Очистка доменного газа

В современных доменных печах удельный выход доменного га­за составляет 120—200 м³/м³ полезного объема в час; избы­точное давление газа на колошнике равно 0,1—0,25 МПа, температура 150—400 °С; содержание пыли в газе составляет 10—40г/м³ и паров воды 30—100 г/м³. Доменный или колош­никовый газ используют как топливо воздухонагревателей доменных печей, коксовых печей, нагревательных колодцев и печей прокатных станов, котельных установок. Перед пода­чей в горелочные устройства для предотвращения выхода их из строя (засорение и др.) содержание пыли в газе должно быть не более 5 мг/м³, в связи с чем требуется обязатель­ная его очистка. Требуется также охлаждение газа до 35— 40 °С, чтобы ограничить количество влаги в газе, подавае­мом потребителям (при снижении температуры газа влага конденсируется, т.е. ее содержание в газе уменьшается).

Для каждой доменной печи сооружают индивидуальную сис­тему отвода и очистки газа; газ к газоочистным устройст­вам, располагаемым на нулевой отметке, подают от колошни-

ка по наклонному газопроводу (на печах объемом 5000 м³ их два). На современных печах, работающих с повышенным дав­лением газов, система газоочистки имеет несколько после­довательно установленных газоочистных аппаратов, после которых газ проходит дроссельную группу (дроссельное устройство). Схема системы газоочистки, получившей наи­большее распространение на отечественных доменных печах, приведена на рис. 55.

В этой схеме для грубой очистки газа от пыли служит сухой пылеуловитель, для полутонкой — скруббер; тонкая очистка происходит в трубах Вентури и дроссельной группе.

От колошниковой части 1 печи газы по наклонному газо­проводу поступают в сухой инерционный пылеуловитель 2 ра­диального типа.

Пылеуловитель (рис. 56) представляет собой цилиндр диаметром до 16 м с сужением вверху и внизу, футерованный шамотным кирпичом в один ряд. Подвод газа в пылеуловитель радиальный — через трубу, проходящую по его оси. При вы­ходе из трубы происходит изменение направления движения газа на 180° и резкое снижение его скорости вследствие расширения, а крупные частицы пыли по инерции продолжают движение вниз и осаждаются в нижнем конусе пылеуловителя, откуда ее периодически выпускают в железнодорожные ваго­ны. Остаточное содержание пыли в газе 1—3 г/м³.

После пылеуловителя газ поступает в скруббер 3 (рис. 55), где происходит полутонкая очистка газа от пыли. В современных системах очистки доменного газа применяют

За 11

S3

IL_.

Шлам Шлам ^ч------

Шлам

Рис. 55. Схема системы очистки доменногоо газа:

1 — колошниковая часть печи; 2 — инерционный пылеуловитель; 3 — скруббер; 4 — газопровод; 5 — труба Вентури; 6 — бункер; 7 — каплеуловитель; 8 — дроссель; 9 а, б, в — задвижки; 10 — ГУБТ; 11 — цеховой газопровод

Рис. 56. Схема устройства сухого радиального пылеуловителя:

1 — газопровод от печи; 2 — труба отвода газа; 3 — устройство для выпуска

пыли

Рис. 57. Безнасадочный скруббер:

1 — бункер; 2 — гидрозатвор; 3 — форсунки

безнасадочные скрубберы. Такой скруббер (рис.57) выпол­нен в виде цилиндра диаметром 6-9 и высотой 25-40 м, в верхней части которого в несколько рядов по высоте распо­ложены форсунки для подачи воды. Двигаясь вверх, газ оро­шается водой, при этом он охлаждается до 35-40 °С, а крупные частицы пыли смачиваются водой и осаждаются в нижнем бункере в виде шлама (взвеси частиц пыли в воде). Остаточное содержание пыли в газе после скруббера состав­ляет 0,4-1,6 г/м³, шлам периодически выпускают снизу че­рез гидрозатвор.

Из скруббера доменный газ поступает в трубу Вентури 5 (рис. 55) (иногда в две-три параллельно включенные трубы Вентури) и затем в водоотделитель 7 (каплеуловитель), обеспечивающие его тонкую очистку от пыли. Труба Вентури (труба-коагулятор или турбулентный промыватель) включает (рис. 58) суживающуюся часть - конфузор, который увеличи-

Рис. 58. Труба Вентури:

1 — конфузор; 2 — форсунка; 3 — горловина;

4 — диффузор

вает скорость движения газа; цилиндри­ческую горловину, где достигается мак­симальная скорость газа и высокая сте­пень турбулентности (перемешивания) га­за и расширяющуюся часть — диффузор, в котором скорость газа уменьшается.

В конфузор или в начало горловины подают орошающую воду, которая дробится газовым потоком на мельчайшие капли. Благодаря высокой турбулентности части­цы пыли в горловине сталкиваются с кап­лями воды и поглощаются ими. Таким об­разом, в газовом потоке после трубы Вентури вместо мель­чайших трудноотделимых частиц пыли содержатся значительно более крупные образования, которые можно сравнительно легко отделить от газа. Наиболее крупные капли воды с частицами пыли в них осаждаются в бункере (рис. 55, 6), а остальные отделяются от газового потока в каплеуловителе (рис. 55, 7).

В современных системах очистки доменного газа исполь­зуют так называемые нерегулируемые низконапорные трубы Вентури, т.е. трубы с неизменным сечением горловины, работающие при относительно невысоких скоростях движения газа в горловине (60—100 м/с) и перепаде давления до и после трубы (3—6 кПа). Остаточное содержание пыли после трубы Вентури и водоотделителя равно ~ 20—40 мг/м³ газа.

Дополнительная тонкая очистка газа от пыли происходит в дроссельном устройстве (рис. 55, 8), основное назначе­ние которого — создание повышенного давления газа в печи; после дроссельного устройства давление газа снижается до величины, близкой к атмосферному. Дроссельное устройство представляет собой (рис. 59) два фланца 1, между которыми расположены пять параллельных патрубков разного диаметра, предназначенных для прохода газа. В трех патрубках 2 диа­метром 750—1000 мм и в патрубке 6 диаметром 400 мм уста­новлены дроссели— поворотные диски 5 с приводом от элек­тродвигателя 8 и редуктора 9; в патрубке 3 дросселя нет.

Рис. 59. Дроссельное устройство: / — фланцы; 2 — три патрубка диаметром 750—1000 мм; 3 — патрубок; 4 — кольце­вая труба; 5 — поворотные диски; 6 — патрубок диаметром 400 мм; 7 — форсун­ки; 8 — электродвигатель; Р — редуктор

Поворачивая диски на неко­торый угол, уменьшают или увеличивают сечение патруб­ков, по которым проходит газ; уменьшение сечения патрубков ведет к повышению давления газов в печи1 Три больших дросселя обеспечивают грубую регулировку давления газа; дроссель патрубка 6, связан­ный с регулятором, поддержи­вает постоянное давление газа в доменной печи. Для обеспечения тонкой очистки доменного газа во вход­ную часть патрубков подают воду через форсунки 7 от коль­цевой трубы 4. В патрубках дроссельной группы скорость газа достигает 250—300 м/с, в связи с чем они работают как газоочистной аппарат по тому же принципу, что и трубы Вентури, обеспечивая поглощение пыли каплями воды. Далее газ проходит через каплеуловитель 7 (рис.55) и задвижку 9 а, поступая в цеховой газопровод 11 очищенного домен­ного газа. Содержание пыли в газе после дроссельной груп­пы составляет 2—3 мг/м³. По газопроводу 4 (рис. 55) газ отводят на колошник для уравновешивания давления в меж­конусном пространстве.

В последние годы многие доменные печи с целью экономии энергоресурсов оборудуют газовыми утилизационными бес­компрессорными турбинами — ГУБТ, которые вырабатывают электроэнергию за счет использования энергии повышенного давления доменного газа. Подаваемый в ГУБТ доменный газ высокого давления обеспечивает вращение турбины, являю­щейся приводом электрогенератора, вырабатывающего элект­роэнергию; давление газа в турбине снижается до атмосфер­ного. ГУБТ позволяет возвратить до 40 % энергии, израсхо­дованной на сжатие доменного дутья, при этом себестои-

мость электроэнергии примерно в два раза ниже, чем при ее выработке на заводской теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

ГУБТ устанавливают после газоочистных аппаратов парал­лельно дроссельному устройству, как это пунктиром показа­но на рис. 55. Очищенный доменный газ направляют в ГУБТ 10 путем открытия задвижек 9 6 и 9 в; после ГУБТ домен­ный газ поступает в общецеховой газопровод 11 доменного газа. При пропускании газа через ГУБТ дроссельная группа находится в закрытом положении, а давление на колошнике печи регулируется имеющейся в ГУБТ диафрагмой. В случае остановок ГУБТ (неполадки, ремонты и др.), газ пропускают через дроссельное устройство, что обеспечивает работу доменной печи на повышенном давлении.

Основные параметры применяемых ГУБТ:

Тип турбины.................... ГУБТ-6 ГУБТ-8

Номинальная мощность,

кВт............................... 6000 8000

Пропускная способность,

м³ газа в час.... 235000 265000

В зависимости от пропускной способности ГУБТ и выхода газов от доменной печи возможны различные варианты соче­тания печей и ГУБТ: одна печь — одна ГУБТ, несколько доменных печей — одна ГУБТ, одна доменная печь — две ГУБТ (для печей объемом 5000 м³). Ориентировочно число рабочих часов турбины в году принимают 7000—8000; выработку электроэнергии турбинами ГУБТ—6, 8 и 12, соответственно, около 40, 60 и 80—90 млн кВт • ч в год.