Воздействие сталеплавильного производства на окружающую среду

    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-

    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.

    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.

    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.

    7. 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

    Рис.  8.  Сухой электростатический унифицированный горизонтальный  фильтр типа УГ

    . 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 

    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. 

    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.

    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.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.

    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.

     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.