Запыленность и температура газов

Вынос пыли газами из конвертора неравномерен. Особенно он велик в начальный период продувки при отсутствии или небольшом количестве наведенного шлака или в периоды присадки сыпучих. Количество пыли выносимое в единицу времени возрастает с интенсивностью продувки. Это оказывает существенное влияние на выбор скоростей потока газов в охладителе по условию эрозионного износа его поверхностей, а также на работоспособность систем газоочистки. На крупность пыли и ее состав оказывают влияние способ проведения кислородной продувки, время подачи присадок, а также способ отвода газов из конвертора. Расход кислорода при продувке постоянен. Уровень шума в первый период достигает 85 дБ по мере наведения шлака уровень шума снижается до. 12-20 дБ. Соответственно уменьшается и запыленность газов. Запыленность отходящих газов колеблется в пределах 40-1000 г/м³ в зависимости от технологии, периода продувки и состояния шлаковой фазы. Конвертерная пыль состоит в основном из окислов железа и содержит 60-65 % Fе, 2-6 % Мn, остальное SiO₂, СаО, Аl₂О₃ и другие окислы. Приблизительно 50-80 % частиц имеют размер менее 10^-6 м, что затрудняет очистку газов. При их значительном содержании в шихтовых материалах эти частицы могут уноситься потоком отходящих газов. В результате в период добавки шихтовых материалов (чаще всего извести) концентрация пыли увеличивается в два-четыре раза, резко возрастает и содержание SiO₂ и СаО в пыли. Образующие частицы пыли тем меньше, чем выше температура процесса, при которой образуются пары. В начале продувки (1300°С), отбираемая пыль состоит из сравнительно крупных частиц (0,5 мкм), когда температура ванны достигает 1600-1700°С, значительное количество частиц имеет размер 0,02-0,1 мкм.

Выбор системы очистки газа зависит от наличия воды в данном районе. При мокрой очистке капитальные затраты на 20%ниже, чем в случае использования электрофильтров, но эксплуатационные затраты в первые годы работы на 10-15 % выше. Это сопровождается ростом мощности и габаритов используемого оборудования, что усложняет его изготовление в соответствующих отраслях машнностроения, переход на бездожиговую систему отвода конвертерных газов существенно облегчает решение задачи.

При очистке в скруббере газы движутся по спирали сверху вниз. Содержащиеся в них частицы увлажняются, укрупняются и выпадают из газового потока. Из скруббера газы поступают в устройство для очистки - набор установленных вертикально труб Вентури, Поток газов проходит вдоль продольной оси каждой из труб Вентури и благодаря изменению направления и скорости движения, а также подаче воды во входную часть (соосно или перпендикулярно к потоку газа) или в пережим труб и происходящей при этом коагуляции частиц очищается от пыли. В циклонах под действием центробежных сил из потока газов выводится влага вместе со смоченными, укрупнившимися частицами пыли (шлам). Шлам удаляется во время профилактического обслуживания конвертеров или в процессе работы с помощью насосов. Такая система газоочистки называется мокрой. Перед дымососом отходящие газы после очистки имеют температуру 50-55°С и запыленность 0,02-0,1 г/м³ газа.

Система газоотводящего тракта с дожиганием отходящих конвертерных газов и использованием тепла во многом аналогичны. Конвертерные газы поступают в специальный ОКГ, называемый иногда также котлом-утилизатором. Он состоит из камина, имеющего подъемную радиационную и опускную конвективную ветви. На внутренней поверхности радиационной ветви газохода расположен экран из стальных трубок. Во избежание появления пара, ухудшения теплоотвода и прогара экрана температура воды не должна быть выше температуры кипения.

Вода с помощью насосов подается в бак-сепаратор, где при снижении давления образуется пар. В конвективной секции газохода расположены испарительные и экономайзерные поверхности нагрева обеспечивающие дальнейшее снижение температуры газа.

Довольно часто применяют и устройства для сухой очистки газа - электрофильтры. Принцип работы их заключается в том, что газ с пылью проходит через систему электродов, на. которые подан электрический потенциал. В электрическом поле, окружающем электроды, частицы пыли приобретают заряд и оседают на электроде, имеющем противоположный знак заряд. Электрофильтры позволяют уменьшить расход воды, но в этом случае потребуются специальные устройства для поддержаштя температуры и влажности очищаемых газов на уровне, обеспечиваю-щем эффективнзто очистку. Содержание пыли в очищенном газе составляет 0,1 г/м³ и более.

Тканевые фильтры снижают содержание пыли в газе до 0,01 г/м. Такая очистка из-за ряда причин (отсутствие достаточно надежных в работе тканей, необходимость поддержания перед фильтром заданной температуры газа и др.) не получила пока широкого распро­странения.

Вопросы для самоконтроля.

1.В какой период продувки вынос пыли газами из конвертора особенно велик?

2.Выход конвертерных газов имеет циклический характер и определяется в первую очередь скоростью выгорания …..

3.Два вида дутья в конверторном производстве

4.Два вида продувки конвертора

5.Два способа конверторного производства

6.Для чего в конвертор вводят раскислители?

7.Дутье, подаваемое в воздушную коробку, поступает в полость конвертора через ………………….

8.Как осуществляется загрузка и разгрузка конвертора?

9.Как предотвращают разрушение кирпичных труб после мокрой газоочистки?

10. Как умень­шают отложений пыли на лопатках и корпусе эксгаустера?

11. Какие устройства над горловиной конвертора сокращают окисление аыбрасываемых газов?

12. Кислородно-конвертерные шламы могут быть использованы в качестве ……………………..

13. Кислородно-конверторный процесс – это выплавка стали из ………………..

14. Кислородный конвертор представляет собой поворачивающийся на цапфах………………

15. Когда над горловиною конвертора появляется яркое пламя?

16. Конвертеры представляют собой ……………….

17. Кривая графика работы бездожиговой системы отвода конверторных газов

18. Мелкая пыль образуется за счет сублимации..............

19. Основной задачей в утилизации техногенных отходов является разработка процессов……………

20. Основной недостаток систем с дожиганием газов металлургического производства.

21. Основные операции конвертерного процесса

22. Основные элементы газоотводящего тракта кислородного конвертора

23. Основным шихтовым материалом кислородно-конверторного процесса является ………………

24. От какого параметра плавки в конверторе зависит крупность выносимой пыли?

25. Плавку начинают с загрузки в конвертор ………………

26. По способу отвода и выброса конвертерных газов в атмосферу газовые тракты кислородных конвертеров делят на (по α)

27. После достижения требуемого содержания углерода продувку завершают, металл через горловину конвертора сливают в ….

28. Почему образуются четыре цвета конверторного дыма

29. Почему шламы металлургической промышленности следует рассматривать как ценное техногенное сырье?

30. При каких температурах существуют четыре цвета конверторного дыма

31. При каком значении α конвертерный газ становиться взрывоопасным?

32. При отводе газов из конвертора без дожигания пыль: 1) крупная, темно-серая” 2) мелкая, черно-бурая.

33. При содержании пыли более 500 мг/м³ газ отходящий от конвертора имеет окраску: 1) темно-красную; 2) красную; 3) розовую; 4) серую.

34. При содержании пыли 100-150 мг/м³ газ отходящий от конвертора имеет окраску: 1) темно-красную; 2) красную; 3) розовую; 4) серую.

35. При содержании пыли 200-250 мг/м³ газ отходящий от конвертора имеет окраску: 1) темно-красную; 2) красную; 3) розовую; 4) серую.

36. При содержании пыли менее 70 мг/м³ газ отходящий от конвертора имеет окраску: 1) темно-красную; 2) красную; 3) розовую; 4) серую.

37. Радикальный метод сокращения выбросов бенз(а)пирена

38. С чем свидетельствует появление бурого дыма над горловиной конвертора?

39. Сосотав конверторного газа

40. Сущность конверторных процессов

41. Схема бездожиговой системы отвода конверторных газов

42. Три основные части конвертора

43. Утилизация отходов.

44. Характеристика системы отвода и выброса конвертерных газов с 0,11>α>0,15

45. Характеристика системы отвода и выброса конвертерных газов с 1>α>0

46. Характеристика системы отвода и выброса конвертерных газов с α>1

47. Четыре цвета конверторного дыма

48. Что такое α при характеристике сталеплавильных процессов?

49. Экологическая целесообразность внедрения кислородно-кон­вертерного процесса

50. Что происходит при продувке жидкого чугуна кислородом в конвертере?

51. Что содержат конверторные газы?

Мартенівський спосіб. Цей спосіб може бути кислим або основним. На металургійних заводах країни мартенівська сталь виробляється основним скрап-рудним процесом, металева шихта якого складається з 55-65% рідкого чавуну і 45-35% залізостального лому. Кислим мартенівським способом сталь виплавляють лише на деяких машинобудівних заводах. Мартенівський процес не може відбуватися без використання зовнішніх джерел тепла. Для опалення мартенівських печей використовується газоподібне чи рідке паливо – природний, коксовий і генераторний гази та мазут [4].

Одноканальна мартенівська піч (мал. 3) складається з верхньої будівлі (частина мартенівської

печі, що знаходиться над робочим майданчиком) та нижньої будівлі (частина мартенівської печі, що знаходиться під робочим майданчиком). До верхньої будівлі належить плавильний або робочий простір печі 1, який обмежений подом, відкосами, передньою та задньою стінками та склепінням; в торцях плавильного простору знаходяться головки печі 2, що служать для підведення палива і повітря та відводу продуктів згоряння; головки печі з’єднані за допомогою вертикальних каналів 3 з нижньою будівлею печі.

До нижньої будівлі печі належать: частина вертикальних каналів під робочою площею;

шлаковики 4, що служать для уловлювання часток пилу і шлаку з продуктів згоряння; регенератори 5 з регенеративними решітками, що служать для акумуляції тепла, яке виноситься продуктами згоряння, і для нагріву повітря (або повітря та газу); лежак 6, що служить для відводу продуктів згоряння і для відводу повітря (або повітря та газу); реверсивні і регулюючі клапани та заслони (шибери) 7, що служать для здійснення реверсування факела полум’я.

За мартенівськими печами знаходяться: котли-утилізатори 8, що служать для утилізації тепла відхідних продуктів згоряння; газоочисники 9 для очищення продуктів згоряння від пилу; димарі 10 для створення разом з димососами необхідного розрідження для евакуації продуктів згоряння з печі, розсіювання шкідливих викидів. Мартенівські печі симетричні за своєю конструкцією. Якщо ліва частина служить для відводу продуктів згоряння, то права частина – для підведення газу і повітря. При реверсуванні факела призначення лівої та правої частин печі змінюється навпаки. Реверсування факела проводять через 5-20 хв., залежно від періоду плавки і температури нагріву насадки регенераторів [ 3 ].

Суть процесу полягає в тому, шо металеву шихту в мартенівські печі завантажують завалочними машинами. При скрап-процесі спочатку завалюють брухт і вапняк, потім чавун, при скрап-рудному процесі – спочатку залізну руду та вапняк, а потім рідкий чавун. Чавун заливають з ковша по жолобу, що встановлюється у завальному вікні. Залежно від величини печі і ступеня механізації завалка триває від 2 до 3 годин. Одночасно з завалкою шихти в піч подають паливо і повітря (поперемінно через праві і ліві головки печі).

Підігрівання продуктів горіння забезпечує при згорянні палива в робочому просторі температуру близько 2000°С. При роботі на рідкому паливі регенератори підігрівають тільки повітря, а нафта або мазут подаються форсунками, що встановлені в каналах головок печей.

Процес одержання сталі в мартенівській печі поділяють на три періоди.

Перший період – плавлення – починається незабаром після початку завантаження. Після закінчення завантаження розплавлення відбувається інтенсивніше, бо зменшуються втрати тепла. Під час плавлення треба вводити в піч якнайбільшу кількість тепла. Це захищає метал від розчинення в ньому газів і надмірного окислення. Період плавлення характеризується окисними реакціями: окислюється кремній, марганець, залізо, фосфор. Одночасно утворюється велика кількість закису заліза FeO, який є основним окислювачем домішок – кремнію, марганцю, фосфору.

Другий період – окислення – характеризується енергійним окисленням вуглецю за рахунок FeO. Це окислення відбувається за реакцією:

FeO+C=Fe+CO-Q

Гази, що утворюються при цьому, намагаючись вирватися з ванни, приходять у стан кипіння, тому другий період плавки називається періодом кипіння. Вигоряння вуглецю триває 2-3 год.

Після одержання потрібного проценту вуглецю закінчується другий період плавки.

Третій період – розкислення. Мета розкислення та сама, що і при конверторному способі, ізастосовуються ті самі розкислювачі: феросиліцій, феромарганець, алюміній. Важчі розкислювачі завантажують прямо у піч, легші – у жолоб або в ківш. Іноді для перевірки розкисленості сталі роблять пробу. Застиглий розжарений кусок сталі кують; при поганій розкисленості виникають тріщини. Коли в мартенівській печі виплавляють леговану сталь, після розкислення в неї вводять легуючі елементи: феротитан, ферохром, висококремнистий феросиліцій та ін. Щоб одержати нікелеву сталь, вводять чистий нікель, феронікель чи нікелевий брухт.

Після закінчення плавки сталь випускають у ківш. Процес плавлення триває 5-8 год., при швидкісному сталеварінні строки зменшуються до 4,5-5,5 год. Найважливішим фактором

підвищення продуктивності мартенівських печей є впровадження нової прогресивної технології, насамперед застосування кисню в мартенівській плавці.

Кисень вводять при плавці двома способами: а) збагачуючи факел полум’я в період завалки і розплавлення шихтових матеріалів; б) продуваючи рідку ванну в період вигоряння вуглецю.

Застосування кисню підвищує продуктивність мартенівської плавки на 15-25%. Особливо ефективних результатів досягають у печах великої ємкості.

У мартенівських печах виплавляють якісну вуглецеву конструкційну та інструментальну сталь, а також низьколеговану і середньолеговану. Сталь, виплавлену в мартенівських печах, застосовують для виготовлення прокату та поковок. З неї роблять рейки, ресори, балки та інші деталі машин. Отже, головною перевагою мартенівського процесу є його універсальність, а недоліками є велика тривалість процесу та значні витрати палива [9].

зв’язку з цим в нашій країні та за її межами зупинено будівництво нових мартенівських цехів та печей, а нові заводи по виробництву сталі створюються шляхом будівництва киснево-конверторних цехів з агрегатами великої одиничної садки та високої річної продуктивності. Для футеровки кисневих конверторів використовуються основні вогнетриви. Переробний чавун та залізний брухт так само, як і в мартенівському процесі, є головними складовими металевої шихти для киснево-конверторного процесу. В залежності від кількості потрібного залізного брухту, якості флюсуючих матеріалів, інтенсивності продувки, способу розливання та інших факторів проводиться вибір оптимального хімічного складу переробного чавуну. При продувці чавуну киснем в конверторі утворюються дві зони: зона продувки, в якій окислюється більше заліза, і вдуваний кисень безпосередньо стикається з рідким металом; зона циркуляції, в якій відбувається окислення домішок за рахунок кисню, що потрапляє в метал в результаті розчинення в ньому окису заліза. Головним джерелом тепла киснево-конверторної плавки є тепло, що виділяється при окисленні вуглецю і кремнію: 40-45% хімічного тепла вноситься за рахунок окислення вуглецю та 25-30% – за рахунок окислення кремнію. В тепловому балансі першого періоду продувки (перші 5 хв.) основним джерелом тепла є тепло, що отримується від окислення кремнію (70-75%). При підвищених витратах металевої шихти, коли внаслідок значного переохолодження ванни окислення вуглецю уповільнюється, роль кремнію як основного теплоносія ще збільшується. Тривалість продувки ванни в кисневих конверторах складає всього 12-18 хв., тому для успішного здійснення десульфурації і дефосфорації металу необхідно використовувати якісне вапно, що має високу реакційну властивість, тобто здатність швидко розчинятися в шлаку. В кисневих конверторах виробляється вуглецева та легована сталь.

Механічні і технологічні властивості такої сталі за рядом показників вищі, ніж мартенівської сталі аналогічних марок. Типовий вміст шкідливих домішок в бесемерівській, мартенівській та киснево-конверторній сталі показано в табл. 3.2.3, з якої видно, що найменш чистою є бесемерівська сталь: в ній на 1 млн. атомів заліза припадає більше 4000 атомів шкідливих домішок. З урахуванням наявності домішок кольорових металів сумарна забрудненість металу різних способів виробництва приблизно складає (ат. ррm.): бесемерівська сталь – 5000, мартенівська – 2000, киснево-конверторна – 1900 [4].

Дата добавления: 2015-07-08