Спосіб оборотного водопостачання установок вакуумування сталі

Об’єкт, що заявляється, відноситься до області водопостачання теплообмінних систем та може бути використаний у металургії при водопостачанні і охолодженні технологічного обладнання установок вакуумування сталі. Найбільш близьким за сукупністю ознак до об’єкту, що заявляється, є обраний, як прототип, спосіб оборотного водопостачання установок вакуумування сталі, що включає підведення вихідної води на вакууматор установки вакуумування сталі, відвід нагрітої відпрацьованої води від вакууматора у відстійник для очищення і підведення відстояної очищеної води як вихідної знову на вакууматор [Указания и нормы технологического проектирования и технико-экономические показатели энергетического хозяйства предприятий черной металлургии. Металлургические заводы. Очистные сооружения и защита водоемов. -М.: 1981. - Т №14. - С.44]. У способі оборотного водопостачання установок вакуумування сталі, що заявляється, і прототипі збігаються наступні суттєві ознаки. Обидва способи включають підведення вихідної води на вакууматор установки вакуумування сталі, відведення відпрацьованої нагрітої води від вакууматора у відстійник для очищення і підведення очищеної води як вихідної знову на вакууматор. Аналіз технічних властивостей прототипу, обумовлених його ознаками, показує, що одержанню очікуваного технічного результату при використанні прототипу для забезпечення оборотного водопостачання установок вакуумування сталі перешкоджають наступні причини. Технологічний процес вакуумування сталі циклічний: протягом години роботи установки вакуумування сталі, що здійснює відкачування з розплаву шкідливих газів, становить близько 20 хвилин. При цьому робоче середовище вакууматора установки вакуумування сталі насичується шкідливими газами і значною кількістю твердих завислих частинок розміром, в основному, менш 1мкм. Розрахункова інтенсивність витрат води для забезпечення працездатності одного вакууматора досить велика і становить 700-2200м3/годину. Від вакууматора в систему оборотного водопостачання для охолодження і просвітлення у відстійнику відводиться вода, нагріта до 50°С. Відпрацьована вода від вакууматорів характеризується наявністю в ній дуже високодисперсних твердих завислих частинок, що ускладнює просвітлення її у спорудах відстійного типу. У відстояній воді, що знову подається на вакууматор, кількість твердих завислих речовин розміром менше 1мкм перебуває в межах до 100мг/л, що негативно впливає на роботу вакууматора і знижує ефективність вакуумування сталі. В основу об’єкта, що заявляється, поставлено задачу створити такий спосіб оборотного водопостачання установок вакуумування сталі, у якому удосконалення шляхом введення нових операцій та умов здійснення операцій, дозволило б при використанні способу забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності вакуумування сталі. Спосіб оборотного водопостачання установок вакуумування сталі, що заявляється, включає підведення вихідної води на вакууматор установки вакуумування сталі, відведення відпрацьованої нагрітої води від вакууматора у відстійник для очищення і підведення очищеної води як вихідної знову на вакууматор. Перед підведенням очищеної води на вакууматор її фільтрують на фільтрувальній станції, яку формують з напірних фільтрів з зернистим фільтруючим завантаженням, діаметр зернин якого зменшується зверху вниз по напрямку потоку води, що фільтрується. При цьому робочий тиск на вході фільтрувальної станції підтримують на рівні 0,300,40МПа при перепаді тиску на фільтрувальної станції 0,04-0,12МПа для розрахункової продуктивності. Після досягнення в процесі фільтрації заданої тривалості циклу фільтрування фільтри по черзі переводять у режим очищення, при якому на першому етапі у фільтруюче завантаження знизу нагору проти напрямку потоку води, що фільтрується, подають стиснене повітря для барботування фільтруючого матеріалу, потім на другому етапі подають воду для вимивання відфільтрованих твердих частинок. Отриманий з фільтрувальної станції фільтрат спочатку подають на охолодження в градирню і потім знову на вакууматор установки вакуумування сталі. В окремих випадках реалізації спосіб оборотного водопостачання установок вакуумування сталі, що заявляється, характеризується наступними відмітними від прототипу ознаками: - як зернисте фільтруюче завантаження в напірних фільтрах фільтрувальної станції використовують двошарове завантаження з антрациту з діаметром зернин, переважно, 2,5-5,0мм і кварцового піску з діаметром зернин, переважно, 1,0-1,8мм; - при очищенні кожного фільтра фільтрувальної станції спочатку на першому етапі у фільтруюче завантаження знизу нагору протягом 10-15 хвилин подають стиснене повітря з інтенсивністю 10-14л/(с.м2) на 1м2 робочої площі завантаження, а потім на другому етапі протягом 10-15 хвилин подають воду з інтенсивністю 1014л/(с.м2) на 1м2 робочої площі завантаження. При використанні способу оборотного водопостачання установок вакуумування сталі, що заявляється, забезпечується досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності вакуумування сталі. Між сукупністю суттєвих ознак способу, що заявляється, і технічним результатом, який досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв’язок. Фільтрування відстояної води перед підведенням її на вакууматор з використанням фільтрувальної станції, яку формують з напірних фільтрів з зернистим фільтруючим завантаженням, діаметр зернин якої зменшується зверху вниз за напрямком потоку води, що фільтрують, і підтримування робочого тиску на вході фільтрувальної станції на рівні 0,30-0,40МПа при перепаді тиску на фільтрувальній станції 0,04-0,12МПа для розрахункової продуктивності забезпечує фільтрування на підвищених швидкостях через шар завантаження відносно великої висоти при спрямуванні потоку води, яку фільтрують, від крупних зернин завантаження до дрібних зернин. Це запобігає утворенню поверхневого шару осаду з великим опором і сприяє підвищенню затримуючої здатності завантаження при фільтруванні води з дуже дрібними завислими частинками, розміром меншим 1мкм. Формування фільтрувальної станції з окремих напірних фільтрів дозволяє після досягнення в процесі фільтрації заданої тривалості циклу фільтрування по черзі переводити фільтри в режим очищення при забезпеченні сталості заданої продуктивності фільтрувальної станції в оборотному водопостачанні установок вакуумування сталі і заданого перепаду тиску на фільтрувальній станції. Подача на першому етапі режиму очищення фільтрів стисненого повітря у фільтруюче завантаження знизу нагору для барботування зернистого фільтруючого матеріалу сприяє відділенню зернин фільтруючого завантаження від конгломератів, утворених цими зерниними та осаджених на них дуже дрібних завислих частинок, а також попередньому відділенню осаджених дрібних частинок від зернин завантаження. Наступна подача води під тиском на другому етапі режиму очищення забезпечує вимивання відфільтрованих дрібних твердих частинок і ефективне очищення зернистого фільтруючого матеріалу саме від високодисперсних твердих частинок. При цьому завислі у водному середовищі зернини фільтруючого матеріалу через різну щільність і різну площу поперечного перерізу розподіляються по висоті завантаження з послідовним зменшенням їхнього діаметра зверху вниз. Після припинення подачі промивної води зернини фільтруючого матеріалу осаджуються з утворенням зернистого фільтруючого завантаження, діаметр зернин якого послідовно зменшується зверху вниз по напрямку потоку води, що фільтрують. Це запобігає утворенню поверхневого шару осаду з великим опором і сприяє підвищенню затримуючої здатності завантаження при фільтруванні води з дуже дрібними частинками, розміром меншим 1мкм. Подача отриманого з фільтрувальної станції фільтрату на охолодження в градирню забезпечується заданим робочим тиском на вході фільтрувальної станції та сприяє подальшому охолодженню фільтрату і його дегазації перед подачею на вакууматор. Завдяки вищезазначеному якість води, що знову подається в оборотне водопостачання установок вакуумування сталі, буде наближена до якості вихідної води і кількість твердих речовин у ній розміром меншим 1мкм буде значно зменшена, що дозволить підвищити ефективність вакуумування сталі. Зазначений робочий діапазон тиску на вході фільтрувальної станції на рівні 0,30-0,40МПа, діапазон перепаду тиску на фільтрувальній станції 0,04-0,12МПа для розрахункової продуктивності, кращій діаметр зернин антрациту і кварцового піску у двошаровому завантаженні, тривалість і інтенсивність подачі повітря і води на 1м2 робочої площі завантаження при поетапному очищенні кожного фільтра фільтрувальної станції визначені експериментально і сприяють подальшому підвищенню затримуючої здатності фільтруючого завантаження при фільтруванні води з дуже дрібними завислими частинками, розміром меншим 1мкм, на підвищених швидкостях в оборотному водопостачанні установоквакуумування сталі. Спосіб оборотного водопостачання установок вакуумування сталі здійснюється так. Для забезпечення фунціонування установок вакуумування сталі на них подається вихідна охолоджена вода. Гаряча забруднена вода від вакууматорів установок вакуумування по самопливних трубопроводах надходить у резервуар і насосами перекачується на просвітлення в радіальний відстійник. Просвітлена вода після радіального відстійника направляється самопливом по трубопроводу та збирається в резервуарі просвітленої води. Перед підведенням відстояної води знову на вакууматор її фільтрують на фільтрувальній станції, яку формують з напірних фільтрів з зернистим фільтруючим завантаженням. У конкретному прикладі для забезпечення розрахункової продуктивності оборотного водопостачання установок вакуумування сталі, наприклад, 2100м3/год, фільтрувальну станцію формують з 10 паралельно змонтованих фільтрів ФН-3000М і ФН-3400М продуктивністю 180 і 230м3/год відповідно. Як фільтруючі матеріали в цих фільтрах при двошаровому завантаженні використовують антрацит з діаметром зернин, переважно, 2,5мм для верхнього шару і кварцовий пісок з діаметром зернин, переважно, 1,8мм для нижнього шару. Висота шарів антрациту і кварцового піску по 1100мм. Діаметр зернин завантаження послідовно зменшується зверху вниз по напрямку потоку води. Відстояна вода насосами подається на фільтрувальну станцію. Робочий тиск на вході фільтрувальної станції підтримують на рівні 0,40МПа при перепаді тиску на фільтрувальній станції 0,05МПа для розрахункової продуктивності. Середня швидкість фільтрування становить 26м/год. Після досягнення в процесі фільтрації заданої тривалості циклу фільтрування фільтри по черзі переводять у режим очищення. При очищенні кожного фільтра спочатку на першому етапі у фільтруюче завантаження знизу нагору протягом 10 хвилин подають стиснене повітря з інтенсивністю 10л/(с.м2) на 1м робочої площі завантаження для барботування зернистого фільтруючого матеріалу. Потім на другому етапі протягом 10 хвилин подають воду з інтенсивністю 10л/(с.м2) на їм робочої площі завантаження для вимивання відфільтрованих твердих частинок. При цьому завислі у водному середовищі зернини фільтруючого матеріалу, через різну щільність і різну площу поперечного перерізу, розподіляються по висоті завантаження з послідовним зменшенням їхнього діаметра зверху вниз. Після припинення подачі промивної води зернини фільтруючого матеріалу осаджуються з утворенням зернистого фільтруючого завантаження, діаметр зернин якого послідовно зменшується зверху вниз по напрямку потоку води, яку фільтрують. Очищений фільтр знову підключають до фільтрувальної станції, забезпечуючи заданий перепад тиску на фільтрувальній станції. Отриманий з фільтрувальної станції фільтрат спочатку подають на охолодження в градирню і потім насосами повертають на вакууматор установки вакуумування сталі. Очищена у фільтрувальній станції вода, яку подають на вакууматор установки вакуумування сталі, містить усього 40мг/л твердих завислих частинок (замість 100мг/л), що сприяє поліпшенню роботи вакууматора і підвищує ефективність вакуумування сталі.