Система очищення конвертерних газів

1. Система очищення конвертерних газів, що містить котел-охолоджувач з установленим у ниж C2 2 87566 1 3 Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве. - M., 1990. - С. 300, рис. 27.11), яка містить котел-охолоджувач, порожнистий скрубер з форсунковою системою зрошування, який встановлений у нижній частині опускного газоходу котла-охолоджувача, труби Вентури з системою зрошування, краплеуловлювач, димосос та газоходи. Крім того, система обладнана додатковим краплеуловлювачем, встановленим між основним краплеуловлювачем та димососом. До недоліків такої системи можна віднести надвеликі габарити скрубера, що, в свою чергу, обумовлює необхідність використання більших площ для розміщення системи. Крім того, така система відрізняється низькою ефективністю охолодження та очищення газів у скрубері перед трубами Вентури, що суттєво погіршує ефективність охолодження та очищення газів в усій системі в цілому. В основу винаходу, що заявляється, поставлено задачу створити таку систему очищення конвертерних газів, яка за рахунок удосконалень шляхом введення нових елементів та їхнього розташування дозволить забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності охолодження та очищення конвертерних газів, а також у зменшенні габаритів всієї системи в цілому. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в системі очищення конвертерних газів, яка містить котел-охолоджувач з установленим у нижній частині опускного газоходу котлаохолоджувача порожнистим скрубером, обладнаним форсунковою системою зрошування, щонайменше, одну трубу Вентури з системою зрошування, краплеуловлювач, димосос та газоходи, згідно з винаходом, порожнистий скрубер обладнаний перегородкою, яка розділяє його на опускну та піднімальну частини, при цьому перегородка виконана з Г-подібно з'єднаних пластин так, що кут між вертикальною та похилою пластинами становить 95-140°, форсунки системи зрошування встановлені в опускній і піднімальній частині скрубера, осі випускних отворів форсунок, установлених у піднімальній частині скрубера, орієнтовані паралельно вертикальній осі скрубера, в опускній частині скрубера осі випускних отворів форсунок, розташованих над похилою пластиною перегородки, орієнтовані паралельно цій пластині, а осі випускних отворів інших форсунок, установлених в опускній частині скрубера, орієнтовані паралельно вертикальній осі скрубера. Крім того, у піднімальній частині скрубера відстань від вертикальної пластини перегородки до стінки скрубера становить 0,3-0,5 ширини скрубера. При цьому факели форсунок, установлених у піднімальній частині порожнистого скрубера, яка обмежена перегородкою, спрямовані проти напряму руху потоку газів, а факели форсунок, установлених в опускній частині порожнистого скрубера, спрямовані за напрямом руху потоку газів. В окремих випадках виконання системи, що заявляється, форсунки системи зрошування замість піднімальної частини порожнистого скрубера можуть бути розміщені в газоході, який з'єднує 87566 4 порожнистий скрубер з, щонайменше, однією трубою Вентури. Залежно від конкретних умов у системі, що заявляється, може бути встановлена як одна труба Вентури, так і дві чи більше. Обладнання порожнистого скрубера перегородкою, яка розділяє його на опускну та піднімальну частини, виконання цієї перегородки з Гподібно з'єднаних пластин так, що кут між вертикальною та похилою пластинами становить 95140°, встановлення форсунок системи зрошування в опускній і піднімальній частині скрубера, орієнтація осей випускних отворів форсунок, установлених у піднімальній частині скрубера, паралельно вертикальній осі скрубера проти напряму руху потоку газу, орієнтація в опускній частині скрубера осей випускних отворів форсунок, розташованих над похилою пластиною перегородки, паралельно цій пластині та орієнтація осей випускних отворів інших форсунок, установлених в опускній частині скрубера, паралельно вертикальній осі скрубера за напрямом руху потоку газів дозволяє конструктивно просто організувати роботу скрубера в режимі прямотоку та протитоку, підвищити ступінь охолодження та очищення газів у скрубері, здійснити попередню підготовку газів перед очищенням у, щонайменше, одній трубі Вентури, що в цілому забезпечує підвищення ефективності охолодження та очищення конвертерних газів при зменшенні габаритів скрубера та системи в цілому. У системі, що заявляється, за рахунок забезпечення в скрубері режимів прямотоку та після нього протитоку досягається збільшення коефіцієнтів теплообміну, що забезпечує збільшення теплознімання від скрубера, а це, у свою чергу, дозволяє зменшити його габарити без зниження ефективності охолодження та очищення газів, а відповідно, розмістити скрубер у стиснутих умовах при реконструкції системи газоочищення конвертерних цехів, що і забезпечує зменшення габаритів системи, яка заявляється, в цілому. Обладнання порожнистого скрубера перегородкою та виконання перегородки з Г-подібно з'єднаних пластин так, що кут між вертикальною та похилою пластинами становить 95-140°, дозволяє розділити скрубер, утворюючи опускну частину скрубера з організацією низхідного потоку газів та піднімальну частину скрубера з організацією висхідного потоку газів, а також конструктивно просто організувати всередині скрубера зміну напряму руху потоку газів під час обгинання Г-подібної перегородки, що підвищує ефективність уловлювання крапель рідини, яка зрошує, і великих частинок пилу та сприяє підвищенню ефективності охолодження та очищення газів при зменшенні габаритів скрубера. Г-подібне з'єднання пластин перегородки так, що кут між вертикальною та похилою пластинами становить менше 95°, призводить до утворення в скрубері додаткового гідравлічного опору. Крім того, з'єднання під такими кутами призведе до прямого потрапляння факела зрошування, що, в свою чергу, обумовить руйнування верхньої (похилої) пластини, а отже, і перегородки в цілому. Г-подібне з'єднання пластин перегородки так, що кут між вертикальною та похилою пластинами 5 становить більше 140°, не дозволяє встановлювати таку перегородку в порожнистому скрубері без збільшення його габаритів, а також без зміни оптимального співвідношення низхідного та висхідного потоків газів. Організація в опускній частині скрубера низхідного потоку газів, орієнтація в опускній частині порожнистого скрубера випускних отворів форсунок, розташованих над похилою пластиною перегородки, паралельно цій пластині та орієнтація осей випускних отворів інших форсунок, установлених в опускній частині скрубера, паралельно вертикальній осі скрубера за напрямом руху потоку газів забезпечує роботу скрубера в режимі прямотоку, очищення газів від великих частинок пилу та їхнє інтенсивне охолодження. При цьому орієнтація випускних отворів форсунок, розташованих над похилою пластиною перегородки, паралельно цій пластині сприяє повному перекриттю потоку газів струменями рідини, що зрошує, над перегородкою та забезпечує змивання з Г-подібної перегородки на поверхні її похилої пластини частинок пилу, які осіли на пластині. Організація у піднімальній частині скрубера висхідного потоку газів під час обгинання Гподібної перегородки та орієнтація випускних отворів форсунок системи зрошування паралельно вертикальній осі скрубера проти напряму руху потоку газів забезпечує роботу скрубера в режимі протитоку, а за рахунок збільшення різниці швидкостей газів і крапель рідини, що зрошує, забезпечується додаткова коагуляція частинок пилу, підвищення ефективності їхнього уловлювання, а також підготовка газів перед їхнім очищенням у трубах Вентури. У піднімальній частині скрубера забезпечується ефективне охолодження газів, оскільки в режимі протитоку досягаються більш високі значення коефіцієнтів теплообміну. Крім того, завдяки спрямуванню крапель рідини, що зрошує, назустріч газокрапельному потоку, який піднімається вгору, відбувається уловлювання та коагуляція забруднених крапель рідини, що, в свою чергу, зменшує краплевинесення зі скрубера, запобігає заростанню труб Вентури, забезпечує підвищення експлуатаційної надійності їхньої роботи, а це сприяє підвищенню ефективності охолодження та очищення конвертерних газів в усій системі в цілому. Відстань, яка заявляється між вертикальною пластиною перегородки та стінкою скрубера в його піднімальній частині і яка становить 0,3-0,5 ширини скрубера, забезпечує найбільш оптимальне співвідношення між низхідним і висхідним потоками газів, підтримання якого обумовлюється тим, що об'єм газів в піднімальній частині скрубера зменшується за рахунок їхнього попереднього охолодження в опускній частині, що при забезпеченні високої ефективності очищення та охолодження конвертерних газів дозволяє зменшити габарити скрубера, а отже, і габарити системи, що заявляється, в цілому. При відстані між вертикальною пластиною перегородки та стінкою скрубера в його піднімальній частині меншій за 0,3 ширини скрубера порушується оптимальне співвідношення між низхідним і 87566 6 висхідним потоками газів, відбувається збільшення швидкості газів та збільшення гідравлічного опору в піднімальній частині скрубера, що призводить до збільшення краплевинесення зі скрубера та до погіршення роботи труб Вентури. При відстані між вертикальною пластиною перегородки та стінкою скрубера в його піднімальній частині більшій за 0,5 ширини скрубера також відбувається порушення оптимального співвідношення між низхідним і висхідним потоками газів, збільшення гідравлічного опору в опускній частині скрубера, що призводить до зниження ефективності охолодження та очищення конвертерних газів. Суть винаходу, що заявляється, пояснюється кресленнями, на яких представлено: - Фіг.1 - принципова схема системи очищення конвертерних газів; - Фіг.2 - скрубер системи очищення конвертерних газів. Система очищення конвертерних газів містить кисневий конвертер 1, котел-охолоджувач 2, порожнистий скрубер 3, який встановлений у нижній частині опускного газоходу котла-охолоджувача 2 та обладнаний форсунковою системою зрошування, дві труби Вентури 4, обладнані системою зрошування (на кресленні не показана), краплеуловлювач 5, димосос 6, димар 7 та з'єднувальні газоходи 8, 9, 10, 11. Для роботи порожнистого скрубера 3 у режимі прямотоку та протитоку в ньому установлена Гподібна перегородка 12, яка розділяє скрубер 3 на опускну частину 13 і піднімальну частину 14. Гподібна перегородка 12 виконана з Г-подібно з'єднаних пластин так, що кут між вертикальною та похилою пластинами становить 95-140° (у конкретному прикладі 120°). При цьому вільний край похило орієнтованої пластини Г-подібної перегородки 12 з'єднаний зі стінкою порожнистого скрубера 3, чим забезпечується розподіл порожнистого скрубера 3 на опускну частину 13 і піднімальну частину 14. При цьому Г-подібна перегородка 12 у скрубері 3 розміщена так, що в піднімальній частині 14 скрубера 3 відстань від вертикальної пластини перегородки 12 до стінки скрубера 3 становить 0,3-0,5 ширини (а) скрубера 3 (у конкретному прикладі 0,33). У конкретному прикладі виготовлення в порожнистому скрубері 3 габаритами в плані 4,5x4,5м2 та об'ємом 120м3 Г-подібна перегородка 12 установлена на відстані 1,5м (0,33 ширини скрубера 3) від стінки скрубера 3. Для подачі води на зрошування конвертерних газів у скрубері 3 установлені евольвентні форсунки. Форсунки системи зрошування скрубера 3 установлені в його опускній частині 13 та у його піднімальній частині 14, яка обмежена Г-подібною перегородкою 12. В опускній частині 13 скрубера 3 установлені дві групи форсунок 15 та 16, а в його піднімальній частині 14, яка обмежена Г-подібною перегородкою 12, установлені форсунки 17. Для забезпечення повного перекриття перерізу опускної частини скрубера 3 установлені дві групи форсунок 15 та 16. Одна група форсунок 15 установлена так, що випускні отвори форсунок 15 орієнтовані паралельно вертикальній осі скрубера за напрямом руху потоку газів в опускній частині 7 13 скрубера 3. Інша група форсунок 16 установлена над похилою пластиною Г-подібної перегородки 12 так, що випускні отвори форсунок 16 орієнтовані паралельно цій похилій пластині. У піднімальній частині 14 скрубера 3, яка обмежена Г-подібною перегородкою 12, установлені форсунки 17, випускні отвори яких орієнтовані паралельно вертикальній осі скрубера проти напряму руху потоку газів в піднімальній частині 14 скрубера 3. В окремих випадках виготовлення системи, що заявляється, у піднімальній частині 14 скрубера 3 форсунки системи зрошування можуть не встановлюватися. У такому випадку форсунки системи зрошування з піднімальної частини 14 скрубера 3 переносяться та розміщуються в газоході 8, який з'єднує скрубер 3 з трубами Вентури 4 (такий варіант установки на кресленнях не показаний). При такій установці форсунок їхні випускні отвори орієнтовані проти напряму руху потоку газів в газоході 8. Очищення та охолодження конвертерних газів з використанням системи, що заявляється, здійснюється в такий спосіб. Забруднені гарячі гази, що відходять від конвертера 1, за допомогою димососа 6 проходять послідовно через котел-охолоджувач 2, порожнистий скрубер 3, установлений у нижній частині опускного газоходу котла-охолоджувача 2, труби Вентури 4, краплеуловлювач 5 та охолодженими і очищеними викидаються в атмосферу через димар 7. Охолоджені у котлі-охолоджувачі 2 конвертерні гази надходять в опускну частину 13 скрубера 3 і зрошуються з форсунок 15 та 16 потоком рідини, що забезпечує повне перекриття перерізу опускної частини 13 скрубера 3. При цьому напрям руху потоку рідиниз форсунок 15 співпадає з напрямом руху потоку газів в опускній частині 13 скрубера 3, а рух потоку рідини з форсунок 16, розташованих 87566 8 над похилою пластиною перегородки 12, спрямований паралельно похилій пластині перегородки 12. Конвертерні гази проходять по опускній частині 13 та, обгинаючи Г-подібну перегородку 12 (а саме її вертикально орієнтовану частину) і змінюючи напрям свого руху, висхідним потоком надходять у піднімальну частину 14 скрубера 3, де зрошуються з форсунок 16 потоком рідини, спрямованим назустріч руху газового потоку. У піднімальній частині 14 скрубера 3, яка обмежена Г-подібною перегородкою 12, забезпечується режим протитоку газу та рідини, що дозволяє здійснити підготовку газів перед очищенням у трубах Вентури 4, а за рахунок різниці швидкості газів і краплі, яка збільшується, забезпечується додаткова коагуляція частинок пилу та додаткове охолодження газу, оскільки в режимі протитоку досягаються більш високі значення коефіцієнтів теплообміну. У скрубері 3 за рахунок збільшення коефіцієнтів теплообміну забезпечується збільшення теплознімання від газового потоку, що дозволяє при високих показниках ефективності охолодження та очищення конвертерних газів зменшити його габарити та розмістити в стиснутих умовах конвертерних цехів при їхній реконструкції. Крім того, завдяки подаванню крапель рідини назустріч газокрапельному потоку, який піднімається вгору, відбувається уловлювання та коагуляція забруднених крапель рідини та забезпечується попередження їхнього потрапляння в труби Вентури 4, що забезпечує підвищення експлуатаційної надійності їх роботи (що перешкоджає їхньому "заростанню"). Використання системи очищення конвертерних газів, що заявляється, дозволяє забезпечити охолодження газів до 40-60°C, а також забезпечити очищення конвертерних газів від пилу до його залишкового вмісту 50мг/м3. 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 87566 Підписне 10 Тираж 28 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