7) Система удаления и очистки технологических газов

Современные крупные ДСП оборудованы системами газоочистки организованных (через специальные газоотводящие отверстия в своде или корпусе) и неорганизованных выбросов технологических газов.

Интенсивность пыле- и газовыделений из рабочего пространства ДСП зависит от многих технологических факторов, меняется по ходу плавки, составляя от 150 до 2500 м³/(т·ч). Газовая фаза ДСП, создаваемая подсасываемым воздухом, вдуваемым кислородом (в окислительный период) и кислородом оксидов различных элементов, углеродом шихты, графитированных электродов и науглероживающих добавок, а также водородом (при диссоциации водяных паров), состоит из оксида (40…50 %) и диоксида (25…30 %) углерода, азота (25…30 %), кислорода (в окислительный период до 10 %), водорода (до 1 %). Наличие в технологических газах монооксида углерода делает их токсичными, горючими и взрывоопасными; объемная теплота сгорания составляет 3,5…5 МДж/м³. Такие газы при температуре 1500…1900 К уносят до 2,5 МДж/м³ в виде тепловых потерь, что составляет 8…15 % энергии, потребляемой технологическим процессом, что соответствует 100…150 кВт·ч/т жидкой стали.

Эту энергию используют («утилизируют») в качестве вторичного энергоносителя для предварительного подогрева металлолома в теплообменниках и котлах-утилизаторах для получения горячей воды для теплофикации производственных помещений и производства пара для турбогенераторов электроэнергии.

Запыленность технологических газов ДСП достигает в период расплавления 3…15 г/м³, в окислительный период 10…100 г/м³. Общее количество пыли, выносимое из ДСП за всю плавку, составляет 2…5 % от массы металлошихты. Пыль высокодисперсна (70…80 % частиц размером менее 0,5 мкм), содержит оксиды железа (35…65 %), магния (до 35 %), кальция (до 20 %), алюминия (до 15 %), кремния (до 15 %) и других элементов, имеет малую электропроводность, плотность порядка 4 т/м³, легко слипается, т.е. имеет большой угол естественного откоса, налипает на хлопчатобумажные и синтетические ткани.

Системы газоочистки характеризуют способом улавливания (сбора или отсоса) газов и методом очистки от пыли (т.е. типом пылеуловителя).

Наиболее эффективным способом сбора газов из рабочего пространства ДСП является прямой газоотсос механической тягой через сводовое газоотводящее отверстие диаметром 600…900 мм.

Система газоотсоса состоит из сводового патрубка, камер дожигания и охлаждения.

Сводовый газоотборный патрубок крепят к сводовому кольцу или к поворотному кронштейну свода, устанавливая над отверстием в своде заподлицо или с зазором 60…80 мм на случай возможного «роста» кирпичного свода. Водоохлаждаемый патрубок по сравнению с футерованным меньше «зарастает» пылью и имеет высокую стойкость (более 1,5 лет) без заметного увеличения тепловых потерь. Скорость газов в патрубке составляет 20…30 м/с.

Камера дожигания представляет собой неподвижный горизонтальный водоохлаждаемый газоход, где за счет организованного подсоса воздуха взрывоопасный монооксид углерода окисляется (дожигается), что сопровождается нежелательным повышением температуры газов до 2000 К.

Камера охлаждения предназначена для охлаждения газов до заданной температуры перед последующей газоочисткой. В верхней части водоохлаждаемой камеры имеется патрубок регулируемого подсоса воздуха (или газовоздушной смеси из системы сбора неорганизованных выбросов над ДСП) для разбавления в 3–6 раз отсасываемых газов и для дополнительного дожигания монооксида углерода. Нижнюю часть камеры дожигания соединяют диффузором с пылевой камерой газохода большого сечения, где происходит осаждение крупных спекшихся частиц в виде шлака.

Система газоотсоса должна регулировать давление под сводом в пределах 5…40 Па (положительное давление). Для этого сводовый патрубок оборудуют дроссельной водоохлаждаемой заслонкой или пневмоотсекателями в виде струй сжатого воздуха под давлением не менее 0,2 МПа.

Неорганизованные газо- и пылевыбросы через неплотности ДСП собирают над печью с помощью зонта, установленного на фермах печного пролета цеха. Такая система предотвращает загрязнение воздушного бассейна вокруг цеха в отличие от ранее использовавшихся аэрационных фонарей.

Для очистки газов от пыли перед выбросом их в атмосферу применяют следующие методы и типы пылеуловителей:

1) электростатическое осаждение в сухих или мокрых электрофильтрах;

2) прямое осаждение в тканевых фильтрах в виде рукавов цилиндрической формы (рукавные фильтры);

3) осаждение в результате столкновения частиц пыли с каплями воды (мокрая очистка) в скоростных (турбулентных) пылеуловителях.

Эффективность газоочистных установок оценивают степенью очистки в виде отношения удаленной пыли к начальной запыленности газа. Наибольшую степень очистки (до 99,7 %) при наименьших эксплуатационных затратах обеспечивают мокрые электрофильтры, но их сооружение обходится в несколько раз дороже.

Достаточно высокую степень очистки (до 99 %) можно получить с помощью рукавных фильтров, но их эксплуатация требует поддержания параметров очищаемых газов (температура, влажность, запыленность), соответствующих материалу рукавов.

Метод мокрой очистки требует наименьших капитальных затрат, более прост в эксплуатации, но связан со значительными затратами на оборотное водоснабжение, обработку шламовых вод и т.д.

Необходимую тягу в газовом тракте системы удаления и очистки технологических газов ДСП создают центробежными вентиляторами-дымососами, устанавливаемыми после пылеуловителя и создающими разрежение порядка 10…12 кПа. Производительность дымососа рассчитывают на максимальное (пиковое) газовыделение в ДСП.

Очищенные газы с запыленностью до 0,1 г/м³ выбрасывают в дымовую трубу.