СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ПРИ ПОВЫШЕННОМ ДАВЛЕНИИ НА КОЛОШНИКЕ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
METHOD OF GAS CLEANING AT INCREASED PRESSURE ON BLAST-FURNACE MOUTH

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при очистке доменного газа при повышенном давлении газа на колошнике доменной печи и дальнейшее его использование.
3
Известен способ очистки газа при повышенном давлении на колошнике доменной печи и дальнейшее его использование, включающий предварительную сухую очистку газа в пылеуловителе и тонкую до 5 мг/м в рукавном фильтре, установленном параллельно мокрой газоочистке, состоящей из скруббера и регулируемых труб Вентури с каплеуловителем, и дальнейшим использованием энергии сжатого газа в ГУБТ для выработки электроэнергии и доохлаждением газа до нормы в скруббере [Мисава Д., Накано С., Идэ Х. Дзайре то пуросэку. 1990, т.3, №1, с.70].
Газодинамическое сопротивление сухого рукавного фильтра составляет 2,1 кПа (мокрой газоочистки 20 кПа), что позволяет увеличить выработку электроэнергии на 23% больше. При аварийных ситуациях на рукавном фильтре очистку газа осуществляют в мокрой газоочистке.
Недостатки этого известного способа очистки доменного газа и дальнейшего его использования следующие:
- для бесперебойной работы доменной печи и исключения потерь производства параллельно установлены две газоочистки сухого и мокрого типа с резким увеличением капитальных и эксплуатационных затрат;
- для функционирования мокрой газоочистки необходимо сооружение громоздких и энергоемких оборотных циклов водоснабжения и установок для обезвоживания шлама с целью его утилизации;
- для исключения повышения температуры газа выше допустимой для фильтрующей ткани рукавов (128°С) в пылеуловителе установлены душирующие водяные форсунки, а для исключения увлажнения и залипания гигроскопической ткани рукавов при поступлении холодного влажного газа в пылеуловителе установлены «нефтяные» форсунки для подогрева газа с автоматическими системами для их функционирования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки доменного газа и дальнейшее его использование, принятый за прототип и включающий предварительную сухую очистку в осевом циклоне с направляющими лопатками, полутонкую очистку и предварительное охлаждение в скруббере или в скрубберной секции, тонкую очистку и окончательное охлаждение в орошаемых водой трубах Вентури с регулируемым кольцевым зазором при перепаде давления до 25 кПа и сепарацию капельной влаги в каплеуловителе, пропускают чистый газ с содержанием паров воды 100% насыщения через дроссельную группу сухого типа и/или газорасширительную турбину и направляют в заводской распределительный газопровод для использования как топлива или редукционно-дроссельную группу сухого типа для использования в качестве топлива (Патент №2232821, опубл. 20.07.2004 г.).
Недостатком этого известного способа очистки доменного газа при повышенном давлении газа на колошнике доменной печи и дальнейшее его использование является высокий перепад давления для очистки газа до нормы (до 25 кПа) со снижением выработки электроэнергии в ГУБТ и использование на заключительном этапе очистки газа орошаемой трубы Вентури с регулируемым кольцевым зазором в режиме дроссельной группы, что требует повышенного расхода воды для охлаждения газа до нормативной температуры 40°С и установки каплеуловителя.
Техническим результатом настоящего изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа, снижение материалоемкости и энергопотребления на очистку и охлаждение газа и увеличение выработки электроэнергии при пропускании сжатого газа через ГУБТ.
3
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе очистки доменного газа при повышенном давлении на колошнике доменной печи и дальнейшее его использование, включающем предварительную сухую очистку газа в пылеуловителе, тонкую очистку газа, его охлаждение до оптимальной температуры в зависимости от давления на колошнике с насыщением парами воды до 100%, пропускание газа через газорасширительную турбину для выработки электроэнергии или пропускание его через редукционно-дроссельную группу сухого типа для использования в качестве топлива, тонкую нормативную очистку газа до 4 мг/нм осуществляют в сухом фильтре с керамическими фильтрующими элементами при давлении газа на колошнике 0,25-0,35 МПа и температуре газа до 900°С, а охлаждение газа с насыщением парами воды до 100% до температуры 60-65°С осуществляют в испарительном скруббере с последующим пропусканием через газорасширительную турбину или до 55-60°С с последующим пропусканием его через редукционно-дроссельную группу сухого типа.
Изобретение иллюстрируется технологической схемой для осуществления способа сухой очистки доменного газа при повышенном давлении на колошнике доменной печи и дальнейшее его использование, представленной на чертеже.
Способ осуществляют следующим образом.
3
Поступающий из доменной печи газ с рабочим абсолютным давлением на колошнике до 0,35 МПа очищают от крупной пыли в сухом пылеуловителе (1), производят тонкую нормативную очистку до 4 мг/м в сухом фильтре с керамическими элементами (2), охлаждают в испарительном скруббере (3) с насыщением парами воды до 100% в зависимости от рабочего давления на колошнике до 60-65°С и пропускают через газорасширительную турбину (4) для выработки электроэнергии или охлаждают до 55-60°С, пропускают через редукционно-дроссельную группу сухого типа (5) и направляют в распределительный газопровод (6) для использования как топлива.
Оптимальную температуру охлаждения газа в испарительном скруббере определяют исходя из абсолютного давления газа на колошнике доменной печи по формуле зависимости содержания паров воды в насыщенном газе от его температуры, на которые не влияют химический состав и давление газа (до Р<1,2 МПа) [В.Н.Ужов, А.Ю.Вальдберг. Очистка газов мокрыми фильтрами. Химия, Москва, 1972 Приложение III]:
1
3
где f - содержание паров воды в газе до РДГ сухого типа, г/м;
2
3
f - содержание паров воды в газе после РДГ сухого типа, г/м;
1
P - абсолютное давление газа до РДГ, МПа;
2
P - абсолютное давление газа после РДГ, МПа.
Зависимость содержания паров воды в газе (f) от температуры при 100% насыщении.
Таблица
t, °C
35
<b>40</b>
45
50
<b>55</b>
56
57
58
59
f, г/м<sup>3</sup>
47,3
<b>63,1</b>
84
111,4
<b>145</b>
156
165
175
185
t, °C
60
61
62
63
64
<b>65</b>
-
-
70
f, г/м<sup>3</sup>
196
209
222
235
249
<b>265</b>
-
-
361
3
3
3
3
Содержание влаги в сжатом газе при температуре 65°С составляет 0,265 кг/м (или 0,265:0,804=0,33 м паров воды на 1 м сжатого газа, где 0,804 кг/м - плотность паров воды при нормальных условиях), что позволяет увеличить объем пропускаемого через ГУБТ рабочего тела и выработку электроэнергии на 9-13%. При этом температура газа после ГУБТ вследствие адиабатического расширения и охлаждения составляет 10-30°С, т.е. будет ниже нормативной температуры 40°С, соответственно будет ниже содержание паров воды в газе и выше его качество как топлива.
3
В период работы ГУБТ (90-95%) времени РДГ закрыто. При остановке или отсутствии ГУБТ газ пропускается через РДГ сухого типа, расширяется и снижается его влагосодержание, которое не должно превышать нормативное, соответствующее температуре 40°С - 63,1 г/м.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
3
3
Пример 1. Доменная печь полезным объемом 1500 м работает при абсолютном давлении на колошнике 0,28 МПа, газодинамическое сопротивление тракта до РДГ - 0,005 МПа, давление в заводском распределительном газопроводе составляет 0,115 МПа, содержание паров воды в топливном газе должно соответствовать точке росы при 40°С - 63,1 г/м.
По формуле (1) находим:
1
P=0,28-0,005=0,275 МПа
1
2
1
2
3
F=f(P/P)=63,1(0,275/0,115)=150 г/м, что по табличным данным соответствует температуре точки росы - 55°С.
При пропуске газа через РДГ сухого типа при абсолютном давлении на колошнике 0,28 МПа охлаждение газа в испарительном скруббере должно осуществляться до 55°С.
3
3
Пример 2. Доменная печь полезным объемом 3200 м работает при абсолютном давлении на колошнике 0,35 МПа, газодинамическое сопротивление тракта до РДГ - 0,005 МПа, давление в заводском распределительном газопроводе составляет 0,115 МПа, содержание паров воды в топливном газе должно соответствовать точке росы при 40°С - 63,1 г/м.
По формуле (1) находим:
1
P=0,35-0,005=0,345 МПа
1
2
1
2
3
F=f(P/P)=63,1(0,345/0.115)=189,3 г/м, что по табличным данным соответствует температуре точки росы - 60°С.
При пропуске газа через РДГ сухого типа при абсолютном давлении на колошнике 0,35 МПа охлаждение газа в испарительном скруббере должно осуществляться до 60°С.
Способ полностью сухой очистки доменного газа в соответствии с изобретением позволяет:
- упростить систему для функционирования, исключив трубы Вентури с шламоуловителями, водоотделитель и каплеуловитель после РДГ мокрого типа, оборотный цикл водоснабжения и отделение для обезвоживания железоуглеродистых отходов для их утилизации; снизить капитальные вложения и эксплуатационные расходы на очистку от пыли и охлаждение газа в 2,5-3,0 раза;
- снизить перепад давления на газоочистке в 4-5 раз, что наряду с насыщением сжатого газа парами воды в испарительном скруббере при температуре 60-65°С обеспечит увеличение выработки электроэнергии в ГУБТ на 20-25% без затрат топлива и выбросов парниковых газов;
- при работе ГУБТ (90-95% рабочего времени) доменный газ будет поступать в распределительные газопроводы с содержанием влаги в 2-3 раза ниже нормативной с повышением его качества как топлива;
- при пропуске через РДГ сухого типа доменный газ будет поступать в распределительные сети с содержанием влаги, соответствующей нормативной при 40°С.