Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет “Горный”

Кафедра геоэкологии

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

По дисциплине: Экология

Тема: Разработка нормативов предельно допустимого выброса (ПДВ) для промышленных объектов

Выполнил: студент гр. НД-12-1

Аль-Суфи Х.А.

Проверил:

Преподаватель: доцент Малышкин М.М.

Санкт-Петербург 2015



1. Строение и свойства стали

Сталь--сплав железа с углеродом (до 2%) и сопутствующими примесями в виде марганца, кремния, серы, фосфора и др. Стали, применяемые в машиностроении, обычно содержат от 0,05 до 1,5% С.

Железо в твердом состоянии может находиться в двух модификациях:

Углерод является вторым основным компонентом, определяющим структуру, механические и технологические свойства стали.

Примеси, присутствующие в стали делят на четыре группы:

постоянные, или обычные (табл. 1)--марганец, кремний, фосфор и сера, если их содержание находится в пределах: до 0,8% Mn; до 0,4% Si; до 0,05% Р и до 0,05% S;

скрытые -- азот, кислород, водород, присутствующие в любой стали, в очень малых количествах (тысячные доли процента);

случайные -- например, мышьяк, свинец, медь и др., попадающие в сталь из-за того, что они содержатся в рудах или шихтовых материалах данного географического района или связаны с определенным технологическим процессом производства стали;

специальные (легирующие элементы) -- их вводят в состав стали для получения нужных по условиям службы деталей свойств стали. В этом случае сталь называют легированной. Сталь также будет легированной, если содержание кремния 0,5%, а марганца %.



2. Производстве стали

В качестве исходных материалов при производстве стали используются жидкий или твердый чугун, металлолом, а также раскислители, легирующие и шлакообразующие материалы. В зависимости от наличия в данном регионе или на данном заводе тех или иных шихтовых материалов (в первую очередь жидкого чугуна) сталь производят в конвертерах, мартеновских или электродуговых печах: при наличии жидкого чугуна-- в конвертерах или мартеновских печах, при его отсутствии - в мартеновских или электродуговых печах.

При переделе чугуна и металлолома в сталь решаются несколько основных задач: плавление и нагрев шихты до температуры, обеспечивающей проведение последующих операций (обычно 1600.. 1650 °C, рафинирование стали от вредных примесей (обычно к ним относят серу, фосфор, водород и азот), легирование и, наконец, получение из жидкой стали стального слитка или непрерывнолитой заготовки. Нагрев до заданной температуры и частично рафинирование и легирование производятся в сталеплавильных агрегатах, окончательное рафинирование и легирование--в сталеразливочных ковшах после выпуска плавки из агрегата с помощью специализированных установок и разливка--в изложницы или на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

В своей основе производство стали--процесс окислительный, так как в его ходе требуется прежде всего окислить избыток углерода (содержание последнего в стали значительно ниже, чем в чугуне} и примеси.

2.1 Производства стали в конвертерах

Сталеплавильные агрегаты для производства стали различаются между собой по источнику энергии, необходимой для нагрева металла до требуемой температуры. В конвертерах нагрев происходит за счет тепла, выделяющегося при окислении железа, углерода и других примесей, в мартеновских печах--за счет тепла горения жидкого (мазут) или газообразного (природный газ) топлива, в электродуговых печах -- за счет подводимой электроэнергии.

Сущность производства стали в конвертерах заключается в том, что при вдувании газообразного кислорода в металл происходит окисление железа, углерода, кремния и марганца.

В результате протекания этих реакций выделяется тепло, обеспечивающее не только нагрев металла, но и возможность перерабатывать до 30 % металлолома. Продукты реакции окисления железа, марганца и кремния образуют первичный шлак, который может интенсивно растворять футеровку. Для предотвращения разрушения футеровки в конвертер добавляют известь. Шлак с высоким содержанием СаО слабо взаимодействует с футеровкой. Кроме того, такой шлак обеспечивает рафинирование стали от фосфора и частично от серы.

Рис. 1. Общий вид конвертера с верхней продувкой: 1 - опорный подшипник; 2- цапфа; 3 - кожух; 4- опорное кольцо, 5- футеровка, 6- опорная станина

Устройство кислородного конвертера. В настоящее время при производстве стали применяется два типа конвертеров: с продувкой кислородом сверху и с комбинированной продувкой. На рис.1 приведена схема конвертера с верхней продувкой. Собственно конвертер представляет собой металлический сварной кожух, футерованный внутри. В качестве огнеупорного материала используется обычно смолодоломитовый кирпич. Футеровка конвертера работает в тяжелых условиях. На нее воздействуют высокие температуры и ее колебания, она испытывает механические удары кусков твердых загружаемых материалов. Особо тяжелые условия работы футеровки--в зоне шлакового пояса. Стойкость футеровки достигает 1000 и более плавок.

Рис. 2. Схема технологии производства стали в конвертере: А - завалка скрапа; б - заливка чугуна; в - загрузка шлакообразующих материалов; г - продувка металла кислородом; д - выпуск стали через летку; е - слив шлака через горловину

Технология плавки стали в конвертерах. Можно выделить три основных периода в конвертерном производстве стали: загрузку шихтовых материалов, продувку кислородом и выпуск плавки. Загрузку конвертера обычно начинают с завалки металлолома из специальных лотков с помощью завалочной машины. Для этого конвертер наклоняют в положение рис. 2а. Затем в конвертер заливается чугун, рис.26. После этого конвертер возвращают н вертикальное положение и начинают добавку шлакообразующих материалов (главным образом, извести) рис.2в. Одновременно в конвертер опускают кислородную фурму и начинают продувку техническим кислородом, рис. 2 г. По ходу продувки продолжают добавку шлакообразующих.

Высокая интенсивность продувки кислородом обеспечивает циркуляцию металла и его перемешивание со шлаком. Длительность продувки составляет 12…16 мин. Окончание продувки определяется по количеству введенного кислорода с учетом количества и состава шихтовых материалов.

Температура расплава в первые минуты продувки практически не изменяется, так как все тепло, выделяющееся в результате окислительных реакций, расходуется на плавление металлолома. После окончания его плавления наблюдается непрерывное повышение температуры расплава. После окончания продувки кислородную фурму поднимают и в металл сверху (параллельно кислородной фурме) вводят зонд для автоматического отбора пробы на экспресс-анализ и измерения температуры. Если состав металла и его температура соответствуют требованиям, приступают к выпуску плавки, если нет--производят корректировку состава. В том случае, если анализ показал повышенное (по сравнению с маркой стали) содержание углерода или недостаточную температуру, то производят додувку плавки. Если же содержание углерода ниже требуемого, в ковш вместе с выпускаемым металлом добавляют графит или молотый кокс в необходимых количествах.

Выпуск плавки производят в специальный сталеразливочный ковш через летку, рис. 2. д. В ходе выпуска стремятся полностью исключить попадания в ковш вместе с металлом конвертерного шлака. А для предотвращения быстрого охлаждения металла в ковше туда добавляют специальную теплоизолирующую смесь или синтетический шлак. Кроме того, при необходимости в ковш по ходу выпуска стали добавляют раскислители ц легирующие. Конвертерный шлак сливают в шлаковую чашу, рис. 2 е.

Конвертеры с комбинированным дутьем.

Применение комбинированной продувки за счет более интенсивного перемешивания металла и шлака способствует улучшению рафинирования стали и увеличению выхода годного за счет устранения выбросов и снижения окисления железа в шлак.

Технико-экономические показатели работы конвертеров включают производительность, себестоимость и качество. Кислородно-конвертерный процесс является самым производительным из всех процессов производства стали. Современный конвертерный цех с двумя конвертерами (один - в работе, другой - в ремонте) обеспечивает производство до 5 млн. т стали в год.

Себестоимость стали включает стоимость шихтовых материалов, раскислителей и легирующих добавок, кислорода, огнеупоров, амортизационные расходы, зарплату и т.п. Основной статьей себестоимости является стоимость металлической части шихты. Поэтому борьба за уменьшение потерь металла при переделе (за счет выбросов и выносов) является существенным резервом снижения себестоимости стали. В настоящее время себестоимость конвертерной стали достаточна высока.

Качество стали в первую очередь определяется содержанием вредных примесей, таких как фосфор и сера, поступающих вместе с чугуном; водород и азот, попадающих в металл с ломом и из атмосферы. Благоприятные условия рафинирования стали в конвертере и отсутствие в процессе производства контакта с водородом и азотом позволяют производить сталь самого высокого качества.

загрязняющий атмосфера сталь конвертер



3. Расчет предельно допустимого выброса (ПДВ) для промышленных объектов

Рассчитать основные параметры рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере по следующим исходным данным высота источника выброса H = 28 м; диаметр устья источника выброса D=0,75 м; скорость выхода газовоздушной смеси 0=8,1 м/с; температура газовоздушной смеси Тг=151°С; температура воздуха Тв=15°С; интенсивность выброса золы Мз =17 г/с; интенсивность выброса диоксида серы МSO2 =12 г/с; интенсивность выброса оксидов азота МNOx =5.6 г/с; коэффициент А = 160; =1; максимальные разовые предельные концентрации (ПДК); золы, двуоксида серы и оксидов азота соответственно 0,5; 0,5 и 0,085мг/м3

Расчет:

1) Максимальная приземная концентрация загрязняющих веществ от одиночного точечного источника выброса круглого сечения, выбрасывающего нагретую пылегазовоздушную смесь, в мг/м3.

(1)

где A - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

M - интенсивность выброса загрязняющего вещества, г/с;

F - коэффициент, учитывающий скорость оседания загрязняющих веществ в атмосфере, F =1 для газов, F =3 для золы ;

Н - высота источника выброса от поверхности земли, м;

V1 - объем выбрасываемой пылегазовоздушной смеси, м3/с;



T=Tг - Тв,

Tг - температура газовоздушной смеси, °С;

Тв - температура атмосферного воздуха, принимаемая для района расположения предприятия и 13 часов самого жаркого месяца года;

- коэффициент, учитывающий влияние аэродинамических нарушений, здесь =1;

m и n - коэффициенты, учитывающие подъем факела под трубой.

Коэффициенты m и n зависят от параметров соответственно

;

- скорость выхода газовоздушной смеси из источника выброса (трубы), м/с

D - диаметр источника выброса, м.

При

;

При

;

Если

;

Если

;

Если

.

Опасность загрязнения атмосферы указанными веществами:

;

.

2) Расстояние от источника выброса до точки с максимальной приземной концентрацией

(2)

где Н- высота источника выброса, м.

Параметр d определяется следующим образом:

При

;

При

;

При

3) Величина опасной скорости ветра, соответствующей полученным значениям Сmax и Xmax, так же зависит от параметра

При

;

При

;

При

.

Решение:

1) Находим объем выбрасываемой пылегазовоздушной смеси:

;

Коэффициенты m и n зависят от параметров соответственно

;

И

.

Отсюда найдём максимальную приземную концентрацию загрязняющих веществ, выбрасывающего нагретую пылегазовоздушную смесь, в :

Для золы:

;

Для оксида серы:

;



Для оксида азота:

.

2) Находим расстояние от источника выброса до точки с максимальной приземной концентрацией.

Параметр d определяется следующим образом:

При

.

Где Н- высота источника выброса, м.

3) Находим величину опасной скорости ветра, соответствующей полученным значениям Сmax и Xmax, так же зависит от параметра

При

.

4) Опасность загрязнения атмосферы указанными веществами:

;

.

г/с

г/с

г/с



4. Расчет в программе «Эколог»

УПРЗА ЭКОЛОГ, версия 3.00

Copyright © 1990-2006 ФИРМА "ИНТЕГРАЛ"

Серийный номер 00-00-0000, Учебная версия

Предприятие номер 1; OOO "Таиз Хайтам"

Город Красноярск

Разработчик Аль-Суфи Хайтам Али

Отрасль 12100 Цветная металлургия

Вариант исходных данных: 1, исходные данные вариант 19

Вариант расчета: 1, Новый вариант расчета

Расчет проведен на лето

Расчетный модуль: "ОНД-86 стандартный"

Расчетные константы: E1= 0,01, E2=0,01, E3=0,01, S=999999,99

Метеорологические параметры

Средняя температура наружного воздуха самого жаркого месяца	24° C
Средняя температура наружного воздуха самого холодного месяца	-19° C
Коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы A	200
Максимальная скорость ветра в данной местности (повторяемость превышения в пределах 5%)	5 м/с

Структура предприятия (площадки, цеха)

Номер	Наименование площадки (цеха)
1	Площадка №1
3	Цех №1
2	Площадка №2
2	Цех №2

Посты измерения фоновых концентраций

№ поста	Наименование	Координаты поста
		x	y
0	Пост Фоновых наблюдений	10000	10000
Код в-ва	Наименование вещества	Фоновые концентрации
		Штиль	Север	Восток	Юг	Запад
301	Азота диоксид (Азот (IV) оксид)	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01
330	Сера диоксид (Ангидрид сернистый)	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
337	Углерод оксид	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02
2907	Пыль неорганическая >70% SiO2	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1

Перебор метеопараметров при расчете

Набор-автомат

Перебор скоростей ветра осуществляется автоматически

Направление ветра

Начало сектора	Конец сектора	Шаг перебора ветра
0	360	1

Расчетные области

Расчетные площадки

№	Тип	Полное описание площадки	Ширина,(м)	Шаг,(м)	Высота, (м)	Комментарий
		Координаты середины 1-й стороны (м)	Координаты середины 2-й стороны (м)
1	Автомат	0	0	0	0	13800	0	0	0



5. Графическое представление результатов





Вывод

В данной работе рассматривался стационарный источник загрязнения (труба). В ходе выполнения работы удалось определить максимальную приземную концентрацию загрязняющих веществ Сmax: для золы , для оксида серы и для оксида азота . Расстояние от источника выброса до точки с максимальной приземной концентрацией составляет для золы , а для газов - это связано с тем, что частицы золы тяжелее и они оседают на меньшем расстояние нежели газы. Опасная скорость ветра составляет .

Для снижения опасности выбросов можно порекомендовать следующие мероприятия:

1. Увеличить высоту трубы.

2. На границе СЗЗ поставить заграждение с предупредительными знаками.

Размещено на Allbest.ur