TRATAREA GAZELOR INDUSTRIALE

TRATAREA GAZELOR INDUSTRIALE

Parametrul principal care determina conținutul de caldura al gazelor industriale este temperatura. Independent de direcția de utilizare a acestei calduri, in practica uzuala se constata des abateri considerabile de la norma ale temperaturii. In multe cazuri, aceasta temperature crește datorita arderii necorespunzatoare a componentelor in canalele de gaze, din cauza imperfecțiunii formarii amestecului și a arderii combustibilului in camera de lucru propriu-zisa.

Cel mai adesea se intalnesc cazurile in care temperatura reala a gazelor este mai mica decat cea normala. Acest lucru are loc din cauza absorbției suplimentare de aer ceace are mari dezavantaje: are loc inrautațirea funcționarii instalației de tiraj, supraincarcata de debitul suplimentar de aer care trebuie evacuate, se reduce cantitatea de caldura posibil a fi recuperate, marind pierderile de caldura cu gazelle evacuate.

De aceea, reducerea la minim a cantitații de aer fals patruns in canalele de gaze care fac legatura intre camera de lucru și instalația recuperatoare constitue una din principalele masuri ce trebuie luate in exploatare.

1. Particularitațile particulelor antrenate in gazele de ardere

Caracteristica gazelor de ardere tehnologice posibil a fi recuperate, utilizate ca agent termic, este conținutul mare de particule antrenate, ușor fuzibile și polidisperse. In ele predomina fracțiile mici și foarte mici gasite in toate cele trei stari de agregare. Aceste caracteristici speciale ale particulelor antrenate au o influența asupra condițiilor de exploatare și asupra direcțiilor alese de recuperare.

Formarea "antrenarii" tehnologice poate avea urmatoarele cause:

- evacuarea odata cu gazelle de ardere a particulelor solide ale incarcaturii, ale arderii și ale captușelii interioare a camerei de lucru;

- loviturile produse de picaturile lichide ale topiturii și zgurii antrenate odata cu gazelle de ardere;

- evaporarea parțiala (sublimarea) a materialului tehnologic.

Aceasta explica particularitațile calitative: conținut mare (concentrație gravimetrica), polidispersitate și posibilitatea existentei starilor lichida, solida și gazoasa.

Fracțiunea gravimetrica admisa a antrenaeii da numai o imagine convenționala și incompleta asupra proprietaților de murdarire. Aceasta se explica prin faptul ca acțiunea de murdarire a suprafețelor de transfer de caldura și a canalelor de gaze nu este determinata de greutatea antrenarii ci de numarul particulelor de pe aceste suprafețe. Numarul particulelor existente intr-o unitate de greutate a antrenarii se modifica invers proporțional cu cubul dimensiunilor liniare. Aceasta marește in mod deosebit valoarea fracțiilor mici și foarte mici ale antrenarii.

Examinarea proprietaților de murdarire ale antrenarii trebuie sa țina seama și de fuzibilitatea sa, deoarece proprietațile de murdarire sunt in stransa legatura cu starea produselor din agregat, care acționeaza asupra diferitelor suprafețe interioare.

Fuzibilitatea antrenarii tehnologice este determinate de componența ei mineralo-chimica, foarte variata atat din punct de vedere calitativ, cat și cantitatic. De asemenea, o mare influența o are interacțiunea diverselor componente ale antrenarii ca și acțiunea acestora asupra captușelii refractare a canalelor de gaze arse. Aceasta condiționeaza și intensitatea eroziunii cu zgura.

2. Acțiunea antrenarii topite asupra suprafețelor instalației recuperatoare

In gazele de ardere tehnologice cu temperaturi inalte captate de instalația recuperatoare, antrenarea tenologica se gasește in stare fuzibila. Antrenarea topita, zgura, acționeaza asupra captușelii refractare a canalelor de gaze și suprafețelor metalice sau ceramice de incalzire a instalației recuperatoare, prin:

- craparea și așchierea captușelii refractare este rezultatul tensiunilor termice care apar datorita diferenței de temperature și a coeficienților diferiți de dilatare a straturilor refractare care intra in componența captușelii refractare și a suprafeței de ardere alaturata;

- corodarea cu zgura a suprafeței in urma reacției chimice a ei cu antrenarea: este un process fizico-chimic complex, rezultatul coroziunii materialului refractar și a eroziunii produse de antrenarea topita sub forma de particule solide și lichide. Ambele procese se intensifica reciproc: prin eroziune este indepartata de pe suprafața materialului refractar pelicula de protecție, iar coroziunea afaneaza și topește materialul refractar Coroziunea cu zgura crește odata cu marirea porozitații caramizii refractare, cate in mod current este (10.20)%, și odata cu reducerea viscozitații topiturii prin creșterea temperaturii acesteia;

- zgurificarea: este procesul de formare in faza lichida a depunerilor rezistente. Este determinata de temperatura suprafeței și de intensitatea lovirii acesteia cu particulele topite ale antrenarii.

Pentru prevenirea tuturor acestor efecte daunatoare asupra captușelii refractare și a suprafețelor de transfer de caldura amplasate in drumul ccanalelor de ardere, sunt necesare urmatoarele masuri:

- asigurarea racirii inițiale (prin radiație fara contact) a gazelor și a antrenarii topite pana la temperaturi mai mici decat temperature inceputului zgurificarii;

- excluderea posibilitații contacturlui direct al gazelor de ardere șia antrenarii topite cu suprafețele calde racordate la canalele gazelor de ardere.

Epurarea gazelor de furnal

Gazul de furnal rezultat ca produs secundar este dirijat la consumatori prin magistrala de gaz, dupa curațirea de praf in instalațiile de epurare și bruta.

Gazele de furnal evacueaza pana la (5.15)% din cantitatea de minereu introdusa in furnal. Cantitatea de praf conținuta in gaze variaza de la 8 la 50 g și chiar pana la 100 g/m² și mai mult. Praful de furnal este format in proporție de (80.90)% din particule marunte de minereu și dintr-o cantitate neinsemnata de combustibil pulverizat. Acest praf este transportat la fabricile de aglomerare unde se adauga in compoziția incarcaturii de aglomerare.

In cazul in care gazele nu sunt epurate apar unele probleme ca: necesitatea construirii canalelor verticale ale grilajelor cauperelor pentru a se evita infundarea acestora deci incalzitoarele nu ar fi utilizate suficient, infundarea arzatoarelor intrebuințate pentru arderea acestui gaz.

Pentru a putea fi utilizat drept gaz combustibil, gazul de furnal trebuie separate de praf, cunoscut fiind ca in arzatoare, cantitatea de praf nu trebuie sa depașeasca 20 mg/m³ la preincalzitoarele de aer și 10mg/m³ la cuptoarele bateriilor de cocsificare. Pentru diferite regimuri de funcționare a furnalului, distribuția granulometrica a particulelor de praf din gazul de furnal este prezentata in tabelull //.

Tabelul //

Gazul de furnal epurat poate fi utilizat:

- in proporție de (25.30)% la preincalzitoarele de aer ale furnalelor fie singur, fie in amestec cu alte gaze combustibile cu puteri calorice mai mari (gazul metan, gazul de cocserie);

- la bateriile de cocsificare, unde consumul de caldura este de cca.(650.700) kcal/t;

- la cuptoarele laminoarelor;

- la cazanele centralelor de suflante sau a centralelor termoelectrice;

- la cuptoarele de aprindere ale incarcaturii fabricilor de aglomerare.

Pentru consum, gazul epurat este debitat in conducte magistrale cu presiuni de (1400.1800) mmH₂O de unde, fiecare consummator absoarbe cantitațile necesare, folosind presiunea dindin magistrala sau reglandu-si automat presiuni convenabile, mai mici decat cele din magistrala. De regula, presiunile de consum sunt de (400.1000) mmH₂O.

Funcție de diferitele intrebuințari ale gazului de furnal se folosesc metode de curațare corespunzatoare.

Pentru o mai buna eficiența se merge pe aparate combinate, de tipuri și sisteme diferite funcționand in serie. Adoptarea acestor sisteme duce la creșterea investiției dar asigura scopul principal. Instalațiile utilizate la epurarea gazelor sunt aceleași cu cele utilizate in alte industrii (ind. lemnilui, hartiei, celulozei, centrale termoelectrice, industria constructoare de mașini etc.).

O clasificare a metodelor de epurare a gazelor dupa natura poiluanților este dificila deoarece este complicata stabilirea componenței unui poluant și este imposibila uniformizarea factorilor nocivi aceștia gasindu-se nn diferite combinații intr-un grad mai mic sau mai mare de pondere a unora asupra celorlalți.

Pentru o epurare completa se pot utiliza doua categorii de metode : fizice si chimice :

- metode fizice : uscate, umede și combinate ;

- metode chimice : prin spalare, prin reducere, prin separare, prin absorbție si prin adsorbție.

Din punct de vedere al exploatarii, instalațiile și aparatele de epurare se pot clasifica :

- instalații și aparate de epurare directa a poluanților ;

- instalații și aparate de epurare care necesita un tratament inițial al poluanților ;

- instalații și aparate de epurare care utilizeaza ambele principii in același timp.

Din punct de vedere al mediului in care lucreaza :

- instalații si aparate de epurare care lucreaza in medii umede ;

- instalații și aparate de epurare care lucreaza in medii uscate.

Dupa modul de acționare :

- instalații și aparate de epurare care lucreaza in medii umede ; spalatoare, filtre umede, epuratoare cu spuma, separatoare dinamice ;

- instalații și aparate de epurare care lucreaza in medii uscate : aparate gravitaționale, aparate care folosesc principiul de impact, șoc și inerție, aparate care

folosesc principiul centrifugal, aparate care folosesc medii filtrante, aparate care folosesc principii electrostatice.

O clasificare exacta a instalațiilor și aparatelor de epurare este foarte greu de facut, iar gruparile prezentate mai sus sunt orientative in scopul de a scoate in evidența complexitațile care se pun in fața specialiștilor. Se menționeaza acest lucru deoarece ninciun aparat in funcțiune sau nou nu respecta in totalitate condițiile impuse de epurare, ele fiind concepute in funcție de necesitațile analizate de la caz la caz.

Dupa captare, gazul de furnal este epurat pentru realizarea gradului de puritate cerut, și anume :

- epurare bruta, in saci de praf și cicloane ;

- epurare semifina, in scrubere ;

- epurare fina, in dezintegratoare, file cu saci sau tuburi Venturi.

Combinatul Siderurgic Arcelor Mittal Galați a inaugurat instalația de desprafuire de la Furnalul nr. 4, valoarea investiției fiind de circa 7,5 milioane de dolari. Instalația va capta praful și fumul de la fonta și zgura, avand o putere de aspirare de peste 640.000 m³/ora. Cantitatea de praf din aerul evacuat de la Furnalul nr. 4 va fi de 10 miligrame/m³, iar concentrația de praf in hala se va reduce la 8 miligrame/m Instalația de desprafuire de la Furnalul nr. 4 este cel de al cincilea proiect de mediu inclus in cele 13 obiective agreate cu Garda Naționala de Mediu.

Arcelor Mittal Galați s-a angajat sa realizeze toate investițile necesare pentru protecța mediului, iar i momentul de fața acestea sunt in curs de realizare.

Dintre cele 13 obiective ale Programului de Conformare, compania a finalizat cinci, alte șse sunt in diverse stadii de implementare, iar doua proiecte vor fi incheiate in 2008. Primul proiect finalizat a fost epurarea apelor uzate de la spalarea gazelor de convertizor și recuperarea șlamului, investiția fiind de 1,2 milioane de dolari. Programul a continuat cu modernizarea instalației de ape fenolice de la Uzina Cocso-Chimica, modernizarea instalației de stripare și refacere a bazinelor de omogenizare și aerare de la Cocserie, investiția in aceste trei sub-proiecte fiind de 2 milioane de dolari. Cel de-al treilea proiect finalizat a fost implementarea unui sistem de masurare și colectare a emisiilor de pulberi și gaze la coșuri, valoarea acestuia fiind de 700.000 de dolari. ArcelorMittal Galati a dat in folosința instalația de desprafuire de la Furnalul 5, dupa o investiție de 7,5 milioane de dolari. Acesta a fost al patrulea proiect inclus in Programul de Conformare.

2.2. Praful de furnal

La iesirea din furnal, gazul contine cantitați de (1060) g/ m³_N praf. Cantitatea de praf depinde de granulatia incarcaturii furnalului, presiunea la gura furnalului și intensitatea de functionare. Este format in proporție de (8090)% din particule marunte de minereu și dintr-o cantitate neinsemnata de combustibil pulverizat.

Praful de furnal este transportat la fabricile de aglomerare unde se adauga in compoziția incarcaturii de aglomerare.

Compozitia prafului depinde de proprietatile incarcaturii.

In tabelul 2.2. sunt prezentate cateva exemple de compozitii de praf de furnal.

Tabelul 2.2. Compozitia prafului de furnal