Производство стали - источник большого количества пыли и загрязняющих веществ. Значение их зависит от используемого сырья, технологии плавки и методов вывода газов.
Источники загрязнений
Мелкодисперсная пыль образуется при испарении металла в районе действия электрических дуг. Крупные фракции получаются из шлакообразующих и раскислителей. Образующееся количество пыли при плавке - 6 – 9 кг/т стали. Загрязненность газов и структура пыли меняются при движении от печи до газоочистки.
Для пылеулавливания над печью устанавливаются зонты или бортовые отсосы. Рекуперируют и очищают неорганизованные выбросы (газы, попадающие в помещение во время заливки чугуна, загрузки шихты и выгрузки стали). При этом применяют разные системы по очистке газов. В роли очистных устройств -- электро- и рукавные фильтры на тканевой основе, а также скрубберы Вентури.
Технологии очистки
Существует несколько моделей очистных систем. Это мокрый и сухой способы. Первой ступенью любой газоочистки - применение скрубберных охладителей.
Система мокрой газоочистки
К основным аппаратам по такой модели относятся:
-
охладительные скрубберы;
-
сепараторы капель различных конструкций;
-
электрофильтры мокрой технологии.
Охладители - полый цилиндрический корпус с форсунками по всей высоте и нижним приемником шлама. Такие установки используют, когда входящий температурный фон газов перед аппаратом составляет свыше 500°С. При охлаждении происходит оседание крупных фракций.
Скрубберы подразделяют на водяные и испарительные с учетом количества используемой воды. Изготавливают по противоточной или прямоточной схемам. Температура воды у прямоточных аппаратов всегда должна быть меньше температуры газов. Степень орошения - до 5 – 8 кг/м3, быстрота продвижения газов 12 – 20 м/с, температура выходящих газов - до 70 – 80°С. В противоточных скрубберах цилиндрического типа на входе стенки корпуса могут футероваться при температуре газопотока 700-1000°С. Интенсивность сбрызгивания в них уже 13 – 22 кг/м3.
В скрубберах испарительного типа объем подводимой воды таков, что она вся переходит в пар, охлаждая газ до 80 – 250°С. Максимальный результат пылеулавливания получается, когда температура выходящей газовой смеси близка к точке росы - 70°С. Высоконапорные скрубберы - это и комплексы из многих мелких труб, а также единичные трубы крупного формата. Обслуживание одиночных труб комфортнее и безопаснее.
При мокрой газоочистке с системой отвода на дожигание СО вторым этапом используют электрофильтры мокрого типа. В начале перед ним газы охлаждают в скруббере. Электрофильтры обеспечивают высокую степень очищения. Однако ему необходима схема промывки электродов для предотвращения образования наростов пыли, что связанно с электропробоями.
Характерными свойствами и слабым местом мокрых технологий считается строительство многооборотного водопотребления с его очисткой, что повышает стоимость проекта. Но и поощряет создание безопасных технологий и установок по сухой очистке, которые лишены уязвимых мест мокрых схем.
Сухая система газоочистки
В металлургической промышленности, при работе на высоких температурах, раскаленные частицы могут вступать в контакт с рукавом. Но созданы технологии на основе сухих электро- и рукавных фильтров на тканевой основе. Перед входом газов в электрофильтр они кондиционируются водораспылением. Взрывобезопасность устройства обеспечивается конструктивными особенностями. Наилучшим выходом при газоочистке считается использование высокоэффективных фильтров с аэроимпульсной регенерацией с остаточным пылесодержанием 10—20 мг/м3.
Рукавные фильтры на тканевой основе используют при газоочистке больших объемов с существенной запыленностью. Очищающий компонент в них - специальные фильтрующие ткани, которые гарантируют глубокую пылеочистку от частиц с параметрами меньше 1 мкм. В комплексе с циклонами такие фильтры относятся к основному пылеулавливающему оборудованию.
Составы пыли и загрязняющих веществ
Исходящие газы включают пыль порядка 50—60 г/м3. Ее состав: окислы железа, кремния, алюминия, марганца, кальция и др. Показатели дисперсного состава:
Размер частиц, мкм |
⋜ 0,69 |
≥0,7-⋜6,9 |
≥7-⋜79 |
> 80 |
% (по массе) |
41 |
36 |
15 |
8 |
Применяемые материалы
Использование эффективных фильтрующих материалов снижает итоговые концентрации пылей до 1 мг/м3. Выбирая способ регенерации, следует учитывать:
-
тип ткани;
-
конструкцию установки;
-
параметры запыленности;
-
особенности технологии.
Конструктивно рукавные фильтры разделяются на всасывающие и нагнетательные. Газовоздушная смесь после очистки в рукавах нагнетательных фильтров направляется напрямую в места, где они установленны. На практике применяют разные структуры фильтров, которые различаются:
-
формами корпуса;
-
размерами рукавов;
-
типами и структурами применяемых фильтровальных материалов;
-
методами восстановления.
Вид опорных конструкций - каркасный, рамный или иной. По внешнему виду корпуса - цилиндрические, прямоугольные, открытые (бескамерные). Количество секций: единичные и полисекционные. Также они могут различаться по способам регенерации.
Обычно используют лавсановую ткань на облегченной основе. Другие рукава выпускают из уплотненного полиэфирного фетра с каркасом из филаментных нитей. Это гарантирует большую степень улавливания в сравнении с фильтрами иных исполнений. Практика применения таких фильтров доказала, что остаточный показатель не переходит 20 мг/м3.
Разработаны и выпускаются специальные материалы, которые защищают от искр в пыли. Это высокотехнологичное покрытие из пара-арамида, повышающее устойчивость к летящим искрам и обеспечивающее высокую степень сопротивления абразивному изнашиванию и механическую прочность. Продукт состоит из слоя искроустойчивых волокон. В основном используется полиэфирные волокна, решающие вопросы по случайным искрам.