§ 5. Установки с частичным дожиганием оксида углерода

При отводе конвертерных газов с неполным дожиганием оксида углерода различают два режима: в первом система работает с недожогом при 0,75<α<1, во втором — с частичным сжиганием оксида углерода при 0,3<α<0,6. Принципиальная разница между этими режимами заключается в том, что в первом случае в газоотводящем тракте находится негорючий газ, а во втором — газ взрывоопасный.

Наибольший интерес представляет второй режим, при котором вследствие малых значений α расход газов через газоотводящий тракт резко сокращается и, следовательно, пропускная способность одного и того же тракта значительно увеличивается. Наличие же в газоотводящем тракте взрывоопасных газов при правильной эксплуатации не вызывает опасений.

Газы, насыщенные влагой, зажигаются и горят при содержании в них не менее 20—25 % СО. При работе с недожогом (0,75< α <1) количество оксида углерода на выходе из трубы значительно ниже, поэтому при данных режимах газ невозможно дожечь и в атмосферу выбрасывается значительное количество токсичного оксида углерода. При режиме частичного дожигания (0,3< α <0,6) большую часть времени продувки содержание СО значительно превышает 25 % и газы надежно дожигаются.

Работа газоотводящего тракта при частичном дожигании оксида углерода протекает с полностью открытым зазором. Дымосос работает с постоянной производительностью, на 10—15 % превышающей выход конвертерного газа в период максимального выделения. В этом случае в начальный период продувки, когда конвертерного газа, а следовательно, и оксида углерода выделяется мало, из атмосферы через открытый зазор энергично подсасывается воздух и горение СО идет с большими избытками воздуха, т.е. в газоотводящем тракте присутствуют кислород и углекислый газ, а оксида углерода нет (рис. 27.7).

Рис 27.7 Изменение выхода и состава газов в газоотводящем тракте при работе установок с частичным дожиганием СО

По мере увеличения выхода конвертерного газа избыток кислорода быстро уменьшается и при α=1 становится близким к нулю. В это время в газоходе нет и оксида углерода, который полностью переходит в углекислый газ. Иначе говоря, образуется тампон из инертного газа CO₂ + N₂, который продувает газоотводящий тракт, освобождая его от остатков кислорода. За тампоном движется газ, в котором присутствует оксид углерода, но совершенно отсутствует кислород. По окончании продувки те же процессы проходят в обратном порядке. Таким образом, тампон из инертного газа, образующийся в начале и конце кислородной продувки, надежно разделяет транспортирующий газ различного качественного состава, не допуская перемешивания оксида углерода с воздухом и образования взрывоопасной смеси.

При режиме работы с частичным дожиганием оксида углерода возможности использования конвертерного газа в качестве топлива значительно уменьшаются. Практика показывает, что из всего времени продувки газ с высоким содержанием СО выходит из газового тракта за 6—10 мин, что составляет 25—30 '% всего времени плавки.

В остальное время газ для использования в качестве топлива непригоден вследствие пониженного содержания оксида углерода. Поэтому практически все установки с частичным дожиганием СО работают с дожиганием конвертерного газа на свече перед выбросом в атмосферу.

В настоящее время ведется кислородная продувка с интенсивностью 5—б м³/(т·мин). В установках, работающих с полным дожиганием оксида углерода, повышение интенсивности продувки вызывает соответствующее увеличение количества отходящих дымовых газов, что требует полной реконструкции газоотводящего тракта, газоходов, котла-охладителя, газоочистки, дымососной установки и, возможно, дымовой трубы. В этих условиях хорошим решением вопроса является переход от полного дожигания оксида углерода к частичному, которое позволит сохранить газоотводящий тракт без изменений, несмотря на увеличение интенсивности продувки в значительных пределах. В этом случае производительность дымососов должна лишь немногим превышать выход конвертерного газа. В большинстве случаев она не увеличивается, а уменьшается, так как расход газов через газоотводящий тракт в связи с уменьшением коэффициента расхода воздуха а сокращается. При реконструкции необходимо лишь уплотнить газоходы, главным образом в холодной части газоотводящего тракта (с температурой газа ниже 800— 900 °С), устранить возможности образования застойных зон, оборудовать дымовую трубу свечой и сделать газоотводящий тракт каждого конвертера автономным.

Такая реконструкция легко осуществляется в условиях действующих цехов. Эксплуатация газоотводящего тракта не усложняется, а, наоборот, упрощается, так как отпадает необходимость в каком-либо регулировании при сохранении полной безопасности работы.

В установках с частичным дожиганием СО запыленность газов перед очисткой несколько больше, чем в установках с полным дожиганием СО, вследствие меньшего поступления в газы воздуха и составляет 30—80 г/м³. Дисперсный состав пыли при частичном дожигании СО при прочих равных условиях мало отличается от состава пыли при полном дожигании СО. Химический анализ пыли показывает, что в установках с частичным дожиганием СО в начальный и конечный периоды продувки большая часть пыли окислена до Fе₂0₃; в основной период продувки большая часть пыли представлена в виде FeO.

Практика эксплуатации имеющихся установок, работающих с частичным дожиганием СО, показала, что очистка газа в мокрых пылеуловителях, подобных тем, которые применяют в установках с полным дожиганием СО, дает вполне удовлетворительные результаты. Поэтому при переводе процесса с полного на частичное дожигание СО нет необходимости в реконструкции систем газоочистки.