4 Аналіз поводження забруднюючих речовин в

навколишньому природному середовищ

У результаті виробничої діяльності мартенівського цеху ВАТ "ДМЗ" у повітряне середовище надходять наступні шкідливі речовини: пил неорганічний, азоту оксид, вуглецю оксид, заліза оксид. Дія даних шкідливих речовин в умовах виробництва збільшується різними супутніми факторами зовнішнього середовища (високою температурою повітря, шумом, вібраціями).

Виробничий пил є одним із широко розповсюджених несприятливих факторів, що роблять негативний вплив на здоров'я працюючих. Цілий ряд технологічних процесів супроводжується утворенням мелкороздроблених часток твердої речовини (пил), що попадають у повітря виробничих приміщень і більш-менш тривалий час знаходяться в ньому в зваженому стані. Виробничим пилом називають зважені в повітрі, повільно осідаючі тверді частки розмірами від декількох десятків до часток мкм. По розмірі часток (дисперсності) розрізняють видимий пил розміром більш 10 мкм, мікроскопічну - від 0 до 25 мкм, ультра мікроскопічну – менш 0,25 мкм. Несприятливий вплив пилу на організм може бути причиною виникнення захворювань. Серед специфічних професійних пилових захворювань велике місце займають пневмокониози – хвороби легень, в основі яких лежить розвиток склеротичних і зв'язаних з ними інших змін, обумовлених відкладенням різного роду пилу і наступною її взаємодією з легеневою тканиною. Серед різних пневмокониозов найбільшу небезпеку представляє силікоз, зв'язаний із тривалим вдиханням пилу, що містить вільний двоокис кремнію (Sі₂).

Силікоз – це що повільно протікає хронічний процес, що, як правило, розвивається тільки в облич, що проробили кілька років в умовах значного забруднення повітря кремнієвим пилом. Однак в окремих випадках можливо більш швидке виникнення і плин цього захворювання, коли за порівняно короткий термін (2 – 4 року) процес досягає кінцевої, термінальної, стадії. Виробничий пил може впливати і на верхні дихальні шляхи. При дуже високих концентраціях пилу відзначається виражена атрофія носових раковин, особливо нижніх, а також сухість і атрофія слизуватої оболонки верхніх дихальних шляхів. Розвитку цих явищ сприяють гигроскопичность пили і висока температура повітря в приміщеннях. Дія пилу на очі викликає виникнення конъюнктивитов. Відзначається анестезуюче дія металевого пилу на рогову оболонку ока.

Основою проведення заходів щодо боротьби з виробничим пилом є гігієнічне нормування. Дотримання встановлених ДСТ гранично припустимих концентрацій (ГДК) - основна вимога при проведенні попереджувального і поточного санітарного нагляду. На адміністрацію підприємств покладена відповідальність за підтримку умов, що перешкоджають перевищенню ГДК пилу в повітряному середовищі. При розробці оздоровчих заходів основні гігієнічні вимоги повинні пред'являтися до технологічних процесів і устаткування, вентиляції, будівельно-планувальним рішенням, раціональному медичному обслуговуванню працюючих, використанню засобів індивідуального захисту [4].

Основним антропогенним джерелом викиду окислів азоту в атмосферу є спалювання викопного палива стаціонарними установками (опалення, виробництво енергії) і автотранспортом (двигуни внутрішнього згоряння). Крім того, вони можуть надходити в атмосферу у виді специфічних промислових забруднень від виробництв, не зв'язаних зі спалюванням палива, таких, як виробництво азотної кислоти і вибухових речовин.

Основний шлях випадання окислів азоту з атмосфери лежить через його окислювання до азотної кислоти. Це приклад звичайної реакції в хімії атмосфери, коли забруднювачі окисляються до з'єднань, що більш легко віддаляються з атмосферної циркуляції. Це особливо справедливо для окислів азоту, тому що азотна кислота набагато легше розчинна у воді і має значно більшу здатність адсорбироваться на поверхні зважених часток. Більшість природних і антропогенних викидів містить оксид азоту NO. У тропосфері NO, взаємодіючи з гидропероксил-радикалом, переходить у диоксид азоту:

NO + H₂O → NO₂ + OH ⁻.

Окислювання оксиду азоту відбувається також при взаємодії з озоном:

NO + O₃ → NO₂ + O₂ .

Під дією сонячного випромінювання відбувається зворотна реакція - частина диоксида азоту розкладається з утворенням азоту оксид й атома кисню:

NO₂ → NO + O.

Атомарний кисень приводить до утворення в атмосфері озону. У результаті взаємодії диоксида азоту з гідроксильним радикалом відбувається утворення азотної кислоти:

NO₂ + OH ⁻ → HNO₃ .

Основна кількість азотної кислоти виводиться з тропосфери з атмосферними опадами у виді розчинів HNO₃ і її солей.

Частина азотної кислоти розкладається з утворенням диоксида чи триоксида азоту, що знову включаються в атмосферний цикл його сполук:

HNO₃ → OH ⁻ + NO₂⁻ ,

HNO₃ + OH ⁻ → H₂O + NO₃ .

Викиди оксиду азоту сприяють утворенню кислотних дощів, заболочуванню і появі "смогу", а також можуть привести до прямого порушення росту рослин. Фотохімічний смог виникає в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів і інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації і чи затишності дуже слабкого обміну повітря в приземному шарі при могутній і протягом не менш доби підвищеної інверсії. Стійка безвітряна погода, звичайно супроводжується інверсіями, необхідна для створення високої концентрації реагуючих речовин. Такі умови створюються частіше в червні-вересні і рідше узимку. При позитивній ясній погоді сонячна радіація викликає розщеплення молекул диоксида азоту з утворенням оксиду азоту й атомарного кисню. Атомарний кисень з молекулярним киснем дають озон. Здавалося б, останній, окисляючи азоту оксид, повинний знову перетворюватися в молекулярний кисень, а оксид азоту - у диоксид. Але цього не відбувається. Оксид азоту вступає в реакції з олефинами вихлопних газів, що при цьому розширюються по подвійному зв'язку й утворять осколки молекул і надлишок озону. У результаті триваючої дисоціації нові маси диоксида азоту розщеплюються і дають доповнення кількості озону.

Виникає циклічна реакція, у підсумку якої в атмосфері поступово накопичується озон. Цей процес у нічний час припиняється. У свою чергу озон вступає в реакції олефинами. В атмосфері концентруються різні перекиси, що у сумі й утворять характерні для фотохімічного тумана оксиданти, останні є джерелом так званих вільних радикалів, що відрізняються особливою реакційною здатністю. По своєму фізіологічному впливі на організм людини вони вкрай небезпечні для дихальної і кровоносної системи і часто бувають причиною передчасної смерті міських жителів з ослабленням.

Незважаючи на негативні перераховані вище наслідки, парниковий ефект може мати позитивні, зокрема на лісові екосистеми й у цілому на сільське господарство, що особливо важливо з урахуванням демографічного росту населення землі. Розгляд трансформації СО в атмосфері необхідно як хімічно неактивний компонент повітря. Однак у стратосфері і при фотохімічному смозі СО може окислятися до СО₂, взаємодіючи з вільним радикалом ОН:

СО + ОН ⁻ → СО₂ + Н ⁺ .

Підвищення концентрації СО₂ в атмосфері може збільшити інтенсивність фотосинтезу і, виходить, сприяти збільшенню продуктивності як природних лісових формацій, так і культурних рослин. Серед останніх можна екати підвищення продуктивності рослин, у яких первинним продуктом фотосинтезу є три вуглецеві з'єднання. Трохи менший вплив зробить підвищення концентрації СО₂ на рослини.

5 РОЗРОБКА ЗАХОДІВ ЩО ДО ЗМЕНШЕННЯ ВПЛИВУ МАРТЕНІВСЬКОГО

ВИРОБНИЦТВА НА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ

Мартенівський спосіб є основним способом отримання сталі. Головна його перевага - велика універсальність як в сенсі виплавки широкого сортаменту вуглецевих і легованих сталей, так і в сенсі споживаних вихідних матеріалів. У мартенівських печах можна переробляти переробні чавуни будь-якого складу як у твердому, так і в розплавленому стані, різний лом і вводити в шихту інші добавки (руду, окалину і т.п.).

Вихід придатної стали, завдяки невеликому угару, при мартенівської плавці вище, ніж при конверторній межі , і становить 90-96% металевої завалки.

Недоліком мартенівського способу отримання сталі є велика тривалість плавки, що перевищує кілька годин, і велика витрата палива особливо при роботі на твердій завалці.

Отримання сталі в дугових електричних печах має незаперечні переваги, найважливішими з яких є дуже висока якість одержуваної сталі, можливість виплавляти будь-які марки стали, включаючи високолеговані, тугоплавкі і жароміцні. Плавка в електричних печах дає мінімальний угар заліза в порівнянні з іншими сталеплавильними агрегатами і, що особливо важливо, мінімальне окислення дорогих легуючих присадок завдяки нейтральній атмосфері в печі. Слід зазначити зручність регулювання температурного режиму і легкість обслуговування цих печей [12,5].

Недоліком виплавки сталі в дугових електричних печах є потреба у великій кількості електроенергії і висока вартість переходу на електросталеплавильне виробництво, так як на 1 т сталі при твердій завалці витрачають від 600 - 950 кВт електроенергії. Тому дугові електричні печі застосовують головним чином для отримання високолегованих та інших дорогих сортів сталі, призначених для відповідальних виробів.

Мартенівське виробництво ВАТ "ДМЗ" спеціалізується на виробництві вуглецевих, конструкційних, низьколегованих і легованих марок сталей.

Метою технічного переозброєння сталеплавильного виробництва є:

- виведення з експлуатації фізично та морально застарілого обладнання та заміна його на сучасне електросталеплавильне виробництво;

- розширення сортаменту в бік збільшення частки якісних марок сталей;

- підвищення якості продукції за рахунок позапічної обробки, вакуумної обробки і розливання сталі на машині безперервного лиття заготовок;

- підвищення продуктивності праці;

- зниження енергоємності продукції за рахунок застосування найбільш сучасних електропечей, установок "піч-ковш", установки вакуумно - кисневого зневуглецювання і машини безперервного лиття заготовок;

- підвищення конкурентоспроможності продукції;

- збільшення експортних можливостей продукції;

- збільшення умов праці та підвищення техніки безпеки виробництва.

Технологічні рішення реконструкції сталеплавильного виробництва ВАТ "ДМЗ" характеризується підбором високоякісного та високопродуктивного обладнання та систем, здатних забезпечити виключно ефективні показники при скороченні чисельності робочої сили, що залучається до експлуатації основного виробництва, та при низьких показниках питомого енергоспоживання, перетворюють сталеплавильне виробництво ВАТ "ДМЗ" і високо конкурентну продуктивну одиницю [17].

Отримання сталі в електричних печах з року в рік збільшується, тому що в них можна одержати більш високу температуру і відновну або нейтральну атмосферу, що дуже важливо при виплавці високолегованих сталей.

Для виробництва стали найбільш часто застосовують дугові трифазні електричні печі, місткість яких може досягати 270 т.

Піч складається з металевого кожуха циліндричної форми і сферичного або плоского дна. Всередині піч футерованих вогнетривкими матеріалами.В основних печах подин викладається з магнезитові цегли, зверху якого робиться набивний шар з магнезиту або доломіту (150 - 200 мм).

Завантаження печей виробляють через вікно (за допомогою мульди ) або через склепіння (з допомогою завантажувальної сітки). Після завантаження печі електроди опускають на металеву шихту, попередньо засипавши її зверху вапном у кількості 2-3% від маси завантаженого в піч металу. Вапно сприяє рівному горінню дуги, захищає матеріали від поглинання газів і швидше утворює шлак. Плавлення ведуть при найбільшої потужності печі (на найвищих ступенях напруги), щоб швидше створити в печі рідку фазу [11].

Ще до повного розплавлення шихти в піч засипають вапно і залізну руду, звичайно близько 1 % від маси металу, для отримання в першому періоді плавки окисного шлаку. Через 10 - 15 хв. після завантаження руди з печі завантажують 60 – 70 % шлаку, з ним видаляється більша частина фосфору так само, як і при плавці в мартенівської печі, переважно у вигляді фосфатів заліза.

Після скачування шлаку в піч знову засипають вапно (1,0 - 1,5 % від маси металу), повністю розплавляють і нагрівають метал і порціями засипають залізну руду і вапно. У міру підвищення температури підсилюються окислення вуглецю і кипіння ванни, що, як відомо, сприяє видаленню з металу розчинених у ньому газів і неметалічних включень.

У період кипіння для повного видалення фосфору з металу кілька разів зливають шлак. Замість злитого шлаку наплавляється новий. Шлаки окисного періоду на заводах називають чорними, так як присутні в них оксиди заліза фарбують їх у чорний колір.

Після того як зміст вуглецю в металі досягає нижньої межі заданої марки, а вміст фосфору знижується До 0,015 %, шлак знову видаляють і дають ванні «прокипіти» 25 хв., без присадки руди (тобто. проводять чисте, або без рудне, кипіння). Після цього починають відбудовний період плавки. Він починається завантаженням у піч суміші вапна, плавикового шпату CaF₂ та дрібного коксу для появи вже відновного шлаку. Існуюча в металі ванни закис заліза і марганцю при цьому починає переходити в шлак і відновлюватися наявними у шлаку вуглецем коксу. Після побіління шлаку в нього вводять більш сильні відновники - алюміній [17].

Відмінною особливістю виплавки сталі в електричних печах є активне розкислювання шлаку, що приводить до дифузійного розкислення металу, безперервно що віддає розчинений в ньому закис заліза за рахунок дифузії її у відбудовний шлак. Такий метод розкислення запобігає забрудненню металу неметалевими включеннями, що виділяються при розкислення.

При виплавці сталі в дугових електричних печах іноді застосовують карбідні шлаки, що мають більш високі відновні здібності, ніж білі. Для утворення карбідного шлаку в печі підвищують температуру, переводячи піч на більш високу ступінь напруження, і збільшують завантаження вапна, плавикового шпату та особливо дрібного коксу в порівнянні з їх дозуванням для утворення білого шлаку. Такий шлак володіє більшою роскислювальною здатністю, ніж білий, тому що в ньому міститься карбід кальцію і менше оксидів заліза. Витяг металу під карбідним шлаком значно знижує вміст кисню в металі не тільки за рахунок дифузії закису заліза в шлак, а й її відновлення. При цьому ще успішніше йде і видалення в шлак сірки.

Тривалість виплавки стали в дуговій печі складає 6 - 5 год., і залежить від її потужності і конструкції, що виплавляється марки стали, а також характеру вихідної сировини. Якщо шихта вимагає окислення домішок, то тривалість періоду в залежності від кількості домішок становить від 40 - 80 хв.

На поетапній реконструкції мартенівського цеху ЗАТ «ДМЗ» передбачається установка дугового сталеплавильної печі ємністю 150т ( ДСП - 150) з трансформатором потужністю 80 МВА на продуктивність 990 тис. т/рік з газоочисткою. Всі мартенівські печі виводяться з експлуатації. Сталь, що виплавляється розливається:

- на вертикальній УНРС (продуктивність 600 тис. т /рік слябів);

- на радіальній МБЛЗ (продуктивність 390 тис. т/рік на злитки).

У цеху виплавляється широкий сортамент вуглецевих, конструкційних і легованих сталей з застосуванням для продувки ванни киснем.

Для виробництва сталі в якості шихти застосовується сталевий брухт, чавун передільний,вапно,феросплави, легуючі добавки, флюси. Для сталей спеціального призначення передбачена вакуумна обробка сталі.

Основним джерелом забруднення атмосфери є електропіч.

Видалення пічних газів від ДСП-150 проводиться через водоохолоджуваний патрубок у зводі печі, камеру осадження пилу, газохід на газоочистки з рукавними фільтрами.

З викидаємими після очищення газами в атмосферу поступають пил, що містить до 65 % оксидів заліза, а також двоокис азоту, сірчистий ангідрид, оксид вуглецю.

Викид шкідливих речовин вкрай нерівномірний по періодах плавки, максимум пиловиділення припадає на період плавлення і продувки ванни киснем.

Частина утворюється в процесі плавки запилених газів через нещільності затвора між склепінням і піччю, зазори між склепінням і електродами, завалочне вікна виділяються в цех і через витяжний зонт, встановлений над піччю, яка відсмоктує на газоочистки (загальну, як для організованих і неорганізованих викидів печі,так і аспіраційних викидів від системи подачі шихтових матеріалів у ДСП-150). Після очищення від пилу газоповітряна суміш через трубу викидається в атмосферу [5].

Час інтенсивного пиловиділення становить для ДСП-150 приблизно 0,5 год. на плавку. В інші періоди плавки пиловиділення незначні.

Для виплавки сталі потрібно переміщення великих кількостей сипучих матеріалів, що пов'язане з їх пересипанням на конвеєрних лініях і пило виділення при цьому. Крім того, для обслуговування електропечі необхідно приготування різних вогнетривких мас, їх сушка, для чого потрібні сипучі вогнетривкі матеріали.

Після розливання лита заготівка з МНЛЗ (товарна продукція) відправляється відразу споживачеві.

Обріз та скрап, отримані в процесі виплавки і розливання сталі застосовуються у власному виробництві. Залізовмісний пил установки «піч-ківш» і ДСП-150 окомковивається і утилізується у сталеплавильному виробництві.Всі залізовмісні відходи брикетуються і використовуються в доменному виробництві.

Сталеплавильний шлак направляється на шлаковий двір, де переробляється з метою отримання металу. Метал відправляється у виробництво. Відпрацьований рядовий шлак відправляється стороннім споживачам.

Для технології виробництва і розливання сталі використовується найбільш передове устаткування як з техніко - економічної, так і екологічної точок зору.

Для ведення оптимального технологічного процесу плавки в електропечі передбачається автоматизована система управління технологічним процесом (АСУТП). При цьому будуть забезпечені оптимальні витрати і співвідношення кисню і природного газу, що дозволяють значно знизити енергоємність продукції і викиди оксидів азоту в атмосферу.

Всі ці особливості, як технологічні, так і конструктивні значно знижують виділення неорганізованих викидів і дозволяють використовувати для очищення виділившуюся пилогазоповітряної суміші газоочистки меншої продуктивності, ніж для звичайних електропечей.

5.1 Очистка технологічних газів

При будівництві дугової сталеплавильної печі ємністю 150 т. передбачається спорудження нової газоочистки у рукавних фільтрах. Проектована газоочистка призначена для очищення:

- технологічних викидів від неорганізованих викидів від витяжного зонта над піччю.

Крім того, на проектовану газоочистку передбачається підключення проектованих систем аспірації:

- системи подачі сипучих і феросплавів у ДСП ємністю 150 т;

- системи подачі вапна і коксу в завантажувальні корзини;

- ділянки підготовки сипучих і феросплавів.

Витяжний зонт для уловлювання неорганізованих викидів встановлюється безпосередньо над піччю і має конструкцію, що дозволяє регулювати обсяг відсмоктування залежно від режиму роботи печі [10,11].

Технологічні гази, відсмоктується від печі, після передочищення в камері осадження пилу і циклоні, і охолоджування в водоохолоджувальному газоході і в охолоджувачі з природною конвекцією, змішуються з неорганізованими викидами від витяжного зонта над піччю і викидами від систем аспірації.

Очищення пилогазоповітряної суміші здійснюється в рукавному фільтрі з імпульсною регенерацією. В якості тягодутьєвих машин прийняті три димососа з електродвигунами потужністю по 1100 кВт. Очищене повітря запиленістю не більше 20 мг/м3 викидається в атмосферу через витяжну трубу діаметром 5,8 м і висотою 60 м.

Залежно від режиму роботи ДСП ємністю 150 т передбачається 2 режими роботи газоочистки:

- в режимі плавлення витяжка пилогазоповітряних сумішей від печі здійснюється через вихідний отвір печі і парасольки неорганізованих викидів;

- в режимі завалка / випуск плавки витяжка пилогазоповітряних сумішей від печі здійснюється тільки через парасольку неорганізованих викидів.

Аспіраційні системи, що підключаються на газоочистки, для забезпечення надійності відсмоктування, компенсації, падіння тиску на трасі газоходів та забезпечення можливості самостійного регулювання роботи кожної системи, обладнуються проміжними димососами.

Уловлені циклонами і рукавним фільтром пил, за допомогою системи конвеєрів, направляється в збірний бункер пилу. Кількість зловилась у пастку пилу становить 6250 т / рік [22].

Для очищення пилогазоповітряної суміші від ДСП – 150 передбачен фільтр з імпульсною регенерацією типу ФРІП-360.

1-вихідний патрубок; 2-фільтруючий рукав; 3-вхідний патрубок; 4-бункер; 5-патрубок для підключення стисненого повітря.

Рис.5.1 – Вид рукавного фільтру з імпульсною регенерацією

Фільтри типу ФРІП-360 призначені для високоефективного очищення запиленого повітря (газу) від пилу у витяжних аспіраційних системах металургійної промисловості .Фільтр для уловлювання пилу при очищення високотемпературних газів до 260 ° С., складається з корпусу, розділеного на камери неочищеного і очищеного газів, фільтрувальних елементів (каркасного типу), клапанної секції з керуючими електромагнітами і пристроєм управління регенерацією рукавів. Запилений повітря через вхідний патрубок надходить в камеру, де розташовані фільтруючі рукави. Пил затримується на фільтруючої поверхні матеріалу, а очищені гази віддаляються через верхні відкриті частини рукавів у камеру очищеного газу. Фільтруючі рукави виготовляються на спеціалізованому швейному обладнанні з високоефективних нетканих фільтрувальних полотен як вітчизняного, так і зарубіжного виробництва. Рукава можуть також бути виготовлений з струмопровідних матеріалів для зняття статичного заряду [23].

Регенерація фільтрувальних рукавів здійснюється періодично по заданому циклу без відключення фільтра ФРІП однобічної імпульсної продувкою стисненим повітрям, що надходять всередину рукавів зверху через отвори в продувних колекторах. Тривалість імпульсів і частота циклів регенерації встановлюється за допомогою приладу управління регенерацією що входить в комплект постачання фільтру.

Система регенерації розрахована на використання стисненого повітря тиском 0,3 - 0,6 МПа (3 - 6 кгс/см2).

Стиснене повітря, що надходить на фільтри ФРІП, повинно бути осушеним і очищеним не нижче 10 класу за ГОСТ 17433-80

Для забезпечення нормальної роботи фільтра повинно періодично або постійно (в залежності від початкової запиленості) проводитися вивантаження уловленого пилу з бункеру. Якщо вивантаження пилу проходить в процесі експлуатації фільтра ФРІП, повинна бути забезпечена герметизація вивантажувального отвору, яка здійснюється за допомогою шлюзових живильників (шлюзових затворів типу ШЗ або іншого типу). Можлива установка інших герметизуючих пристроїв. Для роботи фільтрів з 2 - ма або 3 - ма бункерами застосовуються шнекові транспортери (за окремим замовленням), які здійснюють випорожнення бункерів і вивантаження пилу в одній точці. Для герметизації шнекового транспортера на його вивантажувального отворі необхідно встановити шлюзової затвор або інші герметизуючи пристрої.

На замовлення фільтри можуть бути оснащені системою автоматично, яка може включати:

- регенерацію при досягненні фільтром заданого опору;

- сигналізація та захист фільтра від підвищеної температури газів, що очищаються;

- управління пилевигрузнимі пристроями одного або декількох фільтрів.

Система автоматики має можливість передачі всієї інформації на верхній рівень для контролю і управління системою очищення повітря в комплексі з технологією, яку вона обслуговує.

5.2 Розрахунок рукавного фільтру

Тканеві рукавні фільтри здатні забезпечити ступінь очищення до 99,9 %, головним завданням при проектуванні встановлення рукавного фільтру є правільний підбор типу фільтру, його фільтруючої поверхні відповідно до робочих умов.

Витрата газу н.у. V₀ - 10000 м³/рік;

Температура t₀ – 70 °C;

Барометричний тиск Р_бар - 101,3 кПа;

Розрядження перед фільтром ρ_г - 300 Па;

Динамічний коефіцієнт вязкості μ₀ - 17,9•10^-6 Па•с;

Щільність газу ρ₀ - 1,29 кг/м³;

Середній дисперсний розмір часток d_m = 3 мкм.

Вхідна концентрація пилу z₀ - 1,05 г/м³;

Щільність часток пилу ρ_ч = 1300 кг/м³;

Гідравлічний спротив фільтру ∆р = 1,4 кПа.

В якості фільтруючого елементу обрано тканину лавсан мах t_роб = 130 °С, в нашому випадку t_роб = 70 °С, тобто немає необхідності підсмоктування додаткових об`ємів атмосферного повітря для охолодження газу.

Витрата газу на фільтрацію при робочих умовах розраховуємо за формулою :

V_г = V_о · ((273 + Т_г) · 101,3) / (273 · (Р_бар - ρ_г)), (5.1)

де V₀ - витрата газу н.у.,( V₀ = 10000 м³/рік );

Т_г - температура, ( Т_г = 70 ⁰С );

Р_бар - барометричний тиск, ( Р_бар = 101,3 кПа );

ρ_г - розрядження перед фільтром, (ρ_г = 300 Па );

Таким чином згідно з формулою (5.1) розрахуємо витрату газу на фільтрацію:

V_г = 10000 · ((273 + 70) · 101,3) / (273 · (101,3 - 0,3)) = 12601 м³/рік.

Запиленість газу перед фільтром при робочих умовах розраховуємо згідно з формулою :

z₁ = z₀ · V`_о / V_г, (5.2)

де V₀ - витрата газу н.у., м³/год;

V_г - витрата газу на фільтрацію при робочих умовах, м³/год;

Таким чином згідно з формулою (5.2) розрахуємо запиленість газу перед фільтрацією :

z₁ = 1,05 · 10000 / 12601 = 0,83 г/м³.

Припустиме газове навантаження на фільтр (швидкість фільтрації) при даних умовах розраховуємо за формулою :

q_ф = q_н · C₁ · C₂ · C₃ · C₄ · C₅, (5.3)

де q_н - нормативне питоме навантаження – 1,7 м³/м² · хв ;

C₁ - коефіцієнт, враховуючий спосіб регенерації, зворотне продування із хитанням 0,78;

C₂ - коефіцієнт, враховуючий вхідну запиленість газу (за таблицею);

C₃ - коефіцієнт, враховуючий дисперсний склад пилу - 0,9 (при d_m < 3);

C₄ - коефіцієнт, враховуючий температуру газу - 0,81 (при t_роб = 70°С);

C₅ - коефіцієнт, враховуючий вимоги до якості очищення – 1 (при z_вих >

30 мг/м³).

Таким чином згідно з формулою (5.3) розрахуємо припустиме газове навантаження :

q_ф = 1,7 · 0,78 · 1,2 · 0,9 · 0,81 · 1 = 1,16 м³/(м² · хв) ≈ 0,019 м/с.

Повний гідравлічний спротив фільтру :

∆р = ∆р_к + ∆р_ф, (5.5)

де ∆р_к - спротив корпусу, Па;

∆р_ф - спротив фільтрувальної перегородки, Па;

Щільність газу при робочих умовах розраховуємо за формулою :

ρ_г = ρ_о · (273 · (Р_бар ± ρ_г)) / ((273 + Т_г) · 101,3), (5.6)

де V₀ - витрата газу н.у., (V₀ = 10000 м³/рік );

Т_г - температура, (Т_г = 70 ⁰С );

Р_бар - барометричний тиск,( Р_бар = 101,3 кПа );

ρ_о - щільність газу, (ρ_о = 1,29 кг/м³ );

Таким чином згідно з формулою (5.6) розрахуємо щільність газу :

ρ_г = 1,29 · (273 · (101,3 - 0,3)) / ((273 + 70) · 101,3) = 1,024 кг/м³.

Гідравлічний спротив корпусу фільтру розраховуємо за формулою :

∆р_к = ξ · ω²_вх · ρ_г / 2, (5.7)

де ω_вх - прийнята швидкість газу на вході, (ω_вх = 8 м/с );

ξ - заданий коефіцієнт спротиву (ξ = 2);

Таким чином згідно з формулою (5.7) розрахуємо гідравлічний спротив корпусу фільтру :

∆р_к = 2 · 8² · 1,024 / 2 = 65,54 Па.

Спротив фільтровальної перегородки складається з спротиву запиленої тканини ∆р₁ та спротиву накопиченого шару пилу ∆р₂. Постійні фільтрування приймаємо за табличними даними А = 2300 · 10⁶ м^-1, В = 80 · 10⁹ м/кг.

Динамічний коефіцієнт вязкості при робочих умовах приймаємо за формулою :

μ = μ₀ ((273 + с) / (Т_абс + с)) · (Т_абс / 273)^1,5, (5.8)

де μ₀ - динамічний коефіцієнт вязкості, (μ0 = 17,9 · 10^-6 Па · с );

Т_абс - температура абсолютна, °К;

Таким чином згідно з формулою (5.8) розрахуємо динамічний коефіцієнт в’язкості :

μ = 17,9 ·10^-6 ((273 + 124) / (343 + 124)) · (343 / 273)^1,5 = 25 · 10^-6 Па · с.

Гідравлічний спротив фільтровальної коробки розраховуємо виходячи з відношення:

∆р = 1400 - 65,54 = 1334 Па ≈ 1,3 кПа.

Тривалість періоду фільтрування між двома регенераціями розраховуємо за формулою :

t_ф = ((∆р_ф / μ · ω_ф) - А) / (В · ω_ф · z₁), (5.9)

де μ -динамічний коефіцієнт вязкості при робочих умовах, Па·с;

ω_ф - швидкість фільтрування, м/с

А, В - постійні фільтрування (приймаємо за табличними даними А = 2300·10⁶ м^-1; В = 80·10⁹ м/кг).

Таким чином згідно з формулою (5.9) розрахуємо тривалість тривалість періоду фільтрування :

t_ф=((1334 / 25 · 10^-6 · 1,9 · 10^-3) – 2300 · 10⁶) / (80 · 10⁹ · 1,9 · 10^-3 · 1,05 · 10^-3) = 644 с.

Кількість регенерацій за одну годину роботи визначаємо за формулою :

n_р = 3600 / (t_ф + t_р), (5.10)

де t_р - завдана тривалість процесу регенерації, (t_р = 40 с );

t_ф - тривалість процесу фільтрації, с;

Таким чином згідно з формулою (5.10) розрахуємо кількість регенерацій за одну годину роботи :

n_р = 3600 / (644 + 40) = 5,3.

Витрата повітря на регенерацію, приймаючі, що швидкість зворотньої продувки равна швидкості фільтрування, розраховується за формулою :

V’_p=V_г · n_р · t_р / 3600, (5.11)

де n_р - кількість регенерації, разів/год;

V_г - витрата газу на фільтрацію при робочих умовах, м³/год (V_г = 12601 м³/рік);

t_р - завдана тривалість процесу регенерації, (t_р = 40 с );

Таким чином згідно з формулою (5.11) розрахуємо витрати повітря на регенерацію :

V’_p = 12601 · 5,3 · 40 / 3600 = 742 м³/рік.

Попередньо визначаємо необхідну фільтруючу площу за формулою (5.12):

F’_ф = (V_г + V_р) / 60 · q_ф, (5.12)

де V_г - витрата газу на фільтрацію при робочих умовах, (V_г =12601 м³/рік );

V_р - витрата повітря на регенерацію, (V_р = 7421 м³/рік );

Таким чином згідно з формулою (5.11) розрахуємо необхідну фільтруючу площу:

F’_ф = (12601 + 742) / 60 · 1,16 = 191,71 м².

За результатами попередніх розрахунків обираємо фільтр марки ФРІП-360:

Фільтруюча поверхня, F_ф - 360 м²;

Кількість рукавів, N_р – 36 шт.;

Кількість секцій, N_с - 8;

Фільтруюча поверхня секції, F_с - 45 м²;

Висота рукава, H_р - 3 м;

Діаметр рукава, D_р - 135 мм;

Габаритні розміри: L × B × H, - 5,85 × 4,37 × 13,77 м;

Площа фільтрування F_р, відмикаєма на регенерацію на протязі 1 години, розраховується за формулою :

F_р = N_с · F_с · n_р · t_р / 3600, (5.13)

де n_р - кількість регенерації, разів/рік;

t_р - завдана тривалість процесу регенерації, (t_р = 40 с );

N_с - кількість секцій, ( N_с = 8 шт );

F_с - фільтруюча поверхня секції, (F_с = 45 м²);

Таким чином згідно з формулою (5.13) розрахуємо площу фільтрування F_р, відмикаєму на регенерацію

F_р = 8 · 45 · 5,3 · 40 / 3600 = 21,2 м².

Уточнена кількість повітря витрачаємого на зворотнє продування на протязі 1 години, розраховується за формулою :

V_р = ω_ф · n_р · t_р · N_с · F_с, (5.14)

де n_р - кількість регенерації, разів/год;

t_р - завдана тривалість процесу регенерації, (t_р = 40 с);

N_с - кількість секцій, (N_с = 8 шт);

F_с - фільтруюча поверхня секції, (F_с = 45 м²);

ω_ф - швидкість фільтрування,м/с;

Таким чином згідно з формулою (5.14) розрахуємо кількість повітря витрачаємого на зворотнє продування :

V_р = 0,019 5,3 · 40 · 8 · 45 = 1450,08 м³.

Остаточна площа фільтрування визначається за формулою :

F_ф = ((V_г + V_р) / (60 · q_ф)) + F_р, (5.15)

де V_г - витрата газу на фільтрацію при робочих умовах, (V_г = 12601 м³/рік );

V_р - витрата повітря на регенерацію, (V_р = 1450 м³/рік );

F_р - фільтруюча поверхня відведена на регенерацію, м²;

Таким чином згідно з формулою (5.15) розрахуємо остаточну площу фільтрування :

F_ф = ((12601 + 1450) / (60 · 1,16)) + 21,2 = 223,08 м²,

що не перевищує площу фільтрування обраної марки фільтру.

Тривалість періоду фільтруваня повина бути вище сумарного часу регенерацій решти секцій :

t_ф > (N_с - 1) · t_р, (5.16)

N_с - сумарний час регенерацій,с;

t_р - час регенерації однієї секції,с;

644 > (8 - 1) · 40 = 280.

Фактичне питоме газове навантаження розраховується за формулою :

Q’_ф = (V_г / 60 + F_с · q_ф) / (F_ф - F_с), (5.17)

де V_г - витрата газу на фільтрацію при робочих умовах, (V_{г =} 12601 м³/рік );

F_с - фільтруюча поверхня секції, (F_с = 45 м²);

F_ф - фільтруюча поверхня перебуваюча в роботі, (F_ф = 223,08 м²);

Таким чином згідно з формулою (5.17) розрахуємо фактичне питоме газове навантаження :

Q’_ф = (12601 / 60 + 45 · 1,16) / (223,8 - 45) = 1,46 м³/(м² хв);

що є дуже близьким до розрахункової .

5.3 Розрахунок розсіювання після впровадження нового сталеплавильного та газоочисного обладнання

Після впровадження нового обладнання виплавки сталі,та очистки газів, що відходять,був зроблений розрахунок розсіювання шкідливих речовин у приземному шарі атмосфери відповідно до вимог ОНД-86 по програмі «ЭОЛ+», затвердженої Мінприроди України для використання на ПЭВМ.

Розрахунок розсіювання від джерела викиду електропіч ДСП-150 (з газоочисткою печі та аспіраційними системами) показав що, приземному шарі атмосферного повітря на границі промислової площадки перевищень нормативів ГДК (0,1) немає.

Таблиця 5.1 – Викиди в приземному шарі атмосферного повітря на границі промислової площадки від джерела електропіч ДСП-150 (з газоочисткою печі та аспіраційними системами)

Номер джерела викиду	Назва ЗР	Концентрація в приземному шарі атмосфери
		в долях ГДК	мг/м3
0002	Діоксид сірки	0,092	0,37
0002	Оксид заліза	0,028	0,084
0002	Марганець та його сполуки	0,012	0,048
0002	Оксид вуглецю	0,055	0,05
0002	Діоксид азоту	0,024	0,072

Таким чином можна сказати що, виведення з експлуатації застарілих мартенівських печей, і вибір сучасного технологічного обладнання, заходи по захисту атмосфери технологічного характеру, а також високоефективна очищення технологічних газів дозволили зменшити викид шкідливих речовин в атмосферу в порівнянні з існуючим становищем.