Система очистки конвертерных газов, как уже отмечалось, включает несколько последовательно установленных газоочистных аппаратов (несколько ступеней очистки). Для предварительной или грубой очистки (от сравнительно крупных частиц пыли) применяют сухие инерционные пылеуловители, безнасадочные скрубберы, трубы Вентури. Для тонкой очистки используют скрубберы Вентури, представляющие собой комбинацию трубы Вентури с располагаемым за ней каплеуловителем (мокрая очистка), электрофильтры и реже тканевые фильтры (сухая очистка). Неоднократно выполнявшиеся технико-экономические расчеты показали, что нельзя отдать явное предпочтение мокрой очистке или сухой очистке в электрофильтрах. Вместе с тем при выборе способа очистки учитывают следующее.
Достоинством скрубберов Вентури является простота конструкции, надежность в работе, малые габариты, недостатками — необходимость сооружения оборотного цикла водоснабжения, занимающего большую площадь, и большие , чем при использовании электрофильтров, эксплуатационные расходы (расход электроэнергии при работе дымососов, содержание оборотного цикла водоснабжения). К достоинствам электрофильтров относятся меньшие, чем при мокрой очистке эксплуатационные расходы, отсутствие необходимости использования в больших количествах воды и оборотного цикла водоснабжения. Недостатком является возможность появления «хлопков» и взрывов, так как электрофильтр является запалом для взрывоопасных газовых смесей, которые могут образовываться при отводе газов без дожигания. Кроме того, электрофильтры работают при высоком (40—80 кВ) напряжении. Тканевые фильтры сложны в изготовлении, громоздки (требуют большой площади для размещения), не обеспечивают требуемой при отводе газов без дожигания газоплотности тракта, поэтому их используют редко и не применяют в схемах газоочистки без дожигания.
Учитывая взрывоопасность электрофильтров и простоту устройства и эксплуатации труб Вентури, в отечественной практике для тонкой очистки конвертерных газов применяют мокрую газоочистку о скрубберами Вентури, а для предварительной очистки — трубы Вентури, скрубберы и в некоторых случаях (для 100— 160-т конвертеров) сухие инерционные пылеуловители.
Скрубберы
В конвертерных газоотводящих трактах применяют безнасадочные полые скрубберы. Скруббер чаще всего устанавливают после ОКГ; в нем происходит охлаждение конвертерных газов до 70—250 °С и их очистка от крупных частиц пыли.
Скруббер (рис. 1) — это полая башня круглого и иногда прямоугольного сечения с бункерам в нижней части. По высоте скруббера расположено несколько рядов форсунок для подачи воды. Газ подводят в нижнюю часть скруббера; двигаясь вверх, он встречается с охлаждающей водой. Крупные частицы пыли смачиваются водой и осаждаются в нижнем бункере, из которого через гидрозатвор периодически выпускают шлам. Скорость газов в скруббере составляет 1,2— 1,5 м/с.
1 — бункер, 2 — гидрозатвор, 3 – форсунки
Рисунок 1. – Безнасадочный скруббер
Труба Вентури
Труба Вентури (труба-коагулятор, турбулентный промыватель) включает (рис. 2) суживающуюся часть — конфузор 1, который увеличивает скорость движения газа; цилиндрическую горловину 3, где достигается максимальная скорость газа и высокая степень турбулентности (перемешивания) газа; расширяющуюся часть, диффузор 2, в котором скорость газа уменьшается. В конфузор или начало горловины подают орошающую воду, которая дробится газовым потоком на мельчайшие капли. Благодаря высокой скорости и турбулентности частицы пыли в горловине сталкиваются с каплями воды и поглощаются ими. В диффузоре скорость крупных и мелких частиц снижается неодинаково, благодаря сему они сталкиваются и происходит дальнейшая коагуляция капель (частиц). После выхода из диффузора капли воды отделяются от газового потока в каплеуловителе.
Трубы Вентури могут иметь (см. рис. 2) круглое и прямоугольное сечение с регулируемым и нерегулируемым сечением горловины.
Трубы Вентури с регулируемым сечением применяют при изменяющихся расходах газа для поддержания постоянной скорости в горловине (и постоянного перепада давления), т. е. постоянных условий осаждения пыли. Сечение прямоугольных горловин регулируют поворотными лопастями (створками) (см. рис. 6,г); сечение круглых — перемещаемыми вдоль труб у коническими вставками (сердечниками) 7 (см. рис. 2, д).
По способу подачи орашающей воды различают трубы Вентури с форсуночным, периферийным и пленочным орошением; зачастую применяют комбинированный подвод воды. При первом способе форсунку, распыляющую воду, располагают в конфузоре по оси трубы (см. рис. 2,а). К недостаткам этого способа относятся: возможность засорения форсунок взвешенными в воде частицами; ухудшение равномерное 1 и орошения при увеличении диаметра трубы (одна форсунка обеспечивает равномерное орошение при диаметре горловины < 250 мм); зарастание горловины в результате отложения пыли и солей жесткости воды, что предъявляет повышенные требования к качеству воды.
При пленочном орошении вода из кольцевого кармана через его порог стекает по стенкам конфузора (см. рис. 2,б). Пленочное орошение исключает нарастание отложений на стенках трубы, позволяет использовать плохо очищенную воду, но обеспечивает равномерное орошение при ширине прямоугольной трубы или диаметре круглой трубы <100 мм.
Периферийное орошение заключается в том, что воду подают (обычно в начало горловины) струями поперек направления разового потока (рис. 2, в). При прямоугольном сечении трубы струи с противоположных сторон горловины подают в шахматном порядке. Периферийная подача воды конструктивно проще чем форсуночная, обеспечивает более равномерное орошение при большом сечении труб Вентури, позволяет прочищать водоподводящие трубки без прекращения подачи газа.
Сечение труб Вентури определяют расчетом так, чтобы при известном расходе очищаемого газа обеспечивалась необходимая его скорость в горловине. Скорость принимают в зависимоси от требуемой степени очистки газа, учитывая, что чем больше скорость газа в горловине и расход воды на орошение, тем выше эффективность коагуляции пыли, но вместе с тем, выше гидравлическое сопротивление трубы, характеризуемое перепадом давления в трубе.
В соответствии с этим трубы Вентури условно делят на высоко- и низконапорные. Первые служат для очистки от тонкодисперсной пыли; скорость газа в горловине составляет 100— 200 м/с, перепад давления 10—25 кПа, в связи с чем требуется дымосос высокой мощности и соответственно значительный расход электроэнергии. Низконапорные трубы Вентури служат для очистки от относительно крупных частиц пыли. Они работают при скорости газа в горловине 60—90 м/с и перепаде давления 0,3—0,5 кПа, поэтому требуют меньших затрат энергии в процессе эксплуатации.
Удельный расход воды на орошение низконапорных труб Вентури равен 0,25—0,55, а для высоконапорных — 0,5—1,25 дм3/м 3 газа. Чтобы вода в трубе не испарялась и, следовательно, не ухудшались условия коагуляции капель, температура газа перед трубами Вентури не должна превышать 250 °С.
Каплеуловители
Каплеуловители служат для сепарации (улавливания, отделения от газового потока) капель воды, в том числе содержащих твердые частички пыли. В газоотводящих трактах отечественных конвертеров обычно используют каплеуловители инерционного типа; бункера-каплеуловители, в которых газовый поток изменяет направление движения на 90°; коленные сепараторы; центробежные циклоны; центробежные каплеуловители с лопастными завихрителями.
Дымососы
В качестве дымососов (эксгаустеров) применяют центробежные вентиляторы высокого давления. Их основными элементами являются размещаемый в улитке ротор с лопатками, всасывающий и выхлопной патрубки, а также поворотные заслонки или направляющий аппарат на всосе, которые регулируют производительность машин. Выпускаемые дымососы имеют одну или две постоянные частоты вращения; переход на более низкую частоту вращения обеспечивает снижение производительности и потребляемой эксгаустером мощности в межпродувочные периоды (табл. 1).
Дымососы размещают в отдельном помещении, чтобы исключить вибрацию главного здания цеха и снизить уровень шума.
Таблица 1. — Характеристика эксгаустеров некоторых типов
