Воздухонагреватели и их расположение
В доменную печь воздух (дутье) подают нагретым до 1000–1400°С в количестве до 2–2,3 м3/мин на 1 м3 ее полезного объема.
Печи должны иметь четыре воздухонагревателя. На существующих печах объемом. 2000 м3 и менее воздухонагреватели обычно имеют горелки с. индивидуальными вентиляторами, имеющие производительность по воздуху от 36 до 80 тыс. м3/ч при его давлении 2–5 кПа. На новых печах должен быть предусмотрен централизованный, подвод воздуха к горелкам, обеспечивающий лучшее регулирование его расхода и большее давление перед горелками за счет применения более мощных вентиляторов. Производительность горелок с централизованным подводом дутья достигает 200 тыс. м3/ч при давлении 15,7 кПа.
Рационально применение керамических горелок, встроенных в камеру горения воздухонагревателя, преимуществом которых является отсутствие характерных для обычных металлических горелок пульсаций факела и местного перегрева футеровки камеры горения воздухонагревателя.
В блоке воздухонагревателей наряду с дымовой тру предусмотрена специальная труба между воздухонагревателями и печью для постановки печи «на тягу», минуя воздухонагреватели, что увеличивает срок их службы. Требуемый нагрев дутья обеспечивается соответствующей мощностью газовых горелок и достаточной поверхностью нагрева насадок. Для нагрева дутья до 1200°С и более суммарная поверхность нагрева четырех воздухонагревателей должна превышать 60 м2 на 1 м3 полезного объема печи. Воздухонагреватели со встроенной камерой горения имеют удельную площадь нагрева 63-69 м2 и рассчитаны на нагрев дутья до 1200–1400°С.
Водухонагреватели с выносными камерами горения позволили увеличить удельную поверхность нагрева до 100 м2, что обеспечивает температуры нагрева дутья до 1350–1400°С).
Для новых печей большого объема рекомендуется нагрев дутья до 1400°С и применение с этой целью воздухонагревателей с выносными камерами горения, которые должны иметь керамические горелки, насадку из шестигранных блоков и футеровку горячей зоны из динасовых огнеупоров. Их преимущества: при одинаковых габаритах значительно возрастает объем и поверхность насадки, повышается надежность работы из-за отсутствия внутри воздухонагревателя высокотемпературной камеры горения.
Воздухонагревателей у печи распологается в одну линию. Блок из четырех воздухонагревателей с трубой размещают на общем фундаменте. Со стороны газовых горелок, трубопровода горячего дутья и выносных камер горения располагают здание с мостовым краном для ремонтных работ.
Для того чтобы уменьшить длину воздухопровода горячего дутья и теплопотери, воздухонагреватели располагают рядом с печью. Вытянутый в линию блок воздухонагревателей обычно размещают параллельно направлению постановочных путей для уборки чугуна и шлака. На печах с ковшовой уборкой шлака воздухонагреватели обычно расположены между путями уборки чугуна и шлака на печах с припечной грануляцией шлака – чаще с внешней стороны путей уборки чугуна.
Воздуходувная станция
Для подачи дутья (воздуха под давлением) к воздухонагревателям и от них к фурмам доменных печей служат воздуходувные станции, представляющие собой отдельное здание с установленными в нем воздуходувками, имеющими в качестве привода паровые турбины. В отдельных цехах для недавно строившихся печей сооружали электровоздуходувные станции (ЭВС), оборудованные воздуходувками с электроприводом. Их располагают на некотором удалении от печей, где воздух менее загрязнен пылью, и соединяют с воздухонагревателями воздухопроводом, опирающимся на колонны.
Следует сооружать паровоздуходувную станцию – ПВС (или ПВС совместно с ТЭЦ) для обеспечения дутьем ДП сжатым воздухом кислородной станции, а также сжатым воздухом и паром всех потребителей завода. Для доменного дутья в ПВС устанавливают компрессорные агрегаты, тип привода которых (паровой или электрический) должен выбираться на основе технико-экономического сравнения. Следует устанавливать, как правило, один компрессорный агрегат на печь и предусматривать резервные. Производительность агрегатов определяют на основании требуемого для печи расхода дутья.
Очистка доменного газа
В ДП удельный выход доменного газа составляет 120–200 м3/м3 полезного объема в час; избыточное давление газа на колошнике равно 0,1–0,25 МПа, температура 120–450°С; содержание пыли в газе составляет 10– 30 г/м3 и паров воды 30–100 г/м3. Перед подачей в горелочные устройства для предотвращения выхода их из строя (засорение и др.) содержание пыли в газе должно быть не более 5 мг/м3, в связи с чем требуется обязательная его очистка и охлаждение до 35–40°С, чтобы ограничить количество влаги в газе, подаваемом потребителям.
Для каждой ДП сооружают индивидуальную систему газоочистки; газ к газоочистным устройствам, располагаемым на нулевой отметке, подают от колошника по наклонному газопроводу (на печах объемом 5000 м3 их два). На печах, с повышенным давлением газов, газоочистка имеет несколько последовательно установленных газоочистных аппаратов, после которых газ проходит дроссельную группу (дроссельное устройство) либо поступает в газовую утилизационную бескомпрессорную турбину (ГУБТ). Схема грубой газоочистки газа от пыли служит сухой пылеуловитель, для полутонкой – скруббер; тонкая очистка происходит в трубах Вентури и дроссельной группе.
От колошника 1 газы по наклонному газопроводу поступают в сухой инерционный пылеуловитель 2 диаметром до 16 м, имеющий сужение вверху и внизу. Газ в него поступает сверху и изменяет направление движения на 180°, а крупные частицы пыли осаждаются в нижнем конусе пылеуловителя, откуда пыль периодически выпускают в жд вагоны. Остаточное содержание пыли в газе составляет 5–9 г/м3. Далее газ попадает в безнасадочный скруббер 3 диаметром 6–9 и высотой 25–40 м.
Рисунок 13.9 - Схема системы очистки доменного газа
В скруббере частицы пыли захватываются подаваемой через форсунки водой и осаждаются в нижней части скруббера в виде шлама; газ здесь охлаждается до 35–40°С. Расход воды в скруббере составляет 3–10 л/м3 газа, остаточное содержание пыли в газе 2–4 г/м3. Затем газ проходит через нерегулируемую низконапорную трубу (трубы) 5 Вентури, где частицы пыли поглощаются каплями воды; часть их осаждается в бункере каплеуловителе 6, а часть в капле-уловителе 7. После низконапорной (перепад давления 3–6 кПа) трубы Вентури газ содержит пыли 20–40 мг/м3. Далее при отсутствии ГУБТ в системе газоочистки газы проходят дроссельную группу 8, которая предназначена для поддержания повышенного давления газа на колошнике и его регулирования, а также для тонкой очистки газа от пыли. Группа представляет собой пять параллельных патрубков, в четырех из которых установлены дроссели–поворотные диски с приводом от электродвигателей. Поворачивая диски на некоторый угол, уменьшают или увеличивают сечение патрубков, по которым проходит газ; уменьшение сечения патрубков ведет к повышению давления газов в печи. Три дросселя обеспечивают грубую регулировку давления газа; дроссель, связанный с регулятором, поддерживает постоянное давление газа в доменной печи.
Перед патрубками расположены форсунки которыми в поток газа подают воду для обеспечения тонкой очистки газа от пыли. В патрубках дроссельной группы скорость газа 250–300 м/с, поэтому они работают как газоочистной аппарат по тому же принципу, что и трубы Вентури, обеспечивая поглощение пыли каплями воды. Далее газ проходит через каплеуловитель 7 и через задвижку 9 поступает в газопровод 11 очищенного доменного газа. Содержание пыли в газе после дроссельной группы 2– 3 мг/м3. По газопроводу 4 газ отводят на колошник для уравновешивания давления в межконусном пространстве.
При наличии ГУБТ в системе газоочистки доменный газ: после труб Вентури через задвижку 9 поступает в ГУБТ 10, а после нее в общецеховой газопровод 11. В турбине давление газа снижается, поэтому в системе очистки газа не используется дроссельная группа. Она сохраняется на случай: неполадок и ремонтов ГУБТ; при остановке ГУБТ газ пропускают через дроссельную группу, что обеспечивает работу ДП на повышенном давлении.
В связи с большим расходом воды (до 10 л/м3 газа) при мокрой системе газоочистки сооружают дорогостоящую и занимающую большую площадь систему оборотного водоснабжения (отстойники, куда поступает шлам от газоочистных аппаратов – отделение шлама; градирни для охлаждения осветленной воды; насосная для подачи осветленной воды на градирни и затем для орошения скруббера, труб Вентури и дроссельной группы).
ГУБТ и газотурбинная расширительная станция. Для экономии энергоресурсов оборудуют ГУБТ, предназначенными для выработки электроэнергии за счет использования энергии повышенного давления доменного газа. Турбина служит приводом электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию. ГУБТ позволяет возвратить до 40% энергии, израсходованной на сжатие доменного дутья; себестоимость электроэнергии, вырабатываемой ГУБТ, примерно в два раза ниже, чем вырабатываемой ТЭЦ.
Для предотвращения конденсации влаги в турбине и забиванию ее пылью, температура газа перед турбиной должна быть 120– 140°С. Поскольку при мокрой газоочистке газ охлаждается до 35–40°С, перед турбиной устанавливают подогреватель доменного газа, обеспечивающий нагрев за счет сжигания 3–6% подаваемого газа, или поверхностный подогреватель, использующий физическое тепло других отбросных источников). В системе газоочистки ГУБТ устанавливают после газоочистных аппаратов параллельно дроссельной группе. При пропускании доменного газа через ГУБТ давление на колошнике печи регулируется диафрагмой ГУБТ, а дроссельная группа находится в закрытом положении. При остановке ГУБТ или повышении давления перед ней сверх допустимого, автоматически включается в работу дроссельная группа.