Выбор и расчет технологии получения стали марки 20Л в дсп
20 Л Мукимов Р
- Bu sahifa navigatsiya:
- 4.5 Расчет прибыли организации
- 4.6 Расчет периода окупаемости
- 4.7 Анализ технико-экономических показателей проекта
- ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
|
1 Топливо технологическое | |||||
|
Газ природный, тыс.м3 |
147 |
0,0059 |
0,8673 | ||
|
Кокс |
560 |
0,0001 |
0,056 | |
|
Итого в условном, т |
154 |
0,0060 |
0,924 | |
|
Использование отходящего тепла |
5,551 |
-0,0381 |
-0,2114931 | |
|
2 Энергетические затраты | ||||
|
Электроэнергия, тыс. кВт*час |
295 |
0,0291 |
8,585 | |
|
Пар, Гкал |
14 |
0,0070 |
0,098 | |
|
Вода деаэрированная, т |
6,3 |
0,1891 |
1,191 | |
|
Вода промышленная, т/м3 |
4,5 |
0,0013 |
0,006 | |
|
Сжатый воздух, т/м3 |
14 |
0,0361 |
0,505 | |
|
Кислород, т/м3 |
133 |
0,0592 |
7,874 | |
|
Аргон, м3 |
434 |
0,0005 |
0,217 | |
|
Азот чистый, м3 |
79,8 |
0,0247 |
1,971 | |
|
ИТОГО энергозатрат |
|
0,3470 |
20,447 | |
|
3 Заработная плата производственных рабочих |
0,379 | |||
|
4 Социальные отчисления (26% от ФОТ) |
0,049 | |||
|
5 Сменное оборудование, инструмент, приспособления |
0,5 | |||
|
6 Текущий ремонт и содержание О.С. | ||||
|
В том числе огнеупоры: |
1050,784 |
0,0198 |
20,806 | |
|
Кирпич алюмосиликатный |
308 |
0,0090 |
2,772 | |
|
Кирпич магнезиальный |
800,8 |
0,0023 |
1,842 | |
|
Кирпич шпинелидный |
2758 |
0,0049 |
13,514 | |
|
Порошки и массы |
595 |
0,0030 |
1,785 | |
|
Прочие огнеупоры |
2970,8 |
0,0003 |
0,891 | |
|
7 Амортизация О.С. |
5,600 | |||
|
8 Прочие расходы по отделению |
2,980 | |||
|
ИТОГО расходы по переделу |
50,190 | |||
|
Общецеховые расходы |
10,605 | |||
|
Всего расходов |
60,795 |
|
Общая себестоимость |
3963,626 |
Так как расчет себестоимости велся в соответствии с рыночными ценами на
сырье и материалы, то полученная общая себестоимость производства 1 тонны жидкой стали представляет собой рыночную стоимость 1 тонны жидкой стали. Для дальнейшего расчета примем, что себестоимость производства 1 тонны жидкой стали для конвертерного отделения составляет рыночную стоимость 1 тонны жидкой стали минус 20%.
4.5 Расчет прибыли организации
Выручка от реализации продукции - это сумма денежных средств, полученных предприятием за произведенную товарную продукцию.
Сумма выручки предприятия определяется по формуле:
где Ц - цена продукции, сум/т;
Qтов - объем реализации продукции, т. Тогда выручка составит:
Прибыль от реализации продукции определяется по формуле:
где Сб - объем общих затрат (себестоимость) на производство и реализацию продукции.
П рибыль составит:
Налог на добавленную стоимость (НДС) является косвенным многоступенчатым налогом и представляет собой форму изъятия в бюджет части добавленной стоимости предприятий, создаваемой на всех стадиях производства и обращения. Добавленная стоимость определяется как разность между стоимостью реализованной продукции и стоимостью материальных затрат, отнесенных на расходы в соответствии с действующим Налоговым Кодексом УзР. Ставка НДС = 15%.
Налог на прибыль является основным видом платежей, вносимых промышленными предприятиями, и наиболее существенным источником доходов бюджетов всех уровней. Налог на прибыль относится к прямым налогам, его окончательная сумма полностью зависит от конечных финансовых результатов деятельности предприятия. Сумма платежей по налогу на прибыль предприятий, в общем случае, определяется по формуле:
где Nпр - налогооблагаемая прибыль, сум; tпр - ставка налога на прибыль, равная 15%.
Сумма платежей по налогу на прибыль:
Налог на имущество составит (2%):
Чистая прибыль с учетом всех налогов составляет:
4.6 Расчет периода окупаемости
Определение периода окупаемости инвестиций производится по формуле:
где К - общий объем капиталовложений в проект, сум.; Пгод - чистая прибыль проекта, сум/год.
Период окупаемости составит:
4.7 Анализ технико-экономических показателей проекта
На основании произведенных расчетов можно сделать вывод, что строительство конвертерного отделения ККЦ окупится через 1,43 года. Капитальные затраты на постройку отделения составляют 8606 млрд.сум. Численность персонала, обслуживающего конвертерное отделение, составляет 42 человека. График работы непрерывный трехсменный четырехбригадный с работой в праздничные дни.
Себестоимость жидкой стали составляет 3 963 626 сум/т. Чистая прибыль предприятия составляет 6014,6 млрд.руб./год.
ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Выделение пыли в ДСП переменного тока
Количество образующихся при электроплавке газов и пыли зависит от марки выплавляемой стали, качества шихты, количества и вида вводимых в печь добавок, технологии плавки, интенсивности продувки ванны кислородом и расхода топлива при использовании горелок. Следует различать
первичные гаэовыделения. образующиеся в печи в процессе плавления и доводки металла, которые составляют 85—90 % от общего количества газов, образующихся за плавку.
вторичные газы, выделяющиеся при загрузке шихты в печь и выпуске металла в ковш.
По опытным данным, при отсосе первичных газов непосредственно из рабочего пространства на печах обычной мощности на газоочистку поступало 500—700 м3/т стали в час.
При увеличении мощности печи и интенсивном введении кислорода количество газов увеличилось до 800—1200 м3/т стали в час.
На сверхмощных печах с газо - кислородными горелками количество отсасываемых газов достигло 1500 м3/т-ч.
Приведенные данные характеризуют количество газов перед газоочисткой, в то время как количество образующихся в печи газов относительно невелико. Так, например, на высокомощной 100-т электропечи, оборудованной газокислородными горелками суммарной мощностью 30 МВт и кислородной фурмой для продувки ванны с интенсивностью 1 м3/ [т • мин), количество газов на выходе из патрубка газоотсоса в период плавления составит 18000 м3/т и в окислительный период 24000 м3/ч.
Газы в сводовом патрубке имеют следующий состав:
в период плавления - 3 % СО, 15 % СО2, 36 % Н2О, 10 % О2, и 36 % N2,
в окислительный период - 25 % СО, 11 % СО2, 14 % О2, и 50 % N2.
Температура газов на выходе из патрубка в период плавления составляет 1650, в период продувки 1430 °С. Приведенные цифры относятся к параметрам газа на выходе из сводового патрубка. При этом принимают, что образующиеся в результате проведения технологического процесса (продувка кислородом, сжигание газа) газы разбавлены определенным количеством воздуха (80 - 100% от общего объема образующихся газов), подсасываемого через рабочее окно.
В целом количество газов, выделяющихся из печи по ходу плавки, различается в отдельные периоды плавки в 6—10 раз. Наибольшее количество газов выделяется во время работы топливно-кислородных горелок и продувки ванны кислородом. Количество газов при этом возрастает пропорционально расходу топлива и кислорода. Для этих периодов характерны также наибольшие тепловые потери с отходящими газами. Так, при интенсивности продувки ванны кислородом 1 м3/мин) на 100-т электропечи максимальная мощность тепловых потерь достигает 30—35 МВт.
Количество пыли, содержащееся в улавливаемых газах, по различным данным колеблется от 2 до 25 г/м3. Такой большой диапазон колебаний объясняется тем, что различные авторы приводят эти данные для различных участков тракта газоотсоса, не конкретизируя их. При отборе проб газа непосредственно в рабочем пространстве при продувке ванны кислородом содержание пыли в нем достигает 148 г/м3. Количество улавливаемой газоочисткой пыли колеблется в более узких пределах и составляет 2,5—10 кг/т выплавляемой стали. Таким образом, при работе 100-т высокомощной электропечи в течение года улавливается 4000 т пыли.
По экспериментальным данным, осажденная из электропечных газов пыль имеет следующий средний состав: 38% Fе, 6 % Мn, 8 % SiO2, 6,5 % СаО, 12% МgО, 1,2% Сr2O3. Плотность пыли составляет 4—4,5 т/м3.
Примерно 95% всех частиц пыли имеют размеры < 2 мкм. На вынос пыли из электропечи большое влияние оказывают фракционный состав шлакообразующих и легирующих, способ их введения в печь и интенсивность отсоса.
Так, до 4% загружаемых а печь материалов уносится с отходящими газами. Такое содержание пыли в отходящих от электропечи газах требует применения высокоэффективных способов их очистки. Используемые в современных ЭСПЦ установки обеспечивают улавливанием 95 - 99 % всей пыли, содержащейся в газах. В таком случае в очищенном газе обычно содержится 50—150 мг/м3 пыли.
Однако требования по остаточной концентрации пыли в отходящих газах во всех странах непрерывно ужесточаются. Так, например, если в Великобритании в 1960 г. допускалось загрязнение воздуха в промышленных районах до 115 мг/м3, то изданные в 1970 г. в США инструкции ограничивают предельное загрязнение значением 10 мг/м3.
Следовательно, системы улавливания и очистки газов должны непрерывно совершенствоваться.
Системы улавливания и отбора газов в ДСП
Наиболее простой является система улавливания выбивающихся из печи газов при помощи отсасывающих устройств, расположенных вблизи электродных отверстий и рабочего окна, или общего зонта, охватывающего все пространство над сводом. При этом обеспечиваются минимальные подсосы воздуха в печь и низкий уровень тепловых потерь. Однако такая система может использоваться лишь на печах малой вместимости.
На печах средней и большой вместимости неорганизованные пылегазовые выбросы приводят к быстрому выходу из строя элементов и конструкций печи, расположенных над сводом. Такие печи обязательно снабжаются системами принудительного отсоса газов.
На сверхмощных печах, как правило, принудительный отсос газов из рабочего пространства осуществляется через четвертое отверстие в своде, над которым установлен сводовый патрубок. К оводовому патрубку с зазором примыкает стационарный патрубок газоотсоса, связанный с газовым трактом, газоочистным устройством и дымосом. Для уменьшения зазора между подвижным оводовым и стационарным патрубками на площадке газохода устанавливается подвижная муфта. Наименьшее гидравлическое сопротивление в тракте обеспечивается при зазоре между сводовым и стационарным патрубками < 60 мм.
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 Н2, содержащихся в печных газах,
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). Как указывалось выше, 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. 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 того, как показала практика реконструкции системы газоудаления 100-т электропечей ЧМК, для поддержания такого режима необходимо создать в стационарном патрубке газооотсоса 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.
При отборе газов из рабочего пространства печи не решается проблема так называемых вторичных выбросов в атмосферу цеха. Основными составляющими вторичных выбросов являются пылегазовые выделения при завалке шихты в печь и выпуске стали из печи в сталеразливочный ковш, а также газы, выделяющиеся через зазоры электродных отверстий и неплотности рабочего окна. Количество этих выбросов составляет до 15% от общего количества газов, выделяющихся при электроплавке.
Для улавливания вторичных выбросов как в СССР, так и за рубежом в некоторых электросталеплавильных цехах использовались мощные вытяжные зонты, расположенные над печью под крышей здания цеха. Однако при отсосе через зонт 300 — 600 тыс. м3 газов, как это практиковалось в ЭСПЦ Узбекского и Донецкого металлургического заводов, не удалось обеспечить полного улавливания вторичных выбросов. Потоки воздуха, распространяющиеся в горизонтальных направлениях, отклоняют поток газов над печью от вертикали. При этом значительная часть запыленных газов выходит через аэрационный фонарь за пределы здания цеха, минуя зонт и газоочистку, либо захватывается циркуляционными потоками и загрязняет атмосферу цеха. Эффективное улавливание неорганизованных вторичных выбросов подкрышными зонтами обеспечивается только при очень больших расходах отсасываемого через них газа, достигающего на печах большой вместимости 1—2-млн. м3/ч при расходах на газоудаление до 75 кВт • ч/т стали. Кроме того, предъявляют особые требования и к конструкции этих зонтов.
В последние годы найдено более энергетически выгодное решение, обеспечивающее наряду с полным улавливанием вторичных выбросов также защиту персонала от шума, возникающего при работе дуговых сталеплавильных печей. Отличительной особенностью нового решения является размещение дуговой сталеплавильной печи в шумо-, и 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 пылегазовых 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 теплообменника, 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 пылегаэовых выбросов через зазоры электродных отверстий. Можно допустить работу печи с выбиванием газов через электродные зазоры. Неорганизованные выбросы удаляют затем из камеры.
Однако выбивающиеся через электродные зазоры газы нагревают электроды, головки элекгрододержателей, 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 лылегазовые 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 гэзоудаления 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.
Выделение пыли в дуговых сталеплавильных печах современных конструкций
Дуговые печи, работающие с подогревом лома, характеризуются меньшим выделением пыли с технологическими газами, что связано в основном с пылефильтрующим эффектом подогреваемого лома. На печах типа Сопsteel на заводе фирмы Florida Steel выделение пыли уменьшилось на 30 %.
Еще лучшие результаты получены при просасывании газов через слой лома, как это делается на печи Сопsteel фирмы Niрроп Steel Рlаnt and Machinery Division (Япония), а не при пропускании газов над ломом, как в первых печах этого типа.
В шахтных печах выделение пыли снижается на 20%. Подобные результаты получены на двухэлектродных печах постоянного тока и печах типа Contiarc.
В дуговых печах постоянного тока по сравнению с трехфазными выделение пыли резко снижается, что связано с особенностями дуги постоянного тока. В печах постоянного тока металл контактирует только с анодным пятном электрической дуги. Так как плотность тока и удельный тепловой поток в анодном пятне на порядок ниже, чем в катодном, в процессе плавки в печах постоянного тока испаряется меньше металла и шлака и образуется в 6—8 раз меньше пыли, чем в трехфазных печах.
Это подтверждено опытом работы дуговой печи постоянного тока емкостью 25 т в ПО "Ижсталь", где по сравнению с трехфазной печью было установлено уменьшение угара металла, меньшее развитие окислительных процессов в ходе плавки и снижение уровня пылевыбросов в 5-8 раз.
Большая стабильность дуги обуславливает меньший газообмен между объемом печи и атмосферой и соответственно меньший объем технологических газов.
Кроме того, в печах постоянного тока происходят процессы, отличающиеся от процессов в печах переменного тока. Вокруг дуги постоянного тока создается постоянное электрическое поле, воздействующее на заряженные частицы, находящиеся в нем. На положительно заряженные частицы действует сила электрического поля, направленная к катоду. Положительно заряженные частицы, прежде всего Fе2+, витающие в околоэлектродной зоне, разряжаются, слипаются и возвращаются в расплав, что подтверждается измерением содержания FеО в технологических газах печей постоянного и переменного тока.
На отрицательно заряженные частицы действует сила, направленная к расплаву. В печах переменного тока мгновенное значение электрического поля меняет свое направление и величину с частотой 50 Гц. Силы. действующие на частицы, также периодически меняют направление и направленного движения частиц не происходит. В результате образуется однородное в печном пространстве пылегазовое облако, которое выносится технологическими газами.
Поэтому печи постоянного тока имеют явное экологическое преимущество по сравнению с трехфазными печами.
Интенсификация процесса плавки в высокомощных дуговых печах требует решения проблем отвода и обеспыливания значительных объемов технологических газов.
Традиционная схема предполагает локальный отсос газов из печи через дополнительное отверстие в своде посредством сводового патрубка, связанного с камерой дожигания системы газоотсоса. В этом случае наибольшее разрежение создается в зоне сводового патрубка, в то время как в других зонах имеет место небольшое избыточное давление. Стремление увеличить производительность газоотсоса приводит к увеличению локальных скоростей газового потока по кратчайшему пути от рабочего окна и неплотностей печи к отверстию газохода в своде. При этом возрастают потери материалов в систему газоочистки и угар электродов в результате подсоса воздуха.
Снижение выноса пыли в систему газоочистки может быть обеспечено путем изменения конструкции дуговой печи и свода в частности. В печи Danieli Plus M2 (Италия) конфигурация свода "циклонного типа" из трубчатых элементов (тангенциальная система отсоса печных газов) способствует снижению скорости печных газов и уменьшению выноса крупных частиц пыли.
На 100-т печи (63 МВ-А) Донецкого металлургического завода внедрен водоохлаждаемый свод с системой распределенного газоотсоса, аналогичный конструкции фирмы Danieli. В нем по периметру выполнена кольцевая камера, образованная трубчатыми водоохлаждаемыми панелями, змеевики которых навиты в плоскости, перпендикулярной продольной оси печи. Камера закрыта сверху листом экрана, в котором выполнено отверстие под сводовый патрубок. Нижняя часть камеры представляет газораспределительную решетку с переменным шагом по угловому положению относительно отверстия газохода. В камере создается разрежение. Отсос газов в кольцевую камеру проводится со всей поверхности подсводового пространства печи со значительной степенью равномерности. Следствием распределенной системы газоотсоса является снижение скорости печных газов. Это способствует уменьшению выноса крупных частиц в систему газоочистки и подсоса воздуха через неплотности печи. Кроме того, сама газораспределительная решетка является первичным фильтром очистки печных газов от пыли, которая оседает на относительно холодной поверхности гарнисажа на трубах и по мере роста его толщины сверх равновесной, по условиям теплообмена, оплавляется и возвращается в печь Определение запыленности отходящих газов при переходе со стандартного водоохлаждаемого свода на свод с системой распределенного газоотсоса показало снижение уровня запыленности в период плавления в 2-4 раза, в период доводки плавки - в 1,5-2 раза.
Выбросы диоксинов и фуранов
На заводах все реже имеется в наличии качественный лом. Увеличивается доля стального лома, загрязненного полихлорвиниловыми соединениями (провода, обшивка и т.п.). Даже на лучших ломоперерабатывающих заводах в продуктах измельчения корпусов автомобилей после снятия сидений и шин содержится до 2 % мас. углеводородов.
В сочетании с поливинилхлоридными материалами они в процессе нагрева лома при 550 – 600 oС образуют летучие органические соединения, диоксины и фураны.
Диоксины — это полихлорированные дибензопарадиоксины, относящиеся к классу плоскостных трициклических ароматических соединений. Известно 75 изомеров, различающихся свойствами. Эти твердые бесцветные вещества, плохо растворимые в органических растворителях и очень плохо - в воде. Диоксины - сильно токсичные соединения, отрицательно воздействуют на иммунную систему человека, нарушают функционирование печени, вызывают атрофию селезенки, влияют на рост числа заболеваний раком, выкидышей и врожденных уродств у потомства. У людей, подвергнутых действию диоксина (в результате аварий), проявлялись различные психические отклонения и кожные заболевания. Заболевания раком вызывают диоксины при концентрации 2,8 – 10-14 г/кг. Серьезную тревогу вызывает то, что воздействие даже крайне низких концентраций диоксинов резко усиливается в присутствии других биологически активных загрязняющих веществ.
Кроме диоксина может образовываться фуран, отличающийся от первого отсутствием одного атома кислорода в химической структуре соединения. Суммарное воздействие их усиливается.
Поэтому вводится понятие "токсичного эквивалента", выражающегося в нг/м3 газа. Предельно допустимая концентрация "токсичного эквивалента" в воздухе во многих странах установлена равной 0,1 нг/м3.
Загрязнение окружающей среды диоксинами происходит в основном за счет антропогенных источников, к которым относятся в первую очередь мусоросжигательные промышленные и городские станции (инсинераторы) и черная металлургия. В США выброс диоксинов в атмосферу составляет 2,9 кг/год, в Швеции - 0,2 кг/год.
Для образования диоксинов необходимы органические соединения, кислород и определенная температура. Оптимальные условия образования диоксинов создавались в инсинераторах. Катализаторами, во много раз увеличивающими содержание диоксинов в продуктах горения, являются тяжелые металлы, такие как медь. Диоксины разлагаются при высоких температурах, однако при прохождении продуктов высокотемпературного горения через газоходы неудачной конструкции установок они могут образовываться снова.
Во Франции провели определение содержания "токсичного эквивалента" в газах, выбрасываемых инсинераторами, аглофабриками, коксовыми печами и дуговыми сталеплавильными печами (на заводах фирмы Usinor). Несколько инсинераторов было остановлено. Выявили, что коксовые печи не выбрасывают диоксины, аглофабрики и дуговые печи выбрасывают соответственно 0,5-3,3 и 0,01—1,3 нг/м3 "токсичного эквивалента" (максимальные значения относятся к дуговым печам, выплавляющим углеродистую сталь и работающим с подогревом лома, особенно к шахтным дуговым печам). Печи, работающие без подогрева лома, выбрасывают меньше "токсичного эквивалента". Практически не выбрасывают диоксинов/фуранов печи, выплавляющие легированную сталь.
Следовательно, выбросы диоксинов/фуранов в атмосферу определяются
типом печи,
наличием горелок,
систем дожигания технологических газов и подогрева лома,
качеством лома
надлежащей эксплуатацией всего оборудования дуговых печей.
Улавливание диоксинов/фуранов представляет большую проблему. Обычные системы газоочистки улавливают до 60 % диоксинов. Во Франции принят закон, обязывающий устанавливать за дуговыми печами газоочистные сооружения. ограничивающие выбросы диоксинов из каждой дуговой печи менее 1 г/год. Обеспечить такую очистку крайне трудно. Необходимо совершенствовать технологию нагрева и плавления лома и строить новые дорогие газоочистные сооружения.
Диоксины/фураны сгорают до СО2 и Н2О при высокой температуре, что можно обеспечить за счет дожигания технологических газов. Очень важно, чтобы в охлаждаемом технологическом газе не протекал обратный процесс их образования, поэтому нужен постоянный контроль. Это достигается дожиганием газов при температуре примерно 1200 oС и последующей "закалкой" газов путем орошения водой или примешивания охлаждающего воздуха. Все это требует постоянного контроля.
Индикатором эффективности сжигания органических соединений может быть содержание монооксида углерода в отходящем газе, которое по законодательству об охране окружающей среды должно быть минимальным. Если концентрация монооксида углерода в отходящем газе менее 50 мг/м3, можно с уверенностью утверждать, что летучие органические соединения, диоксины и другие органические реагенты сгорели.
Для очистки технологических газов от диоксинов/фуранов необходимо новое оборудование, более дорогостоящее, обеспечивающее газоочистку от аэрозолей и пыли, на которых адсорбируются диоксины, до уровня менее 20 мг/м3, например скрубберы типа "Airfine". Одним из способов является вдувание адсорбента (активированного угля) в технологические газы. Но этот способ опасен из-за возгорания пыли в фильтрах при вдувании угля (коксовой пыли) более 50 мг/м3. Разрабатываются различные способы охлаждения технологических газов до газоочистки и вдувания коксовой пыли, обеспечивающие снижение содержания диоксинов в выбрасываемых газах до менее 0,1 нг/м3.
По-видимому, ужесточение законодательства по выбросам диоксинов может привести к отказу от многих способов подогрева лома, как это уже было на некоторых заводах Германии и Австрии.
Печи, оборудованные системами подогрева лома, в частности шахтные печи, являются потенциальными источниками выбросов диоксинов/фуранов. Эти печи необходимо строже контролировать на выбросы органических соединений, печи должны быть оборудованы системами анализа состава отходящих газов ч системами комплексного управления работой всех горелок и фурм. Снижению образования ядовитых органических соединений в технологических газах способствует мониторинг стального лома и его подготовка к плавке.
Шум при плавке в ДСП. Снижение уровня шума. Защита персонала от шума
Основными источниками шума дуговых сталеплавильных печей являются температурные колебания столба дуги, осцилляция столба на катоде и аноде образование ударной волны при повторном зажигании дуги в момент пробой разрядного промежутка и возникновение аэродинамического шума под действием магнитного поля дуги. Кроме того, шум по время электроплавки возникает при завалке шихты в печь, при работе кислородной фурмы и газо - кислородных горелок, а также при отсосе газов из печи и использовании аэродинамических уплотнителей электродных отверстий. Уровень шума при работе дуговой электропечи зависит от особенностей ее конструкции, мощности трансформатора, электрических параметров элетропечной установки, характера переплавляемой шихты и других факторов. Уровень шума на электропечи, в различных точках вокруг нее в различные периоды плавки значительно различается, поэтому для обеспечения возможности сравнения различных печей по уровню шума необходимо установить основные точки измерения и усреднять уровень шума во времени Данные об уровне шума без уточнения места и времени могут привести к ошибочным выводам.
Для упрощения задачи измерения уровня шума в конце 60-х годов немецкими специалистами была предложена базисная точка измерения, расположенная под углом 45° к оси печи на расстоянии 5 м от кожуха на стороне, противоположной трансформатору, на высоте 2 м над уровнем рабочей площадки.
Наиболее высокий уровень шума (до 120 дБ) отмечается в начальный период плавления. В это время шум состоит из стохастически распределенных взрывных звуков. Спектр частот шума в период плавления колеблется от нескольких герц до 10 кГц. По мере проплавленин колодцев шум дуги переходит в равномерный гул, при этом доля его высокочастотных составляющих уменьшается, низкочастотные составляющие проявляются сильнее. Посла расплавления шихты уровень шума обычно снижается до 90 дБ, основной спектр частот - шума находится в пределах частот электропитания печи. Значительное влияние на уровень шума при работе электропечи оказывает характер переплавляемого скрапа. Чем мельче и однороднее лом, чем меньше в нем неметаллических примесей, тем устойчивее горит дуга и тем меньше выделение шума. Так, при использовании легковесного лома (обрезь листа и стружка) средний уровень шума примерно на 10 дБ ниже, чем при использовании тяжеловесного лома (слитки и трубы), поэтому дли снижения уровня шума целесообразно использовать лом ножничной резки. В среднем на 12 дБ снижается уровень шума также при переплаве губчатого железа (металлизованных окатышей).
Наиболее характерными с точки зрения оценки уровня шума являются первые 5 мин каждой фазы расплавлания. При увеличении удельной мощности электропечной установки с 300 до 700 кВт/т уровень звуковой мощности увеличивается на 12 дБ. Отмечается снижение уровня шума при увеличении силы и плотности тока, проходящего по электрической дуге.
Среди первичных мероприятий по снижению шума, т.е. мероприятий, касающихся непосредственно работающей печи как источника шума, можно, кроме перечисленных выше, отметить следующие: предварительный подогрев лома в бадье или газо-кислородными горелками в печи; повышение устойчивости горения дуги вследствие уменьшения потенциала ионизации при введении в шихту ионизирующих добавок, например извести. Эти условия обеспечиваются при послойной загрузке в бадью лома и извести. Кроме того, значительный эффект обеспечивают:
использование полых электродов;
введение в зону горения дуги легко ионизирующихся материалов или применением электродов со специальными добавками, например, титана;
применением тиристорных регуляторов вместо электромашинных с использованием быстродействующих самонастраивающихся систем автоматического регулирования;
переход к дугам постоянного тока, что позволит снизить уровень шума по сравнению с дугой переменного тока не менее чем на 20 дБ.
Вторичные мероприятия по снижению уровня шума направлены на предотвращение его распространения и отрицательного воздействия на обслуживающий персонал и окружающую среду. Одним из способов снижения уровня шума дуговой печи является использование стального кожуха с огнеупорной футеровкой (не менее чем на 50 дБ). Вместе с тем увеличение толщины футеровки и кожуха не приводит к существенному улучшению звукоизоляции, так как основным местом выделения шума являются открытые отверстия. Общая площадь отверстий составляет 0,5-1 % от площади поверхности печи и складывается из трех примерно равных частей: площадей отверстия отбора газов, трех кольцевых зазоров в своде вокруг электродов и зазоров в рабочем окне и между корпусом и сводом.
Вследствие наличия зазоров звуковая изоляция корпуса и свода уменьшается примерно до 20 дБ, а в некоторых случаях и до меньшего значения. Переход на водоохлаждаемые стеновые панели вместо футеровки стен и комбинированный свод практически не изменил уровень шума. Это подверждает мысль, что звукоизоляция печи определяется не материалом и толщиной стен, а площадью отверстий.
Применение экономайзеров для уплотнения электродных отверстий позволило повысить результирующую звукоизоляцию лишь на 3 дБ, поэтому они не получили распространения, а задача уменьшения шума решается за счет уменьшения других неплотностей.
Задача снижения уровня шума на сверхмощных печах не может ограничиваться только перечисленными мероприятиями, так как во многих странах ужесточаются нормы на допустимый уровень шума. Так, во Франции по нормам 1977 г. на всех заводах с численностью персонала более 300 человек ведут карты звукообпучения, ограничивая по возможности число работающих при шуме больше 105 дБ, продолжительность работы не должна превышать 15 мин, причем уровень 90 дБ принят как опасный, и продолжительность работы в этом случае не должна превышать 40 ч в неделю. Повышение частоты с 62,5 до 800 Гц снижает допустимое значение уровня шума с 90 до 70 дБ.
Локальным решением проблемы защиты персонала от шума может быть устройство звукоиэолированных пультов управления, кабин кранов и комнат отдыха, а также применение специальных ушных тампонов и наушников.
Впервые попытка решить проблему снижения уровня шума путем применения строительно-акустических методов была предпринята на заводе в Роскильдефьеор-де (Дания). Здесь был введен в эксплуатацию цех, реализующий систему Demag/DDS, предусматривающую полностью звукоизолированный печной пролет. Электропечь в этом цехе пришлось сместить глубже в печной пролет, а так как это исключает использование мостового крана разливочного пролета для приема металла, то с этой целью был использован сталевоз. Измерения уровня шума, достигаемого при помощи разделительной стенки типа "Сэндвич", показали, что при максимальном уровне звукового излучения печи уровень шума в разливочном пролете снижается на 30 дБ.
Это техническое решение было использовано при строительстве ЭСПЦ на КМК: между печным и соседними пролетами были установлены герметичные звукоизолирующие панели из профилированного настила. В результате этого в шихтовом и разливочном пролетах средний уровень звука удалось снизить с 90 до 85 дБ. Однако внутри печного пролета вследствие увеличения отраженной от ограждений доли звуковой энергии уровень шума даже повысился на 1 дБ. Кроме того, при устройстве звукоизоляции печного пролета ухудшается естественная аэрация цеха и возникает необходимость в усиленной принудительной вентиляции пролета.
Более эффективным способом снижения уровня шума является заключение непосредственного источника шума, в данном случае сверхмощной электропечи, в защитный кожух. Этот кожух должен быть расположен на небольшом расстоянии от печи. При этом снижается возможность распространения шума на другие участки и создаются хорошие возможности для газо-, пылеулавливания.
Устройство защитного кожуха по системе фирмы "Кгuрр" предусматривает блочное расположение печи, при котором каждую печь обслуживают отдельным краном. Завалочный кран при этой системе перемещается перпендикулярно продольной оси печного пролета. Во время завалки шихты защитный кожух остается закрытым благодаря наличию передвижной шторки на кране. В конструкции защитного кожуха другой системы кран проходит над защитным кожухом. При завалке шихты открываются двухстворчатые загрузочные ворота, завалочная бадья вводится внутрь кожуха, ворота закрываются, открытой остается лишь щель в крыше защитного кожуха для прохода тросов крана. Выпуск металла осуществляется в ковш, установленный на сталевоэе, который через ворота на уровне пола въезжает в укрытие. Для прохода к печи обслуживающего персонала в кожухе имеется калитка.
В период, когда включена печь и работают дуги, обслуживающий персонал находится вне защитного кожуха. Это требует высокой степени механизации и автоматизации всех работ по обслуживанию печи и автоматизации управления процессом плавки. Наблюдение за печью осуществляют при помощи телеобъективов, направленных на рабочее окно и сливной желоб. Обслуживающий персонал входит в зону, огражденную защитным кожухом лишь при отключенной печи. Таким образом, применение защитного кожуха позволяет не только исключить распространение шума на другие участки, но и полностью защитить обслуживающий персонал от воздействия шума. Применение защитного кожуха для сверхмощной дуговой сталеплавильной печи позволяет снизить средний уровень шума вне кожуха до 90 дБ, а при более качественном уплотнении и снижении доли площади отверстий (< 0,5 %) до 85 дБ.
Фликер
Дуговые сталеплавильные печи являются источниками мощных помех в питающих энергосистемах. По сравнению с трехфазными печами печи постоянного тока генерируют фликер на 50-60 % меньше. Эта разница при использовании высокоимпедансных трехфазных печей и при работе на длинных дугах при меньшей силе тока может быть уменьшена. Однако последнее требует улучшить стабильность горения дуг путем повышения реактанса печи, для чего устанавливают дроссели насыщения, обеспечивающие стабилизацию тока и реактивной мощности, в первую очередь в период плавления. Чтобы компенсировать уменьшение силы тока и мощности в результате увеличения реактивности токоподвода, увеличивают максимальное межфазное вторичное напряжение на печи до 1000 - 1200 В. Еще более значительное преимущества можно получить, повысив его 1500 В. Соответствующее уменьшение силы тока способствует снижению электродинамических колебаний в короткой сети и уменьшению поломок электродов.
Дуга печи постоянного тока является источником гармоник, присущих тиристорным выпрямителям, которые могут по своему влиянию на питающие сети быть даже хуже гармоник трехфазных чей; во избежание этого необходима установка ответствующих фильтров. На фликер печей большое влияние оказывает способ загрузки шихты в печь - корзинами или прерывно с помощью конвейерных питателей. При загрузке корзиной наблюдаются значительные колебания уровня силы тока и напряжения особено в начальный период проплавления колодцев. Непрерывная загрузка (процессы Сопsteel, Сопtiarc, Comelt, двухэлектродная печь постоянного тока) способствует стабильному горению дуг при наличии жидкой ванны. При непрерывной загрузке воздействие на питающую сеть было значительно меньше; флуктуации напряжения были на 30-40 % меньше, чем при загрузке шихты корзиной.
Таким образом, по воздействию на питающую сеть дуговые печи постоянного тока и переменного с усовершенствованными конструкциями систем электропитания практически равноценны.
Большее влияние на фликер оказывает способ загрузки шихты. Предпочтительнее в этом отношении печи непрерывной загрузкой металлошихты и с предварительным подогревом лома, а также, работающие с остатком расплава от предыдущей плавки, в которых обеспечивается более устойчивое горение дуг.
Download 0.88 Mb.
Do'stlaringiz bilan baham:
