Доменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс)




НазваниеДоменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс)
страница1/7
Дата публикации27.08.2013
Размер0.71 Mb.
ТипДокументы
zadocs.ru > Химия > Документы
  1   2   3   4   5   6   7
Снабжение предприятий вторичным газообразным топливом.

Доменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс)
Искусственное топливо применяется на металлургических заводах, в ряде химических производств, стекольной промышленности. Наиболее широко искусственное газообразное топливо используется на промышленных предприятиях, технология производства основной продукции которых связана с выработкой горючего газа (горючие ВЭР). Это в первую очередь металлургические и коксохимические заводы. Выход колошникового газа при доменном производстве чугуна составляет 235 кг условного топлива на 1 т чугуна. При суточном выпуске доменной печью 4000 т чугуна только одна такая печь может выдать около 6-6,5 млн. м3 газа.

Другим источником искусственного газа являются коксовые печи. Коксовый газ, получаемый в таких печах, имеет большое значение в топливном балансе страны. При ежегодной выработке около 80-85 млн. т кокса получается более 25 млрд. м3 коксового газа.

Доменный и коксовый газы следует рассматривать как горючие ВЭР. Наряду с доменным и коксовым на металлургических заводах имеется ряд производств, где искусственные газы используются в качестве топлива и сырья, полностью замещающих мазут и природный газ.

Схема газоснабжения искусственным газом металлургического завода приведена на рис. 6.1. Потребителями искусственного газа являются подогреватели доменного дутья 15, коксовые цехи 2, промышленная ТЭЦ 4 и др. На отдельных предприятиях значительная часть искусственного газа отпускается для коммунально-бытовых целей.

На машиностроительных и автотракторных предприятиях искусственные газы иногда используются в качестве технологических атмосфер. Доменный газ, колошниковый газ, отходящий газ доменных печей, представляющий собой продукт главным образом неполного сгорания углерода. Химический состав (при выплавке чугуна на каменноугольном коксе): 12-20% углекислого газа, 20-30% окиси углерода, до 0,5% метана, 1-4% водорода, 55-58% азота. Используется на металлургических заводах как топливо. Теплота сгорания доменного газа примерно 3,6-4,6 Мдж/м3. При обогащении дутья кислородом содержание азота в газе снижается и соответственно этому возрастает количество др. газов (в том числе окиси углерода и водорода), а также теплота сгорания.
^ Доменный газ
Доменный газ является сопутствующим продуктом выплавки чугуна и ферросплавов в доменных печах. Его состав формируется в результате сгорания кокса и топливных добавок в воздухе с различным содержанием кислорода в горне, восстановления железа и других элементов чугуна, разложения известняка и других процессов, протекающих в доменной печи. Используется как газообразное топливо в доменном цехе для нагрева насадок регенеративных воздухонагревателей, в других цехах металлургических предприятий и на коксохимических заводах.

Состав доменного газа зависит от технологии доменного процесса и марок выплавляемого чугуна, расхода кокса, степени обогащения кислородом и увлажнения дутья, количества вдуваемого природного газа в печь. Основными горючими веществами доменного газа являются монооксид углерода и водород. При выплавке передельного чугуна содержание СО в доменном газе составляет 23-30 %, водорода – 1,5-9 %. Также в доменном газе содержится до 0,5 % метана. Содержание монооксида углерода в газе увеличивается при выплавке ферросплавов и специальных чугунов, повышенном расходе кокса, обогащении дутья кислородом, предварительной частичной металлизации шихты. Увлажнение дутья и вдувание природного газа приводит к увеличению содержания в доменном газе водорода и метана, в результате чего доменный газ становится более взрывоопасным. Увеличение содержания водорода в доменном газе может также быть следствием прогара элементов системы охлаждения и поступления воды в рабочее пространство доменной печи.

Горючие вещества разбавлены в доменном газе азотом и СО2. Углекислый газ является продуктом восстановления железа и разложения карбонатов, прежде всего известняка. Его содержание при выплавке передельного чугуна составляет 16-19 %. Содержание азота в доменном газе 45-52 %. С обогащением кислородом доменного дутья содержание азота в доменном газе уменьшается. Азот почти целиком вносится в доменную печь и в доменный газ воздушным дутьем. Незначительное количество азота поступает в доменный газ с летучими веществами кокса. Он практически не реагирует с другими веществами в печи, что позволяет приближенно определять выход газа по соотношению содержания азота в доменном газе и в воздушном дутье

Выход доменного газа при выплавке 1 т чугуна колеблется от 1600 до 2100 м3. С уменьшением удельного расхода кокса на 1 т чугуна выход доменного газа снижается.

Плотность доменного газа в зависимости от его состава колеблется от 1,25 до 1,37 кг/м3. В доменном газе после выхода из печи содержится до 3,5 % влаги, которая образуется при восстановлении железа.

Наибольшая теплота сгорания доменного газа составляет 6900 кДж/м3 при выплавке ферромарганца с обогащением дутья кислородом; наименьшая около 3000 кДж/м3 при выплавке передельного чугуна.

Уменьшение содержания кислорода в дутье, расхода природного газа на выплавку чугуна и замена природного газа пылеугольным топливом приводит к снижению теплоты сгорания доменного газа. Скорость распространения пламени для доменного газа составляет 0,56 м/с.

Температура воспламенения доменного газа не является постоянной величиной и зависит от его состава и примерно равна 650–700 °С.

Доменный газ, предварительно смешанный с воздухом, способен при соприкосновении с огнем или раскаленными предметами взрываться. Пределы взрываемости доменного газа не являются постоянными, а колеблются в зависимости от его состава. Нижний - от 24 до 46 %; верхний - от 62 до 72 %.

Давление, возникающее при взрыве доменного газа, достигает 460 кПа против расчетного 570 кПа, что объясняется значительным рассеиванием теплоты сгорания в окружающую среду.

Вместе с доменным газом из печи выносится значительное количество пыли, до 50 кг на 1 т чугуна. До газоочистки в газе содержится 25-30 г/м3 пыли, после трёх стадий очистки в газе остается пыли 5 мг/м3.

Колошниковая пыль обладает пирофорностью – способностью самовозгораться при соприкосновении с воздухом, что повышает опасность взрывов доменного газа в пылеуловителях и газопроводах грязного газа. Это свойство присуще преимущественно пыли, образующейся при плавке специальных чугунов. В результате экзотермических реакций слой пыли сильно разогревается, самовозгорается до светло-красного каления и разогревает конструкции. Если своевременно не нейтрализовать взрывчатую газовую смесь паром и не охладить разогревшийся слой пыли, возможен взрыв доменного газа.

Доменный газ взрывоопасен. Для борьбы со взрывоопасностью его разбавляют водяным паром или азотом. Кроме того, стараются держать доменный газ под избыточным давлением, чтобы исключить подсос воздуха внутрь промышленных агрегатов и образовать взрывную смесь.

Доменный газ очень ядовит. Отравляюще свойства обусловлены высоким содержанием угарного газа СО. Угарный газ, проникая в организм, из-за высокого химического сродства с О2 отнимает его из красных кровяных телец крови, разрушая их. В результате наступает лавинообразно усиливающееся кислородное голодание и белокровие и организм погибает.
^ Образование доменного газа
Таблица 6.1 – Окончательный состав доменного газа при выплавке передельного чугуна, %

СО2

СО

Н2

СН4

N2

16 - 19

25 - 30

2 - 9

0,5

45 - 50


Влажность доменного газа составляет 3–4 %. Газ такого состава покидает доменную печь с температурой 200–350 °С через газоотводы на колошнике доменной печи и называется колошниковый. Он проходит газоочистку и используется в качестве газообразного топлива.

В доменной печи газ выполняет функции восстановителя, теплоносителя и науглероживателя железа. Компоненты доменного газа СО и Н2 восстанавливают оксиды железа. Горновой газ покидает зону горения с температурой 2000 0С. Поднимаясь вверх в доменной печи он отдаёт тепло двигающемуся навстречу потоку шихты и постепенно остывает. Доменная шихта и продукты плавки, напротив, нагревается до 1450–1500 °С. При температурах ниже 700 °С в доменном газе происходит образование сажистого углерода:

2СО = СО2 + ССАЖ.

Осаждаясь на поверхности свежевосстановленного железа, углерод взаимодействует с ним. В результате содержание углерода в губчатом железе достигает 1,5–2 %, а температура плавления снижается до 1300 °С.
^ Очистка доменного газа
Доменный газ, содержащий до 35 % горючих компонентов и 50-60 г/ м3пыли при работе печи с повышенным давлением на колошнике (и 15-20 г/ м3. - с нормальным давлением), должен быть очищен от пыли перед его отправкой потребителям - на коксовые батареи, на горелки доменных воздухонагревателей и др. - до достижения концентрации пыли не выше 10 мг/ м3. Для очистки газа до столь низких концентраций пыли на металлургических заводах применяют многоступенчатые комбинированные схемы.

Как правило, первоначально очистку доменного газа проводят в сухих пылеуловителях диаметром 5-8 м, в которых осаждаются частички пыли размером 50 мкм и более. В этих аппаратах улавливается 70-90 % пыли, содержащейся в доменном газе, благодаря воздействию сил гравитации и инерционных сил, возникающих при повороте газового потока на 180 градусов. Пыль из пылеуловителя удаляется при помощи винтового конвейера, смачиваемого водой. Остаточное содержание пыли в доменном газе после грубой очистки не превышает 3-10 г/м куб.

Для второй ступени очистки газа используют системы мокрой очистки. Обычно доменный газ из системы грубой сухой очистки поступает на полутонкую очистку газа, в которой выделяются частички размером 20 мкм и более и газ очищается до остаточного содержания пыли на выходе 0,6-1,6 г/м3. Полутонкую очистку осуществляют в аппаратах мокрого типа - форсуночных полых скрубберах и трубах Вентури.

Газы в доменных скрубберах имеют скорость 1-2 м/с при удельном расходе воды, составляющем 3-6 кг/ м3 газа. Проходящий через скруббер доменный газ охлаждается с 250-300 °С до 40-50 °С и полностью насыщается влагой. Степень очистки газа от пыли в скруббере не превышает 60-70 %.

После скруббера газ в большинстве случаев поступает в две- четыре низконапорные трубы Вентури, скорость газов в горловине которых равна 50-80 м/с при удельном расходе воды 0,2 кг/ м3. Здесь завершается полутонкая очистка газа.

Тонкую очистку доменного газа, содержащего до 10 мг/м3 пыли, осуществляют в аппаратах 1 класса. В связи с широким внедрением на заводах черной металлургии газорасширительных станций, использующих потенциальную энергию давления доменного газа для выработки электроэнергии в газовых утилизационных бескомпрессорных турбинах (ГУБТ), для тонкой очистки газа обычно применяют аппараты, работающие с малой потерей давления, например мокрый электрофильтр.

Таким образом, в зависимости от наличия или отсутствия ГУБТ, на отечественных заводах обычно применяют две схемы очистки доменного газа:

1) доменная печь - сухой пылеуловитель - форсуночный полый скруббер - труба Вентури - каплеуловитель - дроссельная группа - каплеуловитель - чистый газ потребителю;

2) доменная печь - сухой пылеуловитель - форсуночный полый скруббер - труба Вентури - каплеуловитель - мокрый электрофильтр - чистый газ на получение электроэнергии в ГУБТ.

Выбор системы очистки доменного газа зависит от требуемой степени его чистоты и экономических показателей пылеочистки.

При применении трубы Вентури расходуется около 600-800кг воды и 10,8-14,4 МДж электроэнергии на 1000 м3 газа.

За трубой Вентури устанавливают каплеуловитель-сепаратор, которым может быть мокрый циклон, скруббер или канальный сепаратор.

В электрофильтрах для промывки и охлаждения электродов расходуется 0,5-1,5 кг воды и 3,6-4,3 МДж электроэнергии на 1000 м3 газа.

Затраты на устройства для очистки от пыли и газов всех основных источников загрязнения атмосферы доменного цеха, т.е. газов, отводимых при загрузке кокса в бункеры и транспортировании и сортировке руды и кокса перед загрузкой в печь, отводе доменного газа и воды из очистных сооружений и отстойников, составляет примерно 15-20 % суммы всех капиталовложений цеха, включая и все соответствующие вспомогательные службы.

Объем капиталовложений зависит от мощности предприятия и его технической оснащенности. Некоторые устройства используют одновременно для нескольких пылегазоочистных агрегатов (газоходы, отстойники устройства для переработки шлама, вспомогательные агрегаты), благодаря чему объем капиталовложений снижается.

Эксплуатационные затраты на очистные сооружения доменного цеха зависят в основном от стоимости электроэнергии, водоснабжения и обслуживания.
^ Применение доменного газа
Доменный газ используется как низкокалорийное топливо. Большая часть используется в доменном цехе для нагрева насадки воздухонагревателей и дутья. Для этого его подают на горелки воздухонагревателя. Расход газа составляет 30-40 тыс.м3/ч на каждый воздухонагреватель. Это позволяет нагревать купол воздухонагревателей до температуры 1200-1400 °С. После нагрева насадки воздухонагревателя подача газа и воздуха на горелку прекращают. В нагретый воздухонагреватель подают холодное дутье с температурой 130-140 °С. Проходя через горячую насадку воздухонагревателя доменное дутье нагревается до 1000-1200 °С. Часть доменного газа подается в другие цеха. Обычно его смешивают с коксовым газом имеющим более высокую теплоту сгорания. Полученную коксодоменную смесь могут использовать в методических печах прокатных цехов, в нагревательных колодцах, в горнах агломерационных машин аглофабрик. Использование коксодоменной смеси позволяет значительно сэкономить расход дорогостоящего природного газа на металлургических предприятиях.

Небольшую часть доменного газа используют не в качестве топлива, а для выравнивания давления в межконусных пространствах загрузочных устройств доменных печей. Для этого газ отбирают после скруббера высокого давления (получистый доменный газ) и подают в межконусное пространство чрез уравнительный клапан большого конуса. Это позволяет поднять давление над большим конусом и уравнять его с давлением на колошнике. Без такой операции невозможно открыть большой конус и выгрузить шихту в доменную печь. После возвращение большого конуса в исходное положение открывают уравнительный клапан малого конуса, и получистый доменный газ выбрасывается в атмосферу при этом давление в межконусном пространстве понижается до атмосферного. Это позволяет открывать малый конус.

В последние годы осуществлены попытки не выбрасывать доменный газ в атмосферу, а через специальный газопровод и промежуточный скруббер отводить его к водоотделителю газоочистки.

На некоторых доменных печах используют потенциальную и кинетическую энергию сжатого доменного газа. Для этого вместо дроссельной группы в системе газоочистки вставляют газо-утилизационную бескомпрессорную турбину (ГУБТ). На одном валу с турбиной устанавливают электрогенератор. С одной стороны сопротивление лопаток турбины создает пережим для потока доменного газа и обеспечивает высокое давление на колошнике. С другой стороны расширяющийся доменный газ вращает турбину и обеспечивает работу электрогенератора. Одна доменная печь среднего объема может производить 6-8 МВт электроэнергии.
  1   2   3   4   5   6   7

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Доменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс) icon1 Горючие газы (классификация, состав). Горючие газы, используемые...
Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов и некоторое количество примесей

Доменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс) icon1. Горючие газы. Горючие газы, используемые для газоснабжения и требования,...
...

Доменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс) iconВозможные неисправности двигателей и методы их устранения
Не подается топливо в карбюратор (при нажатии на утолитель топливо не вытекает из поплавковой камеры карбюратора)

Доменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс) iconРеальные газы Экспериментальные изотермы. Критическая точка
При высоких давлениях и достаточно низких температурах реальные газы конденсируются, т е переходят в жидкое состояние, чего принципиально...

Доменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс) iconВторичный и третичный сектора экономики России (19 часов)

Доменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс) iconКраткий конспект лекций отопление искусственное равномерное поддержание...
Отопление– искусственное равномерное поддержание расчётных температур в помещениях в течение отопительного периода (время года со...

Доменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс) iconИскусственное сооружение, возведённое через реку, озеро, овраг, пролив...
Мост — искусственное сооружение, возведённое через реку, озеро, овраг, пролив или любое другое физическое препятствие. Мост, возведённый...

Доменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс) iconЖидкость, циркулирующая в кровеносной системе и переносящая газы...
Кровь жидкость, циркулирующая в кровеносной системе и переносящая газы и другие растворенные вещества, необходимые для метаболизма...

Доменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс) iconЛекция: «Хронические инфекции» Профессор Дядык Е. А. (2009 г.) Туберкулез....
Протекает на фоне относительного иммунитета. Инфекция распространяется по продолжению, как правило, в легких

Доменный и коксовый газы – искусственное топливо (вторичный энергоресурс) icon2 Искусственное воздействие на пласт путем закачки воды
Замена в стволе скважины жидкости большой плотности жидкость меньшей плотности

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов