2. Объясните схему и принцип действия зернистых фильтров.
В зернистых фильтрах фильтрация газа идет через слой зернистого материала – гравия, шлака, разных дробленных материалов, колец Рашига и т.п.
На металлургических заводах применяют зернистые фильтры кассетного типа для очистки воздуха перед доменными воздуходувками. Фильтр набирают из множества выдвижных кассет размером 0,5 · 0,5 · 0,1 м, наполненных насадкой, смоченной висциновым маслом.
Однако, вследствие низкой эффективности и большой затраты ручного труда при регенерации висциновые фильтры не удовлетворяют предъявляемым требованиям.
Стремление упростить процессы регенерации привело к созданию конструкций фильтров с движущимся зернистым слоем. Наиболее перспективны конструкции с вертикальным расположением слоя, при котором движение слоя осуществляется за счет силы тяжести (рисунок). В таком фильтре при работе питателя загрязненные слои фильтра непрерывно выводятся из газохода и заменяются чистыми.
Рисунок - Зернистый фильтр с движущимся слоем зернистого материала.
1-зернистый слой; 2-водоохлаждаемая труба
В металлургии особенно перспективно применение таких материалов, которые в дальнейшем могут быть использованы в технологическом процессе. Например, применяя в качестве фильтрующего материала чугунную дробь, железорудные концентраты, дробленную стружку и т.д., можно вообще отказаться от процесса регенерации и направлять отработавший фильтрующий материал вместе с уловленной пылью на аглофабрику или подавать его непосредственно в печь.
Если жалюзийную решетку сделать водоохлаждаемой, то становится возможной очистка газов при высокой температуре, что особенно важно для металлургии.
3. Расскажите о защите атмосферы от вредных выбросов конвертерного производства стали.
При продувке жидкого чугуна кислородом в конвертере происходит выгорание из чугуна углерода и других примесей. Образующийся продукт сгорания (конвертерный газ) содержит в основном оксид углерода СО (86-90%), диоксид углерода СО2 (8-14%), а также небольшое количество кислорода, азота и некоторых других веществ.
Во избежание выбросов вредных веществ в атмосферу в виде бурого дыма за конвертером сооружают сложный и дорогой газовый тракт, включающий:
установки для охлаждения конвертерных газов с использованием их тепла,
газоочистные установки,
дымососные установки и
дымовую трубу.
В зоне соприкосновения кислорода с чугуном в конвертере развивается высокая температура (до 3000 °С), при которой испаряются оксиды железа и других примесей. Кроме того, конвертерный газ выносит мелкие частицы руды, извести и других добавок, загружаемых в конвертер в процессе плавки. Пыль состоит в основном из железа и его оксидов, извести, кремния и некоторых других компонентов.
Для улавливания и отвода конвертерного газа над горловиной конвертера имеется колпак (кессон), соединенный с газоотводящим газоходом. Устройство газоотводящих трактов зависит от того, производится ли дожигание оксида углерода или нет. По этому признаку газоотводящие тракты подразделяются на три группы:
системы с подсосом воздуха через зазор между конвертером и котлом-охладителем и полным дожиганием СО в последнем;
системы без доступа воздуха в газовый тракт и без дожигания СО;
системы с частичным дожиганием СО в котле-утилизаторе.
1) Если дожигание СО производится, то в зазоре между горловиной конвертера и газоходом создается при помощи дымососа разрежение, вследствие чего газ не выделяется в окружающую среду, а в газоход подсасывается воздух, кислород которого превращает СО в СО2. В этом случае в отходящем газе отсутствует СО, что обеспечивает взрывобезопасность процесса его дальнейшей очистки и удаления.
Для очистки конвертерного газа от пыли применяют скрубберы Вентури, электрофильтры и тканевые фильтры.
Рисунок - Схема отвода и очистки конвертерного газа с дожиганием оксида углерода.
1-конвертер; 2-кессон; 3-отверстие для фурмы; 4-подъемный газоход; 5-опускной газоход; 6-скруббер; 7-блок труб Вентури; 8-инерционный каплеотделитель; 9-центробежные скрубберы; 10-дроссельный клапан; 11-дымосос; 12-задвижка; 13-боров; 14-дымовая труба; 15-гидрозатвор
2) Практика эксплуатации установок с частичным дожиганием СО показала, что очистка газа в мокрых пылеуловителях, подобных тем, которые применяют в установках с полным дожиганием СО, дает вполне удовлетворительные результаты.
3) Применение электрофильтров в установках без дожигания оксида углерода невозможно, так как эти фильтры взрывоопасны из-за возникновения искр при электрических пробоях. Тканевые же фильтры недостаточно газоплотны и к тому же громоздки, поэтому для очистки газов используются скрубберы Вентури.
Взрывобезопасность работы газового тракта без дожигания СО обеспечивается тем, что в начале и после окончания кислородной продувки на границе раздела кислорода и окиси углерода автоматически образуется «тампон» из нейтрального газа (СО2 + N2), надежно отделяющий одну среду от другой и не позволяющий им смешиваться. В моменты подъема колпака зазор полностью открыт, и благодаря устремляющемуся в него воздуху осуществляется дожигание конвертерного газа в СО2, т.е. образуется «тампон» из нейтральных газов.
В установках без дожигания окиси углерода очистку газа почти всегда осуществляют в мокрых пылеуловителях.
Рисунок - Система очистки конвертерного газа без дожигания СО.
1-конвертер; 2-водоохлаждаемая муфта; 3-кислородная фурма; 4-котел-утилизатор; 5-орошаемый газоход; 6-коллектор запыленного газа; 7-гидрозатвор; 8-трубы Вентури; 9-инерционный пыле- и брызгоуловитель; 10-газоход; 11-труба-коагулятор; 12-центробежный скруббер; 13-дымосос; 14-труба Вентури; 15-дымовая труба; 16-дожигающее устройство.