Înaltele furnale moderne produc 1250-1800 m3 de gaz pe 1 tonă de fontă brută topită, care este evacuat din furnal prin grătar.
Gazul de furnal sau de grătar este utilizat drept combustibil pentru încălzitoarele de aer ale furnalului, cuptoarele de cocs, gropile de încălzire și cuptoarele laminoarelor, cazanele.
La ieșirea din furnal, gazul de furnal conține de la 10 la 40 g/m 3 de praf, iar înainte de alimentarea dispozitivelor de ardere pentru a preveni defectarea acestora (înfundare etc.) conținutul de praf din acesta nu trebuie să fie mai mare de 5 mg/m 3 , prin urmare necesită curățare obligatorie.
Fig.1. Schema sistemului de eliminare și purificare a gazelor din furnal
Fiecare furnal este echipat cu un sistem individual de curățare a gazelor; gazul este furnizat dispozitivelor de curățare a gazelor situate la nivelul zero de la grătar printr-o conductă de gaze înclinată (există două conducte de gaze pentru un furnal de 5000 m 3). Sistemul de epurare a gazelor include de obicei mai multe dispozitive de epurare a gazelor instalate în serie. La cuptoarele moderne de uz casnic care funcționează cu presiune crescută a gazelor, se utilizează două sisteme diferite de epurare a gazelor — cu un dispozitiv de strangulare conceput pentru a reduce presiunea gazelor și cu o turbină de utilizare a gazelor necomprimate.
Majoritatea cuptoarelor sunt echipate cu un sistem de epurare a gazelor cu dispozitiv de strangulare, prezentat în fig. 1. Din partea cu grătar 1 a cuptorului, gazele curg printr-o conductă de gaze înclinată către un colector de praf radial uscat 2 cu un diametru de până la 16 m, care are o îngustare la partea superioară și inferioară. Gazele intră în acesta de sus și își schimbă direcția de mișcare cu 180°, iar particulele mari de praf se depun în conul inferior al colectorului de praf, de unde praful este eliberat periodic în vagoane de cale ferată.
Apoi gazul intră în spălătorul fără duze 3, unde particulele de praf sunt captate de apa furnizată prin duze și depuse în partea inferioară a spălătorului sub formă de nămol; aici gazul este răcit la 35-40 °C. Apoi, gazul trece prin conducte Venturi nereglementate 4, unde particulele de praf sunt absorbite de picături de apă, care sunt colectate într-un eliminator de picături situat mai departe. Purificarea finală a gazului are loc în dispozitivul de strangulare 6. Acesta din urmă este conceput pentru a reduce presiunea gazului și, în același timp, asigură purificarea acestuia, funcționând ca un dispozitiv de curățare a gazului pe același principiu ca țevile Venturi. Apoi, gazul trece prin separatorul de apă 7 și, prin supapa de închidere a foii 8, intră în colectorul 9 (rețeaua de magazine). Gazul este evacuat în grilaj prin conducta de gaz 5 pentru a echilibra presiunea în spațiul inter-cone.
În ultimii ani, pentru a economisi resurse energetice, furnalele nou construite, precum și furnalele multor fabrici existente, au fost echipate cu turbine de utilizare a gazelor fără compresor (GUBT) concepute pentru a produce electricitate prin utilizarea energiei rezultate din creșterea presiunii gazelor din furnal. Turbina, situată în aval de sistemul de epurare a gazelor, are o presiune a gazelor mai scăzută și, prin urmare, nu se utilizează niciun dispozitiv de strangulare în sistemul de epurare a gazelor. În prezent, în majoritatea cazurilor se utilizează următorul sistem de epurare a gazelor în combinație cu GUBT: colector de praf uscat, epurator gol, tuburi Venturi nereglementate cu un eliminator de picături; există, de asemenea, un sistem în care precipitatoarele electrostatice umede sunt utilizate în locul tuburilor Venturi. Ambele scheme păstrează un dispozitiv de strangulare, prin care trece gazul în caz de oprire a GUBT, care asigură funcționarea furnalului la presiune crescută.
După cum a arătat experiența, ambele sisteme de epurare a gazelor sunt insuficient adaptate pentru funcționarea eficientă cu SCCB. Tuburile Venturi nereglementate fără un dispozitiv de strangulare nu asigură o curățare stabilă a gazelor, în special atunci când cuptorul trece periodic la funcționarea cu presiune redusă; de asemenea, precipitatoarele electrostatice umede nu funcționează stabil. Din această cauză, turbina este acoperită cu praf și sunt necesare opriri periodice ale turbinei. În plus, la ambele sisteme de purificare, gazul de furnal este răcit până la 35-40 °C și apoi trebuie încălzit până la 120-140 °C pentru a asigura funcționarea normală a turbinei.
Luând în considerare această experiență, Gipromez recomandă următoarele scheme de purificare a gazelor de furnal pentru purificarea gazelor de furnal atunci când se lucrează cu HUBT: colector de praf uscat, spălător de dimensiuni mici, țevi Venturi reglabile, eliminator de picături; colector de praf uscat, spălător evaporativ, precipitatoare electrostatice uscate. La purificarea prin prima dintre aceste scheme gazul va fi răcit până la 55°C, prin a doua — până la 100-120°C; a doua schemă poate fi realizată după testarea industrială a ESP-urilor uscate.
Stație de expansiune a turbinei cu gaz. GUBT, folosind energia presiunii crescute a gazului din furnal, servește ca motor pentru generatorul electric care produce energie electrică. Pentru a localiza GUBT și generatorul electric în apropierea epurării gazelor, se construiește o stație de expansiune a turbinei cu gaze (GTS); aceasta conține, de asemenea, un încălzitor de tip amestecător, care asigură încălzirea gazelor până la 120-140 °C înaintea turbinei datorită arderii unei părți (până la 5-6%) din gazul furnizat acesteia.
Turbinele GUBT-8 și GUBT-12 utilizate în prezent au o capacitate de aproximativ 8 și, respectiv, 12 MW și o capacitate de producție de 260 000 și 360 000 m 3 de gaz pe oră. Alegerea turbinei se face ținând cont de faptul că aceasta trebuie să fie capabilă să treacă tot gazul evacuat din furnal.
GTRS existente prevedeau, de obicei, instalarea unei turbine pentru fiecare furnal (pentru un furnal de 5 000 m 3 este prevăzută instalarea a două turbine GUBT-12 care funcționează în paralel). Ulterior, pentru a îmbunătăți performanțele tehnice și economice și pentru a economisi teritoriul, Gipromez recomandă construirea GTRS cu instalarea unei turbine puternice pentru două sau trei furnale, de regulă. În consecință, se preconizează crearea unor GTRS mai puternice decât cele existente (în special, o turbină care, singură, ar asigura debitul de gaze de la un furnal de 5 000 m 3 la 740 000 m 3 /h).
