Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков

Выделение пыли в дуговых сталеплавильных печах современных конструкций

Дуговые печи, работающие с подогревом лома, характеризуются меньшим выделением пыли с технологическими газами, что связано в основном с пылефильтрующим эффектом подогреваемого лома. На печах типа Сопsteel на заводе фирмы Florida Steel выделение пыли уменьшилось на 30 %.

Еще лучшие результаты получены при просасывании газов через слой лома, как это делается на печи Сопsteel фирмы Niрроп Steel Рlаnt and Machinery Division (Япония), а не при пропускании газов над ломом, как в первых печах этого типа.

В шахтных печах выделение пыли снижается на 20%. Подобные результаты получены на двухэлектродных печах постоянного тока и печах типа Contiarc.

В дуговых печах постоянного тока по сравнению с трехфазными выделение пыли резко снижается, что связано с особенностями дуги постоянного тока. В печах постоянного тока металл контактирует только с анодным пятном электрической дуги. Так как плотность тока и удельный тепловой поток в анодном пятне на порядок ниже, чем в катодном, в процессе плавки в печах постоянного тока испаряется меньше металла и шлака и образуется в 6—8 раз меньше пыли, чем в трехфазных печах.

Это подтверждено опытом работы дуговой печи постоянного тока емкостью 25 т в ПО "Ижсталь", где по сравнению с трехфазной печью было установлено уменьшение угара металла, меньшее развитие окислительных процессов в ходе плавки и снижение уровня пылевыбросов в 5-8 раз.

Большая стабильность дуги обуславливает меньший газообмен между объемом печи и атмосферой и соответственно меньший объем технологических газов.

Кроме того, в печах постоянного тока происходят процессы, отличающиеся от процессов в печах переменного тока. Вокруг дуги постоянного тока создается постоянное электрическое поле, воздействующее на заряженные частицы, находящиеся в нем. На положительно заряженные частицы действует сила электрического поля, направленная к катоду. Положительно заряженные частицы, прежде всего Fе2+, витающие в околоэлектродной зоне, разряжаются, слипаются и возвращаются в расплав, что подтверждается измерением содержания FеО в технологических газах печей постоянного и переменного тока.

На отрицательно заряженные частицы действует сила, направленная к расплаву. В печах переменного тока мгновенное значение электрического поля меняет свое направление и величину с частотой 50 Гц. Силы. действующие на частицы, также периодически меняют направление и направленного движения частиц не происходит. В результате образуется однородное в печном пространстве пылегазовое облако, которое выносится технологическими газами.

Поэтому печи постоянного тока имеют явное экологическое преимущество по сравнению с трехфазными печами.

Интенсификация процесса плавки в высокомощных дуговых печах требует решения проблем отвода и обеспыливания значительных объемов технологических газов.

Традиционная схема предполагает локальный отсос газов из печи через дополнительное отверстие в своде посредством сводового патрубка, связанного с камерой дожигания системы газоотсоса. В этом случае наибольшее разрежение создается в зоне сводового патрубка, в то время как в других зонах имеет место небольшое избыточное давление. Стремление увеличить производительность газоотсоса приводит к увеличению локальных скоростей газового потока по кратчайшему пути от рабочего окна и неплотностей печи к отверстию газохода в своде. При этом возрастают потери материалов в систему газоочистки и угар электродов в результате подсоса воздуха.

Снижение выноса пыли в систему газоочистки может быть обеспечено путем изменения конструкции дуговой печи и свода в частности. В печи Danieli Plus M2 (Италия) конфигурация свода "циклонного типа" из трубчатых элементов (тангенциальная система отсоса печных газов) способствует снижению скорости печных газов и уменьшению выноса крупных частиц пыли.

На 100-т печи (63 МВ-А) Донецкого металлургического завода внедрен водоохлаждаемый свод с системой распределенного газоотсоса, аналогичный конструкции фирмы Danieli. В нем по периметру выполнена кольцевая камера, образованная трубчатыми водоохлаждаемыми панелями, змеевики которых навиты в плоскости, перпендикулярной продольной оси печи. Камера закрыта сверху листом экрана, в котором выполнено отверстие под сводовый патрубок. Нижняя часть камеры представляет газораспределительную решетку с переменным шагом по угловому положению относительно отверстия газохода. В камере создается разрежение. Отсос газов в кольцевую камеру проводится со всей поверхности подсводового пространства печи со значительной степенью равномерности. Следствием распределенной системы газоотсоса является снижение скорости печных газов. Это способствует уменьшению выноса крупных частиц в систему газоочистки и подсоса воздуха через неплотности печи. Кроме того, сама газораспределительная решетка является первичным фильтром очистки печных газов от пыли, которая оседает на относительно холодной поверхности гарнисажа на трубах и по мере роста его толщины сверх равновесной, по условиям теплообмена, оплавляется и возвращается в печь Определение запыленности отходящих газов при переходе со стандартного водоохлаждаемого свода на свод с системой распределенного газоотсоса показало снижение уровня запыленности в период плавления в 2-4 раза, в период доводки плавки - в 1,5-2 раза.