Очистка газов в ферросплавном производстве

Для производства ферросплавов применяются электро­дуговые рудовосстановительные печи. В плавильной зоне возле электродов температура достигает 2000°С, при кото­рой многие компоненты шихты переходят в парообразное состояние. В результате конденсации паров образуются высокодисперсные частицы пыли. На долю частиц возгонного происхождения размером до 2 мкм приходится основная масса образующейся пыли. Концентрация пыли в зоне тиг­ля, т.е. в зоне ее образования, составляет 100 – 400 г/м³. Основная часть пыли осаждается в слое шихты в процессе фильтрации газа и уже на выходе из колошника ее содер­жится 15 – 40 г/м³.

Большинство видов ферросплавов успешно выплавляет­ся в печах, закрытых сводом. Однако такие ферросплавы, как силикокальций и ферросилиций с содержанием крем­ния 75% и 90%, выплавляют в открытых печах. В этом случае на колошнике при соединении с атмосферным воз­духом происходит догорание горючих компонентов реакци­онных газов. Количество отходящих газов в связи с этим увеличивается в несколько десятков раз по сравнению с закрытой печью, а концентрация пыли снижается до 0,5 – 5 г/м³.

В закрытой печи количество газов, образующихся в зо­не реакции, определяется видом выплавляемого сплава, энергетическим режимом работы печи, а также ее габари­тами, и составляет примерно 100 – 270 м³/ч из расчета на 1 МВт мощности. Газы закрытых печей в связи с их высо­кой теплотой сгорания (8 – 10 МДж/м³) можно использо­вать в качестве топлива или подать на дожигание на свечу. Для этого их предварительно очищают от пыли. Газы от­крытых печей отводят с помощью зонта и подают на газо­очистку, где они очищаются до санитарных норм.

В промышленных системах очистки газов рудовосстановительных печей нашли применение все наиболее эффек­тивные пылеулавливающие аппараты: скрубберы Вентури, тканевые и электрофильтры. Выбор системы пылеулавливания определяется условиями производства: конструкцией печи, видом ферросплава, местными условиями и т.п.

Очистка газов открытых печей. На ферросплавных за­водах за открытыми печами применяют газоочистки, схемы которых подобны приведенным на рис. 107. Газовоздушная смесь отводится через укрытие — зонт с температурой 200° – 300°С и запыленностью 1 – 3 г/м³. Далее газы про­ходят аппараты мокрой или сухой очистки.

Для улавливания высокодисперсной пыли требуется ус­тановка высоконапорных скрубберов Вентури с перепадом давления до 15 кПа. Большой расход газов, поступающих на очистку, требует установки нескольких аппаратов и по­вышенных расходов воды.

Как показал отечественный и зарубежный опыт, для открытых печей более экономичным оказывается примене­ние сухих методов очистки газа в рукавных фильтрах и в электрофильтрах. В схемах с электрофильтром применяют специальную подготовку газов. Для снижения высоких зна­чений УЭС пыли, чем отличается пыль ферросплавов, а также для улучшения работы электрофильтров производят кондиционирование газа вп­рыском воды или подачей пара до 20% влажности ли­бо аммиака.

Рукавные фильтры удов­летворительно работают при максимальной нагрузке на ткань не более 0,6 м³/м²×мин. В связи с этим при­ходится применять фильтры с большим количеством ру­кавов. фильтрующий материал — стеклоткань графитизированная и обработанная силиконом. Эффективность пылеулавливания сухих ап­паратов не менее 99%.

Очистка газов закрытых печей. Для этого типа печей применение мокрых систем очистки газов, работающих с оборотной схемой водоснабжения, является наиболее раци­ональным. С целью равномерного отвода газа на своде ус­танавливается два, три и более газоотводящих патрубка. От каждого из них газ поступает на отдельную газоочист­ку. Это дает возможность производить ремонт газоочистки на работающей печи.

Применяется двухступенчатая очистка газа. В первую ступень входит наклонный орошаемый газоход и полый форсуночный скруббер или низконапорная труба Вентури (рис. 108). Наклонный газоход диаметром 400 мм и длиной 3 – 4 м орошается форсунками. Температура газа снижает­ся до 60 – 80°С, а запыленность на 30 – 50%. В форсуноч­ном скруббере происходит конденсация водяных паров, снижается температура газов до 30 – 40°С, а запылен­ность до 2 – 4 г/м³. В случае применения низконапорной тру­бы Вентури (2 – 3 кПа) удается уменьшить габариты уста­новки и расход воды.

Окончательная очистка газа осуществляется в скруббе­ре Вентури второй ступени при перепаде давления 12 – 20 кПа. В горловине трубы скорость газа достигает 120 – 150 м/с, что приводит к интенсивной коагуляции частиц пы­ли. В качестве каплеуловителя применяют центробежный прямоточный циклон, скорость газа в свободном сечении которого составляет 4 – 5 м/с. В конструкции трубы Вентури предусматривается возможность регулирования сечения горловины. Это позволяет поддерживать перепад в горло­вине на заданном уровне. Газоочистки работают эффектив­но и обеспечивают концентрацию пыли на выходе 20 – 40 мг/м³.

В качестве тягодутьевого оборудования на ферросплав­ных печах закрытого типа применяются ротационные газодувки и турбогазодувки, производительностью до 24 тыс. м³/ч. На некоторых заводах успешно применяются водокольцевые вакуум-насосы, которые могут работать на запыленном газе без забивания пылью.

Опыт сухой очистки газов закрытых печей отсутствует. Одной из причин этого является трудность поддержания давления под сводом на уровне 1 – 5 Па при существующей системе регенерации рукавных фильтров. Для предварительного охлаждения газов перед фильтром пригоден лишь скруббер полного испарения с тонким распылом жидкости. При этом остается опасность залипания рукавов, их недол­говечность. Эти и другие причины сдерживают применение сухих методов очистки.

Очищенный в мокрой газоочистке газ отводится потре­бителю, где он используется как топливо, а большей частью дожигается на свече перед выбросом в атмосферу.

Раздел 4. ТОПЛИВНЫЕ ПЕЧИ И КОНВЕРТЕРЫ,