Сделаем небо чистым!

Газоочистка. Рукавные фильтры. Эксплуатация, ремонт, модернизация . Консультации специалиста.

Газоочистные установки

В 1984 г. я, свежеиспеченный выпускник Норильского индустриального института начал свою трудовую на деятельность Белорусском металлургическом заводе

в г. Жлобине. Завод этот был новый, во всех смыслах. Его только что построили, и я попал сюда незадолго до его пуска и  первой плавки.

Завод строили специалисты со всей Европы. Генеральным подрядчиком строительства выступал австрийский концерн Voestalpine. Поставщики технологического оборудования — тот же Voestalpine, итальянская компания Danieli (оборудование для непрерывной разливки стали) и многие другие. Одним словом- бренды европейской промышленности.

Для того, чтобы построить завод, производительностью 700 000 тонн стали в год, с полным циклом — от производства непрерывно литой заготовки, до проката уголка, швеллера и арматуры периодического профиля, подрядчику понадобилось всего два года!

Строительство велось «под ключ». Все, от разработки проекта, до пуска завода в эксплуатацию,  выполнял генеральный подрядчик — концерн Voestalpine .
Строительно-монтажные работы, монтаж и пусконаладку оборудования, подъездные дороги, благоустройство территории, словом — полный «фарш», без привлечения специалистов Советского союза.
И вот завод заработал во всю свою проектную мощь.

Те, кто хоть что-то слышал о черной металлургии, понимают, что без дыма и копоти не бывает черной металлургии. А над нашим заводом — чистое небо!

Небо над заводом

Чистое небо над заводом

Картина, для советского гражданина, нереальная. Достигался этот эффект посредством уникальных, для советской черной металлургии, газоочистных установок. В те времена, в СССР  газоочистные установки ( далее газоочистки, ГОУ) черной металлургии оборудовались электрофильтрами. Электрофильтры не способны достичь степени очистки газа —99, 8%.

Обеспечить такую степень очистки  позволяют  рукавные фильтры. Так вот, на нашем заводе были смонтированы две, первые в СССР на тот период, ГОУ, оборудованные рукавными фильтрами импульсной регенерации.

 Что такое газоочистная установка?

Схема газоочистки

Схема газоочистки

Это вентиляционная система, предназначенная для удаления вредных выбросов из рабочей зоны технологического агрегата. Металлургу, дающему стране металл, нужно чем-то дышать.  И жителям городов, где расположены заводы, тоже нужен чистый воздух. Для этого, в газоотводящий тракт вентиляционной системы и встраиваются фильтровальные установки. Это могут быть циклоны, скрубберы, электрофильтры и рукавные фильтры.

На представленной схеме обозначены:

1.Технологический агрегат (в нашем случае — сталеплавильная печь).

2. Колено печи.  Его называют и сводовым коленом, и газоотводящим патрубком. Чаще всего —  четвертым отверстием. Свод электродуговой печи имеет три отверстия для графитированных электродов (фаза-1, фаза-2, фаза-3). Отверстие для удаления отходящего газа как раз и будет четвертым. Газоотводящий патрубок, установленный над четвертым отверстием, называют коленом газохода, или сводовым коленом.

3. Водоохлаждаемый газоход. Температура отходящего газа на входе в газоход достигает 1200 градусов цельсия. Чтобы не спалить фильтры, газ нужно охладить. Для этого и предназначен водоохлаждаемый газоход. Конструкция газохода представляет собой трубу, стены которой собраны из стальных трубок. Вода охлаждения подается насосами  в это трубки, в направлении, противоположном  газовому потоку. Температура воды на подаче -порядка 80 град.С. Обратка прогревается до 115-120градусов. Нагретая вода подается на теплообменники, нагревая своим теплом воду для заводских систем отопления и горячего водоснабжения. Этот прием называется утилизацией тепла, и представляет собой пример использования вторичного энергоресурса, в данном случае — тепла отходящих газов.

Как видите — водоохлаждаемый газоход — очень важная часть первичного газоотводящего тракта, или тракта первичного газа. Потому что есть еще и тракт вторичного газа. На приведенной схеме он не обозначен, и о нем мы поговорим позднее.

4. Пылеосадительная камера.

Предназначена для осаждения крупной фракции пыли. Крупность фракции в пылеосадительной камере в среднем — 10мм. Может достигать и 20-25 мм.  Пылносадительная камера предназначена для того, чтобы крупные фрагменты пыли, частицы мелкой шихты(т.н. легковес), и прочие мелкие штуки, не сгоревшие в печи и подхваченные потоком отходящего газа, не попадали в холодильник и шлюзовые питатели пылетранспортной системы. О транспортировке пыли мы поговорим в отдельной статье.

Принцип действия камеры

объем камеры значительно больше объема газоходов на входе и выходе из камеры. Скорость газа в газоходе, в зависимости от его сечения, колеблется в пределах от 12 до 30 метров в секунду. Попадая в камеру с большим, чем в газоходе объемом, скорость газа резко падает ниже 5 м/с. При этом крупные камушки и мелкие железки из этого потока падают на дно камеры под собственной тяжестью (см. на схеме вид а)-простая). По сути, пылеосадительная камера — первая ступень очистки нашей ГОУ. Камера оборудуется воротами. Один раз в две недели, через эти ворота, ковшевым погрузчиком производится очистка камеры от накопившейся крупной пыли.

5. Водоохлаждаемый газоход

 Соединяет пылеосадительную камеру с холодильником горячих газов. На представленной схеме холодильника нет, поэтому объясню на словах. Отдав часть тепла в водоохлаждаемом газоходе, газ должен попасть на фильтровальные рукава. Температурная стойкость материала рукавов не превышает 150 град.С. Газ охладился до температуры 300 -500 град.С. На фильтры его подавать нельзя, расплавим фильтры. Для дальнейшего охлаждения газа до приемлемых температур,перед входом газа тв рукавный фильтр  устанавливают холодильник горячего газа.

Холодильник горячего газ

Холодильник горячего газа с принудительным охлаждением. На пережнем плане — осевые вентиляторы.

Его задача — обеспечить температуру газа после себя(после холодильника) не более 200-250  градусов.

Выше , я говорил, что материал фильтров рассчитан на кратковременное воздействие газа с температурой не более 150 град.С. Кратковременно, в данном случае — 150 градусов непрерывно в течение 6 часов! Холодильник обеспечивает после себя температуру не более 200градусов, т.е. выше чем расчетная температура фильтров. Неувязка? Нет!. После холодильника горячий газ попадает в смесительную камеру. В смесительной камере горячий газ смешивается с более холодным газом так называемого неорганизованного выброса.

Поясню. До сих пор мы рассматривали тракт первичного, т.е. горячего газа, удаляемого из печи. Но часть неочищенного газа выходит из печи через отверстия в своде. Это три отверстия для электродов. Это называется -неорганизованный выброс. Для его улавливания и направления на газоочистку, предусматривается вторичный газоотводящий тракт, или тракт холодного газа. Температура вторичного газа ( или неорганизованного выброса) колеблется, в зависимости от режима  плавки в пределах от 30 до 90 градусов Цельсия. Этот холодный газ попадает в вытяжной зонт, расположенный над печью. Далее по отдельному, неохлаждаемому газоходу, вторичный газ попадает, минуя холодильник, прямо в смесительную камеру перед фильтром, и снижает температуру газа  до требуемых параметров (110-130градусов).

Для предохранения фильтров от воздействия высоких температур (выше 150 град.С.) в корпус смесительной камеры вмонтированы один или два клапана подмешивания холодного  атмосферного воздуха, т.е. воздуха «с улицы». При достижении температуры газа перед фильтром 135 градусов, автоматически открывается этот клапан, и газ мгновенно разбавляется холодным уличным воздухом. Когда температура газа снизится до 130 градусов, клапан атмосферного воздуха автоматически закрывается. Таким образом, наши фильтры гарантированно защищены от температуры газа, превышающей заданное значение(в нашем случае 135 градусов С). Как видите, фильтровальные рукава имеют тройную защиту от воздействия высоких температур: водоохоаждаемый газоход, холодильник и клапаны подсоса холодного воздуха. Все, от контроля температуры воды в газоходе и кончая работой осевых вентиляторов холодильника, своевременным срабатыванием клапанов подсоса холодного воздуха, работает в автоматическом режиме. Всем процессом управляет программируемый контроллер.

6. Рукавный фильтр

Все представляют себе, что такое домашний пылесос. Электродвигатель с крыльчаткой на валу и мешок для сбора пыли. Электродвигатель с крыльчаткой — вентилятор, создает разрежение(давление меньше атмосферного) в шланге пылесоса, и пыль и мусор летят в мешок. После уборки в квартире мешок надо вынуть и очистить от пыли, Если мешок не чистить, очень скоро мощность пылесоса резко снизится, затем он и вовсе ничего не сможет собрать с пола.

Рукавный фильтр, это несколько тысяч мешков. Разница между ним и бытовым пылесосом состоит в том, что пылесос затягивает пыль внутрь своего мешка, а в рукавном фильтре нашей ГОУ, запыленный газ попадает на наружные поверхности фильтровальных рукавов. Пыль остается снаружи фильтровального рукава, а внутрь рукава проходит уже очищенный от пыли газ. Отсюда, из рукавов, уже очищенный  от пыли газ идет на дымовую трубу и далее —  в атмосферу, практически не загрязняя ее пылью.

На представленной картинке неочищенный газ показан серыми стрелками, направленными к фильтровальным рукавам. Белыми стрелками в верхней части рисунка, показан выход из фильтров уже очищенного газа.

Итак,   пыль осела на наружной поверхности тысяч мешков. Но ее тоже нужно как -то удалять, иначе сопротивление фильтра возрастет настолько, что его производительность упадет до нуля, и металлурги задохнутся на своих рабочих местах, а сталеплавильная печь сожжет сама себя. Вместе со сталеварами  задохнутся и  горожане. поскольку дым все равно найдет себе выход наружу через аэрационные фонари на кровле цеха, неплотности кровли и т.д. Вот для непрерывной очистки от пыли наружной поверхности всех мешков нашей установки и предназначена импульсная регенерация рукавного фильтра.

Регенерация фильтров

Регенерация фильтров

Система регенерации фильтров представляет собой  сеть трубопроводов сжатого воздуха, накопителей сжатого воздуха и  клапанов регенерации.

Проще говоря, к каждому мешку (фильтру), вернее к его горловине, подведена трубка со сжатым воздухом. На картинке вы видите эти трубки как раз над белыми стрелками выхода очищенного газа.  Трубки врезаны в накопитель сжатого воздуха, для поддержания необходимого давления  воздуха в системе. Подача воздуха в трубки осуществляется посредством клапанов встряхивания. Управляет процессом регенерации (или встряхивания) фильтров программируемый контроллер — сематик. Строго по программе, с установленным интервалом, клапаны  поочередно открываются (кратковременно) и закрываются. мощная струя сжатого воздуха подаётся в фильтровальный мешок, заставляя его мгновенно расшириться и тут же вернуться в исходное состояние — сжаться под воздействием разрежения, насколько это позволяют прутья каркаса.

Рукавный фильтр

Рукавный фильтр. Процесс фильтрования

На рисунке 2.18  Продемонстрирован процесс регенерации фильтра. Перед вами фильтровальный рукав, надетый на каркас, в разрезе. Слева — в фазе фильтрации, Справа — тот же фильтрв фазе регенерации, т.е. подачи внутрь рукава импульса сжатого воздуха.  Происходит хлопок, и пыль, осевшая на наружной поверхности мешка летит вниз в сборный бункер пыли, откуда транспортерами подается в общий сборный бункер. Из общего сборного бункера, специальным автомобилем (автосажевозом), пыль вывозится к месту захоронения, или отгружается для продажи потребителю.

Да-да читатель, металлургическая пыль может послужить ценным сырьем для производства определенных промышленных товаров. Некоторые компании использующие металлургическую пыль в качестве сырья, производят из пыли разные промышленные товары, от лакокрасочных материалов до производства цинка, и зарабатывают на этом  миллионы долларов. И стоит это сырье копейки. Продать ее,  даже за копейки, в разы выгоднее, чем платить за ее захоронение. И экология в порядке.

Под номером 8  на нашей схеме обозначен вентилятор. Мы называем его дымосос.

Дымосос в сборе

Дымосос с дымовой трубой

 Он создает в газоотводящем тракте необходимое разрежение, т.е. создает тягу, которая и вытягивает газ из печи и рабочей зоны возле печи, обеспечивая технологам условия для работы. Производительность дымососа определяется расчетом, исходя из производительности печи.  Ведь количество отходящего газа, образующегося в ходе процесса выплавки стали, прямо пропорционально производительности  сталеплавильной печи.

Под номером 10 на схеме обозначена дымовая труба, она же —  стационарный источник выброса. Конечная точка пути нашего очищенного от пыли газа. Высота ее и диаметр, так же определяются расчетом на стадии проектирования.

Дымовая труба оборудуется лестницей (или лестницами) и площадками.

Дымовые трубы

Дымовые трубы с лестницами, площадками и приборами АСК

Площадки предназначены для работы лаборантов, контролирующих соответствие наших выбросов установленным ПДВ (предельно допустимые выбросы — г/сек) и ПДК (предельно допустимые концентрации — мг/куб.м). Лаборатория охраны окружающей среды, в соответствии с графиком, регулярно производит инструментальные  замеры выбросов  Вашей ГОУ. Результаты замеров оформляются протоколом, который пересылается Вам. Два раза в год, производятся замеры производительности ГОУ. Протоколы замеров производительности  подшиваются  в паспорт ГОУ.

Для производства  замеров, в трубу вмонтированы точки отбора проб (пробоотборники). Монтаж пробоотборников выполняется в соответствии с имеющимися нормативами. Количество пробоотборников должно быть не менее двух, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.

Кроме пробоотборников на дымовой трубе монтируется оборудование непрерывного локального мониторинга выбросов, или АСК (автоматизированная система контроля выбросов). Очень важная и нужная штука. Она круглосуточно показывает вам, что вы там выбрасываете в атмосферу. Система пишет графики по всем выбросам. Есть архив. Используя эти возможности вы в состоянии  установить, когда выбросы вашей установки превысили допустимые значения, и что послужило причиной превышения ПДВ или ПДК. Установив причины превышения выбросов, вы принимаете меры к устранению несоответствия. Оперативно! От вашей оперативности будет зависеть сумма штрафа, который прилетит вашей конторе от экологов, когда они увидят показатели вашей АСК! А они их увидят.

Понятно, что рукавный фильтр, даже самый крутой, не очистит газ на все 100%. Кроме взвешенных частиц(пыли), в составе газа присутствуют и газовые выбросы, не видимые глазу на выходе из дымовой трубы. И если, при работающем технологическом оборудовании, мы не видим выбросов газа из трубы, это не значит, что из нашей трубы выходит чистый горный воздух

. В составе выбросов очищенного газа присутствуют такие серьезные вредности, как оксид углерода, более известный как СО, диоксид азота, сернистый ангидрид. Трех этих вредностей хватит, чтобы нанести серьезный вред окружающей среде, и нам , тем кто этой гадостью дышит. Но рукавный фильтр это не противогаз. Это пылесос! он очищает газ от пыли, и только. Для борьбы с газовыми составляющими нашего выброса существуют определенные приемы, применяющиеся уже в самом технологическом процессе выплавки стали. А еще есть газоочистные установки, сочетающие в себе достоинства пылесоса и противогаза! Об этом я расскажу в следующих статьях.
Это — первая из будущего цикла моих статей о газоочистке. Интересно? Тогда заходите на сайт. Будет много интересного. Отвечу на вопросы специалистов.

Обновлено: 06.04.2019 — 17:50

2 комментария

Оставить комментарий
  1. Интересно, живо, доходчиво познавательно. В общем классная статья!

    1. Будет серия статей. Нужно научиться рисовать схемы (придется освоить какой нибудь графический редактор), и научиться вставлять схемы. Тема неисчерпаемая. 15-летний опыт эксплуатации и ремонта фильтров не дает покоя. хочется поделиться. Спасибо.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

kautaniuk.ru © 2018 Оставляя комментарий на сайте или используя форму обратной связи, вы соглашаетесь с правилами обработки персональных данных. Frontier Theme