RS60058B1 - Postupak za prečišćavanje pećnog gasa - Google Patents

Description

Opis

OBLAST TEHNIKE

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na postupak za suvo uklanjanje prašine iz pećnog gasa, koja nastaje u postupcima proizvodnje metala, naročito u postupcima proizvodnje čelika ili gvožđa, kao što je visokopećni gas ili gas proizveden elektrolučnim pećima (EAF), baznim kiseoničnim pećima (BOF) ili postupcima direktne redukcije gvožđa (DRI).

STANJE TEHNIKE

[0002] Visokopećni gas obično ima relativno visok sadržaj ugljenmonoksida, na primer, oko 20 - 28 %, što omogućava njegovu upotrebu kao gorivnog gasa u raznim tipovima gorionika. Međutim, sadržaj prašine visokopećnog gasa koji napušta visoku peć obično je oko 10 - 40 g/Nm<3>, što je previsoka vrednost za upotrebu u tim gorionicima. Da bi se osiguralo pravilno i stabilno funkcionisanje gorionika ili druge opreme koja upotrebljava visokopećni gas, sadržaj prašine u visokopećnom gasu mora biti suštinski umanjen. To se obično radi dvofaznim postupkom. U prvoj fazi, odvajaju se veće čestice prašine u ciklonu. U drugoj fazi, odvajaju se manje čestice, najčešće skruberom u mokrom postupku. Takav mokri postupak zahteva značajnu potrošnju vode i proizvodi mulj i otpadnu vodu, što zahteva dalju obradu. Obrada prečišćavanja vode takođe rezultira padom pritiska i temperature obrađivanog visokopećnog gasa, što umanjuje njegovu efikasnost kao gorivnog gasa u nizvodnom gasnom gorioniku.

[0003] Da bi se prevazišli nedostaci postupaka prečišćavanja vlažnog gasa predlaže se filtriranje gasa vrećastim filterima koji vise sa cevne ploče, kao na primer u članku Zhang Fu-Ming, "Study on Dry Type Bag Filter Cleaning Technology of BF Gas at Large Blast Furnace", Proceedings of the 5<th>International Congress on the Science and Technology of Ironmaking, p.612 - 616, 2009, Shanghai, China.

[0004] Vrećasti filteri mogu biti prečišćeni povratnom strujom, obično inertnog gasa, kakav je azot, kao što je na primer opisano u Lanzerstorfer and Xu, "Neue Entwicklungen zur Gichtgasreinigung von Hochofen: ein Uberblick", BH, vol.195, p.91-98, 2014. Ovo se može izvesti na mreži ili van nje. Prečišćavanje van mreže prekida postupak za filtriranje. Nedostatak prečišćavanja na mreži je u tome da se gas azota hladi i razređuje visokopećni gas. Da bi se ovaj efekat smanjio, strujanje azota mora biti izbačeno sa kratkim, veoma jakim impulsima uz minimalnu upotrebu azota. Ovi bi impulsi trebali biti veoma snažni kako bi proizveli udarni talas suprotan glavnom strujanju od 2,5 bar. Maksimalna dužina vrećastih filtera koja može biti prečišćena ovakvim povratnim strujanjem na mreži obično je oko 4 metra.

[0005] Isto izdanje takođe govori o japanskom uređaju za filtriranje od Kokura Steel Works iz 1982. koji koristi obrnuto strujanje prečišćenog visokopećnog gasa za prečišćavanje vrećastih filtera. Filteri se vade iz struje gasa i prečišćavaju se van mreže. Slični sistemi za prečišćavanje van mreže opisani su u US 4,507,130 i US 4,668,253.

[0006] US 5,421,845 i WO 2010/148437 opisuju sisteme sa povratnim ispiranjem sa mlaznicama u pokretnom kraku koji se kreće preko filtera.

[0007] Predmet ovog pronalaska je obezbeđivanje suvog postupaka za prečišćavanje radi uklanjanja prašine iz visokopećnog gasa upotrebom vrećastih filtera sa povratnim strujanjem na mreži sa unapređenim učinkom prečišćavanja što omogućava upotrebu dužih vrećastih filtera.

KRATAK SADRŽAJ

[0008] Predmet ovog pronalaska postiže se postupkom za prečišćavanje pećnog gasa prema zahtevu 1.

[0009] Upotreba filtriranog visokopećnog gasa za povratno strujanje na mreži ne hladi niti razređuje glavnu struju visokopećnog gasa. Zbog toga se mogu koristiti mnogo veće količine nego što bi to bilo moguće sa gasom azota, pa impulsi mogu biti duži i slabiji. Pošto se mogu koristiti veće količine povratno strujnog gasa po impulsu, vrećasti filteri koji se mogu upotrebljavati, mogu biti dosta duži.

[0010] Kad se vrati, povratno strujni gas može biti odvojen od glavne struje neprekidno ili sa prekidima, na primer kada je diferencijalni pritisak iznad cevne ploče previsok. Količina vraćenog gasa može biti na primer od oko 0.1 do oko 0.5 vol.% glavne struje gasa.

[0011] Deo ovog pronalaska uključuje to da su mlaznice raspoređene na kraku koji može da se kreće preko mreže vrećastih filtera. Mreža vrećastih filtera može na primer obuhvatati više koncentričnih kružnica mreža, maksimalno iskorištavajući prostor u kućištu uređaja za filtriranje, koji je obično cilindričan s obzirom na uslove postupka pod pritiskom. U tom slučaju, krak sa mlaznicama može na primer biti rotirajući krak koji rotira oko centralne ose koja je koaksijalna sa kružnom mrežom vrećastih filtera. Respektivne mlaznice raspoređene su da prođu vrećaste filtere koji imaju odgovarajuće radijalne položaje tokom rotacije rotirajućeg kraka, tako da svaki vrećasti filter pređe najmanje jedna mlaznica tokom ciklusa.

[0012] U pogledu odozgo, vrećasti filteri i otvori na cevnoj ploči mogu na primer biti kružni ili ovalni. Upotreba ovalnih vrećastih filtera pomaže u optimalnom iskorištavanju prostora ako su vrećasti filteri raspoređeni u koncentrične kružne mreže. Štaviše, vreme koje će prolazeća mlaznica provesti iznad vrećastog filtera biće duže ako su vrećasti filteri ovalni sa radijalno izduženom kraćom osom i tangencijalno izduženom dugom osom, tako da će povratno strujni impulsi biti duži.

[0013] Pritisak unutar struje visokopećnog gasa u glavnom pravcu obično je najmanje 1,5 bar, na primer, najmanje 2 ili najmanje 2,5 bar. Povratno strujni pritisak u mlaznicama može biti na primer 0,1 - 1,2 bar, na primer, 0,5 - 1,0 bar, na primer, oko 0,8 bar viši od pritiska unutar struje glavnog gasa u glavnom pravcu strujanja.

[0014] Upotreba prečišćenog visokopećnog gasa omogućava upotrebu većih količina povratno strujnog gasa.

[0015] Opisani postupak može efektivno biti izveden uređajem za filtriranje radi prečišćavanja gasa u obradi u postupku proizvodnje metala, koji obuhvata najmanje jednu posudu sa:

- ulazom gasa na donjem delu;

- izlazom gasa na gornjem delu;

- cevnom pločom između ulaza gasa i izlaza gasa.

Cevna ploča obuhvata mrežu otvora, pri čemu svaki otvor ima vrećasti filter koji visi sa pomenutog otvora. Izlaz gasa povezan je na ispusni vod. Povratni vod spaja nizvodni deo ispusnog voda sa povratnim ulazom na gornjem kraju posude. Povratni vod može na primer obuhvatati pojačivač gasa kako bi vratio prečišćen gas sa željenim nadpritiskom. Povratni vod može biti spojen na rotor sa najmanje jednim radijalnim krakom koji može rotirati oko centralne ose posude, pri čemu krak koji može rotirati definiše kanal u komunikaciji sa povratnim vodom, na primer, preko glavnog kanala rotora postavljenog koaksijalno unutar posude. Kanal radijalnog kraka obuhvata mlaznice usmerene nadole sa radijalnim pozicijama koje odgovaraju radijalnim pozicijama otvora na cevnoj ploči, tako da svaki vrećasti filter pređe najmanje jedna mlaznica tokom punog ciklusa rotora.

KRATAK OPIS CRTEŽA

[0016] Opisani postupak i uređaj za filtriranje biće detaljnije opisani sa referencama na priloženim crtežima koji prikazuju primer načina ostvarivanja.

Fig.1: šematski prikazuje raspored uređaja za filtriranje radi prečišćavanja visokopećnog gasa;

Fig.2: prikazuje rotor uređaja za filtriranje sa mlaznicama za prečišćavanje vrećastih filtera;

Fig.3: prikazuje detalj rotora sa Fig.2 u bočnom izgledu.

DETALJAN OPIS

[0017] Fig.1 prikazuje raspored uređaja za filtriranje 1 radi filtriranja visokopećnog gasa ili procesnog gasa dobijenog sličnim postupcima proizvodnje metala. Gas se dovodi iz pravca A. Opciono, gas se prvo obrađuje uređajem za uklanjanje prašine, kao što je ciklon, na primer, za uklanjanje većih čestica prašine, i/ili gas može biti prvo ohlađen, na primer, kako bi se umanjili temperaturni maksimumi, i/ili se obrađuje apsorbentom i/ili baznim agensima kako bi se uklonile kisele ili organske zagađenosti.

[0018] Visokopećni gas se distribuira na više filterskih stanica 2, u prikazanom primeru rasporeda četiri filterske stanice. Svaka filterska stanica 2 obuhvata cilindričnu posudu pod pritiskom sa ulazom gasa 4 na donjem delu 5 posude 2 i izlaz gasa 6 na gornjem delu 7 posude 2. Visokopećni gas struji u glavnom pravcu strujanja A od donjeg dela 5 posude 2 prema gornjem delu 7. Kružna cevna ploča 9 se postavlja na gornji deo 7 posude 2. Cevna ploča 9 se obezbeđuje koncentričnim kružnim mrežama sa ovalnim otvorima 11 (vidi Fig.2). Ovalni otvori 11 imaju kratke ose u radijalnom pravcu i duge ose u tangencijalnom pravcu, u odnosu na centralnu osu cevne ploče. Vrećasti filter 13 sa odgovarajućom ovalnom konturom u pogledu odozgo visi nadole sa svakog otvora 11. Svaki vrećasti filter 13 ima otvoren kraj koji se spaja sa respektivnim otvorom 11 na cevnoj ploči 9, i zatvoren kraj 14 na suprotnoj strani. Otvoren okvir (koji nije prikazan) postavlja se u svaki vrećasti filter 13 da bi držao vrećasti filter 13 otvorenim protiv pritiska glavne struje visokopećnog gasa. Periferna ivica cevne ploče 9 spaja se na unutrašnji zid posude 2, tako da je sav visokopećni gas primoran da struji preko vrećastih filtera 13 u otvorima 11.

[0019] Otvori 6 posude 2 otvaraju se u zajednički ispusni vod 15 gde se filtriran gas ispušta preko uobičajene turbine 18 za izdvajanje gasa sa gornje strane kako bi se smanjio pritisak širenjem. Posle smanjenja pritiska gas se može koristiti kao gorivo gorionika. Uobičajeni ventil 17 za smanjenje pritiska može biti upotrebljen kao rezerva u slučaju da turbina za izdvajanje gasa sa gornje strane nije operativna.

[0020] Glavni povratni vod 19 se odvaja od zajedničkog ispusnog voda 15 i deli se u više povratnih vodova 21, po jedan povratni vod za svaku od posuda 2. Glavni povratni vod 19 obuhvata pojačivač gasa 23 koji podiže pritisak vraćenog strujanja na nivo iznad pritiska u glavnom strujanju gasa. Svaki povratni vod 21 se spaja sa rotorom 25, što je detaljnije prikazano na Fig.2 i 3. Rotor 25 definiše suštinski vertikalni centralni kanal 27 koaksijalno postavljen unutar unutrašnjosti posude u prostoru iznad cevne ploče 9. Rotor 25 se može rotirati oko longitudinalne ose X centralnog kanala 27. Rotor 25 obuhvata više radijalnih šupljih kraka 29 spojenih na niži kraj centralnog kanala 27. Radijalni kraci 29 definišu kanale sa mlaznicama 28 na njihovoj strani okrenutoj ka cevnoj ploči 9. Poluprečnik svakog kruga otvora 11 odgovara radijalnoj poziciji najmanje jedne od mlaznica 28 od najmanje jednog od radijalnih kraka 29. U prikazanom načinu ostvarivanja, svaki razmak između dve susedne mlaznice 28 kraka 29 jednak je trostrukoj udaljenosti između otvora 11 u cevnoj ploči 9 i sledećeg otvora 11 u radijalnom pravcu. Kao rezultat samo jedan od tri otvora se očisti mlaznicama 28 jednog radijalnog kraka 29. Mlaznice 28 druga dva kraka 29 se postavljaju tako da prečišćavaju preostale vrećaste filtere 13. Dakle, tokom svake pune rotacije rotora 25 svaki otvor 11 u cevnoj ploči 9 jednom pređe mlaznica 13 jednog od radijalnih kraka 29.

[0021] Vrata 30 pružaju pristup prostoru za održavanje ili popravku iznad cevne ploče 9.

[0022] Donji delovi 5 respektivnih posuda su kupasti i sakupljaju odvojenu prašinu. Ispod kupastog dela 5 posude 2 su sudovi za skupljanje prašine 31 koji su spojeni na vod za ispuštanje prašine 32.

Claims (3)

1. [0023] Sirovi visokopećni gas dostavlja se do posuda 2 i prolazi kroz vrećaste filtere 13 u glavnom pravcu strujanja A. Pritisak glavne struje kod ulaza 4 posude 2 obično je oko 2,5 bar. Filtriran gas se sakuplja na gornjim delovima 7 posuda 2, dok prašina ostaje na spoljnoj površini vrećastih filtera 13.

   [0024] Filtriran gas sakupljen nizvodno od cevne ploče 9 ispušta se preko respektivnih izlaza 6 i ispusnog voda 15. Deo gasa neprekidno se povlači preko povratnog voda 19. Pojačivač gasa 23 uvećava pritisak, na primer, najmanje do 3,3 bar, što je 0,8 bar više od pritiska u glavnoj struji.

   Filtriran gas struji preko povratnih vodova 21 do gornjih delova 7 respektivnih posuda 2, preko centralnog kanala 27 i tri radijalna kraka 29 rotora 25, gde se gas uduvava mlaznicama 28 u povratno strujnom pravcu B koji je suprotan glavnom pravcu strujanja A. Mlaznice 28 uduvavaju prečišćen gas u respektivne otvore 11 cevne ploče okrenute prema respektivnom mlaznicama kada mlaznice prolaze tokom rotacije rotora 25. Pošto su centralni kanal 27 i radijalni kraci 29 neprekidno rotirani svaki otvor 11 prođe izduvna mlaznica 28 tokom punog ciklusa rotacije rotora 25.

   [0025] Gas se uduvava u otvore 11 sa nadpritiskom od, na primer, oko 0,8 bar. Prašina sakupljena na spoljnoj površini vrećastih filtera 13 se izduvava i pada na donji deo 5 posude 2. Ovim se vraća kapacitet filtera vrećastih filtera 13.

   [0026] Ako se sakupi dovoljno prašine na donjem delu 5 posude 2, ventil za ispuštanje prašine se otvara i prašina se skuplja u respektivnim sudovima za skupljanje 31. Prašina se dalje ispušta preko voda za ispuštanje 32, na primer, na dalju obradu.

   Patentni zahtevi

   1. Postupak za prečišćavanje pećnog gasa u kome pećni gas koji struji u glavnom pravcu (A) strujanja prolazi kroz kružnu mrežu vrećastih filtera (13),

   u kome se filtriran pećni gas koji je prošao kroz vrećaste filtere, delimično vraća preko jedne ili više mlaznica (28) koje se kreću duž nizvodnih krajeva vrećastih filtera,

   u kome su mlaznice (28) raspoređene na najmanje jednom rotirajućem kraku (29) koji rotira oko centralne ose koja je koaksijalna sa mrežom vrećastih filtera, u kome su respektivne mlaznice (28) raspoređene da prođu vrećaste filtere koji imaju odgovarajuće radijalne položaje tokom rotacije rotirajućeg kraka;

   u kome pored svakog vrećastog filtera (13) prolazi najmanje jedanput najmanje jedna mlaznica (28) tokom ciklusa rotacije kraka,

   u kome mlaznica koja prolazi pored vrećastog filtera duva filtriran pećni gas u povratno strujnom pravcu (B) kroz pomenuti vrećasti filter, u kome je povratno strujni pravac suprotan glavnom pravcu strujanja.
2. 2. Postupak iz bilo kog prethodnog zahteva, u kome se povratno strujanje (B) duva sa 0,1 - 1,2 bar, na primer, 0,5 - 1,0 bar, na primer, oko 0,8 bar nadpritiska u odnosu na pritisak unutar struje pećnog gasa u glavnom pravcu (A).
3. 3. Postupak iz bilo kog prethodnog zahteva, u kome je pritisak u struji pećnog gasa u glavnom pravcu strujanja (A) najmanje 1,5 bar, na primer, najmanje 2,5 bar.