Реконструкция доменной печи №2 комбината "Запорожсталь"

Предлагаемый способ загрузки доменной печи осуществляется следующим образом. Кокс и железорудные материалы (одна подача шихты) раздельно загружаются в приемные бункеры бесконусного загрузочного устройства. Затем кокс и железорудные материалы одновременно подаются из бункеров в разгрузочную воронку, где смешиваются. Далее образовавшаяся смесь руда - кокс по вращающемуся распределительному лотку перманентно поступает в кольцевые зоны колошника. Плотность образуемой смеси руда - кокс регулируется величиной открытия шихтовых затворов на приемных бункерах. Для загрузки в кольцевые зоны с высокой рудной нагрузкой (например, зоны 1, 2, 3, см, рис. 2.11) подается смесь с большей плотностью и, наоборот, с меньшей рудной нагрузкой (зоны 5, 6, см. рис. 2.11) подается смесь с меньшей плотностью. Поскольку в кольцевые зоны подаются равные по объему (но разные по плотности) порции шихты, то образуется поверхность зарыли в виде горизонтальной плоскости. Расчеты по количеству загружаемой шихты в кольцевые зоны для первого варианта корректны и для второго случая, так как объемы шихты, выгружаемые в каждую, кольцевую зону, равны. Регулируя расход материала одновременно из обоих бункеров шихтовыми затворами и согласовывая этот расход со скоростью вращения распределителя, производится выгрузка шихты по кольцам.

При смешивании части шихты появляется дополнительный параметр управления -- порядок чередования раздельных и смешанных подач в цикле загрузки.

Процесс загрузки доменной печи по описанным выше способам становится наглядным, количественно определенным и организационно упрощенным. Время загрузки на все площади колошника по сравнению с применяемыми способами сокращается на порядок, что позволит более гибко и динамично управлять загрузкой печи, а значит, более эффективно использовать восстанови тельную энергию доменных газов.

В [15] описана технология загрузки, которая достигается и возможна при соединении шихтовых бункеров БЗУ. Соединение шихтовых бункеров БЗУ дает возможность контролировать отклонения истинной плотности материала в бункере, которая в свою очередь надежно характеризует изменение содержания железа в шихте и склонность кокса к истираемости. При этом производительность комплекса загрузки шихты остается прежней.

При ссыпании в печь материала из шихтового бункера БЗУ в него подается азот с давлением, превышающим давление в бункере (равное печному). Это позволяет стабилизировать поток материала в печь при изменяющейся в ходе выгрузки массе его в бункере, уменьшает износ контактных поверхностей газоуплотнительных клапанов и снижает объем вредных выбросов в атмосферу. После шлюзования материала шихтовый бункер отсекается от печи нижним газоуплотнительным клапаном, и в это время бункер (внутренний объем которого известен) заполнен чистым газом, а давление в нем регистрируется прибором на пульте управления печью. После соединения опорожненного бункера с заполненным материалом вторым бункером через специально устанавливаемый перепускной клапан часть чистого газа из опорожненного бункера переходит в бункер с шихтой и давление в порожнем бункере падает вплоть до выравнивания давлений в сообщающихся бункерах.

При этом зафиксированное существующим прибором падение давления в порожнем бункере прямо пропорционально объему газа, перешедшего в бункер с материалом. В свою очередь известные масса и истинный объем материала позволяют определить истинную плотность материала. Объем перешедшего газа характеризует именно истинную плотность, а не насыпную и не кажущуюся.

Давление в обоих бункерах выравнивается при перепускании части газа не более чем за 2 с, и после фиксации установившегося давления перепускной клапан между бункерами закрывается. Далее (по обычной технологии) опорожненный бункер последовательно соединяется с газоочисткой, затем через выхлопной клапан -- с атмосферой, и он готов к приему новой порции материала. А в бункере с материалом открывается уравнительный клапан для выравнивания давления в нем с печным, и он готов к выгрузке материала при достижении заданного уровня засыпи шихты в печи. При этом производительность комплекса загрузки шихты остается прежней. Описанная технология вдвое снижает расход компримированного азота в шихтовые бункера БЗУ, повышает теплоту сгорания доменного газа и значительно уменьшает объемы вредных выбросов пыли и газа в окружающую среду. Оперативная автоматическая корректировка массы кокса в подаче по изменению содержания железа в шихте и склонности кокса к истираемости повышает стабильность хода плавки и теплового состояния печи, что позволяет уверенно рекомендовать снижение резерва тепла в печи и уменьшает удельный расход кокса на выплавку чугуна.

3. Механическое оборудование

3.1 Газоотсекающие клапаны загрузочных устройств доменных печей

В отечественной промышленности променяют несколько различных конструкций газоуплотнительных клапанов: уравнительные, с тросово-грузовым и встроеным приводами, конструкции ЖЗТМ с тросово-грузовым приводом и паровым шарниром тарели, конструкции ДЗМО со встроеным электромеханическим рычажным приводом, снабженным муфтой предельного момента и шаровым шарниром тарели [25]. Наиболее совершенными и перспективными являются ГК, разработанные ВНИИМЕТМАШ и ПО «Уралмаш». Этот клапан снабжен гидравлическим приводов с реечной передачей и карданным шарниром крепления тарели к рычагу, имеет обдув контактных поверхностей инертным газом. В перечисленных клапанах применяются металлические контактные поверхности сферической формы, наплавляемые износостойкими материалами.

В клапанах БЗУ фирмы «Пауль Вюрт» применен гидропривод с качающимися гидроцилиндрами, компактный шарнир подвески плоской тарели с резиновым уплотнительным элементом. Эти клапана достаточно надежны и удобны в эксплуатации, уплотняющие кольца из силиконовой резины, выдерживают максимальную температуру до 150°С (рис. 3.1).

Тарель клапана 1 с резиновыми кольцами укреплена на рычаге 2 вала 3. Поворот вала 3 производится гидроцилиндром 4 через кривошип. Шарнир 5 обеспечивает вращение тарели относительно рычага 2 в плоскости его поворота, а небольшие качания тарели в перпендикулярной плоскости происходят за счет деформации оси шарнира во втулке.



Рисунок 3.1 - Газоуплотнительный клапан загрузочного устройства фирмы «Пауль Вюрт»

Седло 6 клапана выполнено в виде пустотелой кольцевой камеры со щелью, что позволяет производить обдув чистым газом (азотом, природным газом, очищенным доменным газом) контактных поверхностей седла и тарели.

Параметры применяемого газа:

--давление 0,7--0,8 МПа;

--содержание механических примесей 10--15мг/м3;

--содержание воды 20 г/м3;

--температура до +50° С.

Срок службы резиновых элементов клапанов в условиях повышенных давлений, абразивного и теплового воздействия невелик и составляет практически З--б мес, при условии отсутствия в шихте горячего агломерата. Но, несмотря на это, надо признать выгодной работу клапанов с резиновым уплотнением, так как замена не требует много времени и может быть осуществлена в период замены фурм ДП. Стоимость таких уплотнений сравнительно невелика, и для их изготовления не требуются дорогостоящее оборудование и материалы.

Плотность газозапирания в этих клапанах обеспечивается: усилием прижатия тарели к седлу, зависящим от свойств резины, качества изготовления и формы контактирующей поверхности седла; конструкций крепления тарели к рычагу; регулирования скорости подвода тарели к седлу [26].

В 1987 г. на ДП № 3 металлургического комбината «Азовсталь» было пущено в опытно-промышленную эксплуатацию лотковое ЗУ, разработанное коллективами Гипромеза, Азовстали и Азовмаша. Основные узлы БЗУ -- приемная воронка, газоотсекающие (газоуплотнительные) клапаны и лотковый распределитель шихты -- выполнены на уровне изобретений.

Рисунок 3.2 - Газоуплотнительные клапаны конструкции ВНИИМЕТМАШа - ПО «Уралмаша» и Азовмаша.

В газоотсекающих клапанах (рис. 3.2) применены металлические контактные поверхности седла и тарели, наплавленные износостойкими материалами: релитовыми наплавками, лентой ПЛ-АН-111 и др.

Крепление тарели к поворотному рычагу имеет два работоспособных исполнения:

-- при помощи карданного шарнира (ВНИИМЕТМАШ и Уралмаш);

-- при помощи шарового шарнира (Азовмаш).

Привод поворота тарели гидравлический, также разработан в двух вариантах:

-- с реечной передачей (рис. 3.3);

- с качающимся гидроцилиндром.

По первому варианту привод выглядит несколько более громоздко и этот факт является определенным ограничителем передаваемых усилий, так как увеличение их увязывается с увеличением размеров зубчатого колеса, находящегося в зацеплении с рейкой.

Во втором варианте громоздкость и ограничения в усилиях исключаются, однако штоки гидроцилиндров имеют периодический контакт с запыленной окружающей средой, что приводит к попаданию механических частей в гидравлическую систему [26].

Клапаны конструкции ЖЗТМ оборудованы тросово-грузовым приводом с электромеханической лебедкой, тарель установлена на рычаге с помощью шарового шарнира. ГК этой конструкции имеют недостаточную надежность, не обеспечивают необходимую плотность контакта и удовлетворительно эксплуатируются лишь на печах ДМЗ и КомМК.

3.2 Описание проекта клапана бесконусного загрузочного устройства лоткового типа

Клапаны являются основными газозапирающими элементами БЗУ, они применяются в сочетании с шихтовым затвором (ШЗ) или заслонками, выполняющими наряду с другими задачами и защиту ГК от попадания на их контактные поверхности ШМ. Заслонки, располагаемые над верхними ГК, выполняют также функции направления шихты в один из двух трактов ЗУ. В БЗУ фирмы П.Вюрт направление шихты в один из бункеров осуществляется передвижной приемной воронкой. ШЗ, устанавливаемые в днище бункеров над нижними ГК, выполняют функции удержания шихты в бункере и регулирования расхода ШМ и времени выгрузки шихты из бункера. Применяются ШЗ различных типов - клапанные, секторные и челюстные. В конусно-клапанных ЗУ верхним газоуплотнительным элементом являются ГК, выгрузка материалов из скипов здесь происходит при открытом клапане, который работает без дополнительной защиты от воздействия шихты.

Конструкция ГК представлена на рисунке 3.4. Привод 1 установлен на валу клапана 2 и зафиксирован упорами 3, установленными на корпусе 4. На консольном конце вала 2 смонтированы корпус привода 5 и зубчатое колесо б, находящееся в зацеплении с рейкой 7, хвостовик которой посредством пальца 8 и серьги 9 связан со штоком 10 гидроцилиндра 11. Последний неподвижно закреплен на корпусе 5. Рейка опирается на цилиндрический ролик 12, ось вращения которого параллельна оси вала. Соосность зацепления обеспечивается втулками 15, установленными на ступице зубчатого колеса, и направляющими 76, прикрепленными к боковинам рейки. На рычаге 13 с помощью универсального шарнира 14 установлена тарель 15, которая при закрывании клапана прижимается к седлу. -В полости 17 между-корпусом клапана 4 и седлом 16 предусмотрена подача азота для охлаждения и обдува контактных поверхностей.

Рисунок 3.4 - Газоотсекающий клапан загрузочного устройства ВНИИМЕТМАШ-УЗТМ

Подача масла от насосной станции в одну из полостей цилиндра вызывает поступательное перемещение рейки и поворот вала клапана. Конструкция привода четырех других клапанных механизмов - ШЗ и заслонок приемной воронки - аналогична, однако масса подвижных частей у них меньше.

К применению предлагается ГК со сферическими металлическими контактными поверхностями и двухплунжерным гидравлическим приводом с реечной передачей (рис. 3.5).

Рисунок 5 Газоотсекающий клапан: 1 - корпус; 2 - седло; 3 - тарель; 4 - рычаг; 5 - вал; 6 -- шарнир тарели; 7-упоры; 8 - гидропривод

3.3 Рассчет газоуплотнительного клапана

3.3.1 Определение нагрузок, действующих на клапан

На рисунке 6 показана схема сил действующих на клапан: от избыточного давления в печи Рк; веса тарели с шарниром Gт+ш; веса рычага Gр.

3

Определяем сумму моментов относительно точки А (ось вала).

МА = Gг+ш * а + Gр * в + Р2 * а(3.1)

MA = mг+ш + mp * g * в + Р2 * а(3.2)

МА = 240 * 9,8 * 0,75 + 250 * 9,8 * 0,25 + 17800 * 0,75 = 15726,5 Н м;

гдеmг+ш = 240 кг. -- масса тарели с шарниром, кг.:

mр = 250 кг. -- масса рычага, кг.;

g = 9,8 м/с2 -- ускорение свободного падения, м/с2;

Р2 = 17800 Н -- усилие прижатия тарели к седлу приводом, Н [26];

А = 0,75 м., в = 0,25 м. -- расстояние центров тяжести тарели и рычага от оси вращения (т. А), м (см. рис. 3.6).

Крутящий момент на валу клапана:

М = МА + МС + МР(3.3)

М = 15,7 + 2 + 3,2 = 20,9 кНм

гдеМС = 2 кНм -- момент трения в сальниковых уплотнениях клапана, кНм;

МР = 3,2 кНм -- момент на валу клапана от сил неуравновешенного веса деталей клапана и сил взаимодействия тарели с седлом, кНм;

Усилие действующее на шестерню через забчатую рейку от гидропривода, находим как:

F = М / (Rш * зр.п.)(3.4) [27]

F = 20900 / (0,126 *,95) = 174,6 кН

гдеRш = Ѕ * z * m = Ѕ * 14 *18 = 126 мм. -- радиус шестерни, мм. (0,126 м.);

z = 14 -- число зубьев шестерни;

m = 18 -- модуль шестерни, мм.

Z и m -- взяты из документации по газоуплотнительному клапану БЗУ ДП - 5 комбината «Запорожсталь» аналогичной конструкции.

3.3.2 Расчет гидропривода на прочность

Внутренний диаметр гидроцилиндра находим по формуле [28]

Dц = v(4 * F / (р *Рр *з2ц))(3.5)

Dц = v(4 * 174600 / (3,14 * 20 * 106 * 0,922)) = 0,1145 м.

гдеРр = 20 Мпа = 20 * 106 Па -- рабочее давление жидкости в цилиндре, Мпа;

з2ц = 0,92 -- КПД цилиндра.

Из стандартного ряда [4] выбираем ближайший больший диаметр цилиндра по диаметру плунжера (поршня). Для дальнейших расчетов принимаем:

Dц = 125 мм. = 0,125 м.

Толщина стенки гидроцилиндра -- дц [28]:

дц = (Р * Dц) / (2,3 *[у] - Р)(3.6)

дц = (25 * 0,125) / (2,3 * 150 - 25) = 0,0098 м.

где Р = 1,25 * Рр = 1,25 * 20 = 25 Мпа

-- давление жидкости в цилиндре, Мпа;

[у] = 150 -- 180 Мпа, принимаем [у] = 150 Мпа -- допустимые напряжения материала трубы (кованная легированная сталь).

Принимаем дц = 10 мм. = 0,01 м.

Толщина плоского донышка корпуса цилиндра -- дд.ц.:

дд.ц. = 0,0405 * v(Р / [у])(3.7)

дд.ц. = 0,0405 * v(25 / 150) = 0,0165 м.

Принимаем -- дд.ц. = 0,017 м.

4. АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА

4.1 АвтоматизированИЕ выборА режима загрузки доменной печи с загрузочным устройством лоткового типа

Фактором улучшения технико-экономических показателей доменной плавки является совершенствование методов управления работой доменной печи с использованием вычислительной техники.

Распределение шихты на колошнике определяет распределение газового потока в доменной печи и газопроницаемость столба шихты, в связи с чем значительно влияет на технико-экономические показатели плавки. Особенно широкие возможности регулирования окружного и радиального распределения шихты в печи имеют бесконусные загрузочные устройства (БЗУ) лоткового типа. Их использование позволяет уменьшить удельный расход кокса и увеличить производительность печи на 5 - 7 %, но только при наличии эффективной системы управления работой БЗУ[29].

Компьютерная система управления загрузкой представляет собой многоцелевую автоматическую систему, работающую в реальном масштабе времени. Это, в первую очередь, диалоговые системы для расчетного анализа доменного процесса и выбора рациональных базовых значений параметров плавки и локальные системы контроля загрузки доменной печи и управления распределением шихтовых материалов на колошнике Она имеет блочную структуру и общую для всех подсистем информационную базу (рисунок 4.1):

блок обработки и подготовки информации создает информационную базу, включающую, в частности, автоматически адаптируемые коэффициенты. Взаимодействие оператора на печи с информационной базой сводится к периодическому контролю за работой системы и вводу сигналов, изменяющих режим работы системы или отдельных ее блоков;

3

блок выдачи шихты на конвейер служит для синхронизации процессов выгрузки материалов в печь и подачи их в промежуточные бункеры загрузочного устройства. При работе подсистемы моделируются опускание шихты в печи и движение порций шихты по наклонному мосту.

Выходным сигналом блока является команда, разрешающая выдачу очередной порции шихты;

блок управления загрузкой порции шихты в бункеры предотвращает сбои в загрузке при возможных по разным причинам "разрывах" порции шихты;

блок управления работой шихтового затвора обеспечивает равномерное или заданное неравномерное распределение порций шихты по окружности колошника;

блок весового дозирования шихты осуществляет стабилизацию заданного распределения рудных нагрузок на кокс по кольцевым зонам колошника;

блок отображения выгрузки материалов и количественной оценки распределения шихты на колошнике позволяет наглядно в динамике демонстрировать на экране дисплея работу загрузочного устройства и формирование слоев шихты в печи;

блок контроля работы загрузочного устройства анализирует и протоколирует информацию об отклонениях фактических режимов загрузки от заданных [30].

Применение загрузочных устройств лоткового типа, позволяет очень гибко управлять распределением шихты в доменной печи. При использовании лоткового загрузочного устройства число возможных режимов его работы настолько велико, что найти оптимальную программу загрузки путем перебора вариантов практически невозможно. Поэтому предлагается к применению математическая модель распределения шихты на колошнике доменной печи разработанная в Днепропетровской металлургической академии [31] и созданная на ее основе методика автоматизированного выбора программ загрузки, обеспечивающих заданный характер распределения шихтовых материалов по сечению колошника.

В качестве входных параметров модели используются: вид загружаемых материалов (агломерат, окатыши, кокс); масса порций отдельных компонентов шихты; насыпная масса и углы откоса материалов; угловые положения лотка, при которых загружается в печь каждая порция материала; уровень засыпи; скорость опускания шихтовых материалов по радиусу печи; число и ширина кольцевых зон, для которых определяются количественные характеристики распределения; число и последовательность порций компонентов шихты в цикле; время загрузки порций шихты в печь; размеры колошника печи; основные размеры загрузочного устройства и характеристика режима работы лотка.

Выходными параметрами модели являются: значения рудных нагрузок в кольцевых зонах сечения колошника; профиль поверхности засыпи материалов после у загрузки цикла порций; эпюра толщин слоев кокса и железорудных материалов в вертикальном сечении печи для цикла порций шихты.

Модель учитывает влияние на окружное и радиальное распределение шихты, а также на форму поверхности засыпи степени замкнутости колец каждого загружаемого материала и переходов вращающегося лотка из одного углового положения в другое в процессе загрузки порции шихты.

4.2 Автоматизированная система управления технологическими процессами

Предлагаемая к применению на реконструируемой ДП - 2 АСУ ТП представляет собой автоматизированную систему разработанную и применяемую на доменных печах ОАО «Запорожсталь», которая при эксплуатации показала свою надёжность и эффективность. Она предназначена для повышения эффективности управления совокупностью технологических процессов комплекса доменной печи №2 металлургического комбината "Запорожсталь" с применением новейших средств автоматизации, микропроцессорной и вычислительной техники и с использованием математических моделей технологических процессов.

Цель предлогаемой к применению АСУ ТП ДП - 2 является повышение техникоэкономических показателей работы доменной печи и оперативности ее управления: - повьппение производительности печи: снижение удельного расхода кокса, повышение эффективности управления процессом загрузки, в том числе, рационального распределения материалов на колошнике.

Для достижения посгавленной цели АСУ ТП реализует следующие основные функции:

автоматический контроль технологических параметров работы доменной печи;

автоматическая технологическая и аварийная сигнализация отклонений параметров работы доменной печи от допустимых значений;

автоматическое регулирование (стабилизация) отдельных технологических параметров;

сбор, обработка, формирование и представление в удобном технологическому персоналу виде текущей информации о ходе технологических процессов и состоянии оборудования;

анализ технологических процессов, протекающих в доменной печи, проходимый с помощью математических моделей и методик расчета с целью получения взаимосвязанной картины явлений, протекающих в ней, и выработки на этой основе управляющих воздействий, направленных на достижение оптимальных режимов ее работы;

контроль и анализ работы доменной печи с использованием формируемой системой отчетной технологической информации о ходе технологических процессов;

.Выполнение перечисленных выше функций АСУ ТП позволит технологическому персоналу проводить автоматизированное управление комплексом домеяной печи за счет выбора и внедрения управляющих воздействий по изменению режимов работы агрегатов и механизмов, направленных на повышение эффективности его работы в целом.

Функции АСУ ТП ДП-2 предлагается реализовать с использованием 2-х уровневой структуры комплекса технических средств (КТС).

АСУ ТП ДП-2 состоит из следующих подсистем:

Подсистемы уровня 1:- АСУ «Шихтоподача» (включая загрузку);- АСУ «БЗУ»;- АСУ «Нагрев дутья»(включая станцию подачи воздуха горения);- АСУ «Утилизация»;- АСУ «Подача дутья»;- АСУ «Доменная плавка»;- АСУ «Газоочистка»;- АСУ «Состояние печи»;- САК «Энергоносители»;- Система «Отчетность», «Отображение», «Диалог».

Подсистемы уровня 2:- подсистема определения оптимального радиального газораспределения («Газораспределение»);- подсистема определения оптимального газодинамического режима доменной плавки («Газодинамика»);- подсистема расчета шихты («Расчет шихты»);- подсистема определения времени пребывания шихты в доменной печи («Время пребывания»);- подсистема контроля накопления в печи продуктов плавки («Накопление»);- подсистема проведения оперативного расчета материального и теплового балансов плавки («Баланс»);- подсистема определения минимального расхода кокса («Минимальный кокс»);- подсистема определения нагрева горна («Нагрев горна»);- подсистема определения оптимального теплового состояния печи («Тепловое состояние»);- подсистема проведения инженерных расчетов («Инженерные расчеты»);- САК «Тепловое состояние и остаточная толщина футеровки металлоприемника».

Предлагаемая к установке АСУ ТП доменной печи №2 соответствует действующим на момент разработки на территории Украины стандартов и нормативов бывшего СССР и его ведомств в части проектирования АСУ ТП и ее смежных частей проекта[32].

4.3 Автоматическая подсистема контроля и управления АСУ «БЗУ»

Назначение АСУ «БЗУ» - обеспечить регулирование темпа загрузки, заданное радиальное и окружное распределение шихтовых материалов текущего качества с целью получения минимального расхода кокса при заданном уровне производства.

Для: решения указанной задачи предусматривается двухуровневая АСУ «БЗУ».

Подсистемы уровня 1 и уровня 2:

Уровень 1 представлен следующими подсистемами:- подсистемой контроля технологических параметров,- подсистемой управления радиальным распределением шихтовых материалов;- подсистемой управления окружным распределением шихтовых материалов;- подсистемой управления электроприводами БЗУ.

Уровень 2 представлен следующими подсистемами:- подсисгемой обработки информации от профилемера и представление ее пользователю в виде технологических показателей;- подсистемой расчета величин осевой отдушины и степени раскрытия периферийной зоны.

Подсистемы 1 и 2 решают следующие технологические задачи:

Подсистема управления радиальным распределением шихты:- выбор углов наклона лотка, соответствующих его угловым положениям, в зависимости от заданного уровня засыпи для исходной длины легка и скорости его вращения;- задание (матрицы) программы загрузки печи шихтовыми материалами при делении порции на равные части и неравные;- определение характеристик истечения шихтовых материалов из бункеров БЗУ в зависимости от угла раскрытия шихтовых затворов, управление изменением угла наклона лотка.

Подсистема управления окружным распределением шихтовых материалов и газового потока в печи: - компенсация окружной неравномерности распределения шихтовых материалов, образованной незамкнутостью колец, описываемых лотком при выгрузке материалов в печь;- компенсация окружной неравномерности распределения шихтовых материалов и газового потока в печи изменением с заданной частотой направления вращения распределителя и вида материала в бункерах.

Подсистема управления электроприводами БЗУ:- отработка управляющих воздействий и рекомендаций, вырабатываемых подсистемами;- диагностика работы основных механизмов БЗУ и формирование сообщения об огказах и аварийных состояниях.

Подсистема обработки информации от профилемера и представление ее пользователю в виде технологических показателей:- представление текущих параметров профиля поверхности засыпи шихты, скорости ее опускания в процессе плавки;- «Совет» для выбора регулирующих воздействий при отклонении режима работы печи от заданного.

Подсистема расчета величины осевой отдушины и степени раскрытия периферийной зоны:- представление значений радиуса осевой отдушины и массы кокса на ее образование, величины периферийной отдушины;- формирование осевой и периферийной отдушины оператором - технологом путем изменения задания программам загрузки.

АСУ БЗУ реализуется на контроллерах Modicon и рабочей станции на базе IВМ РС/АТ совместимого компьютера в индустриальном исполнении. Для решения задач подсистем уровня 2, с целью удешевления ПТК АСУ БЗУ, будут использованы вычислительные средства уровня 2 АСУ ТП ДП-2.

Измерительный комплекс технологических параметров и состояния электрооборудования и механизмов БЗУ будет обеспечивать требуемую информационную базу для решения задач АСУ БЗУ.

4.4 Автоматическая система регулирования давления колошникового газа

Для интенсификации технологического процесса выплавки чугуна и улучшения показателей плавки доменные печи работают при повышенном избыточном давлении газа на колошнике, которое достигается дополнительным сопротивлением - дроссельным устройством (дроссельной группой) в газопроводе после скрубера высокого давления. Дроссельное устройство состоит из четырёх клапанов диаметром 750 мм и одного клапана диаметром 400 мм. Четыре больших клапана с индиаидуальными электроприводами постоянно закрыты. Пятый, меньшй клапан, служит для автоматического регулирования давления газа под колошником [35].

Для регулирования давления колошникового газа на реконструируемой ДП -2 предлагается автоматическая система, применяемая на доменных печах комбината «Запорожсталь». Система имеет высокие показатели по качеству регулирования, работоспособности и долговечности.

Регулирование давления газа под колошником ДП осуществляется по следующей схеме.

Технологический персонал печи (мастер, газовщик) с помощью задатчика давления газа РЗЛ - 22 (поз. 1), расположенного на мнемощите ДП в помещении управления печью, устанавливает необходимое значение регулируемого параметра. От задатчика сигнал соответствующей величины поступает на Ремиконт - 130 (поз. 2.1, точка А).

Ремиконт - 130 представляет собой полупроводниковый прибор, в который с помощью специального устройства вносится программа. В приборе используются четыре контура для регулирования нескольких параметров. В одном из контуров находится программа по поддержанию заданного значения давления колошникового газа.

Сигнал от задатчика поступает в оперативную память Ремиконта в качестве сигнала сравнения (эталона). Текущее значение давления колошникового газа измеряется и преобразовывается в электрический сигнал преобразователем ДМТ 3583М2 (поз. 3).Сигнал по одному каналу поступает на Ремиконт (поз. 2.2), по второму, параллельному каналу -- на регистрирующий прибор ДИСК - 250 (поз. 4), установленный на щите в помещении управления печью.

По заложенной в Ремиконт программе, осуществляется сравнение двух сигналов -- от задатчика и от преобразователя.

В случае несовпадения параметров, от Ремиконта поступает управляющий сигнал (поз. 5, точка D) на бесконтактный реверсивный пускатель ПБР - 3А (поз. 6). При срабатывании пускатель на исполнительный механизм МЭО 1600/25 (поз. 7) поступает рабочее напряжение. Исполнительный механизм перемещает рабочий орган регулирующего клапана (поз. 8) на необходимую величину в заданном направлении.

При достижении равенства эталонного и текущего сигналов Ремиконт прекращает формирование управляющего сигнала.

От исполнительного механизма на Ремиконт поступает сигнал соответствующий степени открытия регулирующего клапана (поз. 2.3) 0 -- 100%.

Продолжительность управляющего сигнала зависит от величины и скорости изменения регулируемого параметра, которые анализируются по заложенному в память Ремиконта алгоритму.

На щите управления ДП переключатели (поз. 9 и 10). Переключатель ПКУ 3 - 12С5028 (поз. 9)предназначен для выбора режима регулирования, имеет два фиксированных положения: I и II. На положении I регулирование осуществляется автоматически. На положении II -- дистанционно с помощью переключателя ПКУ 3 - 12А0102 (поз. 10), который имеет одно фиксированное положение (среднее) и два нефиксированных: «больше» и «меньше». В этом случае регулирование осуществляется в обход Ремиконта. Этот способ используется в аварийных случаях и при устранении нарушений хода доменной печи.

Кнопочный выключатель ВК 14 - 21 (поз. 11) позволяет переключать управление регулированием параметра на рабочую станцию КТС «MODICON» (ПЭВМ) (поз. 12). Станция и Ремиконт связаны между собой сетью «Транзит» через блок - шлюз БШ - 1 (поз. 13).

5. Экология и охрана труда

5.1 Проблемы и задачи охраны труда

В условиях научно-технического прогресса охрана труда, составляющая широкую единую систему технических, санитарно-гигиенических, экономических, организационных и правовых мероприятий строится с учетом внедрения в производство достижений науки и техники, передовой технологии и совершенствование системы управления производством и технологическими процесами. Составной частью мероприятий и средств в области охраны труда является собственно охрана здоровья работающих, которая согласно Государственному стандарту Украины (ГСТУ) 2293-93, Системе стандартов безопасности труда (ССБТ) «Охрана труда. Термины и определения» рассматривается как комплекс мероприятий по сохранению здоровья работников с учетом категории выполняемых работ и состояния производственной среды, который включает: разработку и вндрение новой высокопроизводительной и безопасной техники и технологии; повышение оснащенности предприятий и организаций средствами техники безопасности и производственной санитарии; осуществление социальных санитарно-оздоровительных мероприятий; внедрение стандартов безопасности труда; соблюдение техики безопасности, производственной санитарии и научной организации труда; повышение квалификации рабочих, служащих и инженерно-технических работников в области охраны труда; укрепления технологической и трудовой дисциплины, соблюдение стандартов, правил и норм техники безо пасности; обязанность и ответственность должностных лиц за работу по охране труда; общественный контроль за соблюдением требований техники безопасности и производственной санитарии. Правовой основой законодательства в области охраны труда является Закон Украины «Об охране труда» от 14 октября 1992 года [34].

Производство чугуна в доменных печах связано с высокотемпературной переработкой большого количества сыпучих материалов, поэтому в производственных помещениях возможно появление опасных и вредных производственных факторов.

В 70% случаев травмы имели место при таких технологических операциях: очистка носка электропушки, подготовка к выпуску желобов, открытие чугунной и шлаковой лёток. В 15% - при производстве подъёмно-транспортных работ: уборка мусора, глины, оборудования с помощью крана.

Распределение несчастных случаев по причинам их возникновения, %:

Технические причины28,4В том числе:неисправность технических средств безопасности9,8конструктивные недостатки6,3неисправность оборудования7,5прочие4,8

Организационные причины71,6В том числе:нарушения требований нормативных документов34,1нудовлетворительная организация обеспечения безопасности работ,низкий контроль со стороны ИТР22,7недостаточная обученность2,4нарушение организации работ по наряду-допуску9,8прочие2,6

Важнейшим условием для решения производственных задач является правильно организованный, безопасный и высокопроизводительный труд. Обеспечение здоровых и безопасных условий труда является одной из главных предпосылок повышения производительности труда на производстве.

Большое внимание должно уделяться созданию на производстве наиболее благоприятных, здоровых и безопасных условий труда, устранению причин производственного травматизма и профессиональных заболеваний.

Большое значение в системе проводимых мероприятий по технике безопасности и производственной санитарии имеет пропаганда знаний нормативных актов об охране труда. Без серьезных знаний и соблюдения правил техники безопасности невозможно производительно работать [35].

5.2 Основные опасные и вредные факторы печного участка

К опасным и вредным факторам доменного цеха относят: тепловые выделения и излучения при выпуске чугуна и шлака, шум, вибрацию, электрический ток.

Чрезмерный шум оказывает вредное влияние на здоровье работающих, способствует возникновению травматизма и снижает производительность труда. Работа в условиях повышенного шума в течении всего рабочео дня вызывает утомление слуха. Длительное воздействие шума, превышающего допустимые нормы, приводит к потере слуха. Шум высоких тонов отрицательно влияет на органы управляющие равновесием человека в пространстве. Уровень шума в доменном производстве составляет 83 дБ при допускаемом уровне звука 80 дБ ГОСТ-12.1003-83.

Действие вибрации вызвано работой технологического оборудования (машин для вскрытия чугунной летки, пневмо и вибротрамбовки, отбойного молотка и т.д.), передается через сотрясение пола и площадки литейного двора на весь организм человека (общая). Длительное воздействие сотрясений большой частоты и амплитуды вызывает вибрационную болезнь, поражающую нервно-мышечную и сердечно-сосудистую системы человека и ведущую к повреждению суставов. При этом может быть полная потеря трудоспособности. При непрерывном воздействии на человека вибрации в течение рабочего дня допустимые значения параметра вибрации в доменном цехе 90 дБ при среднегеометрической частоте активных полос 85 Гц, а при 95 дБ - 15 Гц (при допустимой колебательной скорости 2 мм/с) (ГОСТ 12.1.012-90).

Возможно поражение электрическим током от электроустановок переменного тока 50 Гц [35]. При воздействии электрического тока возникают электротравмы - электрический удар, ожог. Электрический удар возможен при соприкосновении с токоподводящими частями оборудования. Ожог обусловлен электрической дугой, сопровождающей коммутационные процессы в электрических цепях.

Исход электротравмы зависит от ряда факторов - условий внешней среды и параметров организма человека.К условиям внешней среды относятся прежде всего характер включения тела человека в электрическую цепь, сила тока и напряжеие в цепи, продолжительность его воздействия. Большое значение имеют температура и влажность окружающей среды, с повышением которой тяжесть исхода возрастает. На исход порожения электрическим током оказывают влияние утомление, болезненное состояние, алкогольное опьянение.

Тепловое излучение вызывается инфракрасными лучами. Тепловое излучение способствует перегреванию организма и отрицательно влияет на зрение работающих. Чрезмерно сильное теплоизлучение резко ухудшает условия труда и может вызвать ожоги кожи и потерю трудоспособности. При повышенной температуре среды нрушается терморегуляция организма и, как следствие, повышение температуры тела. Чрезмерное повышение температуры тела может послужить причиной теплового удара, приводящего к потере сознания, а в тяжолых случаях даже к смерти человека. Тепловыделения от доменной печи и ковшей с чугуном и шлаком составляет 850 Мкалл/ч. Тепловое облучение 1500-3500 ккалл/(м3ч) при выпуске чугуна и шлака [35].

В воздухе рабочей зоны литейного двора доменной печи содержится ряд вредных веществ, приведенный в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Содержание вредных веществ в рабочей зоне литейного двора доменной печи.

Вещество	ПДК, мг/м3	факт. ПДК, мг/м3	Класс опасности
Ангидрид хром	0,01	0,016	I
Бензопирен	0,00015	0,00082	I
Оксиды марганца	0,05	0,054	I
Сероводород	10	13	II
Фенол	0,3	1,3	II
Оксиды серы	10	25	III
Оксиды азота	5	27,9	III
Азота диоксид	2	7,8	III
Нафталин	20	60,2	IV
Окись углерода	20	54	IV
Кремний диоксид кристаллический с содержанием пыли от 2 до 10 %	4	240,3	III

Окись углерода оказывает на организм человека отравляющее воздействие, так как связывает кислород в крови в карбоксигемоглобн. Остальные газы вызывают удушье. Повышение их концентрации в воздухе рабочей зоны приводит к понижению содержания кислорода.

По степени воздействия на организм человека вредности относятся от первого до четвертого класса [36].

На каждом предприятии для контроля за режимом труда и отдыха рабочих имеется карта рабочего места, где обозначена планировка рабочего места, условия труда, средства защиты, а также содержание основных работ.

5.3 Мероприятия по устранению вредных и опасных факторов

К мероприятиям по уменьшению и устранению вредных и опасных производственных факторов относятся технические меры защиты и организационные мероприятия, а также индивидуальные средства защиты.

К организационным мероприятиям относятся инструктирование и обучение работников безопасным методам труда, воспиатание у каждого рабочего, служащего, ИТР сознательной дисциплины труда, четкого и безоговорочного исполнения требований правил и инструкций по охране труда.

Обучение и инструктаж работников по вопросам охраны труда является составной частью системы управления охраной труда и проводится с работниками в процессе их трудовой деятельности.

Все работники, которые принимаются на работу и в процессе работы проходят на комбинате обучение, инструктаж по вопросам охраны труда, оказанию первой помощи потерпевшим от несчастных случаев, правилам поведения при возникновении аварий.

По характеру и времени проведения, инструктажи по вопросам охраны труда подразделяются на: вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый и целевой (оперативный).

Вводный инструктаж по вопросам охраны труда проводят со всеми вновь принимаемыми на работу (постоянную или временную) независимо от их образования, стажа работы по данной профессии или должности, с ко мандированными, учащимися и студентами, прибывшими на производственное обучение или практику.

Первичный инструктаж на рабочем месте проводят до начала производственной деятельности со всеми вновь принятыми на комбинат (постоянно или временно), переводимыми из одного подразделения в другое, с работниками, выполняющими новую для них работу, прикомандированными, принимающими участие в производственных процессах на комбинате, с учащимися и студентами, прибывшими на производственное обучение или практику.

Повторный инструктаж проводится на рабочем месте со всеми работниками: на работах с повышенной опасностью -- один раз в квартал, на других работах -- один раз в полугодие.

Внеплановый инструктаж проводится с работниками на рабочем месте или в кабинете по охране труда: при введении в действие новых или переработанных нормативных актов об охране труда, а также изменений и дополнений к ним; при изменении технологического процесса, замене или модернизации оборудования, приспособлений, инструмента, исходного сырья, материалов и других факторов, влияющих на безопасность труда; при нарушении работающими, учащимися и студентами требований нормативных актов об охране труда, которые могли привести к травме, аварии и т. п.; по требованию органов государственного надзора;- при перерывах в работе повышенной опасности более 30 календарных дней, а для остальных работ - более 60 дней.

Целевой инструктаж проводится с работниками: при выполнении разовых или редко повторяющихся работ, не связанных с прямыми обязанностями по специальности (погрузка, выгрузка, уборка и т.п.); при ликвидации последствий аварии, стихийных бедствий; при производстве работ, на которые оформляется наряд-допуск, разрешение и другие документы; при проведении экскурсий на комбинате; при организации массовых мероприятий с учащимися (экскурсии, походы, спортивные соревнования и др.) [37].

В таблице 5.2 представлены технические меры защиты в доменном цехе.

Таблица 5.2 - Технические меры защиты от потенциальных опасных и вредных факторов.

Опасный или вредный фактор производственной сферы	Защитное устройство	Тип устройства	Параметры устройства и его характеристика	Место установки на плане печи
Тепловыделение при выпуске чугуна и шлака, главных желобов и ванн	Накрытие крышками: главные желоба, транспортные желоба, ванны чугуна и шлака	Аспирационная система	Тип рукавного фильтра Ф = 11500 м2 Производительность 1000000 м3/ч	На карте печи
Выделение дыма	Нагнетательная вентиляция, аспирация	Вытяжная аспирационная система	Тип рукавного фильтра Ф = 11500 м2 производительность 1000000 м3/ч	Район чугунной и шлаковой летки На карте печи
Пылеподавление	Система пылеподавления	Пылеподавление азотом Аспирационная система	Тип рукавного фильтра Ф = 11500 м2 производительность 1000000 м3/ч	На засыпном аппарате доменной печи На карте печи
Шум	Шумопоглощающие экраны	Металлический лист	Толщина 10 мм	Здание печи и литейного двора

Для снижения вредного воздействия теплового излучения на рабочих местах на литейном дворе установлена стационарная система вентиляции и кондиционирования воздуха, а также местные вентиляционные установки с устройством водораспыления.Для изоляции желобов, ванн с чугуном и шлаком применяют теплоизоляционные крышки и экраны

Для снижения шума, создаваемого вентиляционными системами предусмотрены следующие мероприятия:

размещения вентиляционного оборудования в изолированных помещениях;

установка вентиляторов на виброоснованиях с присоединением воздухово- дов через гибкие вставки;

применение вибродемпфирующей мастики для покрытия кожухов дымо- сосов Д-26 системы аспирации.

Для выполнении работ обслуживающий персонал обеспечивается необходимыми спецодеждой, спецобувью и другими средствами индивидуальной защиты (предохранительными поясами, защитными очками резиновыми диэлектрическими перчатками, галошами, ботами, ковриками, противогазами, респираторами, рукавицами, касками, войлочными шляпами, «берушами» и т. д.).

В соответствии с требованиями санитарных норм для доменного производства предусматривается установление санитарно-защитной зоны.

В генеральном плане металлургического завода доменные цеха проектируют в едином блоке с агломерационными и мартеновскими цехами, а также газовым цехом для лучшего обслуживания железнодорожным и внутрицеховым транспортом. До менные цеха планируют так, чтобы преобладающие ветры были направлены в противоположную сторону от комбината [38].

При выполнении капитального ремонта на ДП-2 предусматривается ряд природоохранных мероприятий, направленных на улучшение экологической обстановки в прилегающих к меткомбинату жилых районах.

Для снижения загрязнения атмосферы предусматривается:

- азотоподавление выбросов из промежуточных бункеров;

- аспирационные укрытия скиповой ямы, приемной воронки, загрузочного устройства с последующей очисткой в тканевом фильтре;

- устройство аспирации литейного двора (мест слива чугуна и шлака в ковши, желобов и чугунных леток) с отводом воздуха на очистку от пыли в тканевом фильтре.

Для исключения электротравмы применяют защищенное, изолированное и заземленное оборудование. Чтобы исключить возможность прикосновения к неизолированным токоведущим частям или опасного приближения к неизолированным токоведущим частям, применяют ограждения и блокировки. Токоведущие части распологают на недоступной высоте или в недоступных местах.

Максимальные приземные концентрации загрязняющих веществ в жилых районах города от источников ДП-2 после капремонта уменьшатся и будут значительно ниже предельно допустимых по санитарным нормам.

Осуществление вышеперечисленных мероприятий позволит уменьшить экономический ущерб, наносимый народному хозяйству вредными выбросами в атмосферу на 1,04 млн. грн./год.

В проекте предусмотрены конструктивные мероприятия по снижению уровня шума от воздушно-разгрузочного клапана «Снорт» и сбросных клапанов загрузочного устройства доменной печи.

Отвод дутьевого воздуха от воздушно-разгрузочного клапана предусматривается через специальный глушитель.

Рассчитанные величины снижения уровня шума от воздушно-разгрузочного клапана приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Расчетные величины уровня шума.

Активные полосы частот, Гц	125	250	500	1000	2000	4000	8000	Эквивалент, дБА
Величина снижения шума, дБ	10,8	16,7	16,7	16,7	16,4	15,5	15,8
Уровень шума после шумопонижения, дБ	66	63	67	64	68	71	74	75
Норма	87	82	78	75	73	71	70	80

Водоснабжение доменного осуществляется по обратной схеме, полностью исключающей сброс загрязненных стоков в водоемы.

Пыль, улавливаемая в тканевых фильтрах аспирационных газоочисток литейного двора и скиповой ямы, направляется на утилизацию на аглофабрику.

Сброс газов межконусного пространства через уравнительные клапаны по вновь сооружаемому трубопроводу в газоочистку доменного газа, а не в атмосферу по обычной схеме, позволит снизить уровень шума до общецехового фона.

5.4 Меры пожарной безопасности

Пожары на производстве представляют опасность для работающих, причиняют значительные повреждения и материальный ущерб, могут вызвать остановку работ.

Причинами пожаров могут быть недостатки в строительных конструк- циях, сооружениях, планировке помещений, устройстве коммуникаций, дефекты обору- дования, нарушение режимов технологических процессов, неправильное ведение работ, неосторожность и небрежность персонала, самовозгорание, разряды атмосферного и статического электричества.

По способности к горению вещества и материалы делятся на: негорючие (несгораемые), трудногорючие (трудносгораемые) и горючие (сгораемые).

К негорючим относятся вещества и материалы, которые не способны к горению на воздухе.

К трудногорючим относятся вещества и материалы, которые могут возгораться при действии источника загорания, но неспособны к самостоятельному горению после удаления источника.

К горючим относятся вещества и материалы, способные возгораться от источников зажигания и самостоятельно гореть после удаления источника.

К легковоспламеняющимся относятся горючие вещества и материалы, которые при хранении на открытом воздухе или в помещении способны без предварительного подогрева возгораться от кратковременного действия источника зажигания незначительной энергии (пламени спички, электрискры).

К взрывоопасным относят вещества и материалы, которые могут: взрываться от внешних источников тепла (горючие, сжатые и сжиженные газы, пары растворителей); от удара (экзотермические материалы); при смешивании с другими веществами и материалами (негашеная известь или карбид кальция с водой в открытом сосуде, ацетилен с солями меди).

Взрывоопасной является также пыль некоторых твердых веществ (алюминиевая пудра, древесная, ферросплавная, коксовая, угольная и т.п.).[41]

В доменном цехе применяются доменный и природный газ, которые в смеси с воздухом в определенном соотношении взрывоопасны

Таблица 5.4 - Пределы взрываемости газов.

Газы	Нижний предел	Верхний предел	Диапазон взрываемости
Доменный	40	73	33
Природный	5	15	10

Взрывчатая смесь дает взрыв (воспламеняется) при наличии источника воспламенения, которым может быть: открытый огонь, искра или раскаленный предмет, или же при нагреве смеси до температуры самовоспламенения, для доменного газа 650 С, а для природного - 650-710 С.

Согласно ГОСТ 12,1,044 - 85 различают следующие категории взрыво- и пожароопасности: А, Б, В, Г, Д, Е.

Категория А. К этой категории относятся взрыво- и пожароопасные производства, в которых обращаются:

горючие газы, нижний предел взрываемости которых 10,% и менее к объему воздуха;

жидкости с температурой вспышки паров до +28°С включительно при условии, что указанные газы и жидкости могут образовать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения;

вещества, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

В доменном цеху к категории А относятся:

газосмесительная станция для смешения чистого доменного газа с природным газос для обогрева воздухонагревателей;

помещение КИП газового хозяйства;

эстакада с трубопроводами доменного и природного газов.

Категория Б. К этой категории относятся производства, в которых обраща- ются;

горючие газы, нижний предел взрываемости которых более 10,% к объему воздуха;

жидкости с температурой вспышки паров выше 28 до 61°С включительно;

жидкости, нагретые в условиях производства до температуры вспышки и выше;

горючие пыли или волокна, нижний предел взрывае-мости которых 65 г/м3 и менее к объему воздуха при условии, что указанные газы, жидкости и пыли могут образовать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения.

К категории Б в доменном цеху относят:

помещение датчиков контроля доменного газа;

газоочистные установки колошникового газа (пылеулавители, скруберы, каплеотделители).

Категория В. К этой категории относятся производства, в которых обращаются:

жидкости с температурой вспышки паров выше 61°С;

горючие пыли или волокна, нижний предел взрываемости которых более 65 г/м3 к объему воздуха;

вещества, способные только гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом;

твердые сгораемые вещества и материалы.

К категории В относятся:

машинные здания скиповых подъемников;

бункерная эстакада с подбункерными помещениями;

отделения приготовления лёточной массы.

Категория Г. К этой категории относятся производства, в которых обращаются:

несгораемые вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени;

твердые, жидкие и газообразные вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.

К категории Г в доменном цехе относят:

доменные печи, литейные дворы, поддоменники, колошниковые подъемники, установки придоменной грануляциишлака;

пылеулавители, воздухонагреватели;

здания разливочных машин чугуна;

главный пост управления печью.

Категория Д. К этой категории относятся производства, в которых обращаются.несгораемые вещества и материалы в холодном состоянии.

Категория Е. К этой категории относятся производства, в которых применяются:

горючие газы без жидкой фазы и взрывоопасные пыли в таком количестве, что они могут образовать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения, в котором по условиям технологического процесса возможен только взрыв (без последующего горения);