Очистка конвертерных газов и экология

Конвертерные газы при верхней продувке содержат, %: СО=83–89; СО₂ =9–11; 0,5– 5,0 N₂, 3,0 О₂. При донной продувке в них дополнительно содержится Н₂ (до 20–30%), при комбинированной – N₂ и Н₂. Температура газов возрастает с 1300–1400 °С в начале продувки до 1600–1750°С в конце. Максимальное количество газов выделяется в середине продувки (примерно равное удвоенному расходу кислорода); в начале и конце продувки оно уменьшается.

Отходящие газы содержат 80–250 г/м³ пыли (в основном оксидов железа). Конвертеры оборудуют системами отвода и очистки отходящих газов. Эта система включает охладитель конвертерных газов (ОКГ); газоочистные устройства; дымосос (эксгаустер); трубу для выброса очищенного газа в атмосферу с устройством для дожигания СО или же газгольдер для сбора СО.

Применяют следующие системы очистки: с полным дожиганием СО в ОКГ (коэффициент избытка воздуха a ³ 1,0); с частичным сжиганием (a=0,2 - 0,75); без дожигания СО (a £ 0,11). При отводе по первому способу в зазор между горловиной конвертера и ОКГ подсасывается воздух в количестве, обеспечивающем полное сжигание СО в ОКГ, однако объем газов, подлежащих очистке в результате подсоса воздуха, возрастает в 3–4 раза по сравнению с количеством газа, выделяющегося из конвертера.

При отводе газов без дожигания зазор между горловиной конвертера и ОКГ герметизируют, исключая подсос воздуха. Объем очищаемых газов при этом в 3–4 раза меньше, чем в случае с дожиганием, что позволяет значительно упростить и удешевить ОКГ и газоочистку. При отводе с частичным сжиганием зазор между горловиной конвертера и ОКГ не герметизируют. Производительность дымососа поддерживают постоянной, а расход кислорода на продувку таков, чтобы при максимальном выделении конвертерных газов в ОКГ мог подсасываться воздух, обеспечивающий дожигание части СО при a£0,75. При этом в начале и конце продувки, когда выход конвертерных газов меньше, чем в середине продувки, количество подсасываемого воздуха возрастает, т. е. а самопроизвольно изменяется по ходу продувки (от 0,20 до 0,75).

ОКГ – это паровые котлы - утилизаторы. Они включают барабан, где собирают вырабатываемый пар, циркуляционные насосы, систему водо- и пароподводящих труб и расположенный над конвертером газоход, стенки которого изнутри покрыты испарительными и реже экономайзерными поверхностями нагрева; иногда поверхности нагрева (панели, шторы) дополнительно размещают внутри газохода вдоль направления движения газов. Поверхности нагрева чаще всего образованы из труб и трубчатых панелей, по которым циркулирует вода. За счет тепла отводимых конвертерных газов в испарительных элементах образуется пар, а в экономайзерах происходит нагрев воды. От испарительных элементов пароводяная смесь отводится в барабан, из которого пар к потребителям, а вода вновь в испарительные элементы.

Нижнюю часть котла (кессон) для облегчения доступа в конвертер во время ремонтов делают обычно откатной и располагают наклонно, что обеспечивает возможность ввода в конвертер вертикально перемещаемой фурмы.

Изготавливают радиационные и радиационно-конвективные ОКТ. Первые имеют заметно меньшую по сравнению со вторыми поверхность нагрева и температура газов на выходе из них заметно выше (900–1000°С), чем на выходе из конвективно-радиационных (300–700 °С).

1 – кессон; 2 – юбка; 3 – стационарная часть котла; 4 – окно для пропуска кислородной фурмы; 5 – барабан; 6 – варианты устройства поверхностен нагрева котла

Рисунок 7.22 - Схема устройств котлов-охладителей (ОКГ): ОКГбд-250 (а); ОКГ-250 (б);. ОКГ-400 (а)

В цехах с большегрузными конвертерами устанавливали котлы ОКГ-400; для большегрузных (300–400 т) конвертеров рекомендуется более совершенный котел ОКГ-400-2

Таблица 7.1 - Характеристика котлов-охладителей (ОКГ)

Показатели	Котел
ОКГ-400	ОКГ-130	ОКГ-18	ОКГ-400-2
Тип котла	Радиационный		Радиационно-конвективный
Расчетное количество конвертерных газов, тыс. м3/ч		80/200
Максимальная паропроизводительность, т/ч
Поверхность нагрева, м2 (общая/радиационная)	1240/1240	1770/565	2120/464	1997/647
Температура газов после котла, °С

Рисунок 7.23 - Газоотводящий тракт 350-т конвертера с двумя ступенями круглых труб Вентури (а) и труба Вентури в разрезе (б)

Газ из горловины конвертера 1 через подвижную герметизирующую юбку 2 поступает в ОКХ, включающий откатной кессон 3 и стационарный газоход 4. После ОКГ газ при температуре ~1000°С поступает в узел 5 предварительного орошения, куда с помощью форсунок подают воду, охлаждающую газовый поток до 75 °С. Затем газ поступает в первую ступень газоочистки – трубу Вентури 6 с кольцевым зазором и каплеуловителем 7. Далее через бункер 9 газ движется во вторую ступень очистки – трубу Вентури 11 с кольцевым зазором и коленный сепаратор 12 и затем через бункер 14 попадает в каплеуловитель 15 с завихрителем, а после него по трубопроводу 16 в эксгаустер 17 и далее выбрасывается в атмосферу через свечу (трубу) 18, снабженную устройством 19 для дожигания СО. Воду подают по трубопроводам 13. Площадь сечения кольцевого зазора укороченных труб Вентури 6 и 11 регулируют сердечником-конусом 20 приводом 8.

Тракт рассчитан на выход газа из горловины конвертера до 240 тыс. м³/ч. Общий расход воды на газоочистку составляет до 2000 м³/ч.

Газоотводящйх тракт с радиационными ОКГ имеет следующие данные (на 1 т жидкой стали): расход электроэнергии 8,7– 10,0 кВт-ч/т; выработка пара при давлении 0,8–1,3 МПа 80 кг; расход воды оборотного цикла 6,5–7,1 м³; безвозвратные потери воды 0,17–0,20 м³.

7.7 Рациональные решения для проектируемых цехов:

-установка в цехе трех большегрузных конвертеров, два из которых постоянно работают, а третий является подменным;

-доставка в цех жидкого чугуна в передвижных миксерах;

-доставка совков с ломом в загрузочный пролет в поперечном положении на нулевой отметке из ОПЛ. Или же доставка совков с ломом в продольном положении из отдаленного скрапоразделочного цеха с их последующим разворотом в поперечное положение в пролетах: главного здания (цех НЛМК);

-в главном здании цеха предпочтительно размещение ОНРС с линейной планировкой . Иперед ОНРС пролета внепечной обработки (последний не требуется: при блочной планировке ОНРС, поскольку установки внепечной обработки располагают в ОНРС между сталевозными путями);

загрузка лома в конвертеры одним - двумя совками сокращается длительность плавки и упрощается: организация: доставки совков за счет уменьшения их числа, но требуется увеличение высоты тяжелой части пролета;

-использование для загрузки лома полупортальных машин или мостовых кранов с учетом того, что в последнем случае в цехе с тремя конвертерами и требуемыми при этом тремя кранами в загрузочном пролете (два заливочных и один завалочный), возможны простои конвертеров при остановке среднего крана на ремонт. При работе с повышенным расходом лома применять полупортальные машины, которые работают независимо от заливочных кранов:

-односторонняя (в один торец загрузочного пролета) доставка совков с ломом при загрузке лома полупортальными машинами и, по возможности, двусторонняя – при загрузке мостовым краном;

- скачивание шлака из заливочных ковшей без участия заливочных кранов;

-применение совмещенной системы доставки в главное здание цеха сыпучих материалов и ферросплавов и их загрузки в конвертер и в ковш по типу системы цеха «Азовстали»;

-уборка ковшей со сталью в одну, а шлаковен в противоположные стороны от конвертеров;

-уборка ковшей со шлаком от конвертеров самоходными рельсовыми шлаковозами в располагаемое рядом ОППШ, что исключает необходимость иметь в цехе пролет перестановки шлаковых ковшей и межцеховые шлаковозы;

-организация грануляции жидких конвертерных шлаков вблизи от главного здания цеха;

-сооружение вокруг конвертера и мест слива из него металла и шлака газопылеулавливающей камеры;

-устройство газоотводящих трактов конвертеров без дожигания СО;

-применение в газоотводящих трактах радиационно-конвективных ОКТ и двухступенчатой очистки конвертерных газов;

-сбор очищенных конвертерных газов в газгольдере с последующим их использованием в качестве топлива или химического сырья;

-применение вертикального факельного торкретирования футеровки конвертеров с целью сокращения числа трудоемких холодных ремонтов футеровки и уменьшения расхода формованных огнеупоров;

-внепечную обработку жидкой стали в ковше.