Реферат: Воздействие сталеплавильного производства на окружающую среду

--PAGE_BREAK--
 
6.
Мокрая очистка


В мокрых газоочистках основным элементом явля­ются трубы-распылители (трубы Вентури); работает несколько установок и с мокрыми электрофильтрами. Газоочистки, включающие трубы-распылители, можно подразделить на две группы, отличающиеся принципом работы: трубы-распылители с высоким гидравлическим сопротивлением и с низким гидравлическим сопротив­лением и использованием эффекта конденсации.

Условно будем считать, что сопротивление газоочист­ки  менее  5000 Па  является низким,  а  более  8000 — 10 000 Па высоким. Температура газов, входящих в трубы-распылители с высоким сопротивлением, не пре­вышает 300 — 400 °С, а в трубы, использующие эффект конденсации, равна температуре насыщения (70 — 90 °С). Поэтому в зависимости от температуры газов после ох­ладителя перед трубами-распылителями размещают скруббер или другие устройства, в которых происходит

охлаждение газов до указанных температур. Вслед за трубами-распылителями в тракт включаются сепарато­ры (циклоны или другие влагоотделители). Таким об­разом, мокрая газоочистка является многоступенчатой: как минимум двухступенчатой (труба-распылитель и влагоотделитель); большей частью — трехступенчатой (циклон, труба-распылитель и влагоотделитель); иног­да пятиступенчатой (труба-распылитель большого раз­мера с малой скоростью газа, сепаратор, труба-распы­литель с высокой скоростью газа, сепаратор, влагоотде­литель). Ведутся эксперименты по созданию более про­стых и эффективных газоочисток.



На рис. 42 показаны принципиальные схемы подво­да потоков газа и воды в трубу-распылитель. Как видно, поток газов проходит вдоль трубы, а поток воды подводится через центральное сопло (а), через отвер­стия в горловине трубы (б) или стекает по всей внутренней плоскости конфузора — суживающей части (в). В зависимости от схемы отвода газов, в которой работают трубы— изменением положения диска. При этом сечение трубы может быть круглым или прямоуголь­ным. Малые трубы-распылители с круглым сечением горловины (рис. 43). Трубы-распылители с центральным соплом 2,распыливающим воду, состоят из группы малых труб.
<img width=«422» height=«272» src=«ref-2_1986721798-11551.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_4»>

Рис.1.2. Схема очистки конверторных газов в тканевых фильтрах.

1-Конвертор, 2- водоохлождаемый камин, 3-аккомулятор, 4 – Испарительный скрубер

5. Тканевый фильтр. 6-Дымосос, 7- Дымовая труба.



Вода подводится к соплу по оси 3 и тангенциально 4. Все сочленения и арматура выполняются из нержавеющей, коррозионностойкой стали или медными. Трубы-распылители чугунные или из нержавеющего металла.

Весьма часто конфузоры труб выполняют съемными и заменяемыми. Чтобы исключить забивание сопел, во­да, поступающая к ним, не должна содержать взвешен­ных твердых веществ более 50 мг/кг. Сопла тщательно устанавливаются по оси трубы, создавая по периметру равномерный веер разбрызгиваемой воды.
Через каждую трубу диаметром <metricconverter productid=«90 мм» w:st=«on»>90 мм проходит при­мерно 2000 м3/ч продуктов сгорания; расход воды 1,0 л/м3 газов. Скорость газов в горловине около 90 м/с. На рис. 1 показана конструкция газоочистке “Гипрогазоочистка” состоящая из скруббера 7, труб-распылителей 2 (64 шт. диаметром <metricconverter productid=«90 мм» w:st=«on»>90 мм) и циклон­ного влагоотделителя 3. О высоком качестве очистки го­ворит отсутствие влаги в газах перед дымососом. В таблице приведены результаты замеров запыленности газов после такой газоочистки. Расход воды на скруб­бер 1800 м3/чна сопла труб-распылителей 120 м3/ч. Количество продуктов сгорания за газоочисткой 100000 м3/ч. Интенсивность орошения в скруббере око­ло <metricconverter productid=«18 кг» w:st=«on»>18 кгводы <metricconverter productid=«1 м3» w:st=«on»>1 м3 газов; удельный расход воды в трубах-распылителях 1,2 л/м3, сопротивление труб 10 000 Па. Содержание пыли послегазоочистки показано в табл.  12.

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-

<img width=«173» height=«313» src=«ref-2_1986755537-10578.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_28»>

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 <metricconverter productid=«1000 м3» w:st=«on»>1000 м3газа 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 – 2,5с 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]

<img width=«371» height=«226» src=«ref-2_1986766115-14990.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_41»>

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 <img width=«16» height=«15» src=«ref-2_1986781105-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">>0,75

На рис. 8 представлен общий вид электростатиче­ского сухого фильтра Семибратского завода

<img width=«346» height=«205» src=«ref-2_1986781193-15962.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_43»>

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 <metricconverter productid=«265 мм» w:st=«on»>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 <metricconverter productid=«20 м» w:st=«on»>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  1500до 3500 кг/м3.

Такие электростатические фильтры работают в сис­темах отвода газов из конверторов при <img width=«16» height=«15» src=«ref-2_1986781105-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">>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.

<img width=«417» height=«279» src=«ref-2_1986797243-20390.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_14»>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.

<img width=«208» height=«130» src=«ref-2_1986817633-5563.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_2»>
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.

В тканевых фильтрах конверторного производства применяют тергаль. Для поддержания требуемой тем­пературы газов перед тканевым фильтром их пропус­кают через испарительный скруббер или подключают термостаты, регулирующие подачу подогретого допол­нительного воздуха. На одной из установок имеете» три термостата; два из них включают подсос воздуха при температурах 125 и 135 °С. При достижении пре­дельной температуры для ткани 145 °С третий термо­стат подает сигнал на подъем фурмы. Содержание пы­ли после тканевого фильтра (50-т конвертора на заво­де в Эль-Ходжар в Алжире) составляет 20 мг/м3. Очист­ка тканевых фильтров осуществляется встряхиванием. При работе в системах с полным сжиганием газов встряхивание и переключение секций происходит ав­томатически в любой момент продувки; в схемах с <img width=«16» height=«15» src=«ref-2_1986781105-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041"><1 эти операции осуществляют после завершения про­дувки. Содержание пыли в газах после тканевых: фильтров составляет менее 10 мг/м3. Недостаток этих фильтров — высокий расход электроэнергии; 30 кВт-ч на 1 т жидкой стали.

Текущий ремонт фильтров представляет собой тру­доемкую операцию. Одно из направлений упрощения* этой операции — применение крупномасштабных рука­вов диаметром 250—300 мм и высотой 6—10 м, поверх­ность одного элемента которых составляет 6,5—10 м2. Тканевые фильтры компонуют также в виде панелей,, блоков, кассет, замена которых может быть выполнена очень быстро.     продолжение
--PAGE_BREAK--