Проектування газопиловловлюючого устаткування для електродугових сталеплавильних печей ЗАТ КЗГО

 

2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

2.1 Розрахунок пилогазовловлюючого устаткування

Сталеплавильне виробництво пов'язане з використанням і високотемпературною переробкою великих кількостей різних за физико-хімічними властивостями сировинних матеріалів і палива, що приводить до утворення пилегазових викидів, що забруднюють атмосферне повітря. Ефективність знешкодження і очищення шкідливих викидів на різних підприємствах знаходиться в межах 60.. .90 %.

Жорсткі сучасні вимоги по захисту атмосферного повітря  обумовлюють необхідність розробки і освоєння нових ефективніших засобів  і методів захисту атмосфери на підприємствах індустрії буд. Широке вживання мало- і безвідходних технологій, нового покоління пилеочи- стних апаратів повинно забезпечити зниження викидів шкідливих речовин до гранично допустимих рівнів.

Сучасний науково-технічний  потенціал дозволяє вирішувати проблему захисту атмосферного повітря на виробництві двома шляхами.

Перший шлях, що має в даний час превалююче значення, пов'язана з розробкою і освоєнням нових засобів і методів очищення пилегазових викидів. Він реалізується при будівництві нових і реконструкції пилегазоочистних споруд, що діють, за рахунок значних капітальних вкладень. Аналіз витрат на системи очищення показують, що капітальні вкладення в цілому на підприємствах індустрії буд складають 10 % від загального об'єму капітальних вкладень.

Інший шлях, що дозволяє кардинально вирішити проблему захисту  атмосферного повітря, - створення мало- і безвідходних технологій на виробництві. При такому способі виробництва  продукції найраціональніше і комплексно використовуються сировина і енергія в циклі сировинні ресурси

 

 виробництво  вжиток  вторинні  сировинні ресурси, внаслідок  чого будь-які дії на довкілля  не порушують її нормального  функціонування.

Сьогодні така дорога в основному  із-за економічних труднощів (необхідність великих капітальних витрат на корінну реконструкцію виробництва) має обмежене вживання.

Нині підприємства оснащені апаратами для очищення газів  від пилу, що задовольняють гігієнічним  і технологічним вимогам. Вживане  пиловідчисне устаткування (циклони, тканинні фільтри і електрофільтри) хоча за деякими параметрами відповідає світовому рівню розвитку техніки, проте по багатьом з них значно нижче.

 Припинення забруднення  атмосферного повітря відходами  промислових підприємств є складним  організаційно-технічним завданням, здійснення якого пов'язане з виконанням комплексу заходів:

- устаткування підприємств пилогазовловлюючими спорудами;

- перехід до экологізірованної маловідхідної технології виробництва з використанням відходів одних виробництв в якості сировини для інших;  
- раціоналізація технологічних процесів підприємств шляхом заміни використовуваної сировини;

- встановлення науково обґрунтованих значень граничне допустимих викидів (ПДВ) і гранично допустимих концентрацій домішок (ГДК) в повітрі.

В нашому випадку для електродугової сталеплавильної печі найчастіше використовують рукавні фільтри. Розрахуємо такий фільтр для печі №1 яка має таки показники:

- розхід газів що  очищаються  V=58000 м³/год;

- температура газів  Т=60ºС;

- концентрація пилу  в газах Z_вх=0,5 г/нм³ ;

- щільність пилу 4 г/нм³ ;

- медіанний діаметр  часток 10-50 мкм;

- вимоги до очищеного  газу: вміст пилу не повинен  перевищувати 20 мг/м³ ;

- ККД вентилятора 0,75

Визначаємо питоме газове навантаження, користуючись виразом:

 (1)

де 

С₁ - коефіцієнт, що враховує спосіб регенерації фільтру, С₁=1;

С₂ - коефіцієнт, що враховує концентрацію пилу С₂=0,88;

С₃ - коефіцієнт, що враховує вплив дисперсного складу пилу С₃=1;

С4 - коефіцієнт, що враховує вплив температури пилу С₄=0,84;

С5 - коефіцієнт, що враховує тип фильтроткани С₅=1;

q_н нормативне питоме навантаження, q_н = 1,2 м /(м -мин).

Отже, підставивши значення маємо:

Визначимо фільтрувальну  площу.

м²  (2)

Для наведених умов приймаємо фільтр рукавний ФРКДІ-1100.

Рукавні фільтри типу ФРКДІ Призначені для уловлювання нетоксичного і невибухонебезпечного пилу середнім діаметром часток не менше 2 мкм при температурі газу, що очищається, до 130 °С.

Фільтр, поміщений в  корпус коробчатої форми, розділений на два ряди секцій. У кожній секції розташовано по 36 рукавів заввишки 6 м, закріплених у верхній і нижній частині

Регенерація рукавів  здійснюється за допомогою імпульсів  стислого повітря, що подається одночасно  згори і знизу, що складає відмітну особливість фільтрів цього типу

У фільтрах типу ФРКДІ використовуються лавсанові фільтрувальні тканини. Корпус і бункери фільтрів виготовлені з вуглецевої сталі.

Для нормальних умов експлуатації потрібна установка в опалюваному  приміщенні.

Умовне позначення типоразмера фільтру : Ф - фільтр; Р - рукавний, К - каркасний; ДІ - з двостороннім імпульсним продуванням; цифри - площа поверхні (м2), що фільтрує.

 

Таблиця 3.	Технічні характеристики фільтру рукавного ФРКДІ-1100
Код ОКП		36 4631 2003
Площа фільтрувальної поверхні, м2		1100
Кількість рукавів		432
Діаметр рукава, мм		135
Висота рукава, м		6
Кількість мембранних клапанів		144
Питоме газове навантаження, м3/м2-мин, не більш		1,6
Допустима запиленість газу, г/м3		50
Гидравлічний опір, кПа (кгс/м2), не білш		2,8 (280)
Тиск продувочного повітря, МПа (кгс/см2)		0,6 (6)
Найбільший розхід стиснутого повітря, м3/год		300
Габаритні розміри, мм:
Довжина		8955
Ширина		4340
Висота		9180
Маса, т, не більш		31,3

Стисле повітря у  фільтрах типу ФРКДИ повинне бути осушене і очищене не нижче 10 кл. по ГОСТ 17433-72. Витрату повітря розраховують виходячи з режиму регенерації при витраті 55 л (н.у.) через одну роздаючу трубу на один імпульс.

Технічні характеристики фільтру наведені в таблиці 3.

Визначимо швидкість газу при проходженні через фільтруючу поверхню:

м/с (3)

Визначимо гідравлічний опір фільтровальної перегородки ΔР_п, попередньо оцінюючи тривалість циклу фільтрування τ = 600с:

 (4)

Де К_п= 3700*10⁶м^-1 - коефіцієнт, що характеризує опір фільтрувальної перегородки з шаром пилу, що залишився на ній;

μ = 16,6*10^-6Па/с - динамічна в'язкість газу;

ω = 0,014 м/с - швидкість фільтрації;

К₁= 80 -10⁹ м/кг - параметр опору шару пилу від сталеплавильної дугової печі

τ = 600 с - тривалість циклу фільтрування.

Па

Визначаємо гідравлічний опір апарату в цілому

 (5)

Гідравлічний опір корпусу  апарату ΔР_К визначаємо, задаючись коефіцієнтом гідравлічного опору корпусу, приведеного до швидкості у вхідному патрубку, ξ = 2,5. Швидкість у вхідному патрубку визначаємо із співвідношення

м/с (6)

Тоді

Па (7)

Загальний гідравлічний опір апарату

Па

Визначаємо потужність електродвигуна вентилятора при транспортуванні газу через фільтр:

кВт (8)

2.2 Розрахунок економічної ефективності

Перехід до ринкових відносин передбачає, що всі витрати на відтворення  й охорону атмосферного повітря  повинні компенсувати споживачі. Той, хто використовує або забруднює атмосферне повітря, повинен забезпечувати його відтворення, виділяючи кошти на створення спеціальних екологічних фондів. З цієї точки зору, з боку нашої держави прогресивним можна вважати затвердження Закону "Про охорону атмосферного повітря", який передбачає справляння плати як за використання атмосферного повітря для виготовлення продукції, так і за його забруднення.

Закон про охорону атмосферного повітря спрямований на збереження сприятливого стану атмосферного повітря, його відновлення і поліпшення для

збереження екологічної  безпеки життєдіяльності людини, а також відвернення деструктивного впливу на навколишнє природне середовище. Він визначає правові й організаційні  основи та екологічні вимоги у галузі охорони та використання атмосферного повітря. Завданням цього Закону є регулювання відносин у цій галузі з метою збереження, поліпшення та відтворення стану атмосферного повітря, відвернення і зниження шкідливого хімічного, фізичного, біологічного та іншого впливу на атмосферне повітря, забезпечення раціонального використання атмосферного повітря для виробничих потреб, а також зміцнення правопорядку і законності у цій сфері.

Нормативи обсягів використання атмосферного повітря як сировини основного  виробничого призначення, порядок їх розроблення та затвердження визначаються Кабінетом Міністрів України.

Стаття 36 встановлює, що плата за використання атмосферного повітря як сировини основного виробничого призначення встановлюється на підставі нормативів його використання та нормативів плати за одиницю обсягу атмосферного повітря. Порядок встановлення нормативів використання атмосферного повітря як сировини основного виробничого призначення, нормативів плати та стягнення платежів за нього встановлюється Кабінетом Міністрів України.

Для оцінки стану атмосферного повітря для території України  встановлено нормативи екологічної  безпеки атмосферного повітря:

• гранично допустимі концентрації забруднюючих речовин у атмосферному повітрі для людей і об'єктів навколишнього природного середовища;
• гранично допустимі рівні акустичного, електромагнітного, іонізуючого та іншого шкідливого фізичного та біологічного впливу на атмосферне повітря для людей і об'єктів навколишнього середовища.

Підприємства, установи і організації, діяльність яких пов'язана з викидами забруднюючих речовин в атмосферне повітря, шкідливим впливом фізичних та біологічних чинників на нього, зобов'язані:

• здійснювати організаційно-господарські, технічні та інші заходи щодо забезпечення виконання умов і вимог, передбачених дозволами на викиди забруднюючих речовин та інший шкідливий вплив;
• вживати заходи щодо зменшення обсягів викидів забруднюючих речовин і зниження шкідливого впливу фізичних та біологічних чинників;
• забезпечувати безперебійну ефективну роботу та підтримання у справному стані споруд, устаткування і апаратури для очищення викидів та зменшення рівнів іншого шкідливого впливу;
• здійснювати контроль за обсягом та складом забруднюючих речовин, що викидаються в атмосферне повітря, і рівнем іншого шкідливого впливу та вести їх постійний облік;
• мати заздалегідь розроблені спеціальні заходи щодо охорони атмосферного повітря на випадок аварійних ситуацій і несприятливих для ліквідації причин та наслідків забруднення атмосферного повітря.

Контроль у галузі охорони атмосферного повітря спрямовується на забезпечення додержання вимог законодавства про охорону і використання атмосферного повітря всіма державними органами, а також підприємствами, установами, організаціями та громадянами.

Виробничий контроль за охороною атмосферного повітря здійснюється підприємствами, установами, організаціями, іншими органами в процесі їх господарської та іншої діяльності, якщо вона шкідливо впливає або може вплинути на стан атмосферного повітря.

Підприємства, установи, організації та інші органи зобов'язані здійснювати контроль за проектуванням, будівництвом і експлуатацією споруд, устаткування та апаратури для очищення викидів у атмосферне повітря від забруднюючих речовин і зниження шкідливого впливу фізичних та біологічних чинників, оснащення їх приладами, необхідними для постійного нагляду за ефективністю очищення, додержанням нормативів викидів забруднюючих речовин і рівнів шкідливого впливу фізичних та біологічних чинників та додержанням інших вимог законодавства у галузі охорони атмосферного повітря.