Министерство образования и науки РФ
СТАРООСКОЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(филиал)
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«МИСИС»
(СТИ НИТУ МИСИС)
Кафедра металлургии и металловедения
Курсовой проект
по дисциплине: «Процессы и аппараты защиты окружающей среды»
на тему: «Проект системы очистки отходящих газов дуговой печи емкостью 100т электросталеплавильного производства»
Выполнил:
Проверил:
проф. Петров В.И.
Старый Оскол,
2011
Оглавление
1.Вредные выбросы в электросталеплавильном производстве.3
1.1 Характеристики и методы отвода газов дуговых электросалеплавильных печей.3
1.2.Способы отвода газа от электропечи.3
1.3 Способы очистки газов электросталеплавильных печей.3
1.4. Выбор схем систем очистки газов литейного производства.3
1.4.4. Обоснование выбора схем.3
1.5. Описание аппаратов для очистки газов.3
1.5.2. Скоростные (турбулентные) пылеуловители. 3
3.Расчет выбранных систем аппаратов для очистки газов.3
3.1. Расчет рукавного фильтра.3
3.2. Расчет скоростных пылеуловителей с трубами Вентури.3
3.3. Расчет пластинчатого электрофильтра.3
3.4.1. Рукавный фильтр типа Фр-6. 3
3.4.2. Скоростной пылеуловитель с трубами Вентури типа КЦТ-2400. 3
3.4.3. Электрофильтр типа ЭГВ1-6-6-6-2. 3
3.5. Обоснование возможности использования рассчитанныхаппаратов.3
4. Расчёт технико-экономических показателей работыгазоочистных сооружений. 3
4.1. Расчёт капитальных затрат. 3
4.2. Расчёт эксплуатационных расходов. 3
4.3. Расчёт технико-экономических показателей. 3
5. Расчёт высоты дымовой трубы.. 3
6. Аэродинамический расчет газоотводящего тракта. 3
Процесс выплавки стали в электропечах проходит за счет тепла электрической дуги, возникающей между электродами. Образующиеся в процессе плавки насыщенные пылью газы повышают давление в печи и через неплотности в ее конструкции вьщеляются в производственные помещения, загрязняя их. Основное количество газа выделяется через неплотности у электродов и рабочего окна. Газы выделяются из электропечей не только в процессе плавки, но и во время загрузки печи и слива готовой стали в ковш.
Количество и физико-химические свойства пылегазовых выбросов электропечей зависят от их емкости, состава шихты, марок выплавляемых сталей и сплавов, ведения технологического процесса. В процессе плавки стали в электропечи количество газа изменяется и достигает максимального значения в период кипения. В среднем газ, выделяющийся из печи, имеет следующий химический состав (по объему): до 68 % СО; до 30 % СO2; до 21 % O2; 30—79 % H2. Кроме того, в газе содержится до 10 мг/м3 окислов серы. Температура газа на выходе из печи составляет около 1600 °С. Ввиду наличия в газе СО он взрывоопасен и поэтому перед направлением на очистку окись углерода дожигают в специальном устройстве.
Газы, вьщеляюшиеся из печи, содержат пыль в количестве 50—60 г/м3. Пыль состоит из окислов железа, кремния, алюминия, марганца, кальция и др. Плотность пыли 4—4,2 г/см3, насыпная плотность 1,2 г/см3; угол естественного откоса 20-25°. Дисперсный состав пыли при выплавке среднеуглеродистых и хромистых сталей характеризуется следующими данными:
Размер частиц, мкм | До 0,7 | 0,7-7 | 7-80 | > 80 |
% (по массе) | 42 | 35 | 16 | 7 |
Количество газа, поступающего на очистку, зависит от способа его отвода от электропечи. Для улавливания и отвода газов, вьщеляющихся от электропечей, применяют:
1.Фонари или вытяжные шахты в крыше цеха, через которые попавший в цех газ удаляется естественным путем. В некоторых случаях для улучшения общеобменной вентиляции в шахтах или в крыше печных пролетов устанавливают вентиляторы. При таком методе отвода газ сначала попадает в цех, загрязняет его атмосферу, а затем удаляется из цеха в неочищенном от пыли виде. Большая часть крупной пыли оседает в производственных помещениях. По санитарным условиям и технике безопасности такой метод отвода газа неприемлем.
2.Установку над электропечью зонта (рис. XXII. 1, а)полностью перекрывающего в плане свод печи, В конструкции зонта 9 предусмотрен специальный колпак 8над загрузочным окном печи, предназначенный для улавливания газа, вьщеляющегося при загрузке и в процессе работ печи. В верхней части зонта имеются отверстия для пропускания электродов. Во время выпуска стали из печи зонт отводят в сторону. В процессе работы печи в живомсечении зонта при помощи дымососа создается разрежение, позволяющее улавливать вьщеляющийся из печи газ. Вместе с газом в зонт из цеха подсасывается воздух, в результате чего объем газ поступающего на газоочистку, резко возрастает. Поэтому устройство зонта над электропечью требует установки газоочистки и дымососов большой производительности. При отсосе через зонт не все количество выделяющегося из печи газа попадает в зонт. Часть запыленного газа проникает в здание цеха, загрязняя его, а затем при выходе через фонарь вызывает загрязнение атмосферы.
3. Секционный отсос (рис, XXII. 1, б) представляет собойусовершенствованное укрытие. Оно состоит из нескольких секций, присоединенных
к вытяжному газопроводу посредством двухшарнирного телескопического патрубка 7. Газ, выходящий через зазоры между электродами и сводом печи, удаляется через отсосы 2и 3. Кольцевой отсос 6 с укрытием 4служит для улавливания газа, выбивающегося через неплотности в месте соединения свода и корпуса печи. Над желобом печи устроен зонт 5. Все эти отсосы объединены сборником газа 1, присоединенным к патрубку 7. При отсосе газа через рабочее сечение зонта со скоростью не менее 2 м/с или через секционный отсос производительность газоочистки и дымососа принимают в зависимости от емкости печи:
Отсос при помощи зонта | Секционный отсос | ||||||
Емкость печи, т | До 1,5 | 3 | 5 | 10 | 2,5 | 4,5 | 9 |
Количество газа,тыс.м3/ч | 20 | 30 | 45 | 60 | 13,6 | 25 | 39 |
При применении кислорода объем отсасываемого газа увеличивается примерно на 60 %. На практике применяют зонты и отсосы разных конструкций. Однако все они не обеспечивают полного улавливания и отвода газа, выделяющегося из электропечи, особенно во время подачи в ванну кислорода, и часть газа проникает в цех. Вследствие большого количества отсасываемого газа и громоздкости зонтов и отсосов их устанавливают на электропечах емкостью до 12 т. При подсосе воздуха в зонт или секционный отсос имеющаяся в газе окись углерода полностью или в большей часта сгорает.
4.Отход газа непосредственно из свода печи (рис.ХХII.1, в). В своде
печи делают специальное отверстие, через которое при помощи водоохлаждаемого патрубка 10, соединенного шарнирно с газоотводящим газопроводом, отсасывают газ, образующийся в процессе плавки стали. При
этом под сводом печи создают разрежение 4,5—13 Па, которое исключает
выбивание газа через неплотности печи. В некоторых случаях в печи создают небольшое избыточное давление 5—30 Па, при котором создается
восстановительная атмосфера. При разрежении в печи подсасываемый воздух окисляет закись железа до высших окислов, которые не воспламеняются. Избыточное давление в печи исключает подсос воздуха и возможность взрывов газа и хлопков в ее рабочем пространстве.
Количество удаляемого газа регулируют специальной задвижкой 11, соединенной с датчиком автоматического регулирования 12, работающим в зависимости от изменения температуры в печи. Газоотводящий патрубок обычно устанавливают около загрузочного окна. При таком расположении патрубка подсасываемый воздух не распространяется по всему объему печи и оказывает небольшое влияние на охлаждение металла. В большегрузных печах иногда выполняют два - три сводовых патрубка.
При таком методе отвода газа перед подачей его на газоочистку СО дожигают в специальной камере. Для предотвращения выбивания газа из печи через отверстия для электродов зазоры между электродами и сводом печи закрывают специальными уплотнителями.