§ 5. Пылеулавливание

Очистка обжиговых газов от пыли необходима с целью возврата вынесенных из печей КС тонких фрак­ций обожженного материала в технологический цикл, улавливания возгонов летучих соединений цветных ме­таллов и подготовки газов к переработке на серную кис­лоту. Для этого газы из печей КС на пути от обжи­гового до сернокислотного цехов пропускают через сис­тему охлаждающих и пылеулавливающих устройств, в которых улавливается вначале грубая, а затем более тонкая пыль. Наиболее распространена следующая схе­ма движения газов. Из - под свода печи КС газы по двум коротким футерованным патрубкам поступают в охлаж­даемые стояки. На некоторых предприятиях вместо стоя­ков непосредственно у печей установлены котлы-утили­заторы. После стояков или котлов-утилизаторов газы на­правляются в аппараты грубого пылеулавливания - обычно циклоны, за которыми установлены эксгаустеры для отсоса газов из печей. Эксгаустеры подают газы в коллектор неочищенного («грязного») газа, а из него - в электрофильтры. После электрофильтров обжиговые газы также собираются в коллектор, по уже «чистого» газа, из которого их направляют в сернокислотный цех

По пути движения газов пыль улавливается в стоя­ках или котлах-утилизаторах, затем в циклонах и электрофильтрах. Некоторое количество пыли оседает также в сборных газоходах (коллекторах) для «чистого» и «грязного» газа, откуда по мере накопления выпускается через разгрузочные воронки.

Количество и состав пыли, улавливаемой в каждом из этих сооружений, зависят от физико-химических свойств цинкового концентрата, режима обжига, скоростей газа в газоходной системе.

Различают два вида пыли: сравнительно крупную механическую пыль с размером частиц в несколько де­сятков микрометров и более топкую пыль - возгоны, со­стоящие из частиц с размером в десятые и сотые доли микрометров. Механическая пыль, мало отличающаяся по составу от обожженного продукта, разгружаемого че­рез порог печи, улавливается в стояках, котлах-утилиза­торах и циклонах, возгоны-- в электрофильтрах. Чем тоньше частицы исходного цинкового концентрата, тем больше образуется механической пыли и улавливается в аппаратах для грубого пылеулавливания. Состав и ко­личество возгонов в значительной мере зависят от со­держания в сырье летучих соединений свинца, кадмия и других металлов. Состав пылей, улавливаемых в стоя­ках и циклонах, приведен в гл. II. Состав пылей элек­трофильтров следующий, %: 42,06 Zn_общ; 37,54 Zn_HiSOi ; 16,93 Zn_H20 ; 0,28 Сd_общ; 0,20 Cd _раств; 1,67 Сu; 0,98 Pb; 9,8 Fe_общ; 0,63 Fe _раств; 9,66 S_общ; 9,64 S_SO4; 0,02 S_S.

Котлы-утилизаторы, так же как и стояки, улавлива­ют грубую пыль (более 50 мкм) в результате снижения скорости газов до величины, при которой оседают более крупные частицы обожженного материала. Конструкция стояков, в которые газ поступает из печей КС, описана выше. Выгрузку пыли из них производят с помощью кон­сольных шнеков, обеспечивающих также минимальный подсос воздуха.

Более тонкую механическую пыль крупностью 5- 25 мкм улавливают в специальных аппаратах - цикло­нах. На цинковых заводах широко применяют циклоны конструкции Свердловского института охраны труда (СИОТ) № 10, 12 и НИИОгаза. Конструкция циклона НИИОгаз показана на рис. 21. Она состоит из наружного корпуса с цилиндрической и конической частью. По ка­сательной к окружности цилиндрической части корпуса приварен патрубок для входа газа. На поверхности цик­лона имеется воздушная тепловая изоляция толщиной 150-200 мм.

Улавливание пыли в циклонах основано на действии центробежной силы. Газовый поток со скоростью 20 - 25 м/с входит черед патрубок вверху цилиндричес­кой части циклона и, вра­щаясь, опускается к низу ко­нической части. При этом под действием центробеж­ных сил взвешенные в газо­вом потоке частицы пыли отбрасываются к стенкам корпуса циклона. Внизу ко­нической части газы резко меняют направление движе­ния, устремляясь вверх к выходу по внутренней вер­тикальной трубе, а частицы пыли, потеряв скорость, оседают в нижней части циклона.

Запыленность газов пе­ред циклонами составляет 100-130 г/м³ (здесь и далее – при нормальных условиях), после выхода из циклонов 10 г/м³. К. п. д. циклонов находится в пределах 88-93%. Обычно на об­жиговую печь устанавливают за каждым стояком по циклону СИОТ. Для эффективной работы циклонов не­обходимо следить за отсутствием в них подсоса наруж­ного воздуха, так как при этом возникают восходящие по­токи, препятствующие осаждению пыли. Необходимую плотность затвора обеспечивает консольный шнек, уста­навливаемый для выгрузки пыли под конической частью Циклона. На некоторых заводах для более полной очист­ки Циклонов от пыли применяют пневматические молот­ки для обстукивания стенок корпуса циклона.

Рис. 21. Циклонный пылеуловитель типа НИИОгаз

Отсос газов из печей КС, создание оптимальной ско­рости их в циклонах и подача в электрофильтры обеспечиваются работой эксгаустеров, установленных за циклонами. Повсеместно применяют эксгаустеры типа Э-4 изготовленные в жаростойком исполнении, допускающей поступление в них газов с температурой 400-450° С. Производительность эксгаустера составляет 80 тыс. м³/ч, создаваемый напор 1,9 кПа.

Электроосаждение наиболее тонких частиц, пыли, возгонов из обжиговых газов основано на следующем принципе. Если между двумя металлическими электродами различной поверхности, например между листом и проводом, создать электрическое поле высокого напряжения (50-80 тыс. В), то пространство вокруг проводника наэлектризуется, частицы газа приобретут электрический заряд, в результате чего возникает голубое свечение. Происходит так называемое явление коронирования. Частицы пыли, находясь в межэлектродном пространстве, также заряжаются и, отталкиваясь от одноименно заряженного коронирующего электрода, оседают па другом электро­де, называемом осадительным. Для электроосаждения пыли при­меняют постоянный ток. Один из электродов присоединяют к отри­цательному полюсу, второй заземляют.

Для улавливания пыли используют электрофильтры различной конструкции: ГК-ЗО-ШГ, ОГП-4х16, У1Т1-4С и др. Могут быть трехпольные двухсекционные электрофильтры (ГК-30) и четырех­польные односекционные (ОГП-4х16). Однако в любом случае при выборе конструкции и числа электрофильтров исходят из объема газов и необходимости создания в электрофильтрах оптимальной скорости прохождения газов (0,5-0,8 м/с). Для этого после элек­трофильтров в системе газоходов поддерживают разрежение 0,10- 0,15 кПа.

Корпус электрофильтра выполнен из кирпича или бетона и покрыт снаружи листовой сталью для герметизации сооружения. Внут­ри корпуса (полей) подвешены коронирующие и осадительные электроды; внизу корпуса находятся бункера со шнеками для сбора и выгрузки пыли. Коронирующие электроды выполнены из нихромовой проволоки диаметром 2 мм, осадительные электроды - из от­резков стальной проволоки диаметром 8 мм, вставленных с шагом 15 мм в стальные полосы. Расстояние между коронирующими и осадительными электродами равно 130 мм.

Процесс очистки в электрофильтрах происходит следующим об­разом. Газ обжиговых печей, охлажденный до температуры 350- 400° С, поступает через входное отверстие в каждую секцию элек­трофильтра на газораспределительную решетку и далее в три (четы­ре) последовательно расположенных поля с подвешенными на них электродами. Если температура газа выше 420°С, он предварительно охлаждается за счет подсоса холодного воздуха. При прохож­дении газа между электродами частицы пыли под воздействием электрических сил направляются к осадительным электродам и, разря­жаясь, оседают на них. Некоторое количество пыли оседает и на коронирующих электродах. Осевшая на электродах пыль, если ее не удалять, ухудшает улавливающую способность фильтра. Для удаления пыли электроды периодически встряхивают с помощью специальных механизмов.

Встряхивание коронирующих электродов осуществляется автоматически примерно один раз в минуту. Осадительные электроды встряхиваются реже. Обычно в фильтрах ГК-30 встряхивание осадительных электродов первого поля производится через 30 мин, второго через 60 мин, а третьего - через 180 мин.

Запыленность газов на входе в электрофильтр составляет 8-10 г/м³ Сухие электрофильтры работают с высоким К. П. Д. – 95-98%, благодаря чему на выходе из них запыленность не превышает 0,15-0,20 г/м³. Особое внимание при обслуживании электрофильт­ров уделяется температуре входящих газов. Она должна составлять не менее 350-400° С. При более холодных газах температура на выходе из электрофильтров может понизиться до 250° С и вызвать тем самым конденсацию паров серной кислоты и разрушение фильтра.

После каждого встряхивания электродов пыль падает вниз и на­капливается в бункерах электрофильтра, из которых ее при помощи шнека периодически, обычно один раз в сутки, выгружают и направ­ляют на переработку совместно с огарком и циклонными пылями. Для облегчения выгрузки пыли из бункеров на последних устанавливают­ся электромагнитные вибраторы.