В современных доменных печах на 1 т выплавляемого чугуна образуется 1250—1800 м3 газа, отводимого из печи через колошник.
Доменный или колошниковый газ используют как топливо воздухонагревателей доменных печей, коксовых печей, нагревательных колодцев и печей прокатных станов, котельных установок.
На выходе из печи доменный газ содержит от 10 до 40 г/м3 пыли, а перед подачей в горелочные устройства для предотвращения выхода их из строя (засорение и др.) содержание пыли в нем должно быть не более 5 мг/м3, в связи с чем требуется обязательная его очистка.
Рис.1. Схема системы отвода и очистки доменного газа
Для каждой доменной печи сооружают индивидуальную систему газоочистки; газ к газоочистным устройствам, располагаемым на нулевой отметке, подают от колошника по наклонному газопроводу (на печи объемом 5000 м3 их два). Система газоочистки обычно включает несколько последовательно установленных газоочистных аппаратов. На современных отечественных печах, работающих с повышенным давлением газов, применяют две различающиеся схемы газоочистки — с дроссельным устройством, предназначенным для понижения давления газов, и с газовой утилизационной бескомпрессорной турбиной.
Большая часть печей оборудована системой очистки газов с дроссельным устройством, показанной на рис. 1. От колошниковой части 1 печи газы по наклонному газопрободу поступают в сухой радиальный пылеуловитель 2 диаметром до 16 м, имеющий сужение вверху и внизу. Газ в него поступает сверху и изменяет направление движения на 180°, а крупные частицы пыли осаждаются в нижнем конусе пылеуловителя, откуда пыль периодически выпускают в железнодорожные вагоны.
Далее газ попадает в безнасадочный скруббер 3, где частицы пыли захватываются подаваемой через форсунки водой и осаждаются в нижней части скруббера в виде шлама; газ здесь охлаждается до 35—40 °С. Затем газ проходит через нерегулируемые трубы Вентури 4, где частицы пыли поглощаются каплями воды, которые улавливаются в далее расположенном каплеуловителе. Окончательная очистка газа происходит в дроссельном устройстве 6. Последнее предназначено для снижения давления газа и одновременно обеспечивает его очистку, работая как газоочистной аппарат по тому же принципу, что и трубы Вентури. Далее газ проходит через водоотделитель 7 и через листовую задвижку 8 поступает в коллектор 9 (цеховую сеть). По газопроводу 5 газ отводят на колошник для уравновешивания давления в межконусном пространстве.
Вновь сооружаемые доменные печи, а также печи многих существующих цехов с целью экономии энергоресурсов в последние годы оборудуют газовыми утилизационными бескомпрессорными турбинами (ГУБТ), предназначенными для выработки электроэнергии за счет использования энергии повышенного давления доменного газа. В турбине, располагаемой после газоочистки, давление газа снижается, в связи с чем в системе очистки газа не используется дроссельное устройство. В настоящее время в сочетании с ГУБТ в большинстве случаев применяют следующую схему газоочистки: сухой пылеуловитель, полый скруббер, нерегулируемые трубы Вентури с каплеуловителем; применяется также схема, в которой вместо труб Вентури используют мокрые электрофильтры. В обеих схемах сохраняется дроссельное устройство, через которое газ пропускают в случае остановки ГУБТ, что обеспечивает работу доменной печи на повышенном давлении.
Обе эти схемы газоочистки, как показал опыт, недостаточно приспособлены для эффективной работы с ГУБТ. Нерегулируемые трубы Вентури без дроссельного устройства не обеспечивают стабильной очистки газа, особенно при периодических переводах печи на работу с пониженным давлением; мокрые электрофильтры также не работают устойчиво. В связи с этим наблюдаются заносы турбины пылью и требуются периодические ее остановки. Кроме того, при обеих схемах очистки доменный газ охлаждается до 35—40 °С, а затем для обеспечения нормальной работы турбины его приходится нагревать до 120—140 °С.
С учетом этого опыта в дальнейшем Гипромез рекомендует следующие схемы очистки доменного газа при работе с ГУБТ: сухой пылеуловитель, малогабаритный скруббер, регулируемые трубы Вентури, каплеуловитель; сухой пылеуловитель, испарительный скруббер, сухие электрофильтры. При очистке по первой из этих схем газ будет охлаждаться до 55 °С, по второй — до 100—120°С; вторая схема может быть реализована после промышленного опробования сухих электрофильтров.
Газотурбинная расширительная станция. ГУБТ, использующая энергию повышенного давления доменного газа, служит приводом электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию. Для размещения ГУБТ и электрогенератора вблизи от газоочистки сооружают газотурбинную расширительную станцию (ГТРС); в ней располагают также подогреватель смешивающего типа, который обеспечивает нагрев газа перед турбиной до 120—140 °С за счет сжкгания части (до 5—6%) подаваемого в нее газа.
Применяемые в настоящее время турбины ГУБТ-8 и ГУБТ-12 имеют соответственно мощность около 8 и 12 МВт и пропускную способность в 260 000 и 360 000 м3 газа в час. Турбину выбирают с учетом того, что она должна обеспечить пропускание всего газа, отводимого от доменной печи.
В существующих ГТРС обычно предусматривали установку одной турбины на каждую доменную печь (для печи объемом 5000 м3 предусмотрена установка двух параллельно работающих турбин ГУБТ-12). В последующем с целью повышения техникоэкономических показателей и экономии территории Гипромезом рекомендуется сооружение ГТРС с установкой, как правило, одной мощной турбины на две-три доменных печи. Соответственно намечено создание более мощных ГУБТ, чем существующие (в частности, турбины, которая одна обеспечивала бы пропуск газа от лечи объемом 5000 м3 до 740 000 м3/ч).
