устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата

Формула изобретения

1. Устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата, содержащее подвижный зонт отбора неорганизованных выбросов, выход которого выполнен ответно входу закрепленного на подкрановой балке газохода неорганизованных выбросов с возможностью перекрытия его, стационарный зонт отбора неорганизованных выбросов, открывающийся свод и металлургический агрегат с механизмом наклона и пультом управления, разливочный желоб, камеру пылеосадительную водоохлаждаемую, боров, пневматически связанный газоходами с подвижным и стационарным зонтами, камерой дожигания и водоохлаждаемым и неохлаждаемым газоходами, снабженные дистационно-управляемыми клапанами и клапанами автоматического подсоса атмосферного воздуха параллельно смонтированные газоходы, сопряженные с блоками газоочистки, каждый из которых соединен газоходами с трубой газоудаления, отличающееся тем, что камера пылеосадительная водоохлаждаемая снабжена теплообменником, стенки которого выполнены по эвольвенте круга, ярусно по высоте камеры между стенками размещены трубопроводы для подачи и отвода охлаждающей воды, каждый из которых гидравлически связан со стояками, установленными вертикально с постоянным угловым шагом в стенках теплообменника, при этом нижние концы стояков соединены с радиально ориентированными трубопроводами для отвода теплоносителя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что живое сечение газохода неорганизованных выбросов металлургического агрегата и проходное сечение между стенками теплообменника относятся как 1:(8 20).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургического производства, в частности к системам для улавливания неорганизованных выбросов от металлургических агрегатов, например от электродуговых печей.

Известно устройство для улавливания газов от электродуговой печи, содержащее размещенный над сводовой частью вытяжной зонт и направляющее средство, выполненное в виде закрепленных на сводовой части печи двух полных конусов, установленных согласно с равномерным зазором у основания, высота конусов и угол их раскрытия различны, расстояние между нижними кромками вытяжного зонта и верхними кромками наружного конуса составляет 0,3-0,6 диаметра корпуса печи, в котором, внутренний конус установлен с зазором в нижней части по периметру над сводом печи и смещен в сторону электродов, а пространство между внутренним и наружным конусами на уровне свода печи имеет решетчатую площадку, при этом угол раскрытия внутреннего конуса составляет 60-90°; вытяжной зонт по периметру жалюзийной вставки и наружный конус также по периметру имеют термостойкие эластичные экраны (RU, патент № 2105933. С1. МПК⁶ F26F 7/04, B08B 15/00. Устройство для улавливания газов от электродуговой печи / П.И.Килин, К.П.Килин (RU). - Заявка № 96106175/06; Заявлено 28.03.1996; Опубл. 27.02.1998).

К недостаткам описанного устройства для улавливания газов от электродуговой печи - применительно к решаемой нами задаче - снижение выбросов загрязняющих веществ от технологического оборудования в атмосферу и на окружающую территорию - относятся низкая эффективность отсоса печных газов электродуговых печей и утилизации из состава дымовых газов оксида углерода, диоксида азота, диоксида серы, фтористого водорода, а также пыли сталеплавильных шлаков из окислов железа, оксида кремния, оксида магния, оксида кальция, оксида алюминия, взвешенных частиц.

Известно устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата, содержащее кран с подкрановыми балками, подвижный зонт, выход которого выполнен ответно входу закрепленного на подкрановой балке газохода с возможностью перекрытия его, систему газоудаления с трубой, дымоходом и фильтрами, открывающийся свод и механизм наклона металлургического агрегата с приводами, пульт управления и разливочный желоб, в котором устройство снабжено установленным над разливочным желобом дополнительным стационарным зонтом с газоходом, закрепленным на подкрановой балке, а также тележкой с приводом, установленный на путях, закрепленных к подкрановым балкам, при этом подвижный зонт жестко закреплен на тележке с возможностью ограниченного осевого перемещения вдоль подкрановых балок, приводы подвижного свода и тележки выполнены с возможностью синхронного перемещения, а газоходы подвижного и стационарного зонтов соединены между собой; оно снабжено регулируемым распределительным устройством с заслонкой, входы которого соединены с газоходами зонтов, а выход - с системой газоудаления, заслонка расположена на стыке газоходов и выполнена с возможностью поочередного закрытия газохода стационарного зонта и частичного перекрытия подвижного зонта, причем привод заслонки соединен с пультом управления агрегата с возможностью синхронного срабатывания с механизмом наклона металлургического агрегата; привод тележки выполнен в виде канатной системы с обводом лебедки с приводом и барабана, размещенных на противоположных сторонах подвижного зонта вдоль подкрановых балок, а концы каната скреплены с зонтом или тележкой; оно снабжено регулируемым распределительным устройством с заслонкой, входы которого соединены с газоходами зонтов, а выход - с системой газоудаления, заслонка расположена на стыке газоходов и выполнена с возможностью поочередного закрытия газохода стационарного зонта и частичного перекрытия подвижного зонта, причем привод заслонки соединен с пультом управления агрегата с возможностью синхронного срабатывания с механизмом наклона металлургического агрегата; привод заслонки соединен с пультом управления металлургического агрегата с возможностью синхронного срабатывания с открывающимся сводом металлургического агрегата; газоходы подвижного и стационарного зонтов соединены друг с другом под острым углом, заслонка снабжена осью, установленной в зоне соединения газоходов, и выполнена в виде цилиндрического сектора с возможностью ограниченного поворота вокруг оси; торец выхода подвижного зонта и торец соответствующего входа газохода выполнены под углом 30-60° относительно горизонтальной оси, при этом угол ( ) между плоскостью, проходящей через ось металлургического агрегата на уровне плоскости свода и центр входа газохода, и плоскостью, проходящей по торцу входа, составляет 80-90°, причем стационарный зонт снабжен козырьком, установленным в проеме между подвижным и стационарным зонтами, длина которого больше хода подвижного (RU, патент № 2282667, С1, МПК C21C 5/38 (2006.01). Устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата (А.П.Фоменко, А.А.Завратнов, А.Б.Крюк, Г.И.Томарев, М.В.Валитов, В.И.Пономарев (RU). - Заявка № 2005110494/02; Заявлено 12.04.2005; Опубл. 27.08.2006. - № 24, 11. - Изобретения. - Полезные модели. - 2006. - № 24).

К недостаткам описанного устройства для улавливания неорганизованных выбросов металлургического агрегата относятся то, что собранные газы с металлургического агрегата не могут бать утилизированы прямым сбросов газов в атмосферу из-за большого количества в них твердых частиц и соединений в газообразной форме отравляющих окружающую среду.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение пыле- и газоулавливание из неорганизованных выбросов металлургического агрегата.

Технический результат - снижение энергозатрат на отделение пыли из газового потока, на перекачку охлаждающей воды из теплообменника и снижение трудовых затрат на производство теплообменника.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата, содержащем подвижный зонт отбора неорганизованных выбросов от металлургического агрегата, содержащем подвижный зонт отбора неорганизованных выбросов, выход которого выполнен ответно входу закрепленного на подкрановой балке газохода с возможностью перекрытия его, стационарный зонт отбора неорганизованных выбросов, открывающийся свод и металлургический агрегат с механизмом наклона и пультом управления, разливочный желоб, камеру пылеосадительную водоохлаждаемую, пневматически связанный газоходами с передвижным и стационарным зонтами, камерой дожигания, водоохлаждаемым и неохлаждаемым газоходами, боров, снабженные дистанционно-управляемыми клапанами и клапанами автоматического подсоса атмосферного воздуха параллельно смонтированные газоходы, сопряженные с блоками газоотчистки, каждый из которых соединен газоходами с трубой газоудаления, согласно изобретения, камера пылеотделительная водоохлаждаемая снабжена теплообменником, стенки которого выполнены по эвольвенте круга, ярусно по высоте камеры между стенками размещены трубопроводы для подачи и отвода охлаждающей воды, каждый из которых гидравлически связан со стояками, установленными вертикально с постоянным угловым шагом в стенках теплообменника, при этом нижние концы стояков соединены с радиально ориентированными трубопроводами для отвода теплоносителя; живое сечение газохода неорганизованных выбросов металлургического агрегата и проходное сечение между стенками теплообменника относятся как 1:(8 20).

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 в аксонометрическом изображении представлено устройство для улавливания неорганизованных выбросов металлургического агрегата.

На фиг.2 показана камера пылеосадительная охлаждаемая, горизонтальное сечение.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.2, поперечно-вертикальный разрез камеры с теплообменником.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата содержит подвижный зонт 1 отбора неорганизованных выбросов, выход 2 подвижного зонта 1 выполнен ответно к входу 3, закрепленного на подкрановой балке газохода 4 с возможностью перекрытия его, стационарный зонт 5 отбора неорганизованных выбросов, открывающийся свод 6, металлургический агрегат 7 с механизмом наклона и пультом управления, разливочный желоб 8, водоохлаждаемую и пылеосадительную камеру 9. Водоохлаждаемая пылеосадительная камера 9 пневматически связана газоходами 4 и 10 с передвижным зонтом 1 и стационарным зонтом 5, камерой 11 дожигания, водоохлаждаемым газоходом 12. Боров 13 неохлаждаемым газоходом 14 соединен с охлаждаемым газоходом 12. Боров 13 параллельно смонтированными газоходами 15, 16 и 17 пневматически соединен с блоками 18 и 19 газоочистки.

Газоходы 15, 16 и 17 снабжены клапанами 20, 21 и 22 автоматического подсоса атмосферного воздуха. Газоходы 16 и 17 имеют дистанционно управляемые клапаны 23 и 24. Блоки 18 и 19 газоочистки соединены газоходами 25 и 26 с трубой 27 газоудаления (фиг.1).

Водоохлаждаемая пылеосадительная камера 9 (см. фиг.2 и 3) снабжена теплообменником 28. Стенки 29 теплообменника 28 выполнены по эвольвенте круга. Между частями стенки 29 ярусно по высоте камеры 9 смонтированы трубопроводы 30, 31, 32, 33, 34, 35 и 36 для подачи и отвода охлаждающей воды. Каждый трубопровод 30 (31-36) гидравлически последовательно связан со стояками 37, 43, 49, 55, 61, 67, 73, 79, 38, 44, 50, 56, 62, 68, 74, 80, 39 и т.д. Стояки 37-42, 43-48, 49-54, 55-60, 61-66, 67-72, 73-78, 79-84 установлены вертикально в радиальных направлениях с постоянным угловым шагом в стенках 29 теплообменника 28. Нижние концы стояков 37-42, 43-48, 49-54, 55-60, 61-66, 67-72, 73-78, 79-84 соединены с радиально-ориентированными горизонтальными трубопроводами 85-92. Трубопроводы 85, 86, 87 и 88 отводами 93-96 соединены с правым трубопроводом 97 для отвода перегретой воды. Трубопроводы 90, 91 и 92 отводами 97, 98, 99 соединены с левым трубопроводом 100, для отвода перегретой воды. В радиальный трубопровод 89 подается охлажденная вода, которая по стоякам 66, 65, 64, 63, 62 и 61 направляется в горизонтальные трубопроводы 30, 31, 32, 33, 34, 35 и 36.

Для ускорения теплообмена и снижения гидравлических потерь живое сечение газохода 4 неорганизованных выбросов металлургического агрегата 7 и проходное сечение между смежными стенками 29 теплообменника 28 относятся как 1:(8 20).

Устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата работает следующим образом.

При установившейся работе металлургического агрегата топочные газы, продукты горения, пыль от шихты, продукты плавки, уловленные зонтами 1 и 5, а также продукты дожигания из камеры 11 направляются в пылеосадительную водоохлаждаемую камеру 9 по газоходу 4 в направлении сверху вниз. За счет отсоса неорганизованных выбросов из камеры 9 в пространстве, ограниченной стояками 37, 43, 49, 55, 61, 67, 73, 79 и стенкой 29, газовому потоку придается вращательное движение. За счет созданного центробежного силового поля и сил гравитации взвешенные частицы оксида железа (до 22,9%), оксида марганца (4,2%), оксида алюминия (0,2%), оксида цинка (1,5%), оксида меди (0,2%), оксида свинца (0,6%), оксида хрома (0,9%), оксида кальция (4,7%), оксида магния (2,9%) и другие взвешенные вещества (до 61,9%) по стенке 29 сползают вниз к основанию камеры 9. Газовым потоком омываются стенки 29 теплообменника 28 и трубопроводы 30-36. Перегретая в трубопроводах 30-36 охлаждающая вода поступает в стояки 55-60, 49-54, 43-48, 37-42, 79-84, 73-78, 67-72. Из этих стояков 55-60, 49-54, 43-48, 37-42, 79-84, 73-78, 67-72 по радиальным трубопроводам 85, 86, 87, 88 и 90, 91, 92 направляется в трубопроводы 93, 94, 95 и 96 в правый трубопровод 97, а из трубопроводов 99, 98, 97 - в трубопровод левый 100 для охлаждения. В теплообменник 9 охлаждающая вода от внешнего водозабора под давлением поступает в радиальный трубопровод 89 из радиального трубопровода 89 по стоякам 61, 62, 63, 64, 65 и 66 она поступает в горизонтальные трубопроводы 30-36. Гидравлическая сеть теплообменника 28 построена таким образом, что перегретая вода беспрепятственно поступает в водоотводы 94, 95, 96, 97, 98 и 99, а затем левым и правым трубопроводами 97 и 100 отводится для охлаждения. Газовый поток, перемещающийся между стенками 29 теплообменника 28, перемещаясь по ветвям спирали эвольвенты круга, поступает на выход из камеры 9 в охлаждаемый газоход 12. Из газохода 12 поток газов по газоходу 14 направляется в боров 13. В борове 13 увеличивается скорость газового потока и по газоходам 15, 16 и 17 направляется поочередно в блоки 18 и 19 газоочистки. В блоках 18 и 19 происходит отделение пылеватой фракции. Очищенный газовый поток по газоходам 25 и 26 направляется в трубу 27 для выбросов газов в атмосферу.

Ниже приводим расчет выбросов загрязняющих веществ от технологического оборудования проектируемой установки на период эксплуатации.

Источник выброса № 0374 (проектируемый) - электросталеплавильная печь № 6. Во время плавки выделяется большое количество запыленных газов. В состав дымовых газов входит оксид углерода, диоксид азота, диоксид серы, фтористый водород, а также пыль сталеплавильных шлаков, именуемой в дальнейшем пылью плавильной. Пыль плавильная состоит из окислов железа, оксида кремния, оксида магния, оксида кальция, оксида алюминия, взвешенных частиц.

Проектом реконструкции камеры 9 предусматривается отвод дымовых газов от свода печи во время плавки, а также отвод неорганизованных выбросов электропечи при помощи подкрышного местного отсоса, установленного над электропечью в верхней зоне цеха. Неорганизованные выбросы соединяются с технологическими газами от свода печи и подаются на очистку в рукавные фильтры, затем двумя дымососами печные газы Отводятся в дымовую трубу 27 (источник выброса № 0374 - проектируемый).

Технические характеристики на систему очистку технологических газов (по данным ОАО «Гипрогазоочистка».

Расчетная производительность газоотчистки (общая) ~342,5 м³/с.

Запыленность газа на выходе из рукавных фильтров - не более 20 мг/м³.

Выплавка стали в год - 500 тыс.т/год стали.

Режим работы печи ДСП-6 - 320 дней по 24 часа (7680 ч/год).

Расчет технологического выброса

Качественный состав пыли плавильной: оксиды железа - 22,9%; оксиды марганца - 4,2%; оксиды алюминия - 0,2%; оксиды цинка - 1,5%; оксиды меди - 0,2%; оксиды свинца - 0,6%; оксиды хрома - 0,9%; оксиды кальция - 4,7%; оксиды магния - 2,9%; прочие (по взвешенным веществам) - 61,9%.

С учетом идентификации состава выброса получим следующий выброс в атмосферу пыли после очистки в камере 9:

пыли плавильной - 6,85 г/с или 189,389 т/год, в том числе; оксиды железа - 6,85*0,229=1,56865 г/с или 43,370 т/год; оксиды марганца - 6,85*0,042=0,2877 г/с или 7,9543 т/год; оксиды алюминия - 6,85*0,002=0,0137 г/с или 0,3788 т/год; оксиды цинка - 6,85*0,016=0,10275 г/с или 2,8408 т/год; оксиды меди - 6,85*0,002=0,0137 г/с или 0,3788 т/год; оксиды свинца - 3,85*0,006=0,0411 г/с или 1,1363 т/год; хрома - 6,85*0,009=0,08165 г/с или 1,7045 т/год; оксиды кальция 6,85*0,047=0,32195 г/с или 8,9013 т/год; оксиды магния - 6,85*0,029=0,19865 г/с или 5,4923 т/год; прочие (по взвешенным веществам) - 6,85*0,619=4,24015 г/с или 117,2317 т/год.

Фирма «РОУД» устанавливает камеру 11 дожигания. В камере 11 дожигания оксид углерода дожигается до диоксида углерода. Эффективность дожига СО составляет примерно 95%. Следовательно, выброс газообразных веществ в атмосферу через проектируемую дымовую трубу составит: оксида углерода - 16 кг/т * 560006 т/год * 0,05=40,0 т/год или 1,4468 г/с (с учетом камеры дожига СО); окислы азота - 0,27 кг/т * 500000 т/год = 135,0 т/год или 4,8828 г/с; диоксида серы - 1,6 г/т * 560006 т/год = 0,800 т/год или 0,0289 г/с; фтористый водород - 0,56 г/т * 500000 т/год = 0,280 т/год или 0,0101 г/с. Суммарные выбросы окислов азота разделяются на оксид и диоксид азота:

В период завалки печи, в периоды плавки печи, при скачивании шлака и выпуске металла, а также в процессе плавления из печи имеют место неорганизованные выбросы загрязняющих веществ в зону цеха. Примерно 80% вышеперечисленных выбросов удаляется через местный отсос, установленный в верхней зоне над печью на газоочистку (источник выброса № 0374), остальные 20% выбиваются в атмосферу через неплотности в ограждении цеха (неорганизованным источником выброса № 0375).

Согласно «Справочнику по удельным показателям выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для некоторых производств - основных источников загрязнения атмосферы», Санкт-Петербург, 1999 г., удельный показатель неорганизованных выбросов загрязняющих веществ, поступающих в рабочую зону 1 цеха печи, составляет: оксида углерода - 0,8 г/т выплавляемой стали; окислы азота - 5,3 г/т; диоксиды серы - 1,75 г/т; фтористый водород - 0,56 г/т.

Таким образом, реконструкция камеры 9 позволит существенно снизить энергозатраты на отделение пыли из газового потока, на перекачку охлаждающей воды из теплообменника 28. Конструкция теплообменника 28 обеспечивает существенное снижение материальных и трудовых затрат на производство и эксплуатацию камеры 9 в силу компактности расположения трубопроводов 30-36 и стояков 37-84, установленных по ветвям эвольвенты круга.