СИСТЕМА ОЧИСТКИ КОНВЕРТЕРНЫХ ГАЗОВ
SYSTEM OF CONVERTER GASES TREATMENT

Изобретение относится к системам мокрой очистки газов, отходящих от технологических агрегатов, и может быть использовано в металлургии, в частности в системах отвода и очистки конвертерных газов.
Известно устройство для очистки конвертерных газов (Авт. св. СССР №421348, МПК В01D 47/10, F23J 15/00, опубл. 30.03.1974, бюл. №12), содержащее последовательно соединенные с помощью газоходов котел-охладитель, полый скруббер с форсуночной системой орошения, трубы Вентури с системой орошения, каплеуловитель и дымосос.
Выполнение в таком устройстве котла-охладителя и полого скруббера в виде отдельно устанавливаемых агрегатов, соединенных отдельным газоходом, обуславливает усложнение такого устройства, а также конструкции всей системы очитки конвертерных газов в целом, приводя к ее громоздкости, увеличению занимаемых ею площадей. Это обуславливает невозможность размещения такого устройства в стесненных условиях действующих конвертерных цехов при их реконструкции. Кроме того, такое устройство характеризуется недостаточной эффективностью охлаждения и очистки конвертерных газов.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является система очистки конвертерных газов (Старк С.Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве. - М., 1990. - С.300, рис.27.11), содержащая котел-охладитель, полый скруббер с форсуночной системой орошения, который установлен в нижней части опускного газохода котла-охладителя, трубы Вентури с системой орошения, каплеуловитель, дымосос и газоходы. Кроме того, система оборудована дополнительным каплеуловителем, установленным между основным каплеуловителем и дымососом.
К недостаткам такой системы можно отнести большие габариты скруббера, что, в свою очередь, обуславливает необходимость использования больших площадей для ее размещения. Кроме того, такая система отличается низкой эффективностью охлаждения и очистки газов в скруббере перед трубами Вентури, что существенно ухудшает эффективность охлаждения и очищения газов всей системы в целом.
В основу изобретения поставлена задача создать такую систему очистки конвертерных газов, которая за счет усовершенствований путем введения новых элементов и их расположения позволит обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности охлаждения и очистки конвертерных газов, а также в уменьшении габаритов всей системы в целом.
Поставленная задача решается за счет того, что в системе очистки конвертерных газов, содержащей котел-охладитель с установленным в нижней части опускного газохода котла-охладителя полым скруббером, оборудованным форсуночной системой орошения, по меньшей мере, одну трубу Вентури с системой орошения, каплеуловитель, дымосос и газоходы, согласно изобретению полый скруббер оборудован перегородкой, которая разделяет его на опускную и подъемную части, при этом перегородка выполнена из Г-образно соединенных пластин так, что угол между вертикальной и наклонной пластинами составляет 95-140°, форсунки системы орошения установлены в опускной и подъемной части скруббера, оси выпускных отверстий форсунок, установленных в подъемной части скруббера, ориентированы параллельно вертикальной оси скруббера, в опускной части скруббера оси выпускных отверстий форсунок, расположенных над наклонной пластиной перегородки, ориентированы параллельно этой пластине, а оси выпускных отверстий остальных форсунок, установленных в опускной части скруббера, ориентированы параллельно вертикальной оси скруббера. Кроме того, в подъемной части скруббера расстояние от вертикальной пластины перегородки до стенки скруббера составляет 0,3-0,5 ширины скруббера.
При этом факелы форсунок, установленных в подъемной части полого скруббера, которая ограничена перегородкой, направлены против направления движения газового потока, а факелы форсунок, установленных в опускной части полого скруббера, направлены по направлению движения газового потока.
В отдельных случаях выполнения заявляемой системы форсунки системы орошения вместо подъемной части полого скруббера могут быть размещены в газоходе, соединяющем полый скруббер с, по меньшей мере, одной трубой Вентури. В зависимости от конкретных условий в заявляемой системе может быть установлена как одна труба Вентури, так и две или более.
Оборудование полого скруббера перегородкой, которая разделяет его на опускную и подъемную части, выполнение данной перегородки из Г-образно соединенных пластин так, что угол между вертикальной и наклонной пластинами составляет 95-140°, установка форсунок системы орошения в опускной и подъемной части скруббера, ориентация осей выпускных отверстий форсунок, установленных в подъемной части скруббера, параллельно вертикальной оси скруббера против направления движения потока газа, ориентация в опускной части скруббера осей выпускных отверстий форсунок, расположенных над наклонной пластиной перегородки, параллельно этой пластине и ориентация осей выпускных отверстий остальных форсунок, установленных в опускной части скруббера, параллельно вертикальной оси скруббера по направлению движения потока газов позволяет конструктивно просто организовать работу скруббера в режиме прямотока и противотока, повысить степень охлаждения и очистки газов в скруббере, осуществить предварительную подготовку газов перед очисткой в, по меньшей мере, одной трубе Вентури, что в целом обеспечивает повышение эффективности охлаждения и очистки конвертерных газов при уменьшении габаритов скруббера и системы в целом.
В заявляемой системе за счет обеспечения в скруббере режимов прямотока и после него противотока достигается увеличение коэффициентов теплообмена, что обеспечивает увеличение теплосъема от скруббера, а это, в свою очередь, позволяет уменьшить его габариты без снижения эффективности охлаждения и очистки газов, а соответственно разместить скруббер в стесненных условиях при реконструкции системы газоочистки конвертерных цехов, что и обеспечивает уменьшение габаритов заявляемой системы в целом.
Оборудование полого скруббера перегородкой и выполнение перегородки из Г-образно соединенных пластин так, что угол между вертикальной и наклонной пластинами составляет 95-140°, позволяет разделить скруббер, образуя опускную часть скруббера с организацией нисходящего потока газов и подъемную часть скруббера с организацией восходящего потока газов, а также конструктивно просто организовать в полости скруббера изменение направления движения потока газов при огибании Г-образной перегородки, что повышает эффективность улавливания капель орошающей жидкости и крупных частиц пыли и способствует повышению эффективности охлаждения и очистки газов при уменьшении габаритов скруббера.
Г-образное соединение пластин перегородки так, что угол между вертикальной и наклонной пластинами составляет менее 95°, приводит к образованию в скруббере дополнительного гидравлического сопротивления.
Кроме того, соединение под такими углами приведет к прямому попаданию факела орошения, что в свою очередь, обусловит разрушение верхней (наклонной) пластины, а следовательно, и перегородки в целом.
Г-образное соединение пластин перегородки так, что угол между вертикальной и наклонной пластинами составляет более 140°, не позволяет устанавливать такую перегородку в полом скруббере без увеличения его габаритов, а также без изменения оптимального соотношения нисходящего и восходящего потоков газов.
Организация в опускной части скруббера нисходящего потока газов, ориентация в опускной части полого скруббера выпускных отверстий форсунок, расположенных над наклонной пластиной перегородки, параллельно этой пластине, и ориентация осей выпускных отверстий остальных форсунок, установленных в опускной части скруббера, параллельно вертикальной оси скруббера по направлению движения потока газов, обеспечивает работу скруббера в режиме прямотока, очистку газов от крупных частиц пыли и их интенсивное охлаждение. При этом ориентация выпускных отверстий форсунок, расположенных над наклонной пластиной перегородки, параллельно этой пластине, способствует полному перекрыванию потока газов струями орошающей жидкости над перегородкой и обеспечивает смыв с Г-образной перегородки осевших на поверхности ее наклонной пластины частиц пыли.
Организация в подъемной части скруббера восходящего потока газов при огибании Г-образной перегородки и ориентация выпускных отверстий форсунок системы орошения параллельно вертикальной оси скруббера против направления движения потока газов обеспечивает работу скруббера в режиме противотока, а за счет увеличения разности скоростей газов и капель орошающей жидкости обеспечивается дополнительная коагуляция частиц пыли, повышение эффективности их улавливания, а также подготовка газов перед их очисткой в трубах Вентури.
В подъемной части скруббера обеспечивается эффективное охлаждение газов, поскольку в режиме противотока достигаются более высокие значения коэффициентов теплообмена. Кроме того, благодаря направлению капель орошающей жидкости навстречу поднимающемуся вверх газокапельному потоку происходит улавливание и коагуляция загрязненных капель жидкости, что, в свою очередь, уменьшает каплеунос из скруббера, способствует предотвращению зарастания труб Вентури, обеспечивает повышение эксплуатационной надежности их работы, а это способствует повышению эффективности охлаждения и очистки конвертерных газов во всей системе в целом.
Заявляемое расстояние между вертикальной пластиной перегородки и стенкой скруббера в его подъемной части, которое составляет 0,3-0,5 ширины скруббера, обеспечивает наиболее оптимальное соотношение между нисходящим и восходящим потоками газов, поддержание которого обуславливается тем, что объем газов в подъемной части скруббера уменьшается за счет их предварительного охлаждения в опускной части, что при обеспечении высокой эффективности очистки и охлаждения конвертерных газов позволяет уменьшить габариты скруббера, а следовательно, и габариты заявляемой системы в целом.
При расстоянии между вертикальной пластиной перегородки и стенкой скруббера в его подъемной части меньшем, чем 0,3 ширины скруббера, нарушается оптимальное соотношение между нисходящим и восходящим потоками газов, происходит увеличение скорости газов и увеличение гидравлического сопротивления в подъемной части скруббера, что приводит к увеличению каплеуноса из скруббера и к ухудшению работы труб Вентури.
При расстоянии между вертикальной пластиной перегородки и стенкой скруббера в его подъемной части большем, чем 0,5 ширины скруббера, также происходит нарушение оптимального соотношения между нисходящим и восходящим потоками газов, увеличение гидравлического сопротивления в опускной части скруббера, что приводит к снижению эффективности охлаждения и очистки конвертерных газов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлено:
- фиг.1 - принципиальная схема системы очистки конвертерных газов;
- фиг.2 - скруббер системы очистки конвертерных газов.
Система очистки конвертерных газов содержит кислородный конвертер 1, котел-охладитель 2, полый скруббер 3, который установлен в нижней части опускного газохода котла-охладителя 2 и оборудован форсуночной системой орошения, две трубы Вентури 4, оборудованные системой орошения (не показана), каплеуловитель 5, дымосос 6, дымовую трубу 7 и соединительные газоходы 8, 9, 10, 11.
2
3
Для работы полого скруббера 3 в режиме прямотока и противотока в нем установлена Г-образная перегородка 12, которая разделяет скруббер 3 на опускную часть 13 и подъемную часть 14. Г-образная перегородка 12 выполнена из Г-образно соединенных пластин так, что угол между вертикальной и наклонной пластинами составляет 95-140° (в конкретном примере 120°). При этом свободный край наклонно ориентированной пластины Г-образной перегородки 12 соединен со стенкой полого скруббера 3, чем обеспечивается разделение полого скруббера 3 на опускную часть 13 и подъемную часть 14. При этом Г-образная перегородка 12 в скруббере 3 размещена так, что в подъемной части 14 скруббера 3 расстояние от вертикальной пластины перегородки 12 до стенки скруббера 3 составляет 0,3-0,5 ширины (а) скруббера 3 (в конкретном примере 0,33). В конкретном примере изготовления в полом скруббере 3 с габаритами в плане 4,5×4,5 м и объемом 120 м Г-образная перегородка 12 установлена на расстоянии 1,5 м (0,33 ширины скруббера 3) от стенки скруббера 3.
Для подачи воды на орошение конвертерных газов в скруббере 3 установлены эвольвентные форсунки. Форсунки системы орошения скруббера 3 установлены в его опускной части 13 и в его подъемной части 14, которая ограничена Г-образной перегородкой 12. В опускной части 13 скруббера 3 установлены две группы форсунок 15 и 16, а в его подъемной части 14, которая ограничена Г-образной перегородкой 12, установлены форсунки 17.
Для обеспечения полного перекрывания сечения опускной части скруббера 3 установлены две группы форсунок 15 и 16. Одна группа форсунок 15 установлена так, что выпускные отверстия форсунок 15 ориентированы параллельно вертикальной оси скруббера по ходу движения газового потока в опускной части 13 скруббера 3. Другая группа форсунок 16 установлена над наклонной пластиной Г-образной перегородки 12 так, что выпускные отверстия форсунок 16 ориентированы параллельно этой наклонной пластине.
В подъемной части 14 скруббера 3, которая ограничена Г-образной перегородкой 12, установлены форсунки 17, выпускные отверстия которых ориентированы параллельно вертикальной оси скруббера против направления движения газового потока в подъемной части 14 скруббера 3.
В отдельных случаях изготовления заявляемой системы в подъемной части 14 скруббера 3 форсунки системы орошения могут не устанавливаться. В таком случае форсунки системы орошения из подъемной части 14 скруббера 3 переносятся и размещаются в газоходе 8, соединяющем скруббер 3 с трубами Вентури 4 (такой вариант установки на чертежах не показан). При такой установке форсунок их выпускные отверстия ориентируются против направления движения потока газов в газоходе 8.
Очистка и охлаждение конвертерных газов с использованием заявляемой системы осуществляется таким образом.
Загрязненные горячие газы, отходящие от конвертера 1, с помощью дымососа 6 проходят последовательно через котел-охладитель 2, полый скруббер 3, установленный в нижней части опускного газохода котла-охладителя 2, трубы Вентури 4, каплеуловитель 5 и охлажденными и очищенными выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 7.
Охлажденные в котле-охладителе 2 конвертерные газы поступают в опускную часть 13 скруббера 3 и орошаются из форсунок 15 и 16 потоком жидкости, обеспечивающим полное перекрытие сечения опускной части 13 скруббера 3. При этом направление движения потока жидкости из форсунок 15 совпадает с направлением движения потока газов в опускной части 13 скруббера 3, а движение потока жидкости из форсунок 16, расположенных над наклонной пластиной перегородки 12, направлено параллельно наклонной пластине перегородки 12.
Конвертерные газы проходят по опускной части 13 и, огибая Г-образную перегородку 12 (ее вертикально ориентированную часть) и изменяя направление своего движения, восходящим потоком поступают в подъемную часть 14 скруббера 3, где орошаются из форсунок 16 потоком жидкости, направленным навстречу движению газового потока.
3
В подъемной части 14 скруббера 3, ограниченной Г-образной перегородкой 12, обеспечивается режим противотока газа и жидкости, что позволяет осуществить подготовку газов перед очисткой в трубах Вентури 4, за счет увеличивающейся разности скорости газов и капель обеспечивается дополнительная коагуляция частиц пыли и дополнительное охлаждение газа, поскольку в режиме противотока достигаются более высокие значения коэффициентов теплообмена. В скруббере 3 за счет увеличения коэффициентов теплообмена обеспечивается увеличение теплосъема от газового потока, что позволяет при высоких показателях эффективности охлаждения и очистки конвертерных газов уменьшить его габариты и разместить в стесненных условиях конвертерных цехов при их реконструкции. Кроме того, благодаря подаче капель жидкости навстречу газокапельному потоку, поднимающемуся вверх, происходит улавливание и коагуляция загрязненных капель жидкости и обеспечивается предотвращение их попадания в трубы Вентури 4, что обеспечивает повышение эксплуатационной надежности их работы (предотвращение их «зарастания»). Использование заявляемой системы очистки конвертерных газов позволяет обеспечить охлаждение газов до 40-60°С, а также обеспечить очистку конвертерных газов от пыли до ее остаточного содержания 50 мг/м.