Основные характеристики газов и пыли агломерационных машин свинцового производства

Введение

 

В настоящее время существуют различные схемы очистки газов и воздуха от пыли. Большей частью это многоступенчатые схемы, состоящие из нескольких стадий. Они включают в себя аппараты различного принципа действия и конструктивного исполнения. В производстве образуются тысячи и сотни тысяч кубометров газов, отличающихся друг от друга по составу, по степени запыленности и другим параметрам, но, тем не менее, требующих очистки.

Не существует универсальных аппаратов, чистящих все и в любых условиях. Существуют различные виды очистных установок, работающих в определенных режимах, очищающих от определенного типа загрязнения, с определенной эффективностью очистки. Поэтому подобрать правильную схему, позволяющую очистить заданный газ с заданной эффективностью, - нелегкая задача. Для этого необходимо иметь представление о существующих установках, о принципах и условиях их работы, необходимо собрать их в схему, которая была бы достаточно простой и недорогой и при этом эффективной.

Существует много методик для теоретического расчета аппаратов и схем очистки газов от пыли. Но, к сожалению, теоретические расчеты не могут дать гарантию успешной их работы. Необходима проверка работы аппарата или схемы в производственных условиях.

При выборе аппаратов, входящих в схему, необходимо обязательно учитывать их технологические особенности и режимы работы. Так как при несоблюдении правил эксплуатации, при перегрузках не только снижается эффективность улавливания пыли, но и повышается износ оборудования.

Анализ схем очистки пылей, образующихся на свинцовом производстве

 

Токсичность свинцовой пыли предопределяет особую важность очистки отходящих газов при производстве свинца. Основными источниками пылевыделения в свинцовом производстве являются агломерационные машины, шахтные печи, купеляционные печи и шлаковозгоночные установки.

Обеспыливание отходящих газов агломерационных машин.

В настоящее время в свинцовом производстве применяют агломерационные машины двух типов: с просасыванием и с дутьем снизу. От последних отходят газы двух видов: богатые (5-6 % SO₂), пригодные для получения серной кислоты, и бедные (1,5 - 2,0 %), использование которых для этой цели нерентабельно.

Во всех случаях газы содержат пыль, для улавливания которой необходимы ступенчатые схемы очистки. В качестве первой ступени для отделения крупной пыли обычно применяют циклоны. Некоторые характеристики газов и пыли приведены в табл.1.1.

 

Таблица 1.1.

Основные характеристики газов и пыли агломерационных машин свинцового производства.

Характеристика	Агломерационные машины
	с просасыванием	с дутьем снизу 1
Температура газов,°С Запыленность газов, г/м3 Содержание SO2 в газе, % (объемн.) Концентрация пыли в газах перед пылеуловителем тонкой очистки, г/м3 Содержание металлов в пыли после пылеуловителей тонкой очистки, % (по массе): свинец цинк медь кадмий сера	130-180 1,5-2,5 0,5-1,5 1,0-1,5 50-60 3-9 0,4-0,8 1-13 5-12	200-250/470-520 12,5/11,8 5-6/1,5-2,0 8,1/3,5 50-60 3-9 0,4-0,8 1-13 5-12
1 В числителе - богатые газы, в знаменателе - бедные газы.

 

Пыль агломерационных машин мелкая, преимущественно возгонного происхождения, средний размер частиц 0,5 - 1 мкм.

Химический состав пыли (оксиды свинца, цинка и сернистый свинец) предопределяет ее высокое удельное электрическое сопротивление (УЭС > 10¹¹ Ом·см).

На практике обычно применяют два способа очистки: в электрофильтрах и рукавных фильтрах.

Мокрые способы очистки нежелательны вследствие возможности интенсивной коррозии оборудования, связанной с образованием серной кислоты.

Агломерационные машины с просасыванием. При применении электрофильтров необходима предварительная подготовка газа, включающая его охлаждение до 70-75°С и увлажнение до относительной влажности 90-95 %, для чего перед электрофильтром ставят полый скруббер (рис.1.1, а).

При этих условиях температура газа близка к точке росы и возможна конденсация паров слабой серной кислоты в электрофильтре и газопроводах, чего не следует допускать.

Скорость газа в активной зоне электрофильтра не должна превышать 0,7-0,8 м/с.

 

Рис. 1.1 Схемы, применяемые дли тонкого обеспыливания газов агломерационных машин, работающих с просасыванием: а - с сухим электрофильтрами; б - с тканевыми фильтрами.

1 - агломашина; 2 - циклон; 3 - эксгаустер; 4 - полый скруббер; 5 - сухой электрофильтр;

6 - дымосос; 7 - дымовая труба; 8 - рукавный фильтр; 9 - подсос воздуха.

 

При тонкой очистке газов агломерационных машин, работающих с просасыванием в рукавных фильтрах, основным требованием является поддержание температуры перед входом в фильтр на уровне, допустимом для применяемой ткани (рис.1.1, б). Регулирование температуры осуществляют подсосом воздуха, так как применение поверхностных охладителей из-за низкой температуры газов нецелесообразно, а впрыскивание воды опасно из-за возможности появления в газах капель серной кислоты.

 

Эксплуатационные данные по одной из установок с тканевыми фильтрами типа РФГ (ткань ЦМ) с рабочей поверхностью 560 м²:

Количество газов, тыс. м³/ч                         60-70

Температура газов,°С                                           110-170

Содержание (SO₂ - SO₃), %                          4,0

Средний размер частиц, мкм                                1,26

Пропускная способность одного фильтра 40000

Охлаждение газов подсосом воздуха,°С             <100

 

Концентрация пыли, г/м³:

перед фильтром                                  0,8-1,2

после фильтра                                     0,025-0,05

Газовая нагрузка на ткань, м³/ (м²·мин)     1,0-1,1

Химический состав пыли, %: 45-50 Рb; 6-8 S; 2,8-3,2 Zn; 0,1-0,35 Cd; 0,7-0,8 Сu; 0,1 - 0,15 As; 0,45 Sb.

Агломерационные машины с дутьем. В этом случае очистку богатых газов, идущих в сернокислотный цех, осуществляют в сухих электрофильтрах с предварительной подготовкой в скруббере. Бедные газы из средней части машины имеют высокую температуру (~500°С), поэтому их сначала охлаждают в поверхностных холодильниках, а затем очищают в рукавных фильтрах, после чего выбрасывают в атмосферу (рис.1.2). Бедные газы из хвостовой части машины направляют в циклон, после очистки в котором их используют в качестве дутья, направляемого в головную часть машины. Избыток газов из циклона направляют через смеситель в рукавный фильтр.

 

Рис.1.2 Принципиальная схема очистки от пыли газов агломерационных машин с дутьем снизу:

1 - агломерационная машина; 2 - циклон; 3 - вентилятор; 4 - полый скруббер; 5 - сухой электрофильтр; 6 - рукавный фильтр; 7 - смеситель газов; 8 - подсос воздуха; 9 - поверхностный охладитель; 10 - дымовая труба.

 

Вследствие высокого содержания СО₂ в богатых газах содержащаяся в них пыль свинца и цинка представляет собой в значительной степени не оксиды, а сульфаты, характеризующиеся более высокой электропроводностью. В связи с этим работа электрофильтров несколько облегчается и допустимая температура газов перед ними поднимается до 100-110°С с одновременным снижением влажности. Однако, как показала практика, скорость поступающего в электрофильтр газа с повышенным содержанием СО₂ (5-6%) не должна превышать 0,3-0,5 м/с. При этой скорости запыленность газов после электрофильтра находится в пределах 0,03-0,1 г/м³. Дальнейшее снижение запыленности осуществляется в мокрых электрофильтрах сернокислотного цеха.

Электрофильтр имеет С-образные осадительные электроды длиной 5 м, шириной 400 мм, а также игольчатые коронирующие электроды, среднее напряжение на которых 60 кВ, плотность тока 0,41 мА/м², линейная плотность тока 0,088 мА/м. Скрубберы, размещенные перед электрофильтрами, имеют верхний подвод газа, диаметр 6 и высоту 14,5 м и работают со скоростью газа 0,5 м/с.

Бедные газы очищают в рукавных фильтрах (температура газов перед фильтрами 95°С; концентрация пыли перед фильтрами 4,0, после них 0,037 г/м³).