§ 1. Характеристика отходящих газов и пыли

В мартеновских цехах производится более 50 % всей выпускаемой стали.

Количество, состав и параметры дымовых газов. В мартеновской печи дымовые газы образуются в результате сгорания топлива, нагрева и разложения сыпучих материалов и окисления углерода шихты (углекислый газ и оксид углерода).

Ниже приведено максимально возможное количество продуктов сгорания V_max, поступающих на газоочистку при работе на природном газе [9]:

Садка печи, т	100	200	300	400	500	600	900
Vmax. тыс. м3/ч	68	80	90	101	112	125	161

Как показывают промышленные исследования, на современных мартеновских печах количество продуктов сгорания перед газоочисткой из-за присосов по газовому тракту оказывается в 1,8—2,0 раза больше количества газов, образующихся в печи. Для печей, работающих с подачей мазута (20—50 % по теплу), количество продуктов сгорания увеличивается на 5%. Вследствие увеличения присосов к концу кампании объем уходящих газов увеличивается на 10—15%.

Температура газов после регенераторов — в среднем 600—700 °С, в период заливки чугуна на короткое время она повы­шается до 700—800 °С.

Средний состав уходящих продуктов сгорания печей, работающих на дутье, обогащенном кислородом, % (объемн.): .10,5—15,1 С0₂; 16—16,5 Н₂0; 62,3—66,1 N₂; 6,5—7,1 0₂; следы S0₂.

Пылевынос и физико-химические свойства пыли. Уходящие газы мартеновских печей содержат большое количество пыли, выделение которой по ходу плавки (рис. 26.1, а) неравномерно. Максимальное пылевыделение наблюдается в период плавления при продувке ванны кислородом.

Рис. 26.1. Изменение запыленности газов мартеновской печи: I — прогрев (без кислорода); II — плавление (продувка кислородом); III — доводка (без кислорода), 1 — в вертикальном канале; 2 — под насадкой; 3 — в общем борове.

В начальный период плавки пыль крупная, она состоит из частиц руды, известняка и некоторых других компонентов. Пылеобразование связано с растрескиванием шихты при нагреве, а также с угаром оплавляемого металла.

В период плавления при продувке ванны кислородом выделяется большое количество мелкодисперсной пыли (размер частиц <1 мкм). Большинство исследователей считают, что основной причиной образования пыли (бурого дыма) является испарение металла в зонах высокой температуры с последующим окислением и конденсацией в атмосфере печи. С увеличением удельного расхода (интенсивности продувки) кислорода количество выделяющейся пыли резко увеличивается (рис. 26.1, б). Ниже приведен удельный вынос пыли при подаче в ванну кислорода:

Расход кислорода, м3/(т·ч)	0	5	10	15
Выбросы, кг/т	2,4	7,2	16,7	30

Интенсивность пылевыделения существенно снижается с рассредоточением подачи кислорода. Оптимальными считают шестисопловые фурмы с наклоном сопел 20—30° по отношению к горизонту.

Для снижения температуры в зоне продувки в струю кислорода иногда добавляют топливо (природный газ или мазут), сыпучие материалы (железорудный концентрат или известь) или просто воду. При этом выбросы пыли заметно сокращаются (на 20—30 %).

Основную часть пыли составляют оксиды железа, количество которых достигает 65—92 %. Примерный состав мартеновской пыли перед газоочисткой при работе печи с продувкой кислородом, %: 92,7 Fe₂0₃; 0,9 А1₂0₃; 1,65 СаО; 0,9 MgO; 1,1 МпО; 0,8 Si0₂.

Дисперсный состав пыли во многом зависит от интенсивности продувки ванны и для средних условий может быть выражен следующими цифрами:

Размер частиц, мкм	<1	I—5	>5
Содержание, %	60	34	6

Обработка этих данных показывает, что d_m = 0,8 мкм; σ_ч = 3,1.

Пыль, уносимая из печи, в значительной степени оседает по газовому тракту: 50—60 % в шлаковике, 15—20 % в регенераторах, 10—15% в котле-утилизаторе. Таким образом, запыленность газа после котла-утилизатора (перед газоочисткой) составляет 10—15 % содержания пыли в газах, выходящих из печи. При расчетах запыленность газа можно принимать следующей, г/м³:

Без кислородной продувки……………. 3—5/0,4—0,7

С кислородной продувкой ……………. 25—30/3—6

Примечание. В числителе — на выходе из печи, в знаменателе — перед газоочисткой.

Удельное электрическое сопротивление пыли составляет 10⁷—10¹⁰ Ом·см².

В уходящих газах мартеновских печей, кроме пыли, содержатся вредные газообразные компоненты: 30—50 мг/м³ оксидов серы и 200—400 мг/м³ оксидов азота.

Из отходящих газов мартеновских печей газообразные компоненты в настоящее время не улавливаются.