Электроснабжение доменных цехов

Удельный выход пыли на 1 т чугуна составляет при нормальном давлении на

колошнике 50-150, при повышенном давлении 25-75 кг/т.

При выплавке передельного чугуна и работе с повышенным давлением на колошнике пыль имеет следующий химический состав, %: 6,02 FеО; 12,9 Fе2О3; 13,8 Fеобщ; 14,6 SiO2; 4,35 Al2О3; 4,35 MgO; l1,85 CaO; 0,74 S; 3,75

MnО. Потери при прокаливании составляют 27,68%.

 

Доменный газ подвергается многоступенчатой очистке от пыли:

-   грубой – в сухих пылеуловителях до содержания пыли в газе не более 3-10 г/м3;

-   полутонкой – в мокрых пылеуловителях (обычных скрубберах и скрубберах Вентури) до содержания пыли в газе не более 0,5 г/м3;

-   тонкой – в дроссельной группе или мокрых трубчатых электрофильтрах до содержания пыли менее 10 мг/м3.

Газ из колошника доменной печи по газоходу отводится в систему газоочистки, где в сухом пылеуловителе центробежного или инерционного типа очищается от крупной пыли до концентрации 5-10 г/м3. Затем газ охлаждается и очищается от крупной пыли в полом скруббере до содержания не выше 2-4 г/м3. Дальнейшая очистка доменного газа осуществляется в скоростном пылеуловителе с трубами Вентури, где происходит укрупнение мелкодисперсной пыли. Крупная пыль и капли жидкости выводятся из газа в

инерционном пыле- и брызгоуловителе, окончательная очистка газа от пыли до установленного содержания осуществляется в центробежном скруббере. Очищенный газ отводится в коллектор чистого газа, откуда подается потребителю.

Источником поступления пыли в окружающую среду являются также вентиляционные газы, отбираемые из подбункерных помещений доменных цехов. Эти газы содержат пыль в количестве 2-5 г/м3, для очистки от которой в основном используются электрофильтры. Они снижают содержание пыли в выбрасываемых газах до 60-80 мг/м3. Выбросы литейного двора, содержащие пыль и газы (СО и SO2), также очищаются в электрофильтрах; эффективность пылеулавливания составляет 93-96%.

При работе загрузочного устройства доменной печи возникает необходимость перед открыванием конусов устранить разность давлений в подконусном и надконусном пространствах. Для этого газ, содержащийся в межконусном пространстве, выбрасывают в атмосферу. Такой выброс при

нормальной работе печи происходит за небольшой промежуток времени (4-6 с); при изношенном большом конусе периодичность выбросов

достигает примерно 20 раз в час. Выбрасываемый газ содержит большое количество пыли (в среднем 250 г/м3), а также пары воды. Водяной пар постоянно подают в межконусное пространство печи для предотвращения взрыва доменного газа при его выбросе в атмосферу.

Удалять пыль и вредные примеси из доменного газа, выбрасываемого из межконусного пространства, очень сложно из-за периодичности выбросов и резкого изменения давления. В настоящее время на доменных печах 3200 и 5000 м3 предусматриваются устройства для улавливания и очистки выбросов из межконусного пространства; такая очистка ведется в трубах Вентури.

Радикальным решением, почти полностью исключающим выброс пыли из межконусного пространства, является подача в межконусное пространство в момент открытия большого конуса компремированного газа давлением, несколько превышающим давление в печи. В этом случае грязный газ из печи вообще не поступает в межконусное пространство и выхлоп газа при выравнивании давления в засыпном устройстве остается чистым. Однако при этом появляются дополнительныеэнергозатраты, связанные со сжатием газа, подаваемого в межконусное пространство.

Основная задача загрузочного устройства – обеспечить равномерное распределение загружаемых материалов, не нарушая при этом герметичности печи, иначе из неё при загрузке каждой порции шихты вырывались бы восстановительные газы. Применяются двух- , трех- и четырехконусные устройства с газоуплотнительными клапанами. На крупнейших доменных печах (Новолипецкий, Криворожский металлургические комбинаты) наиболее эффективными оказались загрузочные устройства нового типа – бесконусные. Приемная воронка таких устройств перемещается и распределяет шихту слоями в промежуточные бункера-накопители; из них с помощью дозирующих клапанов шихта попадает вцентральную загрузочную

 

трубу, через неё на желоб и далее в рабочее пространство печи.

Полную герметичность печи обеспечивают и специальные газоуплотнительные клапаны.

Применяют подвижные плиты на колошнике, позволяющие как бы изменять его диаметр и таким образом регулировать распределение шихты в процессе загрузки. При использовании таких плит расход кокса уменьшается весьма значительно – на 10 кг/т чугуна. Уменьшение расхода топлива ведет к снижению количества вредных выбросов. Снижение вредных выбросов из загрузочного устройства доменной печи достигается за счет следующего: перед сходом шихты в печь в бункер загрузочного устройства подается азот, при этом создается давление, на 100 Па превышающее давление газа под колошником печи, в результате чего исключается переток запыленного газа из колошника в загрузочное устройство. Эффективность подавления пыли составляет 99,6%. При этом на 87% уменьшается выделение оксида углерода (из доменной печи ежесуточно, кроме пыли, выделяется в атмосферу 8-12 т оксида углерода).

Новые доменные печи работают с давлением газа под колошником >250 кПа, что уменьшает вынос пыли из печи почти в 2 раза. Перевод доменных печей на режим повышенного давления внес некоторые изменения в существующую технологию очистки газов. С повышением давления газа под колошником изменился гранулометрический состав выносимой из печи пыли: уменьшился размер частиц. Запыленность доменного газа при работе печи с повышенным давлением под колошником составляет 15-20 г/м3; при очистке газа печей, работающих с низким давлением, запыленность составляет 40-50 г/м.

На ряде предприятий действуют автоматизированные установки для производства товарного гранулированного шлака непосредственно у доменной печи (например, у печи объемом 5000 м3 на Криворожском металлургическом комбинате). При тушении и грануляции доменного шлака

 

в атмосферу выделяется большое количество сероводорода, сернистого и серного ангидритов. Их улавливание осуществляется известковым молоком в скрубберах и газоходах при плотности орошения 2-6 л/(с·м2). Степень очистки газов составляет 80-90%. Поглотительный раствор циркулирует в замкнутом цикле без сброса сточных вод. Разработаны более герметизированные газоочистные системы для установок воздушной грануляции шлака (в настоящее время эти системы находятся в стадии

промышленного испытания). В них приготовленное в отдельной емкости известковое молоко дозируют в оборотную воду, которую затем насосами подают в гидромониторы для получения гранулированного шлака или пемзы. При этом нейтрализуется или связывается 50-70% сернистых соединений, остальную часть обезвреживают созданием водяных завес над местом тушения шлака, организацией отсоса парогазовых выделений с орошением их в абсорберах известковым молоком.

Перспективным направлением очистки от вредных веществ парогазовых выбросов грануляционных установок является применение фильтров из ионообменных смол и синтетических материалов (полипропилена, лавсана), полученных иглопробивным способом.

Принципиальная схема очистки газов, образующихся в процессе внедоменной десулъфурации чугуна (путем продувки жидкого чугуна воздухом или кислородом), приведена на рисунке 35. Применяют газоочистные установки сухого типа с электрофильтрами и мокрого типа с трубами Вентури. Сухой способ очистки газов наиболее эффективен, так как уловленную в сухом виде пыль, состоящую в основном из графита, используют в литейном производстве.

На охлаждение доменной печи, где развиваются очень высокие температуры, расходуется огромное количество пресной воды - до 30 м3 при выплавке 1 т чугуна. В доменных цехах загрязненные сточные воды образуются при очистке доменного газа, на разливочных машинах чугуна, в

 

газопроводах коксового и смешанного газа, при грануляции доменного    шлака, гидроуборке пыли в подбункерных помещениях.

При очистке 1000 м3 газа образуется около 4-6 м3 сточных вод, содержащих пыль (частицы руды, кокса, известняка, агломерата), химические соединения (сульфаты, хлориды), а также растворенные газы. Общее количество сточных вод, образующихся от смыва просыпи и пыли, достигает 300-360 м3/ч на каждую доменную печь.

Расход воды на одну разливочную машину чугуна составляет около 350 м3/ч. В сточных водах разливочных машин содержатся осколки застывшего чугуна, окалина, коксовая мелочь, графит, негашеная известь и известняковый шлам, что приводит к высокой степени щелочности стоков. Количество сточных вод при этом составляет 70-80% потребляемой воды.

В результате охлаждения газа в трубопроводах образуется конденсат в количестве 20- 40 л на 1000 м3 газа. Конденсат из газопроводов коксового и смешанного газа содержит фенолы, цианиды, нафталин, масла, смолы, серу.

При грануляции доменного шлака расходуется до 2 м3 воды на 1 т жидкого чугуна. В сточных водах содержатся сульфаты, сероводород, хлориды.

Загрязненные сточные воды доменного производства, как правило, не сбрасываются в естественные водоемы, так как используются в оборотном водоснабжении. На рисунке 36 показана одна из систем оборотного водоснабжения. Вода очищается от вредных примесей в радиальных отстойниках, охлаждается на градирнях и вновь включается в технологический цикл. Удельная нагрузка на отстойники при осветлении сточных вод достигает 2,5 м3/ (ч·м2).

Для улучшения осветления воды применяют реагентные методы коагуляции, что позволяет довести нагрузку на 1 м2 поверхности отстойника до 4 м3/ч. В качестве коагулянта используют полиакриламид, известь, железный купорос.

Осветление сточных вод после газоочистки доменного газа  

 

производится в радиальных отстойниках (обычно блок из двух или четырех

отстойников с одним распределительным колодцем). Осветленная вода поступает в периферийные сборные лотки, откуда по трубопроводу отводится на насосную станцию. Осевший шлам сдвигается подвижной

скребковой фермой, приводимой в движение электродвигателем, к центру отстойника и затем по всасывающим трубопроводам подается к насосам.

Очистка сточных вод разливочных машин производится в горизонтальных

отстойниках; водоснабжение разливочных машин осуществляется по оборотной схеме.

Очистка сточных вод (конденсата) газопроводов коксового и смешанного газа производится в две или три ступени. После двухступенчатой очистки (механической и биохимической) сточные воды проходят доочистку на очистных сооружениях хозяйственно-фекальной канализации.

Очистка сточных вод, образующихся при грануляции шлака, гидроуборке пыли, осыпи из-под конвейеров, смыве ленты транспортера при обратном ходе и гидротранспортировке пыли от вентиляционных устройств подбункерных помещений, производится в горизонтальных отстойниках. Из отстойников шлам удаляется грейферным ковшом.

Серьезным препятствием для эффективной работы системы оборотного водоснабжения является образование карбонатных отложений СаСО3 на всех сооружениях системы, что объясняется высокой концентрацией свободной углекислоты в доменном газе, переходящей в воду в газоочистных аппаратах. Для удаления этих отложений применяются механические способы, а также гидропневматическая очистка лотков, трубопроводов и градирен. Для разрыхления отложений в оборотную воду добавляют фосфаты.

Уменьшению образования отложений способствует двухступенчатая рекарбонизация оборотной воды углекислотой дымовых газов (перед градирней и после нее), причем эффект повышается в случае выдувания

 свободной углекислоты из отработавшей воды в аэраторе перед радиальными отстойниками.

Для успешного применения рекарбонизации оборотной воды в системах водоснабжения доменных газоочисток из воды в отстойниках удаляются микрокристаллы карбонатов, чему способствуют выдувание свободной углекислоты из воды перед ее осветлением (дегазация), введение в воду дымовых газов с помощью водяного эжектора, работающего на оборотной воде.

На ряде предприятий (например, на Западно-Сибирском металлургическом комбинате) применяется единая система оборотного водоснабжения для гидроуборки помещений, гидротранспортировки осыпи от технологических агрегатов и пыли от вентиляционных систем сооружений транспортерной шихтоподачи доменных печей, корпуса аглофабрики.