Источник: "Сталь" №12. 2006. с. 73-74
Производство стали в крупно- и среднетоннажных электросталеплавильных печах на металлургических и машиностроительных предприятиях Украины, России и СНГ в последние годы непрерывно возрастает. Реконструкция и модернизация действующих и строительство новых электропечей осуществляются по самым современным технологиям — с интенсификацией выплавки электростали за счет повышения мощности трансформаторов, увеличения интенсивности кислородной продувки, применения мощных газокислородных горелок, вдувания угольного порошка, внепечной обработки металла, предварительного подогрева металлошихты и других мероприятий. Реконструкция 100-т ДСП с участием зарубежных фирм "Даниэли", "Фукс Системтехник", "Фест Альпине", "SMS Demag" и др. проведена в электросталеплавильных цехах (ЭСПЦ) ОАО "Северсталь", ООО "Урал-сталь", ЗАО ММЗ "ИСТИЛ", Молдавского металлургического завода и других предприятий. Годовая производительность модернизированных 120 — 145-т печей увеличилась до 1,0 — 1,2 млн т жидкой стали, длительность плавки сократилась до 50 — 59 мин (ОАО "Северсталь"). Введена в эксплуатацию современная интенсифицированная 50-т электропечь в ОАО "Новороссметалл". Такая интенсификация процесса делает особенно актуальной проблему эффективного улавливания и очистки пылегазовыделений во все периоды плавки, так как ДСП — источники трудноулавливаемых выбросов. Полное улавливание пылегазовыделений определяется необходимостью как создания нормальных условий труда в цехах, так и защиты атмосферного воздуха, исключения "фонарных" выбросов — клубов бурого дыма над ЭСПЦ.
УкрГНТЦ "Энергосталь" разработаны и внедрены совмещенные системы газоотвода, улавливания и сухой очистки печных газов и неорганизованных выбросов крупно- и среднетоннажных электропечей, включающие: водоохлаждаемый газоотвод горячих технологических газов от свода печи, крышный зонт для улавливания потоков неорганизованных выбросов, сухие пылеуловители (рукавные фильтры с импульсной регенерацией), дымососы, систему газоходов, систему пылеуборки и окомкования пыли [I]. В совмещенной схеме горячие печные газы и холодные неорганизованные выбросы от крышного зонта смешиваются перед очисткой. Важный элемент совмещенной системы — крышный зонт для улавливания потоков неорганизованных выбросов электропечи. Институтом разработаны и проверены в промышленных условиях методики расчета тепловых пылегазовых потоков неорганизованных выбросов электропечей, методики проектирования и определения оптимальных конструкций и размеров крышных зонтов, объемов отсоса газовоздушной смеси от зонта для конкретных рабочих условий электропечи [2]. Для эффективного улавливания потоков неорганизованных выбросов размеры всасывающего проема зонта должны быть оптимальными, близкими к расчетному сечению теплового потока этих выбросов. Зонт должен проектироваться максимально "глубоким", емким, с учетом строительных конструкций кровли. Его конструкция в значительной степени зависит от конкретных условий, которые имеют особенное значение при реконструкции или устройстве новых систем улавливания неорганизованных выбросов в действующих ЭСПЦ.
Примерами успешной реализации разработок и проектов УкрГНТЦ "Энергосталь" являются реконструированные системы газоулавливания для 50-т печей с интенсивной кислородной продувкой в ЭСПЦ-2 ОАО "Днепроспецсталь" [2] и новой сверхмощной шахтной 145-т печи в ЭСПЦ ОАО "Северсталь" [2]. Объемы отсоса выбросов от зонтов в основные периоды плавки на этих печах составляют 300 — 450 и 1000 — 1200 тыс. м3/ч соответственно. Расчетные проектные объемы отсоса были подтверждены практическим опытом работы систем в наиболее напряженных производственных условиях. Потоки неорганизованных пылегазовых выбросов электропечей полностью улавливаются крышными зонтами и направляются на газоочистку без загрязнения рабочей зоны и выбросов в атмосферу.
К наиболее ответственным элементам совмещенной системы газоулавливания относятся пылеуловители — фильтры, обеспечивающие очистку выбросов до нормируемых концентраций. Современным мировым уровне в области очистки от пыли выбросов считается применение высокоэффективных рукавных фильтров с импульсной регенерацией, обеспечивающих очистку до остаточ¬ного пылесодержания 10 — 20 мг/м3.
Институтом разработаны, внедрены и освоены высокопроизводительные, эффективные, компактные рукавные фильтры с импульсной регенерацией, соответствующие по уровню фильтрам наиболее известных; специализированных зарубежных фирм |3 — 5|. Фильтры конструкции УкрГНТЦ "Энергосталь" имеют следующие преимущества: клапаны подачи сжатого воздуха на импульсную продувку характеризуются повышенным быстродействием и повышенной мощностью импульса, что обеспечивает интенсивную регенерацию фильтровального материала (в серийных фильтрах с импульсной регенерацией типа ФРИ, ФРКН, в фильтрах с обратной продувкой недостаточное быстродействие продувочных клапанов и малая мощность импульса регенерации делают невозможным эффективное применение плотных нетканых иглопробивных фильтровальных материалов, в связи с чем в указанных фильтрах используется, как правило, облегченная лавсановая ткань с более низкой степенью пылеулавливания);
изготовление рукавов из плотного материала типа полиэфирного фетра с каркасом из филаментных нитей обеспечивает высокую степень пылеулавливания и снижение остаточной концентрации пыли после очистки (по сравнению с фильтрами других конструкций). Многолетний опыт эксплуатации фильтров в ОАО "Днепроспецсталь", на Запорожском и Серовском заводах ферросплавов, Южмаше и других предприятиях показал, что фактическая концентрация пыли после очистки не превышает 10 - 20 мг/м3
удельная газовая нагрузка на фильтрующую поверхость в 1,5 — 2 раза превышает удельную газовую нагрузку в фильтрах ФРИ, ФРКН, ФРО и других конструкций; одностороннее верхнее крепление рукавов в отличие от двухстороннего (сверху и снизу) значительно упрощает эксплуатацию фильтров; замена рукавов с верхним креплением проста, нетрудоемкая и производится с кры¬ши фильтра через камеру чистого газа, без входа внутрь фильтра и контакта с запыленной и загазованной средой;
рукавные фильтры размещаются на открытом воздухе с укрытием только их верхней части (в отличие от фильтров ФРИ, ФРКН и других, которые по техническим условиям требуют размещения в отапливаемых зданиях);
для изготовления фильтров с импульсной регенерацией на опытном заводе института разработана и освоена современная технология; основные узлы и детали фильтра унифицированы и взаимозаменяемы, что позволяет комплектовать различные типоразмеры его в широком диапазоне производительности и исполнения.
Примером длительной и высокоэффективной работы рукавного фильтра с импульсной регенерацией является фильтр ФРИР-7000, введенный в эксплуатацию в 1989 г. в ЭСПЦ-2 "Днепроспецстали" за 50-т электропечью в составе разработанной институтом комплексной системы газоочистки. В течение 17 лет фильтр обеспечивает на¬дежную очистку выбросов до пылесодержания 10 — 20 мг/м-1. В процессе эксплуатации фильтр был реконструирован с увеличением площади фильтрации и производительности для дополнительного подключения двух соседних электропечей. Рукавные фильтры с импульсной регенерацией конструкции и изготовления УкрГНТЦ "Энергосталь" эффективно работают за агрегатами ковш-печь, за мало-и среднетоннажными электропечами на машиностроительных заводах, за мощными рудно-термическими ферросплавными электропечами на Запорожском, Стахановском и Серовском заводах ферросплавов и на многих других объектах.
С 1989 по 2005 г. институтом изготовлены и поставлены на предприятия металлургической, машинострои тельной и других отраслей промышленности Украины, России и стран СНГ более 70 рукавных фильтров с импульсной регенерацией разных типоразмеров. Например, такая система газоулавливания и газоочистки в настоящее время сооружается и вводится в эксплуатацию за электропечью (ДСП-30) вместимостью 30 т и агрегатом ковш-печь (АКП-30) в ЭСПЦ Литейно-прокатного завода (ГУП ЛПЗ) в г. Ярцево.
Отвод пылегазовыделений от ДСП-30 осуществляется по двум газовым трактам — от свода печи и крышного зонта. Технологические газы от четвертого отверстия в своде печи проходят по сводовому патрубку в водоохлаждаемую камеру дожигания, затем в экранированную водоохлаждаемую безбункерную пылеосадительную камеру, из нее по водоохлаждаемому газоходу и далее по неводоохлаждаемому газоходу подключаются к газоходу неорганизованных выбросов от крышного зонта. На газоходе печных газов в качестве искроуловителя устанавливается одиночный циклон. В водоохлаждаемом газоходе и общем, в котором смешиваются "горячие" газы ДСП-30 и АКП-30 и "холодные" неорганизованные выбросы от крышного зонта, а также аспирационный воздух от бункеров и трактов подачи легирующих добавок, температура дымовых газов снижается. В пылеосадительной камере и циклоне улавливаются крупная пыль, частицы шлака и недогоревшие частицы. Для улавливания неорганизованных выбросов предусматривается крышный зонт конструкции УкрГНТЦ "Энергосталь".
Газоходы технологических газов и неорганизованных выбросов от крышного зонта объединяются в общий газоход, который подводится к рукавному фильтру с импульсной регенерацией ФРИР-8500 с площадью фильтрации 8500 м2. В сборный подводящий газоход посредством бустерных дымососов также подаются технологические газы и аспирационный воздух от АКП-30 и аспирационной системы участка подачи легирующих добавок. Общая производительность системы составляет 750 тыс. м3/ч. Объем отсоса неорганизованных выбросов от зонта и технологических газов ДСП-30 регулируется клапанами, управляемыми электромеханическими приводами.
Для аварийного снижения температуры газов перед рукавным фильтром до температуры не более допустимой предусматривается аварийный подсос наружного воздуха с клапаном, работающим автоматически в зависимости от температуры газов перед фильтром. Очищенный газ после фильтра двумя параллельно установленными дымососами направляется в дымовую трубу.
Основные расчетные проектные параметры газов системы газоочистки ДСП-30 и АКП-30 в режиме максимальных выделений при кислородной продувке: Количество гаю» на выходе из сводового патрубка при 1600 "С. тыс. нм-'/ч 12 Количество газов на выходе из камеры дожигания при 850 "С. тыс. нч-Уч (тыс. м'/ч) И (140) Количество газов в конце водоохлаждаемого газохода при 410 °С после пылсосалпгслыюп камеры. на границе с неводоохдаждаемым гаюходом, с учетом водяного охлаждения и неорганизованных подсосов в камере, тыс. нм'/ч (тыс. \гУч) ('5 (170) ООьем отсоса неорганизованных выбросов от крышного зонта при 50 "С, тыс. нм'/ч (тыс. \г'/ч) 425 (500) Количество газов от АКП-30 в стационарном газоходе при ISO 'С, тыс. нм'/ч (тыс. м'/ч) 26 (40) Количество аспирационного воздуха, отсасываемого от бункеров добавок при 30 °С, тыс. нм3/ч 20 Общее количество газов перед рукавным фильтром . при 100 'С. тыс. нм]/ч (тыс. м'/ч) 550 (750) Остаточная запыленность газов после очистки, мг/м3 20
Рукавный фильтр устанавливается вне цеха на открытом воздухе над помещением дымососов. Бункерная часть фильтра размещена в отапливаемом подбункерном помещении, верхняя часть, где расположена система регенерации и управления, укрыта утепленным шатром. Уловленная в фильтре пыль через шлюзовые питатели направляется скребковыми конвейерами и перегрузочными винтовыми конвейерами в сборный бункер пыли, из него через реверсивный винтовой конвейер — в окомкователь-гранулятор пыли или в обвод окомкователя через телескопическое пылевыгрузочное устройство — в автотранспорт.
Управление системами газоотвода, регенерации ру¬кавного фильтра, транспортированием пыли и работой дымососов осуществляется автоматической системой (АСУТП). Установленная в ЭСПЦ ЛПЗ система обеспечит эффективное улавливание пылегазовыделений ДСП и АКП, а также очистку выбросов в рукавном фильтре до остаточного пылесодержания не более 20 мг/м3. Институт выполняет комплекс работ по реализации этой си¬стемы, включающий разработку технических решений и рабочей проектно-конструкторской документации, изготовление и поставку газоочистного оборудования, шеф-монтаж, пусконаладочные работы, сервисное обслуживание. Комплексные работы по разработке и ставке газоулавливающей системы на ЛПЗ выполняются в тесном деловом и творческом содружестве с проектным институтом — генпроектировщиком ООО "Гипромез" и с генеральным поставщиком комплекса оборудования ДСП-30 и АКП-30 — ОАО "Сибэлектротерм".! За последние 15 лет такая комплексная совмещенная ( система газоудаления и сухой газоочистки высокопроизводительной электропечи в виде фильтра с импульсной регенерацией, разработанная и изготавливаемая в СНГ, реализуется впервые.