§ 2. Обеспыливание выбросов машин огневой зачистки (моз)

Зачистка поверхности заготовки осуществляется при помощи щелевых горелок. В результате происходит расплавление и частичное сгорание верхнего слоя металла толщиной 1—3 мм. Одна часть расплавленного металла гидросбивом направляется в лоток, расположенный под рольгангом, и водой транспортируется в яму для окалины; другая часть испаряется, сгорает и в виде пыли выносится из машины с отсасываемым из укрытия газом (рис. 30.2, а). Количество газов, отсасываемых от МОЗ, с учетом пяти-, шестикратного разбавления продуктов сгорания воздухом (из расчета 70 м³/ч на 1 мм периметра заготовки) составляет (50—250)·10³ м³/ч в зависимости от размера головки.

Рис. 30.2. Схема укрытия, отвода и очистки газа от машин огневой зачистки: 1 — машина огневой зачистки; 2 — укрытие; 3 — газоотводящий тракт; 4 — канал для гидросмыва; 5 — труба Вентури; 6 — каплеуловитель; 7 — дымосос; 8 — дымовая труба; 9 — электрофильтр.

Состав продуктов сгорания приближается к составу атмосферного воздуха, обогащенного кислородом, и характеризуется следующими данными, %: 28,5 О₂; 69,2 N₂; 1,7 СО₂; 0,6 СО. Температура газов за МОЗ составляет 65-70 °С, влажность 40-60 г/ м³ сухих газов.

Вместе с отсасывающим газом выносится большое количество мелкодисперсной пыли, концентрация которой составляет обычно 3-6 г/м³, повышаясь в отдельные периоды до 10- 12 г/м³. Пыль от МОЗ содержит в основном оксиды железа, количество которых достигает 75—90 %. В пыли присутствуют и мелкие фракции:

Фракция, мкм	<0,5	0,5-1	>1
Содержание, %	20-25	60-65	10-20

Обработка этих данных показывает, что d_m = 0,83 мкм при σ_ч = 2.

Высокая дисперсность пыли заставляет применять для очистки газов МОЗ самые совершенные пылеуловители. Наибольшее распространение в СССР и за рубежом получили скрубберы Вентури и электрофильтры. Газоочистные установки рассчитывают на максимальное количество газов 150— 200 тыс. м³/ч. Трубы-распылители работают со скоростями 100—150 м/с при удельном расходе воды 1—1,2 дм³/м³, каплеуловители прямоточного типа. При этих условиях запыленность уходящих газов удовлетворяет санитарным требованиям. Схема очистки с использованием скрубберов Вентури дана на рис. 30.2, б.

Ввиду того что электрическое сопротивление пыли не слишком велико (10¹⁰—5·10¹⁰ Ом·см), она достаточно хорошо улавливается электрофильтрами, чему способствуют также низкая температура и достаточная влажность газа. Поэтому там, где можно разместить электрофильтры, предпочитают их установку, так как малые эксплуатационные расходы и отсутствие недопотребления обусловливают меньшие приведенные затраты по сравнению с эксплуатацией мокрых газоочисток. Схема очистки газа с применением электрофильтров показана на рис. 30.2, в.

§ 3. Борьба с вредными выбросами травильных отделений

Для удаления окалины с поверхности горячекатаной полосы на большинстве предприятий применяют травление в серной или соляной кислоте, которое можно осуществлять периодически и непрерывно. Периодическое травление применяют при подготовке листов к нанесению защитных покрытий (оцинкование и т. п.). На рис. 30.3, а изображен агрегат карусельного типа, практически исключающий непосредственное обслуживание оборудования сменным персоналом. Агрегат расположен в небольшом отдельном помещении, сообщающемся с цехом только проемом, через который карты листов подаются с поворотного стола в открытую ванну и возвращаются обратно. Для предотвращения выбивания паров ванны снабжены бортовым отсосом с передувом паров (воздушной завесой). Для передува паров рекомендуется применять вентиляторы высокого давления (5—10 кПа), при котором значительно сокращаются габариты сдувающего устройства. В сумме бортовой отсос и общеобменная вентиляция должны быть такими, чтобы скорость в открытом проеме помещения была не менее 1 м/с.

Рис. 30.3. Система аспирации выбросов паров кислот в травильном отделении: 1 — вытяжной воздухопровод; 2 — камера травильных ванн; 3 — бортовой отсос; 4 — корзина с металлом; 5 — передув паров; 6 — подъемно-поворотный механизм; 7 — платформа для подачи и приема корзин с металлом; 8 — двойная крышка ванны; 9 — гидравлические затворы у бортов.

При открытых травильных ваннах и удельном расходе воздуха около 10000 м³/ч на 1 м² зеркала жидкости в удаляемом воздухе может содержаться 15—20 % серной кислоты и по 35— 40 % азотной и соляной кислот. В агрегатах непрерывного травления полоса проходит четыре травильные ванны (рис. 30.3, б) со щелочным раствором и водой и осушку горячим воздухом, после чего сматывается в рулоны. Наиболее вредным фактором являются пары кислот, выделяющиеся с поверхности травильных ванн. При отсосе от одной ванны 1200 м³/ч воздуха унос серной кислоты с парами воды составил 7 кг/ч, т. е. около 3 % в сутки. Для уменьшения этих выделений ванны снабжают двойными крышками и гидравлическими затворами у бортов (см. рис. 30.3, б). Значительно сокращают испарение и унос травильного раствора пенообразующие добавки. Опыты, проведенные на некоторых предприятиях, показали, что применение пенообразователей (1 кг/м³ раствора) снижает испарение в 300— 400 раз.

Суммарное количество воздуха, отсасываемого от агрегата непрерывного травления, составляет 14000—18000 м³/ч. Среднее содержание кислоты в воздухе, отсасываемом от травильного агрегата, 2,5—2,7 г/м³.

На большинстве предприятий для очистки газов от паров соляной и серной кислот применяют пенные аппараты, обеспечивающие высокую степень очистки от химических примесей (95— 99 %). Однако даже при этой степени очистки остаточное содержание кислот в воздухе составляет 0,05 г/м³, что значительно превышает санитарную норму.

Рис. 30.4. Схема очистки газов, отходящих от ванны травления, известковым молоком в полом скруббере: 1- травильная ванна; 2- бортовые отсосы; 3- вентиляционный канал; 4- вентилятор; 5- полый скруббер; 6- переходный газоход; 7- центробежный каплеуловитель; 8- выхлопная труба; 9- насос; 10- бункер; 11- система орошения.

Для промывки воздуха в пенном аппарате используют слабоподкисленную воду промывной ванны с содержанием 12-16 г/дм³ кислоты. После промывки содержание кислоты в воде повышается до 19—20 г/дм³ и вода направляется на регенерационную установку

На одном из предприятий успешно применяется абсорбционная очистка газов ванн травления изделий из нержавеющих сталей известковым молоком в полых скоростных скрубберах (рис. 30.4). Основные технические показатели установки следующие:

Расход газов на один абсорбер, тыс. м3/ч …………….	235
Температура газов, °С ………………………………….	25—30
Содержание NОx, мг/м3 ……………………………..….	80—300
Содержание тумана кислот (Н2SО4, НСL, НF), мг/м3 ..	30—60
Диаметр абсорбера и каплеуловителя, м ……………..	4
Скорость газа в абсорбере, м/с ………………………...	5
Удельное орошение газа, л/м3 …………………………	3,5
Сопротивление системы, кПа …………………………	3,2—3,3
Концентрация извести в растворе, г/л ………………..	1,5—2,0
Степень поглощения N0x, % …………………………..	80
Степень поглощения тумана кислот, % ………………	95—98

Полные капитальные затраты на установку из четырех абсорберов (один резервный) 763 тыс. руб. При работе в году 7200 ч и очистке около 800 тыс. м³/ч затраты на очистку 1000 м³ газа составили: капитальные 15,5 коп., эксплуатационные 7 коп., приведенные 8,3 коп.

В ряде случаев для очистки газов, отходящих от ванн травления, используют волокнистые фильтры-туманоуловители. Так, на одном из предприятий отрасли внедрена установка подобного типа для улавливания аэрозоля серной кислоты и солей металлов (рис. 30.5).

Рис. 30.5. Система очистки газов, отходящих от ванн травления, в волокнистом фильтре: 1- травильная ванна; 2- вентилятор; 3- волокнистый фильтр; 4- выхлопная труба; 5- смывная распылительная система; 6- гидрозатвор; 7- сварной блок; 8- насос; 9- подпиточный бак; 10- на травление.

Ниже приведены данные, характеризующие основные технические параметры установки:

Расход очищаемых газов, тыс. м3/ч	80
Температура газов, °С	20—30
Содержание тумана Н2SО4, мг/м3	80
Содержание FеSО4, мг/м3	20
Фильтрующая поверхность, м2	12
Толщина слоя волокна, мм	10
Сопротивление фильтра (начальное - в числителе, конечное в знаменателе), Па	300/700
Степень очистки газов, %	90—99

Материал фильтра — лавсан (волокно), стоимость очистки 1000 м³ выбросов 1,5 коп.

В установках небольшой производительности иногда применяют адсорбционные методы очистки. Адсорбентами могут служить синтетические и природные цеолиты, активированный уголь, силикагели, бентонитовые глины и др. В правильно спроектированных установках степень очистки может достигать 96— 99%.

Перспективной является ионообменная очистка выбросов травильных ванн, при которой газы, содержащие кислотный туман, пропускают через слой ионита, поглощающего кислоту. После насыщения ионит подвергают регенерации путем про­мывки водой. Степень очистки выбросов зависит в основном от времени контакта фаз и может быть очень высокой (98—99 %).

По рекомендации НИИОгаза следует применять для ванн сернокислотного травления пакеты из 7-8 винипластовых сеток, размещенных непосредственно у травильных ванн в специальных кассетах. По мере загрязнения сетки периодически промывают водой.

Необходимо воздуховоды, аппараты газоочистки, вентилятор, выбросную трубу выполнять из кислотоупорных материалов либо обеспечивать надежную защиту от коррозии применением специальных покрытий (эпоксидной смолой и т. п.). В качестве побудителя тяги можно использовать эжектор, что, однако, приводит к значительному перерасходу энергии.

Контрольные вопросы

1. Как борются с пылегазовыделениями в клетях прокатных станов?

2. Способы очистки газов машин огневой зачистки.

3. Способы борьбы с вредными выбросами травильных отделений.