Расчет схемы очистки пылей, образующихся на свинцовом производстве (стр. 2 из 6)
1 - шахтная печь; 2 - циклон; 3 - полый скруббер; 4 - сухой электрофильтр; 5 - вентилятор; 6 - рукавный фильтр; 7 - мокрый электрофильтр; 8 - труба Вентури; 9 - каплеуловитель; 10 - подсос воздуха; 11 - дымовая труба.
В схеме с сухими электрофильтрами (рис.1.3, а) вследствие значительного удельного сопротивления пылей шахтных печей (УЭС > 1011 Ом·см) из-за высокого содержания PbO, ZnOи PbSохлаждение и увлажнение газа в скруббере являются непременным условием эффективной работы сухих электрофильтров. Перед рукавными фильтрами (рис.1.3, б) скруббер должен обязательно работать в режиме полного испарения, чтобы предотвратить попадание в рукавный фильтр капельной влаги. Вследствие этого тонкое регулирование температуры газа перед рукавным фильтром осуществляют подсосом атмосферного воздуха.
В схемах с аппаратами тонкой очистки мокрого типа, где используют мокрые электрофильтры (рис.1.3, в) или скрубберы Вентури (рис.1.3, г), в установке форсуночного скруббера нет необходимости, однако на многих установках такие скрубберы все же имеются.
На свинцовых заводах наиболее распространена схема с рукавными фильтрами (рис.1.3, б), при применении которой остаточная запыленность газа не превышает 0,02-0,04 г/м3.
Эксплуатационные показатели, полученные при очистке газов в рукавных фильтрах (ткань ЦМ), приведены ниже:
Температура газов, °С:
перед скруббером 250
после скруббера 110
Газовая нагрузка на фильтр, м3/ (м2·мин) 1
Гидравлическое сопротивление ткани, кПа 1,0-1,2
Концентрация, г/м3:
перед циклонами 8,0
на входе в рукавный фильтр 3,5
на выходе из рукавного фильтра 0,02
Регенерация осуществляется обратной продувкой и встряхиванием.
В настоящее время охотно применяют схему со скрубберами Вентури из-за ее низких капитальных затрат, компактности установки, простоты эксплуатации, возможности осуществления на месте гидрометаллургической переработки уловленной пыли. Однако запыленность уходящих газов в этом случае, как правило, несколько выше и составляет обычно 0,10-0,20 г/м3.
Очистка газов купеляционных печей и шлаковозгоночных установок.
Отходящие газы купеляционных печей имеют температуру 900-1000°С и содержат до 16-18 % СО2. Запыленность газов перед пылеуловителями тонкой очистки равна 3-6 г/м3, средний размер частиц пыли 1,75 мкм. Пыль содержит 60-70 % Рbи до 20 % Zn. Очистку газов осуществляют обычно в рукавных фильтрах. Перед очисткой газы охлаждают сначала в поверхностных холодильниках, а затем перед фильтрами подсосом атмосферного воздуха (рис.1.4, а).
Рис.1.4 Схема очистки газов: а - купеляционной печи; б - шлаковозгоночной установки.
1 - печь; 2 - поверхностный охладитель; 3 - рукавный фильтр; 4 - подсос воздуха; 5 - котел-утилизатор; 6 - дымосос; 7 - дымовая труба.
Температура отходящих газов в шлаковозгоночных установках достигает 1200°С. Газы, поступающие на очистку, содержат 6 % СО2 и 15 % О2. Газы шлаковозгоночных установок характеризуются высокой запыленностью (100-150 г/м3) при среднем диаметре частиц пыли 1,5 мкм. В пыли шлаковозгоночных установок содержится, %: 20 Рb; 50 Zn; 2 Asи 0,11 Sb.
В связи с высокой температурой газов газоотводящий тракт включает котел-утилизатор, устанавливаемый непосредственно за печью (рис.1.4, б), в котором газы охлаждаются до 300-400°С. Одновременно в котле-утилизаторе оседает и значительное количество пыли, концентрация которой на выходе из него не превышает 20-40 мг/м3. Так как газы шлаковозгоночных установок чаще всего очищают в рукавных фильтрах, то после котла-утилизатора устанавливают поверхностный холодильник, в котором газ дополнительно охлаждается до температуры, которую выдерживает фильтровальная ткань. Регулирование температуры перед входом в фильтр осуществляется подсосом атмосферного воздуха. Запыленность газа за рукавными фильтрами обычно не превышает 0,02-0,04 г/м3.
Очистка газов при переработке вторичного свинцового сырья.
Значительную долю во вторичном сырье составляет аккумуляторный лом. Технологический процесс переработки вторичного сырья включает агломерацию мелочи сырья и плавку в шахтной печи. Шихта шахтной печи состоит обычно из 35-55 % агломерата и 45-55 % аккумуляторного лома. Газы шахтной печи содержат 0,25 % SO2, 0,001% SO3, ~75 мг/м3 фенолов, НСl, HFи другие газообразные компоненты, а также до 1,6 г/м3 смолистых веществ. Температура отходящих газов шахтной печи 150-200°С при запыленности 15-20 г/м3 и точке росы до 40°С. Химический состав пыли, %: 56,0 Рb; 1,0 Zn; 2,0 Сu; 3,7 Sобщ; 11,6 органических веществ. Очистку газов можно производить как сухим, так и мокрым способом. При сухой очистке технологические газы смешивают с вентиляционными и очищают в рукавных фильтрах. При мокрой тонкой очистке газы шахтной печи и агломерационной машины очищают раздельно по схеме: полый скруббер - скруббер Вентури - вентилятор - мокрый электрофильтр - дымосос. Наросты смолистых веществ с пылью на коронирующих электродах осложняют эксплуатацию электрофильтров и ухудшают качество очистки. Выполнение системы электродов из титана позволяет очищать их поверхности промывкой. При циркуляции растворов, подаваемых в скрубберы, в них накапливаются фенолы. Для улучшения качества очистки целесообразна подготовка сырья с удалением пластмассовых коробок аккумуляторов. Возможна также организация дожигания смолистых веществ в газах при выходе из металлургических агрегатов.
2. Пылеулавливающее оборудование
Предварительное охлаждение и грубая очистка газов.
Отходящие технологические газы большинства металлургических операций получения свинца имеют высокую температуру и запыленность, не позволяющие направлять их непосредственно на тонкую очистку.
Предварительное охлаждение газов осуществляется смешением с холодным воздухом, введением в газовый поток воды, использованием газовых холодильников (кулеров, стояков), теплоутилизирующих аппаратов.
Наличие на свинцовых заводах значительных объемов холодных вентиляционных газов, подлежащих очистке, определяет целесообразность их смешения с высокотемпературными технологическими газами. Зачастую этого достаточно для снижения температуры технологических газов до требуемых пределов и одновременного устранения конденсации влаги при очистке вентиляционных газов. Но такой схеме организована очистка газов практически всех свинцовых заводов.
Разбавление технологических газов атмосферным воздухом в связи с увеличением объема очищаемых газов производится только в тех случаях, когда нет других возможностей снижения их температуры или нежелательно смешение пылей и т.д.
Непосредственный ввод воды в газы для их охлаждения на свинцовых заводах в связи со сложностью тонкой очистки газов с высоким влагосодержанием применяется также ограниченно, в основном же используется для предварительной подготовки газов перед их очисткой в сухих электрофильтрах от высокоомной пыли.
Поверхностные газовые холодильники используются для охлаждения газов от печей (водо- или воздухоохлаждаемые стояки и циклоны), вельц-печей и бедных газов агломерации (кулера, поверхностные холодильники с принудительной подачей воздуха); температура газов в них снижается на 200-350°С и улавливается 10-30 % выносимой пыли.
Из аппаратов грубой очистки газов от пыли на предприятиях подотрасли преимущественно распространены циклоны типов ЦН-24, ЦН-15, СИОТ, ЛИОТ и др., что обусловлено простотой их конструкции и обслуживания, малыми размерами при большой пропускной способности по газу, надежностью работы в широком диапазоне температур. Эффективность улавливания пыли в них колеблется от 50 до 90 % и зависит от начальной запыленности газов, подсосов атмосферного воздуха.
Батарейные циклоны применяются относительно редко из-за подверженности забиванию пылью циклонных элементов малого диаметра, что создает неравномерную газовую нагрузку по отдельным элементам и снижает общую эффективность очистки.
Ограниченное применение пылеосадительных камер связано с низкой эффективностью осаждения в них пыли (не более 3-10 %, в основном грубых фракций 20-40 мкм), потребностью в больших площадях и объемах для их установки, трудностью удаления уловленной пыли.
Циклоны ЦН-15.
Циклонные аппараты благодаря дешевизне, простоте устройства и обслуживания, сравнительно небольшому сопротивлению и высокой производительности, являются наиболее распространенным типом сухого механического пылеуловителя.
Циклонные пылеуловители имеют следующие преимущества:
1) отсутствие движущихся частей в аппарате;
свинцовая пыль очистка выброс
2) надежное функционирование при температурах газов вплоть до 500°С без каких-либо конструктивных изменений (если предусматривается применение более высоких температур, то аппараты можно изготовлять из специальных материалов);
3) возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями;
4) пыль улавливается в сухом виде;
5) гидравлическое сопротивление аппаратов почти постоянно;
6) аппараты успешно работают при высоких давлениях газов;
7) пылеуловители весьма просты в изготовлении;
8) рост запыленности газов не приводит к снижению фракционной эффективности очистки. Правильно спроектированные циклоны могут эксплуатироваться надежно в течение многих лет. Вместе с тем необходимо иметь в виду, что гидравлическое сопротивление высокоэффективных циклонов достигает 1250-1500 Па и частицы размером менее 5-15 мкм улавливаются циклонами плохо.
Выделение частиц пыли из газового потока происходит за счет центробежных сил, возникающих при вращении запыленного потока в циклоне и при изменении направления потока при выходе в выхлопную трубу. Вращение потоку сообщается путем ввода его в аппарат с большой скоростью либо через улиточный вход, либо по касательной к стенке корпуса или с помощью закручивающего устройства. Корпус бывает либо цилиндрическим с конической нижней частью, либо коническим полностью. Пыль, выделяемая при вращении потока на стенки корпуса, далее выводится в бункер через пылевыпускное отверстие в суженном конце конической части, а очищенный газ выходит вверх через выхлопную трубу, концентрически установленную в корпусе.