Спосіб сухого очищення доменного газу

1. Спосіб сухого очищення доменного газу, що включає відведення доменного газу від доменної печі, грубе очищення доменного газу в сухому пиловловлювачі, подальше тонке очищення доменного газу в рукавних фільтрах, в яких використовують імпульсну регенерацію рукавів рукавного фільтра стиснутим газом, і подальше використання очищеного доменного газу для виробництва електричної енергії, який відрізняється тим, що після грубого очищення доменного газу в сухому пиловловлювачі вимірюють температуру доменного газу, і при підвищеній температурі доменного газу відносно її встановленого значення доменний газ охолоджують водою до температури, яка не перевищує встановлене значення, але є не меншою температури точки роси, при цьому воду розпилюють в потоці доменного газу, в будь-якому C2 2 (11) 1 3 ня від пилу. Очищення доменного газу від пилу за допомогою води значно знижує енергію доменного газу, що в свою чергу зменшує кількість кіловатгодин електричної енергії, що виробляють за допомогою ГУБТ. Незважаючи на підігрівання очищеного доменного газу тепловою енергією, яку відбирають з поверхні кожуха доменної печі, теплові втрати доменного газу лишаються значними і втрачаються з парою води. При відсутності таких значних втрат теплової енергії доменним газом, теплову енергію, що відбирають з поверхні кожуха доменної печі, можна було б використати більш раціонально. Окрім того, наявність великої кількості обладнання (теплообмінників та трубопроводів), потрібного для здійснення вказаного способу очищення доменного газу, забезпечує велику матеріаломісткість обладнання. Використання великого об'єму води та безпосередній контакт з брудним доменним газом забезпечує хімічну ерозію металевих деталей обладнання, що значно знижує їх ресурс роботи. Найбільш близьким є спосіб сухого очищення доменного газу, який включає відведення доменного газу від доменної печі, грубе очищення доменного газу в сухому пиловловлювачі, подальше тонке очищення доменного газу в рукавних фільтрах, в яких використовують імпульсну регенерацію рукавів рукавного фільтра стиснутим газом, і подальше використання очищеного доменного газу для виробництва електричної енергії за допомогою газової утилізаційної безкомпресорної турбіни (ГУБТ) [2]. Недоліком цього способу також є низький ресурс роботи обладнання, оскільки при реалізації вказаного способу не передбачено зменшення температури відхідних доменних газів, в тому випадку, коли їх температура перевищує допустимі значення. (Тобто, перевищує 200 °С.) Наднормове перевищення температури, перш за все, зменшує ресурс роботи рукавних фільтрів тонкого очищення доменного газу. При температурі, яка перевищує допустимі значення, можливе пропалювання тканини рукавів рукавного фільтра, пропалювання корпусу рукавного фільтра, трубопроводів доменного газу, корпусів іншого обладнання, перегрівання та виведення з ладу ГУБТ, оскільки доменний газ у своєму складі містить молекули кисню. Температура доменного газу може сягати 700 °С. Таку температуру не витримає сама тканина рукавів рукавного фільтра. До того ж висока концентрація пилу в доменному газі, котрий надходить до тканини рукавів рукавного фільтра, є завеликою, що обумовлено недостатнім грубим очищенням доменного газу в сухому пиловловлювачі. Це також зменшує ресурс роботи рукавних фільтрів. В основу винаходу поставлена задача, шляхом вдосконалення способу сухого очищення доменного газу, збільшити ресурс роботи обладнання, потрібного для здійснення способу сухого очищення доменного газу. 1. Поставлена задача вирішується тим, що в способі сухого очищення доменного газу, який включає відведення доменного газу від доменної 95120 4 печі, грубе очищення доменного газу в сухому пиловловлювачі, подальше тонке очищення доменного газу в рукавних фільтрах, в яких використовують імпульсну регенерацію рукавів рукавного фільтра стиснутим газом, і подальше використання очищеного доменного газу для виробництва електричної енергії, новим є те, що після грубого очищення доменного газу в сухому пиловловлювачі вимірюють температуру доменного газу, і при підвищеній температурі доменного газу відносно її встановленого значення доменний газ охолоджують водою до температури, яка не перевищує встановлене значення, але є не меншою температури точки роси, при цьому воду розпилюють в потоці доменного газу, в будь-якому напрямку відносно напрямку потоку доменного газу, так, щоб краплини розпилюваної води не контактували з внутрішньою поверхнею встановленого об'єму, в котрому розпилюють воду, при цьому температуру точки випадіння роси визначають розрахунком в автоматичному, напівавтоматичному чи ручному режимах, додатково при цьому вимірюючи тиск доменного газу в встановленому об'ємі, температуру доменного газу після охолодження, середню швидкість потоку доменного газу через площину будь-якого вибраного поперечного перерізу встановленого об'єму, та контролюють повністю чи частково хімічний склад доменного газу, а об'єм води, що розпилюють в одиницю часу, потрібний для охолодження доменного газу, визначають розрахунком в автоматичному, напівавтоматичному чи ручному режимах, враховуючи виміряні значення, що використовувалися для вирахування температури точки випадіння роси, тиск доменного газу в встановленому об'ємі, температуру доменного газу до охолодження, температуру доменного газу після охолодження, середню швидкість потоку доменного газу через площину будь якого поперечного перерізу встановленого об'єму, та враховуючи повністю чи частково хімічний склад доменного газу. 2. Новим по п. 1 є те, що при очищенні доменного газу, в рукавному фільтрі, перед тим як спрямувати доменний газ до рукавів рукавного фільтра, доменний газ очищають, використовуючи ефект Коанда, шляхом встановлення штучних перепон потоку рухання доменного газу. На фіг. схематично зображено виконання способу сухого очищення доменного газу. Спосіб здійснюють наступним чином. Доменний газ з доменної печі 1, котрий має тиск 4-5 атмосфер, відводять за допомогою трубопроводу 2 в сухий пиловловлювач 3 для грубого очищення доменного газу від пилу. В сухому пиловловлювачі 3 знепилення доменного газу здійснюють на 60-80 %. Після цього доменний газ подають на рукавні фільтри 4 за допомогою трубопроводу 5. За допомогою рукавних фільтрів чи секцій одного рукавного фільтра 4 здійснюють тонке очищення доменного газу. Очищений доменний газ подають на газову утилізаційну безкомпресорну турбіну (ГУБТ) 6 за допомогою трубопроводу 7. За допомогою ГУБТ 6 виробляють електричну енергію. Імпульсну регенерацію рукавів рукавних фільтрів чи секцій одного рукавного фільтра 4 здійснюють азотом, 5 аргоном чи очищеним доменним газом, за допомогою станції газу регенерації 8 (фіг.). Регенерацію рукавів рукавних фільтрів 4 здійснюють почергово, відключаючи окремий рукавний фільтр 4 чи секцію рукавного фільтра 4 від потоку брудного доменного газу, використовуючи при цьому будь-які запірні пристрої. (На фіг. не вказано.) Відключення рукавних фільтрів 4 чи секцій рукавних фільтрів 4 здійснюють в автоматичному режимі через встановлені проміжки часу та/або при збільшенні різниці тиску між брудним та очищеним доменним газом відносно встановленої величини різниці тиску. Тиск брудного доменного газу в рукавному фільтрі 4, під час його регенерації, може залишатися незмінним, а може зменшуватися до атмосферного тиску, залежно від роботи запірних пристроїв та часу їх включення. Однак тиск газу регенерації рукавних фільтрів чи секцій одного рукавного фільтра 4 повинен перевищувати тиск брудного доменного газу в рукавному фільтрі чи секції рукавного фільтра 4, не менш ніж на чотири атмосфери. При тиску газу регенерації, меншому від чотирьох атмосфер, регенерація рукавів рукавних фільтрів 4 буде недостатньою, що призведе до значного зменшення ресурсу роботи тканин рукавних фільтрів 4. Доменний газ, що відводять з доменної печі 1, має досить високу температуру, що лежить в межах від 200 °С до 700 °С. Така висока температура доменного газу може призвести до руйнування всієї системи очищення доменного газу через пропалення рукавів рукавних фільтрів 4, трубопроводів, чи корпусів пристроїв системи очищення брудного газу. Через це, постійно вимірюють температуру доменного газу, що надходить з пиловловлювача 3 за допомогою датчика 9, і потім охолоджують доменний газ шляхом розпилювання води в потоці доменного газу за допомогою форсунки 10, в котру подають воду з станції води 11 (фіг.). Розпилювання води здійснюють в газопроводі 5, в будь-якому напрямку відносно напрямку потоку доменного газу, так, щоб краплини розпилюваної води не контактували з внутрішньою поверхнею газопроводу 5. (Напрямок потоку доменного газу в газопроводі 5 на кресл. 1 вказаний стрілками.) Охолодження доменного газу є водовипарювальним. Попадання крапель води на внутрішню поверхню газопроводу 5 призведе до налипання пилу на внутрішню поверхню газопроводу 5, що в кінцевому результаті може призвести до зменшення площі перерізу газопроводу 5, а то й взагалі до його закупорювання. Це значно зменшить ресурс роботи газопроводу 5. Доменний газ охолоджують до встановленої температури, котра звичайно не перевищує 200 °С. При цьому контролюють температуру доменного газу до охолодження за допомогою датчика 9. Однак охолоджувати температуру газу до низьких значень температури також не доцільно, оскільки в цьому випадку зменшується енергія доменного газу, що призведе до зменшення виробництва електричної енергії за допомогою ГУБТ 6. Доменний газ також недоцільно охолоджувати до температури точки випадіння роси. Попадання краплин води на внутрішню поверхню газопроводу 5 може призвести до зменшення площі перерізу 95120 6 газопроводу 5, а то й взагалі до його закупорювання, згідно наведених вище причин. Крім цього випадіння роси може призвести до закупорювання рукавів рукавних фільтрів 4. Щоб уникнути випадіння роси на внутрішню поверхню газопроводу 5, температуру точки випадіння роси визначають розрахунком в автоматичному, напівавтоматичному чи ручному режимах, додатково при цьому вимірюють тиск доменного газу в встановленому об'ємі за допомогою датчика тиску 12, температуру доменного газу після охолодження за допомогою датчика температури 13, та середню швидкість потоку доменного газу через площину будь-якого поперечного перерізу встановленого об'єму (площину перерізу газопроводу 5) за допомогою датчика швидкості потоку газу 14, а також повністю чи частково контролюють хімічний склад доменного газу за допомогою датчика чи датчиків 15. Всі розрахунки здійснюють за допомогою інформаційної системи 16, котрою може бути звичайний комп'ютер. Середня швидкість потоку доменного газу впливає на тиск доменного газу, і як наслідок, впливає на температуру точки випадіння роси. Хімічний склад доменного газу також впливає на значення температури точки випадіння роси. При цьому об'єм води, що розпилюють в одиницю часу, потрібний для охолодження доменного газу, визначають розрахунком в автоматичному, напівавтоматичному чи ручному режимах за допомогою інформаційної системи 16, враховуючи виміряні значення тиску доменного газу в встановленому об'ємі, температуру доменного газу до охолодження, температуру доменного газу після охолодження, середню швидкість потоку доменного газу через площину будь-якого поперечного перерізу встановленого об'єму, та враховуючи повністю чи частково хімічний склад доменного газу, що використовувалися для вирахування температури точки роси. Тобто об'єм води визначають, виходячи з виділеної теплової енергії доменного газу та маси доменного газу, котрий потрібно охолодити. Завдяки охолодженню доменного газу до температури, можливої для його сухого очищення, ресурс роботи системи очищення стає майже таким, як при очищенні звичайного забрудненого пилом повітря. Щоб додатково збільшити ресурс роботи рукавних фільтрів чи секцій рукавного фільтра 4, перед тим як, спрямувати доменний газ до рукавів рукавного фільтра 4, доменний газ очищають, використовуючи ефект Коанда, шляхом встановлення штучних перепон потоку рухання доменного газу. (На фіг. не вказано.) Штучні перепони можуть мати будь-яку форму, та можуть бути виготовлені з будь якого матеріалу (залізо, пластик, резина та ін.). Частина пилу, що повинна надходити до рукавів рукавного фільтра, осяде між штучними перепонами чи зсиплеться в бункер для пилу. Це зменшить забруднення пилом рукавів рукавного фільтра 4, і як наслідок, збільшить їх ресурс роботи. Таким чином, завдяки впровадженню вказаного способу, ресурс роботи системи очищення до 7 95120 менного газу буде не меншим від ресурсу роботи очисних систем забрудненого пилом повітря, з температурою навколишнього середовища. Приклад конкретного виконання. Спосіб випробуваний в дослідно-промислових умовах ОАО «Запоріжсталь» при очищенні доменного газу з доменної печі № 2, при кількості рукавних фільтрів 6 та потужності очисної системи 725 3 000 м /год. Тип фільтрувального матеріалу Nomex. Виділене газове навантаження на тканину 3 2 рукавних фільтрів - 1,17 м /м х хв. Середня частота регенерації рукавів - раз на годину. Регенерацію рукавів здійснювали стиснутим азотом. Запи3 леність доменного газу до очищення була 3,6 г/м , 3 після очищення - 5 мг/м . Середня температура доменного газу після охолодження його водою складала 160-180 °С. Для вимірювання температури доменного газу, тиску доменного газу, швидкості рухання доменного газу, контролю хімічного складу доменного газу використовували датчики, основані на різних фізичних принципах. Для роз Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 8 рахунку температури точки роси доменного газу та об'єму води, що потрібно було подати в зону охолодження доменного газу за секунду, використовували комп'ютер та відповідне програмне забезпечення. В рукавних фільтрах, перед рукавами рукавних фільтрів, в потоці брудного доменного газу були встановлені дві металеві штучні перепони. Ресурс роботи рукавів рукавних фільтрів, по проведеним дослідженням матеріалу рукавів рукавних фільтрів, складатиме не менше двох років. Мінімальний ресурс роботи металевих деталей системи очищення доменного газу, по проведеним дослідженням металу, складатиме не менше 25-30 років. Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР № 1027220, С21В 7/22, опубліковано 07.07.85. бюл. №25. 2. Авторське свідоцтво СРСР №1361175, С21В 7/22, B01D 46/02, опубліковано 23.12.87. бюл. №47. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601