4.2.4. Газоотводящий тракт
Количество конвертерных газов зависит в основном от расхода кислорода на окисление углерода, м3/(мин·т):
VГ =18,67 VCMr (4.6)
где Vc – скорость обезуглероживания, % С/мин;
Mr – доля чугуна в шихте;
18,67 – коэффициент пересчета углерода на оксид углерода.
Выход конвертерных газов по ходу продувки, таким образом, изменяется. По практическим данным количество выделяющихся из горловины конвертера газов составляет 70 – 90 м3 на тонну стали. Их состав колеблется в таких пределах (об.%): 85 – 90 СО; 8 – 14 СО2; 1,5 – 3 О2; 0,5 – 2,5 N2.
В зоне продувки развивается высокая температура, при которой испаряются оксиды железа и других компонентов. Одновременно с этими парами конвертерный газ выносит мелкие частицы извести, руды и других добавок – всего до 300 г пыли на 1 м3 газа. Температура газа на выходе из конвертера составляет 1600 - 1700˚С. Его улавливают, охлаждают и очищают от пыли. Пары при этом конденсируются, в результате чего образуются мельчайшие частицы пыли – возгоны, составляющие основную ее массу.
Пыль состоит на 70 – 80% из оксидов железа, кроме того в ней присутствуют оксиды кремния, марганца, кальция и других элементов
В соответствии с санитарными нормами СН 245 – 71 выбрасываемый в атмосферу газ не должен содержать более 0,1 г пыли в одном кубическом метре. Поэтому его улавливают, охлаждают и очищают.
Газоотводящий тракт конвертера состоит из котла-утилизатора, газопроводов, газоочистки, дымососа и дымовой трубы (или свечи).
Для улавливания и отвода газов над горловиной конвертера располагают колпак-кессон, который соединен с газоходом (рис. 4.4).
Рис. 4.4. – Газоотводящий тракт с полным дожиганием конвертерных газов:
1 – конвертер; 2 – кессон; 3 – подъемный газоход; 4 – опускной газоход; 5 – скруббер; 6 – батарея труб Вентури; 7 - инерционный водоотделитель; 8 – центробежный скруббер; 9 – дымосос; 10 – дымовая труба; 11 – гидрозатвор.
В газоходе располагают котел-утилизатор. Обычно он состоит из двух частей: подъемного газохода с радиационными поверхностями нагрева и спускного газохода с конвективными поверхностями нагрева и экономайзером. Подъемный газоход называют еще камином.
Особенностью конвертерных котлов-утилизаторов является большое сечение газоходов. Котлы-утилизаторы теплоты конвертерных газов называют охладителями конвертерных газов (ОКГ), сопровождая эту аббревиатуру цифрой, указывающей вместимость конвертера: для которого они предназначены. Например, ОКГ- 400 предназначен для конвертера вместимостью 400 т.
В подъемной части ОКГ газы охлаждаются до 900 - 1000˚С, в опускной – до 250 – 300, а затем до 80 - 100˚С за счет орошения их водой.
Как в радиационную, так и в конвективную часть ОКГ воду подают принудительно. Расход воды на ОКГ и газоочистку составляет 8 -16 л/м3 газа.
Ось камина смещена относительно оси конвертера, что обусловлено необходимостью размещения кислородной фурмы. В кессоне предусмотрено отверстие для ее прохождения. Кроме того, имеется одно или два отверстия для телескопических течек, с помощью которых в процессе плавки в конвертер загружают сыпучие материалы.
Периодичность работы конвертера обусловливает значительные перепады температуры в камине, что вызывает деформацию труб. Во избежание этого явления в перерывах между плавками в камин подают природный или коксовый газ в количестве 15 -20% тепловой мощности котла. Это обеспечивает поддержание в камине температуры на уровне 400 – 600˚С.
По высоте камина на расстоянии 4 – 5 м располагают сопла для очистки труб перегретой водой. В опускном газоходе расположены устройства дробеструйной очистки поверхностей труб.
Как видно из состава конвертерных газов, они горячие. Их можно использовать без дожигания или дожигать и выбрасывать в атмосферу.
В соответствии с этим газоотводящие тракты классифицируют следующим образом: с полным дожиганием оксида углерода, с частичным дожиганием и без дожигания.
Режим работы газового тракта определяется давлением, поддерживаемым в зазоре между горловиной конвертера и кессоном.
Если разрежение высокое, воздуха в тракт подсасывается достаточно для сжигания всего оксида углерода, и система работает с полным дожиганием.
При небольшом разрежении воздуха подсасывается меньше, и система работает с частичным дожиганием.
Наконец, когда давление в зазоре больше атмосферного, подсоса воздуха нет, и система работает без дожигания.