Утилизация пыли в электродуговой печи

Содержание

содержание

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

РЕФЕРАТ

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Описание технологии плавки

2.1.1. Общее описание дуговой электропечи

2.1.2. Шихтовые материалы

2.1.3. Плавка стали в основной печи

3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Расчет винта шнекового транспортера

3.2. Расчет привода шнекового транспортера

3.3. Расчет винта вертикального шнекового транспортера

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

4.1. Микроклимат

4.2. Защита от пыли и газов

4.3. Производственный шум

4.4. Производственная вибрация

4.5. Защита от излучений

4.6. Производственное освещение

4.7. Техника безопасности

4.8. Электробезопасность

4.9. Пожарная безопасность

4.10. Подъемно-транспортные работы

4.11. Гражданская оборона

5. ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И ООС

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

6.1. Расчет капитальных затрат

6.2. Недополученная прибыль предприятия

6.3. Расчет фактического рабочего времени

6.4. Расчет производственной программы

6.5. Расчет численности трудящихся и заработной платы

6.6. Расчет плановой себестоимости продукции

6.7. Расчет прибыли

6.8. Расчет условно-годовой экономии

6.9. Расчет рентабельности продукции

6.10. Срок окупаемости

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Реферат

Пояснительная записка содержит 106 стр., 30 назв., 22 табл., 16 рис.

Настоящая работа включает обзор способов утилизации пыли на различных производствах по литературным источникам, выбор наиболее оптимального способа переработки пылевидных материалов, а также разработку конструкции электродуговой установки. Произведены: расчет производительности шнекового транспортера, частоты вращения винта шнека, рассчитаны привода транспортеров и их отдельные элементы.,

Введение

Потери железа в доменном производстве с колошниковой пылью и шламом составляют до 70 кг/т чугуна. Учитывая сырьевую ценность этих отходов, целесообразным и актуальным является их возврат в технологические переделы, в результате чего происходит улучшение экономической обстановки на предприятиях и экологической в целом.

Переработка и утилизация отходов важны не только с точки зрения их использования как альтернативного источника сырья, но и с точки зрения охраны окружающей среды.

Все это резко повысило актуальность проблемы комплексной утилизации доменных шламов и пыли, перехода на безотходные схемы металлургического производства.

Наиболее приемлемой не только с экологической, но и с экономической точки зрения является утилизация отходов внутри собственного производства, так как это позволяет использовать их в виде относительно дешевого сырья, что способствует значительному снижению затрат на шихту, повышению качества и конкурентоспособности продукции, а главное, уменьшению себестоимости готовой продукции.

Основной целью работы является выбор и расчет оборудования электродуговой установки для организации ресурсосберегающей технологии доменного производства.

Новизна заключается в том, что в работе предложена универсальная схема переработки пылевидных материалов из отходов доменного производства с целью последующей их переработки на комбинате.

В работе поставлены следующие основные задачи:

– рассмотреть основные способы утилизации пыли, их особенности.

– разработать технологическую линию по переработке железосодержащих отходов

– определить экологоэкономический эффект, основанный на рециклировании доменной пыли.

Технологический раздел

2.1. Описание технологии плавки

2.1.1. Общее описание электродуговой установки

Дуговая печь состоит из рабочего пространства (собственно печи) с электродами и токоподводами и механизмов, обеспечивающих наклон печи, удержание и перемещение электродов.

Плавку стали ведут в рабочем пространстве, ограниченном сверху куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пода и стен заключена в металлический кожух. Съемный свод набран из огнеупорных кирпичей, опирающихся на опорное кольцо. Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены токопроводящие электроды, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх и вниз. Печь питается трехфазным током.

Шихтовые материалы загружают на под печи, после их расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Плавление и нагрев осуществляется за счет тепла электрических дуг, возникающих между электродами и жидким металлом или металлической шихтой.

Выпуск готовой стали и шлака осуществляется через сталевыпускное отверстие и желоб путем наклона рабочего пространства. Рабочее окно, закрываемое заслонкой, предназначено для контроля за ходом плавки, ремонта пода и загрузки материалов.

2.1.2. Шихтовые материалы

Основной составляющей шихты (75–100 %) электроплавки является стальной лом. Лом не должен содержать цветных металлов и должен иметь минимальное количество никеля и меди; желательно, чтобы содержание фосфора в ломе не превышало 0,05 %. при более высоком содержании фосфора продолжительность плавки возрастает. Лом не должен быть сильно окисленным (ржавым). С ржавчиной (гидратом окиси железа) вносится в металл много водорода. Лом должен быть тяжеловесным, чтобы обеспечивалась загрузка шихты в один прием (одной бадьей). При легковесном ломе после частичного расплавления первой порции шихты приходится вновь открывать печь и подсаживать шихту, что увеличивает продолжительность плавки.

В последнее время расширяется применение металлизированных окатышей и губчатого железа – продуктов прямого восстановления обогащенных железных руд. Они содержат 85–93 % Fe, основными примесями являются окислы железа, SiO2 и Al2O3. Отличительная особенность этого сырья – наличие углерода от 0,2–0,5 до 2 % и очень низкое содержание серы, фосфора, никеля, меди и других примесей, обычно имеющихся в стальном ломе. Это позволяет выплавлять сталь, отличающуюся повышенной чистотой от примесей. Переплав отходов легированных сталей позволяет экономить дорогие ферросплавы. Эти отходы сортируют по химическому составу и используют при выплавке сталей, содержащих те же легирующие элементы, что и отходы.

Для повышения содержания углерода в шихте используют чугун, кокс и электродный бой. Основное требование к чугуну – минимальное содержание фосфора, поэтому чтобы не вносить много фосфора в шихту малых (< 40 т) печей не более 10 % чугуна, а в большегрузных не более 25 %.

В качестве шлакообразующих в основных печах применяют известь, известняк, плавиковый шпат, боксит, шамотный бой; в кислых печах – кварцевый песок, шамотный бой, известь. В качестве окислителей используют железную руду, прокатную окалину, агломерат, железные окатыши, газообразный кислород. К шлакообразующим и окислителям предъявляются те же требования, что и при других сталеплавильных процессах: известь не должна содержать более 90 % CaO, менее 2 % SiO2, менее 0,1 % S и быть свежеобоженной, чтобы не вносить в металл водород. Железная руда должна содержать менее 8 % SiO2, поскольку он понижает основность шлака, менее 0,05 % S и мене 0,2 % P; желательно применять руду с размером кусков 40–100 мм, поскольку такие куски легко проходят через слой шлака и непосредственно реагирует с металлом. В плавиковом шпате, применяемом для разжижения шлака содержание CaF2 должно превышать 85 %.

В элекросталеплавильном производстве для легирования и раскисления применяются практически все известные ферросплавы и легирующие.

Природопользование и охрана окружающей среды

5.1. Введение

Высокая энергоемкость металлургических производств при постоянном росте цен на топливно и энергетические ресурсы ставит на первое место проблемы ресурсоэнергосбережения.

Эффективность энерго и ресурсопотребления характеризуется техническим перевооружением производства, применением энергосберегающих технологий, а также использованием вторичного сырья.

В качестве приоритетных направлений в системе использования вторичных ресурсов определяют:

– оборотное использование;

– восстановление вторичных материалов;

– ограничение образования и безопасное для окружающей среды и человека депонирование отходов.

Ключевыми принципами экологически чистого производства являются ресурсосбережение, рециклинговое обращение с отходами, снижение выбросов в атмосферу. Рециклинг является одним из приоритетных принципов организации охраны окружающей среды в металлургии. Рециклинг представляет собой систему, позволяющую справиться с большими потоками материалов и связанными с этим факторами воздействия на окружающую среду. Способствует достижению стабилизации и улучшению экологической ситуации при увеличении объемов производства. Улучшение экологической обстановки заключается в создании и развитии малоотходных и безотходных технологических процессов и производств, в переработке отходов, а также в обезвреживании и безопасном захоронении неиспользуемых отходов. [8]

Безотходная технология развивается в четырех основных направлениях:

– создание и внедрение принципиально новых процессов получения продукции на основе комплексной переработки исходного сырья с извлечением и использованием всех ценных компонентов и максимально возможным использованием потенциала энергоресурсов. При этом существенно снижаются или практически исключаются образование отходов и отрицательное воздействие на окружающую среду;

– создание и внедрение различных типов замкнутых систем промышленного водоснабжения в масштабе отдельных производств, цехов, предприятий, промышленных узлов и регионов в целом на базе существующих, внедряемых и перспективных способов очистки сточных вод, включение их в производственное водоснабжение и отказ от использования поверхностных и подземных вод в качестве источников свежей воды; [7]

– разработка и развитие территориально-производственных комплексов (ТПК), имеющих замкнутую структуру материальных потоков сырья и вторичных материальных ресурсов. ТПК создают условия для отраслевой кооперации производств на основе переработки и утилизации вторичных ресурсов;

– разработка и внедрение региональных систем обезвреживания и переработки всех видов отходов производства и потребления, которые рассматриваются как вторичные материальные ресурсы. [8]

Большую сложность представляет проблема загрязнения городов и регионов, где сосредоточено металлургическое производство. Значительная концентрация источников выделения вредных веществ в металлургических центрах приводит к настолько сильному локальному загрязнению в радиусе 30–50 км от их источника, что металлургические предприятия в значительной мере определяют загрязнение этих регионов. Особенно высокая концентрация вредных веществ постоянно регистрируется в атмосфере Новокузнецка, Магнитогорска, Нижнего Тагила. В Нижнем Тагиле неблагополучное состояние атмосферного воздуха определяют выбросы прежде всего от таких предприятий, как Нижнетагильский металлургический комбинат, Высокогорский горнобогатительный комбинат, АО «Уралхимпласт», НПК «Уралвагонзавод», Котельнорадиаторный завод. В атмосферном воздухе города, кроме основных загрязняющих веществ (оксида углерода, диоксида серы, диоксида азота, пылевых выбросов различного химического и гранулометрического состава), присутствуют такие загрязняющие вещества как бензопирен, формальдегид, фенол, аммиак, сероуглерод, сероводород и легколетучие органические соединения. [4]

5.2. Экологическая обстановка в фасонно - литейном цехе ОАО «НТМК»

Источниками выбросов в цехе являются формовочные установки, две сушильные печи, вагранки, электродуговая печь, пескоструйные камеры, отделение обрубки, абразивноотрезные и наждачные станки.

Основными выбросами в цехе, загрязняющими окружающую среду, являются выбросы в виде вредных газов и пыли. При работе электропечей и вагранок образуются газы, содержащие диоксид азота, оксид азота, диоксид серы, диоксид углерода.

Смесеподготовительные отделения являются источниками выделения кварцевой пыли, сульфитного щелока и песка.

При изготовлении форм и стержней в воздушную среду выделяются токсичные парогазовые смеси, содержащие фенол, формальдегид, фуриловый и метиловый спирты, аммиак, бензол, пары серной кислоты.

В отделении обрубки и очистки литья образуются значительные количества металлической пыли с содержанием диоксида кремния.

При работе на наждачных станках выделяется абразивная пыль и взвешенные вещества.

5.3. Защита атмосферы от загрязнений

В фасоннолитейном цехе используется естественная и местная приточно - вытяжная вентиляция. Загрязненный и нагретый воздух выбрасывается наружу через верхние аэрационные фонари здания. Для устранения пылевыделений используются системы аспирации с разветвленной сетью воздуховодов и газоочистным оборудованием.

Аспирация (обеспыливающей вентиляции) предназначена для удаления запыленного воздуха из-под укрытий транспортно-технологического оборудования и рабочей зоны. Бункера аспирационных установок очищаются от пыли 2 раза в год.

Для обеспечения нормального рабочего режима в зоне работы печей применяется местное, воздушное душирование и установка передвижных вентиляторов. Для очистки воздуха от пыли смесеприготовительного и формовочного и заливочного отделений установлены группы циклонов марки ЦН15, вентиляторы ВДН12,5 и ЦП 740, очищенный воздух через дымовую трубу попадает в окружающую среду. Для очистки газов электропечей установлен зонт с механической вытяжкой газов, который полностью перекрывает свод печи. После этого газы попадают в рукавный фильтр модели ФРО600, в котором происходит очистка газов. Рукавный фильтр состоит из сварного, листового кожуха, внутри которого помещается система фильтрующих тканевых рукавов и электрического вибратора для встряхивания рукавов во время их очистки от пыли. Очистка производится по мере накопления пыли в фильтрах. Рукавный фильтр также используется для очистки газов отжигательных и сушильных печей. Очистка воздуха от пыли, поступающего от выбивной решетки осуществляется через газопромыватель УЭЧМ, вентилятор ВДН12,5, затем через свечу, очищенный воздух выбрасывается в атмосферу [7].

5.4. Охрана поверхностных и подземных вод от загрязнения.

Фасоннолитейный цех является водопотребителем, использует воду из городского водопровода на технические (охлаждение электродуговой печи, изготовление формовочной смеси, разведение антипригарных покрытий) и хозяйственно-бытовые нужды. Питьевой является привозная вода.

Для обеспечения охлаждающей водой электродуговой печи ФЛЦ в системе водоснабжения запланирован оборотный цикл с использованием отстойника.

Нагретая вода от электродуговой печи подается на охлаждение на вентиляторную градирню, откуда насосом подается вновь потребителям. Подпитка оборотной системы на восполнение технологических потерь и потерь на градирне осуществляется свежей технической водой, поступающей с ТЭЦ комбината. Продувка оборотного цикла осуществляется осветленной водой (после кварцевоантрацитовых фильтров), поступающей в промливневую канализацию, затем в прудокосветлитель. [4]

Осветление загрязненной воды происходит в 4-х секционном горизонтальном отстойнике. Удаление шламов из отстойников происходит на площадке обезвоживания, после чего шлам подается в отделение утилизации, а вода возвращается в оборотный цикл [7].

5.5. Твердые отходы

К твердым отходам ФЛЦ относятся шлак, окалина, ртутные лампы, бытовые и древесные отходы, масла, отработанные огнеупоры.

В процессе эксплуатации и ремонта металлургических печей образуется огнеупорный лом, который является ценным вторичным материальным ресурсом. Такой лом включает в себя части изделий из шамота, динаса, магнезита, пригодных для повторного использования в шихте при изготовлении новых огнеупоров.

Химческие отходы ликвидируются и утилизируются на специальном полигоне, предназначенном для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения токсичных отходов (ртутьсодержащие, мышьякосодержащие неорганические твердые отходы).

Шлак электропечей отвозят и перерабатывают в ЦПШ ОАО «НТМК».

Металлический лом обычно идет на повторный передел, являясь важнейшим составляющим шихты сталеплавильных печей.

Песок, загрязненный маслами перерабатывют на ЦПТО ОАО «НТМК».

5.6. Топливно-энергетически-сырьевой комплекс.

Для более полного использования энергоресурсов принято применять потенциальную энергию различных отходов производства, которая не используется в основном технологическом агрегате, но может быть использована для удовлетворения потребности в энергии в смежных установках, системах теплофикации и других процессах народного хозяйства. Это тепло продуктов сгорания, топлива, тепло пара, горячей воды; тепло, передаваемое через кладку печей, через стенки водоохлаждаемых элементов, потенциальная энергия газов электродуговой печи. Для этого применяют различные рекуператоры, регенераторы. [8]

В фасоннолитейном цехе для максимальной утилизации тепла используют следующие варианты:

– пропускают отходящие горячие газы через котел-утилизатор с целью получения пара;

– используют горячие газы для предварительного (перед загрузкой в печь) подогрева металлолома;

– организуют передачу тепла горячих газов воздуху или газу, подаваемому в печь для горения (применение теплообменников регенеративного и рекуперативного типов).

5.7. Экологическая обоснованность ВКР

Повышение уровня использования вторичных материальных и энергетических ресурсов ведёт к снижению материало и энергоемкости продукции, а также экономии первичных ресурсов. Отвалы и шламонакопители крайне негативно влияют на окружающую среду: имеет место пыление, загрязнение почв и водоемов, вплоть до полного нарушения ландшафтных экосистем. При этом предприятия несут значительные затраты на содержание отвалов, теряя при этом ценные вторичное сырье.

В данной работе предложена конструкция электродуговой уcтановки для переплава пылевидных материалов в условиях ФЛЦ ОАО «НТМК».

Работа может быть признана экологически обоснованной, так как представляет собой метод утилизации доменной пыли (состав доменной пыли: Fe – 54 %, SiО2– 1 %, Mn – 0,5 %, Zn – 7 %, CaO – 2 %, MgO – 4 %, S – 2 %. Рециклирование вторичных ресурсов – приоритетное направление в решении экологических задач.

Пыль переплавляют в электродуговой установке в объеме 20 тонн в сутки, что позволяет получить 5 тонн чугуна. Это является экономически выгодным (см. раздел экономическое обоснование).

Заключение

С внедрением в ФЛЦ электродуговой установки для переплава пылевидных материалов произойдет увеличение экономии средств предприятия за счет переработки вторичного сырья, а также снижение затрат за выбросы отходов и содержание отвалов.

С применением электродуговой установки происходит оборотное использование доменной пыли – т.е. рециклирование сырья. Также можно отметить снижение влияния на окружающую среду.

Внедрение данного дипломного проекта позволит увеличить объемы производства, снизить себестоимость продукции.

Внедрение электродуговой установки экономически выгодно и целесообразно.