3.1.3 Вельц-цех

Вельц-процесс представляет собой восстановительно-окислительный

обжиг, в результате которого образуются вельц-окислы, содержащие оксиды

цинка, свинца, кадмия, алюминия, хлориды натрия, и клинкер, содержащий

соединения меди, железа, золота, серебра, а также кремнезем. Вельцоксид

характеризуется слипаемостью в виду неправильной формы частиц, что весьма

затрудняет процесс удаления с фильтровального материала [111].

Температура газов на выходе из вельц-печей 500-700 0С, запыленность

100-110 г/м3, средний диаметр частиц 1,5 мкм [112]. Дисперсный состав во

многом определяет плотность пылей, так, плотность вельцоксида может

достигать 5-6 т/м3.

Унос пыли при вельцевании составляет 30-40 % от общей массы.

Вельцоксиды вместе с газами улавливают в рукавных фильтрах и направляют

на выщелачивание и очистку. На Риддерском цинковом заводе для очистки

газов вельц-печей от пыли с 2007 года используются рукавные фильтры ФРИ-

1600 [111, с. 35].

Каркасные рукавные фильтры с импульсной регенерацией рукавов типа

ФРИ являются аппаратами общепромышленного применения. Они

предназначены для высокоэффективной очистки запыленных газов с

температурой до 250 0С в зависимости от применяемого фильтровального

материала, газы не должны быть токсичными, агрессивными, пожаро- и

взрывоопасными. Особенность фильтров типа ФРИ-1600 – двусторонняя

подача импульсов сжатого воздуха в рукав при регенерации [32, с. 425].

Однако эксплуатация этих фильтров в авторском варианте на цинковом

заводе показала, что их применение для улавливания слипающихся пылей

вельцоксида цинка приводит к существенным потерям металлов и загрязнению

атмосферы. При этом фильтры имеют высокое гидравлическое сопротивление

82

и очень трудоемки в эксплуатации. Это связано с отдельными

конструктивными недостатками фильтров, которые ухудшают показатели

улавливания пыли из газов [113].

В корпусе фильтра расположены 576 рукавов, не разделенных на

отдельные секции. Внутрь рукавов длиной 6,82 м вставляются проволочные

каркасы, которые сверху жестко крепятся в гнездах решетки. Нижняя их часть

фиксируется на раздающих трубах, подающих сжатый воздух. В период

регенерации сжатый воздух импульсами подается внутрь рукавов

одновременно сверху и снизу. При этом во время подачи импульса сжатого

воздуха в верхнюю часть рукавов происходит эжектирование им очищенного

газа из верхней камеры в рукав, в результате чего, он резко раздувается и

стряхивает пыль с наружной поверхности. При подаче импульса сжатого

воздуха в нижнюю часть рукавов эжектировать нечего, а расход его составляет

всего около 1,5 литра за импульс. Данный объем воздуха не может оказать

существенного влияния на регенерацию рукавов снизу [113, с. 36].

Незначительное расстояние между рядом расположенными

фильтровальными рукавами – около 70 мм обусловливает их соприкасание друг

с другом во время фильтрации и регенерации. Соединение отдельных

сегментов проволочного каркаса в рукаве не надежное, имеются случаи их

разъединения. Во время эксплуатации в результате высокой температуры газов

и механических воздействий длина фильтровальных рукавов увеличивается,

что обусловливает изгиб каркасов (рисунок 3.3) в шарнирных соединениях и

дополнительное соприкасание рукавов друг с другом. По всей высоте рукавов

накапливался слой пыли толщиной 3-5 мм. В отдельных местах межрукавное

пространство полностью забивалось слоем пыли, образуя монолит с рукавами и

корпусом фильтра (рисунок 3.4) [114].

Отсутствие секций в фильтре вынуждает выводить его из работы для

осмотра и замены отдельных порванных и изношенных рукавов. Порыв даже

одного рукава в фильтре обусловливает увеличение выноса пыли из фильтра. В

авторском варианте верх рукавов крепится к газораспредилительной решетке с

помощью обечайки и болтового соединения. Болты ржавеют и плохо

закручиваются, что ведет к неплотному прилеганию рукавов к решетке. Это

обусловливает проскок запыленного газа в камеру очищенного, минуя фильтр и

накоплению вельцоксида на решетке. На УК МК ТОО «Казцинк» для

крепления рукавов было предложено использовать поворотную запорную скобу

(рисунок 3.5). Это обеспечило более плотное прилегание рукавов к

газораспределительной решетке и снизило остаточную запыленность

очищенного газа [114, р. 1077].

83

Рисунок 3.3 – Изгиб каркасов при вытяжке рукавов

Рисунок 3.4 – Накопление неудаляемых заносов пыли между рукавами в

фильтре

84

Рисунок 3.5 – Поворотная скоба

С целью повышения эксплуатационных качеств фильтра было принято

решение исключить жесткое крепление рукавов снизу (рукава должны

находиться в свободно подвешенном состоянии) и осуществлять подачу

импульсов сжатого воздуха на регенерацию только в верхнюю часть. При этом

длина рукавов уменьшалась с 6,82 до 4,7 м и заглушалась снизу. Длина рукавов

подобрана с учетом обеспечения эффективности односторонней импульсной

регенерации и удобства при обслуживании фильтра. Испытания данного

варианта были выполнены на фильтре ФРИ-1600 № 3 отделения

пылеулавливания вельц-цеха. Для сравнения эффективности работы этого

фильтра в таблице 3.1 приведены усредненные результаты замеров параметров

пылегазового потока на входе и выходе из фильтров ФРИ-1600 № 1, 2, 4, 5, 7

[115].

85

Таблица 3.1 – Усредненные данные двухлетних инструментальных замеров

технологических параметров фильтров ФРИ-1600 отделения пылеулавливания

вельц-цеха

Фильтры

Точка

отбора

Статический

напор, кПа

Объем газа,

м3/ч

Запыленность,

г/м3

Гидравлическое

сопротивление,

кПа

Коэффициент

фильтрации,

см/с

ФРИ № 1, 2, 4, 5, 7

Среднее по

фильтрам в

авторском

варианте

вход 0,84 53360 16,19 - -

выход 2,46 59776 0,043 1,82 1,04

ФРИ 1600 № 3

До

модернизации

(авторский

вариант)

вход 0,9 63360 16,25 - -

выход 2,84 75040 0,039 1,93 1,3

После

модернизации

вход 0,86 69917 16,22 - -

выход 1,98 72021 0,023 1,12 1,81

Сравнительные испытания показали [111, с. 37]:

- в фильтре № 3 со свободно подвешенными рукавами и односторонней

импульсной продувкой сверху накопления существенного слоя вельцоксида на

рукавах и в межрукавном пространстве не наблюдалось;

- время плановой чистки фильтра сократилось с пяти до одного дня;

- проволочный каркас, на который надевается фильтровальный рукав, во

время эксплуатации не деформировался.

Уменьшение поверхности фильтрации ФРИ 1600 № 3 за счет сокращения

длины рукавов с 6,82 до 4,7 м и свободной их подвеске способствовало

снижению гидравлического сопротивления фильтра с 1,82 до 1,12 кПа. При

этом остаточная запыленность газов после фильтра № 3 снизилась на 41ч46,5 %

и составила 0,023 г/м3, а коэффициент фильтрации увеличился на 28,2ч42,5 %.

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что применение фильтра с

импульсной продувкой рукавов сверху и свободной их подвеской обеспечивает

значительно лучшие технологические показатели [115, с. 50].

Выполненная модернизация односекционного фильтра ФРИ-1600 не

исключила необходимость полной остановки его для осмотра и замены

изношенных рукавов, что потребовало разработки проекта разделения фильтра

на ряд секций. Было предложено разбить рукавный фильтр ФРИ-1600 на

четыре секции, по две с каждой стороны, разделенные коллекторами грязного и

очищенного газа. Каждая отдельная секция фильтра представляет собой корпус

прямоугольной формы, расположенный на пирамидальных бункерах и

86

разделенный рукавной плитой с фильтровальными рукавами на камеры

запыленного и очищенного газа [111, с. 37].

Для повышения эффективности системы регенерации фильтровальных

рукавов на модернизируемом четырехсекционном фильтре был использован

опыт эксплуатации рукавных фильтров в отделении пылеулавливания УК МК

ТОО «Казцинк» [111, с. 37]. Импульсная подача сжатого воздуха

осуществлялась через продувочные лучи с соплами для раздачи его в каждый

рукав по центру (рисунок 3.6).

1 – трубки подачи сжатого воздуха; 2 – направляющие патрубки;

Рисунок 3.6 – Устройство для подачи сжатого воздуха в рукава

При срабатывании электропневмоклапана импульс сжатого воздуха

выбрасывается из сопел и в результате эжекции очищенного газа происходит

интенсивная продувка фильтровальных рукавов. Периодичность и

последовательность срабатывания электропневмоклапанов осуществляется с

помощью автоматического управления регенерацией БУРФ (блок управления

регенерацией фильтра). Частота включения фильтра на регенерацию зависит от

входной запыленности газа и происходит при достижении заданного перепада

давления (разрежения) между камерами чистого и запыленного газа или через

заданный период времени, определяемый опытным путем в период

87

пусконаладочных работ. Продолжительность продувочного импульса,

регенерирующего рукав, 0,08-0,1 секунд. Управление работой фильтра

осуществляется автоматически. Эффективная регенерация фильтровальных

рукавов и, соответственно, стабильная работа фильтра обеспечивается при

давлении воздуха в системе регенерации не менее 0,5 МПа [114, р. 1079-1070].

Повышение эффективности регенерации рукавов достигается

применением в период регенерации отключающих дроссель-клапанов с

пневмоцилиндрами у выходных отверстий из секции (4 штуки на каждую

секцию). Вход запыленного и выход очищенного газа осуществляется через

коллектор, разделенный наклонной перегородкой на газоходы, соответственно

запыленного и очищенного газа. Коллектор запыленного газа разделен

перегородками на четыре зоны. Из каждой зоны запыленный газ подается в

одну секцию фильтра. Фильтровальные рукава крепятся на рукавной плите. Для

предотвращения в период фильтрации газов сжатия рукавов, внутрь их

вставляется металлический проволочный каркас и вместе с ним фиксируется на

рукавной плите скобой в зажимах. Установка или извлечение фильтровальных

рукавов с каркасами осуществляется через откидные верхние крышки фильтра

[111, с. 38].

Во все секции предусмотрена врезка люка 0,4Ч0,6 м и установка

поворотной площадки для выполнения работ внутри фильтра (очистка от

скопления пыли и удаления сорванных рукавов). Межсекционная перегородка

должна иметь зазор со шнеком для возможности проветривания обслуживаемой

операторами секции за счет разрежения в соседних работающих секциях [42, с.

44].

Техническая характеристика фильтра ФРИ-1600 до и после модернизации

приведена в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Техническая характеристика фильтра ФРИ-1600 до и после

модернизации

Наименование параметра

Единица

измерения

Значение

до модернизации

после

модернизации

1 2 3 4

Площадь фильтрующей

поверхности

м2 1600 1105

Производительность фильтра м3/ч не менее 40000 до 70000

Количество независимых секций шт. 1 4

Количество фильтрующих

элементов в секции

шт. 576 144

Длина фильтрующих элементов мм 6820 4700

Количество продувочных клапанов

в секции

шт. 96 24

Концентрация пыли на выходе из

фильтра

г/м3 0,039 0,023

88

Предложенный вариант модернизации фильтра ФРИ-1600 позволил

обеспечить нормативную остаточную запыленность газов, упростил

эксплуатацию и снизил гидравлическое сопротивление фильтра (приложение

Б).