2.2 Полутонкая очистка

При полутонкой очистке газа улавливаются фракции колошниковой пыли размером выше 0,02 мм. Применяемые аппараты, как и в первой ступени, надежны и сравнительно недороги. Кроме очистки газа, на аппараты второй ступени возлагается также задача охлаждения газа примерно до 40—50° С. Иногда охлаждению газа придают основное значение. Технически и экономически наиболее рационально для второй ступени очистки газа использовать свойства пылинок смачиваться и коагулировать при орошении газового потока распыленной водой, при этом газ одновременно и охлаждается. По химическому составу улавливаемая пыль не представляет ценности и как металлургическое сырье обычно не используется [4].

Рисунок 4 – Схема скруббера

Основным аппаратом полутонкой очистки является скруббер (вертикальная орошаемая колонна), в котором содержание пыли в доменном газе уменьшается до 0,3—0,5 г/м³.

Полутонкую очистку доменного газа в большинстве случаев осуществляют в различного рода скрубберах и в трубах Вентури (трубах-распылителях).

Скрубберы (рисунок 4) обеспечивают высокую степень очистки, удаляя 80-96% пыли из газа, прошедшего сухие пылеуловители [6]. После скрубберов содержание пыли в среднем составляет 0,45-1,60 г/м³ газа. Подвод газа осуществляется через боковую стенку внизу скруббера. Газ, орошаемый сверху водой из форсунок, установленных в 3-4ряда 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 (рисунок 5-а) 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°С. 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 (рисунок 5-б) высокого давления с тремя горизонтами орошения и повышенным расходом воды, подаваемой эвольвентными форсунками вверх по ходу газа.

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 запыленность газа в 5-6 раз ниже.

Основное назначение скрубберов низкого давления это полутонкая очистка и охлаждение доменного газа при работе доменной печи на низком избыточном давлении (ниже 0,3 атм. на колошнике). На рисунке А.2 (приложение А) изображен скруббер такой сложности

Подобные скрубберы сохранились только на тех заводах, где доменные печи старой постройки работают еще на низком давлении газа под колошником.

Работа скрубберов повышенного давления заключается в охлаждении и сопутствующей этому процессу полутонкой очистки доменного газа при работе доменной печи на повышенном избыточном давлении (обычно выше 1,0 атм. на к олошнике).

а – насадочный скруббер, б – безнасадочный скруббер

Рисунок 5 – Виды скрубберов по внутреннему устройству

Поскольку в современных условиях обеспечивается хорошее качество подготовки шихтовых материалов, при которой уменьшается вынос колошниковой пыли, и достаточная очистка газа, так как за скруббером устанавливают дроссельную группу, вопросам очистки газа в скруббере повышенного давления придают второстепенное значение. На рисунке А.3. (приложение А) изображен скруббер повышенного давления (СПД). Газ целесообразно вводить в скруббер по короткому усеченному патрубку, направляющему поток газа по касательной к зеркалу воды; стремиться к равномерному распределению газа по сечению скруббера не следует. Для СПД этого не требуется. Такой подвод газа исключает образование настылей шлама под патрубком и, главное, обусловливает значительно меньшие гидравлические удары при аварийном переполнении водой бункера скруббера. Внутренняя поверхность скруббера, как собственно всех агрегатов и газопроводов газоочистки, не должна иметь излишних выступающих конструкций или других элементов (кронштейнов, площадок, решеток и др.), так как они являются очагами отложений шлама и образования настылей. Систему орошения располагают в верхней части скруббера, а разбрызгиваемая форсунками вода должна быть направлена только вверх, чем достигается омывание водой всей поверхности скруббера и полное полезное использование его объема. Для лучшего перекрытия сечения и максимального насыщения водой объема скруббера орошение осуществляется в двух-трех ярусах. Число форсунок и их диаметр определяют исходя из необходимого расхода воды для охлаждения газа, качества воды (ее температуры, количества взвесей) и давления.

Трубы Вентури, или трубы-распылители, представляющие собой турбулентные промыватели газа, являются наиболее простыми, универсальными и эффективными газоочистными аппаратами. Трубы Вентури могут обеспечить необходимую очистку газа в широких пределах вплоть до тонкой очистки с конечным пылесодержанием не выше 5 мг/м³. Классификация труб Вентури как самостоятельных газоочистных устройств является весьма условной. Фактически трубы Вентури служат только для предварительной коагуляции (укрупнения) пыли, что обеспечивает весьма эффективное ее улавливание в последующих пылеуловителях. Таким образом, трубы Вентури работают только в комплексе с каким-либо пылеуловителем. Трубы Вентури конструктивно не рассчитаны и не приспособлены. для улавливания пыли. Они не имеют накопителей для уловленной пыли, которыми снабжают все существующие пылеулавливающие аппараты.

По устройству труба Вентури представляет собой газопровод, в котором искусственно создано сопротивление для прохода газа в виде пережима (горловины), сопрягающегося с газопроводом плавными патрубками: конфузором и диффузором (рисунок 6). Потоку газа, чтобы преодолеть установленное сопротивление, необходимо затратить дополнительную энергию, на что расходуется потенциальное давление газа. В горловине трубы скорость потока газа значительно возрастает, что придает потоку турбулентность и обеспечивает эффективную очистку от механических примесей. Эффективность очистки газа в трубе Вентури зависит от скорости потока газа, развиваемой в горловине трубы. Чем больше скорость, тем больше турбулентность движения, следовательно, тем большую энергию движения приобретает пылинка и одновременно тем больше разрушается абсорбированная ею газовая оболочка, что обеспечивает хороший контакт пылинки с капелькой воды, раздробленной тем же турбулентным газовым потоком.

1 - труба-расширитель; 2 - водоотделитель; 3 — водоотводчик повышенного давления; а - подвод газа; б - горловина трубы; в - диффузор.

Рисунок 6 - Установка трубы Вентури.

Труба Вентури является также эффективным охладителем газа. В малом объёме трубы, в котором газ находится доли секунды, в результате хорошего перемешивания и прямого контакта распыленных капель воды с потоком газа быстро протекают процессы теплопередачи и усреднения температур газа и поступающей воды.

Трубу Вентури, как правило, устанавливают или вертикально, или наклонно, что обеспечивает хороший сток шламовой воды. Предпочтительно трубу Вентури врезать в следующий за ней газоочиститель (скруббер или электрофильтр) или комплектовать со специальным каплеуловителем. Это необходимо, чтобы обеспечить возможность сепарации капельной влаги одновременно со скоагулированной колошниковой пылью.