до 40—42 м. Степень оседания пыли зависит от влажности и температуры газа, так как под влиянием адсорбции водяных паров ее частицы укрупняются. Поэтому для повышения эффективности работы аппаратов электростатической тонкой очистки доменного газа применяют мокрые электрофильтры с непрерывной промывкой осадительных электродов. На их поверхности создается движущаяся пленка воды, смывающая пыль с электрода, что предупреждает вынос ее из аппарата. Кроме того, достигаются относительная чистота поверхности движения газа в активной зоне электрофильтра и его производительность. Представителем такого рода аппарата для тонкой очистки доменного газа является скруббер-электрофильтр типа ДМ-9 с периодической промывкой осадительных электродов. Скрубберная часть установки имеет хордовую насадку с площадью 14 500 м2. Электрофильтр для тонкой очистки доменного газа состоит из двух последовательно расположенных электрических полей, имеющих по две секции для периодической промывки электродов. Производительность его до 80 — 100 тыс. м3/ч.