10.4. Охолодження й очищення конвертерних газів

Конвертерні гази при повітряному дутті містять 5-35% СО, 2-15% С02 , 60-90% N2, мають теплотворну здатність близько 4000 кДж/м3 і температуру 1000-1500°С. Їх запиленість складає 1 -3 г/м3 і до 50-х років XX століття вони неочищеними викидалися прямо в атмос-

феру. Пізніше для них почали розробляти газоочистку, але бесемерівський і томасівський "зоцеси на цей час значно скоротили виробництво сталі у зв'язку з появою киснево-конвер-~ерного процесу.

При продувці металу киснем утворюється 60-80 м3 газів сталі, утримуючих 80-90% СО, 7-20% С02, 2-5% Н2, що мають теплотворну здатність 8000-10000 кДж/м3 і температу­ру 1400-1700°С.

Оскільки межі загоряння монооксиду вуглецю 12,5-74,5%, а водню - 4,5-67%, можли­ве виникнення вибухонебезпечних ситуацій.

Запиленість конвертерних газів - 40-1000 г/м3. Пил містить 60-65% оксидного заліза, 2-6 % оксидного марганцю. Кількість часток розміром менше 1 мкм складає 50-80%, що утруднює очищення газів. У період завантаження шихтових матеріалів запиленість зростає у 2-4 рази і в пилові збільшується вміст СаО і Sі02.

Існують різні системи газоочисток. На рис. 10.5 представлена схема газовідвідного тракту при допалюванні газів, що відходять, і використанні їх тепла.

Газ із конвертера 1 надходить у кесон 2, в який також ежектується атмосферне пові­тря завдяки розрядженню в газовідвідному тракті, створюваному димососом 9. Киснева фурма 3 вводиться у конвертер через спеціальний отвір у кесоні.

При змішуванні конвертерних газів з повітрям у кесоні 2 і каміні 4 вони згоряють. Розрядження у тракті забезпечує підсмоктування кількості повітря, необхідного для повно­го згоряння конвертерних газів. На внутрішній поверхні газоходу встановлений екран із безшовних сталевих труб, по яких циркулює вода під тиском 1,5 МПа. Тепло згоряючих конвертерних газів частково передається воді і вона нагрівається до температури нижче температури кипіння. Ця система називається «охолоджувач конвертерних газів» (ОКГ). Вода надходить у бак-сепаратор, де при зниженні тиску перетворюється у пару, яка вико­ристовується для цехових і заводських потреб.

К онвертерні гази з температурою 1200°С надходять до скрубера 6, у верхню частину якого впорскується вода в кількості, достатній для зниження температури конвертерних газів до 300-400°С, якщо подальше очищення припускає використання води, або 70-90°С, якщо використовуються електрофільтри.

У скрубері газовий потік набуває обертальних рухів, а пил зволожується і сепарується із потоку у вигляді шламу, який відсмок­тується за допомогою насосів 10 у нижній частині скрубера.

Гази з рештою пилу проходять через ряд труб Вентурі, розташованих у пристрої тонкого очищення 7, на вхід до яких пода­ється вода. Завдяки зміні швидкості руху потоку в трубі Вентурі відбувається очищен­ня газів від пилу, який із пристрою 7 насосом 10 відкачується у вигляді шламу.

У циклонах 8 за рахунок завихрення і дії відцентрових сил відбувається сепарація вологи і пилу, видалених насосами 10 у ви­гляді шламу.

Гази надходять у димосос з температу­рою 50-55°С і вмістом пилу 0,02-0,10 г/м3 і

викидаються через трубу В атмосферу.

Такий ТИП гідромеханічного очищення називається мокрим.

Ним оснащено близь-

Рис.10.5 Схема газовідвідного тракту з допалюванням газів, що відходять, використанням їх тепла

ко 80% усіх киснево-конвертерних цехів. Недоліком системи є значні витрати води в кілько­сті близько 10 м3/Ю00 м3 газу і необхідність очищення води від завислих часток перед скиданням у водойми.

Сухе очищення припускає використання електрофільтрів, встановлених після скрубе­ра 6 (рис. 10.5). Газ з пилом проходить через систему електродів, на які подається електрич­ний потенціал. Частки в електричному полі здобувають заряд і осідають на електроді з протилежним знаком заряду. Електроди періодично струшуються і пил обсипається з них у пилозбірник. Є спеціальні пристрої, що підтримують необхідні температуру і вологість га­зів, при яких ефективність очищення максимальна. Залишковий вміст пилу - 0,1 г/м3 газу і більше.

Відомо, що іноді для очищення газів використовують тканинні фільтри, які встановлю­ються у пристрої тонкого очищення 7. Вони здатні знижувати запиленість газів до 0,01 г/м3, але не одержали поширення у зв'язку з недостатньою стійкістю тканин.

При допалювальному очищенні габарити газовідвідного тракту й устаткування великі, тому що для спалювання конвертерних газів необхідна достатня кількість повітря, що міс­тить баластний азот. Використання тепла конвертерних газів неефективне, оскільки газ доводиться спалювати в ОКГ і одержувати пару, яка не є таким універсальним енергоносі­єм, як горючий газ.

У бездопалювальних системах (рис. 10.6) між кесоном 4 газовідвідного тракту і горло­виною конвертера 1 переміщується колокол (рухливий кесон), який при відсутності продув-ки, знаходиться в положенні 3, не перешкоджаючи повороту конвертера, а підчас продувки встановлюється в положенні 2, коли його нижній край на 1 м нижче горловини конвертера. У верхній частині колокола розміщуються датчики тиску газу під ним, який регулюється режимом роботи димососа на рівні 5-10 Па підпору, що виключає підсмоктування повітря в систему.

На початку продувки дзвін знаходиться в положенні 3, повітря підсмоктується в систе­му, витрати газів L значні і на ділянці А-Б відбувається повне допалювання конвертерних газів, які, проходячи через газовідвідний тракт, витісняють із нього повітря.

У точці Б с початком інтенсивного вигоряння вуглецю колокол опускається в положен­ня 2 і підсмоктування повітря припиняється, а конвертерні гази без допалювання охолоджу­ються й очищаються в системі.

У точці В, коли швидкість вигоряння вуглецю значно зменшується, колокол піднімаєть­ся в положення З і на ділянці В-Г відбувається підсмоктування повітря і допалювання кон­вертерних газів, продукти горіння яких очищають газовідвідний тракт від незгорілих конвер­терних газів. Такий спосіб роботи запобігає утворенню вибухонебезпечних сумішей на по­чатку і в кінці продувки.

У системі ОГ-БД (Японія-ФРН) під рухливий кесон подають азот, що створює підпір і -ромиває газоовідвідний тракт від повітря на початку продувки і від незгорілих конвертер­них газів наприкінці її протягом 1-2 хв.

Незгорілий конвертерний газ може скупчуватись у газгольдері і використовуватись у заводському господарстві як низькокалорійне паливо.

У системах з бездопалювальним очищенням конвертерних газів для запобігання під­смоктування повітря шихту під час продувки подають у конвертер по закритих трубопро­водах, а у всіх місцях тракту, де є щілини, створюється підпір подачею азоту.

ОКГ і газоочистка компонуються і розташовуються в конвертерному прольоті уздовж лінії конвертерів, а газ по трубопроводах відводиться до димососів, розташованих за ме­жами головної будівлі.

Вартість системи охолодження й очищення конвертерних газів становить 10-40% від вартості конвертерного цеху. Вибір системи залежить від наявності води в регіоні.

Капітальні витрати при мокрому очищенні нижчі на 10-15%, ніж при сухому, але екс­плуатаційні витрати вищі на 10-15%.

Газоочистка при донній кисневій продувці здійснюється аналогічно. Особливістю є гер­метичне огородження всього конвертера, яке з'єднується з кесоном газовідвідного тракту, що запобігає вибиванню газів у цех при повалці конвертера, і відбувається це через те, що дуття може бути відключене лище після закінчення повалки, коли сопла виходять з-під рів­ня ванни. Огородження має розсувні двері, які дозволяють здійснювати завалку брухту, заливання чавуна, добір проби й огляд футеровки.