Неорганизованные выбросы удаляют из камеры. Однако выбивающиеся через электродные зазоры газы нагревают электроды, головки электрододержателей, элементы механизма зажима, консоли портала и других металлоконструкций печи, что снижает надежность работы оборудования печи. Отсос из печи может быть организован таким образом, что под сводом создано небольшое разрежение и выбивание газов через электродные зазоры будет исключено. Так организована работа системы газоудаления 100-т электропечей БМЗ. Однако при этом неминуемы подсосы в рабочее пространство холодного воздуха как через зазоры электродных отверстий, так и в значительной мере через неплотности рабочего окна, что приводит к дополнительному окислению электродов, элементов шихты и увеличению расхода электроэнергии.
Возможна работа печи с эффективным уплотнением электродных отверстий. При этом под сводом может поддерживаться небольшое положительное давление и неорганизованные пылегазовые выделения из печи будут исключены. Это позволит в течение плавки отсос газов из камеры не производить и включать дымосос кратковременно только на время завалки шихты и слива стали. Работа системы газрудаления в таком режиме позволит уменьшить количество отсасываемых из печи газов до 300-400 тыс. м3/ч, а расход электроэнергии на газоудаление до 15-17 кВт • ч/т.
В остальные периоды плавки отсос газов из укрытия или зонта при помощи регулирующих дросселей резко снижают или прекращают полностью. Помимо экологического эффекта и повышения экономичности системы газоудаления, применение струйных газодинамических уплотнителей электродных отверстий конструкции НИИМ позволяет повысить стойкость свода на 10%, снизить расход электроэнергии на 10 кВт • ч/т и обеспечить экономию электродов 0,5-0,8 кг/т.
Такой уплотнитель прошел успешные испытания по 100-и 200-т ДСП ЗКО, УМЗ и ЧМК. В настоящее время такая конструкция уплотнителя внедрена на всех 100-т ДСП ЧМК. Изготовление бетонных корпусов уплотнителей освоено на ЧМК в 1985 г. и с этого времени на всех шести электропечах ЭСПЦ-2 комбината уплотнители находятся в постоянной эксплуатации. В качестве энергоносителя в уплотнителях используют азот и сжатый воздух, расход которых составляет 1000-1200 м3/ч на одну печь.
При указанных расходах энергоносителя применение уплотнителей обеспечивало практически полное устранение пыле-газовых выбросов из электродных отверстий в течение всей кампании печи по своду. Незначительный износ корпуса уплотнителя не приводил к разрушению коллектора, что- обеспечивало эффективную работу уплотнителя в течение всей кампании печи по своду. Устранение пыле-газовых выбросов резко улучшило условия труда в цехе и уменьшило загрязнение воздушного бассейна. Устранение высоконагретых газов улучшает условия службы оборудования печи, расположенного над сводом. Положительные результаты длительной эксплуатации уплотнителей конструкции НИИМ на ЧМК позволяют рекомендовать их для всех дуговых печей большой вместимости, в том числе и для печей, работающих с подкрышными зонтами или расположенных в укрытиях. В таких случаях установка уплотнителей, обеспечивающих практически полное устранение неорганизованных выбросов печей в периоды их работы под током, позволяет уменьшить во много раз общее количество газов, требующих очистки. Это достигается при условии, что интенсивный отсос газов из укрытия или зонта происходит кратковременно при завалке шихты в печь с отведенным сводом при выпуске металла в ковш.
Данные, полученные в результате лабораторных и промышленных исследований, позволили выработать основные рекомендации по конструированию струйных газодинамических уплотнителей электродных отверстий. Для дуговых печей, имеющих электроды 555-610 мм, необходимое число сопл в коллекторе 8-10. диаметр сопл 10-15 мм, сопла должны быть направлены вниз под углом 25-30° к горизонтали, а в плане — по касательной к окружности, проходящей через середину электродного зазора. Наружный диаметр уплотнителя должен превышать максимальный размер электродного отверстия на 100-150 мм, а внутренний диаметр необходимо выполнять больше диаметра электрода на 60- 100 мм.
Промышленными испытаниями было установлено, что для 100- и 200-т ДСП наиболее перспективно применение струйных накладных уплотнителей с керамическим корпусом. В качестве материала корпуса уплотнителя были испытаны периклазохромитовый кирпич, муллитокорундовые набивные массы, магнезитовый порошок на жидком стекле и различного типа высокоогнеупорные бетоны. Наилучшие результаты были получены при использовании огнеупорного бетона на основе высокоглиноземистого цемента марки ВЦ-75 и заполнителя из шлака производства металлического хрома. Технология изготовления такого бетона разработана институтом "УралНИИстромпроект". Бетон заливают в металлический каркас, в котором установлен коллектор с соплами. Уплотнение бетонной смеси производят глубинными вибраторами или на виброплощадках. После затвердевания бетон подвергают термовлажной обработке в пропарочной камере. Для получения бетона с заданными свойствами проведение указанных выше операций обязательно.
Из большого числа известных в настоящее время уплотнителей электродных отверстий наиболее широкое распространение на отечественных электропечах большой вместимости получил газодинамический уплотнитель конструкции НЛМК, представляющий собой литой (или сварной) кольцевой короб, имеющий в сечении Г-образную форму с тангенциальной подачей воздуха.
Основными недостатками газодинамических уплотнителей конструкции НЛМК являются малая эффективность и низкая стойкость. При значительных размерах электродных отверстий, когда суммарная площадь зазоров вокруг электродов равняется или превышает площадь отверстия в своде для отбора газов, и продолжающейся интенсификации плавки [ повышение мощности трансформатора и интенсивности продувки ванны кислородом с 0,4-0,5 до 0,6-1,0 м3/(т.мин) и применение газо-кислородных горелок] энергии низкоскоростного потока воздуха недостаточно для создания противотока выбивающимся из печи газам. В периоды наибольшего газообразования на печах, использующих газодинамический уплотнитель НЛМК, наблюдается выбивание печных газов через зазоры электродных отверстий. Стойкость этих уплотнителей не превышает 50 плавок в то время как стойкость сводов на 100-т электропечах составляет 65-90 плавок. Поскольку замена уплотнителей по ходу кампании свода практически невозможна, часть времени электропечь работает без уплотнителей. Все это ухудшает после работы обслуживающего персонала и службы оборудования. В качестве энергоносителя в уплотнителях рекомендуется использовать перегретый пар или азот давлением 0,2-0,4 МПа. При отсутствии этих энергоносителей может быть использован сжатый воздух.
Отличительной особенностью нового решения является размещение дуговой сталеплавильной печи в шумо-, газоизолирующей камере (укрытии). Такие камеры охватывают полностью всю печь с механизмами и зону выпуска металла. Они оснащаются перекрываемыми проемами, обеспечивающими введение в камеру завалочной бадьи с шихтой, заправочной машины, шлаковой чаши, сталевоза с ковшом, а в некоторых конструкциях камеры и самого завалочного крана с бадьей. Камера подключается к системе газоудаления, обеспечивающей практически полное улавливание всех неорганизованных пыле-газовых выбросов, а также необходимый массообмен воздуха в камере.
Ограниченный объем камеры позволяет по сравнению с системой отсоса через зонт под крышей примерно вдвое уменьшить количество отсасываемых газов, мощность дымососа и расхода электроэнергии. Наиболее рациональными являются комбинированные системы с отсосом газов из укрытия и непосредственно из рабочего пространства печи. При этом возможны два варианта удаления отсасываемых газов. В первом варианте эти газы могут смешиваться в общем газовом тракте. Тогда для охлаждения печных газов не требуется дополнительного подсоса воздуха из окружающего пространства. По второму варианту тепло отсасываемых из рабочего пространства газов может использоваться в теплообменнике, котле-утилизаторе или для нагрева шихты в бадье. Удаление и очистка газов из печи и укрытия осуществляются раздельно.
При использовании защитного укрытия возможны следующие решения проблемы улавливания неорганизованных пылегазовых выбросов через зазоры электродных отверстий. Можно допустить работу печи с выбиванием газов через электродные зазоры.