§ 2. Очистка вредных выбросов литейных цехов

В литейных цехах металлургических предприятий чугунное и стальное литье производится в вагранках и дуговых электропечах. Характеристики вредных выбросов электропечей, организация отсоса и очистки газов подробно освещены в гл. 28.

Основным источником пыли в чугунолитейном производстве являются вагранки, производительность которых в зависимости от размеров характеризуется следующими данными:

Диаметр вагранки, мм 600  700  800  900 1100 1300 1500 1800 2100

Производительность, т/ч 2 3 4 5 7 10 15 20 25

Удельные выделения загрязнений из вагранок на 1 т составляют: 1000 м³ газа, 15-20 кг пыли и 150-200 г оксида углерода. Выбросы сернистого ангидрида зависят от содержания серы в шихте и коксе. Температура газов на выходе из вагранки может достигать 800-900 °С.

В колошниковых газах вагранок до искрогасителя обычно содержится до 20 г/м³ пыли и до 15 % оксида углерода. Так как в отходящих газах вагранок присутствует оксид углерода, они взрывоопасны.

Колошниковая пыль вагранок содержит 22-25 % оксидов железа, 28-31 % оксидов кремния, 3-4 % оксида кальция, потери при прокаливании 28-33 %, остальное — прочие компо­ненты в небольших количествах.

Ниже приведен дисперсный состав пыли¹:

Размер частиц, мкм	<5	5—10	10—25	25—50
Содержание ,%	16,6/—	13,3/2,4	16,0/6,2	13,2/21,8
Размеры частиц, мкм	50-75	75—150	>150
Содержание, %	12,5/26,4	18,4/29,9	10/13,3

__________________________

¹ В числителе — при горячем дутье, в знаменателе — при холодном дутье.

Обработка этих данных показала, что при горячем дутье d_т= 30 мкм, σ_ч=6, а при холодном дутье d_т =70 мкм, σ_ч = 2,3.

В чугунолитейном и сталелитейном производстве, кроме выбросов из вагранок, происходит выделение других вредных выбросов, которые улавливаются, очищаются и удаляются аспирационными системами.

Способы очистки ваграночных газов от пыли весьма разнообразны. Наиболее простой из них — применение искрогасителей, размещаемых на выходе газов из вагранки. Различают сухие и мокрые искрогасители. В сухих искрогасителях выпадение частиц пыли происходит за счет действия гравитационных и инерционных сил при выходе из трубы в камеру больших размеров или при поворотах газового потока. Эффективность сухих искрогасителей невысока и обычно не превышает 40—50 %. Естественно, что они улавливают только наиболее крупную пыль.

Действие мокрых искрогасителей основано на промывке газового потока распыленной водой. При этом частицы пыли смачиваются, коагулируют, утяжеляются и выпа­дают из газового потока, после чего их отводят в виде шлама вместе с водой. Эффективность мокрых искрогасителей несколько выше, но не превышает 60—70 %. Имеется много различных конструкций искрогасителей, две из которых в качестве примера показаны на рис. 31.2

Рис. 31.2. Общие виды искрогасителей: а - сухой.; б - мокрый. 1 - корпус: 2 - отражатель; 3 - отвод воды: 4 - форсунка; 5 - отвод газов от вагранки.

В целях предотвращения выброса в атмосферу СО в последнее время вагранки снабжают дожигательными устройствами (рис.31.3). Дожигательную горелку, работающую на природном газе, устанавливают в зоне завалочного окна. Горелка должна иметь туннель, в котором устанавливаются запальник, электроспираль – стабилизатор и термопары. Для предотвращения сбивания пламени под туннелем устанавливают козырек. Расход газа для дожигания рассчитывают исходя из условия подъема температуры ваграночного газа до 1100 – 1200 ºС по формуле, м³/ч:

(31.1)

где V_г, с_г, Т_г - соответственно расход, теплоемкость и температура ваграночного газа; Q_н^р — теплота сгорания природного газа. При Q_н^р = 35000 кДж/м³ расход газа составляет 3-5 м³/ч (ч·т).

Рис. 31.3. Узел дожигания ваграночных газов: 1-спираль; 2-козырек; 3 -основная горелка; 4 -туннель; 5 -термопара,; 6 -горелка-запаль­ник (постоянно работающая); 7 -завалочное окно.

В крупных вагранках целесообразно дожигать оксид углерода с использованием выделяющегося тепла в специальных рекуператорах для подогрева воздуха не выше 160-190 ºС. Для очистки ваграночных газов большой производительности применяют более сложные аппараты газоочистки – циклоны с промывкой, скрубберы Вентури и электрофильтры (рис. 31.4.).

Рис. 31.4. Схемы очистки газов крупных вагранок: а - с циклонами-промывателями конструкции СИОТ; б - со скруб­берами Вентури; в - с электро­фильтрами. 1 - вагранка; 2 - циклон-промыватель; 3 - труба Вентури; 4 - каплеуловитель; 5 - полый скруббер.; 6 - сухой электро­фильтр; 7 -дымосос; 8 - дымовая труба.