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.
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.
Для работы в эти периоды без неорганизованных пылегазовых выбросов необходимо отсасывать до 1500 м3/т газов. Однако при такой производительности дымососа, отсутствии регулирования интенсивности отсоса по ходу плавки по разрежению в своде наблюдается усиленный подсос воздуха в рабочее пространство, вызывающий увеличение расхода электродов на 20 % и электроэнергии на 20-30 кВт — ч/т I 108). В связи с этим для обеспечения минимальных подсосов холодного воздуха необходимо обеспечить такой оптимальный гидравлический режим печи, при котором на уровне порога рабочего окна поддерживается статическое давление газов, близкое к атмосферному, а под сводом избыточное давление (15- 20 Па), значение которого зависит от высоты печи и температуры газов. Для поддержания такого режима в рабочем пространстве электропечи необходимо обеспечить автоматическое регулирование разрежения в сводовом (или стационарном) патрубке по интенсивности газовыделения и эффективное уплотнение электродных отверстий в своде. Кроме ого, как показала практика реконструкции системы газоудапения 100-т электропечей ЧМК, для поддержания такого режима необходимо создать в стационарном патрубке газоотсоса разрежение 980-1180 Па. Одной из основных причин неэффективной работы систем газоудаления отечественных высокомощных печей является выбор дымососов с низким разрежением. Значительное гидравлическое сопротивление тракта газоотсоса на этих печах, включая и газоочистку, приводит к тому, что разрежение в стационарном патрубке составляет лишь 98-296 Па, чего явно недостаточно для обеспечения необходимого скоростного напора.
Важное значение для полного удаления образующихся в печи газов имеет правильный выбор параметров дымососа (производительности и создаваемого разрежения). Количество газов, поступающих на газоочистку, складывается из количества газов, отсасываемых из печи, количества воздуха, подсасываемого в газоотводящий тракт для дожигания СО и На, содержащихся в печных газах, и количества воздуха, необходимого для охлаждения газовой смеси до температуры, допускаемой применяемым типом газоочистки (80-250 °С). При этом количество газов, отсасываемых от печи, возрастает в пять-восемь раз. Полная безопасность работы системы газоотсоса и все условия для сжигания горючих составляющих обеспечиваются при коэффициенте избытка кислорода, равном 2,15.
Энергетические затраты на транспортировку газов и их очистку могут быть уменьшены в 2,0-2,6 раза, если их охлаждение осуществляется не только путем смешения с подсасываемым воздухом, но и в специальных теплообменниках. За рубежом получили широкое распространение конвективные трубчатые теплообменники, охлаждаемые водой или воздухом. На вновь строящихся отечественных сверхмощных электропечах для этих целей предполагают использовать котел-утилизатор. Эффективным является использование тепла отходящих газов для предварительного подогрева лома перед завалкой в печь. Утилизация (35-45 кВт ч/т) тепла отходящих газов в таких установках позволяет полностью компенсировать все энергетические затраты, связанные с газоудалением, и одновременно снизить температуру и количество газов, поступающих на газоочистку.
Производительность дымососа выбирают исходя из потребностей периода максимального газовыделения (в период плавления, во время работы горелок или продувки ванны кислородом).