В мире проводились многочисленные исследования по применению других фильтровальных материалов на газоочистках за открытыми ферросплавными печами.

Характеристики различных фильтровальных материалов приведены в таблице 3.

В соответствии с проведенными исследованиями и по рекомендации специалистов зарубежных фирм ("Филтер Медиа", "БХА", "Альстом") наиболее приемлемыми в наших условиях по соотношению цены и качества являются фильтровальные рукава из стеклоткани, широко применяемые на газоочистках открытых ферросплавных печей зарубежных фирм.

Таблица 3– Характеристики фильтровальных материалов

Фильтро-вальная ткань	Общеупо-требимое наименова-ние	Рабо-чая темпе-ратура, 0С	Допусти-мая газовая нагрузка, м3/ (м2/час)	Плот-ность, г/см2	Горю-честь	Стои-мость рукава
Полиэстирол	Лавсан	140-150	36	1,38	Да	980руб.
Арамид	Номекс	180	90	1,38	Нет	385$
Глаз	Стекло-ткань	250	36	2,54	Нет	98$
Политетра- флоревелен+ глаз	Стекло-ткань с мембран-ным покрытием	250	60	2,1	Нет	394$

Сравнительные характеристики фильтровальных материалов из лавсана и стеклоткани приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Сравнительные характеристики фильтровальных материалов

Характеристики	Ед.изм.	Лавсан	Стеклоткань
Термостойкость	оС	140	250
Стойкость к кислотам		Хорошая	Хорошая
Стойкость к щелочам		Удовлетво-рительная	Удовлетво-рительная

Характеристики Продолжение таблицы 4	Ед.изм.	Лавсан	Стеклоткань
Стойкость к оислителям и растворителям		Хорошая	Хорошая
Срок службы	Год	2	9
Горючесть		Горючи	Негорючи
Стойкость к абразивному износу		Хорошая	Плохая
Стойкость к гниению		Хорошая	Хорошая
Изгибоустойчивость	тыс.циклов	31	0,02
Воздухопроницаемость при 50Па	Дм3/(м2с)	166	210
Степень очистки от частиц	%	99,7	99,7
Разрывная нагрузка полоски 50х100мм	Н	2440	2090
Стоимость рукава	Руб.	1180	3000

К рукавам из стеклоткани предъявляются специфические требования:

- изменение и строгий контроль за системой подвески и натяжения фильтровальных рукавов, что требует реконструкции газоочисток нашего предприятия;

- обеспечение плавного открытия клапанов на газовых трактах при проведении рабочего цикла (очистка газа и регенерация), что обеспечивается либо применением двухходовых клапанов, либо дросселированием сжатого воздуха на впускном патрубке пневмоцилиндра открытия клапана (было применено при испытаниях рукавов из стеклоткани в условиях нашего предприятия) /18/.

Выводы по испытаниям фильтровальных рукавов из стеклоткани:

а) испытания фильтровальных рукавов из стеклоткани французского производства показали достаточно высокую эффективность, стойкость к высоким температурам и прожигам. Основная масса таких рукавных фильтров проходит испытания с августа 2004 г., часть таких рукавов была установлена в июле-сентябре 2003 г.;

б) рукава из стеклоткани ремонтопригодны, при выходе из строя рукава ремонтируются - зашиваются либо пришивается заплата, а рукава сновавводятся в эксплуатацию. При промышленном использовании рукавов возможно создание специализированного участка;

в) рукава из отечественной стеклоткани быстрее выходят из строя. При проведении маркетингового исследования не удалось найти приемлемых отечественных поставщиков стеклоткани;

г) для широкого внедрения фильтровальных рукавов из стеклоткани необходимо выполнить ряд серьезных мероприятий:

1) реконструкция систем подвески рукавов на газоочистках;

2) реконструкция систем регенерации для исключения "схлапывания" рукавов, либо двухходовые клапаны, либо их дросселирование.

Наиболее ценным качеством стеклоткани является повышенная термостойкость – до 250⁰С. Стеклоткани характеризуются высокой химической стойкостью, намного большей, чем у синтетических тканей. Прочность на разрыв у стеклотканей высокая, но весьма низка сопротивляемость трению и изгибу.

Для повышения изгибоустойчивости ткани аппретируют. В связи с пониженной изгибоустойчивостью при использовании стеклотканей требуется

специальная конструкция подвеса рукавов на регулируемые пружины.

Переход газоочисток на рукава из стеклоткани потребует значительных денежных вложений. Но так как не имеет смысла менять сразу все фильтры рукавные, то замена будет происходить равномерно в течение двух лет.

Замена лавсановых рукавов на рукава из стеклоткани позволит сократить

затраты на содержание оборудования и сократит трудоемкость работ по обслуживанию фильтровальных камер газоочисток, так как срок службы рукавов из стеклоткани составляет 9 лет. Это позволит уменьшить численность обслуживающего персонала газоочисток. Будет достаточно одной сменной бригады операторов по обслуживанию пылегазоулавливающих установок для контроля за камерами газоочисток №1 и №2.

Так как стеклоткань термостойка и легко работает при больших температурах необходимость установки на всасывающих газоходах клапанов разбавления отпадает, это улучшит санитарную обстановку в плавильных цехах, так как для разбавления горячих отходящих газов воздух забирается из помещений цехов, что создает разряжение и часть отходящих от открытых печей газов идет не во всасывающий газоход, а в атмосферу цеха. Это повышает загазованность и запыленность воздуха, особенно в летний период.

3.1.2 Установка систем по улавливанию крупных частиц

Циклон является одним из наиболее распространенных пыле­улавливающих аппаратов.

Работа циклона основана на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газового потока внутри кор­пуса циклона. Это вращение достигается путем тангенциального ввода газа в циклон. В результате действия центробежных сил частицы пыли, взвешенные в потоке газа, отбрасываются на стенки корпуса и выпадают из по­тока. Газ, освобожденный от пыли, продолжая вращаться, совершает поворот на 180° и выходит из циклона через расположенную по оси выхлопную трубу. Ча­стицы пыли, достигшие стенок кор­пуса, под действием перемещаю­щегося в осевом направлении вра­щающегося потока и сил тяжести движутся по направлению к выход­ному отверстию корпуса и выво­дятся из циклона. Ввиду того, что решающим фактором, обусловли­вающим движение пыли, являются аэродинамические силы, а не силы тяжести, циклоны можно распола­гать наклонно и даже горизон­тально.

Наибольшее распространение получили цилиндриче­ские циклоны. Отличительной их особенностью являются наклонный входной патрубок, сравнительно короткие цилиндрическая часть и вы­хлопная труба, а также малый угол раскрытия конической ча­сти. Наклон входного патрубка и винтообразная верхняя крышка способствуют направлению вращающегося газового потока вниз, что снижает гидравлическое сопротивление циклона. На выхлопной трубе циклона иногда устанавливают улитку, рас­кручивающую вращающийся газовый поток.

Под циклоном устанавливают бункер для сбора уловленной пыли. В конической части циклона ни в коем случае не должна скапливаться пыль во избежание взмучивания и вторичного уноса ее в выхлопную трубу. Существуют три типа цилиндрических циклонов основной серии ЦН, различающиеся между собой углом наклона входного патрубка к горизонту:

- ЦН-15 с углом наклона 15°, нормальный и укороченный (ЦН-15у);

- ЦН-11 с углом наклона 11°, с повышенной эффективно­стью;

- ЦН-24 с углом наклона 24°, с повышенной пропускной способностью при меньшей эффективности и сниженном гидрав­лическом сопротивлении.

Все циклоны конструкции НИИОгаза нормализованы. Лю­бой из размеров каждого типа может быть выражен в долях от диаметра циклона D. Согласно ГОСТ 9617—67 для циклонов приняты следующие величины диаметров, мм: 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 3000.

Основные условия эксплуатации циклонов сводятся к сле­дующим требованиям:

- необходимо следить, чтобы в конической части циклона не накапливалась пыль, для ее сбора под циклоном предусмотрен специальный накопительный бункер;

- подсос воздуха в нижней части циклона недопустим. Бункер для сбора пыли должен быть герметичным. Спуск пыли из бункера осуществляется через патрубок с двойным затво­ром-мигалкой, отрегулированной так, чтобы кла­паны работали поочередно;

- стандартные конструкции циклонов могут работать при температуре газа не выше 400 °С и давлении не более 2,5 кПа;

- при работе на газе с высокой температурой циклоны внутри футеруют огнеупорными плитками, а выхлопную трубу выполняют из жаропрочной стали или керамики. При низкой наружной температуре минимальная температура стенки цик­лона должна превышать температуру точки росы не менее чем на 20—25 °С. Для обеспечения этого условия стенки циклонов в ряде случаев покрывают снаружи теплоизоляцией;

- начальная концентрация для неслипающихся пылей в циклонах диаметром 800 мм и более допускается до 400 г/м³. Для слипающихся пылей и циклонов с меньшим диаметром концен­трация пыли должна быть в 2 - 4 раза ниже;

- циклон должен работать с постоянной газовой нагрузкой. При значительных колебаниях расхода должны устанавли­ваться группы циклонов с возможностью отключения отдельных элементов;

- рекомендуется установка циклонов перед вентиляторами, чтобы последние работали на очищенном газе и не подверга­лись абразивному износу. Интенсивность абразивного износа зависит от запыленности газа, скорости газового потока в циклоне и абразивных свойств пыли. Одной из мер повышения износостойкости циклона яв­ляется нанесение на изнашиваемую поверхность стойких к из­носу покрытий, например футеровка циклона плитками из плавленого диабаза, базальта, камнелитых материалов или бро­невых плит. Другим способом защиты от износа является изго­товление циклонов из износостойких материалов — высокопроч­ного чугуна или неметаллических износостойких материалов. Важное значение имеет и совершенствование конструкций цик­лонов в направлении подбора оптимального угла атаки газа на стенку, снижения скорости газа в циклоне, выбора оптималь­ной высоты циклона и угла раскрытия конуса, уменьшения вто­ричных течений в циклоне и т. п. По всем перечисленным на­правлениям повышения износостойкости циклонов ведутся ра­боты, однако внедрение полученных результатов в практику происходит очень медленно /19/.

На протяжении последних лет научно-технический центр предприятия проводит исследования по разработке мероприятий для улучшения качества микрокремнезема. В 2003-2004 гг. специалистами предприятия разработана и пущена в эксплуатацию система улавливания крупных частиц на газовом тракте печи № 2 цеха №1, основанная на принципе инерционной сепарации крупных частиц пыли в месте резкого поворота газового потока с улавливанием их из сконцентрированного потока пыли и возвратом очищенного газа в газовый поток.

Кроме того в газовом тракте системы улавливания установлен дымососы типа ДН - 11,2 .

После ввода в эксплуатацию системы улавливания на газовом тракте печи № 2 проводился выбор оптимального режима работы системы, т.е. режим с максимальным количеством уловленных крупных частиц.

Такой режим был выбран и отработан после ввода в эксплуатацию системы к середине сентября 2004 г.

Параметры такого режима составили:

- угол наклона направляющих лопаток на газовом тракте 25% и 35% соответственно на правом и левом газоходе;

• направляющий аппарат открыт на 100%.

После чего было проведено исследование работы системы.

Целью проведенного исследования явилось изучение эффективности сепарации крупных частиц системой, установленной на газовом тракте газоочистки печи № 2 в сравнении с пробами микрокремнезема в бункерах газоочистки печи № 3, не оборудованной такой системой.

В таблице 5 приведены показатели качества микрокремнезема в отобранных пробах очищенного в циклонах микрокремнезема от печи № 2, а также для сравнения микрокремнезема, не подвергшегося очистке от печи № 3.

Таблица 5 - Результаты рассева проб микрокремнезема, отобранных из печных бункеров газоочисток печей № 2, №3.

Дата отбора проб	Номер печи	Остаток на сетке 1,6 мм, %	Остаток на сетке 0,63 мм, %	Остаток на сетке 0,045 мм, %
21.11.2003	печь № 2	0,12	0,12	1,4
	печь № 3	0,18	0,36	0,96

Продолжение таблицы 5

Дата отбора проб	Номер печи	Остаток на сетке 1,6 мм, %	Остаток на сетке 0,63 мм, %	Остаток на сетке 0,045 мм, %
24.11.2003	печь № 2	0,02	0,12	0,66
	печь № 3	0,34	0,44	1,08
26.11.2003	печь № 2	0,18	0,24	2,08
	печь № 3	0,84	0,98	10,04
28.11.2003	печь № 2	0,14	0,20	0,40
	печь № 3	0,28	0,32	1,08
02.12.2003	печь № 2	0,04	0,10	0,38
	печь № 3	0,14	0,26	0,54
Средние значения	печь № 2	0,10	0,16	0,98
	печь № 3	0,36	0,47	2,74

Как следует из таблицы 5, микрокремнезем, очищенный системой, содержит значительно меньше крупных частиц, особенно частиц, загрязняющих микрокремнем и прожигающих рукавные фильтры (частицы крупнее 1,6 мм и 0,63 мм).

Далее для более достоверной оценки эффективности работы систем в таблице 6 приведен баланс улавливания крупных частиц системами за печами № 2 и от печи № 3, не оборудованной системой очистки от крупных частиц. При этом необходимо отметить, что баланс приведен с известной долей допущения, т.к. масса уловленного микрокремнезема принята для всех печей 6 тонн из-за невозможности точной оценки его массы.

Таблица 6 - Баланс улавливания крупных частиц системами за печами № 2 и № 3 (кг)

№ печи	Баланс фракции +1,6 мм	Баланс фракции +0,63 мм	Баланс фракции +0,045 мм
печь 2	7,3	12,9	105,3
печь 3	21,6	28,2	164,4

Доля отсевов сократилась на 40%.

На основании выше изложенного можно сделать следующие выводы:

а) большая эффективность системы за печью № 2 обеспечивается использованием более совершенной конструкцией системы:

1) применение в месте резкого поворота газового потока дополнительных направляющих;

2) увеличение мощности двигателя на дополнительном дымососе и, следовательно, большем расходе забираемого пылегазового потока.

б) целесообразно применить систему, разработанную для очистки газа на газовом тракте газоочистки печи №2 для других открытых печей плавильных цехов №1, №2.

3.2 Экономическое обоснование предложенных мероприятий

Расчёт экономического годового эффекта (Э_г), полученного в результате внедрения мероприятия произведём по формуле:

Э_г = (С_ф - С_пр) х В_пр - Е_н х К_доп, (1)

где С_ф - себестоимость готовой продукции до внедрения мероприятия, руб;

С_пр - себестоимость готовой продукции после внедрения мероприятия, руб;

В_пр - годовой проектный выпуск продукции, т;

Е_н - нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных затрат (Е_н = 0,3);

К_доп - дополнительные капитальные вложения, руб.

Эффективность капитальных вложений в проектное мероприятие (Э_кв), определяется по формуле

(С_ф - С_пр) х В_пр

Э_кв = К_доп (2)