Расчет эффективности электрофильтра

     Замасленную окалину трудно подготовить к  утилизации из-за повышенного содержания в ней масел, а в прокатных  цехах металлургических предприятий образуются большие количества замасленной окалины, которая находит ограниченное применение и сбрасывается в шламонакопители.

        Проблема утилизации замасленной  окалины в настоящее время  решается в основном в одном  направлении — обезмасливание ее с получением чистой, обезжиренной, легко утилизируемой окалины. Однако и химическое и термическое обезмасливание - дорогостоящие процессы, создающие дополнительные экологические осложнения. В настоящее время практически все образующиеся мелкодисперсные железосодержащие отходы утилизируют в составе аглошихты.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     5. Технология утилизации  замасленной окалины  на ОАО «Кукморский  завод Металлопосуды» 

     На  ОАО «Кукморский завод Металлопосуды» используется следующий способ использования  замасленной окалины в аглопроизводстве:

• способ утилизации, когда окалина вторичных отстойников предварительно смешивается с колошниковой пылью и ошлаковывается. Окалина слоем в 10 мм укладывается поверх слоя аглошихты перед зажигательным горном. Температура горения аглошихты 1250-1300^оС. При зажигании масла сгорают (масла сгорают при температуре 900^оС), а продукты горения удаляются вместе с отходящими газами. При этом не происходит понижения газопроницаемости аглошихты и практически все нефтепродукты выгорают в зажигательном горне.

     Использование окалины первичных и вторичных  отстойников при агломерации  приводит к повышению насыпной массы  аглошихты, повышает содержание железа в агломерате.

       Наиболее успешно используется  утилизация окалины путем брикетирования  в металлургическом производстве США, Великобритании, Германии, Польши, Южной Кореи, Японии, Франции. Проявляют интерес к этой проблеме Китай, Индия, Турция. В последние годы и в России брикетирование обрело особую актуальность.

       Фирмой "Искатель" (г.Алчевск Донецкой обл.) разработана технология изготовления брикетов для предприятий изготовляющий металлические изделия. Шихта для изготовления брикетов состояла из чугунной стружки, прокатной окалины, пыли газоочисток металлоплавильного производства с добавкой 1,5-2% связующих материалов, обеспечивающих сохранение прочностных свойств брикетов при нагреве до температуры 1200-1280^оС.

       Разработан рациональный способ  утилизации маслосодержащей окалины  путем ее вдувания в доменную  печь вместе с шреддинг-пылью.  Пыль шреддинг-установок по гранулометрическому составу представляет собой фракцию от долей до 3 миллиметров, т.е. соответствует параметрам опытно-промышленных исследований по вдуванию мелкодисперсных материалов в шахтные печи. Промышленные опыты проводились в 1996 году, в них принимали участие Институт технологии чугуна и стали Технического университета Горной академии Фрайберга, фирма «Eko Stahl GmbH» в Айзенхюттенштадте, фирма «Stein Injection Technology» в Гевельсберге и фирма «Carbofer Verfahrenstechnik» в Меербуше.

        Существуют другие способы утилизации  замасленной окалины, такие как:  вдувание в электродуговую печь; вдувание комбинированного жидкого  топлива из маслоотходов и  замасленной окалины в доменную  печь. Одним из интересных вариантов  переработки замасленной окалины является получение из нее красного железоокисного пигмента. 

     

     Рис.2 Готовые брикеты 

     В схеме предусматривается утилизация практически всех железосодержащих отходов прокатного производства, в  том числе и тех, которые предлагается улавливать. В литейных, механических и жестяных цехах Кукморского завода выделяются такие отходы как пыль прокатных станков, масло индустриальное отработанное, масло компрессорное отработанное, обтирочный материал загрязненный маслами, лом черных металлов несортированный.

     Технология  предусматривает стадии сгущения, механического  обезвоживания на ленточном фильтре  с намывным слоем фильтровального  материала одноразового использования, технического обезмасливания в барабанной печи, механической активации (смешивание с порошкообразными вяжущими), грануляции на тарельчатом окомкователе, а также цикличный процесс упрочнения окатышей-сырцов в пропарочной камере и разгрузку окатышей в бункера-накопители.

     

     Рис.3 Схема технологии утилизации замасленной  окалины

     1 – вторичный отстойник; 2 – сгуститель; 3 – ленточный вакуум-фильтр; 4 – печь КС; 5 – бункер обезмасленной окалины; 6 – смеситель; 7 – активатор; 8 – гранулятор; 9 – непрерывный шахтный агрегат для пропарки и сушки окатышей; 10 – бункер-накопитель; 11 – бункер доменного или измельченного ваграночного шлака; 12 – бункер измельченной негашеной извести; 13 – бункер окалины и фильтрующего материала; 14 – бункер измельченного ваграночного шлака; 15 – смесители; 16 – котел-утилизатор; 17 – электрофильтр; 18 – дымосос; 19 – насос; 20 – дымовая труба; 21 – виброувлажнитель конструкции ДонНТУ; 22 – бункер-накопитель. 23 - бункер-накопитель увлажненной пыли. 

     Принципиальная  технологическая схема утилизации (рис. 3) сводится к следующему. Осадок из вторичных отстойников (рис. 4) уплотняется в сгустителях (рис. 5) и фильтруется через слой фильтрующего материала на ленточном вакуум-фильтре (рис. 6). В качестве фильтрующего материала применена смесь из обезмасленной окалины и одного из компонентов вяжущего, т.е фильтрующим материалом служат отдельные составляющие шихты. Количество его составляет 25-30 % от массы фильтруемого осадка при доле шлака в смеси около 20 %. Фильтрат содержит не более 3-5 мг/л взвешенных веществ и масел, отвечает требованиям к технической воде. Обезвоженная смесь замасленной окалины и фильтровального материала подается на обжиг при 700 оС, например, в две печи кипящего слоя. Обожженный осадок, содержащий 80-85 % частиц класса меньше 53 мкм, смешиваются с 4 % извести и 4 % измельченного шлака и окомковывается. Известь также предварительно дробится (до фракции 13-0 мм) и измельчается. Исследованиями установлена равная пригодность доменного и ваграночного шлака, однако ваграночный шлак содержит значительно меньше серы, чем доменный (соответственно 0,20 и 0,80 %), имеет повышенную массовую долю железа металлического (до 5 %) и поэтому более предпочтителен. Упрочнение окатышей осуществляется в две стадии. На первой производится термовлажностная обработка при 70-100^оС (пропарка). Теплоносителем является пар низкого давления (при входе в зону пропарки давление может быть не более 0,3 МПа) в количестве 80-100 кг/т окатышей. Продолжительность пропарки составляет 10 часов, влажность окатышей 2-5%. На второй стадии твердения (сушка) температура поднимается до 200-300оС, а влажность среды снижается менее чем до 70 %. Продолжительность сушки равна 0,5-1 час. Источником пара служит котел-утилизатор, работающий на отходящих газах стадии обжига замасленного шлама. Другая часть обжиговых газов направляется для сушки пропаренных окатышей. Готовая продукция разгружается в бункер-накопитель.

     

     Рис. 2 Вторичный отстойник 
 

     Рис. 3 Сгуститель 

     

     Рис. 4 Ленточный вакуум-фильтр 

       Рассмотренная выше технология  ускоренного твердения безобжиговых  окатышей реализуется в шахтном  пропарочно-сушильном агрегате непрерывного действия. Он имеет верхнюю загрузочную горловину, нижнее загрузочное устройство и шахту, конструктивно разделенную на две зоны. В верхней из них выдерживается режим пропарки, а в нижней – сушки.

       Упрочненные окатыши по химическому составу не уступают обожженным металлургическим окатышам для доменного производства. Совокупность их механических (прочность на удар и истирание соответственно более 90 и 5-8 %) и термических (восстановимость 20 %, выход класса больше 10 мм и меньше 0,5 мм на уровне 90 и менее 2 %) характеристик также квалифицируют безобжиговый окускованный продукт как не уступающий по качеству лучшим обжиговым окатышам.

       Кроме того, циклом исследований  показаны и официально признаны  существенные преимущества безобжигового окускования, выразившегося в трех-, пятикратном снижении технологических топливных чисел (суммарных энергетических затрат). В соответствии с этим во столько же раз сокращается загрязнение окружающей среды выбросами пыли и газов.

     Использования этой схемы позволяет полностью утилизировать практически всю пыль, образующуюся в прокатном производстве, масло индустриальное отработанное, масло компрессорное отработанное, обтирочный материал загрязненный маслами, лом черных металлов несортированный, что приводит к увеличению выхода металла, к снижению платы за загрязнение окружающей среды.  
 
 
 

     6. Расчет эффективности  электрофильтра 

     Температура газов t=165 ºС

     Разряжение  в системе р_r=2 кН/м²

     Содержание  пыли в газах z=32 г/нм³

     Фракционный состав:

 

     Скорость  газов в электрофильтре Ѵ_r=0,8 м/с

     Радиус  коронирующего электрода R=1,25·10^-3

     Расстояние  между коронирующими электродами  в ряду d_к=0,24 м

     Активная  длина коронирующих электродов L_к=5 м

     Количество  осадительных электродов n=4

     Площадь осадительных электродов S=42 м²

     H=0,150 м

     L=4,8 м

     U_ср=46 кВ

     S=7,5 м²

                                   

     6.1 Расчет электрических  параметров

     Относительная плотность:

     

       Критическая напряженность, (В/м):

        

     Критическое напряжение короны:

     

  (В)

     Линейная  плотность тока короны:

     

     При H/d = 0,15/0,24=0,625, величина  v =7,7·10^-2

                 K = 2,1·10^-4   (м²/(В·с))

     Т.о.   (мА/м)

     Напряженность электрического поля:

     

  (В/м)

     Принимаем:

                                            

     Скорость  дрейфа частиц диаметром от 2 до 50 мкм:

                                                        

     А для частиц диаметром от 0,1 до 2 мкм:

     

     А=0,815…1,63;  S_м – средняя длина свободного пробега молекулы

     Для газов  =10^-7

     Вязкость  газовая:

     

     Вязкость  газа определяется как сумма вязкостей: