Е.В. Караганова, В.В. Кочура. РЕЦИРКУЛЯЦИЯ КОЛОШНИКОВОГО ГАЗА С ВОДНОЙ ОЧИСТКОЙ ОТ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

Вступивший в действие Киотский протокол позволяет получать экономическую выгоду в металлургии и при этом снижать выбросы парниковых газов.

Содержание диоксида углерода в колошниковом газе доменной печи колеблется от 11 до 20%. С целью снижения выбросов парниковых газов предлагается его рециркуляция. В настоящее время доменный процесс с рециркуляцией колошникового газа нигде в мире в промышленных масштабах не применяется. Однако ряд опытов, проведенных в данном направлении, и расчеты показывают, что в результате применения отмытого от окислителей доменного газа, возможно снижение расхода кокса и повышение производительности доменной печи.

Доменный, или колошниковый, газ является побочным продуктом доменного производства. Это низкокалорийный газ, содержащий около 30-35% горючих составляющих и большое количество балласта (азота и углекислоты). При использовании очищенного колошникового газа предполагается почти полностью исключить использование более дефицитного природного газа, уменьшить выбросы парниковых газов, снизить затраты на производство чугуна.

Схема очистки колошникового газа и вдувания его в доменную печь приведена на рисунке 1. Перед вдуванием в доменную печь колошниковый газ необходимо очистить. На первом этапе газ проходит стандартную трехступенчатую очистку от пыли: грубую, полутонкую и тонкую. В сухом пылеуловителе инерционного или центробежного типа доменный газ очищается от крупной пыли до конечного содержания пыли 5-10 мг/м³. В полом скруббере газ охлаждается и очищается от крупной пыли. Запыленность доменного газа после скруббера составляет 2-4 мг/м³, а иногда и меньше.

1 – доменная печь; 2 – аппарат для отмывки колошникового газа; 3 – нагреватель газа; 4 – нагреватель воздуха; 5- трубопроводы колошникового газа; 6 – турбокомпрессор; 7 – аппарат для охлаждения и очистки газа от пыли; ВД – воздушное дутье; ДГ – дымовые газы; ВГ – дополнительный восстановительный газ; В – воздух для сжигания колошникового газа в нагревателях и в аппарате для отмывки; ГВГ – горячий восстановительный газ; ГВД – горячее восстановительное дутье.
Рисунок 1 - Схема очистки колошникового газа и вдувания его в доменную печь.

Окончательная очистка доменного газа осуществляется в скоростном пылеуловителе с трубами Вентури. В трубе или трубах Вентури (в зависимости от объема доменной печи) происходит укрупнение мелкодисперсной пыли. Наиболее укрупненная пыль и капли жидкости выводятся из газа в инерционном пыле- и брызгоуловителе. А окончательная очистка газа от пыли до требуемого конечного пылесодержания осуществляется в центробежном скруббере. Очищенный газ отводится в коллектор чистого газа и оттуда подается потребителям. Для повышения давления газа в доменной печи перед центробежным скруббером установлена дроссельная группа.

Вдувание полученного путем очистки (отмывки) колошникового газа от диоксида углерода по прогнозам приводит к снижению расхода кокса до 300-350 кг/т и менее.

Очищенный колошниковый газ, содержащий 3-5% СО₂+Н₂О, может быть получен в специальных скрубберах при растворении СО₂ и Н₂О в воде под давлением 28 – 30 атмосфер.

На рисунке 2 показана технологическая схема водной очистки от СО₂. Неочищенный газ, поступающий из отделения компрессии через коллектор распределяется по скрубберам, орошаемым водой (на рисунке показан 1 скруббер). Газ движется в скруббере 1 снизу вверх противотоком воде. Очищенный газ, содержащий 1,6% СО₂, отводится из верхней части скруббера и через брызгоуловитель 2 направляется на дальнейшую переработку.

1 – водяной скруббер; 2 – брызгоуловитель; 3 – агрегат мотор-насос-турбина; 4, 5 – расходомеры (воды и газа); А1,А2 – газоанализаторы; Р1 – регулятор уровня; Р2 – регулятор давления; Бл1 – автоматическая электорзадвижка; От – отсекатель.
Рисунок 2 – Технологическая схема водной очистки газа от СО₂.

Газы мокрой очистки технологических газов от СО₂, содержащие обычно до 98 - 99 % этого компонента, представляют интерес. На их основе можно получать, “сухой лед”, соду и ценное безбалластное удобрение карбамид (мочевину) (NH₂)₂CO. Газообразный СО₂ может быть успешно применен в доменном производстве как заполнение межконусного пространства доменных печей нейтральным газом, нейтральная среда при производстве ПУТ и его пневмотранстпорте.

Таким образом, рециркуляция колошникового газа позволяет получать как экономические (экономия кокса, использование побочного продукта – СО₂), так и экологические выгоды (снижение выбросов парниковых газов).