§ 2. Схемы очистки доменного газа

Многие технологические потребители доменного газа (коксовые печи, горелки доменных воздухонагревателей и др.) требуют очистки газа до концентрации пыли не выше 10 мг/м³. Поэтому на металлургических предприятиях применяют, как правило, многоступенчатую очистку доменного газа, которая предусматривает обеспыливание его не менее чем в трех —четырех последовательно включенных аппаратах.

Грубая очистка газа предусматривает отделение наиболее крупных частиц (размером>0,1 мм). Ее осуществляют в сухих пылеуловителях диаметром 5—8 м, где выпадение твердых частиц происходит за счет гравитации и инерционных сил, возникающих при повороте газового потока на 180°. Пыль из пылеуловителя удаляется при помощи шнека, смачиваемого водой. В сухом пылеуловителе улавливают до 65—75 % всей пыли, содержащейся в газовом потоке, выходящем из доменной печи. Содержание пыли в газе после грубой очистки обычно не превышает 3—10 г/м³ (см. рис. 3.3).

Полутонкая очистка газа позволяет осадить частицы пыли размером до 0,02 мм и очистить газ до содержания пыли в нем 0,6—1,6 г/м³. Полутонкую очистку осуществляют в аппаратах мокрого типа: форсуночных полых скрубберах и трубах Вентури. Доменные скрубберы работают со скоростями газа 1— 2 м/с при удельном расходе воды 3—6 дм/м³ газа. Проходящий через скруббер доменный газ охлаждается с 250—300 до 40— 50 °С и полностью насыщается влагой. Степень очистки газа в скруббере не превышает 60—70 %•

После скруббера в большинстве случаев газ поступает в две — четыре низконапорные трубы Вентури, работающие со скоростью газов в горловине 50—80 м/с и удельным расходом воды 0,2 дм³/м³; в них завершается полутонкая очистка газа.

Тонкую очистку доменного газа с содержанием пыли в нем до 10 мг/м³ осуществляют в дроссельной группе или в мокром электрофильтре. Дроссельная группа представляет собой систему дроссельных клапанов разных диаметров, вводимую после полутонкой очистки в газовый тракт в качестве дополнительного сопротивления, обеспечивающего в доменной печи повышенное давление (рис. 25.1). Изменяя степень открытия клапанов большого диаметра, можно устанавливать в доменной печи требуемую технологическим процессом величину избыточного давления. Клапан меньшего диаметра служит для автоматического регулирования этого давления. Для снижения абразивного износа клапанов и коагуляции пыли к дроссельным клапанам подводят воду, разбрызгиваемую при помощи форсунок.

Практика работы дроссельных групп показала, что при достаточных перепадах давления и скоростях газа в клапанах до 200.—250 м/с они являются высокоэффективным газоочистным устройством. Работая по тому же принципу, что и труба Вентури, дроссельная группа при перепаде давления более 20— 30 кПа снижает содержание пыли в газе до 5—10 мг/м³ при малой чувствительности к начальному содержанию пыли.

Рис. 25.1. Дроссельная группа: 1 — дроссельные клапаны грубой регулировки давления; 2 — дрос­сельный клапан тонкой регулировки давления; 3—аварийное про­ходное отверстие; 4 — система орошения.

Использование дроссельной группы в качестве газоочистного аппарата позволяет при работе с повышенным давлением газа под колошником резко упростить и удешевить систему газоочистки (рис. 25.2, а).

Основным недостатком тонкой очистки газа с использованием дроссельной группы является большая потеря давления, которая не восстанавливается даже частично (как это имеет место в трубе Вентури), что вызывает высокие энергозатраты. Кроме того, из-за возможных временных переходов доменной печи на работу с нормальным давлением в ряде случаев необходим аппарат тонкой очистки, резервирующий дроссельную группу.

В связи с широким внедрением на предприятиях черной металлургии газорасширительных станций, использующих потенциальную энергию доменного газа для выработки электроэнергии в газовых утилизационных бескомпрессорных турбинах (ГУБТ), применение дроссельных групп для тонкой очистки газа становится нерентабельным. Экономически целесообразнее использовать весь возможный перепад давления в ГУБТ, а для тонкой очистки газа применять аппараты, работающие с малой потерей давления, например мокрый электрофильтр типа ДМ (для тонкой очистки доменного газа). Дроссельную группу сохраняют лишь на случай выхода из строя ГУБТ (рис. 25.2, б).

Рис. 25.2. Схемы очистки доменного газа: а — при отсутствии ГУБТ,; б — при наличии ГУБТ с электрофильтром; в — при наличии ГУБТ без электрофильтра; г — при сухом пылеуловителе.

1 — сухой инерционный пылеуловитель; 2 — полый форсуночный скруббер; 3 — труба Вентури; 4 — каплеуловитель; 5 — мокрый электрофильтр; б — дроссельная группа,; 7 — доменная печь; 8 — коллектор чистого газа; 9—подогреватель газа; 10— ГУБТ; 11 — электрогенератор; 12 — циклон; 13 — сухой электрофильтр или фильтр; 14 — задвижка.

Таким образом, в зависимости от наличия или отсутствия ГУБТ на отечественных предприятиях применяют различные схемы очистки доменного газа.

Вследствие того что трубчатые электрофильтры типа ДМ работают недостаточно надежно, особенно при высоком давлении газа под колошником, была предложена схема с тонкой очисткой газа в скрубберах Вентури и использованием его энергии в ГУБТ (рис. 25.2, в). После блока из пяти-—семи труб Вентури устанавливают центробежные скрубберы (капле- уловители), из которых газ отводится в ГУБТ и далее к потребителям. Как обычно, в качестве резерва к ГУБТ сохраняют дроссельную группу с центробежным скруббером. Данная схема характеризуется повышенной надежностью работы; недостаток— потеря части давления газа на преодоление гидравлического сопротивления скруббера Вентури.

По техническим условиям ГУБТ температура поступающего в них доменного газа должна быть 100—200 °С. Между тем в случае мокрой очистки температура газа снижается до 30— 40 °С и перед турбиной его приходится снова подогревать, сжигая часть газа. Поэтому чрезвычайно актуальной является сухая очистка доменного газа, при которой он будет поступать в ГУБТ с требуемой температурой.

В настоящее время ведутся работы по использованию для очистки доменного газа высокотемпературных механических фильтров и сухих электрофильтров.