Отчет по практике в ОАО «Кузнецкие ферросплавы»

Температура газа под сводом зависит от марки выплавляемого сплава, и колеблется от 200 до 900 °С. Температура газов перед свечей 40-55 °С. Газы состоят в основном из окиси углерода, содержание которой составляет 70 – 90 %.

Начальная запыленность газа составляет 10-50 г/м3 и 25-63 г/нм3. Основная масса высокодисперсной пыли образуется в результате окисления монооксида кремния. Остальная часть представляет собой частицы шихты, выносимой газом. Чем выше температура колошника, тем больше образуется пыли. Конденсация возгонов приводит к зарастанию подсводового пространства и устья газохода. С повышением содержания кремния в выплавляемых сплавах усиливается зарастание подсводового пространства, обусловленное накоплением в этой зоне конденсатов, состоящих из кремнезема, корборунда и кремния. Наоборот, снижение температуры газа под сводом уменьшает запыленность газов. Конечная запыленность газа - 14-54 мг/м3 или 20-98 мг/нм3.

Технологические газы состоят в основном из окиси углерода (СО), содержание которой составляет 70–88 %.

В газах имеются также микрокомпоненты:

S02 – до 41,0 мг/м3;

N02 – до 48,0 мг/м3;

H2S – до 2600 мг/м3.

В процентном отношении к общему объему содержание S02 и N02 доходит до 0,0002 %; a H2S до 0,09 %.

Газ после газоочистки дожигается на свечах. При этом СО сгорает до С02, а сероводород (H2S) до S02. На свечах дожигания происходит не полное дожигание СО до СO2.

 

4. 3 Характеристика выбрасываемых газов от открытых печей

 

Колошниковые газы, образующиеся при выплавке ферросплавов в открытой электропечи, по количеству и составу не отличаются от газов закрытой электропечи. При производстве ферросилиция в зоне дуги, под слоем шихты, происходит возгонка кремнезема с образованием монооксида кремния. В верхних более холодных слоях шихты происходит конденсация монооксида, часть его выносится в атмосферу печи, где он окисляется до двуоксида кремния. Чем выше содержание кремния, тем выше температура процесса, интенсивность газификации кремнезема, тем больше унос его в атмосферу печи. В открытой печи газы, вышедшие на поверхность колошника, сгорают, продукты сгорания разбавляются воздухом, при этом резко снижается их температура и содержание в них пыли. Химический состав газовоздушной смеси, образующейся при выплавке ферросплавов, приведен в таблице 6.

Таблица 6 − Параметры газа, отходящего от открытой печи

Параметр	Ед. изм	До очистки	После очистки
Запыленность газа	мг/м3	798,4	7,7
Температура газа  в основной шахте печи	200 °С	140	130
Содержание CO,	мг/м3	11,7	11,7
Содержание SO2,	мг/м3	13	13
Содержание NOx,	мг/м3	38,4	38,4

 

Открытые ферросплавные печи оборудованы зонтами для улавливания выделяющихся дымовых газов. Каждый зонт оканчивается вытяжной шахтой, через которую в аварийных случаях газ выбрасывается в атмосферу.

Плотность пыли, отобранной из газохода, составляет 2,2 т/м3, насыпная плотность – 0,34 т/м3, удельное электросопротивление – 1011 Ом∙м. Уловленная тканевыми фильтрами пыль состоит из конгломератов мелких частиц диаметром 0,01-0,3 мкм и более крупных частиц диаметром 0,02-2,0 мкм и имеет насыпную плотность 0,15-0,20 т/м3. Аморфные частицы диоксида кремния значительно менее вредны для здоровья по сравнению с кристаллическим кварцитом. Сухая пыль в литературе называется также микрокремнеземом или микросиликой.

Повышенное удельное электрическое сопротивление пыли не позволяет применять для их улавливания электрофильтры, которые более просты в эксплуатации, изготовляются серийно и характеризуются более низкими капитальными затратами при условии, если конечная запыленность 50-80 мг/м удовлетворяет санитарным нормам.

Это условие, а также ужесточение норм выбросов вредных веществ в атмосферу, как показывает отечественный и зарубежный опыт, сделало необходимым применение другого способа сухой очистки газов открытых электропечей – очистку на тканевых фильтрах.

 

5 ОЧИТКА ГАЗОВ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ПЕЧЕЙ

 

Общая схема расположения газоочисток и ферросплавных печей приведена в приложении Г.

На ОАО «Кузнецкие ферросплавы» каждая печь имеет газоочистку. В цехе № 1 расположены пять открытых печей. Их газы эвакуируются через дымоход на сухую газоочистку первого цеха. Газоочистка печи № 1 напорного типа с нижней раздачей газа. Дымовые газы очищаются в газоочистке с рукавными фильтрами, нижней раздачей газа.  Дымовые газы от печей № 2, 3, 4 очищаются в рукавных фильтрах с верхней раздачей газа. Дымовые газы пятой печи поступают в отдельную газоочистку, которая оборудована рукавными фильтрами с импульсной регенерацией. 

Цех № 2 включает в себя шесть ферросплавных печей, из которых четыре печи – № 6, 7, 8, 14 – открытого типа, и две печи – № 11, 15 – закрытого типа. Дымовые газы от открытых печей поступает на сухую газоочистку с рукавными фильтрами, с нижней раздачей газа. Печи № 6, 14 имеют общую коллекторную схему.  Дымовые газы от закрытых печей очищаются в «мокрых» газоочистках, которые располагаются непосредственно в плавильных цехах. Каждая закрытая печь так же имеет свою отдельную газоочистку.

Цех №3 включает в себя четыре ферросплавные печи: № 10,12, 13 – закрытого типа, № 9 – открытого типа. Печи закрытого типа оборудованы газоочисткой «мокрого типа», открытая печь – газоочисткой открытого типа с импульсной регенерацией рукавных фильтров.

Микрокремнеземистая пыль, уловленная на сухих газоочистках, по пневмотранспорту подается на установку уплотнения пыли, где перерабатывается в готовый товарный продукт и упаковывается.

Шлам после «мокрой» газоочистки по системе шламопровода отводится в шламонакопитель.  

 

5. 1 Технологическая схема «мокрой» газоочистки от закрытых печей

 

На ОАО «Кузнецкие ферросплавы» выполняется следующая схема «мокрой» газоочистки (приложение Д): газозаборник - наклонный орошаемый газоход – скруббер  – труба Вентури – каплеуловитель.

В связи с высоким содержанием горючих компонентов (СО, Н2, СН4) очищенные газы закрытых печей иногда используются в качестве топлива в котлах и других тепловых агрегатах. Теплотворная способность ферросплавного газа колеблется в пределах 8400-10500 кДж/м3 (2000-2500 ккал/м3).

Все закрытые печи оборудованы газоочистными установками, в которых очистка газов от взвешенных частиц осуществляется «мокрым» способом, обеспечивающим пылеулавливание от 99,96 до 99,99 %. Первая ступень очистки осуществляется в полом скруббере в комплексе с наклонным орошаемым газоходом. Второй ступенью является труба Вентури с каплеуловителем. Очищенный газ сжигается на свечах диаметром 325 мм и высотой 40 м.

Для каждой печи установлено две газодувки производительностью 5000 нм3/час, мощностью двигателя 100 кВт с разрежением на всасывании 4500 и давлением нагнетания 70 мм вод. ст.

Наклонный орошаемый газоход. Из печи отвод газа осуществляется через два газозаборных патрубка; от каждого патрубка газ отводится на общий блок газоочистки. Для обеспечения стабильной эвакуации колошникового газа из-под свода печи специалистами завода была разработана конструкция газозаборного устройства прямоугольной формы. Устройство позволило максимально приблизить место отбора газа к центру печи, что является весьма важным моментом, особенно для печей, работающих на выплавке ФС 65. Конструктивно газозаборное устройство выполнено из водоохлаждаемых стальных панелей в форме усеченной четырехугольной пирамиды, с обращенным вверх малым основанием. Газозаборник оснащен специальным водоохлаждаемым устройством, позволяющим производить чистку газозаборного отверстия в своде без остановки печи.

Для газоплотного отключения аппаратов очистки газов непосредственно за газозаборным устройством было смонтировано нестандартизированное отсечное устройство в виде короба с двумя листовыми расклинивающимися заглушками.

Наклонный газоход с другой стороны врезан в скруббер по направлению, близкому к тангенциальному. Проходящий по наклонному газоходу газ обильно орошается водой с помощью форсунок, размещенных в шесть ярусов вдоль газохода (по две в каждом ярусе).

Основным назначением наклонного орошаемого газохода является снижение температуры газа, выходящего из печи. В наклонном газоходе улавливается основное количество пыли крупной фракции, чем облегчается работа остальных аппаратов газоочистки. Степень очистки от пыли в наклонном газоходе составляет при расходе воды 25-35 м3/час примерно 40 %. Диаметр наклонного газохода составляют 426 мм.

В наклонном газоходе температура газа понижается с 800-1050 °С до 60-80 °С и обильно насыщается парами воды. При этом осуществляется первичная очистка газа от пыли. Уловленная водой пыль в виде пульпы стекает в скруббер. В скруббер поступает и насыщенный влагой газ.

Шламовая вода отводится от наклонного газохода и скруббера посредством одного гидрозатвора в шламовую канализацию.

 Скруббер. В составе газоочистки скруббер служит для охлаждения и предварительной очистки газов. В скруббере газ, имеющий скорость 1,5-2 м/с, орошается охлажденной водой из оборотного цикла водоснабжения газоочистных устройств. В результате этого температура газа снижается до 30-50 °С. Для этой цели в верхней части скруббера установлена центральная форсунка.

Тангенциальный подвод наклонного газохода к скрубберу способствует дополнительному осаждению крупных частиц пыли. Газ движется в скруббере снизу вверх, а разбрызгиваемая форсунками вода вниз, навстречу движущемуся потоку газа. При начальной температуре газа перед скруббером 80-120 °С, конечная температура составляет 18-50 °С, т. е. в среднем температура газа в скруббере снижается на 60 °С.

Охлаждение газа в скруббере зависит от количества подаваемой на скруббер воды, плотности орошения, температуры воды и удельного расхода.

Содержащиеся в газе частицы пыли при контакте с каплями коагулируют и выпадают из газового потока под действием гравитационных сил. Уловленная пыль в виде шлама через гидрозатвор-шламосборник самотеком направляется в насосную станцию и далее в оборотный цикл водоснабжения и шламонакопитель.

Из скруббера газ по орошаемому газоходу поступает в трубу Вентури, где происходит окончательная очистка его от пыли.

Труба Вентури. Является высокоэффективным газоочистным аппаратом с КПД на уровне от 96 до 99,9 % и обеспечивает очистку ферросплавного газа до остаточного пылесодержания 3,0-30,0 мг/нм3 в зависимости от режима ее работы. Эффективность трубы Вентури определяется гидравлическим перепадом в горловине и удельным расходом воды. Гидравлическое сопротивление зависит от скорости газа в сечении горловины трубы, что, в свою очередь, определяется количеством подаваемого газа и диаметром горловины трубы Вентури.

Вода на орошение труб Вентури подается в конфузор аппарата с помощью четырех форсунок, имеющих диаметр выходного отверстия 6 мм. Основным условием для достижения высокой эффективности работы аппарата является равномерное распределение подаваемой на орошение воды по сечению трубы Вентури.

Ускорение, приобретаемое газом в процессе движения по конфузору, оказывается намного больше ускорения, приобретаемого впрыснутыми каплями воды. В результате высокой скорости в горловине трубы Вентури создается интенсивная турбулизация, которая обеспечивает хорошее перемешивание пылегазового потока с тонкораспыленной водой, смачивание пылевых частиц и их коагуляцию.

В процессе движения по конфузору дисперсность воды сильно возрастает, что приводит к соответствующему увеличению контакта между запыленным газом и водой.

Эффект дробления капелек воды связан с тем, что скорость газов в потоке изменяется от точки к точке, следовательно, у поверхности капли в двух ее точках скорость также различна. При этом на поверхность капли действуют различные динамические напоры, что при известных условиях неизбежно приводит к деформации и разрыву капли.

После увеличения скорости газов в диффузоре происходит быстрое укрупнение капель воды до размеров, позволяющих выделить их из потока вместе с захваченными частицами пыли в обычных инерционных аппаратах.

После труб Вентури газовый поток, насыщенный капельной влагой, по тангенциальному вводу поступает в каплеуловитель.

Каплеуловитель. В трубе Вентури, где осуществляется дробление газового потока за счет скорости, размер образующихся капель составляет от 5 до 50 мкм. Каплеуловитель предназначен для улавливания капельной влаги. Через каплеуловитель происходит также отвод шлама, поступающего из трубы Вентури.

Каплеуловитель представляет собой прямоточный одноходовый циклон переменного сечения. Нижняя часть каплеуловителя переходит в коническое днище. Тангенциальный подвод газа в аппарат придает ему вращательное движение. Под действием центробежной силы содержащиеся в газе частицы и капли воды отбрасываются к стенкам аппарата и стекают в коническое днище. По трубопроводу капли воды стекают в гидрозатвор. В верхней части каплеуловителя установлены четыре отражательные металлические стенки, которые вместе с резким снижением скорости газового потока в расширяющейся части способствуют дополнительному отделению влаги.

Газ, освобожденный от капельной влаги, поступает в общий газоход, по которому поступает в газодувку и далее на свечу чистого газа. Очищенный газ сжигается на свечах диаметром 325 мм и высотой 40 м. Подвод газа к газодувке от обоих блоков осуществляется по одному газопроводу диаметром 377 мм. Для каждой печи установлено две газодувки типа 2-ТГ-80, одна из которых находится в резерве.

Уловленная влага из расширяющейся части каплеуловителя по трем дренажным трубам диаметром 57 мм самотеком стекает в гидрозатвор. Из гидрозатвора шлам поступает в шламопровод.

Аналогично устроен и второй блок газоочистки. Оба блока могут работать одновременно.