Разработка и выбор средств очищение газов предприятия черной металлургии

Размещено на http://www.allbest.ru

Донбасский государственный технический университет

Кафедра экологии и безопасности жизнедеятельности

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

по «По очистки газопылевых выбросов»

на тему: Разработка и выбор средств очищение газов предприятия черной металлургии

Студентки курса III группы Э-12з

Барбэскумпэ В.В направление подготовки 6.040106 «Экология,

охрана окружающей и сбалансированного природопользования»

Руководитель: доц.Лисица В.Е._

Алчевск 2014



Задание на курсовой проект

1. По дисциплине

«Очистка газопылевых выбросов»

на тему

«Разработка и выбор технических средств очистки газов предприятия черной металлургии»

ст.гр. Э-12з Барбэскумпэ В.В.

Вариант № 1.

1. Выбрать скруббер Вентури для очистки отходящих газов

мартеновской печи, работающей на дутье, обогащенном кислородом.

Определить размеры, эффективность и гидравлическое сопротивление.

Расход влажных газов при нормальных условиях V0, м3/ч…...…100000

Температура газов t1, °С………………………………..245

Разрежение перед газоочисткой Р1, кПа……………....6,0

Плотность газа при нормальных условиях с0, кг/м3.....1,3

Напор поступающей на орошение воды, Рж, кПа…….300

Концентрация пыли в газе на входе в газоочистку Z1, г/м3………………….6,0

Концентрация пыли в газе на выходе из аппарата Z2, г/м3…………………..100

2. Выбрать рукавный фильтр из ткани лавсан, предназначенный для очистки газов электросталеплавильной печи. Атмосферное давление составляет Рбар = 101,3 кПа.

Расход газа при нормальных условиях V1г, м3/ч…100000

Температура газа перед фильтром Т1, °С………..……135

Разрежение перед фильтром Рг, Па…………………....450

Плотность газа с0, кг/м3………...1,3

Динамический коэффициент вязкости, м0, 10-6 Па*с………….........17,9(С=124)

Концентрация пыли в газе перед фильтром Z0, г/м3……………………...…16,5

Средний размер частиц пыли dm, мкм……………...……3

Плотность частиц пыли сч, кг/м3…………………......5500

Гидравлическое сопротивление фильтра, ?Р, кПа….1,44

Задание выдал доц. Лисица В.Е.



РЕФЕРАТ

Пояснительная записка к курсовому проекту по курсу «Очистка газопылевых выбросов»: 61 страниц,13 рисунков,3 таблицы, 11 ссылок.

Цель курсового проекта - развитие навыков самостоятельно осуществляемой творческой работы студентов по разработки технических мероприятий по защите воздушного бассейна от выбросов промышленных предприятий.

Основными заданиями проекта являются:

- расширение и закрепление теоретических знаний, полученных студентами во время изучения дисциплины: «Очистка газопылевых выбросов»; закрепление навыков использования государственных стандартов, нормативных документов, дополнительной литературы и т.п.;

- закрепление навыков по проектированию технических средств, которые предназначены для санитарной очистки газопылевых выбросов промышленных предприятий.

ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ, ВРЕДНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ВОЗДУШНЫЙ БАССЕЙН, МАРТЕНОВСКАЯ ПЕЧЬ, ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЙ ЦЕХ, СКРУББЕР ВЕНТУРИ, РУКАВНЫЙ ФИЛЬТР.



СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ

ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ОТ МАРТЕНОВСКИХ ЦЕХОВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

1.1 Основные части мартеновской печи. Их назначение

1.2 Характеристика пылегазовых выбросов

1.3 Методы технологического подавления процесса пылеобразования

1.4 Схемы очистки отходящих газов от пыли в мартеновском производстве

1.5 Очистка мартеновских газов в трубах Вентури

1.6 Разновидности скрубберов Вентури

2. РАСЧЕТ СКРУББЕРА ВЕНТУРИ

2.1 Расчет скруббера Вентури

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ЦЕХОВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

3.1 Характеристика электросталеплавильного производства

3.2 Характеристика пылегазовых выбросов электросталеплавильных печей

3.3 Технологические методы снижения пылеобразования электросталеплавильных печей

3.4 Схема газоочистных сооружений электросталеплавильных печей

3.5 Характеристика рукавного фильтра

3.6 Тканевые фильтры

3.7 Надежность фильтра

3.8 Регенерация ткани рукава

3.9 Рукавные фильтры

4 РАСЧЕТ РУКАВНОГО ФИЛЬТРА

4.1 Расчет рукавного фильтра

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК



ВВЕДЕНИЕ

выброс электросталеплавильный рукавный фильтр

Черная металлургия - одна из наиболее развитых в Украине отраслей промышленности, на которую приходится 1 / 4 всего промышленного производства. Она производит чугун, сталь, прокат, ферросплавы, трубы и др. Это материалоемкая отрасль: для выплавки 1 т чугуна требуется примерно 3 т железной руды, 1,1 т кокса, 20 т воды, а также марганцевая руда, известняк, флюсы и др. Поэтому предприятия черной металлургии размещаются возле источников сырья или топлива или между ними.[8]

Украина имеет для развития отрасли значительные запасы железных и марганцевых руд, коксующихся угля, флюсовых и огнеупорных материалов. Их месторождениям очень удачно сочетаются - преимущественно в Приднепровье и Донбассе.

По объему производства продукции черной металлургии Украины длительное время входила в число ведущих стран Европы и мира. Так, в 80-х гг XXст. здесь ежегодно добывалось 120 - 125 млн. т железной руды,. Сейчас аналогичные показатели значительно скромнее - приблизительно 60 млн. т железной руды. Однако Украина и дальше занимает видное седьмое место среди ведущих мировых производителей стали. [1]

Особенностью металлургического производства является негативное воздействие на все составляющие окружающей среды. Это загрязнение почв по причине массового складирования отходов, сброс недостаточно обработанных производственных вод в естественные водоемы, а также выбросы в атмосферу большого количества вредных веществ.

Установлено, что предприятия черной металлургии выбрасывают в атмосферу до 25% металлосодержащей пыли и окиси углерода от общего количества этих веществ, попадающих в атмосферу в результате промышленных процессов. На металлургию приходится распространение в атмосфере почти 50% неутилизируемых промышленностью окислов серы.

В среднем на 1 млн. т. годовой производительности заводов черной металлургии выделение пыли составляет 350 т/сут, сернистого ангидрида-200, оксида углерода - 400, оксидов азота - 42 т/сут.[1]

Черная металлургия является одним из крупных потребителей воды. Водопотребление ее составляет 12-15% общего потребления воды промышленными предприятиями страны. Около 60-70% сточных вод, образующихся в технологическом процессе, относятся к «условно чистым» стокам (имеют только повышенную температуру). Остальные сточные воды (30-40%) загрязнены различными примесями и вредными соединениями.

Воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработать новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

Поэтому, снижение выбросов предприятиями черной металлургии в атмосферный воздух является актуальной задачей.



1. ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ОТ МАРТЕНОВСКИХ ЦЕХОВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

1.1 Основные части мартеновской печи и их назначение

Работа мартеновской печи на рис. 1.2 схематически показана мартеновская печь в тот момент, когда топливо (газ) и воздух поступают с правой стороны печи. Проходя через предварительно нагретые насадки регенераторов (воздух через воздушный регенератор, газ через газовый), воздух и газ нагреваются до 1000-1200 °С и в нагретом состоянии через головку попадают в мартеновскую печь.

При сгорании топлива образуется факел с температурой 1800-1900 °С. Пройдя головку, расположенную в противоположной стороне печи, раскаленные продукты сгорания попадают в другую пару насадок регенераторов и по системе боровов уходят к трубе. При этом насадки регенераторов нагреваются. При такой работе насадки регенераторов правой стороны постепенно охлаждаются, а насадки регенераторов левой стороны нагреваются. В момент, когда регенераторы, через которые проходят в печь воздух и газ, уже не в состоянии их нагревать до нужной температуры, а регенераторы, через которые из мартеновской печи уходит дым, перегреваются, осуществляется изменение направления движения газов печи. Для изменения направления движения газов предусмотрены перекидные клапаны, а операцию называют перекидкой клапанов.[ 2]

При нагреве поступающих в печь газа и воздуха обеспечивается достаточно высокая температура факела (> 1800 °С). Чем выше удается повысить температуру поступающих в мартеновскую печь газа и воздуха, тем выше температура факела и тем лучше работает печь. Повысить температуру факела можно и другим способом - заменить весь воздух или часть его кислородом. Обогащение воздуха кислородом приводит к уменьшению количества продуктов сгорания (при том же количестве теплоты, выделенной топливом) и соответственно повышается температура.

Рисунок 1.1. - Схема перекидных устройств мартеновской печи: 1- 7 - газовые клапаны (перекидные клапаны на пути движения газа; 2 - 8 - задвижки (шиберы) на каналах (боровах) от газовых регенераторов; 3 - 4 - воздушные клапаны; 5 - б - задвижки на клапанах от воздушных регенераторов; Р - регулировочная задвижка (шибер); 10 - задвижки на борове трубы; 11 - задвижки на борове к котлу утилизатору; 12 - регулирующие колонки

Обогащение воздуха кислородом приводит к уменьшению количества продуктов сгорания (при том же количестве теплоты, выделенной топливом) и соответственно повышается температура. Повышая постепенно степень обогащения (вплоть до полной замены воздуха кислородом), можно добиться достаточно высокой температуры факела без предварительного подогрева газа и воздуха (или смеси воздуха и кислорода). В этом случае регенераторы оказываются ненужными. В мартеновской печи газы попадают сначала в шлаковик, а уже затем в регенератор. Шлаковики служат для улавливания плавильной пыли и шлаковых частиц, уносимых продуктами сгорания из рабочего пространства, и тем самым предохраняют насадки регенератора от засорения. Сечение шлаковика гораздо больше сечения вертикального канала, поэтому при попадании дымовых газов в шлаковик их скорость резко уменьшается и, кроме того, меняется направление движения газов. Это приводит к тому, что значительная часть (50-75 %) плавильной пыли оседает в шлаковиках. Из рабочего пространства мартеновской печи дымовые газы выходят с температурой 1680-1750 °С, из шлаковика в регенератор - с температурой 1500-1550 °С. Пройдя насадку регенератора, они охлаждаются до 500-700 °С. Обычно стремятся использовать тепло отходящих газов, направляя их по системе боровов в котелутилизатор. Если по каким-либо причинам котелутилизатор не установлен или находится на ремонте, дымовые газы по боровам направляют в трубу. В зависимости от вида топлива и его теплоты сгорания мартеновские печи могут иметь две пары регенераторов - для подогрева воздуха и газа (при отоплении печи газом с невысокой теплотой сгорания) или одну пару регенераторов (если печь отапливается топливом с высокой теплотой сгорания, подогрев которого не нужен или трудно осуществим). В зависимости от вместимости мартеновские печи делят на печи малой (менее 125 т), средней (125-300 т) и большой (более 300 т) вместимости. Выпуск металла из большегрузных печей производится обычно одновременно в два ковша (в исключительных случаях- в три). Под вместимостью обычно понимают массу загруженной в печь металлошихты. Массу вводимых в печь по ходу плавки добавочных материалов при этом не учитывают.

Холодный воздух и газ направляются через хорошо нагретые левые регенераторы, а продукты сгорания уходят в правую сторону мартеновской печи, постепенно нагревая остывшие правые регенераторы, затем цикл повторяют. Через некоторое время наступает момент, когда направление движения газов опять изменяется и т.д.



Рисунок 1.2 Устройство мартеновской печи: 1 -- рабочее пространство; 2 -- свод; 3 -- подина; 4 -- сталевыпускное отверстие; 5 -- отверстие для спуска шлака; 6 -- завалочные окна; 7 -- передняя стенка; 8 -- задняя стенка; 9 -- головки; 10 -- вертикальные каналы;11 -- шлаковик;12 -- регенераторы:13 -- насадка регенераторов; 1 14 -- борова; 15 -- рабочая площадка

Мартеновская печь, пламенная регенеративная печь для переработки чугуна и стального лома в сталь заданного химического состава и качества.

мартеновская печь состоит из следующих основных частей (рис.1.2) рабочего пространства (под, передняя и задняя стенки, свод), где осуществляется плавка; головок (правой и левой), состоящих из собственно головок и вертикальных каналов для подачи топлива и воздуха в рабочее пространство и отвода из него продуктов сгорания; шлаковиков (воздушных и газовых) -- для осаждения и накопления пыли и частиц шлака, выпадающих из проходящих через них продуктов сгорания; регенераторов (воздушных и газовых) -- для подогрева поступающих в печь газа и воздуха теплом выходящих из рабочего пространства продуктов сгорания; боровов (каналов) для воздуха, газа и продуктов сгорания; системы перекидных клапанов, предназначенных для изменения направления подачи в печь топлива и воздуха и отвода из рабочего пространства продуктов сгорания; котла-утилизатора; дымовой трубы. Рабочее пространство и головки печи расположены выше рабочей площадки цеха и условно называются верхним строением печи. Остальные части находятся под рабочей площадкой и называются нижним строением. Мартеновская печь -- агрегат симметричный: правая и левая её стороны относительно вертикальной оси одинаковы по устройству. Топливо и воздух для горения поступают в рабочее пространство поочерёдно то с правой, то с левой стороны; продукты сгорания отводятся из рабочего пространства соответственно с противоположной стороны. Изменение направления подачи топлива и воздуха, то есть изменение направления факела в рабочем пространстве, осуществляется системой клапанов и шиберов и называется "перекидкой" клапанов. Продукты сгорания поступают из шлаковика в регенератор сверху при температуре 1500-- 1600 °C и, проходя по насадке (огнеупорная кладка регенераторов), передают ей значительную часть содержащегося в них тепла. При последующем прохождении через нагретую насадку холодного воздуха или газа они нагреваются до 1100-- 1200 °С. Все элементы мартеновская печь выкладывают из огнеупорных материалов. В зависимости от характера огнеупорных материалов, из которых выложено рабочее пространство, мартеновская печь делятся на основные и кислые. Для кладки основной мартеновские печи применяют магнезитовый, магнезито-хромитовый, хромомагнезитовый кирпичи, магнезитовый порошок (для наварки пода), для кладки кислой мартеновская печи -- динасовый кирпич и кварцевый песок.

В нижнем строении печи используются форстеритовый, высокоглинозёмистый, магнезитовый и шамотный кирпичи. Для придания строительной прочности всей конструкции печи кладка крепится металлической арматурой. Узлы и детали мартеновской печи, работающие в условиях высоких температур, постоянно охлаждаются.

Мартеновская печь бывают двух типов -- стационарные и качающиеся. Большинство мартеновских печей стационарные. Качающиеся мартеновская печь обычно применяются для переработки фосфористых чугунов, так как при этом требуется несколько раз "скачивать" богатый фосфором шлак, что легче осуществлять на качающихся печах. Мартеновские печи могут отапливаться жидким (мазутом) или газообразным (природный, смешанный, генераторный газ) топливом. Смешанный газ (коксовый и доменный) и генераторный газ, обладающие недостаточной теплотой сгорания, перед поступлением в рабочее пространство подогреваются в регенераторах примерно до 1150 °С. Природный газ и мазут используются без подогрева. Кислород, служащий для интенсификации горения топлива, вводится через фурмы, помещенные в головках печи, а подаваемый для продувки ванны -- через фурмы, опускаемые в отверстия в своде. Некоторое количество топлива может поступать вместе с кислородом в рабочее пространство печи с помощью топливо - кислородных горелок, также опускаемых через свод. Печи, отапливаемые низкокалорийными видами газообразного топлива, имеют две пары шлаковиков и две пары регенераторов (для подогрева газа и подогрева воздуха), располагаемых попарно соответственно под каждой головкой печи; отапливаемые мазутом или природным газом имеют под каждой головкой по одному шлаковику и одному регенератору -- только для подогрева воздуха. Несмотря на наличие регенераторов, отходящие газы перед дымовой трубой имеют температуру 400--800 °С. Для утилизации этого тепла за мартеновские печи устанавливают котлы - утилизаторы. Печи оборудованы контрольно-измерительной аппаратурой, позволяющей не только контролировать их работу, но и автоматически поддерживать заданный тепловой режим в различные периоды плавки. Использование кислорода для интенсификации работы мартеновской печи приводит к постепенному уменьшению роли регенераторов. В связи с этим в 60-х годах 20 века на ряде металлургических заводов были пущены в эксплуатацию так называемые двухванные печи, вообще не имеющие регенераторов.

Основные показатели, характеризующие работу мартеновскую печь, -- её производительность (годовая, часовая и съём стали с 1 м2 площади пода в сутки) и расход топлива. Годовая производительность наиболее полно характеризует работу печи, так как позволяет учесть все простои -- горячие (без прекращения подачи топлива) и холодные (с отключением топлива) и объективно сравнивать работу однотипных печей. Производительность крупных мартеновских печей превышает 0,5 млн. т стали в год. Съём стали с 1 м2 площади пода позволяет сравнивать работу печей разной ёмкости в различных условиях. Обычно съём стали составляет 12--13 т/м2. [1]

1.2 Характеристика пылегазовых выбросов

Основную часть газов в мартеновском производстве составляют оксиды железа, соотношение которых меняется по дымоотводящему тракту печи. Содержание FeO в вертикальном канале составляет 20-30%, а перед газоочисткой до 1,5% при этом содержание увеличивается с 65-75 до 88-92%.

На ряду с железосодержащими оксидами в состав пыли входят CaO, , MnO, MgO, , соединения серы. В пыли мартеновского производства содержится 0,09-1,19% свинца и 0,36-4% цинка, при этом основная масса цинка представлена ферритом , а свинца - церусситом .

Средний состав уходящих продуктов сгорания печей, работающих на дутье, обогащенным кислородом, % (объемн.):

-10,5-15,1 ;

-16-16,5 ;

-62,3-66,1;

-6,5-7,1;

следы .

Уходящие газы мартеновских печей содержат большое количество пыли, выделение которых по ходу плавки неравномерно. Максимальное пылевыделение наблюдается в период плавления при продувки ванны кислородом.

Максимальное количество пыли выделяется при одновременной продувке жидкого металла в обеих камерах. А также при подаче кислорода на металлический лом в одной камере и продувке расплава в другой. Вынос пыли за плавку составляет около 1% от веса металлошихты. Пыль мелкодисперсна (92% менее 1 мкм и только 4% более 10мкм). Высокая дисперсность пыли объясняется тем, что она образуется в результате испарения железа и его окислов в реакционной зоне. Кроме того, повышению доли мелких фракций пыли в газах, отходящих из рабочего пространства, способствует осаждению более крупных фракций на развитой поверхности металлического лома в холодной камере.

В дымовых газах современных мартеновских печей, работающих с повышенными тепловыми нагрузками и подачей кислорода в факел и в ванну, содержание пыли колеблется в широких пределах и составляет 5 -

30 в зависимости от периодов плавки и условий их проведения. Такая запыленность во много раз превышает требования санитарных норм, не допускающих выброс в атмосферу с содержанием пыли более 0,1 . В связи с этим в составе мартеновской печи обязательно должна быть газоочистка.[3]

1.3 Методы технологического подавления процесса пылеобразования

В настоящее время основным направление в защите воздушного бассейна от вредных выбросов являются методы подавления процесса пылеобразования. Сопровождающих выплавку стали в двухванных печах, является строительство газоочистных установок, улавливающих пыль. Разработка же способов улавливания токсичных газов находится на стадии лабораторных и полупромышленных исследований. В связи с этим добиться снижения их содержания в отходящих газах в настоящее время можно только путем усовершенствования технологического процесса, способов отопления печей и конструкции агрегатов.

Все действующие в настоящее время двухванные печи, с целью снижения пыли в газах, снизить давление в рабочем пространстве и уменьшить количество выбросов из печи. Уменьшение подсосов может быть достигнута установкой заслонок в вертикальном канале, уплотнением верхнего строения печи, регулированием давления в рабочих пространствах с устройством пережима и установкой эжекторов.

Общепринятый способ охлаждения газов за счет испарения воды и разбавления атмосферным воздухом приводит к многократному их увеличению, что не только значительно увеличивает расходы на очистку, но существенно затрудняет обеспечение заданного гидравлического режима в рабочих камерах печи.

При необходимости ведения плавки с неоднократным скачиванием шлака или выпуска металла небольшими порциями используются печи с подвижным рабочим пространством, которое может изменять свое положение относительно вертикальной оси путем наклона в сторону передней или задней стенке.[4]

1.4 Схемы очистки отходящих газов от пыли в мартеновском производстве

Для очистки мартеновских газов в большинстве случаев применяют электрофильтры и реже мокрую очистку с трубами Вентури. Считается более экономичным применение централизованных систем очистки, в которых отходящие газы нескольких мартеновских печей поступают в сборный коллектор и направляются в группу электрофильтров.

Целесообразность применения централизованных систем очистки матреновских газов связана с тем, что периодический характер процесса выплавки стали, приводит к резкому изменению количества, температуры и и пылесодержанию газов. Многолетняя практика работы мартеновских цехов показала, что совпадение периода плавки на всех печах практически исключается. Это делает целесообразным сооружение централизованной системы газоочистки для всех печей цеха. Такая система имеет по сравнению с индивидуальной ряд преимуществ: относительно малую площадь, занимаемую установкой; сокращение численности обслуживающего персонала; удешевление строительства в результате снижения веса конструкций и т.д. К ее недостаткам относятся сложность равномерного распределения газов по электрофильтрам и увеличение длины газоходов запыленного газа.[5]

Рисунок 1.3 - Схема очистки мартеновских газов в сухих электрофильтрах: 1 -- мартеновская печь; 2 -- борова; 3 -- шибер; 4 -- камера для дожигания окиси углерода; 5 -- котел-утилизатор; б -- дымосос; 7 -- направляющий аппарат; 8 -- дымовая труба; 9 -- электрофильтр; 10 -- линия пневматранспорта пыли; 11 -- дроссель-клапан; 12 --испарительный скруббер

Если в схеме отвода мартеновского газа котел-утилизатор не работает, то перед очисткой газа в электрофильтре его охлаждают и увлажняют в полом испарительном скруббере. Как видно из схемы газоочистки ( рис.1.3), газ, отводимый от мартеновской печи, может направляться: в дымовую трубу без очистки; через котел-утилизатор в систему газоочистки и дымовую трубу; при остановке котла-утилизатора -- по обводной линии (в этом случае газ охлаждают в оросительной камере или полом скруббере).

С целью обеспечения безопасности ведения процесса очистки газа в электрофильтре окись углерода, содержащуюся в мартеновском газе, дожигают в специальной камере перед котлом-утилизатором. При содержании СО в газе более 1 % (объемн.) подачу напряжения на электрофильтр прекращают, измерение её концентрации производят автоматическими газоанализаторами, сблокированными с агрегатами питания электрофильтра. Для эффективной очистки газа в электрофильтре скорость газа в его активном сечении должна быть 0,9 - 1 м/с, температура его перед электрофильтром - не выше 250 °С, а влажность 60 - 100 г/мі. При меньшем значении влажности в газоходе перед электрофильтром устанавливают форсунки с мелким распылом воды. Максимальная температура газа на выходе из электрофильтрах должна быть не менее чем на 20 °С больше температуры точки росы.

Для обеспечения нормальной работы печи и эффективной очистки газа в электрофильтре скорость газа в его активном сечении должна быть 0,9 - 1 м/с, температура его перед электрофильтром - не выше 250 °С, а влажность 60 - 100 г/мі. При меньшем значении влажности в газоходе перед электрофильтром устанавливают форсунки с мелким распылом воды. Максимальная температура газа на выходе из электрофильтрах должна быть не менее чем на 20 °С больше температуры точки росы.

Для обеспечения нормальной работы печи и эффективной очистки газа разряжение, создаваемое дымососом (эксгаустером), должно составлять не менее 4500 Па. В дальнейшем пыль из электрофильтров удаляют и на утилизацию и вторичную переработку.



1.5 Очистка мартеновских газов в трубах Вентури.

Дымовые газы охлаждаются в котле-утилизаторе и поступают в блок труб Вентури. Могут быть использованы с круглым и прямоугольным сечением горловины. Использование труб с круглым сечением горловины требует отключения части из них при изменении колличества газа в процессе плавки. Трубы Вентури с прямоугольным сечением дают возможность соблюдать оптимальный режим работы очистки газов в течении плавки путём регулирования сечения горловины. Окончательная очистка газов от укрупненной пыли и капель воды осуществляется в инерционном аппарате, встроенном за трубами Вентури, и центробежных скрубберах. После очистки газ дымососом выбрасывается в дымовую трубу.

После мокрой газоочистки устанавливают металлические дымовые трубы, т.к. кирпичные быстро разрушаются. Если используют кирпичные трубы, то для уменьшения выноса в атмосферу газа, содержащего капельную жидкость, перед дымовой трубой устанавливают устройство для подогрева газа. В некоторых случаях газ подогревают и перед дымососом. Это делают и с целью уменьшения отложений пыли на лопатках и в корпусе дымососа.

После мокрой газоочистки пыль удаляют гидротранспортом в шламовую канализацию. При очистке мартеновских газов в трубах Вентури соблюдают высоконапорный режим (9-10 кПа). В трубах прямоугольного сечения применяют плёночно-форсуночное орошение. Удельный расход воды рекомендуют 1,25-1,5 л/мі, давление воды перед форсунками труб - не менее (29-35)*104Па. Для отделения капельной влаги и крупной пыли от газа после труб Вентури необходимо устанавливать инерционные пылеуловители, скорость газа в которых не должна превышать 2,5--3 м/с. Полное отделение капельной влаги и укрупненной пыли перед тягодутьевой машиной осуществляют и центробежных скрубберах с лопаточными завихрителями или тангенциальным подводом газа. В каплеотделителях с лопаточными завихрителями скорость газа в цилиндрической части должна быть 10--15 м/с. Высота цилиндрической части (от верха завихрителя) принимается равной 3,5--4,0 диаметра скруббера.

Чтобы обеспечить нормальную работу мартеновской печи и эффективную очистку газа, разрежение, создаваемое дымососом (эксгаустером), должно быть при мокрой очистке не менее 150-1500 Па. Во избежание конденсации водяных паров из газа следует предусматривать теплоизоляцию газоходов чистого газа от каплеотделителей до тягодутьевой машины и от нее до дымовой трубы.

При мокрой очистке, кроме пыли, улавливаются оксиды серы и в виде раствора серной кислоты переходят в оборотную воду газоочисток. Степень очистки газов от оксидов серы составляет около 30 %.

Рисунок 1.4 Скруббер Вентури: а - общий вид; б - нормализованная труба Вентури. 1 - конфузор; 2 - горловина; 3 - диффузор; 4 - подача воды; 5 - каплеуловитель

При введении жидкости в газовый поток дробление крупных капель на более мелкие за счет энергии турбулентного потока происходит, когда внешние силы, действующие на каплю, преодолевают силы поверхностного натяжения.

При подаче орошающей жидкости в трубу Вентури ее начальная скорость незначительна. За счет сил динамического давления газового потока капли одновременно с дроблением получают значительные ускорения и в конце горловины приобретают скорость, близкую к скорости газового потока. Поэтому захват частиц каплями наиболее интенсивно идет в конце конфузора и в горловине, где скорость газа относительно капли особенно значительна и кинематическая коагуляция протекает наиболее эффективно.[6]

Огромная скорость протекания процессов дробления капель, изменение скоростей капель и пыли, частичное испарение капель и конденсация паров в весьма малом объеме трубы Вентури (в основном в горловине) и наложение этих процессов друг на друга чрезвычайно осложняют создание теории этого аппарата.

По способу подачи жидкости трубы Вентури, применяемые в металлургии, делят на три группы: а) с форсуночным орошением (рис. 1.5,а); б) с пленочным орошением (рис1.5, б); в) с периферийным орошением (рис. 1.5, в).

При центральной подаче воды (рис. 1.5, а) форсунку устанавливают на расстоянии (1-1,5) d1 перед конфузором. Максимальный диаметр зоны орошения форсунки не должен превышать 500 мм; при больших диаметрах газопровода можно устанавливать несколько форсунок.

Периферийную подачу жидкости применяют в трубах Вентури как круглого, так и прямоугольного сечения. Такая подача позволяет организовать более равномерное орошение в трубах больших размеров, особенно прямоугольных, через отверстия с двух противоположных сторон, расположенных в шахматном порядке.

Вода чаще всего подается в начальный участок горловины. Периферийная подача допускает чистку отверстий без прекращения работы аппарата, значительно снижает абразивный износ и замедляет рост отложений на орошающих устройствах.

При пленочном орошении подаваемая вода непрерывно стекает по стенкам конфузора, образуя возобновляющуюся пленку (рисунок 3.2, б). Дробление пленки на капли происходит за счет энергии высокоскоростного потока газа. Основным преимуществом пленочного орошения является отсутствие мелких отверстий, склонных к зарастанию и засорению, а также возможность подачи на орошение воды пониженного качества, что очень важно в условиях оборотного водоснабжения газоочисток.

Рисунок 1.5 Способы орошения труб Вентури: а - форсуночное орошение; б - пленочное орошение; в - периферийное орошение. 1 - форсунка; 2 - конфузор; 3 - горловина; 4 - камера для воды; 5 - уступ; 6 - диффузор

Пленочное орошение полностью устраняет отложения пыли, образующиеся обычно на границе между сухой и смоченной поверхностями конфузора. Однако пленочное орошение обеспечивает равномерность распределения воды по сечению только при ширине или диаметре горловины не более 100 мм.

В некоторых конструкциях применяют комбинированные способы орошения, например центральную подачу совмещают с пленочной.

1.6 Разновидности скрубберов Вентури

Представляют интерес так называемые эжекторные скрубберы Вентури, в которых основная доля энергии, затрачиваемой на очистку газа, подводится к орошающей жидкости через расположенную в конфузоре форсунку под давлением 0,6 - 1,2 МПа и выше. Энергия высокоскоростной струи жидкости расходуется, с одной стороны, на эжектирование и транспортировку газа через аппарат, а с другой - на очистку газа. При соответствующих давлениях и расходах орошающей жидкости можно не только довести до нуля гидравлическое сопротивление аппарата, но и создать положительный напор. В промышленной практике имеются примеры работы эжекторных скрубберов без дымососов с выбросом очищенных газов непосредственно в дымовую трубу. Скорость газового потока в сечении горловины (камеры смешения) рекомендуется выбирать в пределах 10-35 м/с, а длину камеры смешения - около трех ее диаметров. Скорость истечения жидкости из форсунки в эжекторных скрубберах значительно выше, чем в скрубберах Вентури обычного типа.

Разработан типоразмерный ряд эжекторных скрубберов типа СЭЖ производительностью от 50 до 5000 м3/ч (рисунок 5.2). Гидродинамическая характеристика эжекторного скруббера приведена на рисунок 3.4. Максимально возможное разрежение, создаваемое системами этого типа, 0,6 кПа. Для сокращения удельных расходов орошающей жидкости m рекомендуется увеличивать давление перед форсункой до 5-10 МПа. Перспективным представляется использовать для орошения эжекторных скрубберов перегретую воду, образующую при прохождении через сопло двухфазную систему пар - жидкие капли.

Для установок с изменяющимся во времени расходом газа применяют трубы Вентури с регулируемым сечением горловины, позволяющие сохранять в горловине оптимальную скорость, несмотря на колебания расхода газа. Разработана конструкция такой трубы с поворотными лопастями (рис.5.3, а). Предложены конструкции, в которых изменение сечения горловины осуществляется с помощью возвратно-поступательного движения конической вставки, размещенной в конфузоре или диффузоре (рис.1.8, б).



Рисунок 1.6 Эжекторный скруббер типа СЭЖ : 1 - корпус; 2 - камера всасывания; 3 - форсунка; 4 - сетчатый пылеуловитель; 5 - камера смешивания

Рисунок 1.7 Гидродинамическая характеристика эжекторного скруббера при различных давлениях нагнетателя: 1 - 700 кПа; 2 - 566; 3 - 420; 4 - 280; 5 - 140 кПа

Рисунок 1.8 Схемы прямоугольных и круглых труб Вентури регулируемой горловиной: а - с поворотными лопастями; б - с конической вставкой

Трудности организации орошения крупных труб Вентури круглого сечения вызвали необходимость создания групповых компоновок, состоящих из нескольких параллельно работающих труб. Широкое распространение получила групповая компоновка из шести-восьми труб Вентури, позволяющая вести наблюдение за каждой трубой и регулировать ее работу. Иногда применяют батарейные компоновки из труб диаметром 90 мм с общим орошением для всей батареи.

Трубы Вентури с регулируемой прямоугольной горловиной большого сечения достаточно хорошо зарекомендовали себя на практике. Во избежание излишне больших размеров и в целях некоторого резервирования в большинстве случаев устанавливают две трубы, работающие параллельно с не полностью открытой горловиной. При выходе из строя одной трубы другая может работать с повышенной пропускной способностью.

При улавливании высокодисперсных пылей применяют компоновки с последовательным включением двух труб с прямоугольной регулируемой горловиной. При этом первая по ходу газов труба работает с малым перепадом давления, подготавливая газы к очистке, а вторая - в режиме тонкой очистки. Такие схемы широко применяют при очистке газов конверторного и ферросплавного производства.

Интересна также батарейная компоновка труб Вентури системы «Соливор», работающая с использованием конденсационного эффекта (рисунок 5.3, а). Система состоит из четырех расположенных друг за другом ступеней (рис.5.3, б), в каждой из которых размещено несколько низконапорных труб Вентури. Запыленный газовый поток поступает во входную камеру, где насыщается влагой вследствие орошения тонкораспыленной жидкостью. При этом происходит осаждение крупных частиц пыли. Насыщенные влагой газы поступают в трубы Вентури первой ступени. В конфузоре давление газа падает, что сопровождается испарением капель влаги, содержащихся в газе. В диффузоре вследствие увеличения давления происходит конденсация водяных паров на частицах пыли, которые быстро укрупняются и осаждаются с помощью грубораспыленной воды.

Рисунок 1.9 Конденсационная система труб Вентури («Соливор»): 1 - форсунка тонкого распыления; 2 - форсунка грубого распыления; 3 - резервуар-отстойник; 4 - вывод крупных частиц; 5 - вывод мелких частиц

Освобожденные от укрупненных частиц газы направляются во вторую ступень, где процесс повторяется и т.д. Четырех ступеней оказывается достаточно, чтобы частицы пыли средним диаметром 0,3 мкм улавливались на 99,9 %.

Гидравлическое сопротивление аппарата составляет ~ 4000 Па, однако он требует большого расхода воды высокого качества и очень тонкого распыления, сопровождаемого большими затратами энергии. Поэтому экономическая выгода не столь велика.



2. Выбор скруббера Вентури для газоочистки мартеновского цеха

2.1. Расчет скруббера Вентури

2.1.1 Требуемая степень очистки газа:

, (2.1)

где Z1 - концентрация пыли в мартеновском газе на входе в газоочистку, г/м3;

Z2 - концентрация пыли в мартеновском газе на выходе из аппарата, г/м3.

2.2.2. Зависимость между степенью очистки газа и затратами энергии на его очистку выражаются формулой:

, (2.2)

где В и х - константы, зависящие от вида пыли;

К - расход энергии на очистку газа, кДж/1000 м3 газа.

Для пыли мартеновских печей, работающих на дутье, обогащённых кислородом В = 1,565·10-6, х = 1,619.

Число единиц переноса

(2.3)



Отсюда

, откуда .

кДж/1000 м3 газа

2.2.3. Общее гидравлическое сопротивление скруббера Вентури:

, Па, (2.4)

где Рж - напор поступающей на орошение воды, Па;

m - удельный расход орошающей жидкости, м3/м3 газа. Принят равным 0,001 м3/м3 газа.

2.2.4. Плотность газа на входе в скруббер Вентури:

, кг/м3, (2.5)

где с0 - плотность газа при нормальных условиях, кг/м3;

Р1 - разрежение перед газоочисткой, кПа;

t1 - температура газов, єС.

кг/м3

2.2.5. Объёмный расход поступающего на очистку газа при рабочих условиях:

, м3/ч, (2.6)

где V0 - расход влажных газов при нормальных условиях, м3/ч.

м3/ч

2.2.6. Расход орошающей жидкости (воды):

, м3/ч. (2.7)

м3/ч

2.2.7. Гидравлическое сопротивление циклона-каплеуловителя на основании опыта работы аналогичных установок принимаем равным ДРк = 100 Па.

2.2.8. Гидравлическое сопротивление трубы-распылителя (трубы Вентури):

, Па. (2.8)

2.2.9. Температура газов на выходе из скруббера Вентури:

, єС. (2.9)

єС

2.2.10. Плотность газов на выходе из скруббера Вентури:

, кг/м3. (2.10)

2.2.11. Коэффициент сопротивления трубы Вентури, обусловленный вводом орошающей жидкости:

, (2.11)

где ж1 - коэффициент гидравлического сопротивления сухой (не орошаемой) трубы;

А и 1+с - эмпирические коэффициенты.

Для трубы Вентури с оптимальной конфигурацией с центральным подводом орошающей жидкости ж1 = 0,15; А = 0,63; 1+с = -0,3.

2.1.12. Необходимая скорость газа в горловине трубы Вентури:

, м/с, (2.12)

где сж - плотность орошающей жидкости, кг/м3, (сж = 1000 кг/м3).

2.1.13. Объёмный расход газа на выходе из трубы Вентури



, м3/с. (2.13)

2.1.14. Диаметр горловины трубы Вентури

, м. (2.14)

Полученное значение диаметра горловины значительно превышает наибольший диаметр горловины типоразмерного ряда высоконапорных труб Вентури (0,42 м), в связи с чем необходимо установить несколько работающих труб. Принимаем число труб n = 3 в этом случае диаметр горловины каждой из n труб

, м. (2.15)

Принимаем диаметр горловины трубы Вентури равным 42 мм, что соответствует марке трубы ГВПВ-0,140-400

2.2.15. Скорость газа в горловине трубы в этом случае составит



, м/с. (2.16)

2.1.16. Принимаем скорость газа на входе в конфузор и на выходе из диффузора трубы Вентури u1 = u3 = 20 м/с. При этой скорости диаметр входного сечения конфузора

, м, (2.17)

а диаметр выходного сечения диффузора

, м. (2.18)

2.2.17. С аэродинамической точки зрения оптимальным является угол сужения диффузора б1 = 25-28є и угол раскрытия диффузора б2 = 6-7є.

Длину горловины принимаем равной

, м. (2.19)



3. ХАРАКТЕРСТИКА ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ОТ ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ЦЕХОВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

3.1 Характеристика электросталеплавильного производства

Электросталеплавильное производство, получение стали в электрических печах металлургических или машиностроительных заводов. Электросталь, предназначенная для дальнейшего передела, выплавляется главным образом в дуговых печах с основной футеровкой. Существует несколько разновидностей электроплавки в дуговых печах; с полным окислением примесей; переплав легированных отходов без окисления с применением газообразного кислорода; метод смешения; плавка на жидком полупродукте (дуплекс-процесс) и др.

Технология плавки с полным окислением примесей включает 3 периода -- расплавление, окислительный и восстановительный. В окислительный период плавки присадкой твёрдых окислителей (железные руды, агломерата и др.) или вдуванием газообразного кислорода окисляют примеси стальной ванны (Р, Si и др.). Активное кипение металла, вызванное выделением пузырьков окиси углерода в результате реакции обезуглероживания, способствует быстрому нагреву ванны, дегазации стали, удалению неметаллических включений. В восстановительный период плавки удаляют серу, сталь раскисляют и с помощью ферросплавов корректируют её состав по легирующим элементам. Переплав легированных отходов без окисления позволяет сохранить ценные легкоокисляющиеся легирующие элементы (Cr и др.), что существенно улучшает технологические показатели производства. При переплаве высокохромистых отходов с применением газообразного кислорода горячий ход процесса (1800--1900 °С) обеспечивает низкое содержание углерода в металле (чего нельзя достичь при переплаве без окисления) без заметных потерь хрома. Широкое распространение получили внепечные методы обезуглероживания высоколегированных сталей (коррозионностойких и др.) продувкой металла аргоно-азото-парокислородными смесями в специальных рафинировочных агрегатах конвертерного типа или окислительным вакуумированием.

Пути интенсификации электроплавки: сокращение периода расплавления (увеличением удельной мощности трансформаторов, использованием газокислородных горелок, предварит, подогревом шихты), применение кислорода, продувка жидкого металла порошкообразными шлакообразующими материалами, переход на одношлаковый процесс, сокращение восстановительного периода путём применения средств внепечного рафинирования (вакуумная обработка, продувка металла аргоном, обработка стали синтетическими шлаками).

Дуговые печи с кислой футеровкой применяются главным образом для получения стали, предназначенной для фасонного литья. Большое сопротивление кислых шлаков (насыщенных SiО2) позволяет быстрее нагреть металл до высокой температуры, что важно для литья тонкостенных изделий. Существенный недостаток кислой плавки -- невозможность удаления фосфора и серы из стали.[4]

3.2 Характеристика пылегазовых выбросов от электросталеплавильных печей

Выход газов из электросталеплавильной печи и состав газовой фазы зависят от состава шихты, скорости плавления, технологического и температурного режимов плавки, режима кислородной продувки и т.п. [1]

Наличие в газах оксида углерода делает их взрывоопасными, что необходимо принимать во внимание при проектировании систем газоотсоса.

Большое влияние на режим газовыделения оказывает ряд факторов и в первую очередь подсос воздуха в печь, зависящих от внутрипечного давления, качества уплотнения имеющихся зазоров. Наличия автоматического регулирования и т.п. Максимальный выход газов может превышать средний на 60 - 70% и длится до 30 мин (табл.3.1).

Таблица 3.1 Состав газов по ходу плавки в зависимости от скорости выгорания углерода

Компоненты	Содержание, % (объемн.)
СО	15-25
СО2	5-11
Н2	0,5-35
О2	3,5-10
N2	61-75

Таблица 3.2 Средние выбросы газов из дуговых печей электросталеплавильных печей при отсосе через отверстие в своде и работающей газоочистке (удельный расход газа 350 - 450 )

Показатели	Печи емкостью, т
	5	10	20	40	100
Масса садки, т	7	11,5	25,0	45,0	110,0
Мощность трансформатора, МВ*А	3	5	7	15	25
Продолжительность плавки, ч	3,5	4,0	4,25	4,25	5,0
Средний выход газов, м/ч	650	1000-1100	2200-2300	3900-4000	7800-8000

Большое влияние на режим газовыделения оказывает ряд факторов и в первую очередь подсос воздуха в печь, зависящих от внутрипечного давления, качества уплотнения имеющихся зазоров. Наличия автоматического регулирования и т.п. Максимальный выход газов может превышать средний на 60 - 70% и длится до 30 мин (табл.3.1).

Выходящие из печи газы в значительной степени засорены пылью. Мелкодисперсная пыль образуется в результате испарения металла в зоне действия электрических дуг и кислородной продувки и последующей конденсации в печном пространстве. Более крупные фракции дают шлакообразующие и молотые добавки.

Средняя концентрация пыли в газе 15 -30 , что дает удельный выход пыли 6 -9 кг/т стали.

Ниже приведены данные, характеризующие дисперсный состав пыли при выплавке среднеуглеродистых и хромистых сталей:

Таблица 3.3 Характеристика дисперсного состава пыли при выплавке среднеуглеродистых и хромистых сталей

Размер частиц, мкм	‹0,7	0,7-7	7-80	›80
Содержание, % (по массе)	42	35	16	7

Обработка этих данных показывает, что диаметр равен 1,2 мкм при

Основным компонентом пыли являются оксиды железа, суммарное количество которых составляет: в период расплавления 80%, в период кипения (при продувке кислородом) 62% и в период доводки 53%. В период расплавления в пыли появляются оксиды марганца (91%), в период доводки - оксиды кальция (6%) и магния (9%).

Удельное электрическое сопротивление пыли довольно значительно, при очистке газа в электрофильтрах следует принимать меры для его снижения.

В небольших количествах в газах находится следующие токсические микроэлементы, (г/т): оксиды азоты 550 (270), оксиды серы 5 (1,6), цианиды 60 (28,4), фториды 1,2 (0,56).

Неорганизованные выбросы в цехах достигает 40% технологических выбросов.[4]



3.3 Технологические методы снижения пылеобразования электросталеплавильных печей

В процессе эксплуатации дуговой электросталеплавильной печи осуществляют подъем и опускание электродов, подъем и поворот свода, наклон ванны и другие операции. Поэтому создание стационарного устройства для отсоса газов представляет значительные конструктивные трудности. Если не принять специальных мер, газы, выделяющиеся в процессе плавки через загрузочные окна, зазоры между электродами и сводом поступают непосредственно а помещение цеха, откуда удаляются через фонари здания посредством аэрации.

При этом пыль выпадает медленно поднимающегося потока, оседает на своде печи, оборудовании, конструкциях зданий, что снижает светопроницаемость окон и требует создания специальных устройств для уборки. Загазованность и запыленность помещения цеха часто настолько увеличивается, что в верхней зоне затрудняется видимость для крановщиков, а на рабочей площадке концентрации пыли и газов во много раз превышает санитарные нормы. Пыль и газ выбрасывается через фонари и вытяжки шахты и существенно загрязняют атмосферу. Поэтому с ростом производительности печей и количества образующихся газов, особенно при применении кислородной продувки, такое решение вопроса становится совершенно неприемлемым.

Насколько лучшим решением является отсос газов с помощью зонтов и колпаков. В простейшем случае над печью выше электродов сооружают зонт, не связанный с конструкцией печи, охватывающий все места пыле- и газовыделений и не мешающий обслуживанию печи. Вследствие больших подсосов воздуха температура газов у стен зонта не превышает ; зонт может быть сделан из обычной листовой стали толщиной 2 -4 мм.

Вместо зонта иногда делают колпаки, укрепленные на каркасе печи непосредственно у мест пыле- и газовыделения. Такое решение эффективнее, но усложняет конструкцию, так как колпаки перемещаются вместе с печью и требует шарнирных соединений со стационарным газоходом. Для эффективной работы отсоса необходимо, чтобы скорость во входном сечении зонта или колпака была не менее 2 м/с, чтобы вызывать большие подсосы воздуха.

Общими недостатками отсоса газов с помощью зонтов и колпаков являются:

- невысокая эффективность (70-80%);

- большой распад энергии на перемещение больших масс газа с присосанным воздухом;

- значительная металлоемкость;

- ухудшение условий обслуживания и доступа к печи.

Наиболее целесообразным способом удаления газов из печи являются отсос их из рабочего объема через специальное отверстие чаще всего в своде печи вблизи рабочего окна (рис. 3.3.1). Скорость газов в отверстии при отсосе должна быть не менее 20 м/с во избежание отложения пыли. Температура газов в отверстии близка к температуре газов печи.

Другим конструктивным решением вопроса является отсос газов через арку рабочего окна.

В верхней части арки, выполненной несколько удлиненной формы, делают прямоугольные отверстия размером 300х800 мм, над которыми с небольшим зазором (20мм) устанавливают газозаборное устройство Г - образной формы.



Рисунок 3.1 Организация отсоса из электросталеплавильной печи: - свод печи; 2 - отверстие в своде;3 - подвижный газоход; 4 - стационарный газоход; 5- арка рабочего окна.

В верхней части арки, выполненной несколько удлиненной формы, делают прямоугольные отверстия размером 300х800 мм, над которыми с небольшим зазором (20мм) устанавливают газозаборное устройство Г - образной формы. Вся конструкция выполнена с двойными стенками, между которыми циркулирует охлаждающая вода. Основным преимуществом такого отсоса является то, что перед выходом из печи газы проходят слой шихты, фильтруясь через нее и отдавая ей часть своего тепла.

Одновременно сокращаются подсосы воздуха в печь через рабочее окно. Поэтому по сравнения с отсосом через 4-е в своде отсасываемые через арку рабочего окна, характеризуются меньшей запыленностью и температурой.[8]

Таким образом, вынос пыли и потери тепла с отсасываемыми газами сокращается. Промышленные испытания и эксплуатация такой системы газоотсоса на нескольких печах одного из предприятий показали работоспособность и эффективность газоотсоса через арку рабочего окна в печах малой и средней емкости.

Различают две системы организации отсоса: с разрывом и без разрыва газового потока. Отсос газов с разрывом газового потока, подсасыванием воздуха и дожиганием оксида углерода осуществляют при сохранении между отверстием в своде и отсасывающей трубой расстояния около 0,3 м. Подсасываемый в этом месте атмосферный воздух разбавляет газы и вызывает дожигание оксида углерода, вследствие чего установка становится взрывобезопасной. Так как выход газов из отверстия определяется режимом давления в печи, то при хорошем уплотнении электродных зазоров отсос практически не влияет на процессы, идущие в печном пространстве. Вследствие подсосов воздуха и горения оксида углерода расход газов в газоотводящем тракте значительно превышает выход газов из печи.

Отсос газов без разрыва газового потока предусматривает устройство на отверстии футерованного или водоохлаждаемого патрубка, жестко связанного со сводом и перемещающегося вместе с последним. В рабочем положении отверстие патрубка примыкает к отверстию стационарного газохода, образуя разъемное соединение, иногда с уплотняющим устройством. Ввиду того, что организованного дожигания оксида углерода на выходе из печи нет, система взрывоопасна и требует социального регулирования, выполняемого двухпозиционно: для окислительного и восстановительного периодов работы печи. В окислительный период во время максимального газовыделения в газоотводящий тракт вводят воздух в таким количестве, чтобы коэффициент расхода воздуха был не менее 2,0. При этом содержание в газовом тракте оксида углерода становится равным 1,7 - 2,0 %, что надежно обеспечивает безопасность работы.