UA126653C2 - Видалення пилу з топкового газу - Google Patents

Description

Винахід стосується процесу віддалення пилу з топкових газів, що створюються при виробництві металу, таких, як доменний газ або газ, що утворюється в електродугових печах, в основних сталеплавильних печах із подачею кисню або в процесах прямого відновлення заліза.

Винахід також стосується установок для здійснення такого процесу.

Доменний газ типово має відносно високий вміст окису вуглецю, наприклад, приблизно 20- 28956, що уможливлює використання його як паливного газу в різного типу пальниках. Однак вміст пилу у доменному газі, що залишає доменну піч, занадто високий для стабільної роботи пальників, тому вміст пилу в доменному газі потребує суттєвого зменшення. Це звичайно виконується із застосуванням двоступінчастого процесу.

На першому ступені найбільші частинки відокремлюються в циклоні. На другому ступені відокремлюються самі дрібні частинки, звичайно із застосуванням скрубера в мокрому процесі.

Такий мокрий процес потребує значного споживання води й дає відходи у вигляді шламу й відпрацьованої води, які потребують подальшої обробки. Водна скруберна обробка також приводить до зниження тиску й температури оброблюваного доменного газу, що зменшує ефективність його як паливного газу при подальшому використанню в газовому пальнику.

Щоб усунути недоліки процесів мокрого очищення газу було запропоновано фільтрувати газ із застосуванням фільтруючих рукавів, наприклад, зразка 2папд ЕРи-Міпуд, "Дослідження із технології очищення сухих рукавних фільтрів для доменного газу великих домен", Записи 5-го

Міжнародного Конгресу із науки й техніки у виробництві чавуну, стор. 612-616, 2009, Шанхай,

Китай і в Ланцерсторфер і Ксу (І апгегеіогпег апа Хи), "Нові розробки для очищення газу доменних печей: Огляд" (Меце Епім/іскійпдеп 2иг Сіспідазгєїпідипд моп Носпоїеп: віп Обегбіїск),

ВН, том. 195, стор. 91-98, 2014.

Доменний газ, що залишає домну, при нормальній роботі звичайно має температуру приблизно 80-200 "С, але із причин динаміки технологічного процесу в домні температура доменного газу може мати пікові значення близько 600-1000 "С або вище. Якщо для очищення доменного газу застосовуються рукавні фільтри, то ці пікові температури будуть їх перегрівати й ушкоджувати.

Для того, щоб виявляти температурні піки, в УМО 2013/045534 пропонується здійснювати контроль за змінами тиску в доменному газі У випадку раптового піка тиску в потік газу

Зо впорскується вода, наприклад, у трубну лінію між циклоном і фільтрувальною дільницею.

Недолік такого водяного охолодження полягає в тому, що вода забруднює доменний газ і підвищує вміст у ньому води. Крім цього, краплі води, що впорскуються, потрібно повністю випаровувати, оскільки вода в рідкому стані сприяє закупорці рукавних фільтрів, що знаходяться поза циклоном.

Мета винаходу полягає в тому, щоб перекривати ці температурні піки доменного газу упорскуванням рідкого охолоджувача із забезпеченням повного випару крапель, що впорскуються.

Мета винаходу досягається процесом очищення доменного газу, що включає наступні операції: - один або кілька датчиків використовуються для постійного контролю одного або декількох параметрів, що свідчать про очікуваний температурний пік у потоці доменного газу. Параметром контролю може бути, наприклад, вхідна температуру потоку газу, наприклад, на виході домни й піки тиску або й то й інше разом, як це надається в МО 2013/045534, або для цього може застосовуватись інший підходящий параметр. - потік газу після цього проходить через колону кондиціювання; - у випадку, якщо обмірюваний параметр перевищує задане граничне значення, у колоні кондиціювання в потік доменного газу впорскується охолоджувач, такий як вода; - потім потік доменного газу проходить одну або більше фільтрувальних дільниць, зокрема - дільниці рукавних фільтрів.

Час перебування газу у колоні кондиціювання в типовому випадку буде досить тривалим, щоб випарувати всю воду упорскування ще до того, як потік газу покине колону кондиціювання, зберігаючи при цьому технологічні тиски і температури у цьому потоці газу. Завдяки упорскуванню охолоджувача зважені в потоці газу частинки можуть коагулювати або агломерувати, дозволяючи відбуватися ефективному відділенню частинок від потоку доменного газу.

У конкретній реалізації охолоджувач впорскується попутно із потоком доменного газу, наприклад, у вхідний патрубок конічної частини розширення в напрямку потоку, тобто в напрямку виходу потоку. Наприклад, конічна частина може мати конусний кут приблизно в 3-9 градусів, тобто близько 6 градусів. Ці заходи сприяють низькій турбулентності або плавному не турбулентному потоку, дозволяючи відбуватися повному випару крапель і мінімізації пристінного контакту.

Середній час перебування газу у колоні кондиціювання може бути, наприклад у типовому випадку, приблизно від 5 до б секунд. При бажанні можна використовувати більш тривалий або більш стислий час перебування. Швидкість потоку доменного газу в типовому випадку становить близько 105-8.105 Нм3/годину. Для одержання названого часу перебування при таких швидкостях потоку об'єм колоні між соплами й випуском колоні може бути приблизно в діапазоні від 80 до 1800 м3. У конкретній реалізації відстань між соплами й випуском колоні може мати відношення висоти до діаметра щонайменше 2,5, або ж щонайменше 3, де діаметр приймається як такий на днищі колоні кондиціювання.

Тиск потоку доменного газу типово становить 200-300 кПа, тобто приблизно 250 кПа. Цей тиск може підтримуватися у колоні кондиціювання.

Охолоджувачем у типовому випадку може бути вода, але можуть застосовуватися й інші охолоджувачі. Необов'язково вода може містити добавки, такі, як охолоджуючі агенти.

Доменний газ, що входить у колону кондиціювання, містить цілу низку кислотних і органічних забруднювачів, таких, як хлористий водень, фтористий водень, сірковуглець і сірководень. Ці забруднювачі можуть віддалятися шляхом інжекції в потік газу базових агентів, наприклад, у самій колоні кондиціювання або за нею. Ними можуть бути агенти, які впорскуються разом з охолоджувачем, тобто як розчинений у впорскуваній воді агент. Альтернативно або додатково вони можуть додаватися до газу окремо у колоні кондиціювання і/або за нею або і те й інше спільно, наприклад, у трубній лінії що спрямовує газ до фільтрувальної дільниці. Основні агенти можуть додаватися як суха суміш або як водяний розчин. Придатні для цього суміші включають карбонат кальцію, карбонат натрію (сода), гашене вапно або їхні суміші.

Інші типові забруднювачі доменного газу включають важкі метали, поліциклічні ароматичні вуглеводні, бензол, толуол і ксилол. Вони можуть віддалятися шляхом упорскування абсорбентів у потік доменного газу, наприклад, як суміш із реагентами для нейтралізації кислотних забруднювачів. Абсорбенти можуть включати, наприклад, активоване вугілля, кокс бурого вугілля або цеоліт дрібних сортів.

Вода може впорскуватися з використанням одного або більше сопел. Вода, що

Зо впорскується, може бути, наприклад, у будь-якому прийнятному обсязі, наприклад до 200 м3/годину, а при необхідності й більше.

Завдання для вихідної температури колоні кондиціювання може встановлюватися приблизно на рівні щонайменше 150 "С, наприклад до 250 "С, приблизно близько 200 "с.

Після того, як параметр, що відслідковується, повертається до прийнятного рівня, упорскування може припинятися. Увесь охолоджувач, що упорскується, випарується і залишкові краплі не будуть досягати розташованих за колоною модулів рукавних фільтрів.

У конкретній реалізації прямуючий униз потік газу відхиляється нагору над пилозбиральним блоком. Це буде відокремлювати від потоку газу найбільші коагульовані частинки. Відділені частинки збираються й викидаються. Наприклад, при витраті доменного газу 6105 Нмз/годину може бути зібране близько 200-500 кг пилу.

Цей процес може здійснюватися доменною установкою, що включає домну з відводом для доменного газу й колоною кондиціювання, що перебуває за відводом, що має у своєму складі сопла, з'єднані з лінією подачі охолоджувача, тобто лінією подачі води. Необов'язково установка може включати більше однієї домни і/або більше однієї колоні кондиціювання.

У конкретній реалізації сопла або щонайменше частина з них орієнтуються в напрямку потоку, щоб сприяти упорскуванню охолоджувача попутно із потоком доменного газу.

Альтернативно всі сопла або їх частина сопел можуть установлюватись для протипотокового упорскування. Приклади придатних сопел включають двофазні сопла, наприклад, що використовують інертний газ, як азот або пара для розпилення охолоджувача. Витрата води на сопло може бути в діапазоні 5-100 літрів у хвилину.

Для забезпечення вертикального опускного напрямку потоку газу колона кондиціювання може включати впуск доменного газу в її верхній частині, а випуск доменного газу у її нижній частині. Нижня частина може бути, наприклад, конусною для випускання пилу від коагульованих частинок.

У конкретній реалізації колона кондиціювання може включати бічний випуск і трубну секцію, що має спрямований униз впуск усередині колоні кондиціювання й вихід, приєднаний до бічного виходу. Щоб увійти в спрямований униз впуск спадний потік газу повинен бути відхилений нагору. Це відокремлює великі частинки від потоку газу. Спрямований униз впуск може бути, наприклад, спрямованим нагору розтрубом конічної форми з відкритою нижньою стороною. Цей 60 розтруб конічної форми встановлюється центрально над конічною нижньою частиною.

Для того, щоб збирати відділені частинки, доменна установка може, наприклад, мати закритий хопер, приєднаний розвантажувальною лінією до нижньої частини колоні кондиціювання.

Доменна установка в типовому випадку буде включати один або більше пиловидалювальних пристроїв, таких, як циклон або пиловловлювач, між випуском домни й колоною кондиціювання. Такий циклон або пиловловлювач можуть використовуватися для відділення великих частинок. Для того, щоб видаляти більш дрібні частинки, доменна установка може включати один або більше пиловидалювальних пристроїв, розташованих за колоною кондиціювання. Ці розташовані за колоною пиловидалювальні пристрої можуть бути, наприклад, фільтрувальними дільницями, тобто містити рукавні фільтри або електростатичні осаджувачі.

КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ

Різні аспекти винаходу будуть роз'яснені з посиланням на супровідні креслення, що демонструють примірну реалізацію.

Фіг. 1: - ілюстративна реалізація доменної установки в бічній проекції;

Фіг. 2: - установка фіг. 1 схематично в бічній проекції;

Фіг. 3: - сопла у колоні кондиціювання установки фіг. 1;

Фіг. 4: - нижня частина колоні кондиціювання.

ДОКЛАДНИЙ ОПИС

На Фіг. 1 показано доменну установку 1, схематично показану на Фіг. 2. Установка 1 містить домну 2 із газовим відводом 3, приєднаним до лінії 4, що веде до циклона 6, у якому найбільші частинки відокремлюються від потоку газу. Циклон 6 має газовий випуск на його верхньому кінці, приєднаний до лінії випуску газу 7, і пиловий випуск 8 у його днищі, приєднаний до лінії випуску пилу для його збирання і скидання.

Лінія випуску газу 7 відводить потік газу до впуску 9 на верхньому кінці колоні кондиціювання 11. Колона кондиціювання 11 має скошену на конус частину 12 (див. Фіг. 2; на Фіг. 1 цю частину оточено циліндричною стінкою 13), конусна частина опускається до випуску скидання пилу 14.

На відстані над пиловим випуском 14 колона кондиціювання 11 має бічний вихід 16 для газу з дефлектором потоку 17, що відхиляє нагору газ, що опускається, про що буде пояснено далі з

Зо посиланням на фіг. 4.

На Фіг. З показано поперечний переріз середньої частини колоні кондиціювання 11.

Внутрішня частина колоні кондиціювання 11 включає низку радіально спрямованих пік впорскування 15, що перетинають стінку колоні кондиціювання 11. Ці піки впорскування 15 мають спрямовані униз сопла 18, розташовані близько до вертикальної центральної лінії колоні кондиціювання 11. В альтернативній реалізації ці сопла можуть спрямовуватись нагору. Сопла 18 є двофазними з лінією подачі 15а для стислого азоту або лінією подачі 156 для води. Азот слугує як розпилювальний газ для води. Замість азоту для розпорошування можуть застосовуватися альтернативні гази, такі, як пара.

Колона кондиціювання 11 має циліндричну верхню частину 11а, приєднану до середньої конічної частини 116, що розширюється в нижньому напрямку. Піки впорскування 15 розташовуються на верхньому кінці конічної частини 116, поблизу переходу до циліндричної верхньої частини 11а колоні кондиціювання 11. Це положення пік 15 сприяє потрібному розподілу охолоджуючої води.

Лінія випуску газу 19 (див. Фіг. 2) проходить від бічного виходу 16 до ряду дільниць рукавних фільтрів 21. Газ розподіляється по дільницям газових фільтрів 21 і потім очищений газ збирається знову. Цей чистий газ може використовуватися як паливо для печей гарячого дуття або для газових турбін.

На газовому випуску З температура газу, що покидає домну, постійно виміряється за допомогою одного або декількох датчиків 22. Якщо температура газу переходить за встановлену межу, наприклад, 180"С, один або кілька датчиків 22 посилають попереджувальний сигнал у блок регулювання 23. Цей блок регулювання 23 утворено таким чином, щоб активувати впорскуючі сопла 18 у колоні кондиціювання 11. Якщо температура газу у відводі З падає нижче межі, датчики 22 посилають другий сигнал у блок регулювання 23. У відповідь на другий сигнал блок регулювання 23 деактивує впорскуючі сопла 18.

У цій примірній реалізації довжина й діаметр колоні кондиціювання 11 такі, що середній час перебування доменного газу становить щонайменше 5 секунд.

Температурний пік у потоці доменного газу типово триває близько 2-10 хвилин. Протягом цього часу впорскується вода для зменшення цього температурного піка.

Фіг. З і 4 показують сопла 18 більш докладно. Після припинення температурних піків бо доменний газ може надходити на рукавні фільтри 21 без ушкодження фільтруючого матеріалу.

Для видалення забруднювачів у лінії 19 від колоні кондиціювання 11 до фільтрувальних дільниць 21 базові суміші й/(або абсорбенти можуть інжектуватись в потік газу на дільниці інжекції 24. Наприклад, може інжектуватись суміш, що містить вапно й активоване вугілля. Щоб підтримувати вміст вологи на можливо низькому рівні, ці суміші можуть подаватися у вигляді сухого порошку.

У колоні кондиціювання 11 відділений пил і инжектовані абсорбенти збираються й викидаються на нижній частині 12. На цьому кінці у колоні кондиціювання 11 є трубна частина 26, що має спрямований униз впуск 27 і випуск 28, приєднаний до бічного виходу 16. Цей спрямований униз впуск 27 має спрямований догори розтруб конічної форми 29 із відкритою нижньою стороною 31. Цей конічний розтруб 29 установлено центрально над конічною нижньою частиною 12. Напрямок спадного потоку доменного газу відхиляється конічним розтрубом 29 у верхньому напрямку у сторону бічного виходу 16. Частинки більшого розміру не будуть рухатись по цьому напрямку відхилення потоку й будуть відділятися від потоку газу й збиратися в конічному нижньому днищі 12 колоні кондиціювання 11.

Claims (11)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб очищення доменного газу, що тече з домни крізь пиловидалювальний пристрій (6) до однієї або декількох фільтрувальних дільниць (21), який полягає в наступних операціях: безперервному контролі, за допомогою одного або більше датчиків, одного або більше параметрів, що свідчать про очікуваний температурний пік у потоці доменного газу; у випадку перевищення вимірюваного параметру заздалегідь встановленого значення, впорскуванні охолоджувача в потік доменного газу; який відрізняється тим, що після проходження пиловидалювального пристрою та перед проходженням фільтрувальних дільниць доменний газ направляють вниз по колоні кондиціювання, що має вхід у верхній частині та вихід у днищевій частині або поблизу неї та має сопла, за допомогою яких впорскують охолоджувач паралельно або зустрічно в потік доменного газу; під час знаходження в колоні кондиціювання охолоджувач випаровується перед тим, як доменний газ пройде вихід (16) доменного газу.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що параметр включає температуру потоку доменного газу, обмірювану у відвідному каналі домни.

3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що середній час знаходження топкового газу у колоні кондиціювання складає щонайменше 3 с.

4. Установка (1) для виробництва сталі або чавуну, яка має домну (2) з відвідним каналом (3) для доменного газу, пиловидалювальний пристрій (б), одну або більше фільтрувальних дільниць, один або більше датчиків, виконаних з можливістю безперервного контролю одного або більше параметрів, що свідчать про очікуваний температурний пік у потоці доменного газу, сопла (18), з'єднані з лінією подачі охолоджувача, яка відрізняється тим, що колона кондиціювання (11) має вхід (9) доменного газу, приєднаний до відвідного каналу (3) у верхній частині колони кондиціювання, та вихід (16) доменного газу у днищевій частині або поблизу неї, який веде до фільтрувальних дільниць, причому колона кондиціювання містить сопла (18), спрямовані в напрямку потоку або зустрічно потоку, а між відвідним каналом (3) домни та колоною кондиціювання (11) розміщено пиловидалювальний пристрій.

5. Установка за п. 4, яка відрізняється тим, що сопла (18) розташовано на верхньому кінці конічної частини (116) колони кондиціювання, конічна частина якої розширюється у напрямку руху потоку, а верхній кінець має вхід доменного газу.

6. Установка у за п. 5, яка відрізняється тим, що конічна частина (115) має кут конусності З - 99,

7. Установка за п. 4, яка відрізняється тим, що випуск доменного газу містить бічний вихід (16) і трубну частину (26), що має спрямований униз впуск (27) і випуск, з'єднаний з бічним виходом.

8. Установка за п. 7, яка відрізняється тим, що спрямований униз впуск (27) є спрямованим нагору конусним розтрубом із відкритою нижньою стороною (31).

9. Установка за п. 8, яка відрізняється тим, що колона (11) кондиціювання має нижню частину, що звужується униз до пилового випуску, причому конусний розтруб встановлено центрально над нижньою частиною, що звужується униз.

10. Установка за будь-яким одним з пп. 4-9, яка відрізняється тим, що має лійку-затвор, яку з'єднано з днищем колони (11) кондиціювання лінією вивантаження.

11. Установка за будь-яким одним з пп. 4-10, яка відрізняється тим, що перший пиловидалювальний пристрій Є ЦИКЛОНОМ або пиловловлювачем. ї о І ГЕН - Де З БЕ Хдн а ус фею ' хх їж ОХ В кл ДК мох ! й ЩЕ фа ай кг, Мо нук х З в фін : фею кі Прекеї З ж ро - Яр ' хе м т я ви Н днк рю Е я Кк МЕ її: ж ДОД нн неннк ОБ Ж М Кк кт її і КО її - і : Мей 1 х : ! уж хе і : Хе М ро шої ї ! ух і У ' т АК х : ТОК оддннтеннтеретюнтюнтетннтентенооеженннн КК Ху : роках МИ ЕМ кн ТР ї : і 111 ЗТ во дек, х : і х і ММ З З рф дини її х у ШЕ С ї я м мМ г що Ко яки х 3 о я х х Еш кох У Ко: р 1 : КИ ї : Зх я я ї ! т ро ок НИ до кни ! Я ВК 1 Б «КС жу я ше БЕР ку їі їх Еш РОЇ уд Жоннй ВІ 1 11: : х с В: 1: РО х ду Мжужнтннтнннннннютя кн юти нки ий 11: та ' х Я М Конхєнютнн В, 11 НЕ х У І пи ие З зх її Її : о Б ве