3.2 Очистка колошникового газа

Колошниковый газ проходит последовательно три ступени очистки – грубую, полутонкую и тонкую. В агрегатах каждой ступени удаётся уловить пыль определённых размеров и свойств.

С развитием доменного производства изменяются и совершенствуются агрегаты всех ступеней очистки. Современные схемы газоочисток, распространённые в России, представлены на рис. 2.

Для грубой очистки газа используются сухие пылеуловители инерционного типа, отличающиеся способом подвода газа (рис.3). Процесс улавливания пыли в них основан на использовании силы тяжести, инерционных и центробежных сил. Раньше предусматривали не меньше двух последовательно установленных сухих пылеуловителей – первичный и вторичный. При этом в качестве первичного пылеуловителя использовали циклон. С переходом на работу с повышенным давлением колошникового газа и с улучшением подготовки железорудного сырья вынос пыли существенно сократился. Поэтому ещё в СССР при строительстве новых доменных печей, отказались от тандемов из первичного и вторичного пылеуловителей. В настоящее время интерес к ним повысился, так как степень очистки газа в них достигает 95% [7].

Полутонкая очистка осуществляется в скрубберах и трубах – распылителях. В них осаждаются самые мелкие частицы пыли.

Тонкой очистке газ подвергается в электрических и металлотканевых фильтрах; на старых печах ещё используются дезинтеграторы. С переводом доменных печей на работу с повышенным давлением газа под колошником в схеме газоочисток, как известно, появился новый агрегат – дроссельная группа. Выполняя свои основные функции по повышению и поддержанию постоянного давления колошникового газа, она оказалась очень эффективным агрегатом для тонкой очистки его.

При давлении газа под колошником более 1,0 ати основными агрегатами для полутонкой и тонкой очистки газа и охлаждения его стали скрубберы высокого давления, трубы-распылители и дроссельные группы. При отлаженной технологии такие довольно компактные схемы мокрой газоочистки обеспечивали требуемое обеспыливание. Реже стали применять электрофильтры.

Рисунок 2 - Современные распространённые схемы газоочисток:

1-доменная печь; 2-пылеуловитель; 3-скруббер; 4-труба-распылитель; 5-электрофильтр; 6-отсекающее устройство; 7-дроссельная группа; 8-газорасширительная турбина; 9-генератор;

10-коллектор чистого газа; 11-водоотделитель

Рисунок 3 - Схемы сухих пылеуловителей инерционного типа

а – с радиальным вводом; б – с тангенциальным вводом; с – с центральным (осевым) вводом

Рисунок 4 - Схема цепи аппаратов газоочистки (обозначения в тексте)

Строительство доменных печей, работающих с давлением газа под колошником более 2,0 ати, выдвинуло проблему утилизации этого давления с использованием газотурбинных расширительных станций. Применение последних повышает требования к очистке доменного газа и заставляет снова включать электрофильтры в схему газоочисток.

Для более широкого использования газотурбинных расширительных станций целесообразна сухая очистка газа. Разработка её надёжной схемы – одна из важных задач [8]. Перспективным считается использование для сухой тонкой очистки газа металлотканевых, тканевых фильтров [9], вихревых пылеуловителей [10].

Работа агрегатов для очистки газа характеризуется коэффициентом осаждения пыли (), равным отношению количества уловленной пыли к количеству её в газе до очистки. Величина её в сухих пылеуловителях зависит от конструкции их, крупности выносимой пыли и составляет 0,5 – 0,8. Меньшие значения  (0,5-0,6) характерны для пылеуловителей с центральным (осевым) вводом, большие (0,7-0,8) для пылеуловителей с тангенциальным подводом газа. Однако первые получили широкое распространение как более удобные в конструктивном отношении.

В агрегатах мокрой очистки коэффициент осаждения пыли достигает: 0,8-0,9 – в скрубберах, 0,88 – 0,9 - в трубах-распылителях, 0,95 – в дроссельных группах.

Наиболее распространённая схема комплекса газоочистных сооружений представлена на рис. 4.

Газ из доменной печи по вертикальным и нисходящим газоотводам направляется в сухой пылеуловитель 2 для грубой очистки. Скорость ввода его через центральную трубу достигает 10-15 м/с . В результате изменения направления движения и резкого снижения скорости газа до 0,8-1,2 м/с крупная и тяжёлая пыль, находящаяся в газе во взвешенном состоянии, под действием сил тяжести и инерции осаждается в нижней конической части пылеуловителя. Сухие пылеуловители имеют диаметр до 12-17 м, высоту цилиндрической части до 20 м. Время пребывания газа в них составляет 10-18 с. Обычно диаметр пылеуловителя определяют по скорости газового потока, а высоту цилиндрической части – по времени пребывания газа в нём.

Из сухого пылеуловителя газ по газопроводу грязного газа 3 подаётся в скруббер 4. Во избежание осаждения пыли скорость газа в газопроводе должна быть не менее 15 м/с.

Внутренняя поверхность газоотводов, пылеуловителя и газовых трактов до скруббера футеруется шамотными изделиями толщиной слоя футеровки 115-230 мм.

Скруббер представляет собой цилиндр диаметром до 8,5 м, высотой до 35 м. В нём осуществляется улавливание относительно крупной и легкосмачиваемой пыли, охлаждение газа до температуры, необходимой при последующей его очистке.

В основу скрубберного процесса положен принцип противотока – снизу вверх движется газ, сверху вниз – вода, распыливаемая специальными форсунками, расположенными в несколько рядов. Равномерность распределения газа и воды по сечению скруббера ранее достигалась устройством насадок из деревянных брусьев. В настоящее время всё более широкое применение находят безнасадочные скрубберы.

Время пребывания газа в скруббере составляет 10-20 с, скорость движения его – 1,2-3 м/с. Температура газа по высоте скруббера снижается по S-образной кривой [11] и на выходе не превышает 40-65 ⁰С.

Требуемый уровень шламовой воды в нижней конической части скруббера поддерживается мотыльковым клапаном, работающим совместно с поплавковым регулирующим устройством.

Дальнейшая очистка газа осуществляется в трубах–распылителях 5 и дроссельной группе 6. Высокие до 150 м/с в трубе-распылителе и до 300 м/с [5] в дроссельной группе скорости газа, создаваемые в этих агрегатах, способствуют, при соударениях частиц друг с другом, каплями воды и стенками, разрушению газовых оболочек на частицах пыли, смачиванию и коагуляции этих частиц.

Чистый газ после водоотделителя 8, где улавливаются капли воды, поступает в коллектор чистого газа 9.

Суммарный расход воды во всех аппаратах мокрой очистки составляет 2,0-4,5 м³ на 1000 м³ газа.