способ очистки газа при повышенном давлении на колошнике доменной печи

Формула изобретения

Способ очистки доменного газа при повышенном давлении на колошнике доменной печи для дальнейшего его использования, включающий предварительную сухую очистку газа в пылеуловителе, тонкую очистку газа, его охлаждение до оптимальной температуры в зависимости от давления газа на колошнике с насыщением парами воды до 100%, пропускание газа через газорасширительную турбину для выработки электроэнергии или через редукционно-дроссельную группу сухого типа для использования в качестве топлива, отличающийся тем, что тонкую очистку газа осуществляют до 4 мг/м³ в сухом фильтре с керамическими фильтрующими элементами при давлении газа на колошнике 0,25-0,35 МПа и температуре газа до 900°С, а охлаждение газа с насыщением парами воды до 100% до температуры 60-65°С осуществляют в испарительном скруббере с последующим пропусканием его через газорасширительную турбину или до 55-60°С с последующим пропусканием через редукционно-дроссельную группу сухого типа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при очистке доменного газа при повышенном давлении газа на колошнике доменной печи и дальнейшее его использование.

Известен способ очистки газа при повышенном давлении на колошнике доменной печи и дальнейшее его использование, включающий предварительную сухую очистку газа в пылеуловителе и тонкую до 5 мг/м³ в рукавном фильтре, установленном параллельно мокрой газоочистке, состоящей из скруббера и регулируемых труб Вентури с каплеуловителем, и дальнейшим использованием энергии сжатого газа в ГУБТ для выработки электроэнергии и доохлаждением газа до нормы в скруббере [Мисава Д., Накано С., Идэ Х. Дзайре то пуросэку. 1990, т.3, № 1, с.70].

Газодинамическое сопротивление сухого рукавного фильтра составляет 2,1 кПа (мокрой газоочистки 20 кПа), что позволяет увеличить выработку электроэнергии на 23% больше. При аварийных ситуациях на рукавном фильтре очистку газа осуществляют в мокрой газоочистке.

Недостатки этого известного способа очистки доменного газа и дальнейшего его использования следующие:

- для бесперебойной работы доменной печи и исключения потерь производства параллельно установлены две газоочистки сухого и мокрого типа с резким увеличением капитальных и эксплуатационных затрат;

- для функционирования мокрой газоочистки необходимо сооружение громоздких и энергоемких оборотных циклов водоснабжения и установок для обезвоживания шлама с целью его утилизации;

- для исключения повышения температуры газа выше допустимой для фильтрующей ткани рукавов (128°С) в пылеуловителе установлены душирующие водяные форсунки, а для исключения увлажнения и залипания гигроскопической ткани рукавов при поступлении холодного влажного газа в пылеуловителе установлены «нефтяные» форсунки для подогрева газа с автоматическими системами для их функционирования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки доменного газа и дальнейшее его использование, принятый за прототип и включающий предварительную сухую очистку в осевом циклоне с направляющими лопатками, полутонкую очистку и предварительное охлаждение в скруббере или в скрубберной секции, тонкую очистку и окончательное охлаждение в орошаемых водой трубах Вентури с регулируемым кольцевым зазором при перепаде давления до 25 кПа и сепарацию капельной влаги в каплеуловителе, пропускают чистый газ с содержанием паров воды 100% насыщения через дроссельную группу сухого типа и/или газорасширительную турбину и направляют в заводской распределительный газопровод для использования как топлива или редукционно-дроссельную группу сухого типа для использования в качестве топлива (Патент № 2232821, опубл. 20.07.2004 г.).

Недостатком этого известного способа очистки доменного газа при повышенном давлении газа на колошнике доменной печи и дальнейшее его использование является высокий перепад давления для очистки газа до нормы (до 25 кПа) со снижением выработки электроэнергии в ГУБТ и использование на заключительном этапе очистки газа орошаемой трубы Вентури с регулируемым кольцевым зазором в режиме дроссельной группы, что требует повышенного расхода воды для охлаждения газа до нормативной температуры 40°С и установки каплеуловителя.

Техническим результатом настоящего изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа, снижение материалоемкости и энергопотребления на очистку и охлаждение газа и увеличение выработки электроэнергии при пропускании сжатого газа через ГУБТ.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе очистки доменного газа при повышенном давлении на колошнике доменной печи и дальнейшее его использование, включающем предварительную сухую очистку газа в пылеуловителе, тонкую очистку газа, его охлаждение до оптимальной температуры в зависимости от давления на колошнике с насыщением парами воды до 100%, пропускание газа через газорасширительную турбину для выработки электроэнергии или пропускание его через редукционно-дроссельную группу сухого типа для использования в качестве топлива, тонкую нормативную очистку газа до 4 мг/нм³ осуществляют в сухом фильтре с керамическими фильтрующими элементами при давлении газа на колошнике 0,25-0,35 МПа и температуре газа до 900°С, а охлаждение газа с насыщением парами воды до 100% до температуры 60-65°С осуществляют в испарительном скруббере с последующим пропусканием через газорасширительную турбину или до 55-60°С с последующим пропусканием его через редукционно-дроссельную группу сухого типа.

Изобретение иллюстрируется технологической схемой для осуществления способа сухой очистки доменного газа при повышенном давлении на колошнике доменной печи и дальнейшее его использование, представленной на чертеже.

Способ осуществляют следующим образом.

Поступающий из доменной печи газ с рабочим абсолютным давлением на колошнике до 0,35 МПа очищают от крупной пыли в сухом пылеуловителе (1), производят тонкую нормативную очистку до 4 мг/м³ в сухом фильтре с керамическими элементами (2), охлаждают в испарительном скруббере (3) с насыщением парами воды до 100% в зависимости от рабочего давления на колошнике до 60-65°С и пропускают через газорасширительную турбину (4) для выработки электроэнергии или охлаждают до 55-60°С, пропускают через редукционно-дроссельную группу сухого типа (5) и направляют в распределительный газопровод (6) для использования как топлива.

Оптимальную температуру охлаждения газа в испарительном скруббере определяют исходя из абсолютного давления газа на колошнике доменной печи по формуле зависимости содержания паров воды в насыщенном газе от его температуры, на которые не влияют химический состав и давление газа (до Р<1,2 МПа) [В.Н.Ужов, А.Ю.Вальдберг. Очистка газов мокрыми фильтрами. Химия, Москва, 1972 Приложение III]:

где f₁ - содержание паров воды в газе до РДГ сухого типа, г/м³;

f₂ - содержание паров воды в газе после РДГ сухого типа, г/м³;

P₁ - абсолютное давление газа до РДГ, МПа;

P₂ - абсолютное давление газа после РДГ, МПа.

Зависимость содержания паров воды в газе (f) от температуры при 100% насыщении.

Таблица
t, °C	35	40	45	50	55	56	57	58	59
f, г/м3	47,3	63,1	84	111,4	145	156	165	175	185
t, °C	60	61	62	63	64	65	-	-	70
f, г/м3	196	209	222	235	249	265	-	-	361

Содержание влаги в сжатом газе при температуре 65°С составляет 0,265 кг/м³ (или 0,265:0,804=0,33 м³ паров воды на 1 м³ сжатого газа, где 0,804 кг/м³ - плотность паров воды при нормальных условиях), что позволяет увеличить объем пропускаемого через ГУБТ рабочего тела и выработку электроэнергии на 9-13%. При этом температура газа после ГУБТ вследствие адиабатического расширения и охлаждения составляет 10-30°С, т.е. будет ниже нормативной температуры 40°С, соответственно будет ниже содержание паров воды в газе и выше его качество как топлива.

В период работы ГУБТ (90-95%) времени РДГ закрыто. При остановке или отсутствии ГУБТ газ пропускается через РДГ сухого типа, расширяется и снижается его влагосодержание, которое не должно превышать нормативное, соответствующее температуре 40°С - 63,1 г/м³.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Доменная печь полезным объемом 1500 м ³ работает при абсолютном давлении на колошнике 0,28 МПа, газодинамическое сопротивление тракта до РДГ - 0,005 МПа, давление в заводском распределительном газопроводе составляет 0,115 МПа, содержание паров воды в топливном газе должно соответствовать точке росы при 40°С - 63,1 г/м³.

По формуле (1) находим:

P₁=0,28-0,005=0,275 МПа

F₁=f₂(P₁/P ₂)=63,1(0,275/0,115)=150 г/м³, что по табличным данным соответствует температуре точки росы - 55°С.

При пропуске газа через РДГ сухого типа при абсолютном давлении на колошнике 0,28 МПа охлаждение газа в испарительном скруббере должно осуществляться до 55°С.

Пример 2. Доменная печь полезным объемом 3200 м³ работает при абсолютном давлении на колошнике 0,35 МПа, газодинамическое сопротивление тракта до РДГ - 0,005 МПа, давление в заводском распределительном газопроводе составляет 0,115 МПа, содержание паров воды в топливном газе должно соответствовать точке росы при 40°С - 63,1 г/м ³.

По формуле (1) находим:

P₁=0,35-0,005=0,345 МПа

F₁ =f₂(P₁/P₂)=63,1(0,345/0.115)=189,3 г/м³, что по табличным данным соответствует температуре точки росы - 60°С.

При пропуске газа через РДГ сухого типа при абсолютном давлении на колошнике 0,35 МПа охлаждение газа в испарительном скруббере должно осуществляться до 60°С.

Способ полностью сухой очистки доменного газа в соответствии с изобретением позволяет:

- упростить систему для функционирования, исключив трубы Вентури с шламоуловителями, водоотделитель и каплеуловитель после РДГ мокрого типа, оборотный цикл водоснабжения и отделение для обезвоживания железоуглеродистых отходов для их утилизации; снизить капитальные вложения и эксплуатационные расходы на очистку от пыли и охлаждение газа в 2,5-3,0 раза;

- снизить перепад давления на газоочистке в 4-5 раз, что наряду с насыщением сжатого газа парами воды в испарительном скруббере при температуре 60-65°С обеспечит увеличение выработки электроэнергии в ГУБТ на 20-25% без затрат топлива и выбросов парниковых газов;

- при работе ГУБТ (90-95% рабочего времени) доменный газ будет поступать в распределительные газопроводы с содержанием влаги в 2-3 раза ниже нормативной с повышением его качества как топлива;

- при пропуске через РДГ сухого типа доменный газ будет поступать в распределительные сети с содержанием влаги, соответствующей нормативной при 40°С.